最近，我在上海专访了全球主流快速成型和三维打印机供应商Z Corporation公司中国区执行总经理章群先生，请他就Z Corporation公司快速成型产品的技术特点，中国快速成型市场的发展现状，制造企业如何根据自身需求选择快速成型产品等方面的问题进行了深入交流。

    Z Corporation公司中国区执行总经理 章群

    黄培：请您介绍一下目前主流的快速成型技术及其特点。

    章群：目前主流的快速成型技术主要包括：

    1、InkJet喷墨式三维打印技术。设备通过喷墨打印头喷出黏性的墨水，附着在粉末颗粒上，把颗粒粘合起来的一种固化方式。

    2、SLA光固化成型法。该技术是传统的，市场份额比较大的快速成型方式。通过计算机控制紫外激光，按零件的各分层截面信息在光敏树脂表面进行逐点扫描。被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。一层固化完成后，工作台下移一个层厚的距离，以使在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，如此重复，直至得到三维实体模型。

    3、SLS就是用激光束固化粉末材料，简称激光烧结法。它的原理是预先在工作台上铺一层粉末材料（金属粉末或非金属粉末），激光在计算机控制下，按照界面轮廓信息，对实心部分粉末进行烧结，然后不断循环，层层堆积成型。SLS模型可以再很大程度上替代批量生产的零件和部件，直接进行使用。

    4、熔融沉积成型法。工艺的基础就是将热塑性塑料聚合体材料加热熔融成丝，同时，三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。然后重复以上过程，继续熔喷沉积，直至形成整个实体造型。这种成型方法可以想象成是把两管牙膏同时挤出来，一个挤出来是模型材料，一个挤出来是支撑材料，堆积在成型面上成型。类似家庭装修中使用的玻璃胶，挤出后马上就固化形成模型。

    5、MJM多喷头三维打印技术。通过多个打印头将光敏树脂材料喷出来，在材料喷出来以后，打印头的前面或后面的紫外光就把它固化，这是一种比较精细的固化方式。

    6、DLP。高解析度的数位光处理器(DLP)投影仪来固化液态光聚合物，是一种很先进的方式，就是利用机器上的紫外光（白光灯），照出一个截面的图像，把液态的光敏树脂固化。目前3D Systems公司拥有的Projet1000系列使用的是DLP技术。

    黄：在研发设计过程中，针对每个不同的设计阶段，这些不同种类的快速成型技术所适用的范围以及它们所具有的特点是什么？

    章：我们把设计分为四个周期：概念设计、细节设计、验证与测试和制造。首先，在概念设计和细节设计阶段，由于产品设计还未定型，设计师更多关注的是对设计有帮助的一些产品外形和概念的修改，这时需要经历大量的重复修改工作，一些工艺细节以及模型的物理特性反而显得并不重要。所以在这两个阶段，“成本”和“效率”是选用何种快速成型技术所需要考虑的重点。在这两个阶段中，Z printer系列产品所具有的特点正好满足这种需求，可以说是唯一的、最合适的选择。刚才提到的SLA、SLS、DLP、MJM等技术都适合应用于设计的后期两个阶段，即验证测试、生产开模之前。这些技术相对来讲使用成本中等偏贵，但能达到较好的细节效果，例如可以实现零件的一些机械性能，包括拉伸强度、弯曲强度和耐久性等，因此这些技术更适合后期设计阶段。

    黄：快速成型技术在全球和中国的应用现状如何？

    章：快速成型技术在发达国家的应用已经十分普及，在发展中国家，包括中国、大部分亚洲地区目前处于稳步增长的过程之中。形成这种现象主要有这样几方面原因：

    第一，在亚洲人工成本较低；

    第二，在亚洲有很多价格低廉的数控机床、CNC；

    由于这两方面原因，企业通过对技工进行一定的培训，就可以利用相对低廉的模型加工成本，替代相当一部分测试和设计过程中的样品模型，使快速成型技术的应用受到一定影响。

    从另一个角度来讲，很多企业产品研发设计的重心还在欧美、日本等发达地区，中国的原创设计也比较少。当然，这些现象已经逐步改变，随着中国自主创新企业的增多，中国在制造业的竞争力已逐步凸现。同时，越来越多的大型企业也倾向于把他们的研发中心慢慢的搬到中国。例如ABB、西门子、波音、摩托罗拉等这些大厂商的研发中心以前都是在本土，现在逐步想中国转移，从而使中国对于快速成型技术的需求也在逐步增长。相对与全球增长率，虽然中国的增长要快一些，但还显得不够。

    从全球角度来看，快速成型市场每一年至少是25%的增长率，市场规模有几十亿美金。该市场主要包含的三大部分的内容：第一，硬件设备销售；第二，耗材销售；第三，客户的打印服务。从客户角度来看，快速成型的客户群分布较平均。主要包括制造业的研发中心、设计室、建筑业、政府部门的规划单位、高校等。

    黄：发达国家的快速成型市场是不是已经走向饱和或趋于成熟？

    章：总体来看并没有，整体的增长趋势还是很明显的。主要的原因是现在制造业竞争越来越激烈，所以对产品设计的各方面要求都比以往提高很多。在以前，同样一个产品在市场上的选择并不多，但是现在有太多的选择，特别是消费类电子产品。例如手机，现在的手机数量比5年以前有了大幅度的增加。客户的选择也越来越挑剔，市场的竞争程度也越来越激烈。对于生产厂商来讲，他们要提供更多的新产品来提高自己的竞争力，来维护在市场上的实力。对产品设计、创新的要求就必须要比以前提高很多，从成本上来讲，产品开发的工具，包括软件、硬件都会相应的增多。

