单日百万件、成本不到2美分：Photocentric JENI以“无模注塑”重新定义工业规模制造

JENI看起来不像一台3D打印机。

它是一座塔，内部透出深红色光芒，模块化单元像服务器基础设施一样层层堆叠、排列上架。

添加一个模块，它就变大。

重新配置一个节点，它就能承担新的工艺。

单台设备每天能生产数十万个零件，在某些情况下甚至超过一百万个。

这是英国公司Photocentric推出的JENI，一个自主生产平台。

他们把高分辨率的LCD 3D打印和机器人后处理组合到一起，用能跟注塑成型掰手腕的产量和成本来制造塑料零件。

增材制造一直擅长原型和复杂定制件。

但那些支撑世界运转的小零件，卡扣、盖子、连接器、护线圈，从来跟它没什么关系。

Photocentric觉得这个观念该更新了。

增材制造在批量生产上打不过注塑成型，问题不在打印本身，而在于人工、零件处理、批次一致性还有材料成本。

所以JENI从一开始就要能连续无人值守地运行，每个任务都自带它的工艺参数。

自动化把人工成本基本消掉了。

拿支撑垫片来说，单个模块每天能生产238,000个，每个成本不到0.02美元。

这么一来材料就成了最主要的花费，用户可以用Photocentric自己配方的树脂，也可以选任何405nm波长的材料。

Photocentric把JENI描述成不用模具的注塑成型。

高速机器人把高分辨率LCD打印机和后处理节点串起来，自动化地完成整个生产流程。

客户可以先从一个机器人控制器加一个工艺模块开始，产量要扩大了再逐步加模块。

发送到JENI的数字文件不只是打印指令，它连清洗、固化这些后处理工序的序列都带上了。

JENI会盯着每个节点，把任务分配给下一个空闲又符合要求的节点，然后龙门架抓取相应的打印平台，把它送到指定位置。

每个任务都被当成独立的东西来对待，所以同一批次里可以同时跑不同的几何形状和后处理工序，机器学习还会去优化单个任务的成本、速度、碳足迹或者质量。

Photocentric现有的客户已经在跑那些特别适合树脂打印的应用，比如牙科模型、鞋类、珠宝、微缩模型。

JENI真正新增的价值，是让工程师口中那些「无聊零件」也能有成本效益。

Photocentric内部团队现在就在打印各种小零件，外壳、安装座、支架、连接器、歧管、卡扣、手柄、旋钮，名单还在不断变长。

在内部生产这些零件，方便、便宜、又快。

比方说，他们在内部做常见的电缆护线圈，一个只要0.07美元，外面采购的话一个要0.34美元。

Photocentric预计最早会两类人来用。

一类是目前依赖注塑成型的大企业里的创新者，另一类是Photocentric现有的3D打印用户。

JENI是开放材料平台，一台设备可以在不同节点上跑不同的树脂。

一家牙科实验室可以同时开六个节点生产正畸模型，两个节点做托盘，剩下的节点做牙冠、牙桥和义齿。

JENI的源头得回到新冠疫情期间。

当时Photocentric运行了52台LC Magna打印机的机群，某个阶段每个月要生产超过一百万个防护面罩。

那段经历把运营里的各种痛点都暴露了出来，而这些痛点刚好就成了JENI的设计任务书。

「过去六年来，Photocentric和我个人的使命，就是让数字化规模制造成为注塑成型的无处不在的替代方案，」Photocentric董事总经理保罗·霍尔特（Paul Holt）说。

「我们把这个项目命名为JENI，取自第一次工业革命的第一台机器『珍妮纺纱机』。JENI把『数字文件进，数字化零件出』的概念变成了现实。我们现在已经在实际使用中证明了这一点，已经打印了数千万个3D打印界从没想过会尝试制造的最不起眼的零件之一。」

