談起市場定位，這是每一家企業(yè)立足于市場首先要思考的。這其中包括如何聚焦。每家企業(yè)的資源都是有限的，要想獲得清晰的市場形象，聚焦是邁向成功的起點，聚焦是第一步要做的功課，通過聚焦成就競爭優(yōu)勢，形成強大的品牌影響力，減少發(fā)展阻力，以點切入獲取獨特的競爭優(yōu)勢。

VELO3D的市場定位相當清晰：設計自由，敏捷生產和質量保證，這些是VELO3D通過技術打造的獨特的市場定位。本期，3D科學谷與谷友共同來領略，在質量保證這個點上，VELO3D是如何確立其競爭優(yōu)勢的，并探討國內3D打印企業(yè)發(fā)展的破局思路。

要透視VELO3D的發(fā)展，我們不妨拿蘋果公司在其iPhone手機上的創(chuàng)新來理解。蘋果公司在推出iPhone手機之前，大家已經習慣帶鍵盤的手機，似乎這是手機的標配。然而，蘋果公司通過軟件的方式在觸摸屏上呈現(xiàn)了可以輸入文字的鍵盤，從而簡化了手機的外觀，且實現(xiàn)了更友好的操作，從而開啟了手機進入智能化的新篇章。

軟件與軟件之間存在競爭，硬件與硬件之間存在競爭，這似乎是每個人都知道的。然而，我們似乎從來沒有意識到軟件的進步可以部分替代硬件的配合這一發(fā)展趨勢。某種意義上，軟件可以實現(xiàn)跳躍硬件的束縛，釋放更大的自由度。

產業(yè)化挑戰(zhàn)

雖然3D打印-增材制造在批量生產方面的潛力巨大，然而現(xiàn)在的增長在很大程度上取決于定量質量測量和建立可靠的機器校準方法。如果無法在關鍵任務應用程序中或大中型訂單充分理解和信任3D打印行為，那么即使增材制造的成本效益不斷提高，這一技術也難以獲得規(guī)?；瘧谩?br />
一邊是增材制造可以實現(xiàn)驚人的產品復雜性，并可以通過重塑設計來優(yōu)化產品性能，這吸引著每一家致力于創(chuàng)新的企業(yè)投入其中；一邊是困擾著業(yè)界的質量一致性問題，如何確保第一個產品和第100個產品是相同的？

預構建校準

金屬增材制造的預構建校準標準和方法正在不斷發(fā)展。NASA、ASTM、SAE、AWS和API等都在不斷完善其要求。不過設備從出廠安裝調試完到使用一段時間后，其硬件條件本身也隨著設備的使用發(fā)生了一定的變化。

在這方面，美國國家航空航天局（NASA）準則MFSC-SPEC-3717（于2017年編寫）指出：“校準只有在連續(xù)維護時才有效，出于實用原因，在預構建的基礎上確認校準是不可行的。校準間隔（至少每90天）被設置為生產效率和過程保證之間的折衷。”不過，從操作性角度來看，這一過程不僅所需時間長，較多依賴人工經驗，且無法實現(xiàn)實時校準。

根據(jù)3D科學谷的觀察，VELO3D 通過軟件改變這一狀況，VELO3D 在其金屬3D打印系統(tǒng)中提供了預先構建的校準功能，可以簡化并自動進行打印設備光學系統(tǒng)的原位校準。VELO3D 的技術可以實現(xiàn)在構建之前測量各種指標，包括光束穩(wěn)定性、激光對準和聚焦等。增材制造的最終用戶只需按一下按鈕即可運行光學校準，而無需任何外部測量設備和復雜的人工手動校準過程。

3D打印的熱交換器。來源：VELO3D

同樣重要的是，這種自動化過程可以捕獲大量使用手動校準方法無法獲得的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)用于實時更新系統(tǒng)的校準表，并確保已按照規(guī)格制造給定的組件，也可以隨著時間的推移進行編譯，用于統(tǒng)計過程控制程序和其他質量管理系統(tǒng)。

