Formlabs 以材料创新助力 3D 打印技术转型

现如今，使用增材制造技术生产部件已不是新鲜事物。多年来，各个制造商投入重金日复一日地进行 3D 打印机硬件开发，使其在可靠性、精度和速度方面取得长足进步，可以轻松制造出更为复杂精密的几何体。

但是，要想实现目标，出色的 3D 打印机和优质的材料缺一不可。依托先进的 CAD 程序和功能强大的 3D 打印机，各种规模的企业都可以制造出精密的定制部件，大家有没有想过，这些部件的具体成分是什么？它们有哪些特性？部件材料性能的重要程度不亚于它们的形状，但是长久以来，人们对增材制造领域中材料科学的重视程度远不及软硬件。正如 Digital Trends 的 Drew Prindle 所述，“材料过于单一严重制约了增材制造的发展”。他补充道：对于塑料制品，人们可以随心所欲地打印各种产品。

Formlabs 对材料有着独到的见解。在公司成立初期，我们将材料科学的创新与专业级打印机开发摆在同等重要的位置，并因此实现了众多高级应用。长期以来，我们不断加大材料的研发力度。凭借材料库中积累的超过 45 种材料，毫不夸张的说，我们更像是一家材料公司。 

Formlabs 通过构建丰富多样的材料库，不断推动增材制造行业向前发展。从弹性和柔性材料到坚硬结实的材料，从阻燃材料到静电耗散材料一应俱全。当前，我们的材料库中新增了 2 种新型化学材料－Alumina 4N Resin（氧化铝 4N 树脂）和 Silicone 40A Resin（硅胶 40A 树脂），借助这些材料，我们始终坚持不断探索各种具有重要价值的新应用。步入我们的总部，映入眼帘的是数十位身着实验服的材料科学家，专注于研发下一代高级 3D 打印材料。就像今天这样，我们将精心设计并具有极高实用性的材料交付到客户手中时，您就不难理解，为什么我们不仅仅是一家硬件公司，而是一家名副其实的材料公司。 

这些材料的应用范围广和功能强大，帮助我们的客户（超过 10 万！）在组织内推动创新、提高效率和绩效。我们的材料科学计划是一项伟大的工程，我们希望带您一窥究竟。

阅读以下内容，深入了解：

• 我们的材料开发历史
• 行业领先的材料库
• 顶尖材料科学团队
• 垂直整合材料制造 
• 向客户提供更高的材料灵活性和自由度的计划措施

我们始终将材料开发摆在最重要的位置。最初，我们将注意力放在多用途材料，这些材料可以快速打印，并在各种应用中展现出色的性能。通过早期的材料，如我们的通用型 Clear Resin、Grey Resin、Black Resin 和 White Resin，帮助客户充分认识到桌面级打印机可以进行高精度 3D 打印。随着工程师和制造商不再满足于使用我们的产品仅仅进行外观展示，而是希望它们具有更多用途，为此我们的材料团队克服重重困难，开发出我们的第一批工程材料，如 Flexible Resin、Tough Resin 和 Durable Resin。每种材料都是从零开始设计，以满足最关键和常见的工程需求。它们经过了全面的优化和测试，以确保随时都能开箱即用。

借助这些材料，早期采用者能够进行功能性测试甚至制造成品部件。因此，企业能够在内部消化处理越来越多的传统外包工作流程环节，不断提高自主创新能力。这也让我们意识到，扩大我们的材料库将为客户创造更多新机遇。受限于传统制造流程（缓慢、昂贵、僵化）的企业，利用 3D 打印技术可以立刻摆脱束缚。

有鉴于此，我们加大了材料开发的资金投入，并加强了我们的研发工作，以生产更多高性能的材料。

现在许多工程师、产品开发者和设计师都倾向于通过 3D 打印技术来开发他们的项目。现在，3D 打印通常是默认生产方式，而种类齐全的材料则是决定性因素。

对于越来越多的客户，例如工业实验室设备制造商 Labconco，选择 Formlabs 的主要原因是我们可提供丰富的材料。“我们之所以购买 Form 3L，完全是因为我们希望获得 Formlabs 的树脂材料库。通过这个材料库，我可以在产品开发中获得期望的灵活度并实现各种创新，”Labconco 产品开发工程师 Brent Griffith 如此表示。 

