由于液压技术是一种比较成熟的技术。它具有动力大、力（或力矩）与惯量比大、快速响应高、易于实现直接驱动等特点。适于在承载能力大，惯量大以及在防焊环境中工作的这些机器人中应用。但液压系统需进行能量转换（电能转 换成液压能），速度控制多数情况下采用节流调速，效率比电动驱动系统低。液压系统的液体泄泥会对环境产生污染，工作噪声也较高。因这些弱点，近年来，在负荷为100kz以下的机器人中往往被电动系统所取代。

图片来源：OFweek维科网

二、气动驱动系统

具有速度快、系统结构简单，维修方便、价格低等特点。适于在中、小负荷的机器人中采用。但因难于实现伺服控制，多用于程序控制的机械人中，如在上、下料和冲压机器人中应用较多。

三、电动驱动系统

由于低惯量，大转矩交、直流伺服电机及其配套的伺服驱动器（交流变频器、直流脉冲宽度调制器）的广泛采用，这类驱动系统在机器人中被大量选用。这类系统不需能量转换，使用方便，控制灵活。大多数电机后面需安装精密的传动机构。直流有刷电机不能直接用于要求防爆的环境中，成本也较上两种驱动系统的高。但因这类驱动系统优点比较突出，因此在机器人中被广泛的选用。

手臂一般由上臂、下臂和手腕组成。末端执行器是直接装在手腕上的一个重要部 件，它可以是两手指或多手指的手爪，也可以是喷漆枪、焊枪等作业工具。

工业机器人主体结构中各个关节运动副和连杆构件组成了不同的坐标形式。常见的主体结构形式有：直角坐标形式、圆柱坐标形式、球面坐标形式、关节坐标形式、并联机器人、物流机器人等。

1、直角坐标机器人

直角坐标机器人是指在工业应用中，能够实现自动控制的、可重复编程的、运动自由度仅包含三维空间正交平移的自动化设备。其组成部分包含直线运动轴、运动轴的驱动系统、控制系统、终端设备。可在多领域进行应用，有超大行程、组合能力强等优点。

机器人按ISO 8373定义为：位置可以固定或移动，能够实现自动控制、可重复编程、多功能多用处、末端操作器的位置要在3个或3个以上自由度内可编程的工业自动化设备。这里自由度就是指可运动或转动的轴。

直角坐标形式机器人

一个典型的3D直角坐标机器人，它由X轴，Y轴，Z轴及驱动电机组成。直角坐标机器人优点主要有：

①任意组合成各种样式：每根直线运动轴最长是 6 m，其带载能力从10kg到200k g。在实际应用中已有近百种结构 的直 角坐标 机器人，这些结构也可以任意组合成新的结构等。

②超大行程：因为单根龙门式直线运动单元的长度是6 m，还可以多根方便地级连成超大行程，所以其工作空间几乎没有限制，小到手机点胶机，大到1 8 m长行程的切割机超大行程时要采用直线导轨和齿条传动方式。

③负载能力强：单根直线运 动单元的负载通常小于200k g。但当采用双滑块或多滑块刚性联结时负载能力可以增加5 到1 0 倍当把两根或四根直线运动单元并排接起来使用时，其负载可以增加2到4倍。当采用多根多滑块结构时其负载能力可增加到数吨。

④高动态特性：轻负载时其最大运行速度可达到 s m ／s，加速度可达到4m／s2。使其具有很高的动态特性，工作效 率非常高，通常在几秒内完成一个工作节拍。

⑤高精度：按传动方式及配置在整个行程内其重复定位精度可达到0．05mm到0．01mm。

⑥扩展能力强：可以方便改变结构或通过编程来适合新的应用。

⑦简单经济：对比关节机器人，直角坐标机器人不仅外观直观且构造成本低，编程简单类同数控铣床，易培训员工和维修，使其具有非常好的经济性。

⑧寿命长：直角坐标机器人的维护通常就是周期性加注 润滑油，寿命一般是10年以上，维护好了可达20年。

2、圆柱坐标形式机器人

圆柱坐标形式机器人包括上下圆盘的旋转台相对于包括上下固定板的框架旋转。丝杠和导杆安装在上下圆盘上。第一螺母总成安装到丝杠。第二螺母安装到导杆，第一螺母总成和第二螺母安装在移动件上。轴结构包括：具有纵向空腔的内轴，外轴和一中间轴，它们与内轴同心并可分开地旋转。设有一对臂驱动轴的臂支撑框架安装在轴结构上。设有第一、第二和第三驱动装置，相对于框架旋转旋转台，相对于旋转台旋转丝杠，并相对于旋转台旋转各轴。

如下图所示，机器人以θ、z和r为参数构成坐标系。手腕参考点的位置可表示为P＝f（θ，z，r）。其中，r是手臂的径向长度，θ是手臂绕水平轴的角位移，z是在垂直轴上的高度。如果r不变，操作臂的运动将形成一个圆柱表面，空间定位比较直观。操作臂收回后，其后端可能与工作空间内的其他物体相碰，移动关节不易防护。

圆柱坐标机器人

3、球面坐标机器人

这种机器人像坦克的炮塔一样。机械手能够做里外伸缩移动、在垂直平面内摆动以及绕底座在水平面内转动。因此，这种机器人的工作空间形成球面的一部分，称为球面坐标机器人；其设计和控制系统比较复杂，美国Unimation公司的Unimation系列机器人就是球面坐标形式的代表。

三自由度球型坐标机器人可实现：手臂俯仰、手臂回转、手腕伸缩。 机器人采用电机驱动，初步估计要用到3个不同型号的电机，手臂俯仰电机，带谐波减速；手臂回转电机，带谐波减速；手腕伸缩电机，与滚珠丝杠直连。末端负载5－10Kg，转动副±45°，移动副300－400mm，末端最大移动速度1m／s。

球坐标型3自由度工业机器人

4、关节坐标形式机器人

关节坐标形式机器人主要由底座、大臂和小臂组成。大臂和小臂间的转动关节称为肘关节，大臂和底座间的转动关节称为肩关节。底座可以绕垂直轴线转动，称为腰关节。它是一种广泛应用的拟人化机器人，其特点主要有：

（1）有很高的自由度，灵活性，从不同角度不同方位来工作；

（2）速度可达6米／秒，加速度10米／每秒；工作效率高；

（3）经常在网络或电视里看到，较为世人所熟悉和接受；

（4）6轴机器人主要应用于汽车点焊，弧焊，装配（拧螺丝），检测类这些轻巧类工作；

（6）人们开发了4轴搬运码垛类机器人。

关节坐标形式机器人主要有以下优点：

（1）结构紧凑，占地面积小。

（2）灵活性好，手部到达位置好，具有较好的避障性能。

（3）没有移动关节，关节密封性能好，摩擦小，惯量小。

（4）关节驱动力小，能耗较低。

关节坐标形式机器人的缺点有：

（1）运动过程中存在平衡问题，控制存在耦合。

（2）当大臂和小臂舒展开时，机器人结构刚度较低。

5、并联机器人

并联机器人，英文名为Parallel Mechanism，简称PM，可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。

并联机器人（来源：OFweek维科网）

并联机器人的特点呈现为无累积误差，精度较高；驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好。其主要优势有：

（1）无累积误差，精度较高；

（2）驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好；

（3）结构紧凑，刚度高，承载能力大；

（4）完全对称的并联机构具有较好的各向同性；

（5）工作空间较小；

根据这些特点，并联机器人在需要高刚度、高精度或者大载荷而无须很大工作空间的领域内得到了广泛应用。

6、物流机器人

采用自动或人工方式装卸货物，按设定的路线自动行驶或牵引着载货台车至指定地点，再用自动或人工方式装卸货物的机器人。

物流机器人主要应用于仓库、分拣中心、以及运输途中等场景的，用以完成装卸、搬运、存储、分拣和运输等相关工作。

叉车AGV（来源：OFweek维科网）

物流机器人从工作类别上大概可以分成三类：

（1）无人搬运车

简称AGV小车，它是一种高性能的运输智能设备，主要应用于货物的搬运和移动，早已广泛应用于各个行业；AGV小车的自动化程度高，操作方便；当车间某一个环节需要某个辅料时，由工作人员向计算机终端输入相关信息，计算机终端再将信息发送到中央控制室，由专业的技术人员向计算机发出指令，在电控设备的合作下，这一指令最终被AGV接受并执行——将辅料送至相应地点。

（2）码垛机器人

能够替代人工进行货物分类、搬运和装卸，特别是代替人类搬运危险物品，像放射性物质、有毒物质等，保证职工的生命安全。实现自动化、智能化、无人化。码垛机器人除了可以替代人去搬运危险物品之外，效率还远高于人工工作，所以，使用码垛机器人实现自动化生产是推动企业发展的有效手段。

（3）分拣机器人

是一种具备了传感器、物镜和电子光学系统的机器人，可以快速进行货物分拣。它通过传感器、物镜、图象识别系统和多功能机械臂等设备，根据图象识别系统来识别物品的形状样子，机械手抓取物品，放到指定位置，通过这些设备实现货物快速分拣，分拣物品是整个物流环节中较复杂的环节，往往耗时耗力。而自动分拣机器人能够实现24小时不断分拣；占地面积小，分拣效率高，可降低70％人工成本；精准、高效，提高工作效率，减少运输成本。

1、输入：传感器，包含声呐、红外、摄像头、陀螺仪、加速度计、罗盘等；

2、输出：控制元件，一般是电机；

3、控制算法：控制板，从小到单片机，大到微机来实现；

4、控制目标：比如机器人的路径跟踪。

图片来源：OFweek维科网

机器人控制系统的定义

机器人控制系统的功能是接收来自传感器的检测信号，根据操作任务的要求，驱动机械臂中的各个电动机，就像人的活动需要依赖自身的关节一样，机器人的运动控制离不开传感器。机器人需要用传感器来检测各种状态，机器人的内部传感器信号被用来反映机械臂关节的实际运动状态，机器人的外部传感器信号被用来检测工作环境的变化，所以机器人的神经与大脑组合起来才能成一个完整的机器人控制系统。

机器人运动控制系统4大构成

执行机构：伺服电机或步进电机；

驱动机构：伺服或者步进驱动器；

控制机构：运动控制器，做路径和电机联动的算法运算控制；

控制方式：有固定执行动作方式的，那就编好固定参数的程序给运动控制器；如果有加视觉系统或者其他传感器的，根据传感器信号，就编好不固定参数的程序给运动控制器。

工业机器人控制系统介绍

（1）工业机器人控制系统硬件结构

控制器是机器人系统的核心，国外有关公司对我国实行严密技术封锁，国内技术发展受到限制，近年来随着微电子技术的发展，微处理器的性能越来越高，但价格则越来越便宜，目前市场上已经出现了1－2美金的32位微处理器。

高性价比的微处理器为机器人控制器带来了新的发展机遇，使开发低成本、高性能的机器人控制器成为可能。为了保证系统具有足够的计算与存储能力，目前机器人控制器多采用计算能力较强的Arm系列、DSP系列、POWER PC系列、Intel系列等芯片组成。

（2）工业机器人控制系统体系结构

在控制器体系结构方面，其研究重点是功能划分和功能之间信息交换的规范。在开放式控制器体系结构研究方面，有两种基本结构，一种是基于硬件层次划分的结构，该类型结构比较简单，在日本，体系结构以硬件为基础来划分，如三菱重工株式会社将其生产的PA210可携带式通用智能臂式机器人的结构划分为五层结构；另一种是基于功能划分的结构，它将软硬件一同考虑，其是机器人控制器体系结构研究和发展的方向。

机器人控制系统的基本功能

（1）记忆功能：存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息；

（2）示教功能：离线编程，在线示教，间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种；

（3）与外围设备联系功能：输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口；

（4）坐标设置功能：有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系；

（5）人机接口：示教盒、操作面板、显示屏；

（6）传感器接口：位置检测、视觉、触觉、力觉等；

（7）位置伺服功能：机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等；

（8）故障诊断安全保护功能：运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。

机器人机构能够独立运动的关节数目，称为机器人机构的运动自由度，简称自由度（Degree of Freedom），由DOF简写表示。目前工业机器人采用的控制方法是把机械臂上每一个关节都当作一个单独的伺服机构，即每个轴对应一个伺服器，每个伺服器通过总线控制，由控制器统一控制并协调工作。

在目前的工业应用中，用得最多的是三轴、四轴、五轴双臂和六轴的工业机器人，轴数的选择通常取决于具体的应用；在工业领域中以六轴机器人应用最为广泛。

2、关节

即运动副，允许机器人手臂各零件之间发生相对运动的机构。精密减速机是其运动的核心部件，其利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的装置，从而降低转速，增加转矩。

3、工作范围

工业机器人的工作范围是指机器人手臂或手部安装点所能达到的空间区域。因为手部末端操作器的尺寸和形状是多种多样的，为了真实反映机器人的特征参数，这里指不安装末端操作器时的工作区域。

机器人工作范围的形状和大小十分重要，机器人在执行作业时可能会因为存在手部不能达到的作业死区而无法完成工作任务。

机器人所具有的自由度数目机器组合决定其运动图形；而自由度的变化量（即直线运动的距离和回转角度的大小）则决定着运动图形的大小。

机器人的工作范围一般有：图解法和解析法这两种方法表示。

4、速度

机器人在工作过程中带载荷条件下、匀速运动过程时，机械接口中心或工具中心点在单位时间内所移动的距离或转动的角度。

目前小负载工业机器人可做到1.0m／s－1.5m／s，ABB、KUKA、FANUC等几家推出的小型机器人基本都能达到5－6m／s。

5、工作负载

是指机器人手腕前端安装负荷在工作范围内任何位置上所能承受的最大重量，一般用质量、力矩、惯性矩表示。还和运行速度和加速度大小等参数有关，工作负载一般用高速运行时机器人所能抓取的工件重量作为负载承受能力为指标。搬运机器人的负荷重量，必须考虑抓手和工件的合计。

以ABB机器人IRB6700－235／2.65为例，该机器人负载235公斤，工作半径2.65米。

6、分辨率

是指机器人能够实现的最小移动距离或最小转动角度，分为编程分辨率、控制分辨率。

7、精度

定位精度：指机器人重复到达某一目标位置的差异性。工业机器人的精度两个指标是重复定位精度和绝对定位精度，绝对定位精度指示教值与实际值的偏差；重复定位精度指机器人往复多次到达一个点的位置偏差。

因为编码器和光栅尺这些高精度的传感器技术对华封锁，CPU和FPGA也是使用别人的，精密减速器基本从日本进口，导致我国本土机器人的精度普遍不如国际机器人品牌产品。

颁奖典礼现场（企业供图，下同）

仙工智能（SEER）专注于智能生产和智慧物流领域，作为工厂智慧物流领域的行业标杆很荣幸地受邀参与了此次颁奖盛典。

中国制造之美评选的创办初衷——发掘能够代表当代中国制造业最优秀水平的产品，让“中国制造”成为“美”的代名词。

奖杯及证书

此次评选，仙工智能（SEER）凭借着开拓性创造思维、极致的产品研发思路以及对智能制造的独特理解获得了中国“制造之美”行业标杆奖。

仙工智能（SEER）市场总监杨丽女士上台领奖

此外，中国制造之美组委会还授予仙工智能（SEER）中国“制造之美”银奖（“工业设备及组件”组），这也是制造行业给予仙工智能（SEER）对中国制造走向中国智造做出贡献的肯定，赋予了仙工智能（SEER）更大的价值。

仙工智能（SEER）市场总监杨丽女士上台领奖

而本次获奖的产品是仙工智能（SEER）2020年新推出的AMR专用安全控制器SRC－3000FS，据统计，这是SRC－3000FS自上市以来获得的第5个奖项，也在2020年使仙工智能（SEER）位居行业先列，并成功地走向了大众视野。

SRC－3000FS

SRC－3000FS作为一款面向AMR产品厂家的通用型控制器，既能够为移动机器人提供地图构建、定位、导航等基础功能，还有多机调度、自动充电、3D避障等高级功能，正因为其强劲的性能，才真正做到“让造AMR没有门槛”。

另外SRC－3000FS目前已通过SGS专业认证，符合IEC 61508、IEC 62061、ISO 13849标准，是集导航、安全、多功能于一体的安全控制器，这也意味着AMR设备将不再需要安全PLC，不仅让AMR产品的综合成本降低，还提高了AMR设备内部的集成度，使空间紧凑，电气连接更简单。

内载SRC系列核心控制器的AMR

仙工智能（SEER）一直秉承“让智造更简单”的企业理念，坚持从实际出发，攻克复杂的研发难题，化繁为简，向工厂智慧物流领域输出强劲性能的软硬件设施，给合作伙伴创造价值，持续为智能制造注入活力和动力！

Vanmunster表示，将这项技术整合到现有的金属3D打印机中需要与制造商本身合作，但最终可能会使其进入市场。Vanmunster说：“从一开始，我们就在3DSystems-LayerWise的商用LPBF机器中实现了双激光设置。我们已经与他们的工程师合作，共同实施了所需的所有硬件和软件修改。这是通过在佛兰芒政府资助的大型基础设施项目的框架内修改3DSystems DMP ProX320机器来完成的。因此，我们的研究对工业的吸收非常简单。自1990年我们在鲁汶大学的增材制造团队成立以来，这一直是我们的DNA。”