加工中的質量控制

制造商已努力將攝像機和傳感器放置在3D打印設備內部，以深入了解制造室內的實際情況，但是通常由用戶自己來確定每個特定參數(shù)的閾值和控制極限。

以往雖然我們獲取了很多數(shù)據(jù)，但是無法將這些數(shù)據(jù)建立為相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)集。理解數(shù)據(jù)的相關性，這是邁向更深入地了解如何構建高質量，可重復構建的第一步。

3D打印走向產業(yè)化的增材制造，必須取得更大的飛躍，并將數(shù)據(jù)科學與材料科學相結合，而不是依賴人類自身的經驗和對加工過程的理解，將用戶對制造過程的理解掩埋在數(shù)據(jù)中。

基于粉末床的金屬3D打印過程中，光學對于金屬粉末的微焊接工藝至關重要?，F(xiàn)在，大多數(shù)工程師都熟悉每個層實際上都焊接在了下一層上。激光以極高的精度融化金屬，上層與下層必須完美對準，并以正確的速度定向到正確的位置，以產生精確的厚度，從而形成高質量零件所必需的冶金工藝。

粗糙的表面和孔隙率可能是由于不良的工藝設計設置而導致的，也可能是由于光學設置較差而導致的。VELO3D面向下一代的增材制造系統(tǒng)可以在預構建階段自動收集各種指標，從光束穩(wěn)定性、激光對準、聚焦、惰性氣體等。這樣就可以建立控制極限，以指導系統(tǒng)性創(chuàng)建零件的各個方面。

激光的功率、設備溫度、光束、惰性氣體的變化等都對質量控制帶來一定的挑戰(zhàn)。然而，最新的質量控制系統(tǒng)不僅包括熔池計量，而且還包括高度圖，該高度圖根據(jù)床的位置對進行中的構建的每一層進行調查，并對標定和性能進行現(xiàn)場檢查。所有這些數(shù)據(jù)都捕獲在全面的構建報告中，以確?？勺匪莸馁|量。

VELO 3D的Assure™質量保證和控制系統(tǒng)具有直觀的圖表，使用戶能夠查看和解釋在構建過程中收集的大量數(shù)據(jù)。根據(jù)VELO 3D，這些信息可幫助工程師驗證構建過程中每個步驟的質量，并使其在出現(xiàn)問題時能夠快速做出決策。確?？梢詭椭鷾p少生產差異，提高產量并規(guī)避異常情況，以確保一致的增材制造結果。根據(jù)3D科學谷的了解，通過Assure系統(tǒng)監(jiān)視3D打印構建過程的完整性，驗證散裝物料密度，觀察正在進行的打印過程并驗證跨多個生產運行的系統(tǒng)校準，Assure提供了產業(yè)化的基礎。

根據(jù)3D科學谷的市場觀察，國際上和國內，不僅僅是VELO3D，不同的設備廠商均推出了自己的過程中質量控制解決方案。雖然其質量控制軟件的名稱各有不同，然而在加工中的質量管理方面，普遍采用的核心解決方案來自Sigma Labs。

Sigma Labs的核心實力在于感應器硬件與數(shù)據(jù)和軟件的融合。

硬件方面，Sigma Labs傳感技術－Sensorpak，是一個由聲、光、熱傳感器、收集過程數(shù)據(jù)的全套系統(tǒng)。傳感器記錄的數(shù)據(jù)將建立過程文件，其中西格瑪實驗室工程師通過在洛斯阿拉莫斯國家實驗室多年來在冶金和焊接的研究經驗，能夠從大數(shù)據(jù)中提取關鍵的質量記錄，并通過結果特征還原關鍵過程的物理特征。

軟件方面，根據(jù)3D科學谷的了解，通過Sigma Labs的PrintRite3D ® INSPECT ™軟件，基于大量的生產大數(shù)據(jù)所形成的加工參數(shù)與產品性能之間的相關性，獲取符合生產要求的零件所對應的加工參數(shù)作為“基準數(shù)據(jù)”。除非與零件的機械和冶金特性數(shù)據(jù)具有相關性，否則該加工參數(shù)的值幾乎沒有任何意義。這意味著首先必須產生大量的測試樣本來生成這個屬性數(shù)據(jù)，并將屬性數(shù)據(jù)關聯(lián)到加工參數(shù)的“電子簽名數(shù)據(jù)”。從而在新的加工過程中將每一層的“電子簽名數(shù)據(jù)”與“基準數(shù)據(jù)”相對比。

