200萬激光點的金屬“區(qū)域3D打印”技術，速度提升1千倍，Seurat獲4100萬美元融資

南極熊導讀：又一個偉大的金屬3D打印技術即將產業(yè)化了。顛覆性在于：

• 200萬個激光點，速度比傳統(tǒng)激光3D打印技術快1000倍，讓單個零件的制造成本大大降低（文末和留言處，可下載技術的PDF文件）；
• 更高分辨率和精度，光斑直徑可小至10微米；
• 區(qū)域處理速度突破擴展性的限制。
  

△每次3D打印一個15平方毫米的區(qū)域

當前SLM金屬3D打印的痛點

SLM金屬3D打印技術現在越來越火，為了加大打印尺寸和打印速度，激光器從2個到4個，再到8個、10個、12個，甚至中國江蘇某公司最新款設備已達20個！但還是存在生產速度低的問題，并且由于飛濺、缺陷和殘余應力而產生的嚴重質量問題。

而Seurat 的新型3D打印機通過區(qū)域打印進行操作，從而實現激光強度的完全控制。調整熱作用可以最大限度地減少飛濺、控制微觀結構和降低殘余應力。Seurat 區(qū)域3D打印技術，使用高速視頻，材料分析和多物理場建模，來表征激光和粉末之間相互作用的影響解決基礎物理問題，可以很好應用在能源領域，例如輕型車輛、熱交換器、新型高性能部件。

SLM 金屬3D打印技術獲重大突破

2021年7月1日，南極熊獲悉，金屬3D打印創(chuàng)業(yè)公司Seurat Technologies最近獲得了4100萬美元（約2.65億元人民幣）的B輪融資，由投資公司Capricorn基金領投。

據悉，Seurat公司將使用這筆資金繼續(xù)加速“區(qū)域打印工藝”的研發(fā)和商業(yè)化。這是一種創(chuàng)新的3D打印技術，使用200萬個激光點來實現部件的大規(guī)模3D打印。這與EOS此前發(fā)布的近百萬個二極管激光器來融化材料看起來很相似。

△Seurat200萬個激光的“區(qū)域打印工藝”，可以打印金屬件

△EOS的LaserProFusion技術，采用近百萬個二極管激光器來熔化材料并逐層制造零件，適用于尼龍粉末材料

但是，在技術原理上并不相同，Seurat的這種新技術不是增加激光源的數量，而是使用一種全新的光束處理方法來增加每次的熔化量。常規(guī)的金屬增材制造系統(tǒng)的光斑直徑為100微米，對于單激光系統(tǒng)，就是使用直徑100微米的激光進行掃描打印。而Seurat系統(tǒng)將200萬個激光點射向15平方毫米的方形區(qū)域，每個光點的直徑大約為10微米，也就是說一次打印一個區(qū)域。

南極熊剖析一下，可能你會更容易理解這個技術的厲害之處：

• 在激光打印照射效率上，Seurat的光斑面積相當于15平方毫米，而常規(guī)單激光100微米直徑的光斑面積僅僅為0.0078平方毫米，兩者相差近1000倍，也就是說最多可以實現單激光系統(tǒng)1000倍以上的熔融效率；
• 在激光打印精度分辨率上，Seurat的精度卻能達到傳統(tǒng)單激光的10倍。
  

現有的金屬增材制造中效率比較高的兩種工藝是：電弧熔絲和粘結劑噴射。電弧熔絲使用基于金屬絲的焊接工藝來沉積材料。然而，電弧熔絲的打印精度很低，能打印的最小特征尺寸在5-10毫米之間。粘合劑噴射法是基于噴墨打印技術，以高生產速率打印毛坯部件，然而打印之后還需要進行燒結，兩步法也使這項技術難以掌握。目前，使用這兩種技術方法可以實現400-1,500立方厘米/小時的打印速度。

Seurat的區(qū)域打印技術的生產力遠遠超過任何現有金屬3D打印技術。它的打印速度甚至高于電弧熔絲，但它保持了激光粉末床熔融的精度和分辨率，并有可能進一步提高表面質量和零件的靈活性。