除了能够在构建过程中执行平滑处理之外，与后处理技术相比，使用冲击波还有其他好处。例如，机加工可能并不总是适合于平滑更复杂的3D打印零件。打印完成后进行的基于激光的表面处理需要大量时间和劳动密集型步骤：从机器上卸下零件，对其进行夹紧，对激光进行平滑处理以及将其松开。所有这些都会导致大量的额外费用。 双重激光装置的优势在于它可以在原位进行加工，这意味着不需要人工和重新夹紧。
接下来，Vanmunster希望将其技术应用于更复杂的现实世界对象，以便证明其在工业产品中的实用性。 为此，他在领导AM团队的Van Hooreweder教授的指导下加入了大学的AM团队，担任博士研究员。Vanmunster说：“我们将与许多工业合作伙伴共同启动一个新项目，在其中我们将进一步探索新型双激光系统的可能性。”

3D打印动漫手办的优势

光固化3D打印机打印动漫手办，可完成个性定制，可打印自身喜好的，有无可替代的特点的游戏人物、游戏道具、动漫角色。

2、富有触感。市面上买的是批量化出产的，采用3D打印机还可以创造成件独有的，限量版的动漫手办，质感更强。

3、采用3D打印创造动漫手办，快速、高效，且动漫手办人物角色的精致细密更高，触感好。

4、总体消费更低，相比于开模和纯手工制作，光固化3D打印不仅高效，且消费更低。

3D打印动漫手办过程

1、3D建模

建模是一个3D打印最初的基础，如果不懂如何建模的朋友，也可以先去网上百度找一下关于这方面模型下载，现在网上有很多相关这方面免费的模型分享区块，或者点击以下锚文本进行选择(模型下载快速通道)对于不懂怎么导出stl格式的小伙伴也可以参考(如何导出stl格式模型)。

2、模型切片注意事项

选择光滑无孔洞的底面，不要选择最大接触面来接近底板，底部抬升5mm，选择全部支撑，支撑参数如下，然后检查一些支撑有没有加牢固，越接近底板的地方，加支撑需要布置多一些，否则容易导致打印过程掉落。

3、打印前准备工作

使用打印耗材前需先轻微摇晃，切忌大力摇晃导致大量气泡产生影响打印进程。耗材方面，建议使用厂家推荐耗材，以免发生损坏，同时记住一点，不要打印与改打印机性能不合的物品。(比如使用非珠宝级模型专用的打印机打印珠宝级相关的物件)

上色

3D打印拥有白模后，之后便是打磨和上色处理，涂完晾干，然后拼装，一个3D打印动漫手办就算是完成了。

3D打印机只需短短几个钟头就可以拥有一个精致细密度如此高的优质动漫手办，可用在小批量生产和个性定制，且总体消费也更经济实惠。光固化3D打印机设备是动漫手办可用于最具有广泛性的一项工艺制作，鉴于树脂材料的的特点，很可用于特征非常的细致的细节位置和人物角色结构。光固化3D打印出产而来的动漫手办是半制品白模，后续要亲手打磨、拼装、上色等搞好后续的制作工艺。

航空工业沈阳所

3D打印成就更复杂的伸缩结构

轻量化内置登机梯

全球主流舰载战斗机以及部分重视偏远机场部署能力的岸基战斗机都配备有内置登机梯，如“超级大黄蜂”和苏-33后期型的登机梯被折叠收纳在左边条下方，米格-29K、“阵风M”、A-10和F-35的伸缩式登机梯则位于前机身左侧或左边条内部。

根据网友“百战刀”的分析，这种3D打印轻量化内置登机梯或许是为国产歼-15舰载战斗机后续改进型号研制的，因为研制中的歼-35舰载战斗机作为先进隐身舰载战斗机，没有登机梯是无法想象的事情。

既然采用先进的3D打印技术来制造，那么歼-15的内置登机梯也就不大可能是苏-33的边条折叠式，因为这种简单的结构无需使用到3D打印技术。因此王向明团队制造的轻量化内置登机梯很可能采用了更复杂的伸缩式结构，由节节相扣的套管构成，通过钛合金3D打印技术来提高整体耐腐蚀性能和强度，同时保持轻量化。

和歼-15的伸缩式空中加油探管一样，这种伸缩式登机梯也可同样可被深埋入机身内部，从而无需在飞机表面增加大开口，或许对于歼-15这种已经定型的战斗机来说，如此设计的结构改动幅度会小一些。

根据网友“百战刀”的分析，虽然内置登机梯并不是什么高科技，但是有没有却对舰载战斗机在飞行甲板上的作业影响甚大，相信在不久的将来，我们就能看到配备了内置登机梯的国产舰载战斗机闪亮登上航母甲板。

歼-15之所以没有内置登机梯，大概与其T-10K-7原型机有关，该机作为苏-33原型机还没来得及在左边条下方集成后期型上的折叠登机梯。此外当时为辽宁舰装备国产舰载战斗机的需求也非常急迫，导致歼-15研制时程紧张，这可能也是该机内置登机梯研究被延后的一大原因。

王向明劳模创新工作室创建于2015年，由项目总设计师、某型飞机副总师、航空工业集团增材制造首席专家王向明同志领衔。现有团队成员13名，其中研究员2名、高级工程师6名、工程师5名。

近几年，工作室在飞机新概念结构技术方面取得了多项成果，开拓了战机新概念结构技术领域，创造多项记录，引领了该领域的发展方向，并有多位成员荣获党中央国务院中央军委颁发的新中国成立70周年纪念章、中国增材制造杰出成就奖、中国增材制造新锐人物奖、辽宁省先进工作者、辽宁省五一奖章、辽宁省十大创新能手、沈阳市优秀科技工作者、沈阳市“最美工程师”等多个荣誉。

该公司负责维护生产线的技术人员Linus Göhle一直在寻找可以打印PEEK和ULTEM材料的3D打印机，因为制药行业具有非常严格的规定，需要对使用的材料进行审核。最终，ABIGO的维护部门使用由中国制造商开发的3D打印机及时制造了故障零件，使生产线得以正常运转。Linus Göhle表示，3D打印的零件已正常工作九个星期，其价格比原始零件便宜十倍。

缩短交货时间

ABIGO制药公司所购买的3D打印机是由中国远铸智能（INTAMSYS）研发的FUNMAT HT ，此款打印机系高温3D打印机系列的入门级型号，其加热腔室、打印平台和挤出喷头分别最高可达到90℃、160℃和450℃，因此可以打印PEEK和PEKK等高性能材料。

Linus Göhle介绍到，“我们通过切片软件的标准设置打印INTAMSYS的PEEK线材，没有任何翘曲，并且有很好的层间结合力” 。此次3D打印的零件是工厂一条新生产线上的一套备件，由于包装线送纸滑轮磨损，以至于滑轮周围的橡胶变得太硬导致了运行故障。Linus Göhle先生说 “这套包装生产线是我们新安装的，目前还没有任何备件库存，原装备件的交货时间为7-8周，对于生产线而言这个交期时间太长了。”

逆向技术和3D打印

LinusGöhle通过逆向技术获得了滑轮的三维数据，选择PEEK是因为包装线的温度高达85-87℃。3D打印的滑轮直径为92毫米，工作人员希望在收到原装备件之前，3D打印件能够保障包装线的正常运行。“事实证明这个3D打印的滑轮在生产线运行了9周，之后收到了原装的滑轮配件，PEEK 3D打印的滑轮甚至仍然运行的很顺滑，而且状态良好。”

3D打印件将成本降低了10倍

通过这种相对简单的解决方案，ABIGO制药公司解决了备件交付缓慢的问题，而该问题很可能会导致生产线关闭。令人惊讶的是，3D打印的零件比原装零件寿命更长，且成本更低。以3D打印的滑轮为例，其成本相比传统备件便宜了约10倍；采用用聚碳酸酯(PC)线材打印的传送带轴承座，成本价格为100欧元，而原来的铝制部件达4,000欧元。

3D打印在保障生产线正常运行、保证及时交货方面的作用是显而易见的，而它在降低备件成本方面的优势同样明显。正因如此，Linus Göhle的团队3D打印了更多部件来替换磨损部件, “使用INTAMSYS FUNMAT HT打印聚碳酸酯 (PC)和使用其他材料一样容易，只需要稍微调整一下默认设置即可。”

 替换铝制部件

聚碳酸酯(PC)是Linus Göhle和他在ABIGO制药公司维护部门的同事们最喜欢的3D打印线材。“因为这种材料具有良好的机械性能，很容易打印，并且具有良好的价格/打印质量比。”

对于ABIGO公司的维护团队而言，如果交货时间太长、成本太高或他们有机会通过重新组装来改善生产线，那么借助逆向工程和3D打印将是制造备件的最佳选择。然而金属3D打印机的价格昂贵，一些铝合金之类的备件似乎无法通过融融沉积技术制造。不过，Linus Göhle已经熟知各种3D打印工艺，了解材料特点，工厂中的铝制零件完全可以用高性能聚合物3D打印零件来代替。具有高温设计功能的INTAMSYS FUNMAT 3D打印机便成为维护部门的最佳解决方案。

“开放的材料系统是选择3D打印机时的重要标准，我们在严格的规则下工作，有时客户要求我们仅使用经过批准的材料。为此，我们必须找到对产品成分持开放平台的供应商，这就是我们选择INTAMSYS的原因。” PEEK是唯一可以打印用于伤口护理产品包装线的材料。

高质量高精度的配件打印

令Linus Göhle惊讶的是，他通过切片软件中打印INTAMSYS PEEK线材的标准设置打印出的零件，质量非常的好。“您在打印高温线材时可能也遇到过很多问题，但是我对INTAMSYS的切片软件印象深刻，一键点击INTAMSYS FUNMAT HT 3D打印机后几个小时就可以获得高质量高精度的配件，可以立马安装到生产线，保障生产正常运行。我们使用的是INTAMSYS生产的聚碳酸酯（PC）3D打印线材，我们也测试过市场上一些便宜的线材，需要进行不断调整，但是INTAMSYS的聚碳酸酯（PC）线材就无需这样做。”

他又补充道 “我们目前的3D打印机现在几乎全天候运行, 并不总是用于生产零部件，也用于培训和学习。目前，3名维修部门的员工可以熟练操作INTAMSYS FUNMAT HT。我注意到3D打印机已经越来越多的应用到我们的工作流程中，未来越来越多地使用打印机进行维护工作。我们对材料和限制了解的越多，对3D打印的理解就会越深刻。我们同时也得到了INTAMSYS瑞典合作伙伴AdditivaAB的支持。安装期间，我们接受了为期一天的培训，现在，我们可以通过电话解决大多数问题，但是将来会进行更多的培训。即使我们已经拥有3D打印的经验，这种支持也很重要。”

创想三维创始人陈春、敖丹军、刘辉林、唐京科，深圳工业总会主席团执行主席、常务副会长吴丽，众创三维总经理郭继杰，油管博主Naomi Wu，供应商合作伙伴及公司核心管理层200余人齐聚一堂，共同见证了创想三维乔迁的重要时刻。

随后，创想三维总经理陈春发表致词，向各级领导、社会各界朋友、供应商合作伙伴的莅临致以热烈的欢迎和衷心的感谢。他说，这是一件期盼已久的喜事。创想三维从创立至今经历了六年的风风雨雨，不断实现了业务的突破与跨越，取得了显著成绩。2020年创想三维在逆境中面对挑战，以崭新的姿态开拓创新，发展成为独具优势的实力型企业，获得了国际市场广大用户的青睐。

陈春表示，创想三维六年的发展离不开全体创想家人的努力和供应商合作伙伴的鼎力支持，更离不开一直以来予以关照的各级领导，他谨代表公司向以上所有人表示感谢。

同时，他也提出在全新的工作环境中，创想三维全体员工要以崭新的姿态和更高的要求，扎实苦干，开拓创新，把一流的办公条件转化为一流的品牌形象，一流的发展业绩，一流的经营管理，加速创想三维立足国际市场的发展步伐。

陈春的讲话引起了在场所有创想人的共鸣，伴随着大家激动的心情，剪彩仪式正式开始。陈春、刘辉林、敖丹军、唐京科、郭继杰、刘美姣、吴丽、Naomi Wu一同上台，为乔迁仪式剪彩。剪彩完毕，所有人上台合影留念，铭记这一璀璨的时刻。

风雨兼程 砥砺前行

创想三维自2014年成立以来，风雨兼程，从一个数十人的小公司发展成为近2000人的大企业，书写了一部突飞猛进的企业成长史。2020年，对所有企业来说，都是一次前所未有的生存挑战，突如其来的新冠疫情让很多企业在逆境中求生存，值得庆幸的是，创想三维在四位创始人的带领下，直面危机、迅速应对，展现出了坚韧的品牌力量。

乘风破浪 再创辉煌

乔迁仪式结束后，在四位创始人的带领下，所有领导和来宾共同参观了创想三维位于锦绣鸿都大厦12-14层、17-21层（共8层）的新办公区，直观感受和体验创想三维的企业文化和公司活力。

未来，创想三维会依旧坚持为用户提供高质量的创新产品和服务，加强品牌建设，扩大业务规模，强化核心竞争力，为创想三维在国际市场施展拳脚做出更大贡献。同时创想三维也会以此为新起点，踏上新征程，在新的环境下乘风破浪，再创辉煌。

创想三维新址

梅龙大道锦绣鸿都大厦18F

工作台引起的误差

      工作台引起的误差分成Z轴方向的运动误差和X-Y平面的误差。Z轴方向的运动误差会直接影响产品在Z方向上的形位误差，令分层厚度方向的精度变差，引起产品表面的光洁度值增加，因而必须确保工作太忙与Z轴的垂直度；工作台在X-Y平面的误差指工作台表面不水平，使得制件的理论设计形状与实际成型形状有很大的差别。

X,Y轴导轨的垂直度误差

      X-Y扫描系统是采取X，Y轴的二维运动，X，Y轴选取交流伺服电动机通过精密滚珠丝杠传动，同时选取精密滚珠直线导轨导向，由步进电机驱动同步齿轮同时带动喷头运行，每个传动过程均会有误差的产生，设备的加工质量受到现代机械加工水平的制约，它是全部设备加工中普遍存在的问题，难以解决。为了尽量减少这种误差，必须定期检测和维护成型设备。

定位误差

      在X，Y，Z三个方向上，成型机的重复定位均可能有所不同，从而造成了定位误差。

3D打印机价格

      FDM消费级3D打印机一般较便宜，价格大概在1000-5000元左右不等。例如像创想三维的Ender-3V2这款零售价只要1899元，是之前火爆国内外Ender-3s的升级版，新增全新静音主板，在打印的时候可享受低分贝“休闲”，配置断电续打功能，无惧断电担忧，且有非常人性化的收纳工具盒，小工具可放于工具盒，既方便收纳整理，又让桌面整洁有序等诸多优点。非常适合小白玩家和居家玩家。

      FDM工业级3D打印机比消费级的要较贵，价格大概在5000-100000元左右,。推荐创想三维的CR-5 Pro，零售价在7999元，外观简洁典雅，稳定的钣金结构可有效的提高打印稳定性，且兼有断电续打、断料检测等功能。适合对产品精度要求高和有耗材要求的玩家。

文章来源：www.cxsw3d.com

近年来，我们已经看到越来越多的增材制造应用于航空航天领域。今年早些时候，BAE系统公司与英国雷尼绍公司签署了一项谅解备忘录，以改善战斗机系统的制造工艺。这项合作旨在通过使用工业金属3D打印来提高性能，降低成本并加快飞机系统的生产。在其他地方，航空航天公司ArianeGroup宣布已成功测试了其首个完全3D打印的燃烧室。从今年5月到6月，该舱室在DLR德国航空航天中心的Lampoldshausen测试设施的P8测试台上进行了总共14次防火测试。

宝马慕尼黑增材制造工厂里的PBF金属3D打印

宝马慕尼黑增材制造工厂里的塑料3D打印

是工厂亦是3D打印加速器

宝马慕尼黑3D打印工厂将原型生产和批量零件的生产整合到了一起，并且对新的3D打印技术进行了研究，并为宝马全球无模具生产的推广提供了相关培训。

宝马看到增材制造已成为当今全球生产系统不可或缺的重要技术，宝马已经确立了其数字化生产发展战略，将来，3D打印新技术将进一步缩短生产时间，并使汽车生产商从无模具制造的潜力中更加充分地受益。宝马慕尼黑3D打印工厂的目标是将越来越多的3D打印技术用于汽车生产，并在流程链中实施新的自动化概念。这将使宝马能够简化用于批量生产的组件制造并加快迭代速度。同时，宝马正在与车辆开发、零部件生产、采购和供应商网络以及宝马的其他各个领域进行合作，以系统地集成3D打印技术并有效地利用。

2019年，宝马集团通过增材制造生产了约30万个零件，慕尼黑增材制造工厂目前雇用多达80名员工，并运营着约50台金属、塑料等3D打印设备。宝马慕尼黑工厂还积聚了宝马风险投资公司（BMW i Ventures）所投资的设备与技术，包括其投资的位于硅谷的Carbon公司，根据3D科学谷的了解，宝马在正式上线MINI 3D打印服务之前，曾使用CLIP 3D打印设备，在小范围内为MINI 部分客户定制化制造3D打印零件。

