Changlang Technology は、3D 印刷速度を飛躍的に向上させる 3D プリンターのフルラインナップを発売しました。

出典: 36Kr

今年の主要市場を振り返ると、投資の方向性が定まるものは多くありませんが、トレンドに逆らって3Dプリント路線が浮上しました。

3D プリンティングは付加製造とも呼ばれ、技術の進化に伴い、航空宇宙、工業、医療、生物学などさまざまな業界に応用されてきました。しかし、世間の注目を集めているのは、今年、消費者向け3Dプリンターの開発が特に目立ったことだ。

海外のクラウドファンディングプラットフォームでは、AnkerMake M5が888万ドルを調達し、同プラットフォーム上の3Dプリンター史上1位となった。今年、消費者向け3Dプリンター企業のShengma YouchuangとMagicCore Technologyも、XiaomiやDeShiなどの投資家から投資を受けた。

海外市場では、消費者向け3Dプリンターに対する需要が急速に高まっています。既存のオタクやメーカーグループに加えて、一般家庭の間でも 3D プリントの需要が急速に高まっています。近年のメタバースやXRなどの概念の人気と相まって、物理的な世界と仮想的な世界を結びつけるという人々の想像力が急速に生まれており、3Dプリントは間違いなくそのようなインターフェースです。

しかし、使用閾値と消費コストの「二重高」問題により、3DプリンターはCエンドの消費者市場への開拓が遅れています。

現在、この市場に参入する企業が増えるにつれて、消費者向けプリンターのコストは徐々に低下しています。かつては 1 台あたり数万元かかっていた価格が、今では数千元、数百元で選択できるモデルが多数あります。販売価格の低下により、3Dプリンティングの市場浸透も急速に増加しました。一方、印刷速度や3Dモデリングなどの技術的課題が一つずつ克服されるにつれて、3Dプリントの操作敷居も下がり、より多くの消費者が3Dプリントがもたらす便利な操作を享受できるようになりました。

近年、消費者向け3Dプリンティングは敷居を下げる方向に進んでいますが、一般消費者の家庭に普及するまでには、まだ多くの制約があります。その中で、印刷速度は避けられない問題です。印刷時間は数十時間にもなりやすく、機器やノズルを定期的にチェックする必要があり、使用時に3Dプリントが想像ほどスムーズに行われません。

最近のプリンターのほとんどは、プレイヤーが自分で組み立てる必要はありませんが、操作には3Dモデリングやデバッグなどの手順が必要であり、一般消費者にとってはまだ一定の使用ハードルがあります。そのため、近年では、消費者向け3Dプリンティングに注力する企業が、上記の問題の解決に取り組んでいます。

最近、36Krは深センでそのような3Dプリント会社であるChanglang Technologyを発見しました。一連のデータを見てみましょう。LCD光硬化印刷速度は70〜80mm/hに達し、FLAM印刷速度は2000mm/hに達します。元の消費者向けグレードの光硬化速度はわずか50〜60mm/hであることに注意してください。

△デスクトップ3Dプリント製品シリーズ

高速印刷の秘密

印刷速度における大きな技術的ギャップに直面して、Changlang Technology はどのようにして高速印刷を実現しているのでしょうか?

詳しく見ていくと、まずは光硬化製品です。 LCD 光硬化でも FDM 印刷でも、最初に印刷モデルを「スライス」し、次にスライスに従って必要なオブジェクトを層ごとに印刷する必要があります。 LCD 光硬化の原理は、紫外線レーザー光線を感光性樹脂材料の表面に点ごとに照射し、照射された部分の樹脂の薄層に光重合反応を起こさせて固化させます。その後、作業台が上から下へ移動し、完成品を層ごとにスキャンして固化させます。

ワークピースが光透過板に貼り付かないように、各層硬化後に底板を移動させる必要があるため、各層硬化ごとに底板を上下させる必要があります。その結果、印刷面の厚さはわずか 50 ミクロンとなり、印刷時間は 10 秒以上かかります。したがって、光硬化の印刷速度を上げたい場合は、光学だけでなく、印刷材料や構造設計にも取り組む必要があります。

光硬化印刷の速度向上については、アメリカのCarbon社が2015年から研究を開始した。同社は酸素の進入時間と量を制御して、酸素が一部領域の樹脂の硬化を抑制し、酸素にさらされていない領域を光で硬化させるようにした。この操作は、光硬化印刷の速度の向上に定性的な効果をもたらします。

Carbon の技術的進路とは異なり、Changlang Technology は異なるアプローチを選択しました。紫外線の波長を変えることで樹脂材料の形態が変化し、印刷された接触面上で超流動状態を維持できるようになります。

「これは液体の層を通して材料を固めるのと同じで、ベースプレートは繰り返し上げ下げすることなく上昇し続けることができる」とチャンラン・テクノロジーの創設者兼CEOであるラオ・チャンシ氏は語った。物質を超流動状態に保つには、物理学、化学、光学、材料などのさまざまな分野の相互応用が必要です。長朗科技もこの技術の特許を申請しているとみられる。

