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三的部落:攻克PEEK高性能3D打印,站在巨人肩膀攀得更高!

2021-07-19 09:59
动脉网
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3D打印为代表的第三次工业革命,以数字化、人工智能化制造与新型材料的应用为标志。

——《经济学人》

3D打印,又称增材制造,是相对“减材制造”而言的。我们常用的材料加工技术多为“减材制造”,即用除、切削等方式加工原材料来构造物体。而“增材制造”则直接通过原材料的逐层堆积进行物体构造。

相对传统减材制造而言,3D打印具有制造形状复杂的物品而不增成本、不要求制造技能、可减少废弃物等优点,适合小批量、定制化、形状复杂的产品。

经过30多年的发展,3D打印已经逐渐成熟,也形成了比较完整的产业链。在其下游应用端,医疗是一个可深度链接的行业,因为手术导板、医疗植入物、义齿等医疗器械对个性化定制的要求很高。

三的部落,一家在3D打印行业即将走过第15个年头的企业,当前正重点布局医疗领域。其自主研发的医用PEEK 3D打印机“牛魔王”在2019年问世,得到了行业的高度关注。

牛魔王.jpg


医疗专用设备-牛魔王KB3/KB3M 来源:三的部落

如今“牛魔王”已经换代升级,三的部落在医疗领域的蓝图也更加清晰,基于此动脉网对三的部落的创始人许建辉先生进行了访谈。

以“部落”之名,志同道合者同行

从代理国外产品到自主研发、从设备制造到应用服务,许建辉陪伴着企业走过了14年。

毕业北京航天航空大学的许建辉,大学专业是计算机辅助设计与制造(CAD/CAM),这让他在学生时代便埋下了3D的种子。

毕业后,他先后在上海飞机制造厂和大恒科技任职。在这期间,他不仅对于传统制造有了更深的认识,也真正接触到了3D打印技术,并很看好3D打印的发展前景。3D打印的种子就此萌芽。

孔子说:三十而立,四十不惑。在许建辉38岁这一年,决心创业。

公司为什么叫“三的部落”?

“3D未来会改变我们生活的方方面面。那么我想未来会也有一批做3D设计、创意、加工的人,大家都热爱3D技术,会聚在一起就属于一个部落,所以公司叫三的部落(3D部落)。”

这个部落,聚集起来自海内外的技术人才。其技术总监Rainer Guenther(金特)先生来自德国,自1986年起便担任德国REMA公司的工程师、技术总监等职务,实战经验丰富,尤其对FDM技术(熔融沉积式成型)的掌握十分透彻。

应用拓展总监叶凌裔先生,毕业于上海交通大学。后在英国利物浦大学深造,获得了高级激光材料加工博士学位,擅长3D打印跨行业的应用研发。

三的部落还即将迎来一位在渠道拓展和开发方面拥有丰富经验的同伴,未来将在海外市场拓展方面发挥重要作用。

除了核心团队外,三的部落还有着很多医工结合的人才。因为公司的3D打印业务重点布局医疗行业,所以很需要既听得懂医生的语言,又能运用工程学的手段去解决问题的人才。

而这样的医工交叉型人才比较欠缺,三的部落的解决之道主要是依靠内部培养,即在公司与医疗行业客户的具体合作中,通过实战不断积累经验。目前它已建立起一支以德国工程师为核心的研发团队。

PEEK高性能3D打印,站在巨人肩膀攀得更高

在介绍到三的部落的业务与技术时,许建辉似乎更得心应手一些。

三的部落主要有三大业务板块,分别是3D打印的耗材销售、设备类销售(代理产品和自主产品)以及打印服务,目前以设备销售为核心。

产品和服务中最具特色和优势的是PEEK高性能3D打印系列,其最突出的之处在于打印材料和打印技术。

PEEK(聚醚醚酮)材料,一种在机械性能、耐腐蚀性能以及耐高温等方面指标都非常优秀的高性能材料,其长期工作温度可达260°C,能适应各种极端恶劣的工作环境。由于其综合性能的优异,也被工程界称为“21世界最有前途的材料之一”。

在医学界,对PEEK材料的研究也比较热门,因为它具有良好的生物相容性,弹性模量也与人体骨接近。如果用它作为植入物材料,不会有金属离子溶出导致的不良反应,在一定程度上还可减弱甚至消除应力遮挡效应,有利于植入物与骨组织之间的整合。