加工后的質量檢測

零件的制造后檢查已成為當務之急，例如通過染料滲透法測試、CT掃描或破壞性測試。盡管人們希望能夠實現(xiàn)抽樣檢查，但是對于大多數(shù)當前的增材制造設備來說，全面檢查是很普遍的做法。

根據(jù)高端裝備發(fā)展研究中心，即使是X射線計算機斷層掃描技術（CT），雖然非常適合評估部件的深層內部特征和屬性，但仍有其局限性，即不能檢測出垂直于x射線束的裂紋。然而NDE的方向是可行的，因為它優(yōu)化了復雜增材制造部件的測試，并能實現(xiàn)標準化，同時由于其非入侵的方式，又具有潛在的成本效益與廣泛的適用性。

VELO3D在疫情期間完成了4000萬美金的融資，作為一家來自美國西海岸的創(chuàng)業(yè)公司獲得總計1.5億美金（超過10億人民幣）的融資。此前，Velo3D成功地獲得了制造業(yè)中技術要求最高的合同之一，即向世界上最成功的私人火箭公司之一的SpaceX公司提供3D打印機。隨后，VELO3D宣布獲得其航空航天領域的一家客戶2000萬美金（超過1.4億人民幣）的訂單。

VELO3D近日還推出了配備了8個1000W激光器的新設備Sapphire XC，φ600mm x 550mm，打印每個零件的成本可以降低75％，效率增加了500％。根據(jù)3D科學谷的市場觀察，這是針對目前市場上主流的對600mm加工尺寸的產業(yè)化生產需求所打造的一款設備。

在這方面，VELO3D是一家軟件驅動硬件的企業(yè)。這也預示著在不久的未來，能夠存活在市場上的3D打印企業(yè)所需要的硬核實力中，軟件是其中重要的一塊。

下一步，每一家制造業(yè)的硬件企業(yè)，都將轉型為軟件企業(yè)，否則在軟件吞噬一切的未來世界，將寸步難行。

不僅僅是硬件廠商需要轉型，應用端也需要更加成熟理性的用戶。根據(jù)3D科學谷的市場觀察，在國內，所有的國際和國內品牌都面臨著同樣殘酷的價格競爭，用戶在決策采購3D打印設備的時候，往往忽略了功能實現(xiàn)才是自己最終所關注的用戶價值所在，而是將設備商的硬件參數(shù)放在一起做比較，在看似“同樣”的設備配置基礎上，往往單純的去壓低設備商的價格。這是3D打印應用端需要警醒的一個誤區(qū)，更穩(wěn)定更智能的設備是創(chuàng)造產品的基礎，忽略設備的軟性條件，這未免也將用戶自身的制造需求引入了另外一種誤區(qū)，對用戶的自身發(fā)展也是極為不利的。

或許并非每一個3D打印企業(yè)都能夠開發(fā)出類似于VELO3D這樣的軟件，這并非意味著國內的增材制造發(fā)展是充滿悲觀的前景，恰恰相反，在3D科學谷看來，國內的3D打印市場擁有其特別的機遇與前景。

首先，根據(jù)3D科學谷的市場觀察，國際上正在出現(xiàn)更為通用的軟件企業(yè)，為3D打印行業(yè)提供外部的支持。通過人工智能提供更可靠的過程控制，在這方面，包括以色列的printsyst，美國的addiguru，都是值得關注的企業(yè)。

其次，3D打印在各種不同領域的應用應該說是分層的，例如齒科、模具、醫(yī)療、航空航天、機械等不同領域對3D打印技術的要求是不一樣的。在3D科學谷看來，中國的市場蘊含著巨大的機會，企業(yè)在發(fā)展的時候能夠兼顧短期、中期的發(fā)展機會，懂得針對不同的市場需求并結合企業(yè)自身的資源與技術優(yōu)勢，進行適當?shù)膽?zhàn)略布局，是取得長足發(fā)展的關鍵。

最后，國內部分3D打印企業(yè)例如鉑力特、先臨三維，已經積累了一定的資源與影響力優(yōu)勢，在這個條件下尋求自主研發(fā)軟件以及探索國際合作與收購之路，都具備了良好的基礎。

