美国空军F35 3D打印制作N95口罩
最近关于美军F35部队45小时3D打印4个N95口罩的新闻在自媒体上发酵,比对了打印机喷头等细节后,发现这款3D打印机是Raise3D Pro2的一款FDM(熔融挤出成型设备);令人意外的是这款3D打印机不仅是Made in China,而且是由一家民营本土企业生产的,为此九游特地探访了Raise3D(上海复志)公司
美军效率如此低下?“事实并非如此”——Raise3D创始人兼CEO,毕业于复旦MBA的80后,封华 Edward接受九游专访时表示。
首先,是打印制造出来的并非我们所说的“口罩”
因为FDM 3D打印机是利用300度以上的温度,将塑料(通常是聚乳酸PLA或者聚碳酸酯PC)加热熔化后从“打印头”挤出形成一定的形状——看上去通常是小的塑料零件,很难达到熔喷布的薄形类织物。因此美国媒体对于这一报道多半是采用是一种“部分由3D打印制作的类N95口罩”(completed N-95 style mask created with a 3D printer),实际上打印出来的是一种“呼吸遮罩装置”,类似于防毒面具——不过滤芯部分由HEPA滤芯取代活性炭。这种遮罩装置能接受100度的热水消毒,只需要更换滤芯就可以循环使用。
35小时打印出来的4个“呼吸遮罩装置”部件
其次,属于全球疫情下的快速响应。
对于美国而言的供应链本身就不能算完整,制造一个口罩通常需要几十个供应商共同完成,而作为开发和制造产品的最基础的部分,模具开发也就是俗称的“开模”,在美国属于低端制造部分,已经经历了日韩—港台—大陆—东南亚的多轮转移,美国本土已经极少有模具开发的人员。
根据中国模具工业协会2018年统计结果,2018年我国模具进出口总额为81.5亿,进口总额为21.4亿美元,出口总额60.1亿美元。出口大概为进口的3倍左右;进口来源的最大的四个国家/地区分别为日本、韩国、德国和我国台湾地区;而出口目的地的四个最大国家/地区是美国、韩国、德国和香港特别行政区。从中可以看出高端模具主要来自德国和日韩,中低端模具主要由我国提供,美国极端缺少模具工程师。
2017年苹果公司CEO Tim Cook 在一次峰会说到“在美国,如果把模具工程师们叫到一起开会,可能连一个房间都填不满,”他说,“但在中国,可能许多足球场才能容得下那么多人。”
苹果公司CEO Tim Cook
本身供应链就不齐整,加上目前全美在家办公,仅剩的供应链企业大部分停工停产,在原材料和供应商生产短缺的情况下。只要有一台3D打印机和一两卷打印耗材,完全可以实现自主生产这个是在疫情下的快速生产。
第三,生产速度有大幅的提升空间
目前掌握的信息是45小时打印4个是他们比较早完成的情况,目前他们已经在不断进行优化了。一个是调整打印精度,挤出的速度上加速。通常对于3D打印而言也存在着不可能三角——打印精度、打印速度和打印成本三者必然互相制约。
图注:广为流传的又好又快又便宜的不可能三角
就打印精度和速度而言,打印精度越低,他的层纹的质感就越严重,但是相反由于挤出的“塑料”的量比较多,很快就能完成打印的形状;这有点像你吃的兰州拉面,如果你像吃“毛细”那师傅要多拉两下。
低精度下,可以清楚看见打印的层纹
不同打印精度下的3D打印成品图
另外还有一个是摆放的调整和非工作时间段的打印。由于3D打印过程中大部分是无需人员值守的,所以如何安排这个时间比较重要。比如一般6点钟下班这段时间达到第二天上班的时间,把这12个小时怎样更有效的优化,比如有事下班之后打到凌晨1-2点就没了,现在通过比如说下班时候换新耗材,或者凌晨来换材料等方法,更有效的到早上上班的时间段。
PPE(个人保护装备)成今年3D打印行业的爆发增长点
其实不仅仅是美国,欧洲也比较明显,全球化供应链断掉以后如何进行快速的本地化生产,这种情况下3D打印的优势就凸显了,按照图纸就可以直接打了。这也是为什么现在很多类似向我们这种做出口的企业,由于疫情影响,国外市场原有的传统的制造业的市场份额其实往下掉。但是PPE个人保护装备(Personal Protective Equipment) 的需求突然增长起来,一下子上去了,Raise3D的美国子公司已经卖断货了,而欧洲子公司的业务也能够有所小幅增长。
包括波音、雷神、洛克希德马丁、SpaceX,目前Raise3D在美国军工产业当中的3D打印设备占据不少份额,除了军方以外,很多地方的医疗机构、NGO等也在向Raise3D采购。
Raise3D在美经营多年,黑豹中的瓦坎达女王服装(奥斯卡最佳道具奖)也出自Raise3D
当然现在我们也有挑战,主要在运输方面,我们前两周的空运就被无情的取消了,一方面是航线少,另一方面是价格上涨4-5倍,本来空运就很贵,再涨价根本就没法实施;海运方面也相对比较缓慢,所以我们会面临还蛮长时间的供应短缺。
另外,生产PPE是一个很严肃的行为,比较便宜的设备很难保证生产级使用场景。目前Raise3D在海外的主要竞争对手包括Ultimaker,Stratasys 的F系列,Formlabs另外还有Markforged公司,而国外设备由于停工,供应链停滞,没有办法生产,所以全美现在面临的都是设备的供应短缺。估计要等6月之后应该能得到解决。
全球最大的桌面级3D打印设备荷兰Ultimaker 公司,在荷兰埃因霍温和美国田纳西都设立有工厂,这两个工厂目前都处于停工状态。
对于未来发展,特别是桌面级3D打印设备的发展,封华表现出乐观的态度,预估2020年的产业增幅一定会超过2019年也许会高出30-40%。其中原因之一是PPE设备带来的增长,其次是这次疫情期间很多企业不管是国内还是国外开始认识到3D打印的作用,进一步开发的广泛群体对于3D打印技术的理解和认知。
Raise3D打印的口罩连接佩戴器赠送40余家医院,并随上海岳阳医院医疗队支援雷神山医院