編者按：本文來自微信公眾號“靖哥3D打印”（ID:gh_d599e1b42ab3）作者：靖哥，3D打印資源庫經(jīng)授權發(fā)布。

從粉末形態(tài)到實體結構終有一收縮形變，或在打印過程，或在后處理過程。
以下的分析以Desktop Metal為例，適用于粘結劑金屬打印成形的其它公司。

Desktop Metal（以下簡稱DM）是一個很會講故事的公司。故事打動了很多人，于是DM獲得了約4.4億美金的融資，和15億美金的估值。
會講故事很重要，但得兌現(xiàn)，否則就是事故了。

DM初期產(chǎn)品為Studio系列和Production系列。Studio系列產(chǎn)品基于FDM工藝，聚合物絲材中混合金屬粉材，經(jīng)過燒結得到具有一定致密度的金屬樣件。Studio系列并不被認為是DM的市場主打，而Production系列才是希望之寄托。

DM 之Production設備技術分析

DM 將Production工藝與激光粉床熔融成形（LPBF）工藝進行對比，并宣稱速度是對手100倍；而且打印的過程中不需要支撐，可以層疊多層多件打印。這些都是真相，但不是所有的真相。
因為金屬粘結成形與粉床熔融成形（PBF）并不直接具有可比性，PBF所用的材料及其應用場景與粉末粘結技術大多并不重合，它們不是競爭對手。

設備參數(shù)
成形空間：330mm x 330mm x 330mm
速度：最高8,200cm3/hr
打印成本：$1-3/cm3
材料：17-4PH等。
價格：~$400K
裝機公司：Ford汽車等。

技術看點
1. 振動式撒粉。從圖中可以看到，粉末從料斗被撒在成形面，滾軸推平粉末。DM為了降低原材料的成本，可以使用MIM（金屬注射成形）的粉末，但引入了流動性差等問題。如果采用PBF普遍使用的技術（不包括Velo3D），則可能會出現(xiàn)由于摩擦及重力刮掉已經(jīng)打印的層面。

圖1 Production系列鋪粉的過程（來源：DM）

2. 噴頭堵塞的實時監(jiān)測。粘結劑噴印中噴頭的堵塞會造成產(chǎn)品中的缺陷，而實時的檢測可以有效的避免這一缺陷的增加。

圖2  粘結劑噴印質量的實時監(jiān)測（來源：DM）

3. 粘結劑的種類。粘結劑在不同的設備產(chǎn)商中都有自己對應的配方和供貨商。DM所述其粘結劑的優(yōu)勢需要在應用中予以驗證。

技術限制
DM的技術限制，打印過程中常見可能是噴頭堵塞（實時監(jiān)測可以緩解），其它主要問題則在燒結的工藝中。而燒結對DM的限制，同樣適用粘結劑金屬成形工藝，包括金屬注射成形（MIM）和3D打印金屬粘結劑成形中的所有種類。

1. 對于粘結劑污染敏感的材料難以加工（如鈦合金）。
粘結劑中包含大量的的氫氧等元素，對于鈦合金這類材料，氫氧的污染都會造成機械性能的急劇下降。在燒結的過程中，氧化等問題會導致樣品的污染。目前尚未看到3D打印的設備提供商提供鈦合金等粉末的成形。

2. 成形件尺寸限制——來自牛頓的詛咒。
金屬粉末到實體的燒結過程收縮形變總會有的，尺寸越大，形變越大。如同粉末注射成型技術，金屬粘結劑打印的粉末燒結過程中，也會發(fā)生收縮，而線性收縮比會在15%~20%之間。與底板接觸的部分直接受到接觸面摩擦，而表面部分則可以自由變形，因而產(chǎn)生了應力。零件越大，則由于自重引起的摩擦力，就會產(chǎn)生更大的變形，嚴重者則燒結失敗。

圖3 拖曳變形（來源：OPTIMIM）

當然，這些都是牛頓萬有引力惹的禍。如果能夠在零重力的環(huán)境，比如太空中進行后處理，那么多數(shù)問題將不復存在。
而實際上，我們看到Production的設備，超過100mm的樣品基本為薄片，或者是鉆頭類的產(chǎn)品。復雜形態(tài)所展示出的產(chǎn)品尺寸較小：