此外,PEEK材料在CT、磁共振下不产生伪影,更有利于术后观察。这意味着在医疗领域,它将是理想的人工骨材料,甚至能够在未来更多场景中替代目前使用普遍的钛合金材料,应用前景较为广阔。

材料.png


塑料性能金字塔 来源:三的部落

然而这种材料比较昂贵,所以在应用上并不广泛。不过3D打印能减少材料损耗,从而可以弥补其价格缺陷。但想要真正应用PEEK材料,还要攻克打印技术上的难关。

三的部落主攻针对热塑性材料的打印技术(FDM技术),这种技术应用范围比较广泛,技术难度原本不是特别大。但PEEK材料熔点高达343℃,且对温度变化十分敏感。这不仅要求打印机要进行高温打印,还要保证打印中产品不会因为温度变化而变形。

PEEK材料的打印难度大是业内公认的。就连一些国际3D打印巨头公司,也迟迟未能推出自己的PEEK 3D打印,也从侧面反映了这项技术的难度。

要解决高温打印下的翘曲变形以及保证材料性能的难题,温度控制是破题关键,这也是三的部落技术上的核心优势。

技术优势.png

来源:三的部落

三的部落通过专利技术打印出来的零件不需要退火处理,更省时省成本。同时,打印出的产品具备超出同类竞争对手50%的Z向拉伸强度(层间结合力)。

当然,三的部落并不是零基础研发。正如许建辉所说:“我们是站在巨人的肩膀上。”

一方面,在代理期间,三的部落积累吸收了很多Stratasys的技术和经验。另一方面,上海交大是三的部落的技术依托。三的部落与交大机械学院、医学院等建立了合作关系,尤其是在医疗领域的应用拓展。

其实,三的部落与交大有着颇深的渊源。它的前身是上海交大慧谷数码设备技术有限公司(以下简称交大慧谷),这是交大下属的一家企业。由于校企分离的政策,交大慧谷需要独立出来,于是三的部落在此基础上成立。双方合作研发了具备世界领先水平的3DPRO 3D扫描仪和打印机。

从海外代理到自主研发,酒香不怕巷子深

三的部落在创业初期没有很强的技术积累,主要以代理国际一线品牌Stratasys的3D打印产品。而随着全球贸易形势的变化和公司业务的自身发展需求,三的部落开始着手自主研发。

许建辉说:“既然我们叫三的部落,是有一定的使命感在的,我们想更好地推广3D技术,也希望能为社会带来效益”。

在自研产品上线之前,只有在技术上狠下功夫,用他们自己的话来说就是做专做精做深。他们想把每一个细分领域的解决方案做好,建立行业标杆。有了这些后,公司才能快速发展起来。

三的部落从2017年开始自主研发,2019年旗下第一款自主研发的一款医疗专用的PEEK高性能材料3D打印机——“牛魔王”横空出世,这让三的部落在行业内扎下了更深更稳固的根基。

“牛魔王”这个名字也寄予了三的部落的愿望——“用自己很牛的设备打印很牛的材料”。如今“牛魔王”2.0版本已新鲜出炉。

现在三的部落已上市的自主研发产品有医疗专用设备“牛魔王”、工业设备“生产现”、桌面级PEEK 3D打印机“小P孩”。在PEEK材料打印的细分市场内,它凭借高温打印技术稳居头部,也获得了多项荣誉。

荣誉.png

2020-2021年所获荣誉 来源:三的部落

据平安证券的行业报告显示,预计2023年,我国3D打印行业规模将跻身百亿美元级。当一个产业发展成熟时,下游应用服务端必定在产值贡献中占据大头。目前,3D打印下游应用市场正在逐步扩大,预计到2025年,3D打印服务的市场规模将占到整个市场的58%左右。

医疗将是3D打印繁花盛开的领域,目前老龄化趋势更为其在医疗领域的发展提供了广阔空间。三的部落目前已经和上海第九人民医院、陆军军医大学附属第一医院、西京医院、自贡第四人民医院等建立起合作。未来,它表示公司将继续在3D打印医疗器械方面耕耘,拓展产品的应用场景。

更实际来说,要支撑这些计划的实现需要人才、资金等多方支持。三的部落表示,近期准备进行融资,以促进公司在研发、产能和市场方面的拓展升级。

作者:陆雨秋

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