△激光粉末床熔融、電弧熔絲、粘結劑噴射、區(qū)域打印技術四種工藝在最小特征尺寸和打印效率方面的對比

Seurat公司首席執(zhí)行官兼聯合創(chuàng)始人James DeMuth說："Seurat正在將一項革命性的技術推向市場，引入新的金融和戰(zhàn)略投資者將極大地幫助公司在商業(yè)化方面邁出下一步。

自2015年成立以來，Seurat公司一直致力于開發(fā)“區(qū)域打印工藝”，并打算推廣給汽車、消費技術和工業(yè)客戶。與現有技術相比，"區(qū)域打印 "將200多萬個激光點聚焦到金屬粉末床上，實現快速打印最終用途的部件。

在汽車領域，Seurat公司認為他們的技術可用于生產汽車備件和下一代電動汽車的原型部件。同時，這項技術因為具有可擴展性和無飛濺性，可以成為生產工業(yè)應用大尺寸部件的理想選擇。

由于Seurat技術的生產效率高，可以幫助用戶有效的降低成本。Seurat的區(qū)域打印技術突破了每個零件成本的現有障礙，他們的第一代系統(tǒng)與今天的增材制造技術相比，已經可以降低50%的成本。而且將進一步提高效率，未來幾代機器的目標是在2030年擊敗傳統(tǒng)壓鑄工藝的制造成本。這將標志著增材制造作為一種主流技術的突破。

△當前增材制造成本、未來幾代區(qū)域打印技術的成本、傳統(tǒng)制造工藝成本對比

然而，這個工藝已經開發(fā)了至少六年，在2017年獲得了專利，但目前還未實現商業(yè)化。

△Seurat Technologies的專利，"一種包括激光器的增材制造系統(tǒng)"

在本輪融資之前，True Ventures于2018年1月投資了Seurat 1350萬美元的A輪，截止目前，Seurat的融資總額超過5790萬美元。

本輪融資除了來自Capricorn的資金，Seurat 公司還獲得了來自全球移動通信供應商DENSO公司的投資，以及長期支持者True Ventures、GM Ventures、Porsche Automobil Holding SE、西門子能源和Maniv Mobility的持續(xù)支持。
核心技術很神秘

Seurat對相關技術很少公開信息，而且這個公司名字也很神秘。Seurat “修拉”是法國著名藝術家喬治·修拉的名字。他開創(chuàng)了一種新的藝術風格，稱為“點彩畫”或“色光畫”。這種風格涉及通過放置一系列復雜的單個色點來描繪圖像，當從遠處觀看時，這些色點在總體上融合成一幅連貫的畫面。這就像“點陣”繪畫。下面是一個例子：


難道 Seurat Technologies 的金屬 PBF 3D 打印系統(tǒng)是同樣的邏輯？一個系統(tǒng)，它能夠同時向粉末床上的像素大小的小區(qū)域提供獨立控制的能量！實現區(qū)域內的瞬間照射，理論上它可以在一次曝光，完成整個層的打印。


△Seurat 專利 20180326663 描述了一種奇怪的“開關場光束路由”系統(tǒng)，其中激光能量通過多級變換和轉向單元級聯。這可能是一種使用單個強大的激光，然后分成大量獨立可控光束的方法。這可以實現提升高度，然后讓激光并行曝光，從而極大地加快打印速度。

應用案例

西門子能源燃氣輪機主漩渦器

西門子能源是全球領先的增材制造先鋒之一。無論是快速原型設計還是制造航空衍生品、燃氣和蒸汽渦輪機或壓縮機的零件，它們都可以在更快的時間內被設計出來。

更快，具有更高的靈活性，更好的材料，以及優(yōu)化的效率。一個已經投入生產的主要應用是燃氣輪機漩渦器。這些部件被安裝在西門子SGT 5/6 8000H燃氣輪機的一個先進的燃燒系統(tǒng)中，用于混合燃料氣和壓縮空氣。使用增材制造將8個零件減少到1個零件，縮短了交貨時間，并通過優(yōu)化設計和工業(yè)化生產實現了積極的商業(yè)案例。