圖4. Production打印產(chǎn)品（來源：DM）

行業(yè)競爭

在行業(yè)競爭方面，DM的對手包括：ExOne，VoxelJet等有數(shù)十年從業(yè)經(jīng)驗的3D打印公司，以及MIM（金屬注射成形）這一傳統(tǒng)行業(yè)。
MIM，主要應用于批量化的加工簡單的零件；DM在這方面積累顯然并不比前者更豐富，而成本上當前并不具備可取代性。

2019年7月，DM的投資方Ford得到第一臺DM Production設備。除了當時Ford對此設備應用的展望之后，并沒有更多的新聞跟進。
2019年11月，ExOne就宣布發(fā)布X1 160 Pro，參數(shù)直接對比DM，而且速度、成形空間都超過了DM。

X1 160 Pro
速度：最高10,000cm3/hr >（8,200 DM的參數(shù)）
成形空間：800mmx 500mm x 400 mm
材料：  單成分金屬：17-4PH， 304L， 316L ， M2 工具鋼；
            多組分金屬：316SS滲銅；420 滲銅；鎢滲銅。
靖哥同樣去查看了ExOne的應用實例，也并沒有看到直接打印出來的大型金屬器件。

圖5 X1 160 Pro設備（來源：Exone）

發(fā)展應對

在2020年初，DM宣布推出Shop和Fiber系列。Shop系列（車間系列）是Production系列的縮小版，而Fiber系列則是能夠打印增強纖維的FDM設備。本篇不對這兩種型號展開討論。

Shop系列, 其CTO Jonah Myerberg在接受訪問中講到將于2020年第3、4季度發(fā)貨:
價格分別為：$150,000  (350 x 220 x 50mm)
可以擴容到：$225,000  (350 x 220 x 200mm)

Fiber系列（纖維增強系列）包括低溫和高溫兩種型號，能夠使用碳纖維、玻璃纖維，可以打印的材料包括尼龍、PEEK和PEKK這幾種高性能的聚合物材料。
收費模式為租賃模式：
低溫型號：$3495/年，3年，材料：PA6；
高溫型號：$5495/年，3年，材料：PEEK，PEKK。

【靖哥分析】
DM很可能自我感覺大號練廢了，盡快整個小號看看能不能復盤。
DM的宣傳是讓工業(yè)級別的制造可以和粉末冶金一樣的便宜，而且對應的客戶主要是大客戶；但是當前推出的Shop和Fiber系列的舉動，在一定程度上說明其對于大客戶的服務并未得到行業(yè)的認可；在現(xiàn)金流壓力的驅動下，轉而向車間級別的用戶招手。（Shop在此處對應的應該Machine shop和Job shop，指代加工車間）。

DM的現(xiàn)狀

行業(yè)競爭
DM在其各個產(chǎn)品線上都有著不弱的競爭對手，有一些方向不止一個。
1. 在Production工業(yè)級別設備方向，尚未有很積極的新聞釋放出來；同期遭遇了ExOne的強勢阻擊，X1的160Pro在參數(shù)上已經(jīng)向投資人宣布，DM所說的速度優(yōu)勢已不存在；
2. 在Fiber系列，Markforged已經(jīng)在此領域耕耘多年，其在行業(yè)中出名也是以連續(xù)纖維打印而出名；
3. 在Studio系列，這并不是DM的首創(chuàng)，其銷量更是難以支撐15億美金的估值；
4. 在Shop系列，它只是Production的縮小版；更何況ExOne在小型機方面早已布局了多年。

投資盈利估算
投資人已經(jīng)投入了巨資進入，他們的回報預期如何。
Production系列的價格大概$400K，不同的渠道價格說法有一定的差異。
如果按照DM估值$15億美金來算，那么投資人想得到期望的回報，那么DM需要在2024年全年銷售大約300臺的Production系列，或者800臺的Shop系列，這對于當前DM的銷售團隊而言，無疑是一個巨大的壓力。
如此看來，DM的情況想必會讓其董事們寢食難安；而其下一輪的融資難度增加不少。