FDM 印刷に関しては、これは市販の消費者向け 3D プリンターで一般的に使用されている印刷方法でもあります。現在、FDM 印刷速度を上げる主な方法は 2 つあります。1 つは構造の最適化で、より軽いノズルの使用、構造設計の最適化などにより、ノズルが素早く移動できるようにします。もう 1 つは、アルゴリズムの利点を利用して、アルゴリズムを通じて元の機械振動の周波数を補正し、ノズル自身の摩擦と振動を減らすことです。

Changlang Technology は、構造とアルゴリズムの最適化に加えて、より難しい方法であるパス最適化も試みました。既存の FDM 印刷では、ノズル操作のルートアルゴリズムは固定されていますが、実際には、さまざまなオブジェクトの形状に直面した場合、一般的にはより短く、より優れた印刷パスが存在します。ただし、パス最適化方式では印刷速度を大幅に向上できるものの、異なるオブジェクトを再計算する必要があるため、このアルゴリズムを使用できる人はほとんどいません。

「これは3軸xyzの運動軌跡の重ね合わせなので、この経路を3軸の中で最速で動かすには、モーターと加速の問題も考慮する必要があります」とラオ・チャンシ氏は36Krに語った。「これは、運転中にルート最適化を通じて目的地への最善の解決策を選択し、その後アルゴリズムを使用して道路の凹凸部分を補正し、道路を滑らかにするのと同じです。」

しかし、この技術は現在、主に産業分野で利用されており、民生分野ではほとんど利用されていません。一方で、アルゴリズム自体が非常に難しく、他方でコストが比較的高いという問題があります。長朗科技は創業当初から産業分野に参入してきたため、このような技術を蓄積することができました。

3Dプリントマトリックスのフルレンジ

長朗科技は、国産の民生用3Dプリンターが開発の初期段階にあり、あらゆるところで隆盛を極めていた2016年に設立されました。しかし、当時、ほとんどの企業はまだ3Dプリンターの組み立てで生計を立てている段階にありました。海外進出に関しては、ほとんどの企業が部品や組み立てた機械を海外で再販することに重点を置いています。そのため、Changlang Technologyはまず産業分野に参入することを選択しました。

現在、同社の産業グレードの3Dプリンターは、耐熱金属やセラミック材料を印刷することで、非常にハードコアなコア交換部品を印刷することができ、長朗は大手原子力発電会社と数千万元相当の注文も締結している。

チャンランテクノロジーは、産業分野に加えて、2018年にコンシューマーグレードのプリンター市場にも参入し、光硬化型およびFDMプリンターを発売し、海外のKickstarterクラウドファンディングを開始しました。現在、チャンランのコンシューマーグレードのプリンターは、主にAmazonプラットフォームを通じて海外で販売されています。

チャンラン・テクノロジーが以前、オープンソースの3Dプリンティングの父であるエイドリアン・ボウヤー博士が設立した3Dプリンティング会社RepRapProを買収したことは特筆に値します。そして2018年には、Oriental Fortune CapitalからシリーズAの資金調達を受けた。

ラオ・チャンシ氏によると、現在、チャンラン・テクノロジーのプリンターは主に消費者向けFDM印刷シリーズ、光硬化LCD印刷シリーズのほか、産業用セラミック3Dプリンターやバイオメディカルに使用される金属3Dプリンターをカバーしている。

△ チャンラン工業用3Dプリンター

Changlang Technology は、ハードウェア製品に加えて、3D プリントにおけるもう 1 つの大きな制約であるソフトウェアモデリングにも取り組んでいます。同社が独自に開発したモデリングソフトウェアは、AIディープラーニング技術に基づいて単一の画像を認識し、物体の3D形状を復元することができます。現在、このソフトウェアアプリケーションは主に顔認識に適しています。

このように包括的な製品ラインをカバーし、産業部門と消費者部門の両方に参入できるのは、Changlang のチームの強みによるものです。創設者の Lao Changshi 氏は、材料工学の博士号を持ち、ジョージア工科大学の博士課程の指導者であり、深セン大学の客員教授、原子力産業の南西物理研究所の客員教授でもあります。 3Dプリンティングと新素材の分野で10年以上の経験を持ち、中国科学院外国人院士の王忠林教授、香港大学学長の張翔院士に師事。「Science」や「Nano Letters」などトップクラスの国際誌に50本以上の学術論文を発表。 CTO の He Yi 氏は、MIT で機械工学の博士号を取得し、清華大学で化学の修士号と学士号を取得しています。3D プリントシステムの統合、制御、アルゴリズム開発において豊富な経験を持ち、26 件の発明特許を保有しています。

近年、3D プリント業界の急速な発展に伴い、この分野に参入するプレーヤーが増えています。ラオ・チャンシ氏の見解では、これも業界の長期にわたる蓄積の結果である。「業界はまさに限界点に達しています。近年の海外需要の伸びにより、消費者向け3Dプリントは急成長を遂げています。また、国内のスマート製造業にとっても3Dプリントは欠かせないものであり、将来に大きな想像力が広がる余地があります。」

業界はまだ始まったばかりですが、3D プリンティングは現在、産業用でも消費者向けでもコストが高いなどの問題を抱えています。そのため、多数のプレーヤーが市場に参入し、徐々に軌道を拡大していくと、コストや使用閾値の差は絶えず縮まり、3Dプリント市場は将来的に有望であることは明らかです。

Changlang Technology は、3D 印刷速度を飛躍的に向上させる 3D プリンターのフルラインナップを発売しました。

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