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3D打印材料全线降价!深挖Formlabs中国战略

全文4800字,阅读需要11分钟。本文分享Formlabs中国区材料大幅降价的深度分析。

本文创作由Formlabs中国赞助创作,其仅提供部分文字、图片资料素材,AM易道文字对本文内容具有全权的自主性。Formlabs不参与文字内容的策划、撰写以及任何修改。

AM易道导语:

3D打印行业重磅消息!

AM易道近日从业内知情人士处获悉,

全球光固化3D打印头部企业Formlabs在其中国区即将启动史无前例的材料降价策略,旗下光敏树脂等3D打印材料价格将全线下调,降幅超过50%!

此举在业内将引发震动。

一直以来Formlabs凭借其出色的打印性能和极致的用户体验而备受推崇,但其材料售价时而被国内用户吐槽。

如今大幅降价,究竟意味着什么?

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价格的下探只是其在中国3D打印市场继续征战的冰山一角。

此次降价的底气何在?种种谜题背后的答案究竟如何?

  • 光敏树脂的秘密配方是什么?
  • 是谁在背后操控着材料的价格涨跌?


本文AM易道将帮助各位读者老师深入分析光固化3D打印材料的动向,揭秘树脂配方,解析价格背后的玄机,并试图分析行业龙头Formlabs的中国区的竞争策略。

一、3D打印光敏树脂的配方揭秘

不论是SLA、DLP还是LCD光固化3D打印,其所使用的光敏树脂都有着类似的核心材料组分。

一句话总结材料的变化:在3D打印过程中「单体」在光引发剂的作用下快速发生聚合反应,形成最终的聚合物网络结构。

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AM易道系统总结行业有关学术文献和Formlabs自己的材料专利,一窥光固化树脂的「秘密配方」:

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1.低聚物/单体:

如丙烯酸酯、环氧化合物等,是构成最终聚合物网络结构的基本单元。

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它们的分子量较小(通常在100-3000道尔顿之间),活性基团丰富,在光引发剂的作用下能快速发生聚合反应。

以丙烯酸酯类单体为例,常见的有六官能团亚克力聚氨酯HAPUA、丙烯酸羟乙酯HEA、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA等。

它们在树脂中的用量一般在30-70%不等,是决定树脂最终性能的关键因素。

不同的单体赋予了树脂不同的力学、热学、流变等特性。

2.光引发剂:

吸收特定波长的光并产生自由基,引发聚合反应。

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常见的有双苯甲酮类如二苯偶姻、吸收波长在250-380nm;

苯基膦氧化物类如BAPO,吸收波长在350-400nm。

光引发剂在树脂中的添加量通常为0.1-5%,其种类和用量直接影响着树脂的感光灵敏度和固化效率。

此外,光引发剂还会影响树脂的颜色和老化性能。

3.填料:

如二氧化硅、氧化铝等,可改善树脂的流变性和机械性能。

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无机填料的添加量一般在0-20%,其粒径多在纳米级别(10-100nm)。

通过调节填料的种类、粒径、形貌等,可以实现树脂性能的精细调控,如提高强度、韧性,降低收缩等。

此外,一些高折射填料如氧化锆还可以提高树脂的屏蔽性,减少光散射。

4.添加剂:

如增塑剂、分散剂、消泡剂等,用于调节树脂的粘度、流动性和稳定性。

增塑剂可降低树脂的玻璃化转变温度,提高柔韧性;

分散剂可防止填料团聚,改善分散性;

消泡剂可消除树脂中的气泡,提高打印质量。

它们在树脂中的用量一般不超过5%,但对树脂的加工性能和使用体验有着关键影响。

这些成分的比例和种类不同,最终得到的光固化树脂性能也各不相同。

Formlabs的专利还披露了一些创新配方,如引入聚氨酯丙烯酸酯以提高韧性,使用双官能团单体以提高交联密度等。

可以说,每一款树脂的问世,都凝结了化学家和材料学家的大量心血。

他们需要在性能、成本、工艺等多方面进行反复试验和平衡,方能开发出满足特定应用需求的明星树脂。

二、影响3D打印光敏树脂价格的关键因素

那么,究竟是哪些因素在左右着光固化树脂的价格呢?