DM的改進方向

但DM依然可以發(fā)揮其技術開發(fā)的優(yōu)勢。既然已經(jīng)有Ford購買了設備，也是其投資人，DM很清楚行業(yè)中對大型金屬件打印的需求。雖然粉末冶金/粘結劑打印這種工藝的后期燒結收縮為行業(yè)的瓶頸，但是依然有路可以去探索：

靖哥試著給DesktopMetal開出一劑藥方，用于不同的時期：

1. 尚未解決大尺寸零件的燒結形變問題階段
在粉末冶金工藝中需要后期拼裝，耗費大量人工時間的組裝件中尋找機遇。以一件取代幾件甚至幾十件的工藝優(yōu)勢來實現(xiàn)自己的盈利點。件取代幾件甚至幾十件的工藝優(yōu)勢來實現(xiàn)自己的盈利點。在這一過程中需要對于燒結過程的形變進行大量的模擬、實驗，以確保形變在容錯范圍之內(nèi)，且該組裝件必須具有很大的需求量。該領域應該在汽車領域。另一方面繼續(xù)開拓小尺寸零件柔性制造的市場。特別是在當前國際環(huán)境下，小批量的生產(chǎn)訂單快速的增加；而3D打印無模具的生產(chǎn)模式，正是滿足這一需求的絕佳方案。

2. 撒粉技術授權至粉床熔融成形領域
DM的撒粉方式，對于底層粉末的沖擊較小，對于球形粉末有可能實現(xiàn)更準確地控制。經(jīng)過優(yōu)化，該工藝可以考慮授權給激光粉床熔融成形的設備生產(chǎn)商。畢竟Velo3D融資中很大的一個亮點就是以其獨特的送粉方式，降低了對粉床中精細結構擾動；缺點是速度太慢了。DM的這項撒粉技術也是自上而下的方式，并且速度具有明顯的優(yōu)勢。

3.加大研發(fā)力度，實現(xiàn)其工藝中為生產(chǎn)而設計的能力。
在此階段，DM已經(jīng)克服了燒結中的形變問題，能夠實現(xiàn)大型的樣品的燒結處理。在這個階段，DM打開了所羅門寶藏之門。至此，DM不用擔心生存會有任何的問題了；而汽車等大型制造領域的訂單將會向雪花一般飄來。然而，這一工藝的解決非常的困難，不過DM應該在進行吧。

小結

DM的創(chuàng)始團隊、導師團隊確實很強，用全明星陣容亦不為過。Ely Sachs 教授，DM的共同CTO，就是發(fā)明了粘結劑噴印的第一人，而3D打印之名（3D打印在業(yè)內(nèi)是增材制造）也從此而來；而其他的創(chuàng)始人很多也有成功創(chuàng)業(yè)的經(jīng)歷。
希望DM能夠克服其發(fā)展所遇到的困難。畢竟DM講的這個故事確實很吸引人：和粉末冶金一樣便宜。我們希望看到DM不僅突破了粉末冶金在形狀復雜度的限制，更會進一步的突破大型尺寸燒結的限制。如果給它加一個限定，靖哥希望在地球上就可以實現(xiàn)。

【討論】

今天，中國需要芯片，世界需要疫苗，有很多認真做事的人和企業(yè)在解決問題，同時在地球的很多地方成立了大量“故事協(xié)會”。
這個世界會講故事的人很多，我們也看到很多故事變成事故。我們的讀者都看到過多達十幾億、幾十億美金的大型翻車現(xiàn)場：
硅谷女版喬布斯Elizabeth Holmes的一滴血檢測公司Theranos，融資14億美金，估值90億美金，而后發(fā)現(xiàn)精心編制的謊言。故事無法再續(xù)，公司資產(chǎn)幾被清零；
Magic Leap用一個合成的影片，實現(xiàn)了迄今約30億美金的融資。今年4月份剛裁員1000人，同時裁掉了消費者板塊的業(yè)務。當然伴隨著5月份就又獲得了3.5億美金的融資，因而宣布故事將繼續(xù)。