由超过 45 种材料构成的材料库适用于各种应用，包括辅助制造技术，如用于注射成型、热压成型等成型技术中的 3D 打印快速模具制作。使用 Rigid 10K Resin 材料 3D 打印注射成型模具，而不是昂贵的金属加工，可以为许多制造商节省数十万美元的成本。 

在 2023 年 9 月，Formlabs 推出了一种纯陶瓷材料 Alumina 4N Resin，面向航空航天、汽车和工业铸造等领域提供 3D 打印陶瓷，其价格比主要替代解决方案低 10 倍。通过经济实惠的桌面级 3D 打印机，无论是个人咨询公司还是 NASA 这样的大型组织都能够获得长期以来一直无法接触到的技术。

硅胶是工程师和制造商最熟悉的材料，它在全球范围内大量使用，并且广泛存在于各种日用品中。然而，在 3D 打印领域，它难有用武之地－仅限于少数几种非常昂贵和复杂的 3D 打印技术。Silicone 40A Resin 依托于 Formlabs 全新的待批专利技术纯硅胶技术™ (Pure Silicone Technology™)，成为市场上首款纯硅胶 3D 打印材料。与经济实惠且具有极高设计自由度的 Form 3 系列桌面级树脂 3D 打印机结合使用，这些材料为许多制造商的开发工作和小批量生产解决方案指明了新的方向。

对于 3D 打印制造商来说，医疗行业（从整形外科到牙科手术）的准入门槛极高。医疗产品的每个生命周期阶段都受到监管，并且必须通过审批流程－原因显而易见。从我们的首款获得口内手术导板认证的 Dental SG Resin 材料到 Dental LT Comfort Resin 耐久型材料，我们的生物相容性材料满足各项指标。使用这些特殊材料制造的产品或器械具有非常高的安全性，使得医疗供应商可以专注于他们的核心工作。

为了不断取得新突破，Formlabs 在材料开发方面投入重金，一方面在我们自己的产品开发和生产中使用这些材料，另一方面与客户密切合作，我们深知优质材料是他们不断取得成功的关键。

要创造出足以改变行业的材料，需要网罗顶尖人才。Formlabs 已经组建了一个由 40 多名材料科学家和工程师组成的团队，致力于材料的研发和测试，使我们的桌面级和立式 3D 打印机成为创新的强大引擎。我们与麻省理工学院、哈佛大学和生命科学研究所等科研、教育和制造领域的巨头建立紧密联系，有助于营造一个顶尖人才相互学习、合作、攻坚克难的环境。 

除了 40 余名从事新材料配方设计的化学工程师外，Formlabs 还有一个由 20 名设置优化专家组成的团队，确保打印机和材料之间的无缝衔接。许多制造商可以在实验室中的理想条件下制造出性能良好的材料。Formlabs 不仅仅在实验室中确保材料的优良性能，而且在实际应用场景中，甚至在极端条件下，也可以确保材料具有相同的性能等级。

如果 3D 打印机和材料分别由不同的制造商开发，完全无法保证材料在多家制造商的不同型号打印机上获得一致的结果。这意味着，客户通常需要自行解决各种问题，搜索在线论坛查找最佳设置。

我们的一大业务特色是，Formlabs 的设置优化团队开发打印设置，并在我们的每个打印机型号上进行验证，以达到最高的打印成功率，客户无需再进行试验。无论每天打印 1 个部件还是 100 个部件，可以确保每位客户获得一致的打印效果。 

Formlabs 不仅在招聘方面加大投资，还重视工程和材料团队的发展壮大，并努力培育创新文化，支持每个团队成员发挥最佳才智。我们的努力取得了丰厚的回报，并在 2023 年被评定为全球创新者最佳职场。通过创建先进的增压降压实验室，并将其置于我们总部物理布局的核心位置，我们将材料设计放在首要位置。