來源：3D科學谷

談起市場定位，這是每一家企業(yè)立足于市場首先要思考的。這其中包括如何聚焦。每家企業(yè)的資源都是有限的，要想獲得清晰的市場形象，聚焦是邁向成功的起點，聚焦是第一步要做的功課，通過聚焦成就競爭優(yōu)勢，形成強大的品牌影響力，減少發(fā)展阻力，以點切入獲取獨特的競爭優(yōu)勢。

VELO3D的市場定位相當清晰：設計自由，敏捷生產和質量保證，這些是VELO3D通過技術打造的獨特的市場定位。本期，3D科學谷與谷友共同來領略，在質量保證這個點上，VELO3D是如何確立其競爭優(yōu)勢的，并探討國內3D打印企業(yè)發(fā)展的破局思路。

要透視VELO3D的發(fā)展，我們不妨拿蘋果公司在其iPhone手機上的創(chuàng)新來理解。蘋果公司在推出iPhone手機之前，大家已經習慣帶鍵盤的手機，似乎這是手機的標配。然而，蘋果公司通過軟件的方式在觸摸屏上呈現(xiàn)了可以輸入文字的鍵盤，從而簡化了手機的外觀，且實現(xiàn)了更友好的操作，從而開啟了手機進入智能化的新篇章。

軟件與軟件之間存在競爭，硬件與硬件之間存在競爭，這似乎是每個人都知道的。然而，我們似乎從來沒有意識到軟件的進步可以部分替代硬件的配合這一發(fā)展趨勢。某種意義上，軟件可以實現(xiàn)跳躍硬件的束縛，釋放更大的自由度。

產業(yè)化挑戰(zhàn)

雖然3D打印-增材制造在批量生產方面的潛力巨大，然而現(xiàn)在的增長在很大程度上取決于定量質量測量和建立可靠的機器校準方法。如果無法在關鍵任務應用程序中或大中型訂單充分理解和信任3D打印行為，那么即使增材制造的成本效益不斷提高，這一技術也難以獲得規(guī)?；瘧谩?br />
一邊是增材制造可以實現(xiàn)驚人的產品復雜性，并可以通過重塑設計來優(yōu)化產品性能，這吸引著每一家致力于創(chuàng)新的企業(yè)投入其中；一邊是困擾著業(yè)界的質量一致性問題，如何確保第一個產品和第100個產品是相同的？

預構建校準

金屬增材制造的預構建校準標準和方法正在不斷發(fā)展。NASA、ASTM、SAE、AWS和API等都在不斷完善其要求。不過設備從出廠安裝調試完到使用一段時間后，其硬件條件本身也隨著設備的使用發(fā)生了一定的變化。

在這方面，美國國家航空航天局（NASA）準則MFSC-SPEC-3717（于2017年編寫）指出：“校準只有在連續(xù)維護時才有效，出于實用原因，在預構建的基礎上確認校準是不可行的。校準間隔（至少每90天）被設置為生產效率和過程保證之間的折衷。”不過，從操作性角度來看，這一過程不僅所需時間長，較多依賴人工經驗，且無法實現(xiàn)實時校準。

根據(jù)3D科學谷的觀察，VELO3D 通過軟件改變這一狀況，VELO3D 在其金屬3D打印系統(tǒng)中提供了預先構建的校準功能，可以簡化并自動進行打印設備光學系統(tǒng)的原位校準。VELO3D 的技術可以實現(xiàn)在構建之前測量各種指標，包括光束穩(wěn)定性、激光對準和聚焦等。增材制造的最終用戶只需按一下按鈕即可運行光學校準，而無需任何外部測量設備和復雜的人工手動校準過程。

3D打印的熱交換器。來源：VELO3D

同樣重要的是，這種自動化過程可以捕獲大量使用手動校準方法無法獲得的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)用于實時更新系統(tǒng)的校準表，并確保已按照規(guī)格制造給定的組件，也可以隨著時間的推移進行編譯，用于統(tǒng)計過程控制程序和其他質量管理系統(tǒng)。