圖6 Magic Leap的合成圖片與折角獸

歷史依然在當代演繹著。DM會折角嗎？時間將會回答這一切。

本文經(jīng)授權發(fā)布，不代表3D打印資源庫立場。如若轉載請聯(lián)系原作者。

編者按：本文來自微信公眾號“靖哥3D打印”（ID:gh_d599e1b42ab3）作者：靖哥，3D打印資源庫經(jīng)授權發(fā)布。

從粉末形態(tài)到實體結構終有一收縮形變，或在打印過程，或在后處理過程。
以下的分析以Desktop Metal為例，適用于粘結劑金屬打印成形的其它公司。

Desktop Metal（以下簡稱DM）是一個很會講故事的公司。故事打動了很多人，于是DM獲得了約4.4億美金的融資，和15億美金的估值。
會講故事很重要，但得兌現(xiàn)，否則就是事故了。

DM初期產(chǎn)品為Studio系列和Production系列。Studio系列產(chǎn)品基于FDM工藝，聚合物絲材中混合金屬粉材，經(jīng)過燒結得到具有一定致密度的金屬樣件。Studio系列并不被認為是DM的市場主打，而Production系列才是希望之寄托。

DM 之Production設備技術分析

DM 將Production工藝與激光粉床熔融成形（LPBF）工藝進行對比，并宣稱速度是對手100倍；而且打印的過程中不需要支撐，可以層疊多層多件打印。這些都是真相，但不是所有的真相。
因為金屬粘結成形與粉床熔融成形（PBF）并不直接具有可比性，PBF所用的材料及其應用場景與粉末粘結技術大多并不重合，它們不是競爭對手。

設備參數(shù)
成形空間：330mm x 330mm x 330mm
速度：最高8,200cm3/hr
打印成本：$1-3/cm3
材料：17-4PH等。
價格：~$400K
裝機公司：Ford汽車等。

技術看點
1. 振動式撒粉。從圖中可以看到，粉末從料斗被撒在成形面，滾軸推平粉末。DM為了降低原材料的成本，可以使用MIM（金屬注射成形）的粉末，但引入了流動性差等問題。如果采用PBF普遍使用的技術（不包括Velo3D），則可能會出現(xiàn)由于摩擦及重力刮掉已經(jīng)打印的層面。

圖1 Production系列鋪粉的過程（來源：DM）

2. 噴頭堵塞的實時監(jiān)測。粘結劑噴印中噴頭的堵塞會造成產(chǎn)品中的缺陷，而實時的檢測可以有效的避免這一缺陷的增加。

圖2  粘結劑噴印質量的實時監(jiān)測（來源：DM）

3. 粘結劑的種類。粘結劑在不同的設備產(chǎn)商中都有自己對應的配方和供貨商。DM所述其粘結劑的優(yōu)勢需要在應用中予以驗證。

技術限制
DM的技術限制，打印過程中常見可能是噴頭堵塞（實時監(jiān)測可以緩解），其它主要問題則在燒結的工藝中。而燒結對DM的限制，同樣適用粘結劑金屬成形工藝，包括金屬注射成形（MIM）和3D打印金屬粘結劑成形中的所有種類。

1. 對于粘結劑污染敏感的材料難以加工（如鈦合金）。
粘結劑中包含大量的的氫氧等元素，對于鈦合金這類材料，氫氧的污染都會造成機械性能的急劇下降。在燒結的過程中，氧化等問題會導致樣品的污染。目前尚未看到3D打印的設備提供商提供鈦合金等粉末的成形。

2. 成形件尺寸限制——來自牛頓的詛咒。
金屬粉末到實體的燒結過程收縮形變總會有的，尺寸越大，形變越大。如同粉末注射成型技術，金屬粘結劑打印的粉末燒結過程中，也會發(fā)生收縮，而線性收縮比會在15%~20%之間。與底板接觸的部分直接受到接觸面摩擦，而表面部分則可以自由變形，因而產(chǎn)生了應力。零件越大，則由于自重引起的摩擦力，就會產(chǎn)生更大的變形，嚴重者則燒結失敗。

圖3 拖曳變形（來源：OPTIMIM）

當然，這些都是牛頓萬有引力惹的禍。如果能夠在零重力的環(huán)境，比如太空中進行后處理，那么多數(shù)問題將不復存在。
而實際上，我們看到Production的設備，超過100mm的樣品基本為薄片，或者是鉆頭類的產(chǎn)品。復雜形態(tài)所展示出的產(chǎn)品尺寸較小：

