在精密3D打印的競(jìng)技場(chǎng)，設(shè)備是門面，材料是深藏的內(nèi)功。沒有豐富的適配材料，再?gòu)?qiáng)的設(shè)備都會(huì)顯得紙上談兵。摩方作為精密3D打印領(lǐng)域的創(chuàng)新者，不僅在設(shè)備端不斷迭代，持續(xù)在材料體系應(yīng)用上取得突破，將很多傳統(tǒng)認(rèn)為不適合3D打印的材料變成了可批量應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)材料。

在將材料與制造的深度融合的過程中，摩方一邊“啃"材料的硬骨頭，一邊把高精度3D打印從實(shí)驗(yàn)室?guī)нM(jìn)工廠。除了不斷迭代技術(shù)工藝，突破光固化材料障礙，創(chuàng)新性地跨領(lǐng)域整合上下游工藝，滿足研發(fā)、工業(yè)生產(chǎn)流程中的大量加工需求，提高在工業(yè)領(lǐng)域的滲透率。

實(shí)踐表明，摩方能在全球范圍內(nèi)吸引不同行業(yè)頭部公司、世界500強(qiáng)企業(yè)及科研院所成為客戶，并不斷挖掘出基于精密增材制造技術(shù)的創(chuàng)新產(chǎn)品量產(chǎn)機(jī)遇，與摩方始終堅(jiān)持探索材料與制造工藝的深入融合，滿足客戶日益增長(zhǎng)的個(gè)性化、高精度和性能需求關(guān)系密切。

01 為什么說“材料"是3D打印最大的門檻？

增材制造通過逐層增加材料來制造三維產(chǎn)品，材料是增材制造的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也很大程度上決定了增材制造的專業(yè)應(yīng)用廣度。長(zhǎng)期以來，3D打印一直給外界一個(gè)印象——打得出來，但不能使用。一方面是因?yàn)閭鹘y(tǒng)3D打印材料（如光固化樹脂）性能不如意；另一方面，很難說服不同行業(yè)改變長(zhǎng)期以來的材料使用習(xí)慣。舉個(gè)例子，一款產(chǎn)品幾乎全都使用某一種材料，制造商愿意冒著未知風(fēng)險(xiǎn)，做第一個(gè)吃螃蟹的人，去嘗試一款從未有同行使用過的材料嗎？絕大多數(shù)企業(yè)的答案是：不敢輕易動(dòng)。

這就是為什么——即使很多3D打印機(jī)參數(shù)再亮眼，也只能停留在打樣階段，離真正走向產(chǎn)業(yè)化差一座“材料的橋梁"。而傳統(tǒng)注塑模式下，一旦開模，就可以大幅降低大批量生產(chǎn)的成本，提高生產(chǎn)效率。與之相比，3D打印雖然可以避免模具成本，但存在生產(chǎn)效率不高的問題。

在充分研究行業(yè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，摩方走的不是材料研發(fā)“捷徑"，而是“融合式打法"：一方面，集中攻克高精密度、小微尺寸器件的光固化材料成型及性能問題，以終端應(yīng)用為目標(biāo)，持續(xù)拓展不同特性的光固化打印材料的研發(fā)和生產(chǎn)；另一方面，開創(chuàng)性地打通了注塑級(jí)成熟材料與3D打印的融合路徑，讓高精度3D打印和“老材料"也能擦出新火花。

說白了，摩方不是靠某一種“新材料"的奇招突圍，而是從不同終端應(yīng)用需求出發(fā)，逐類地“啃"問題。

02 陶瓷怎么打？摩方選了最難但最有價(jià)值的“牙齒貼面"

陶瓷的強(qiáng)度高、耐溫、耐磨，具有生物相容性和優(yōu)異的電磁功能，是很多工業(yè)、醫(yī)療行業(yè)夢(mèng)寐以求的材料。拓展純陶瓷器件的增材制造，能大幅拓寬摩方技術(shù)的應(yīng)用廣度。