宝马还投资了Desktop metal，通过Desktop metal生产系统采用专有的单通道喷射（SPJ）技术，可将金属零件加工速度提高到现有激光金属3D打印系统的100倍。DM生产系统将使制造商能够显着降低其成本，从而使该技术成为铸造的替代技术，宝马与Desktop metal的紧密合作仍在继续。

聚焦于效率与经济性，除了3D打印设备，BMW i Ventures还投资了美国初创公司Xometry，与许多其他3D打印服务平台不同，Xometry本身不提供任何3D打印服务，而是仅自动匹配交易，并从离线服务制造商处获得一定比例的订单佣金。他们与制造工厂合作形成按需制造的线上线下网络，使他们能够始终如一地保持快速交货时间，同时提供广泛的能力，包括CNC加工、3D打印、钣金加工、注塑和聚氨酯铸造。

宝马最新的投资是德国初创公司ELISE，ELISE开发的创成式设计（Generative Design），是通过编写算法和程序来设计的过程，是一个人机交互、自我创新的过程，具体来说由设计师选择生成模型的策略、编写算法，根据客观的设计目标，结合仿真、优化方法，直到获得最优化的设计。

通过与创新合作伙伴和大学的合作，宝马集团增材制造工厂的预开发部门优化了新技术和材料，可在公司范围内全面使用。主要重点是使以前需要大量人工工作的流程链自动化，从而使3D打印更经济、更可行，可长期用于工业规模的制造。

在德国里程碑式的IDAM计划支持下，宝马慕尼黑的3D打印工厂还建设了模块化和几乎完全自动化的3D打印-增材制造生产线。增材制造生产线涵盖了从数字化设计到零件3D打印制造一直到后处理的整个过程。由于生产线的模块化结构，必要时可以升级换代，各个模块可以适应不同的生产要求，此外，可以灵活地控制工艺步骤。通过综合考虑融入汽车生产线的要求，项目合作伙伴计划将流程链中的手工部分从目前的约35％减少到不到5％。与此同时，3D打印金属零部件的单位成本应该减半。

IDAM计划每年通过3D打印制造的零件的总产量至少为50,000个系列零件，从而使宝马集团能够帮助加强德国作为3D打印先驱者的角色。IDAM计划的合作伙伴包括Fraunhofer和亚琛工业大学（ACAM研发团队成员），其他合作伙伴包括Aconity德国，GKN粉末冶金等。

宝马增材制造园区也为塑料零件的批量生产做出了重要贡献。在POLYLINE项目中，重点是开发诸如数字链制造流程以及为整个流程链开发质量一致的保证方法。在这里，宝马增材制造工厂将为该项目的15个合作伙伴组成的联盟提供研发环境，以开发和测试面向未来的、无缝衔接的塑料组件自动化生产线。POLYLINE项目有望降低多达50％的制造成本，为批量生产做出重要贡献。此外，集成的质量保证方法将提高技术的稳定性，并使3D打印用于汽车制造更具可持续性。

除了直接3D打印，宝马还将3D打印砂型与铸造工艺相结合。其中，基于3D打印带来的自由度，宝马S58发动机的涡轮压气机和冷却管路都经过重新设计，升级的压缩机和由低温回路提供的间接中冷器，进一步增强了S58发动机的功率输出。流量优化的进气系统可减少压力损失，而电子控制的泄压阀（可快速关闭）可提高响应性，开度更大的泄压阀也提高了催化转化器的效率。该发动机还集成了三个散热器，以及独立的发动机机油冷却器、独立的变速器油冷却器。在这方面，德国voxeljet-维捷通过其自动化生产线-VJET X 3D打印复杂的砂模和砂芯，通过3D打印的砂芯来铸造关键发动机部件。

加速3D打印产业化进程，宝马增材制造工厂不仅仅是工厂，更是3D打印发展的加速器。

本期，就IBM正在的开发数据驱动的3D打印收缩补偿办法与网友一起领略正在席卷和定格3D打印发展趋势的软件之路。

IBM专利

当使用3D打印机制造产品的时候，该过程涉及到各种干扰因素，这些干扰可能导致最终制造的产品尺寸错误。为了减少尺寸误差，3D打印机制造商提供了统一的指导，或者在制造过程中由工艺专家根据他们的实验和直觉来调整打印工艺。但是当3D形状非常复杂的时候，甚至专家也不再能够实现校正的目的。IBM正在开发数据驱动的3D打印收缩补偿办法，同时也代表了数据与算法驱动3D打印实现质量一致性和稳定性的发展趋势。

IBM专利

这种数据驱动的收缩补偿的方法包括通过多边形细分器将三维文件中的多边形细分成多个面。通过轴尺寸计算器，从设置在第一预定小平面对的两个小平面之间的x方向线束，设置在第二预定小平面对的两个小平面之间的y方向线束，计算三维文件中对象的尺寸。

IBM开发的方法还包括通过尺寸变化预测器基于形状收缩模型来预测x方向股，y方向股和z方向股的尺寸变化。通过尺寸变化补偿器校正预定小平面对中至少一个小平面的x坐标数据，y坐标数据和z坐标数据，以补偿x方向，y方向和z方向的尺寸变化。

IBM开发的数据驱动的收缩补偿系统包括存储有程序指令的存储设备，以及至少一个可操作地耦合到该存储设备的处理器。

Review

我们回过头来看增材制造，其发展趋势就像电视，从原来黑白相间，连人影都看得默默糊糊的小“盒子”，再到彩色电视，再到现在的超薄大屏幕的数字电视，其发展中脱胎换骨的感觉让人无法将这一技术定格在电视曾经的模样。这其中，软件发挥了重要的作用…年轻的3D打印产业正期待着一个完全自动化的工厂，进行生产的不只是一个产品，而是几百个，甚至上千个的数字串行制造模式。

软件带来更一致的加工结果，利用模拟仿真软件可以对打印过程进行有针对性的调整、优化，减少试错，降低成本，提升3D打印成功率和打印质量。而随着国内5G基础建设的发展，将完全释放数据、算法、软件、人工智能赋能制造的潜能。在这方面，国际上，2020年初，Fraunhofer IPT弗劳恩霍夫生产技术研究所IPT和瑞典移动网络供应商爱立信共同开发了“欧洲5G工业园区”的概念，监视和控制高度复杂制造过程的5G传感器，移动机器人，物流和多站点生产链，分布式制造控制，区块链，人工智能与边缘云计算等等正在以未来已来的方式呈现在我们面前。

他山之石可以攻玉，在3D打印方面，欧洲5G工业园区中的亚琛增材制造中心(ACAM)，在全球范围内为制造企业提供包括Fraunhofer等亚琛领先科研机构多年来积累的增材制造专业技术，并通过认证服务、联合研发服务、以及专业教育服务，帮助企业应对增材制造技术在应用中的各种挑战。

软件推动3D打印制造过程的自动化，这一特点将在单台3D打印设备中获得越来越深刻明晰的体现，将在拥有多台增材制造设备的工厂获得推广，将在一个屋檐下的增材与减材设备、加工设备与自动化机械手、生产线与物流小车等不同的硬件之间获得推广。

增材制造技术能够简化光学器件的制造流程，缩短交货期并降低材料消耗。更重要的是，增材制造技术能够实现功能集成的优化设计方案，尤其在卫星光学系统制造领域，增材制造技术能够满足用户对轻型光学系统不断增长的需求，并实现下一代高附加值光学器件的制造。

陶瓷3D打印企业3DCeram 基于其光固化陶瓷3D打印技术，开发了优化陶瓷优化光学基板增材增材制造工艺3DOptic，并通过该工艺开发纳米卫星望远镜中所需的光学镜面。光学系统设计人员能够通过3DOPTIC 工艺探索卫星陶瓷光学镜面的创新性设计，包括半封闭式后背结构、整合式介面、随形肋。

来源：3DCeram

下一代卫星光学镜面

通过增材制造技术开发的下一代光学仪器中，将越来越多采用紧凑的功能集成设计，如集成隔热，冷却通道，局限的机械和热接口，以及将光学功能作为设备自身结构的一部分。紧凑集成化设计减少了组件装配过程中出现问题的风险，同时开辟了制造冷却光学系统，有源光学系统或自由曲面的新方式。陶瓷增材制造技术的净成形能力，还能够提高准确性，改善集成/结合过程的质量。陶瓷3D打印只是该工艺中的一个步骤，成功完成零件增材制造还与支撑后处理、脱脂烧结步骤中的专业知识有关。

以下是纳米卫星望远镜中安装的氧化锆陶瓷3D打印镜面。

来源：3DCeram

红色组件由TA6V钛合金3D打印而成，3D打印陶瓷镜面能够与其轻松组装在一起。

来源：3DCeram

根据3DCeram，增材制造工艺为卫星光学镜面制造所带来的技术优势包括：

增材制造在制造下一代光学器件方面的优势正在应用实践中得到验证。以下两个案例展示了增材制造技术在实现减重和实现复杂设计方面的能力。

l 减重73%，但保持性能

欧洲航天局（ESA ）支持了一项新的增材制造研究项目，项目的研究团队对太空望远镜进行了重新设计，并采用金属3D打印技术制造了望远镜组件。经过重新设计的太空望远镜有三个主要部分组成，包括望远镜的两个镜面，均用飞行级铝合金材料制造。望远镜的原始设计版本是美国国家航空航天局（NASA）EOS-Aura任务中使用的臭氧监测（OMI）望远镜，这款望远镜重量为2.8公斤，而重新设计的3D打印望远镜重量为0.76公斤，减轻了73％，而测量质量没有降低。

l  5G 陶瓷波束成形天线透镜

另一种基于纳米射流工艺的陶瓷3D打印技术在5G光束成形透镜制造中，以实现包括许多空球形球设计，克服了5G波束成型天线透镜的开发挑战。该透镜天线可以安装在一系列小型天线馈源的顶部，天线馈源阵列连接到波束切换电路。球形中的每个腔位于天线馈源的顶部，用作半球中正确角度的波导，这样可以支持同时的多光束。

《3D打印与陶瓷白皮书1.0》。

在本文卫星光学镜面制造案例中所应用的光固化陶瓷3D打印工艺，是目前较优的陶瓷增材制造工艺。根据3D科学谷的市场研究，从中长期来看，3D打印陶瓷部件的附加价值将推动用户对于陶瓷增材制造硬件和材料的需求。许多生产陶瓷部件的企业，尤其是制造先进陶瓷部件的企业，都可以从为增材制造而设计（DfAM）的高附加值陶瓷部件中获益匪浅。但企业仍需培养开发真正高附加值部件的增材制造思维。本期分享的卫星陶瓷光学镜面以及以上案例均是运用了面向增材制造的设计思维，这对陶瓷领域的用户培养增材制造思维，利用3D打印开发高附加值的陶瓷部件带来一定启发。

SLAM最早由Smith、Self和Cheeseman于1988年提出，至今已有30余年的发展历史。

相较于深度学习、神经网络、大数据等热门词汇，听过SLAM的人少之又少，是因为国内从事相关研究的机构更是屈指可数。直至2015年左右，SLAM才逐渐成为国内机器人和计算机视觉领域的热门研究方向，在当前较为热门的领域崭露头角。

本文仅对没有接触过SLAM的新人进行的科普。

近年来，移动机器人技术在世界范围内得到快速发展。人们致力于把移动机器人应用于各种场景中，从室内外搬运机器人，到服务型机器人，再到工业机器人等，移动机器人的运用都得到了巨大突破。

在移动机器人研究中一个最关键的技术就是即时定位和建图，也就是所谓的SLAM技术。SLAM它试图解决这样的问题：一个机器人在未知的环境中运动，如何通过对环境的观测确定自身的运动轨迹，同时构建出环境的地图。

SLAM技术正是为了实现这个目标涉及到的诸多技术的总和。由于其重要的理论与应用价值，被很多学者认为是实现真正全自主移动机器人的关键。

SLAM系统一般分为五个模块：传感器数据、视觉里程计、后端、建图及回环检测。

传感器数据：主要用于采集实际环境中的各类型原始数据。包括激光扫描数据、视频图像数据、点云数据等。

视觉里程计：主要用于不同时刻间移动目标相对位置的估算。包括特征匹配、直接配准等算法的应用。

后端：主要用于优化视觉里程计带来的累计误差。包括滤波器、图优化等算法应用。

建图：用于三维地图构建。

回环检测：主要用于空间累积误差消除

其工作流程大致为：

传感器读取数据后，视觉里程计估计两个时刻的相对运动（Ego-motion），后端处理视觉里程计估计结果的累积误差，建图则根据前端与后端得到的运动轨迹来建立地图，回环检测考虑了同一场景不同时刻的图像，提供了空间上约束来消除累积误差。

目前，SLAM（即时定位与地图构建）技术主要被运用于无人机、无人驾驶、机器人、AR、智能家居等领域。

按照核心的功能模块来区分，目前常见的移动机器人SLAM系统一般具有两种形式：基于激光雷达的SLAM(激光SLAM)和基于视觉的SLAM(Visual SLAM或VSLAM)。

激光SLAM脱胎于早期的基于测距的定位方法(如超声和红外单点测距)。激光雷达(Light Detection And Ranging)的出现和普及使得测量更快更准，信息更丰富。

激光雷达采集到的物体信息呈现出一系列分散的、具有准确角度和距离信息的点，被称为点云。通常，激光SLAM系统通过对不同时刻两片点云的匹配与比对，计算激光雷达相对运动的距离和姿态的改变，也就完成了对机器人自身的定位。

激光雷达距离测量比较准确，误差模型简单，在强光直射以外的环境中运行稳定，点云的处理也比较容易。同时，点云信息本身包含直接的几何关系，使得机器人的路径规划和导航变得直观。激光SLAM理论研究也相对成熟，落地产品更丰富。

视觉SLAM主要通过摄像头来实现。摄像头品类繁多，主要分为单目、双目、单目结构光、双目结构光、ToF几大类。基于深度摄像机的 V-SLAM，跟激光 SLAM 类似，通过收集到的点云数据，能直接计算障碍物距离；基于单目、鱼眼相机的 V-SLAM 方案，则利用多帧图像来估计自身的位姿变化，再通过累计位姿变化来计算距离物体的距离，并进行定位与地图构建。

激光SLAM与视觉SLAM比较

一直以来，业内对激光SLAM与视觉SLAM到底谁更胜一筹，谁是未来主流趋势都有自己的看法。下面从以下几个角度进行简单对比：

技术发展

早在 2005 年的时候，激光 SLAM 就已经被研究的比较透彻，框架也已初步确定，激光 SLAM是目前最稳定、最主流的定位导航方法；视觉SLAM 目前尚处于进一步研发和应用场景拓展、产品逐渐落地阶段。

使用环境

激光SLAM主要应用于室内；视觉SLAM在室内外均能开展工作，但是对光的依赖度高，在暗处或者一些无纹理区域无法进行工作。

地图精度

两者相较，激光 SLAM 构建的地图精度高，不存在累计误差，且能直接用于定位导航。

通过对比我们发现，激光SLAM和视觉SLAM各擅胜场。两者相较，激光 SLAM 构建的地图精度高，不存在累计误差，且能直接用于定位导航。

当然，激光SLAM也有一定的局限性。比如在又长又直、两侧是墙壁的长廊或是动态变化大的环境中，单纯依靠激光SLAM容易发生定位丢失的情况。

仙知机器人作为一家以控制和调度为核心的高新技术企业，在激光SLAM导航的基础上，融合了激光反光板导航、二维码导航、惯导、摄像头等，采用多传感器融合算法让移动机器人定位更精确、性能更强大，并具有环境普适性，能够应对长廊、高动态的复杂环境及地面坑洞等。

在长廊、高动态的环境中，可自由切换至激光反光板导航、二维码导航，确保定位不会丢失；在地面环境相对较差的情况下，可选配3D相机对地面坑洞、立体障碍物等进行识别检测，并根据参数配置让移动机器人选择停障或绕行。

另外，为保证移动机器人使用安全，仙知机器人还拥有一系列方法来确保移动机器人在使用过程中机器人、人员和货物的安全。如双激光解决方案，通过双激光完成移动机器人周围360°全方位的安全检测；在基于SRC的激光SLAM自动叉车解决方案中，通过3D相机、红外传感器、超声、安全触边等进行安全防护，确保自动叉车在作业过程中人员和货物的安全。

其实，要想让移动机器人应对各种复杂的使用场景，激光SLAM与视觉SLAM必将在相互竞争和融合中发展，多传感器融合导航必然是未来发展方向。伴随移动机器人核心技术的解决，将替代人工完成简单、重复、劳动量大的繁杂工作，真正为人类服务。

有关仙知

上海仙知机器人科技有限公司，是一家以移动机器人控制与调度为核心的高新技术企业。作为一站式移动机器人方案专家，仙知机器人掌握了具有自主知识产权的移动机器人核心技术，并在工业自动化领域内拥有丰富的项目经验。仙知机器人致力于服务各行业集成商，并为其提供包括移动机器人控制、调度与信息管理在内的一站式移动机器人解决方案。