尽管创新源于实验室，但必须贯穿整个制造过程的每个阶段，以确保机械性能在实验室验证阶段与客户在生产中的预期相同。我们不仅仅重视打印机的质量和可靠性，对每一种材料同样如此。这意味着我们在材料制造过程中依靠自己的质量标准和最佳运营实践。 

正因为如此，我们做出大胆的决策，将我们的业务进行垂直整合，并收购了全球最佳的材料制造公司，以确保我们的材料符合极为严格的标准。

为此，Formlabs 收购了长期合作伙伴 Spectra，将我们的材料生产纳入一个统一的体系，并简化了验证到分销的流程。作为 Formlabs Ohio 的一部分，该工厂不仅制造我们的材料，每周还会打印数千个部件，以支持我们的样品部件计划，并成为使用超过 45 种材料进行中高产量 3D 打印部件生产的最佳典范。 

其中一些材料具有特定要求，对终端工作流程产生实质性影响。在过去的十年中，我们的生物相容性材料帮助医疗专业人士通过数字化工作流程提高了他们的护理水平。经批准可用于口内使用、粘膜暴露和接触、皮肤安全应用、中长期植入体应用以及手术导板等最终口内使用的树脂材料，都有助于改善患者的治疗效果，降低医疗供应商和患者的开销，并简化传统工作流程（过去采用人工操作通常需要花费数天时间）。 

我们的生物相容性材料在整个生产过程中完全合规，以确保我们的客户（以及他们的患者）对工作流程的安全性、卫生状况和合规性完全放心。为了持续安全地进行这些材料的大规模生产，Formlabs 经过不懈努力，成为了 ISO 13485 认证的牙科和医疗材料开发机构，并建立了 ISO 8 级认证的洁净实验室进行实验研究。 

Formlabs 在材料生产合规性方面的付出在新冠疫情肆虐期间得到了回报。凭借已获政府批准和认证的工作流程，Formlabs 与南佛罗里达大学和 Northwell Health 合作，能够迅速调整生产线并开始大规模生产数百万个鼻咽拭子，从而在全国范围内有效化解了检测拭子短缺问题。 

随着我们不断创造新材料并对现有材料进行改良，我们的团队与客户密切合作，以探索新的应用领域。随着 3D 打印技术的普及，这种合作将变得更加重要。对许多用户来说，硬件的价格不再让人望而却步，他们更需要专业的材料。 

那些仅需要设计自由度或内部制造能力的企业已经整合了 3D 打印技术；而那些仍在观望的企业，正在寻找符合要求的高性能材料。随着整个行业努力扩大市场份额并吸引新客户，Formlabs 可以依靠十多年的经验来确定应用领域并与专家密切合作，开发出完美的材料配方。 

借助 Silicone 40A Resin 和 Alumina 4N Resin 等最新材料，以及早期发布的聚氨酯树脂等，Formlabs 在为要求极为严苛的行业和高性能应用创建专用配方方面取得了辉煌的成就。我们的材料团队进行了广泛的研究，深知哪些机械和美学特性对我们的客户最为重要。

我们在专有树脂开发方面安排大量人才，不断提高它们的可靠性和有效性。然而，我们清楚一些客户希望尽可能获得更多的灵活度，以测试新的应用、寻找新的生产路径等等。正因如此，我们通过多种新方法来扩充 Formlabs 生态圈的功能。

最近，我们通过引入 Open Material Mode（开放材料模式）为 Formlabs 的客户提供了一种新的材料选择方式。现在，用户可以根据特定的性能要求定制打印设置，使用来自顶级制造商的精选高性能第三方树脂。通过 Open Material Mode，高级用户可以充分利用 Formlabs 打印机的可靠性能，使用任意第三方 405nm 光敏树脂进行打印。通过 Open Material Mode 使用新材料，将满足特色行业的独特需求或定制特性。

我们为自行开发的材料感到非常自豪，更值得兴奋的是，我们还能给予 Formlabs 社区更多的灵活度，赋予他们更多的工作自主权。

通过大力开发新型立体光刻 (SLA) 树脂和选择性激光烧结 (SLS) 粉末，Formlabs 已成为全球畅销款专业 3D 打印机制造商。随着行业不断发展，我们坚信，不断扩展材料研发能力将成为下一次工业革命的推动力。