除了研发和生产成本外,原材料的价格无疑是最关键的影响因素。

AM易道按照光敏树脂中各成分的含量从高到低,逐一分析其价格影响机制:

1. 低聚物/单体:

价格与石油及石化产品价格密切相关。

以丙烯酸酯类为例,它们主要由丙烯腈、环氧氯丙烷等石化原料衍生而来。

而丙烯酸及其酯类产品的价格,与上游丙烯腈的价格高度关联。

同理,环氧树脂价格也会随着上游原料的苯酚、丙酮、丙烯等石化副产品的价格变化而变化。

石油化工类产品价格会直接传导至下游的3D打印树脂市场。

那么我们来看看最主要原材料价格的波动情况:

环氧树脂在大部分国家地区已经跌回了2020年的水平:

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丙烯酸酯价格走势情况类似:

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以上两种化合物的价格走势与原油2021年8月之后走势高度相关:

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可以看出,受石化大宗商品价格影响,光敏树脂最主要原料价格近两年来降幅明显。

2. 填料:

主要受硅、铝等金属价格影响。

我们来看看二氧化硅和氧化铝价格情况。

氧化铝价格近年来在相对窄幅区间波动。

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二氧化硅材料近期略有降幅。

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虽然填料在树脂中的占比不高,但整体总结下来,价格基本微降。

3.光引发剂和其他添加剂:

属精细化工产品,价格相对稳定,且组分占比较小,所以本文不考虑此类化合物价格对于3D打印光敏树脂的价格影响。

总的来看,随着原油以及石化产品的价格在近两年企稳回落,树脂原料给了光固化3D打印材料产业有了降价的空间。

这为类似Formlabs等光固化3D打印企业创造了降价换市场的绝佳战略窗口期。

三、大规模生产思维下的降本之道

抓住材料端降价契机的同时,Formlabs并没有止步于材料端,而是主动出击,从生产端发力,力求通过规模化、智能化、精益化实现降本增效的目标。

众所周知,相较于传统制造,3D打印的单件成本劣势明显。

如何在保证性能的前提下,最大限度地摊薄3D打印的成本,是行业亟需攻克的难题。

对此,Formlabs等一众领先企业给出了基于规模化思维的系统解决方案:

1. 首先是自动化的解决方案,减少人机交互。

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其新一代的设备集成了自动打印、自动清洗、自动存取等功能,可实现7×24小时的不间断生产。

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用户只需将文件上传至智能排队软件中,设备便可自动分配任务并完成打印,人机交互大幅减少。

据Formlabs自己测算,使用自动化系统加持下,相比人工操作,单件人工成本可降低80%。

2. 把材料供给上限做大,减少材料装填和替换次数。

Formlabs推出了创新的树脂泵送系统(Resin Pumping System),可实现5升大包装树脂的自动补充,从而减少了更换树脂的频率和人工成本。

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配合新的双层柔性覆膜树脂槽设计,树脂利用率也从85%大幅提高到了95%以上。

据估算,树脂泵送系统可以将人均产出提高3倍,单件材料成本降低40%。

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3. 材料价格策略不再针对单机使用者,针对规模生产大客户的树脂批量采购推出批量优惠政策,进一步降低了材料成本。

其还为用户免费提供智能化的库存管理方案,帮助其有效控制原料积压和生产计划。(此方案是否对中国区开放,还需咨询Formlabs中国官方)

综上所述,Formlabs正通过设备、耗材、软件三位一体的创新,来帮助用户实现「0」停机、「0」浪费、「0」人工的全自动化智能生产。

四、一边降价材料,一边升级设备

材料降价,并没有影响Formlabs对设备创新的不懈追求。

AM易道认为,其今年早些时候发布的Form4系列变得更大、更快、更靠谱。

其每一代设备迭代效率极高,这种自己卷自己的姿势,巩固了Formlabs作为行业创新标杆的地位。

Form 4最大的亮点在于革命性的Low Force Display (LFD)光固化引擎。

它采用了高达16mw/cm2的超高功率LED面光源,配合专有的剥离纹理,可将打印速度较上一代提升2-5倍,并将系统体积缩减40%。

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同时,双层柔性覆膜树脂槽和集成式摄像头的加持,使Form 4的打印成功率高达95%以上。