目前，仙知机器人的产品、技术及解决方案已在汽车制造、家电制造、3C电子制造、半导体制造、食品烟草、电商仓储、安防巡检、商用服务、医疗教育等领域广泛应用。

仙知机器人积极践行企业使命—“让智能创造价值”，不断坚持技术创新，并以开放包容、合作共赢的姿态携手合作伙伴，最大程度地满足客户对产品、技术与解决方案的高品质追求，力争“成为机器人产业的创新者与引领者！”

目前，机器人行业内存在工业机器人设备非计划停机、设备状态未知、设备产品同质化、设备维修响应慢、设备运维成本高、设备有效利用率低、设备损耗高的问题。工业机器人云服务平台是机器人技术与互联网技术相融合而产生的一种软件服务平台，为用户提供基于互联网的机器人接入、监控、管理、数据分析、控制优化等专业化服务一种软件服务平台。企业上云，可以帮助机器人卸载运算量，提升控制中心运算能力，为产品提供高附加值、低成本和全球化制造的服务。

本标准解决工业机器人设计和开发平台建设过程中缺乏统一参考体系结构的问题。

国家标准计划《工业机器人运行效率评价方法》由TC159归口上报，TC159SC2执行，主管部门为中国机械工业联合会，由重庆大学 、中机生产力促进中心 、重庆科技学院 、北京机械工业自动化研究所等起草 。

本标准针对具体任务的工艺方案，根据标准中规定的工业机器人运行能耗测试要求，测定工业机器人在标准工况下的运行能耗值，在兼顾实际生产情况的前提下，制定的工业机器人运行能耗限额，以实现对运行过程中工业机器人能耗的管控。

国家标准计划《大型工业承压设备检测机器人通用技术条件》由TC159归口上报，TC159SC2执行，主管部门为中国机械工业联合会。主要起草单位包括：中国科学院沈阳自动化研究所 、浙江省特种设备检验检测研究院 、华测检测认证集团股份有限公司 、沈阳新松机器人自动化股份有限公司 、北京机械工业自动化研究所 、中国特种设备检测研究院 、福建省特种设备检验研究院 、沈阳特种设备检测研究院 、芜湖赛宝信息产业技术研究院有限公司 、广东省智能制造研究所 。

《大型工业承压设备检测机器人通用技术条件》将制订一项统一的大型承压设备检测机器人通用技术条件，解决我国大型承压设备检测机器人向产品化、产业化发展过程中，机器人功能配置、技术要求多样化等问题，为大型承压设备检测机器人的研制、生产提供科学有效的工具，使大型承压设备检测机器人的研制与生产满足工业现场检测要求，在工业承压设备检测中发挥重大作用；同时，对指导大型承压设备检测机器人的研制、生产、应用具有重大的意义，推动我国大型承压设备检测装备的发展，提高我国工业检测的能力。

该国家标准计划目录与总体组编制的急需立项标准工作指导框架中标准计划是对应的，标准计划的详细信息来自国家标准化管理委员会。希望该目录能够给机器人标准化工作人员带来帮助。

急需立项标准工作指导框架也在近期发布，机器人领域国家标准计划目录和急需立项标准工作指导框架会根据标准的状态进行同步更新。

庞大的汽车工业,就是国内工业机器人厂商的成长沃土。埃夫特、瑞松科技(688090．SH)、江苏北人(688218．SH)等专注于汽车及零部件制造领域的本土工业机器人厂商从幕后走向台前,希望借力资本市场,拓展更大发展空间,

不过,市场沃土仍需尖端技术“开垦”。中国工业机器人厂商毕竟“迟到”了几十年,技术水平还难以与ABB、发那科、安川电机和库卡这“机器人四大家族”相抗衡:本土厂商大多从下游应用集成市场入手,上游的核心零部件和机器人本体技术门槛较高,国产设备尚难企及。

技术验证依然需要产业应用的支持。中国工业机器人厂商是如何在汽车产业取得成功的?又能否根植这片沃土,在核心技术领域再进一步,乃至成长出ABB一样的业界龙头?

汽车产业,工业机器人的发展沃土

汽车产业的价值,首先体现在经济效益上。

2017年,我国汽车工业总产值突破了10万亿大关,在国民生产总值占比超过十分之一。作为一个产业链非常长的工业,其上游助推了电子、冶金等产业的发展,下游也孵化出了规模超万亿的汽车后市场。

不仅如此,汽车产业对于国家而言还有重要的战略意义。汽车是最复杂的大规模民用产品,需要实现几万个零件长达十几年的稳定协作。汽车产业对工业设计、制造水平、管理水平等层面的要求极高,代表着制造业的最高水平。

汽车产业的变革,往往能引发人类生产方式的变革。福特的流水线模式不仅开启了美国汽车纵横全球的时代,更是改变了以往产业工人按件计工资的管理体系——不同工序有了相应的作业节拍,工人变成了产线上的“机器”,生产效率远超传统计件工作法;丰田的精益生产方式,则将库存控制、生产计划等纳入管理体系,让生产节奏贴合销售节奏,解决汽车库存管理成本高的痛点,日本汽车自然价格更优,在市场上无往不利。

成熟的汽车产业将技术和管理经验扩散移植到其他制造业。回顾机器人四大家族的发展史,都少不了在汽车产业大展宏图的篇章。汽车产业对制造自动化的需求,为工业机器人大规模落地应用带来机遇。

在落地实践中,机器人厂商可以不断调整设计和生产方案,从而形成技术成熟、作业稳定的工业机器人产品,再以此进入其他制造场景。时至今日,汽车产业依然是工业机器人最主要的应用领域之一。

蓬勃发展的中国汽车产业,能否成为中国工业机器人产业的沃土?

从销量上看,答案是肯定的。根据中国机器人产业联盟(CRIA)的统计数据,2018年,汽车制造业新增工业机器人4万余台,是我国工业机器人销量第二的应用行业。电气电子设备和器材制造业新增4．6万台工业机器人,位列第一,但其中有相当比例是小型机器人。因此,汽车制造业才是工业机器人的主战场。

从市场竞争层面来看,答案也是肯定的。汽车制造端生产需求庞大,中国工业机器人厂商有广阔的生存空间。尽管技术水平落后于国外工业机器人巨头,但是本地化集成业务让中国工业机器人厂商从无到有落地生根,并与主机厂形成稳定业务合作。

一些工业机器人厂商直接由主机厂孵化而来。埃夫特的前身,就是奇瑞汽车设备部下属的装备制造科,区区十人,仅负责设备选型和维护保养。因为当时奇瑞产线采用的均为进口工业机器人,设备一出现问题就需要请外国专家打“飞的”支援,时间和金钱成本居高不下,产线一停,更是损失惨重。

因此,和大多数国内工业机器人靠应用集成立业不同,埃夫特从创立之初就以国产替代为目的,从机器人本体切入。为此创始团队奔赴全国各地寻找合作伙伴,最终和哈尔滨工业大学合作,成功研发出首款机器人本体。有了本体之后,埃夫特才考虑应用集成业务,在奇瑞实现工业机器人的国产替代。

如今,奇瑞产线上有超过九成的工业机器人出自埃夫特之手。通用、大众、菲亚特克莱斯勒、北汽等主机厂,都是埃夫特的大客户。

另一家工业机器人厂商瑞松科技,则与广汽紧密相连。最初,瑞松科技是松下机器人和电焊机的国内首家代理商;两年后推出首条摩托车焊接自动化生产线,开辟了工业机器人集成业务。

瑞松科技与广汽系的业务合作已经超过十年。广汽丰田、广汽本田、广汽乘用车、广汽新能源等广汽系主机厂的焊装生产线中,有30%到50%来自瑞松科技。本次新冠疫情期间,瑞松科技就向广汽集团提供技术支持,协助其在10天内建成5条口罩智能生产线。除了广汽系外,瑞松科技的客户名单中不乏长安马自达、东风本田等知名主机厂。

同样已经在科创板上市的江苏北人,则处于汽车零部件生产这一细分赛道。尽管购买其设备的零部件制造厂商众多,但是除了一汽业务外,其他主要客户均服务于上汽系主机厂。

国内汽车行业近三十年来的高速发展,让诸多国内工业机器人厂商取得了业务层面的成功。可不管是技术还是企业规模,国内企业与ABB等国外厂商仍有较大差距,难以望其项背。

2016-2018年科创板(待)上市工业机器人厂商(汽车相关业务)营业收入

下游降温,行业整合有望催生“本土ABB”

ABB致力于研发、生产机器人已有40多年的历史,是工业机器人的先行者,也是世界领先的机器人制造厂商。ABB于1969年售出全球第一台喷涂机器人,1974年发明了世界上第一台工业电动机器人,拥有当今最多种类、最全面的机器人产品、技术和服务。ABB的发展历程,与本土工业的强势崛起密不可分。按照同样的产业逻辑,中国也许正在孕育自己的“本土ABB”。

2009年,中国超过美国,成为世界汽车产销第一大国,并向汽车保有量第一大国的宝座稳步迈进。国内大大小小几十家主机厂共享市场红利,汽车产业链上下游自然也风风火火。具体到工业机器人行业,国外巨头负责本体,国内集成商负责应用集成,分工合作其乐融融。有余力的国内厂商也许能略窥上中游技术门径,只安享增长红利也无可厚非。

2018年,连涨了28年的汽车销量首次下滑,拉开了汽车行业整合洗牌的序幕;2019年,汽车销量再度骤降8．2%,新能源汽车也在补贴退坡之后迎来了产销双降;2020年初则爆发了新冠疫情,让处在寒冬的车市又来了一次降温。在2019年,自主品牌汽车销量占比已不足四成,到2020年前两月,部分被誉为“国产神车”的自主品牌月度销量直接“归零”。

借鉴美、日、德等汽车产业已进入成熟期的国家,自主品牌的数量不过数个。我国汽车产业洗牌整合也不过是时间问题,缺乏核心技术和产品力的二三流自主品牌,将率先成为被市场淘汰的对象。

对于上游的工业机器人厂商来说,市场环境则可以用“温室不再,沃土依旧”来形容。

随着主机厂淘汰之势加剧,工业机器人厂商也将逐渐告别野蛮生长的时代:2018年,中国工业机器人销量首次下滑,汽车制造机器人销量同比下滑8．1%。但与此同时,中国车市销量仍有2,500万辆,头部车企仍在执行产能扩充计划,更多年销量上百万的车企巨头将脱颖而出,它们的供应链必将孵化出工业机器人厂商巨头,后者甚至能在业务规模上比肩四大家族。

下一轮库存周期部分车企产能扩张计划

业务拓展和技术研发,将是本土工业机器人厂商突围的关键。

专注于焊接工序的江苏北人,早就拓展出生产一般工业品的自动化焊接生产线,尤以游艇结构件柔性产线为代表。

其技术实力,则体现在航空航天领域。江苏北人“运载火箭贮箱智能焊接装备与工艺”被有关机构认证为“国际先进水平”,在2016年到2018年对营收的贡献占比均超过10%。江苏北人科创板募资有2．25亿元将投入智能产线项目,除了瞄准汽车制造这一老本行外,还将继续发挥现有技术和业务优势,争夺航空航天和船舶等行业的红利。

瑞松科技用于汽车工业以外的设备业务在2016和2017年已经占据40%的营收,业务多元化渐成气候。除了用于汽车生产制造的机器人自动化生产线之外,瑞松科技还有电梯机器人、精密电子柔性自动化装配生产线等业务。

通过科创板上市募资,瑞松科技主要希望能通过研发调整业务结构,增强面向3C、高铁、航空、船舶等高精尖行业的产品竞争力。

从创业伊始就参与机器人本体业务的埃夫特,则采取的是“买买买+消化吸收”的模式。通过收购CMA、EVOLUT和WFC,埃夫特坚持技术吸收和再创造战略,成功从本体业务延伸至下游应用集成领域。埃夫特还战略投资ROBOX,并在境内成立控股公司瑞博思,进入上游核心零部件赛道。

如今,埃夫特的研发已经贯穿工业机器人的上中下游,自主化水平不断提高,其产品也拓展至航空及轨道交通、电子电器等应用领域。

从我国工业机器人密度上看,即便是自动化、数字化程度最高的汽车产业,相较发达国家仍有较大差距;非汽车行业机器人密度与韩国、日本相比更是相差数倍。随着人口红利日渐消失,自动化设备和产线将成为我国制造业的普遍需求。

汽车行业洗牌对于本土工业机器人厂商来说是危与机并存:实力弱小的厂商自然有淘汰之虞,但业务规模庞大的巨头将在竞争中加速诞生。集核心技术和庞大业务规模于一身的“本土ABB”不太可能诞生在温室之中,只可能出现在市场竞争的“威逼”之下。

Autonomous vs Automated

Mobile vs Guided

Robot vs Vehicle

AMR vs AGV

从英文翻译就可以看出,AMR和AGV还是有很大的不同,只不过国内对其没有一个清晰的分别和认知。

自动导引车(AGV)是一种众所周知的技术,用于在高度结构化,整体式和静态环境中实现物料移动和物流的自动化。 AGV在1950年代由Barrett Electronics引入,用于牵引或拖曳各种行业中用作物料运输工具的物体。 运营数十年的AGV在没有人工协助的情况下沿着固定和引导的路线在整个设施中运送货物-埋在混凝土地板中的电线,磁铁,胶带,信标或反射器线。 这些车辆的主要局限性在于,改变路径(以适应新产品,客户,设施或重新配置的工作流程)可能既耗时又昂贵。

自主移动AGV(AMR)是一种自行引导的运输工具,配有软件和智能传感器,使它能够了解其操作环境并与人类合作。车载导航系统使新的自动驾驶仓库运输系统与以前的系统区分开来。 AMR不仅限于固定路线,还使用传感器和处理器执行复杂的任务,例如同时定位和地图绘制(SLAM)。 AMR在新站点周围“学习”他们的方式,从而避免了人,车,叉车等。它们依靠人工智能(AI)来感知和响应不断变化的环境,从而优化路线。

某些AMR还可以利用“群智能”,这意味着它们可以通过无线网络交换信息并根据所学知识更改其操作。这使“群居”的AMR可以根据其他单元已获取并发送的数据来调整其路由。这是这些模型和某些下一代AGV的关键优势,而传统AGV则无法匹敌。

斯坦德机器人自创立之初,就坚持对激光SLAM技术的研究,使得斯坦德的OASIS系列AMRAGV一出世便震四方。

斯坦德机器人高级市场经理武亚伟指出,AGV和AMR的相似之处有很多。AGV和AMR都执行将产品或材料从配送中心或其他设施中的一个地点移动到另一个地点的相同基本任务。 因为这是一项低技能的任务,不会为操作增加很多价值,所以以这种方式使用AGV和AMR可以使操作提高效率和生产率,同时降低人工成本。 该技术还可以帮助面临劳动力短缺或劳动力市场紧张的运营。

亚伟也指出了AGV和AMR的区别。在确定AGV和AMR之间的区别时,可以轻松地将这两种技术都视为自动运输工具,从而将物品从一个地方移到另一个地方。但是,重要的是要注意较旧的AGV技术的主要缺点:成本高,效率低和灵活性有限。 AMR基于新技术,使它们更快,更智能,更高效。两者之间最根本的区别在于满足配送中心的需求以及哪种技术最适合您的建筑物布局。

启动成本和适应性。仅凭成本就很难比较AGV和AMR,因为成本最终取决于许多因素,从与您合作的供应商到您选择的模型。可以进行一些概括。在某些情况下,AGV通常比AMR贵40%。如上所述,AGV在轨道,电线,胶带和反射器上遵循固定路线,以在设施中导航。安装这些路线需要对配送中心的基础设施进行物理更改,并且以后更改交付路线可能会导致成本增加。 AMR使用数字动态地图,并使用车载摄像头和基于激光的导航系统。这些AMR特性可实现对AGV的快速可靠配置和映射,从而节省了时间和金钱。随着业务的增长,可以轻松地对AMR进行重新编程。只需在数字地图上更改路线即可。

尺寸和机动性。AGV在历史上已经以自动举升卡车的物理形式被制造得更大,更重,并且已经被应用到处理比AMR大得多的负载的类似任务上。从材料的角度来看,这种现实使AGV变得更加昂贵,而AMR却是为需要较少重型能力且能够比AGV轻松操纵占地面积小和过道狭窄的设施而设计的。

安全和协作性。AGV的主要目标是将产品从一个位置运输到另一个位置,并且最适合独立于人工操作。大多数都过于庞大和僵化,无法在协作环境中工作。几乎所有的AGV系统都旨在在无障碍的情况下与个人一起操作或远离个人操作。 AGV的安全性在于,当识别到障碍物时,它们将停止,但将保持空闲状态,直到该障碍物被清除。

另一方面,AMR是协作的。它们先进的传感器和相对紧凑的尺寸使它们足够安全,可以在与工人相同的地面上操作。他们能够直接运送到使用地点,并以步行的人流量行走相同的路线。如果发现障碍物,并且AGV有足够的空间来绕过它,则AMR将调整其路径并保持运送路线。

斯坦德机器人的售前总工梁凯翔说,在讨论AMR与AGV时,最重要的区别是AGV技术代表了较早的自动化水平,这完全跟不上AMR的灵活性和成本效益。配送行业的未来建立在灵活性,自动化和连通性的考虑之下。当产品结构或制造过程需要改变时,当今的分销商必须能够适应和改变市场的需求。如果内部运输固定在路径中或功能固定,则灵活性将大大降低。随着分销商寻找在不断变化的商业环境中获利竞争的方法,以奖励灵活性和有效性,无论是短期还是几年内进行修改,选择实时提供灵活性的技术都是至关重要的。