加工中的質量控制

制造商已努力將攝像機和傳感器放置在3D打印設備內部，以深入了解制造室內的實際情況，但是通常由用戶自己來確定每個特定參數(shù)的閾值和控制極限。

以往雖然我們獲取了很多數(shù)據(jù)，但是無法將這些數(shù)據(jù)建立為相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)集。理解數(shù)據(jù)的相關性，這是邁向更深入地了解如何構建高質量，可重復構建的第一步。

3D打印走向產業(yè)化的增材制造，必須取得更大的飛躍，并將數(shù)據(jù)科學與材料科學相結合，而不是依賴人類自身的經驗和對加工過程的理解，將用戶對制造過程的理解掩埋在數(shù)據(jù)中。

基于粉末床的金屬3D打印過程中，光學對于金屬粉末的微焊接工藝至關重要?，F(xiàn)在，大多數(shù)工程師都熟悉每個層實際上都焊接在了下一層上。激光以極高的精度融化金屬，上層與下層必須完美對準，并以正確的速度定向到正確的位置，以產生精確的厚度，從而形成高質量零件所必需的冶金工藝。

粗糙的表面和孔隙率可能是由于不良的工藝設計設置而導致的，也可能是由于光學設置較差而導致的。VELO3D面向下一代的增材制造系統(tǒng)可以在預構建階段自動收集各種指標，從光束穩(wěn)定性、激光對準、聚焦、惰性氣體等。這樣就可以建立控制極限，以指導系統(tǒng)性創(chuàng)建零件的各個方面。

激光的功率、設備溫度、光束、惰性氣體的變化等都對質量控制帶來一定的挑戰(zhàn)。然而，最新的質量控制系統(tǒng)不僅包括熔池計量，而且還包括高度圖，該高度圖根據(jù)床的位置對進行中的構建的每一層進行調查，并對標定和性能進行現(xiàn)場檢查。所有這些數(shù)據(jù)都捕獲在全面的構建報告中，以確?？勺匪莸馁|量。

VELO 3D的Assure™質量保證和控制系統(tǒng)具有直觀的圖表，使用戶能夠查看和解釋在構建過程中收集的大量數(shù)據(jù)。根據(jù)VELO 3D，這些信息可幫助工程師驗證構建過程中每個步驟的質量，并使其在出現(xiàn)問題時能夠快速做出決策。確?？梢詭椭鷾p少生產差異，提高產量并規(guī)避異常情況，以確保一致的增材制造結果。根據(jù)3D科學谷的了解，通過Assure系統(tǒng)監(jiān)視3D打印構建過程的完整性，驗證散裝物料密度，觀察正在進行的打印過程并驗證跨多個生產運行的系統(tǒng)校準，Assure提供了產業(yè)化的基礎。

根據(jù)3D科學谷的市場觀察，國際上和國內，不僅僅是VELO3D，不同的設備廠商均推出了自己的過程中質量控制解決方案。雖然其質量控制軟件的名稱各有不同，然而在加工中的質量管理方面，普遍采用的核心解決方案來自Sigma Labs。

Sigma Labs的核心實力在于感應器硬件與數(shù)據(jù)和軟件的融合。

硬件方面，Sigma Labs傳感技術－Sensorpak，是一個由聲、光、熱傳感器、收集過程數(shù)據(jù)的全套系統(tǒng)。傳感器記錄的數(shù)據(jù)將建立過程文件，其中西格瑪實驗室工程師通過在洛斯阿拉莫斯國家實驗室多年來在冶金和焊接的研究經驗，能夠從大數(shù)據(jù)中提取關鍵的質量記錄，并通過結果特征還原關鍵過程的物理特征。

軟件方面，根據(jù)3D科學谷的了解，通過Sigma Labs的PrintRite3D ® INSPECT ™軟件，基于大量的生產大數(shù)據(jù)所形成的加工參數(shù)與產品性能之間的相關性，獲取符合生產要求的零件所對應的加工參數(shù)作為“基準數(shù)據(jù)”。除非與零件的機械和冶金特性數(shù)據(jù)具有相關性，否則該加工參數(shù)的值幾乎沒有任何意義。這意味著首先必須產生大量的測試樣本來生成這個屬性數(shù)據(jù)，并將屬性數(shù)據(jù)關聯(lián)到加工參數(shù)的“電子簽名數(shù)據(jù)”。從而在新的加工過程中將每一層的“電子簽名數(shù)據(jù)”與“基準數(shù)據(jù)”相對比。