    黄：Z Corp现在主要有哪一些配套的软件，这些软件一般是附赠还是单独对客户进行销售？

    章：我们有两款相关软件，一个是ZPrint软件，是一款功能强大的易用型工具，可以处理和管理范围宽广的数据格式，包括全彩色文件，可以辅助摆放调整三维CAD模型文件位置，或是Copy的简单功能的软件，以供在Z Corporation三维打印成型机上实现最优打印效果，是一款免费的软件。另一个款软件叫ZEdit Pro。该软件是每台机器免费配一个License，有个别客户需要多个License的，需要进行购买。使用ZEdit Pro软件能够快速、便捷地将三维数据文件准备为可供Z Corporation 三维打印成型机使用的数据格式。这款软件使三维机械CAD软件的用户能够提前验证和确保几何数据的可打印性；通过该软件可以在模型上放置色彩、材质贴图和标记；并且能够打印分多个构成部件的超大尺寸模型。此软件还能够完美地转换原本并未考虑用于三维打印的数据文件，包括一些由建筑行业和影视动画行业所使用三维数字创建软件所生成的文件格式。

    概括起来ZEdit Pro的功能主要有以下几个方面：

    第一，编辑修改文件。通常很多3Dmax的模型文件外形没有封闭，只有一层薄皮，不能进行打印，ZEdit Pro可以将该文件修改成一个完整的、有厚度的三维实体文件，并实现打印功能。

    第二，文件格式转换。把格式从一种转换到另外一种。我们ZPrint支持5中格式。可以把一次打印容不下大的文件，分几块形成联合锯齿状，或者是不同铰链状的结构，在打印完后再粘连起来。这方面就可以通过ZEdit Pro进行分割实现。

    第三，模型检测和测量功能。

    黄：你们有没有做一个行业分析，哪个行业购买Z Corp的产品最多？Z Corp今年的业务成长情况怎么样？

    章：从公司的销售比例来看，制鞋、医疗、教育、汽车（整车和零件设计）和建筑行业，其中，在建筑行业我们占有90%的份额。GIS地理图文信息，还有消费品生产制造，其中消费品的生产制造是很大一块，里面有很多不同的细分产业，这个是我们最主要的市场。

    Z Corp公司2010年比2009年增长60%以上，2011年的增长在40%左右，总体上快于市场的平均水平。

    黄：目前，Z Corp在中国市场主要是拓展新客户，还是有老客户的不断追加购买？Z Corp的系列产品在中国已销售的产品总量有多少？

    章：现在老客户的追加购买已经在逐步增多，比如说，我们一家日本客户Bridgestone公司就有计划要购买超过15台，而且这些全部是高端的Z printer 650系列产品，Z printer 650可打印极大体积的模型（254×381×203 mm），并具有頂级的色彩质量(39万色)和高分辨率。Z printer的产品，每一台都可以作为部门级的打印机。对于一家大型的公司，有很多的部门需要参与设计，每个部门都有相关需求，高校同样也不例外，有不同的学院和专业，也需要购买这方面的产品进行教学研究、设计实践。比如华南理工大学，有超过5台的Z Printer分别在机械、建筑等学院使用，随着客户重复购买的现象越来越多，我们的回头客也不断增多，新客户也在不断增长。

    目前Z Corp的系列产品在国内的保有量有300多台。像第一代产品400、406这样的机器，如果是正常维护，现在还在正常使用。另外，Z Corp公司还推出了以旧换新的业务，当客户觉得旧机器不能满足需求发展是时候，就可以将旧的机器折价退给我们，重新买一台新的，这个是中国客户比较喜欢的。

    黄：您认为快速成型技术的发展趋势是什么？在哪些方面需要进一步改进？

    章：在快速成型的技术方面，我觉得还有以下几个方面需要更进一步的改进：

    1、快速成型机能够一次完成更大体积的模型；

    2、通过快速成型得到的模型除了刚性以外韧性可以进一步加强；

    3、模型的细节更好，做到0.1或0.1以下的非常薄的臂；

    4、降低机器和耗材成本。

    总结起来，就是围绕着成型速度，一次成型的大小，模型的性能，使用成本和机器成本，模型精细度这几个方面，另外一个很重要的问题是机器使用的方便程度。

    黄：在产品设计的试验与测试阶段，哪些快速成型件是可以直接用于实际测试的？这些快速成型件分别具有的特点是什么？

    章：当使用Z Corp公司的Z printer系列产品制作出来的模型，在产品开发的验证阶段使用的时候，最好是对模型的钢性有一定的要求，这方面也是Z printer的强项。比如在汽车发方向盘里，喇叭按钮处结构，就可以使用Z printer直接做出来并组装使用。因为你实验的时候只需要按压，没有产生形变。像这种不需要弯曲形变的测试，用Z printer模型来做比较合适；而使用Projet系列产品所制作的模型适合于一定的弯曲形变，比如卡扣式结构。 Projet三维打印机可以构建真正的功能性塑料部件，材料属性可匹敌最终部件，具有强度高，弹性好等特点。可以制造超薄的外壁与清晰的细节和最小形体尺寸，具有超高的表面光洁度，可匹敌注塑成型的部件。

    后记

    快速成型技术一直伴随着的设计师们对于优秀原创设计的追求与探索而不断的发展，Z Corp公司所开发的快速成型系列产品以“成本”与“效率”的突出优势，可以快速从CAD数据和其它计算机数据中创建实体原型。在设计初期，通过创新与创意的预期实现给予了设计师更多的灵感与指导。通过这次采访，使我对Z Corp公司的快速成型技术有了更加全面的了解。随着中国企业对于产品创新需求的迅速增长，快速成型技术将会迅速普及。