从珍妮纺纱机到JENI，两百多年过去，生产方式又想再翻一次天。

JENI的像素间距是24.8µm乘16.8µm。

说实在的，看着这个数字我们也愣了一下。

按Photocentric的说法，这个分辨率能让精细特征、文字和表面光洁度做到大多数量产级增材制造不经过二次后处理达不到的水平，跟注塑成型相当。

层厚可以按任务来调，从传统的25、50或100µm一直到250µm，看具体零件对速度和质量的权衡来选择。

因为每个任务自带参数，同一系统里同时运行的两个零件可以用不同的层厚打印。

构建幅面目前由JENI的10英寸屏幕决定，是224乘127乘57mm。

Photocentric专门盯着这个尺寸，因为那些以百万计生产的零件往往都很小。

零件的复杂度基本上没有上限。

不用考虑拔模角、分型线或者顶针痕迹，倒扣和内部几何形状也不会带来成本惩罚。

一个复杂零件跟同体积的简单零件生产成本一样。

表面纹理也没问题，精细纹理、图案、装饰性表面处理在JENI上等于免费，但注塑成型里这些都得到模具上刻出来，又贵又死板，模具整个使用寿命里都改不了。

JENI从设计上就是要熄灯运行的，日常需要人管的地方极少。

大多数客户会把系统接到1吨的中型散装容器（IBC）树脂上，隔几天换一次，偶尔做一下节点维护。

JENI交出来的是成品零件，所以大多数客户会加一个简短的下游环节，比如分拣、打包或者进一步组装，用标准自动化设备，规模跟JENI的产出匹配。

你算一下，一个平台大约每20秒就完成一个零件。

那会怎样呢？

一个无人值守的夜班，能生产出堆满一个小型仓库的零件。

Photocentric聊JENI的可持续性，主要看三件事。

材料从哪来，工艺跑得有多省，零件用完了去哪。

Photocentric自己配方光聚合物，所用的单体和低聚物里，越来越多的份额可以由低价值的生物废弃物、食物垃圾和农业残留物来合成，而不是来自石油化工。

现在的一个例子是Durable DL902 Plant-Based，一种含52%生物基原料的ABS类工程树脂，固化后极限抗拉强度达到46兆帕，断裂伸长率37%。

这些机械性能是拿来对标早期SLA原型树脂光聚合物常见的脆性问题。

英国制造技术中心做了一项对比研究。

他们以英国零部件供应商Essentra提供的批量生产PCB垫片为对象，建立了每个零件的碳排放和隐含能模型，从摇篮到大门口径比较注塑成型和Photocentric的LCD增材工艺，成果发表为柯克伍德（Kirkwood）等人的论文《Integrating models for calculating component sustainability metrics》（整合模型以计算组件可持续性指标）。

注塑成型的垫片每个产生8.809克二氧化碳当量排放，而JENI上只要1.322克，下降了85%，差距主要来自主流道、分流道、开机废料和清机料带来的材料浪费。

Photocentric认为这个数据还算保守，因为没算模具加工和废弃的试制零件，而且自家数据是按每个任务实测的，不是估算。

固化后的光聚合物是热固性塑料，化学交联的，没法像热塑性塑料那样熔化重新成型，传统机械回收不适用。

Photocentric在走三条路。

一个办法是源头最大限度减少废料，用高密度排布平台，把没固化的树脂回流到料槽。

另一个办法是能量回收，光聚合物热值高，在垃圾发电设施里能清洁燃烧。

还有一条路是从一开始就设计可回收性，开发带可裂解键的化学体系，让固化后的网络可以分解回能重复使用的低聚物。

当客户把完整生产成本摆在一起比，材料、人工、能源、模具、废料、仓储、过时报废、缺货成本都算上，结果一次次倒向打印，而且优势幅度超出Photocentric自己的预期。

最清楚的证据就是现在正在JENI上生产的零件类型，都是价值尺度低端的组件，在那里一分钱的一个零头就足以决定一种制造方法行不行。