根据IDC 2018年仓库和履行中心成熟度景观基准测试中的自主移动AGV,47．2%的用户处于采用AMR的“临时”级别,仅运行零星/试点程序,33．8%的客户处于“可重复”阶段,他们才刚刚开始扩展部署,在“有管理的”成熟阶段取得竞争优势的客户中,有15．2%。IDC发现,在广泛采用AMR的完全“优化”阶段,该比例为3．8%。

相比之下,AGV扎根于许多物流中心,其运营已持续了数十年。斯坦德机器人售前总工程师梁凯翔说到,将AMR引入运营的公司很可能将其与AGV和其他自动化设备结合使用。在选择车辆时,不一定是“非此即彼”的问题。每个客户都有自己的利益决策。决策者面临的主要挑战是为他们要解决的问题选择正确的AGV技术组合,从而达到最高回报率的产出价值。

在AGV行业,激光和视觉AGV已经迈出了向AMR转变的脚步。斯坦德机器人的新一代AMR产品已上市,致力于为3C、仓储等行业提供更稳定可靠的柔性物流解决方案,让移动发挥更大价值。

随着焊接技术的快速发展，各种先进的焊接方法出现在了生产加工中的各个领域，使得焊接质量有了很大的提高。与此同时焊接自动化技术也在不停地飞速发展，焊接机器人技术日趋成熟，保证了焊接的质量，焊接机器人越来越多地应用到生产领域当中，汽车行业就是其中机器人密度最高的行业。

汽车行业作为全球配套最完善、自动化程度最高的产业，最先导入机器人应用。2019年达到了每万名1200台机器人，其中点焊机器人占比达到了80%。

在装配每台汽车车体时，大约60％的焊点是由机器人完成的，车身制造的主要工艺就是点焊，一般大型的点焊机器工作群是在汽车制造的底板和总拼工段，是整车制造过程中不可缺少的环节。最初，点焊机器人只用于增强焊作业，后来为了保证拼接精度，又让机器人完成定位焊作业。

什么是点焊机器人？

点焊机器人由机器人本体、计算机控制系统、示教盒和点焊焊接系统几部分组成，由于为了适应灵活动作的工作要求，通常电焊机器人选用关节式工业机器人的基本设计，一般具有六个自由度：腰转、大臂转、小臂转、腕转、腕摆及腕捻。其驱动方式有液压驱动和电气驱动两种。其中电气驱动具有保养维修简便、能耗低、速度高、精度高、安全性好等优点，因此应用较为广泛。点焊机器人按照示教程序规定的动作、顺序和参数进行点焊作业，其过程是完全自动化的，并且具有与外部设备通信的接口，可以通过这一接口接受上一级主控与管理计算机的控制命令进行工作。

机器人点焊技术有什么作用？

在自动化焊接技术应用中，在车间常出现这样一种现象：多个零部件被送入工和台设定的位置后，工装夹具自动固定工件，然后焊接装备自动进行焊接，期间变位机、夹紧机构等装备配合机器人节奏进行协同工作，当焊接停止时，这些零部件就成为一个完整的产品，这类自动化焊接技术的应用，就是人们常说的机器人焊接工作站。它结合了自动化专机焊接、机器人焊接、电气一体化、物流、生产管理等内容，是一种具备一定程度智能化的焊接生产表现形式。

一台白车身由成百上千件冲压件经各道工序焊接而成，现今汽车工业中车身焊装的主要工序是点焊和弧焊，据统计点焊占95%，由于作业人员的疲劳和流动，使车身的焊接质量无法保证如一，工业机器人在焊接中的应用，使焊接自动化成为现实。机器人点焊工作站采用6DOF机器人，重复定位精度可达到±0.1mm，完全满足车体点焊的需要，点焊通过焊枪的电极对板件施加并保持一定的压力，使板件可靠接触并输出合适的焊接电流，因板间电阻的存在，电流使接触点产生热量、局部融化，从而使车体牢牢地焊接在一起。

点焊机器人工作站具有哪些优势？

为适应国内不断发展的汽车市场需要，各个汽车生产厂家纷纷推出各种新车型，因此，适应多品种、多批次车辆生产的SWFMC得到广泛的应用。机器人点焊工作站属于SWFMC，它能够根据制造任务和生产环境的变化迅速地进行调整，适应中小批量、多品种的生产任务，其主要优势表现在：

1、提高并稳定车身的焊接质量，减少了人为因素负面影响；

2、减少劳动者，降低劳动强度，可实现昼夜24h的连续“无人化生产”；

3、生产效率提高，生产节奏可控性高，产能稳定；

4、提高设备的利用率，减少设备数量及车间的占地面积；

5、柔性化生产线，产品种类适用范围更大，实施流水线作业；

6、能根据焊接作业配套，及时安排所需零件的加工，减少毛坯和成品的库存，从而减少相应的资金、场地等。

哪些机器人企业是其中的佼佼者？

安川电机。作为四大家族之一，安川电机生产出的MOTOMAN——ES系列点焊机器人的焊接电缆寿命非常高，相较于普通点焊机器人寿命的2000～4000h，ES系列机器人的使用寿命可以达到24000h，差距明显。因此，这将会减少机器人的保养维护费用并且减少其相应的维护工作量与维护工作时间。

日本otc公司。Otc点焊机器人是日本otc公司研发的点焊机器人，采用国际领先的机器人研发技术，其产品出口世界多个国家。是最早进入中国市场销售的焊接机，也是机器人专业生产厂家之一。OTC点焊机器人可直接接受人类指令，也可以执行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。

郑州科慧。郑州科慧科技股份有限公司是一家多元化的全球型工业集团，主营热处理冷却介质检测技术设备、焊接设备、机器人工作站、智能化单机、焊接机器人系统，智能焊接装备系统、工业智能装备系统集成及智能制造整体解决方案的实现。科慧生产的机器人点焊工作站作为一个灵活、可靠、通用的点焊柔性加工单元，只需通过简单的机器人程序调整及工作参数、焊枪的更改就可以应用于不同的焊装线体。

发展日益壮大

点焊机器人最先大规模使用的区域将会出如今发达地区。随着产业转移的进行，发达地区的制造业需要提升。基於工人成本不断增长的现实，点焊机器人的应用成为最好替代方式。未来我国点焊机器人的大范围应用将会集中在广东、江苏、上海、北京等地，其点焊机器人拥有量将占全国一半以上。日益增长的点焊机器人市场以及巨大的市场潜力吸引世界著名机器人生产厂家的目光。当前，我国进口的点焊机器人主要来自日本，但是随着诸如“机器人”类似的具有自有知识产权的企业不断出现，越来越多的点焊机器人将会由中国制造。

转变重点

为了应对病毒的广泛传播，许多政府与医疗机构已大幅度缩减或取消了非急需的医疗手术，为新冠病毒感染者腾出大量的医疗器械和医疗空间。虽然3D打印的解剖模型也能用于急症治疗，但手术才是医院中应用3D打印占比最大的领域。由于新冠病毒的传播，临床医疗的重点发生了转变，这为3D打印的应用在不同的方面提供了机会。

医生通过由医疗影像数据的生成的3D打印解剖模型获得对患者的解剖结构和病理更为深刻的理解。

去中心化制造的优势

降低新冠病毒在社会传播的必要手段是减少人和商品的流动，但这也降低了急需物资的生产与交付量。近年来，3D打印的门槛大幅下降。同时，由于3D打印的去中心化的优势，医院与诊所中3D打印设施数量也日益增长，以更快地应对自身的需求。

越来越多的医院开始应用即时3D打印。在此次危机中，3D打印的应用从打印传统的解剖模型和相关器械转变为打印更为急需的设施，充分体现了分布式3D打印网络的优势。由于数字化的文件可以通过网络被更快地分享， 3D打印让随时随地按需生产成为了可能。

波士顿儿童医院有一个3D打印实验室，能够生产手术规划所需的解剖模型。图片来源：波士顿儿童医院

需求是发明之源

门把手是在医院和其它公共场所中最易沾染病菌的物品，也是新冠病毒的潜在传播源。针对这一问题，Materialise设计了多款可3D打印的免手触开门器，让人们可以使用手臂来开门，避免了手与门把手的直接接触。Materialise将这个打印文件免费开放，该文件已被下载了数万次。包括美国梅奥诊所在内的多家医院已经开始使用自有的3D打印实验室来生产这些装置。

由于此次危机在西方国家的持续发展，越来越多的事例涌现出来——3D打印让诸如免手触开门器的发明成为可能，也帮助补足了短缺的关键设施。意大利的一个案例讲述了3D打印如何在一天之内打印出呼吸机阀门，解决了由于患者数量激增而造成的短缺问题。最近，草根机构与众包机构的创新提议逐渐成形，使得大量工程师与3D打印设施加入到抗击此次危机的行列中。诸如惠普与SmileDirectClub这样的企业也愿意提供3D打印资源来帮助应对物资短缺的危机。

Materialise如何支持抗疫

在新冠疫情期间，Materialise已经让更多的用户用上了Mimcis Viewer，它能让远程通讯变得更加简单。Materialise在努力降低病毒传播的同时，继续为用户提供所需的帮助。除了免费分享免手触开门器的数字化文件来减少病毒的传播，Materialise也支持软件产品的远程访问。即便许多国家强制要求在家办公，用户在此期间也可以维持生产力。

这包括让授权用户在家办公时也可以访问Materialise的软件，让更多的用户用上基于云计算的Materialise Mimics Viewer解决方案来简化远程通讯，并确保Materialise的专家能为用户持续提供支持。”

东北大学生物工程副教授，该研究的通讯作者戴国浩解释说：“这是一种很难治疗的脑瘤。而且对脑肿瘤的研究也很困难，因为您无法真正看到正在发生的事情。通过我们的3D胶质母细胞瘤模型和成像平台，您可以快速了解细胞对放射或化学疗法的反应。”

胶质母细胞瘤干细胞积极侵入由人脑细胞和生物材料制成的模型。戴国浩摄。

尽早识别不成功的药物治疗

GBM是一种致命的脑瘤形式，它占所有脑瘤的15％，而被诊断患有癌症的人中仅有10％可以生存五年以上，所以研究人员很难研究GBM，因为他们无法直接观察肿瘤细胞如何生长以及如何对活着的大脑进行治疗。因此，通常对小鼠或大鼠进行研究，将其解剖以了解肿瘤的发展。但是，戴教授认为，动物研究既昂贵又费时，而且不利于对活体组织中相同肿瘤的日常观察。

为了更直接地研究GBM，戴国浩和他的团队对体外GBM肿瘤模型进行了生物3D打印，该模型具有模拟侵袭性肿瘤行为的微环境。这样，该模型可以充当肿瘤细胞浸润的脑组织。 戴国浩解释了如何对模型进行生物打印时说：“我们使用人脑血管细胞，并将它们与人脑中的所有神经元，周细胞，星形胶质细胞和主要细胞类型连接起来。水凝胶被用作基质来保存这些物质细胞就位。 然后，我们使用3D打印以三维方式堆叠它们。”

研究人员在西奈山医学院的神经外科医生Jenny Zou和神经科学家Roland Friedel的帮助下，从脑肿瘤患者中获得了胶质母细胞瘤肿瘤干细胞。然后将这些单元格放置在3D生物打印模型的中间，该模型厚几毫米。这样一来，研究人员就可以观察到脑肿瘤细胞如何像在患者体内那样积极侵袭，同时还可以长期培养细胞：“ 3D构建的模型允许复制3D环境，以用于生理性肿瘤侵袭和抗治疗反应。将肿瘤球体并入3D矩阵不仅允许GBM入侵，还可以延长肿瘤球体的寿命。肿瘤干细胞的分化和治疗抗性的发展需要长期培养。”研究人员解释说。

在不同环境中培养的GBM细胞的药物反应。图片来自《科学进展》。

为了准确观察3D模型中发生的事情而又不破坏它，Rensselaer Polytechnic Institute的生物医学工程师Xavier Intes使用激光扫描了样本，创建了细胞结构的3D快照。将该成像技术与3D生物打印相结合，使研究人员能够评估肿瘤对常用化疗药物替莫唑胺的反应，并评估其在治疗过程中的有效性。他们发现该药物长期无效，与胶质母细胞瘤患者的经验相符。 “我们用与患者化疗相同的药物治疗肿瘤，”戴补充说, “我们监测了两个月的化疗。我们发现化学疗法无法杀死肿瘤。”

使用该模型，研究人员可以加快确定药物治疗胶质母细胞瘤有效性的过程。他们发现替莫唑胺能够在二维模型中杀死胶质母细胞瘤细胞，但是当置于3D生物打印模型中时，肿瘤又长大了。这样，该方法已经有效地及早发现了不成功的药物，因此确保了只有最有前途的药物才能用于动物试验，甚至最终用于人类试验。

3D打印和脑瘤

3D打印模型的使用已证明是研究和治疗脑瘤的有用工具。它们使研究人员和医学从业人员可以准确地观察肿瘤，以更好地了解疾病或进行术前计划。例如，今年早些时候，总部位于英国的医疗技术公司3D LifePrints 3D打印了一个肿瘤模型，以帮助外科医生去除六岁大的莉亚·本内特（Leah Bennett）的癌肿。该模型帮助外科医生进行了术前计划，从而增加了安全有效切除的机会。

在2019年，韩国科学家还详细介绍了他们如何使用3D生物打印创建离体模型，该模型使用人类患者提取的细胞模拟GBM肿瘤的特征。

市场研究机构IDC预测：到2022年，5G将促进混合现实、自主景观和基于边缘的生态系统的创造，这将推动中国数字经济25%的社会经济增长，到2023年1/3的智慧城市场景将被5G影响。

5G撬动新时代

基于阵列式的多入多出(MIMO)技术使基站天线数量成倍增加，远远超过了移动终端使用的天线，从而大幅提高通信频谱效率。MIMO技术是5G通信中比较重要的技术，根据mino技术的相关要求，5G移动通信的天线应具有高增益、小型化、宽频段及高隔离度等技术特征，以满足5G通信的高传输速率、波束智能赋形、波束能量聚集等功能。

MIMO天线有时被称作空间多样，因为它使用多空间通道传送和接收数据，利用MIMO技术可以提高信道的容量。5G基站的天线小型化有利于阵列天线的安装部署。频段升高，基站数量增加也必将加强有源一体化天线的普及趋势，一体化基站子系统将会被广泛地应用。

英国大学开发了适用于5G和毫米波（mm-wave）应用的低成本多输入多输出（MIMO）天线的设计和原型。这种MIMO天线通过3D打印技术制造，能够在多个方向上传送光束，从而在不使用移相器的情况下，在高达∓30°的高度上提供连续和实时的覆盖范围。

图片来源：mm-Wave_Low_Cost_3D_Printed_MIMO_Antennas

这为MIMO提供了优越的优势，是一种有吸引力的低成本技术，这种3D打印的MIMO天线适合在28 GHz 5G频段上工作，宽带宽性能超过4 GHz，并且在仰角平面内的波束切换能力高达∓30°。通过将具有不同高度的3D打印壁引入3D打印辐射天线一侧，可以在整个带宽上控制MIMO中单元素天线的主波束方向。与所有其他可用的光束转向技术不同，这种不同高度的壁不仅能够改变天线波束的方向，而且能够在整个带宽上同时增益总体方向性。 根据赛迪顾问总裁孙会峰，从产业推动要素来看，拉动5G产出增长的动力随着5G商用进程的深化而相继转换：在5G商用初期，运营商大规模开展网络建设，5G网络设备投资带来的设备制造商收入将成为5G直接经济产出的主要来源，预计2020年网络设备和终端设备收入合计约4500亿元，运营商在5G网络设备上的投资将超过2200亿元；5G商用持续推进，互联网企业与5G相关的信息服务收入增长显著，成为直接产出的主要来源，5G设备的支出将稳步增长，预计2030年互联网信息服务收入达到2.6万亿元，各领域在5G设备上的支出将超过5200亿元。

图片来源：赛迪

5G领域的半导体、滤波器、天线是国内5G基站建设技术竞争的一大赛道。3D打印天线方面，此前，特拉华大学（UDEL）通过XJet的Carmel 1400 增材制造系统3D打印了陶瓷天线。据称，Carmel 1400 AM系统非常适合生产小巧、轻便且经济高效的5G天线。

视频：Xjet公司CEO Dror Danai介绍陶瓷5G天线3D打印技术

一般来说，推出5G网络一直是一项挑战，因为它的信号比3G或4G网络对干扰更敏感。这意味着为了实现更快的5G网络，需要更多的天线来维持连接。而现有天线  昂贵，是5G网络扩展的一个很大的障碍。

因此，3D打印更便宜但性能更高的天线，这可能会改变游戏规则。UDEL的研究小组还开发了一种用于设计5G天线的专用软件，然而其设计的复杂性和严格的材料特性使得研究小组发现制造是另外一项挑战，最后通过XJet独特的NPJ技术为团队面临的挑战提供了可行的解决方案。Xjet解决了研究小组在实现材料特性和几何特征所必需的两方面需求。