圖4. Production打印產(chǎn)品（來源：DM）

行業(yè)競爭

在行業(yè)競爭方面，DM的對手包括：ExOne，VoxelJet等有數(shù)十年從業(yè)經(jīng)驗的3D打印公司，以及MIM（金屬注射成形）這一傳統(tǒng)行業(yè)。
MIM，主要應用于批量化的加工簡單的零件；DM在這方面積累顯然并不比前者更豐富，而成本上當前并不具備可取代性。

2019年7月，DM的投資方Ford得到第一臺DM Production設備。除了當時Ford對此設備應用的展望之后，并沒有更多的新聞跟進。
2019年11月，ExOne就宣布發(fā)布X1 160 Pro，參數(shù)直接對比DM，而且速度、成形空間都超過了DM。

X1 160 Pro
速度：最高10,000cm3/hr >（8,200 DM的參數(shù)）
成形空間：800mmx 500mm x 400 mm
材料：  單成分金屬：17-4PH， 304L， 316L ， M2 工具鋼；
            多組分金屬：316SS滲銅；420 滲銅；鎢滲銅。
靖哥同樣去查看了ExOne的應用實例，也并沒有看到直接打印出來的大型金屬器件。

圖5 X1 160 Pro設備（來源：Exone）

發(fā)展應對

在2020年初，DM宣布推出Shop和Fiber系列。Shop系列（車間系列）是Production系列的縮小版，而Fiber系列則是能夠打印增強纖維的FDM設備。本篇不對這兩種型號展開討論。

Shop系列, 其CTO Jonah Myerberg在接受訪問中講到將于2020年第3、4季度發(fā)貨:
價格分別為：$150,000  (350 x 220 x 50mm)
可以擴容到：$225,000  (350 x 220 x 200mm)

Fiber系列（纖維增強系列）包括低溫和高溫兩種型號，能夠使用碳纖維、玻璃纖維，可以打印的材料包括尼龍、PEEK和PEKK這幾種高性能的聚合物材料。
收費模式為租賃模式：
低溫型號：$3495/年，3年，材料：PA6；
高溫型號：$5495/年，3年，材料：PEEK，PEKK。

【靖哥分析】
DM很可能自我感覺大號練廢了，盡快整個小號看看能不能復盤。
DM的宣傳是讓工業(yè)級別的制造可以和粉末冶金一樣的便宜，而且對應的客戶主要是大客戶；但是當前推出的Shop和Fiber系列的舉動，在一定程度上說明其對于大客戶的服務并未得到行業(yè)的認可；在現(xiàn)金流壓力的驅動下，轉而向車間級別的用戶招手。（Shop在此處對應的應該Machine shop和Job shop，指代加工車間）。

DM的現(xiàn)狀

行業(yè)競爭
DM在其各個產(chǎn)品線上都有著不弱的競爭對手，有一些方向不止一個。
1. 在Production工業(yè)級別設備方向，尚未有很積極的新聞釋放出來；同期遭遇了ExOne的強勢阻擊，X1的160Pro在參數(shù)上已經(jīng)向投資人宣布，DM所說的速度優(yōu)勢已不存在；
2. 在Fiber系列，Markforged已經(jīng)在此領域耕耘多年，其在行業(yè)中出名也是以連續(xù)纖維打印而出名；
3. 在Studio系列，這并不是DM的首創(chuàng)，其銷量更是難以支撐15億美金的估值；
4. 在Shop系列，它只是Production的縮小版；更何況ExOne在小型機方面早已布局了多年。

投資盈利估算
投資人已經(jīng)投入了巨資進入，他們的回報預期如何。
Production系列的價格大概$400K，不同的渠道價格說法有一定的差異。
如果按照DM估值$15億美金來算，那么投資人想得到期望的回報，那么DM需要在2024年全年銷售大約300臺的Production系列，或者800臺的Shop系列，這對于當前DM的銷售團隊而言，無疑是一個巨大的壓力。
如此看來，DM的情況想必會讓其董事們寢食難安；而其下一輪的融資難度增加不少。