但傳統(tǒng)陶瓷制造周期長(zhǎng)、成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜就更難加工。對(duì)此摩方進(jìn)行了大量研究。傳統(tǒng)陶瓷器件成形過程中，使用的是標(biāo)準(zhǔn)陶瓷粉體，摩方在不改變陶瓷特性的基礎(chǔ)上，針對(duì)該粉體進(jìn)行二次精加工，后對(duì)陶瓷漿料進(jìn)行直接打印，粒徑在50-500nm的陶瓷粉體，均有望成為適配打印的漿料。經(jīng)過脫脂、燒結(jié)，高分子材料消失，僅保留陶瓷材料和性能。總結(jié)下來，摩方的陶瓷器件打印，既利用了成熟的陶瓷材料，又克服工藝影響，發(fā)揮了摩方的高精度一體成型制造優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)前，摩方已能進(jìn)行氧化鋁、氧化鋯器件的生產(chǎn)。在此過程中，摩方摸索和總結(jié)了陶瓷打印體系，將技術(shù)應(yīng)用擴(kuò)展到更多的小顆粒（粒徑~500nm）、非黑色系陶瓷材料等領(lǐng)域。

出于商業(yè)化、市場(chǎng)變現(xiàn)等角度考慮，摩方從可打印的牙冠、牙齒貼面、壓電陶瓷、氧化鋁微針、鈦酸鎂天線等在內(nèi)的多種陶瓷品種中，選擇牙齒貼面進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化投入和市場(chǎng)化實(shí)踐。

2024年，摩方自研的陶瓷牙齒貼面材料拿下三類醫(yī)療器械注冊(cè)證，獲得美國(guó)FDA 510(k)認(rèn)證。這是牙齒貼面制造領(lǐng)域的一個(gè)重要里程碑——摩方的高精度增材制造技術(shù)結(jié)合這一材料制造的牙齒貼面，為全球精度最高、厚度低，大幅推動(dòng)齒科修復(fù)從“有創(chuàng)"到“無創(chuàng)"的進(jìn)程。

2024年下半年以來，摩方的牙齒貼面產(chǎn)品陸續(xù)在國(guó)內(nèi)、日本、美國(guó)等市場(chǎng)展開銷售，并收到來自東南亞、香港等地區(qū)齒科同行的積極反饋，逐步在全球打開市場(chǎng)。

03 高分子材料，摩方如何讓它“既熟悉又創(chuàng)新"？

傳統(tǒng)注塑、數(shù)控機(jī)床切削等方式加工精密器件，不僅難以制造具有復(fù)雜、精細(xì)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，而且模具或刀具路徑編程的初期成本高、開發(fā)周期長(zhǎng)。光固化3D打印雖然能有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)制造方式的不足，然而，作為全新的材料體系，與傳統(tǒng)塑料相比，光固化高分子材料性能很難滿足要求，一直難被各行業(yè)直接應(yīng)用。即使光固化高分子材料能夠滿足性能要求，但對(duì)于工業(yè)客戶來說，切換材料所帶來的風(fēng)險(xiǎn)較高，企業(yè)往往不會(huì)輕舉妄動(dòng)。此外，3D打印的精度也是限制其在垂直產(chǎn)業(yè)中獲得大規(guī)模應(yīng)用的主要原因之一。這也解釋了為什么許多3D打印方案雖具潛力，但長(zhǎng)期以來甚少進(jìn)入批量化應(yīng)用。

對(duì)此，摩方想了兩個(gè)方案進(jìn)行突破：

方案一，用3D打印做模具，用熟料來注塑。經(jīng)過系統(tǒng)研發(fā)，摩方重點(diǎn)研究并攻克了以犧牲樹脂（可溶性樹脂）為主的高分子材料。摩方用可溶性樹脂快速打印出復(fù)雜模具，再用常規(guī)塑料來注塑零件，既保留3D打印的高精度、靈活性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，又不放棄成熟材料體系。與傳統(tǒng)注塑及模具相比，這種開創(chuàng)性的特種注塑路徑，可以實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單的模具設(shè)計(jì)、更復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、大幅節(jié)約成本并縮短周期。同時(shí)，其讓高精度3D打印跳出材料限制，使大量工業(yè)成熟材料與3D打印深度融合，充分發(fā)揮摩方精度的優(yōu)勢(shì)，制造傳統(tǒng)方法難以完成的精密、復(fù)雜結(jié)構(gòu)，大幅拓寬高精度3D打印的工業(yè)應(yīng)用范圍，包括液晶LCP（耐溫阻燃，用于連接器）、POM（耐磨性強(qiáng)，用于微型齒輪）、SOOC（透光性好，用于光學(xué)零件）等。