Xjet的NPJ技术能够实现每个通道内壁的细节特征，具有保持波方向所需的精度和平滑度。尤其是XJet的陶瓷是一种各向同性，100％密度的陶瓷，具有正确的介电常数，不会“吸收”和削弱信号。这对于5G天线来说尤为重要，因为任何微小的容差变化都可能导致信号转移到错误的位置。

研究人员发现晶体结构几乎是均匀的，介电常数很高，而损耗角正切很低。根据YSU，这为包括天线，透镜和滤光片在内的各种微波器件的3D打印应用开辟了潜在市场。YSU用这种材料制作了两个简单的介质谐振器天线，测试结果表明材料特性确实可以满足需求。

电子束熔融技术具有沉积效率高、成件内部质量好、降低成本、可靠性高，控制灵活等优势。利用电子束增材制造（EBAM）技术设计研制大型复杂火箭喷管，涉及学科广泛，技术复杂，因此相关项目运用于实际应用的案例较少，目前大部分技术仍停留在科研阶段。基于电子束增材制造技的大型复杂火箭喷管需解决的难点及关键技术包括：如何在高真空室内复杂温度场环境下，进行高精度机械运动结构研制；以及如何对复杂温度场进行设计及控制等。

本期,针对电子束增材制造（EBAM）火箭喷管设计的难点 ，通过对打印腔室内处于不同打印进程的工件与打印腔室壁面之间的热辐射的模拟计算研究，为后期复杂喷管产品设计提供参考依据。

电子束熔融技术

电子束由位于真空腔顶部的电子束枪生成。电子枪是固定的，而电子束则可以受控转向，到达整个加工区域。电子从一个丝极发射出来，当该丝极加热到一定温度时，就会放射电子。电子在一个电场中被加速到光速的一半。然后由两个磁场对电子束进行控制。第一个磁场扮演电磁透镜的角色，负责将电子束聚焦到期望的直径。第二个磁场将已聚焦的电子束转向到工作台上所需的工作点。因此EBM工艺具有直接加工复杂几何形状的能力，非常适于小批量复杂零件的直接量产。应用CAD软件设计3D模型，该工艺可以获得用其它制造技术无法形成的几何形状，使零件定制化成为可能。它直接使用CAD数据，一步到位，所以速度很快。

电子束熔融（EBM）技术又分为电子束熔丝沉积成形（见图1a所示）和电子束选区熔化成形（见图1b所示）。

图1 电子束熔融技术示意图 a. 电子束熔丝沉积成形， b. 电子束选区熔化成形。来源：安世亚太

电子束熔丝沉积成形技术中，金属丝材通过送丝装置送入熔池并熔化，同时熔池按照预先规划的路径运动使金属材料逐层凝固堆积。电子束选区熔化成形技术中，电子束按预先规划的路径扫描，熔化预先铺放的金属粉末;完成一个层面的扫描后，工作舱下降一层高度，铺粉器重新铺放一层粉末，如此反复进行，层层堆积。

相比于激光熔覆技术，电子束熔覆技术具有以下优点：

1、该技术的沉积效率高。电子束可以很容易实现数大功率输出，可以在较高功率下达到很高的沉积速率，对于大型金属结构的成形，电子束熔丝沉积成形速度优势十分明显。

2、成件的内部质量好。电子束是形成的熔池相对较深，能够消除层间未熔合现象;同时，利用电子束扫描对熔池进行旋转搅拌，可以明显减少气孔等缺陷。

3、真空环境有利于零件的保护，能有效避免空气中有害杂质(氧、氮、氢等)在高温状态下混入金属零件，非常适合钛、铝等活性金属的加工。无需消耗保护气体，仅消耗电能及不多的阴极材料，且未熔化的金属粉末可循环使用，因此可降低生产成本。

4、电子束输出功率可在较宽的范围内调整，并可通过电磁场实现对束流运动方式及聚焦的灵活控制，无机械运动，可靠性高，控制灵活，反应速度快。利用面扫描技术，能够实现大面积预热及缓冷，实时调节控制零件表面温度，减少缺陷与变形；利用多束流分束加工技术，可以实现多束流同时工作，在同一台设备上，既可以实现熔丝沉积成形，也可以实现深熔焊接。

利用电子束增材制造（EBAM）技术设计研制大型复杂火箭喷管目前在国内基本空缺，国际上也很难见到。它涉及学科广泛，技术复杂，因此相关项目运用于实际应用的案例比较少，目前大部分技术仍停留在科研阶段。

图2 电子束增材制造设备 a. 正视图 b. 三维图。来源：安世亚太

需解决的难点及关键技术：

1、高真空室内复杂温度场环境下，高精度机械运动结构的研制：

在高真空室内复杂温度场环境下，工件由于受到高温影响会热变形。这就要求打印材料耐高温，润滑油要耐高温，打印工件承载性能高等。因此在设计过程中在材料选用，温度场控制，机械结构设计等方面与传统设计有很大差异。

2、复杂温度场的设计及控制：

复杂温度场的设计及控制是指针对所有零部件及工件温度的需要进行温度场设计。在对已设计的结构进行温度场分析，将满足不了的温度场部位，从新进行温度场结构设计，来满足所有零部件及工件温度的需要的设计。通过对温度场的设计及控制实现对打印成品的精度要求。

如上文所述，打印工件处于高真空室内复杂温度场环境，在长时间的打印工程中为避免腔体内温度梯度过大而使工件发生热变形，在打印过程中需要向系统传输热量。而该电子束增材制造设备体积较大，腔体的表面积也相对较大，因此加剧了整个系统的散热效率。而本文仅对打印腔室内处于不同打印进程的工件与打印腔室壁面之间的热辐射进行初步模拟计算，为后期的产品设计提供一个参考依据。

计算模型设置

计算中假设打印腔体的顶部及侧面与外界直接接触的区域为室温，底部与打印机底板接触的区域绝热。打印工件为恒定高温，故模型中部矩形区域为恒定700°C。单壁面导热模型边界条件见图3所示。

图3 边界条件意图：单壁面导热设计。来源：安世亚太

本文重点探究打印工件表面与打印腔室内表面的辐射传热，并依此计算底部加热板对打印工件的传热以保证打印工件维持恒定高温。分析估计打印腔体的隔热性与腔体壁面对热量的吸收率很大程度上影响了系统热量的变化。本次计算考虑最终成型件对打印中及打印完成时印工件表面与打印腔室内表面的辐射传热的不同模型进行模拟（表格1）。

结果分析及结论

通过仿真计算分析，为了更直观的体现隔热材料对腔体内温度的影响，图4a和图4b分别展示了当吸收率为0.1时有隔热材料与无隔热材料的腔体内温度云图。

图4 腔体内温度云图 a无隔热层 b有隔热层

根据工程判断，打印工件向外输出的热量全部通过辐射形式传出给墙面。表2计算了不同工况下打印工件表面向外辐射的热功率。

表2 工件表面总热功率（kw）计算数据。来源：安世亚太

通过表2可知，对于导热与隔热两种几何模型来说，S2S和DO模型在热辐射计算结果来看差别不大，尤其是隔热模型，当腔体内壁面吸收率较小时两模型之间的数值差异可忽略不计。对比导热模型（单层壁面）和隔热模型（双层壁面）的工件表面辐射功率可知，隔热层的应用会大幅度减小系统内的热量散失。另外，工件表面向外部环境辐射的总功率随内壁面对热量吸收率的减小而减小，即工件向外辐射能量随壁面反射率增大而减小。通过分析还发现内壁面对热量吸收率对导热模型的影响大于对隔热模型的影响。

张亦舒

安世亚太增材设计仿真部流体咨询工程师，美国Colorado State University环境工程学士，环境流体力学硕士。参与国内外多个工程项目，专长紊流仿真模拟，传热分析等。在3D打印机机型方面，对FDM与DMD机型均有仿真计算经验。

●成长历程 疯狂的两个半小时

开始写这篇文章的时候，我莫名就想起了《冰与火之歌》中的龙妈丹妮莉丝，每次跟新朋友认识之前总要报上长长的一大串名号。那么要了解Form 3 3D打印机，我们也不妨从它的缔造者Formlabs的历程说起。

Form 3 3D打印机有什么来头？

Formlabs由三名麻省理工MIT的学生于2011年联合创立，创始者分别是Maxim Lobovsky、Natan Linder和David Cranor。三人在麻省理工媒体实验室上课的共同经历、在MIT比特原子制造中心的项目经历，促使他们想要创造一台在桌面上能高精度3D打印、并且廉价的打印机。于是2011年Formlabs在美国马萨诸塞州萨莫维尔市正式成立。大众创业、万众创新，在美国高度成熟的商业社会中这样的创业公司多如牛毛，尽管Formlabs的创始成员拥有过硬的教育、工程和设计背景，他们在那一年还是非常不起眼。

在2011年Formlabs公司成立

直到2012年也就是创立的第二年，Formlabs迎来了自己龙蛋孵化的那一刻。2012年9月，Formlabs第一款桌面式光固化3D打印机Form 1上线Kickstarter开启众筹，Formlabs把它描述为一款“为专业创客打造的高精度、买得起的3D打印机”。设定10万美元的众筹额度，仅仅两个半小时就达成目标；在接下来的短短三个星期之内总计筹得约294.6万美元，成为由众筹起家、爆炸式发展的创业明星。或许连他们自己都没有想到这样的结果，因为Formlabs在博客中形容“这是疯狂而令人兴奋的三周”，当时的员工包含创始人在内还只有区区12个人。

2012年Form 1 3D打印机开启众筹 大获成功截图自kickstarter

Form 1的BOM物料一览

大约一年之后，Formlabs开始发货旗下第一款SLA光固化3D打印机Form 1，陆续向全球30多个国家交付了超过1000台。联合创始人Natan Linder认为，对于众筹起家的Formlabs来说，用户就是衣食父母，所以众筹结束之后Formlabs继续提供支持，并且不断革新来“打造一款能够改变世界的3D打印机”。众筹成功但很快走向倒闭的创业公司不胜枚举，或许对用户负责到底的精神，是Formlabs成长到今天这样规模的重要原因之一。

第一代Form 1 3D打印机

接下来的几年印证了Formlabs的执行力。2014年推出升级版3D打印机Form 1+，改进了速度、打印质量和可靠性，解决初代机型中用户反馈的问题；2015年研发出第二代3D打印机Form2，实现了更大的成型尺寸和可更换的树脂盒；2017年开发了Form Wash清洗机和Form Cure固化机，实现更完善的打印后处理，提升打印件的性能和表面质量；2017年开辟了全新的Fuse 1选择性激光烧结SLS 3D打印机，烧结尼龙粉末，开拓新的领域。2019年4月，研发最新的光固化3D打印技术LFS（Low Force Stereolithography），大幅度改进了激光入射角度和每层的剥离过程，并推出Form 3/3L两款最新的3D打印机。

第二代Form 2 3D打印机

Fuse 1 选择性激光烧结SLS 3D打印机

Form 3L 3D打印机 看起来非常大

伴随着不断迭代升级的3D打印系列产品，Formlabs也多次赢得风投的青睐。Formlabs在2013年获得1900万美元A轮融资，2016年获得3500万美元B轮融资，2018年4月获得3000万美元C轮融资，2018年8月获得1500万美元D轮融资。截至2018年底，Formlabs总计获得超过1亿美元投资，估值达到10亿美元，成为名副其实的独角兽，并拓展包括中国区在内的亚太市场。于是顺理成章有了本次的3D打印机试用和测试，而且是最新款Form 3哟。

3D打印行业媒体、财经杂志、大众媒体纷纷报道新晋独角兽 截图自福布斯官网

当回顾Formlabs成长历程的时候，对于创业之初的Formlabs元老而言最激动人心的恐怕还是众筹上线的那两个半小时。在2015年的一篇官方博客文章中，Formlabs坦言坚持“良好的设计、以简单为首要目标，并且不断迭代3D打印机原型”的理念，赢得了用户也赢得了回报。

在2015年的博客中 Formlabs透露了激动人心的众筹两个半小时

不断迭代3D打印机原型

那么就让我们一起来看一下在“一个小目标”基础上做出的最新款3D打印机——Formlabs Form 3，究竟怎么样。

倾听用户声音 打造智能设备

●倾听用户声音 打造智能设备

Form 3正如其名，已经是Formlabs第三代光固化3D打印产品。在2012年众筹开始的时候，Formlabs就建立了官方论坛，吸引了一大批工程师、设计师、创客、3D打印爱好者，在这里不仅有3D打印的技术分析、体验和分享，也有3D打印技术支持和问题解决板块，而Formlabs工程师在论坛中为用户解答疑惑、解决问题。

Formlabs官方论坛

几乎没有人能从一开始就做出完美的产品。Formlabs通过论坛广泛收集用户的问题和建议，在一代、二代机型用户体验的基础上打造了几乎全新的第三代光固化3D打印机Form 3。Form 3相比前代的Form 2机身尺寸略大一些，为40.5 × 37.5 × 53 cm，不过仍然属于桌面型的3D打印机，可以轻松放置在办公桌或工作台上；梯形的机身独具Formlabs的设计风格。

Form 3采用了最新的LFS 3D打印技术，可以认为是SLA光固化技术的进化版。在一代和二代机型上，Formlabs都采用了SLA技术——利用激光束照射液态的光敏树脂表面，而光敏树脂在一定波长和功率的光线照射下会迅速发生光聚合反应，分子量增大，从液态变成固态；当计算机精确控制激光照射的路径时，就能固化出特定的形状，再一层一层形成立体的物品。SLA技术并非Formlabs首创，早在1984年3D Systems公司的创始人Chuck Hull就发明了SLA 3D打印技术并获得了美国专利授权，并陆续推出了工业和商用的大型SLA 3D打印机。

SLA 3D打印技术原理 图源druckwege.de

而Formlabs的贡献在于，将SLA 技术以小型化、低成本的方式在桌面上实现，正如他们最初创业时的愿景。不过显然Formlabs的技术实力不止于此，而是继续研发了创新的LFS技术来改进桌面光固化3D打印的精度和过程。在Form 3上引入了光处理单元LPU（Light Processing Unit），在X轴方向上依靠步进电机驱动整个LPU移动，也就是说光源是可以移动的；在Y轴方向上依靠一个电子振镜和一个弧面反光镜来移动光束，从而实现激光光斑的入射角度始终垂直于树脂液面，使得光斑在各个位置上更均匀，固化单元更精确、细致；而前代SLA技术是固定光源下，依靠一组电子振镜控制光束扫描位置，难免形成倾斜的入射角，从而影响固化的均匀程度。这是LFS技术的重大创新之一。

LFS 3D打印技术重大创新

另外相比FDM 3D打印技术400微米-800微米直径的喷嘴，SLA技术的光斑更小，通常在100-200微米，因此SLA技术在精度和模型表面细节方面具备天然的优势。而LFS技术进一步将光斑控制在85微米的超精细水平，进一步提升了模型表面质量和精细程度。

85微米超精细光斑

还有一个问题，就是固化每一层完成之后都需要剥离以避免树脂与树脂槽的粘连，而如何既保证足够的固化强度、又使固化层更容易与树脂槽剥离，成为了光固化3D打印制造商普遍面临的问题；这也是用户反馈期待Formlabs能实现的突破。LFS技术采用了柔软的薄膜用作树脂槽的底面，并且拉伸展平成为树脂固化的平面，既保证了固化速度和强度，又使已经固化的一层更容易剥离，从而在打印速度上也有所提升。

重大创新之二：树脂槽底部柔软的薄膜

查阅资料显示，在Form 3上Formlabs还使用了多达20个传感器来提升3D打印机的智能和自动化程度。水平传感器检测打印机水平校准，树脂余量传感器可估计树脂盒的剩余树脂量，液位传感器检测树脂槽中的树脂平面，刮板传感器检测刮板工作状态，还有激光功率传感器、树脂槽传感器、进料传感器等等，实现自动补充适量树脂、每次打印前自动搅动并均匀混合树脂等功能。大大减少人工的干预，提升自动化水平，同时提升3D打印成功率。

相比SLA技术，LFS技术的优点在于LPU设计带来具备各项一致性的3D打印件，更小更精确的光斑带来了更高的细节精度；柔软薄膜带来的剥离性能大大改善、固化速度有所提升；以及移动的LPU意味着更大尺寸的成型体积（因为SLA是固定光源，面积越大意味着激光倾斜角越大、精度越低），大尺寸的Form 3L就是最好的例子。

相比DLP 3D打印技术，由于精度受到DMD芯片分辨率的影响，再加上DLP技术专利所有权由德州仪器TI独家掌握，因此DLP打印效果小而精、大则粗糙，无法实现大尺寸的成型；而LFS技术在小、中、大面积的尺寸上都能实现高精度3D打印。当然DLP的优点也源自它的整面曝光特点，打印速度相比SLA和LFS技术都快了不少。

相比LCD 3D打印技术，由于LCD 是近几年诞生的新的光固化技术，因此解决方案成熟度远不如SLA和LFS，并且光源对不同树脂类型的兼容性也没有后者好；另外由于LCD蒙版导致光效率不如SLA和LFS，因此在固化速度和打印速度方面LCD技术也没有优势。