△西門子能源燃氣輪機主漩渦器

保時捷電動車電機外殼

鋁制外殼是一種新材料，它比傳統(tǒng)的鑄造件更輕，將傳動系統(tǒng)的整體重量減少了約10％，并能減少對環(huán)境的影響。使用特殊的結構，由于采用了3D打印技術，高度受力區(qū)域的剛度也增加了一倍。在工藝創(chuàng)新方面也有更多的潛力創(chuàng)新，如為客戶提供新的定制服務和備件。這種工藝在技術上和經濟上對保時捷都有意義，特別是在特殊和小型汽車系列以及賽車運動。

△保時捷電動車電機外殼

金屬3D打印的規(guī)?；a

實際上，Seurat公司不是第一家將目光投向高產量金屬3D打印的公司。SLM Solutions在Formnext Connect展會上推出了強大的NXG XII 600 3D打印機，具有12個可同時打印的1KW激光器，可以進行大規(guī)模的零件生產。

△NXG XII 600 3D打印機 12個1KW的激光器同時燒結金屬粉末材料

在粉末床熔融（PBF）系統(tǒng)方面，中國3D打印機制造商華曙高科在TCT Asia 2021上發(fā)布了一款新的機器。FS721M-8 配備了8個1KW的激光器和720 x 420 x 420mm的構建體積。

△華曙高科FS721M-8

此外，Sciaky公司透露，2020年他們的電子束增材制造（EBAM）系統(tǒng)打印了超過12000磅(5443公斤)的鈦。機器的高沉積率（HDR）以及航空航天和國防客戶的需求，使其達到了新的里程碑。

△Sciaky 的電子束增材制造（EBAM）系統(tǒng)

Seurat 還發(fā)布了一份金屬3D打印白皮書，南極熊分享給你，可直接下載。

Seurat金屬3D打印白皮書.pdf (1.53 MB, 下載次數: 1555)

2021-7-1 16:10 上傳

點擊文件名下載附件

Seurat Technologies 已獲得多項專利。包括：

• US20170120537A1.pdf (2.88 MB, 下載次數: 1288)
  2021-7-2 10:00 上傳

  點擊文件名下載附件
• US20170120387A1.pdf (1.93 MB, 下載次數: 1228)
  2021-7-2 10:00 上傳

  點擊文件名下載附件
• US20170120335A1.pdf (2.76 MB, 下載次數: 1266)
  2021-7-2 10:00 上傳

  點擊文件名下載附件
• US20170120334A1.pdf (2.65 MB, 下載次數: 1272)
  2021-7-2 10:00 上傳

  點擊文件名下載附件
• US10596626.pdf (4.43 MB, 下載次數: 1305)
  2021-7-2 10:00 上傳

  點擊文件名下載附件
• US10518328.pdf (4.32 MB, 下載次數: 1311)
  2021-7-2 10:00 上傳

  點擊文件名下載附件
• US20170120336A1.pdf (3.29 MB, 下載次數: 1324)
  2021-7-2 10:08 上傳

  點擊文件名下載附件
• US20170120530A1.pdf (3.38 MB, 下載次數: 1376)
  2021-7-2 10:08 上傳

  點擊文件名下載附件
• US20170123222A1.pdf (2.34 MB, 下載次數: 1271)
  2021-7-2 10:08 上傳

  點擊文件名下載附件
• US20170123237A1.pdf (1.92 MB, 下載次數: 1197)
  2021-7-2 10:08 上傳

  點擊文件名下載附件
• US20170232637A1.pdf (2.96 MB, 下載次數: 1219)
  2021-7-2 10:08 上傳

  點擊文件名下載附件
• US20180326663A1.pdf (2.91 MB, 下載次數: 1292)
  2021-7-2 10:08 上傳

  點擊文件名下載附件
• US20180326664A1.pdf (3.41 MB, 下載次數: 1246)
  2021-7-2 10:08 上傳

  點擊文件名下載附件
• US20200164438A1.pdf (2.11 MB, 下載次數: 1353)
  2021-7-2 10:08 上傳

  點擊文件名下載附件
• US20200189038A1.pdf (1.28 MB, 下載次數: 1217)
  2021-7-2 10:08 上傳

  點擊文件名下載附件
• US20200198060A1.pdf (1.63 MB, 下載次數: 1274)
  2021-7-2 10:08 上傳

  點擊文件名下載附件
  
  