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Form 4 的定制透镜阵列由平凸透镜制成,即使在高功率下也能提供高度准直和均匀的光线。

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专有剥离纹理通过引入气流防止树脂槽吸附到 LPU 上。


即便是新手,也能轻松应对90%的打印任务。

软件层面,前一部分所说智能化打印管理平台,允许用户可随时随地监测多台设备的工作状态,合理调度排产任务,实现7×24小时不间断生产。

这对于提高光固化3D打印的自动化、智能化水平,具有里程碑式的意义。

与之匹配的,还有6款专为Form 4打造的新一代工程树脂。

比如AM易道之前分享过的可以比肩金属的树脂锤子和楔子:

这些新一代树脂是否参与本轮降价,还请读者老师自行咨询Formlabs官方。

AM易道认为,其在硬件、软件、材料各个层面的全面技术突破,标志着光固化3D打印正式迈入「超级应用」时代。

「我们为微软所有的硬件类别提供支持。对于需要严格公差和工程级材料的项目,Form 4 是我们的优先选择。它不仅能以惊人的打印速度生产高性能部件,还可以支持模型制造商在 24 小时内进行多次迭代。」

微软增材制造主管 Mark Honschke

「Form 4 的速度和材料多功能性使我们能够每天创建多个原型和制造辅助工具。所以,该打印机已经改变了部件的设计和生产方式,帮助我们显著提升了产品开发效率。」 

福特汽车公司开发工程师 AM/IM Bruno Alves

这不仅大大拓宽了光固化3D打印工艺的应用疆域,更为推动增材制造向规模化、规范化发展指明了方向。

五、开放还是封闭?材料体系的战略选择

AM易道认为,审视光固化3D打印的发展态势,材料无疑是最为活跃和值得关注的一个方面。

从最初的通用型树脂,到专用级、工程级乃至生物相容材料,伴随着树脂体系的不断完善,光固化3D打印的应用领域和市场规模也在同步拓展。

据相关机构预测,2026年全球3D打印材料市场规模将突破70亿美元,其中光敏树脂的占比有望达到35%。

光敏树脂作为光固化3D打印的耗材,是各类相关企业的稳定现金流来源。

光固化3D打印设备商均在这个领域展开激烈的竞逐。

Formlabs等几家行业领先者坚守封闭式路线,独家供应自有品牌树脂,打造端到端的全生态解决方案;

而国内多数企业则选择开放策略,允许第三方材料进入,借外力快速完善材料库。

孰优孰劣,目前尚无定论。

封闭意味着对材料性能和稳定性的绝对掌控。

设备、耗材、软件的同步优化,可最大限度发挥系统协同效应,保证每次打印的一致性和可靠性。

这对产品质量至关重要,但也不可避免地限制了用户的选择和议价空间。

而开放为用户提供了更多样化的材料选择和成本控制能力,但设备、材料适配性和兼容性的不确定风险却骤然提升。

一旦出现打印失败或质量缺陷,责任边界反而变得模糊。

AM易道认为,不论是否支持三方材料,3D打印企业都要构建自己的材料体系和对应的标准和应用库。

即使不构建材料研发体系,也要确保掌握材料评价和质控能力。

如果一味压低价格、过度营销,忽视了材料体系构建的厂商,很难长期真正赢得用户的信赖。

没有自己的材料体系的厂商只能在通用型树脂市场竞争同质化的背景下,随波逐流。并在阻燃、高强、高韧等功能型材料上,进一步拉大与领先品牌的差距。

写在最后

以光敏树脂为代表的3D打印材料正处于从通用型向专用化、功能化快速演进的关键期。

在材料立本理念的指引下,通过前瞻布局和持续创新,抢占材料技术制高点,已成为光固化3D打印领军企业的共识。

面向未来,可以预见材料创新将持续引领光固化3D打印技术变革的潮流。

金属基树脂、陶瓷基树脂、生物打印材料等前沿技术方兴未艾,不断刷新着人们对增材制造的想象空间。

在激烈的市场竞争中,上游石化材料的价格回落企稳给了Formlabs在中国区强势开拓市场的战略空间。

此番在中国市场的让渡材料利润的大动作,既是顺应客户诉求的务实之举,更彰显了其在中国基业长青的战略选择。

(正文内容结束)


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24-07-10 15:55
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