加工后的質量檢測

零件的制造后檢查已成為當務之急，例如通過染料滲透法測試、CT掃描或破壞性測試。盡管人們希望能夠實現(xiàn)抽樣檢查，但是對于大多數(shù)當前的增材制造設備來說，全面檢查是很普遍的做法。

根據(jù)高端裝備發(fā)展研究中心，即使是X射線計算機斷層掃描技術（CT），雖然非常適合評估部件的深層內部特征和屬性，但仍有其局限性，即不能檢測出垂直于x射線束的裂紋。然而NDE的方向是可行的，因為它優(yōu)化了復雜增材制造部件的測試，并能實現(xiàn)標準化，同時由于其非入侵的方式，又具有潛在的成本效益與廣泛的適用性。

VELO3D在疫情期間完成了4000萬美金的融資，作為一家來自美國西海岸的創(chuàng)業(yè)公司獲得總計1.5億美金（超過10億人民幣）的融資。此前，Velo3D成功地獲得了制造業(yè)中技術要求最高的合同之一，即向世界上最成功的私人火箭公司之一的SpaceX公司提供3D打印機。隨后，VELO3D宣布獲得其航空航天領域的一家客戶2000萬美金（超過1.4億人民幣）的訂單。

VELO3D近日還推出了配備了8個1000W激光器的新設備Sapphire XC，φ600mm x 550mm，打印每個零件的成本可以降低75％，效率增加了500％。根據(jù)3D科學谷的市場觀察，這是針對目前市場上主流的對600mm加工尺寸的產業(yè)化生產需求所打造的一款設備。

在這方面，VELO3D是一家軟件驅動硬件的企業(yè)。這也預示著在不久的未來，能夠存活在市場上的3D打印企業(yè)所需要的硬核實力中，軟件是其中重要的一塊。

下一步，每一家制造業(yè)的硬件企業(yè)，都將轉型為軟件企業(yè)，否則在軟件吞噬一切的未來世界，將寸步難行。

不僅僅是硬件廠商需要轉型，應用端也需要更加成熟理性的用戶。根據(jù)3D科學谷的市場觀察，在國內，所有的國際和國內品牌都面臨著同樣殘酷的價格競爭，用戶在決策采購3D打印設備的時候，往往忽略了功能實現(xiàn)才是自己最終所關注的用戶價值所在，而是將設備商的硬件參數(shù)放在一起做比較，在看似“同樣”的設備配置基礎上，往往單純的去壓低設備商的價格。這是3D打印應用端需要警醒的一個誤區(qū)，更穩(wěn)定更智能的設備是創(chuàng)造產品的基礎，忽略設備的軟性條件，這未免也將用戶自身的制造需求引入了另外一種誤區(qū)，對用戶的自身發(fā)展也是極為不利的。

或許并非每一個3D打印企業(yè)都能夠開發(fā)出類似于VELO3D這樣的軟件，這并非意味著國內的增材制造發(fā)展是充滿悲觀的前景，恰恰相反，在3D科學谷看來，國內的3D打印市場擁有其特別的機遇與前景。

首先，根據(jù)3D科學谷的市場觀察，國際上正在出現(xiàn)更為通用的軟件企業(yè)，為3D打印行業(yè)提供外部的支持。通過人工智能提供更可靠的過程控制，在這方面，包括以色列的printsyst，美國的addiguru，都是值得關注的企業(yè)。

其次，3D打印在各種不同領域的應用應該說是分層的，例如齒科、模具、醫(yī)療、航空航天、機械等不同領域對3D打印技術的要求是不一樣的。在3D科學谷看來，中國的市場蘊含著巨大的機會，企業(yè)在發(fā)展的時候能夠兼顧短期、中期的發(fā)展機會，懂得針對不同的市場需求并結合企業(yè)自身的資源與技術優(yōu)勢，進行適當?shù)膽?zhàn)略布局，是取得長足發(fā)展的關鍵。

最后，國內部分3D打印企業(yè)例如鉑力特、先臨三維，已經積累了一定的資源與影響力優(yōu)勢，在這個條件下尋求自主研發(fā)軟件以及探索國際合作與收購之路，都具備了良好的基礎。

來源：3D科學谷