DM的改進方向

但DM依然可以發(fā)揮其技術開發(fā)的優(yōu)勢。既然已經(jīng)有Ford購買了設備，也是其投資人，DM很清楚行業(yè)中對大型金屬件打印的需求。雖然粉末冶金/粘結劑打印這種工藝的后期燒結收縮為行業(yè)的瓶頸，但是依然有路可以去探索：

靖哥試著給DesktopMetal開出一劑藥方，用于不同的時期：

1. 尚未解決大尺寸零件的燒結形變問題階段
在粉末冶金工藝中需要后期拼裝，耗費大量人工時間的組裝件中尋找機遇。以一件取代幾件甚至幾十件的工藝優(yōu)勢來實現(xiàn)自己的盈利點。件取代幾件甚至幾十件的工藝優(yōu)勢來實現(xiàn)自己的盈利點。在這一過程中需要對于燒結過程的形變進行大量的模擬、實驗，以確保形變在容錯范圍之內(nèi)，且該組裝件必須具有很大的需求量。該領域應該在汽車領域。另一方面繼續(xù)開拓小尺寸零件柔性制造的市場。特別是在當前國際環(huán)境下，小批量的生產(chǎn)訂單快速的增加；而3D打印無模具的生產(chǎn)模式，正是滿足這一需求的絕佳方案。

2. 撒粉技術授權至粉床熔融成形領域
DM的撒粉方式，對于底層粉末的沖擊較小，對于球形粉末有可能實現(xiàn)更準確地控制。經(jīng)過優(yōu)化，該工藝可以考慮授權給激光粉床熔融成形的設備生產(chǎn)商。畢竟Velo3D融資中很大的一個亮點就是以其獨特的送粉方式，降低了對粉床中精細結構擾動；缺點是速度太慢了。DM的這項撒粉技術也是自上而下的方式，并且速度具有明顯的優(yōu)勢。

3.加大研發(fā)力度，實現(xiàn)其工藝中為生產(chǎn)而設計的能力。
在此階段，DM已經(jīng)克服了燒結中的形變問題，能夠實現(xiàn)大型的樣品的燒結處理。在這個階段，DM打開了所羅門寶藏之門。至此，DM不用擔心生存會有任何的問題了；而汽車等大型制造領域的訂單將會向雪花一般飄來。然而，這一工藝的解決非常的困難，不過DM應該在進行吧。

小結

DM的創(chuàng)始團隊、導師團隊確實很強，用全明星陣容亦不為過。Ely Sachs 教授，DM的共同CTO，就是發(fā)明了粘結劑噴印的第一人，而3D打印之名（3D打印在業(yè)內(nèi)是增材制造）也從此而來；而其他的創(chuàng)始人很多也有成功創(chuàng)業(yè)的經(jīng)歷。
希望DM能夠克服其發(fā)展所遇到的困難。畢竟DM講的這個故事確實很吸引人：和粉末冶金一樣便宜。我們希望看到DM不僅突破了粉末冶金在形狀復雜度的限制，更會進一步的突破大型尺寸燒結的限制。如果給它加一個限定，靖哥希望在地球上就可以實現(xiàn)。

【討論】

今天，中國需要芯片，世界需要疫苗，有很多認真做事的人和企業(yè)在解決問題，同時在地球的很多地方成立了大量“故事協(xié)會”。
這個世界會講故事的人很多，我們也看到很多故事變成事故。我們的讀者都看到過多達十幾億、幾十億美金的大型翻車現(xiàn)場：
硅谷女版喬布斯Elizabeth Holmes的一滴血檢測公司Theranos，融資14億美金，估值90億美金，而后發(fā)現(xiàn)精心編制的謊言。故事無法再續(xù)，公司資產(chǎn)幾被清零；
Magic Leap用一個合成的影片，實現(xiàn)了迄今約30億美金的融資。今年4月份剛裁員1000人，同時裁掉了消費者板塊的業(yè)務。當然伴隨著5月份就又獲得了3.5億美金的融資，因而宣布故事將繼續(xù)。

圖6 Magic Leap的合成圖片與折角獸

歷史依然在當代演繹著。DM會折角嗎？時間將會回答這一切。

本文經(jīng)授權發(fā)布，不代表3D打印資源庫立場。如若轉載請聯(lián)系原作者。