相比FDM 技术，LFS技术在精度和模型表面质量方面有较大的优势，尤其是在精度要求更高的牙科模型、珠宝首饰蜡模领域，LFS相比FDM 技术来说是不可替代的。

接下来我们来一一展示Form 3 3D打印机及相关附件和配件，更全面地认识它。

细致周到 认识Form3家族

●细致周到 认识Form3家族

Form 3 3D打印机的主机、树脂槽、树脂盒、打印底板以及后处理套件都是独立包装的，有十几个纸箱。第一次测试全新的Formlabs 3D打印机，拆箱的过程竟然也有了双12拆快递包裹的期待感和成就感。

Form 3 3D打印机拆除包装

就是这个样子

把Form 3 3D打印机主机去除包装，放置在比较平整的办公桌或者工作台上，避免强烈的阳光照射；普通办公室室内照明是没有问题的，在之后的使用过程中几乎不会对光敏树脂造成影响。打开上盖，下部黑色的工作仓内，右侧蓝色封装带固定的是光处理单元。由于这是个移动部件，因此运输途中牢靠固定以避免晃动。

这些零件一定不要扔

工作仓右侧两个螺母依次拧下，取下蓝色的封装带并取下固定LPU的金属条。注意：这些附件都不要扔，保存起来；当需要再次长距离运输或快递打印机时，按照原样重新固定LPU，这一点很重要。蓝色封装带上也说明了这一点。

LPU单元 深色罩子的部分是光源

把打印底板去除包装，插入打印机上部的托臂，并按下卡扣，正好固定打印底板。

安装打印底板

树脂槽的拆封有些讲究，好在包装上明确了安装方式。打开上盖并去除蓝色封装带，双手握住两侧的把手，从底盒中取出树脂槽。注意：手一定不要触碰树脂槽底部的薄膜，保持薄膜的干净平整，连指纹和灰尘都不要留下，否则可能导致固化质量下降、打印失败等问题。也就是说树脂槽底部的薄膜很娇气，要小心保护。

树脂槽拆封

将树脂槽放入打印机下部的工作仓，略微调整位置正好卡入，再稍用力向里推入使树脂槽固定牢靠。树脂槽一角有芯片与打印机的触点位置对应，可以作为参照；这里也需注意：向里推入树脂槽的操作必不可少，否则可能导致芯片没有准确入位，在打印过程中打印机识别“树脂槽缺失从而停止打印。将包装中的刮板把手向左侧、金属片向下，放置在树脂槽上并向左推入卡口，并且刮板固定在树脂槽左侧。

双手握住两侧把手 不要触碰底面

将刮板推入树脂槽左侧卡口

取出树脂盒，拆除上部和底部的橙色胶带，插入3D打印机后部的耗材仓。按压树脂盒顶部的圆盖露出气孔用以通气，以便在打印过程中树脂可以顺利注入树脂槽。到这里Form 3 3D打印机就安装完成了。

拆封树脂盒 并去除橙色封带

手指按压这个盖子 使它露出气孔

所有的光固化3D打印机都需要在打印完成后，再处理一下模型上残余的树脂；Formlabs官方提供了手工的后处理套件，包括两个清洗盒和一些拆除模型、支撑的工具，以及几十双可降解的橡胶手套。当然这些不是必买的，也可以自己采购类似的东西。

后处理套件 工具丰富

另外还有两样神器——Form Wash和Form Cure。Form Wash用于自动清理残余树脂、自动晾干；使用之后发现它类似一个小号的波轮洗衣机，只不过是用来洗3D打印模型的。

拆封Form Wash

Form Cure则用于深度固化3D打印模型，提升表面质量，提升材料强度等物理性能；我们可以把它理解为一个小烤箱，把模型再烤一烤进行深度加工。至于这两样神器要不要买、如何发挥它们的价值，后文我们再详细解析。

拆封Form Cure

其实这么多附件和配件，有点超出了我们的想象，也足以见得Formlabs为用户的使用考虑得细致周到。每一样配件包装箱中都有简单的一页或几页纸，这是快速使用指南，帮助我们快速上手，在这里我们也推荐每一个Form 3买家认真阅读，绝对事半功倍。

PreForm软件 真正傻瓜版

●PreForm软件 真正傻瓜版

不只是3D打印机硬件，包括3D切片和打印软件PreForm也可以用简单易用来形容，贯彻了Formlabs”以简单为首要目标“的理念。

在官方网站formlabs.com下载最新版软件PreForm并执行默认安装。在中国区已经比较好地支持中文语言界面，对于本土用户来说比较贴心。中间是虚拟的Form 3 3D打印区，鼠标滚轮可缩放方便查看，鼠标右键按住拖拽可旋转视角。左侧图标是快捷设置区，右侧是打印机状态、打印详情和适印性列表。用过其它3D打印机的朋友对这种布局应该也会非常熟悉。

PreForm软件主界面

我们重点推荐的是左侧图标栏的第一项”一键打印“，即使从来没有用过光固化3D打印机，在导入3D模型之后也不需要任何设置，点击”设置打印件“之后等待片刻，就可以把任务发送到Form 3 3D打印机上了。而且在虚拟打印区还可以看到模型的模拟效果，直观简单，真正傻瓜式3D打印。

一键打印 强烈推荐使用

当然这里也要解释一下，光固化3D打印通常不直接3D打印模型，因为固化层和打印底板粘连非常牢固，以至于打印完之后很难把模型拆下来，甚至会意外破坏模型完整；通常的做法是添加支撑和底垫，使模型悬空，从而更容易取下并清理。PreForm把这些都考虑在内，通过一键打印功能自动计算3D模型合适的倾斜角度、位置并自动添加支撑和底垫，最后再自动切片。使用者需要做的只是等待片刻，把打印任务发送到Form 3即可，就非常简单了。

自动添加支撑和底垫 并显示打印效果

与之搭配使用的是PreForm右侧的适印性检查，当3D模型底部紧贴打印底板、支撑缺失、倾斜角度不理想等可能导致打印失败的情况出现时，会自动告警并提醒使用者检查3D模型；而当适印性最佳是则亮起绿色大拇指，也就意味着Form 3将会很好地完成3D打印任务啦！

关注适印性检查 有助于提升打印成功率

点击右上角的3D打印机信息，可以选择打印机列表、查看当前的树脂类型和打印状态，以及设置打印层厚度。这里白色通用树脂层厚支持两种，分别是快速打印（100微米）和最高分辨率（50微米），可自主选择。

选择3D打印机

另外还有一点贴心之处，就是当安装PreForm软件的计算机与Form 3在同一个办公局域网内时，PreForm软件自动发现3D打印机并获取状态，我们在打印机列表中直接就能看到，不需要再搜索、添加，更省事儿。

上传打印任务

上传打印任务之后，在Form 3屏幕上确认并开始执行，就开始3D打印了。下面我们再花一点篇幅，讲一讲Formlabs的树脂耗材。

多种树脂 面向丰富行业应用

●多种树脂 面向丰富行业应用

从最初的面向桌面3D打印高精度模型，到现在面向快速原型、打样、珠宝、牙科、特种陶瓷等多行业应用，Formlabs的多种树脂材料使其3D打印机的用途越来越广泛，也完全消除了人们对于桌面3D打印只用来制作普通塑料件的看法。

我们拿到了四种不同的树脂材料进行试用

Formlabs目前有超过20种不同类型的树脂，包括通用树脂、工程树脂、珠宝树脂、牙科树脂、陶瓷树脂等品类，其中某些树脂还具备多种用途。

丰富的树脂材料类型

黑白灰的通用树脂可用于快速原型和模型制作，也支持后期处理、上色；透明树脂可用于光学、灯光照明组件，也可用于开模；快速树脂可用于快速打印大尺寸大体积且表面细节要求不高的样件，提升效率；彩色树脂可混合出丰富的本体色彩而无需后期上色，可用于制作彩色样件。

还有一些树脂具备更强的物理或化学性能，满足特殊的样件需求。工程灰树脂（Grey Pro Resin）打印件挠曲模量为2.0GPa，拉伸模量为2.6GPa，延展率为13.0%；可用于概念建模或功能原型，适合用来制作一致性测试样件、注塑零件原型、母模、工装夹具等。

刚性树脂（Rigid Resin）经过经过玻璃复合强化，挠曲模量达到3.7GPa，拉伸模量达到4.1GPa；打印件具备高刚度和光滑的表面，并且不易变形；可用于制作扇叶、夹具、工具、歧管、电器外壳、汽车零件壳体等。

耐久树脂（Durable Resin）打印件则拥有低模量、高延展率和冲击强度，并且具备光滑、低摩擦系数的表面，可用于制作消费品外包装、衬套、嵌合件、喷壶活塞等。

高韧树脂（Tough Resin）的打印件结实又耐用，可用于制作需要一定强度的功能原型、卡扣件、组装件等，尤其适合需要对部件施以短期的压力或拉力之后恢复原状的功能或性能测试。

弹性树脂（Elastic Resin）打印件邵氏硬度为50A（数字越小硬度越低），既柔软又具备良好的弹性，可以弯曲或压缩，适合用来制作穿戴设备原型、医护用品、机器人的顺应性部件、特效道具等。

柔性树脂（Flexible Resin）打印件邵氏硬度为80A，兼具强度和弹性，与此可类比的是汽车橡胶轮胎的邵氏硬度通常为70A；这种打印件具备亚光黑色的柔软表面；可用于制作软垫、减震设施、人体工学的穿戴设备原型、把手、握柄等。

耐热树脂（HighTemp Resin）打印件在238摄氏度高温下不软化变形，可用于制作热水或蒸汽的处理工具、耐热的壳体或夹具、塞子等等。

Formlabs工程类树脂 物理特性图

珠宝首饰专用的浇铸石蜡树脂，打印件精细细腻、细节丰富，且用于失蜡法铸造充分燃烧无残留，可制作精美的贵金属首饰、珠宝。这也是Formlabs经营多年的领域，拥有成熟的解决方案。

牙科树脂又有六种细分种类，可用于制作手术导板、夹板、展示模型、义齿、牙齿蜡模、牙齿矫形器具等等，简化齿科诊疗方式，缩短治疗和康复周期。

3D打印齿科模型用于教学或诊断

3D打印可浇铸的齿科蜡模 用于制作金属义齿

3D打印齿科手术导板

陶瓷树脂打印件需要经过灼烧处理，最终产出的陶瓷部件可耐1000摄氏度高温，具备良好的绝缘性、低导热率、耐腐蚀性、耐磨性，以及良好的化学稳定性。

可以说光固化3D打印机的质量和性能是基础，而树脂材料品类和性能才是决定商业应用价值的关键因素。Formlabs通过研发、收购和实验性合作，不断丰富树脂类型、改进树脂性能，才有了今天成功的3D打印应用案例。后文我们再结合树脂材料，为读者朋友们做一些介绍。

另外在中国市场，Formlabs也带着诚意而来，从2018年起针对四种通用树脂在中国降价30%。虽然与国产树脂相比仍然远远不是一个价位，但是一方面推广普及、价格下降需要一个过程，另一方面原装树脂耗材的适应性、品质和技术支持都更有保障。对Formlabs树脂材料有兴趣的读者，可以在官网耗材页面和官方技术支持页面查看材料技术说明书等细节。

印后处理 Form Wash和Cure是否必要

●印后处理 Form Wash和Cure是否必要

起初我们拿到Form 3的时候包含了手工印后处理套件，也存在着一个疑问：既然打印完已经可以手工处理，那么同为印后处理工具的Form Wash 和Form Cure是否必要呢？

使用一段时间之后我们得到了答案，就是非常必要。树脂件打印完成之后表面还没有完全固化，处于比较软的状态；即使手工清洗完毕，触摸起来还有略微黏黏的感觉。而再经过Form Cure继续固化之后，打印件硬度和强度都进一步提升，区别比较明显。当然Form Wash套件可以设定时间自动清洗，节省了手工的工作量，也比较好用。

这两样配件用起来也很简单。为Form Wash注入8-10升90%浓度以上的异丙醇IPA，这是一种电子行业常用的清洗剂，用来清洗电路板或清洁扫描镜头，也是Formlabs官方推荐的清洗剂；我们使用了95%的乙醇酒精，与玩家和从业者交流也发现使用高浓度酒精是比较普遍的情况，不易购买异丙醇的读者可以使用高浓度酒精代替作为清洗剂。注意：异丙醇属于易燃的危险化学品，购买和使用需要远离火源并做好防护措施，建议咨询经销商获得使用指导。

Form Wash清洗中

由于已经清洗五个打印件因此箱体中的清洗剂明显浑浊；对于频繁打印的重度用户或要求精确高质量表面细节的用户，建议一台Form 3 3D打印机配两台Form Wash进行二次清洗，并且使二次清洗的Form Wash酒精中的树脂浓度保持在1-2%较低水平。

通电之后将打印件放入清洗剂中，根据材料清洗指南设定时间并启动，Form Wash底部的波轮自动旋转，类似波轮洗衣机的原理；到时间之后自动升起打印件并控干，就清洗完成了。Formlabs官方的材料清洗指南可以在这里查询。

清洗完成自动升起 晾干打印件

每次清洗完成之后，在清洗剂溶液中放入浮子（液体比重计），来观察评估清洗剂中树脂的浓度。当树脂浓度超过5%时，继续使用会在模型表面留下比较明显的树脂残留，此时Formlabs官方建议更换全新的清洗剂。

接下来用Form Cure加强固化。将金属网倒扣放入Form Cure并放入清洗完毕的打印件，根据材料固化指南设定固化时间和温度，启动再固化过程。Form Cure内部有两组405纳米光源与Form 3的LPU光源波长相同，可以对打印件进行再固化；底部转台则使打印件的再固化更加均匀。同样根据树脂类型不同等待5分钟到2小时不等的时间，取出打印件就完全处理完毕了。

Form Cure固化中 仔细看有蓝色的灯光照射打印件

固化完成

根据我们的使用经验，由于3D打印花费的时间远超过清洗和后固化用时，因此对于工作室、商业机构而言2-4台Form 3 3D打印机搭配一套Form Wash 和Form Cure是没有问题的，把钱花在刀刃上。

3D打印效果 四种不同树脂

●3D打印效果 四种不同树脂

来看使用Form 3打印白色通用树脂、高韧树脂、耐热树脂、快速树脂的打印件效果。打印时好像打印底板从树脂槽中将模型拔出来，完成后取下打印底板并安装在手柄上，用撬板工具撬下附着在底座上的模型；实际使用发现底座四周是翘起来的，方便撬动，比较容易取下模型。

像是打印底板把模型“拔出来”的感觉

底板装在手柄上固定

使用撬板插入并略微用力撬起

之后使用手工处理套件或Form Wash清洗模型表面残留的树脂，用附件中的斜口钳去除支撑和底垫；再用Form Cure参照树脂材料固化手册进行再固化。Bingo！打印件就全部完成，可以使用了。

手工处理套件清洗残留树脂 使用Form Wash清洗效果更佳

使用白色通用树脂打印一体化测试模型，10/20/30mm立柱打印完整清晰，形状均匀、表面细腻。

一体化测试模型3D打印效果 模型来自thingiverse

10/20/30mm高度立柱 模型来自thingiverse

X/Y方向上的10/20/30mm长度立壁均匀完整，形状清晰明确，具备很高的成型质量。打印2/5/10/15/20/25mm跨桥结构全部完整清晰，悬空的桥梁平整均匀，效果不错。

10/20/30mm长度立壁 模型来自thingiverse

另一个方向的10/20/30mm长度立壁 模型来自thingiverse

跨桥3D打印效果 模型来自thingiverse

打印4/6/8/10mm空心圆筒形状完整，内壁、外壁均清晰干净。打印4/6/8mm圆孔干净利落，形状均匀；打印4/3/2mm宽度的长方形孔也有类似的效果。

空心圆筒3D打印效果 模型来自thingiverse

打印立壁上的缝隙，多条缝隙宽度均匀一致，准确还原数字模型。打印10/20/30/40/50/60/70/80/15/45/75度悬空斜面都没有问题，斜面上表面和下表面平整均匀，没有凹凸或断裂。总体而言Form 3打印一体化测试模型表面细腻，形状还原出色，肉眼几乎看不出层纹，效果上佳。

缝隙3D打印效果 模型来自thingiverse

15/30/45/60/75度悬空斜面 模型来自thingiverse

10/20/30/40/50/60/70/80度悬空斜面 模型来自thingiverse

我们还使用白色通用树脂打印了埃菲尔铁塔模型，大约12cm高、5.4cm见方，塔内部纵横交错的骨架清晰明确，塔尖的四角形结构和圆球均准确还原，包括塔二层细小的围栏也基本完整清晰，打印质量非常出色，甚至超出了我们的想象。以至于同事们看到之后纷纷要求打印出来作为礼物赠送给他们。

埃菲尔铁塔3D打印效果 模型来自thingiverse

二层细小的栏杆结构也比较完整 模型来自thingiverse

塔尖细节清晰 模型来自thingiverse

使用高韧树脂打印拼装的夹子，打印效果细腻，夹子强度也比较好，而且具备磨砂的半透明效果。高韧树脂的打印件具备1700Mpa的拉伸膜量，经过再固化处理后更可提升至2700MPa，拥有较强的抗压性和抗拉伸性，不易变形，适合做卡扣、外壳、夹具等需要承受一定作用力的部件。