20170120387US 使用打印操作點進行零件操作 提交日期：2016 年 10 月 27 日

10518328US 增材制造系統(tǒng)和方法 提交日期：2016 年 10 月 27 日（已授予）

20170120334US 用于增材制造的腔室系統(tǒng) 提交日期：2016 年 10 月 27 日

20170120537US 增材制造室系統(tǒng) 提交日期：2016 年 10 月 27 日

20170120335US 用于粉末床熔融增材制造的可變打印室壁 提交日期：2016 年 10 月 27 日

10596626US 增材制造系統(tǒng)和方法 提交日期：2016 年 10 月 27 日（已授予）

20170120332US 增材制造系統(tǒng)和方法 提交日期：2016 年 10 月 27 日

10583484US 用于增材制造的多功能攝取系統(tǒng) 提交日期：2016 年 10 月 27 日（已授予）

20170120333US 封閉式增材制造系統(tǒng) 提交日期：2016 年 10 月 27 日

20170120530US 用于基于激光的增材制造的動態(tài)光學組件 提交日期：2016 年 10 月 28 日

20170123222US 增材制造中的極化復合系統(tǒng) 提交日期：2016 年 10 月 28 日

20170120336US 通過增材制造技術形成的長分辨率和高分辨率結構 提交日期：2016 年 10 月 28 日

20170123237US 用于增材制造優(yōu)化的光回收 提交日期：2016 年 10 月 28 日

20170120538US 用于增材制造的回收粉末材料 提交日期：2016 年 10 月 28 日

20170232515US 增材制造仿真系統(tǒng)和方法 提交日期：2017 年 1 月 25 日

20170232557US 增材制造，空間熱處理系統(tǒng)和方法 提交日期：2017 年 1 月 30 日

20170232637US 增材制造，鍵合改性系統(tǒng)和方法 提交日期：2017 年 1 月 30 日

20180326664US 用于增材制造優(yōu)化的圖案光固態(tài)路由 提交日期：2018 年 5 月 11 日

20180326663US Switchyard Beam Routing of Patterned Light for Additive Manufacturing 提交日期：2018 年 5 月 11 日

20200189038US 增材制造系統(tǒng)，用于使用高通量激光二維打印粉末創(chuàng)建物體 提交日期：2019 年 12 月 12 日

20200198060US 增材制造系統(tǒng)使用脈沖調制激光器進行二維打印 提交日期：2019 年 12 月 19 日

20200164438US 用于增材制造的多功能攝取系統(tǒng) 提交日期：2020 年 1 月 31 日

△Seurat 專利 20180326663 描述了一種奇怪的“開關場光束路由”系統(tǒng)，其中激光能量通過多級變換和轉向單元級聯。這可能是一種使用單個強大的激光，然后分成大量獨立可控光束的方法。這可以實現提升高度，然后讓激光并行曝光，從而極大地加快打印速度。

這家神秘公司，名字也很神秘?！靶蘩笔欠▏囆g家喬治修拉的名字。他開創(chuàng)了一種新的藝術風格，稱為“點彩畫”或“色光畫”。這種風格涉及通過放置一系列復雜的單個色點來描繪圖像，當從遠處觀看時，這些色點在總體上融合成一幅連貫的畫面。這就像“點陣”繪畫。下面是一個例子：

難道 Seurat Technologies 的金屬 PBF 3D 打印系統(tǒng)是同樣的邏輯？一個系統(tǒng)，它能夠同時向粉末床上的像素大小的小區(qū)域提供獨立控制的能量！實現面曝光，理論上它可以在一次曝光，完成整個層的打印。

