专家访谈：Origin 首席执行官 Chris Prucha 关于 AM 行业为何需要开放材料生态系统

树脂 3D 打印在过去几年中取得了飞跃，超越了其快速原型制作的起源，进入了生产阶段。在许多方面，这种进步是由创新型初创公司开发的树脂 3D 打印新方法推动的。

这样的公司之一就是Origin。 Origin 由两名软件工程师于 2015 年创立，开发了一种树脂 3D 打印平台，该平台结合了软件驱动控制、模块化硬件和开放式材料方法。将这三部分结合在一起，该公司正在改变基于树脂的 3D 打印的本质。

为了更多地了解 Origin 的技术和愿景，我们采访了该公司的首席执行官兼联合创始人，克里斯普鲁查。 我们讨论了 Origin One 3D 打印机的秘密武器、一些关键应用、开放材料的好处生态系统和 3D 打印在走向工业化的道路上需要克服的挑战。

你能告诉我一些关于 Origin 和你开发的技术吗？

位于加利福尼亚州旧金山的 Origin 开创了开放式增材制造的概念，这是一种基于开放材料、可扩展软件和模块化硬件的新构建方式。

Origin One 是我们公司的制造级 3D 打印机，它使用可编程光聚合 (P3) 来精确控制光、热和力等变量，从而生产出具有卓越精度和一致性的零件。

我们与材料合作伙伴网络合作，为其系统开发各种商业级材料，从而生产出增材制造中一些最坚韧、最具弹性的材料。

您如何将您的技术与其他基于光聚合的 3D 打印工艺放在一起？

在查看光聚合或还原聚合类别时，近年来在最终部件的性能和对该技术有意义的应用类型方面取得了许多进步。然而，仍有许多限制阻碍它发挥其潜力，而这正是我们正在重点消除的。

大多数工业3D打印机平台使用封闭模型和专有材料。缺乏互操作性导致设备所有者需要拥有不同的系统来访问他们需要的材料。原始设备制造商因此不会受到激励来推进他们的产品组合，因为他们担心会蚕食他们的原始产品。这导致空间缺乏材料创新。

我们的方法是集中精力构建尽可能最好的硬件和软件，使材料制造商能够生产最广泛的材料。

我们的第一批客户是材料供应商，我们能够与他们合作构建实现先进材料所需的功能。我们在材料上不收取任何利润，并与客户和材料供应商保持一致，以推动添加剂应用向前发展。

在技术方面，为了实现增材制造，我们必须建造一台能够加工先进材料的 3D 打印机，其中一些材料需要非常高的打印热量或惰性环境。

此外，硬件需要一致、可靠且易于使用。我和我的联合创始人的背景实际上是软件工程；在加入我加入 Origin 之前，他曾在 Google X 工作，而我在 Apple。

为 Origin One 提供支持的软件是我们秘密武器的重要组成部分。打印过程的几乎每个方面都由软件控制。例如，分离机制使用力传感器来优化过渡阶段的速度和压力。

这种闭环反馈系统自动工作，使客户能够打印具有大表面积的极小特征或几何形状，例如注塑模具，这是大多数其他光聚合技术难以做到的。

这种对过程的软件控制是 P3 的“可编程”部分的来源。通过控制光、力和温度，客户可以使用参数来调整精度和表面质量。例如，如果您使用易于收缩的材料（如硅胶），则用户可以调整能量剂量或温度来解决这一问题。

另一个例子是模具几何形状，从表面质量的角度来看，只有零件的某些区域很重要。我们的打印软件使用户能够在某些区域更快地打印或在整个构建中使用不同的层高。

这与CNC加工非常相似，制造商可以针对不同的几何形状、材料和公差调整速度、位置和刀具路径。

你能分享几个例子来说明你的技术是如何被使用的吗？

最近的一个例子是用于 COVID-19 测试套件的鼻咽拭子。就在旧金山就地避难令颁布之前，我们从合同制造商那里收到了大量 Origin One。

我们很快将注意力转向了与 COVID 相关的应用，包括面罩、呼吸器适配器和棉签。通过与我们的材料合作伙伴汉高合作，我们能够为这些应用确定合适的医疗级、可消毒材料。尽管我们没有在内部测试这些材料，但汉高还是在他们的工厂在我们的打印机上开发了它们。

使用他们使用的 Origin 参数，我们可以快速验证他们的材料是否适合这些应用。鼻咽拭子对我们的技术最有意义，因为我们能够将拭子紧密地装入我们的构建区域并优化参数以获得最佳吞吐量和最高产量。

在收容所到位的短短几周内，我们就成为首批拥有经过临床验证的 NP 拭子的 3D 打印机公司之一。从那时起，我们仅使用 40 台 Origin One 3D 打印机就能够提高产量并每周生产 50 万个拭子。

在同一时期，我们的客户也在使用我们的技术进行类似的工作。牙科客户，包括加拿大的 Shanto Dental Lab，为他们的客户打印了数百个 PPE 面罩；和服务局合作伙伴为医院打印呼吸机分配器。我们的工业客户之一 Enventys Partners 使用一台 Origin One 在短短十个小时内就能够生产 1,000 个 CAPR 更换零件。