方案二，把光固化樹脂做得更“懂人類"一點(diǎn)。摩方充分研究光固化技術(shù)路徑的聚丙烯酸酯體系材料，擴(kuò)大光固化直接打印的材料范圍，開發(fā)出具有生物相容性的光固化樹脂，可打印醫(yī)療導(dǎo)流器、用于生產(chǎn)微球的微流控芯片等。

使用摩方生物相容性樹脂打印的單向房水引流器，可將傳統(tǒng)手術(shù)時(shí)間從45分鐘降低到5分鐘。已被北京同仁醫(yī)院成功應(yīng)用于12例青光眼患者，使用最長(zhǎng)案例已超過兩年。再例如，摩方正與北京大學(xué)等機(jī)構(gòu)合作，利用生物相容性樹脂，開發(fā)制備載藥微球的微流控芯片。該技術(shù)可以提高載藥微球的生產(chǎn)效率，提升微球粒徑的一致性，目前已完成藥物釋放等一系列重要實(shí)驗(yàn)。

04 金屬材料，摩方亦有亮點(diǎn)

?金屬材料在3D打印方面有較廣泛的應(yīng)用空間，例如高精度銅結(jié)構(gòu)在熱交換器/散熱器方面，導(dǎo)熱性能優(yōu)異。采用直接3D打印工藝，如粉末床熔融、定向能量沉積等方式，可以制備銅結(jié)構(gòu)。采用間接3D打印工藝，通過材料擠出、粘結(jié)劑噴射等方式，可生產(chǎn)出更輕、更小的熱交換器，且具有復(fù)雜幾何形狀和盡可能大的表面積，可制造其他工藝無法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜內(nèi)部通道結(jié)構(gòu)。但這些方法在制備銅結(jié)構(gòu)時(shí)，各自也面臨一些問題。直接打印銅結(jié)構(gòu)，銅粉對(duì)激光反射率高，能量吸收不足，結(jié)構(gòu)致密度低，反射的激光會(huì)損害打印機(jī)光學(xué)系統(tǒng)。間接3D打印金屬難以一體成型高精度器件，內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)、輕量化需求難以實(shí)現(xiàn)。目前市場(chǎng)金屬3D打印普遍幅面大、精度低。作為高精度3D打印的代表，摩方也與合作伙伴一起，在間接金屬成形領(lǐng)域進(jìn)行了初步探索，并應(yīng)用于不同場(chǎng)景：

第一種為仿陶瓷路徑：對(duì)銅、不銹鋼、鎳等開展了早期成形研究，即通過漿料制備，打印成形光固化3D打印結(jié)構(gòu)，形成金屬生坯，再脫脂燒結(jié)等流程，制造純銅。這為摩方進(jìn)一步深入探索高精度金屬3D打印奠定了良好的基礎(chǔ)。

第二種方式是針對(duì)特定市場(chǎng)，摩方采取外加金屬鍍層的方式，探索金屬間接成形。例如，針對(duì)無源微波器件，摩方探索了3D打印鍍金加工方式。對(duì)比全金屬加工，鍍金加工成本低，在相同的結(jié)構(gòu)及精度要求下，可將約10萬元的機(jī)械加工成本降低至3千元，將2個(gè)月的加工周期縮短至2周，大大降低時(shí)間與資金成本。鍍金加工自由度高，在高精度3D打印的支持下，大幅擺脫復(fù)雜結(jié)構(gòu)受機(jī)械加工工藝的束縛，使得新型微小器件的先進(jìn)設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)。

在高精度3D打印這條路上，設(shè)備是一半，材料是另一半。摩方?jīng)]有做“新材料概念秀"，而是一步步從陶瓷、高分子到金屬，真正把材料研究變成產(chǎn)業(yè)落地的關(guān)鍵助推器。

每一款產(chǎn)品的背后，都是材料科學(xué)和工程技術(shù)的打通。未來，摩方會(huì)繼續(xù)走“材料+制造"協(xié)同創(chuàng)新的路子，讓高精度3D打印，不只是“打得出來"，而是真正“用得起來"。 在更遠(yuǎn)的未來，摩方希望通過制造+材料的創(chuàng)新，推動(dòng)精密制造從實(shí)驗(yàn)室走入更廣泛的產(chǎn)業(yè)一線，真正實(shí)現(xiàn)“制造自由"的解鎖。