網友wbcsh
激光打印的矛盾在于光斑大，就打印速度快，但結構不精細(像素太粗)，而要結構精細，則光斑不能大，打印速度就慢。用多個激光頭并行打印能能部分解決矛盾，但要到達若要求的精細度，激光頭太多，裝置巨大，費用天價。修拉技術的核心是把原來一個激光頭發(fā)出光量(一個比較大的光斑)利用很多面細小的反光鏡將總光斑細分為很多個小光斑，總的光量不變，但在一個大光斑的區(qū)域中就有明有暗了。明亮的細分區(qū)域的光量足夠燒結該小區(qū)域的金屬粉末，暗的則不行，這樣，在原大光斑掃過的區(qū)域，需要的精細結構都實現了。

修拉也許還把原激光器發(fā)出的一束光的光斑擴大了，以增加一次掃描路徑的寬度，而在掃描帶寬里選擇經過的每一個像素點的明暗，明者燒結固化，暗者依舊粉末。

這個利用“像素列陣反射鏡”但激光打印頭上的思路是修拉的，但像素陣列反射鏡的技術不是修拉的，是專業(yè)像素反射鏡公司的常規(guī)產品。修拉的創(chuàng)新在想到用這玩意解決激光打印速度和精度的矛盾。

把多個像素反射鏡排到一起，用一個足夠大(光斑范圍和光量)激光源，照射這個像素反射鏡陣列，反射出2百萬個細小的激光就唾手可得了

每一個像素反射鏡都可以單獨調整反光量，開關頻率在250-500kHz，居然還可以有灰度。修拉可能用不上這個調灰度的功能，3D打印，要么燒結成型，要么留著粉狀。

這種反射鏡陣列是現成的，麥帝有的賣。但不知道現在是否屬于對華禁售品。另外，不知道修拉是否把應用這個陣列的事也列在專利保護范圍內了。
革命性的地方是光閥，它能把一束光的投射區(qū)細分出精細的明暗像素來。修拉想到在3D激光打印成型中是一個創(chuàng)新，但在光閥制造商那里，這只是多了一個應用領域而已。光閥應該不是修拉干的事，術有專攻，那是光閥廠家的本事，修拉的本事在用好這個光閥。

國內或還沒有做這類光閥的(反射、透射的兩大類)，國內激光打印成型商與修拉的差距在不知道有光閥這現成的玩意可以用，或者現在知道了也沒法用，一個可能是買不到(禁售)，一個可能是被修拉的專利保護掉了。不過，直接應用光閥產品這事應該不容易被專利保護掉，具體的用法可能會被保護。

金屬3D打印現在越來越火，但也存在生產率低的問題，并且由于飛濺、缺陷和殘余應力而產生的嚴重質量問題。

Seurat 的新型3D打印機通過區(qū)域打印進行操作，從而實現激光強度的完全控制。調整熱作用可以最大限度地減少飛濺、控制微觀結構和降低殘余應力。使用高速視頻，材料分析和多物理場建模，來表征激光和粉末之間相互作用的影響并闡明基礎物理。Seurat 區(qū)域3D打印技術，可以很好應用在能源領域，例如輕型車輛、熱交換器、新型高性能部件。

又一個偉大的金屬3D打印技術即將產業(yè)化了。顛覆性在于：
速度比傳統(tǒng)激光3D打印技術快1000倍，讓單個零件的制造成本大大降低
更高分辨率和精度，光斑直徑可小至10微米
區(qū)域處理速度突破擴展性的限制

SLM金屬3D打印重大突破，區(qū)域打印速度提升1000倍

今天SLM金屬3D打印技術越來越火，為了加大打印尺寸和打印速度，激光器的數量從1個、2個，增加到20個。南極熊獲悉，Seurat新推出了革命性的“區(qū)域3D打印技術”，讓打印速度提升1000倍，同時打印分辨率精度提升10倍。它用200萬個激光點射向15平方毫米的方形區(qū)域，分辨率達10微米，而且沒有飛濺效應、減少殘余應力。

Seurat“區(qū)域3D打印技術”的效率可高于電弧熔絲技術和粘結劑噴射技術，但保持了激光粉末床熔融的精度和分辨率，它的成本已比目前的3D打印工藝降低了一半，而且技術還在不斷進步，預計10年后可以擊敗傳統(tǒng)壓鑄工藝，變成主流。

很厲害的技術

很有創(chuàng)新