除了 COVID-19 应用之外，我们还看到牙科行业取得了很多成功，该行业可以说是最大、最成熟的 3D 打印行业之一。

今天，用于生产正畸装置和牙科植入物的模型树脂是生产量最大的牙科材料。它也是最昂贵的树脂之一——大约 400 美元/公斤。

当我们进入牙科行业时，我们与我们的一个材料合作伙伴巴斯夫合作，共同开发了一种比现有模型树脂具有更高精度、更快打印速度和非常低成本。今天，我们以 35 美元/公斤的价格向牙科客户提供这种材料，这对我们牙科客户的预算产生了巨大影响。

关于专有生态系统还是开放生态系统最能支持 AM 行业的争论正在进行中。 Origin 显然采用了第二种方法，即您的开放材料合作伙伴网络。开放材料生态系统有哪些好处？

我们的方法与其他开放方法略有不同。许多“封闭”系统提供选定的第三方材料，但他们没有自己的解决方案，但这些材料通常带有很大的加价，并且材料制造商要求独家访问 OEM 的客户群。

一些开放系统也生产自己的材料，它们支持这些材料。这些公司允许他们的客户使用他们想要的任何材料，但通常缺乏支持，这可能令人沮丧，并使“封闭但支持”的模型更具吸引力。

我们相信，要进一步采用增材制造并推动行业发展，原始设备制造商、材料制造商和客户之间的合作伙伴关系是关键。

激励措施可以保持一致，而且合作、共享资源和降低零件成本符合每个公司的利益。

我们允许客户使用他们选择的任何材料，并且我们与我们的材料合作伙伴共同开发材料以刺激行业内的材料创新。例如，我们在 2019 年 11 月与汉高一起推出了一种阻燃材料。

该材料在室温下是固体，但在受控环境中加热至 60 摄氏度时可打印。通过合作，我们利用彼此的技术和专业知识将这种材料推向市场。

开放系统的另一个普遍优势（在当今环境中尤为重要）是二次采购的能力。

我们已经看到组件短缺如何对供应链产生不利影响。使用封闭系统，例如，如果您的配方中的基础组分变得不可用，则您无法切换材料。通常，OEM 客户不知道树脂的制造商是谁，并且缺乏供应链的可见性和透明度。

通过开放系统，客户可以验证多种材料的应用，如果出现中断，他们还可以直接与材料制造商合作制定解决方案。

您认为增材制造行业仍面临的三个主要挑战是什么？

第一个挑战是材料成本。在原型制作时，材料成本不是问题，因为通常您正在注塑零件，而 3D 打印更多的是关于速度和迭代。

但是，当你进入增材制造生产时，3D打印机的摊销只占BOM成本的一小部分，材料成本成为一个很大的因素。

要使增材制造成为大规模制造的可行选择，材料成本必须全面下降。长期以来，该行业一直停留在剃须刀片的商业模式中，人为地对材料加价。

第二个挑战是端到端的一刀切方法解决方案。这在一定程度上是由于 3D 打印早期的 OEM 没有很多可用于软件、后处理和材料的选项，所以他们建立了自己的。这导致制造商围绕流程或工具进行设计，没有太多的回旋余地。

与传统制造业形成对比，传统制造业围绕非常具体的技术开发了整个生态系统。我们现在看到越来越多的公司进入这个领域，提供新的后处理、清洁、软件和材料解决方案。

最后，与第二个挑战有些相关，是缺乏对印刷品的控制过程。对于大多数聚合物 3D 打印机来说尤其如此。用户几乎没有选择来修改他们的零件的制造方式。如果某个部件出现故障，用户必须重新设计或重新定位该部件，直到它工作为止，这会导致更少的实验和更少的创新。

Origin One 将控制权交还给用户。如果某个部件出现故障，用户可以更改能量剂量、速度、延迟和温度。这也向用户介绍了流程和功能，从而使他们成为更好的制造商。

您如何描述增材制造行业的现状，以及您如何看待它在未来五年内的发展？

显然，对于 COVID-19，我们已经看到全世界发生了巨大的变化，现在预测供应链在 COVID-19 后的世界将如何变化还为时过早。

在 COVID-19 之前，在最终用途零件的供应链中采用增材制造的速度很慢，因为零件成本高，难以证明其合理性。

现在，想要在其产品线中采用增材制造的公司将更加密切地关注投资回报率，并且比不能证明投资回报率的解决方案更需要能够证明投资回报率的技术。

COVID-19 供应链危机也让 3D 打印重新受到关注。在许多方面，该行业已经证明，它可以比传统方法更快地大批量生产最终用途零件。

当其他行业再次全面开放时，他们需要弥补因新冠病毒而损失的时间，而且很多情况下，他们原有的供应链还没有准备好。在这种情况下，3D 打印可能会再次介入将产品推向市场。

Origin 的前景如何？

我们很高兴能够继续向不同行业和国家的客户运送我们的第一台商用打印机 Origin One；获取他们的反馈，并了解该技术的不同用例。

我们对今天交付的产品和功能非常满意，我期待着我们的构建最重要的是，通过软件和进一步的材料开发。

今天，该软件只是触及了硬件可能性的皮毛。我们不断努力为客户提供更好的体验，并让他们更深入地了解流程。随着我们与客户一起发现新的大规模增材制造应用，我们完全期望在如何扩展技术能力方面发现我们自己的新见解。

要了解有关 Origin 的更多信息，请访问：www.origin.io