高韧树脂3D打印拼装夹子 模型来自thingiverse

使用耐热树脂打印水杯盖，形状清晰完整，表面细腻光滑，杯子泡茶、冲速溶咖啡的时候正好盖在杯子上。也具备磨砂半透明的效果。耐热树脂在238摄氏度和0.45MPa条件下不软化变形，用于制作处理热水或蒸汽的工具、零件原型完全没有问题，更理想的应用是试制注塑模具、热风枪管口等需要良好耐热性能的部件。

耐热树脂3D打印杯盖 模型来自thingiverse

热水 注意仔细看上面还有水蒸气

用作杯盖

理想应用是试制注塑模具

使用快速树脂打印工具挂板上的钻孔夹具，层厚精度设定为300mm，打印过程仅花费一个多小时，相比其它树脂效率提升10倍以上，用于较大的样件原型尺寸测量、形状迭代、夹具设计再合适不过。

快速树脂3D打印钻孔夹具 模型来自thingiverse

钻孔夹具用来给工具板均匀打孔 图源thingiverse

最后我们还使用白色通用树脂打印了来自病患口腔真实扫描的下颌齿模，清洗并再固化之后良好地还原了3D数字模型的真实效果。需要说明的是Form 3有专门针对齿科应用的专用树脂，层厚精度最高达到25微米，用于手术导板、义齿、牙齿蜡模、牙齿矫形器具、教学模型等专业齿科应用，3D打印效果更优于此处白色通用树脂的效果。

病患口腔真实扫描下颌齿模 3D打印效果

由于时间关系我们没有进行量化的3D打印效率测试，在这里做个概化的描述。3D打印软件PreForm自动设定角度、添加支撑和底座、切片的效率是比较快的，切片后上传到Form 3根据3D模型大小和复杂程度需要花费几分钟到十几分钟不等的时间，这也和测试中使用的无线网络网速有关；开始打印后Form 3准备树脂槽、补充树脂花费时间较短，开始固化后切片首层固化时间较长，应该是为了首层与打印底板更好的附着性，避免剥离时与底板脱离，提升打印成功率。

3D打印测试模型用时一览

测试中打印的模型用时都在几个小时到十几个小时的水平，较大的打印件在下班前启动打印，第二天上班基本就能收获打印成品；效率可以接受。而快速树脂打印速度最快，仅用时1小时20分钟，在精度要求不高的快速原型迭代应用方面具备优势。

本次测试3D打印的模型全家福

最后有几点需要说明的事项。一是光敏树脂有毒性，可能对皮肤造成刺激，在拆卸或清理打印件、收纳树脂槽和树脂盒过程中应避免直接接触，需要佩戴后处理套件中的黑色橡胶手套；二是Formlabs树脂耗材均经过了EC安全等级认证，不需要特殊环境，可以与其他办公用品一样在普通办公室环境中使用；三是Formlabs树脂降低了挥发性，测试的四种树脂只有快速树脂有较明显的气味，另外三种在3D打印机上盖闭合的情况下几乎没有气味。

整个试用和测试的过程中，PreForm软件操作简单快捷，Form 3 3D打印机自动化、智能化程度较高，没有出现任何打印失败的情况，打印质量非常出色；更换树脂盒和树脂槽的过程中偶尔出现树脂槽刮板异常、进料异常的情况，也可以通过触摸屏快速了解打印机状态、排除异常并恢复打印。是比较简单好用的。

应用案例 Formlabs挖掘潜能

●应用案例 Formlabs挖掘潜能

光说不练假把式，其实Formlabs 的光固化3D打印硬件和材料解决方案已经在多个行业开始应用，包括建筑、艺术设计、音频、牙科、教育、工程、娱乐、医疗、珠宝、制造等多个领域。2017年New Balance与Formlabs合作，利用回弹树脂（Rebound Resin）生产3D打印中底，并用在全新的990 Sport TripleCell跑鞋上，而这时一种全新开发的专用树脂材料。Formlabs根据用户需求和使用反馈开发新型树脂材料，并实现商业价值。

New Balance 990S跑鞋采用Formlabs 3D打印中底

TACK设计工作室在Formlabs的帮助下大大提升交付效率。过去TACK设计工作室用普通的通用树脂打印设计样件，大约花费10小时，每天每个3D打印机生产一件；尽管相比外包加工而言已经快了不少，不过还是有更快的办法——Formlas研制出快速树脂（Draft Resin），同样的设计零件现在只需要2个多小时就能打印出来，效率提升了四倍。

快速树脂为设计样件提速

在大众消费品领域同样不乏应用案例。吉列利用Formlabs Form 2 3D打印机为顾客提供个性化的剃须刀柄定制服务，推出Razer Maker系列剃须刀；目前已经有48种不同形状和材质的剃须刀柄供消费者选择。设计师从仿生学、建筑学和工程技术中汲取灵感，创作出独特的剃须刀柄形状，而传统制造很难实现的形状，现在吉列波士顿总部只需要使用Form 2 3D打印机就能制造出来，而且直接用于最终产品。

吉列利用Formlabs方案直接3D打印剃须刀柄

个性化的造型和材质

此外Formlabs的合作方还包括谷歌、索尼、特斯拉、福特、哈佛大学等等，Formlabs利用SLA&LFS 光固化3D打印技术为设计和生产提供更高的效率和更强的解决方案。

试用总结：试用和测试Form 3 3D打印机大约十天时间，已经给我们带来很多惊喜，不过还远远没有挖掘出它的潜能。在此我们总结出以下的优缺点：

优点：

1，高精度，打印件表面非常细腻，形状塑造能力强，细微的细节还原准确，在50微米以上精度打印的情况下肉眼看不出层纹；

2，快速上手，PreForm软件和Form 3硬件均有第一次使用向导，按照向导提示很快能够完成初装和设置，开始3D打印；

3，简单易用，Form 3的多个传感器使它成为一款智能、人性化的桌面3D打印机，通过声音告警和彩色触摸屏的提示可以准确了解到3D打印机的工作状态，并快速排除意外的异常状况，大大减少人工干预；

4，操作直观，彩色触摸屏用起来类似智能手机，简单易懂；如果后续能够加入中文语言支持就更好了；

5，丰富的树脂材料，大大扩展了Form 3的应用范围；目前我们测试的树脂材料和打印件仅仅是冰山一角，它的应用前景非常广阔；

6，极高的稳定性，在使用过程中没有出现打印失败的情况，稳定性好、打印成功率非常高，是给力的桌面制造工具；

7，丰富的后处理套件，使用手工处理套件、Form Wash 和Form Cure能够完善地对打印件进行深度处理，而且用起来也比较简单；推荐设计、制造、工程等商业用户采用Form Wash 和Form Cure；

8，丰富的连接性，Form 3支持USB、有线网络、无线网络连接，并且设置开启后可支持远程打印，接入友好；

9，办公室环境友好，不需要特殊的电气或安全环境，普通办公室就可以使用，结合第八条能实现随时随地的快速桌面制造；

缺点：

1，个别树脂槽的刮板安装后，打印时会出现脱落的现象而暂停打印，需要手工调整刮板位置并重新安装到位；

2，Form Wash和Form Cure不能与软件联网，没有更直观的任务完成通知；

3，Form 3 3D打印机触摸屏不支持中文语言界面。

总的来说，官方定价39999元的Form 3 3D打印机对个人爱好者来说有些贵，但绝对物有所值；尤其是对于设计、工程、制造、牙科等商业应用而言，会是一个给力的生产工具。加上Formlabs在中国区已经实行的树脂耗材优惠策略，我们可以用“真香”两个字来作为本文的结尾。

公开资料显示，芯合科技成立于2015年，是一家智动领域的服务商。以驱动控制、伺服系统为核心技术，研发了智能服务型机器人和机械臂，创造了高端可定制机器人产品，驱动器系列以及伺服控制系统，可用于国内外任意服务类、工业类机器人之中。目前，芯合科技的产品主要为自主研发的智能控制系统、定制化系统集成方案、以及工业机器人本体三类。

创始人王相伟是山东大学的毕业生，毕业之后的他曾就职于博创尚和，负责研发关节机械臂和驱动开发，主攻程序和电控。正是由于对关节机械臂的深入了解，使王相伟萌生了创业的想法。

所以，芯合科技从控制器算法起家，一步步迈向机器人本体和整体解决方案。

但是王相伟发现，在中国搞工业机器人并不是一件容易的事，前有技术优势领先的外资品牌坐镇，后有国内诸多工业机器人企业的低价竞争，想要在国内的工业机器人领域突出重围，需要真本事和超前的眼界。

好在，工业机器人领域的四大家族虽然实力雄厚，但其更多的应用于传统的汽车行业，在中国体量巨大的细分领域市场，并不占优势。而王相伟也认为，和自主研发型企业单纯的拼价格也是没有意义的。芯合科技定位在细分领域，在某些行业如果具有或接近唯一性，那客户自然会选择我们。

王相伟表示：“控制系统是机器人大脑和综合应用工艺，综合应用工艺的自动化是我们的长项，由于需要复杂的动力学、系统结构、传感技术、控制算法、轨迹规划的综合应用工程完成，所以难度极其高。举个例子，焊接也好、喷涂也好，以前是人工调试自己去喷涂、焊接，如今我们已尽量的减少人工去干预了。如今，拿喷涂椅子来说，只要把椅子的模型输入到系统里，机器人大脑便能自己编程完成对椅子的喷涂工作。”

除去以上，芯合科技喷涂机器人还可以实现6至8轴联动，可在狭小空间内完成喷涂作业。精准喷涂的流挂率低于5%，远低于人工喷涂流挂率。而且今年改进后的工业机器人改用任意喷漆形状的环保喷枪，极大程度的保护了环境。工厂应用该喷涂机器人，平均6个月便可以收回设备成本。

关于芯合的未来，王相伟表示，我们会一如既往按照既定的业务方向去做，并积极寻找合作商扩展合作。

“我们的团队成员都非常扎实，这些年以来核心技术是我们自己研发的，代码一行行是我们自己写的，电路板是我们自己设计的，这些年我们从根上创新，所以我们在整个行业还是有一定优势的。”王相伟讲到。

斯坦福大学机械工程专业的研究生内森·乌瑟维奇表示：“大多数软体机器人的一个显著局限性是，它们必须连接到笨重的空气压缩机上或插入墙壁，以防止它们移动。” “所以，我们想知道：如果我们一直保持相同的空气在空中怎么办？”

团队带来的软体机器人的基础是单个充气管。一台机器将管子的两端捏在一起，而另外两台机器将管子上下移动，移动其位置以创建另外两个角并产生各种形式的三角形。研究人员称其为“等距机器人”，是指尽管内部空气量和总长度保持完全相同，但它仍具有改变形状的能力。

多个等速机器人可以相互连接，以形成功能更强大的机器，并通过三自由度关节进行连接，从而创建类似桁架的结构。然后可以以允许他们捡起球或通过移动重心沿所需方向滚动的方式操纵其中的三个。

该团队认为这些属性在灾难情况下可能会有用，在这种情况下，机器人可以穿越狭窄的空间进入倒塌的建筑物，然后重新配置为一种支撑结构。它柔软坚固的特性还可以使其在家庭或工作场所中找到用途，与传统的坚固机器人相比，它更具有明显的安全优势。

来自中国工厂的自动化需求

伴随着经济的快速增长，工业结构转型升级的脚步也在加快。工业4.0时代，是利用信息化技术促进产业变革的时代，人体劳动力已经难以满足企业发展的需求，工业机器人便成为制造行业的新宠。其不仅担负着将人类从繁重、重复性的劳动中解放出来的使命，更是制造业规模化、精度化生产的必备，甚至解决了人类在危险、恶劣的环境下难以完成工作。

受人工成本上升、政策推动刺激、企业主动求变等因素的倒逼，中国市场近年正成为机器人生产商鏖战的主战场。从2002年开始我国机器人销量高速增长，在全球的占比也呈趋势性上升，2018 年中国工业机器人销售量、销售额、保有量均位居全球第一。2019年中国工业机器人产量为186943.4台，同比增长26.6％，接近全球总产量的50％，继续引领全球工业机器人增长极。

同时，中国工业机器人市场的快速发展，离不开国家政策的大力支持。2015年5月，《中国制造2025》文件里提到，要突破机器人本体、减速器、伺服电机、控制器、传感器和驱动器等关键零部件及系统集成设计制造等技术瓶颈。2016年3月，工信部、发改委、财政部三部门联合印发《机器人产业发展规划（2016－2020）》，文件提到自主品牌工业机器人要年产10万台以上，六轴及以上工业机器人年产量达5万台以上，并打造5个以上机器人产业集群。

由机器人生产机器人，效率大增

作为机器人四大家族之一的发那科是日本一家专门研究数控系统的公司，成立于1956年。是世界上最大的专业数控系统生产厂家，占据了全球70%的市场份额。

在机器人的自动组装过程中，通过多个组装单元组装机器人的各个单元，组装完这些单元后，进行上臂、下臂的组装，然后将它们组合在一起完成机器人整体组装。充分运用发那科制造的视觉传感器iRVision和力传感器，由机器人来实现原本需要由作业人员通过眼睛看和手的触感来完成的组装作业。

前段时间，FANUC将携13套领先的焊接与切割解决方案亮相2019埃森展。其中，全新智能机器人M-10iD/10L可搬运质量10kg、重复定位精度±0.03mm、可达半径达到了1636mm。凭借独特的齿轮驱动机构，实现高惯量的运动特性。机器人采用电缆内置式手臂设计，同时，高刚性手臂实现了机器人高速、高精度的运动性能，进而提升机器人系统的生产效率。

发那科加大对中国工业机器人市场的投注

过去一年以来，发那科在中国的布局频繁，本土化进程加速。2019年4月，发那科正式宣布，将在上海宝山打造发那科“超级智能工厂”，是其继日本之外的全球最大机器人生产基地，该项目总投资15亿元人民币。

为了顺应不断扩大的发展规模，并进一步提升服务中国西部市场的能力。2019年6月，发那科签约落户成都，成立发那科中国西部工程研发及新技术应用推广中心，主要针对电子信息、装备制造、医药健康、新型材料、绿色食品等当地优势支柱产业，开展工业机器人在生产自动化和制造应用方面的推广、展示、研发、培训，提升成都以及中国西部智能制造产业技术水平。

2019年9月，发那科与重庆北碚区、两江新区合作，在两江新区兴建全新的工厂，并成立全资子公司——重庆发那科机器人有限公司。重庆作为“一带一路”和长江经济带联结点，产业聚集效益明显，市场辐射及带动优势巨大，特别是汽车和消费电子产业。重庆发那科依托重庆这一优势的产业集聚区，围绕智能制造方向，整合发那科集团在机器人、智能机械、物联网、人工智能等优势技术资源，构建智能制造生态系统，为中国西南地区用户提供优质的智能制造解决方案和及时周到的售后服务。目前，重庆已初步形成集研发、整机制造、系统集成、零部件配套生产、机器人应用服务于一体的机器人全产业链。

除了西南地区之外，发那科早就将网撒向了华南地区。2019年11月，历经了一年的建设，广州发那科机器人有限公司正式开业。据了解，该基地项目以进行机器人及机器人系统研发生产制造及展示、培训为主，是发那科在华南地区的总部基地。

此前发那科在广州仅设立有办事处，涉及客户的机器人培训、机器人应用等具体事宜，多交由上海公司来执行。该分公司的落成意味着，华南的机器人客户能就近获得对应的机器人服务。

发那科目前已有多款新型机器人新品和自动化应用解决方案亮相。例如，通过“定制化生产远程下单”系统，用户在展台通过微信远程下单后，可凭借远程监控实时查看位于上海发那科工厂柔性化产线上各工位的实时生产画面，并能实时获取订单的生产进度信息，实现从定制化生产远程下单到最终成品交付的全流程智能制造。

发那科凭什么屹立不倒？

四大家族中，发那科的强项在于数控系统。因为在数控机床的加工过程中，其所加工的零部件的精度直接影响产品的质量，所以部分机械零部件和精密设备的零部件对加工精度的要求非常高。

而将在数控系统的优势用于机器人身上，也提升了发那科的工业机器人精度。据悉，发那科的多功能六轴小型机器人的重复定位精度可以达到正负0.02mm。此外，发那科工业机器人与其他企业相比独特之处在于：工艺控制更加便捷，同类型机器人底座尺寸更小、拥有独有的手臂设计。

值得一提的是，发那科将数控机床精加工的刀片补偿功能应用在机器人身上，从算法上植入了刀片补偿的功能，这使得机器人在精加工切割的过程中可以实现一圈一圈往里边走，而安川的机器人本体本身不具备这个功能，要实现这一功能只能通过二次开发进行功能补偿，而这也是很有些客户反映安川机器人不太方便的地方。

据悉，在精加工按照部件边缘进行切割的过程中，切割的刀一般是圆柱形的，就像铣刀一样，在铣了10个件之后，可能会磨损一点点，铣的量越多，磨损就会越大，如果再按照原来的数据去铣，就会有偏差，这个时候就需要有一个补偿值，比如说这把刀加工100个件之后，需要补偿1毫米，加工200个件之后就需要补偿2毫米，而本身数控系统就有这个刀片补偿的功能。

但是，发那科在机器人的稳定性上，做得还不是最好，据悉，在满负载运行的过程中，当速度达到80%的时候，发那科的机器人就会报警，这也说明了发那科机器人的过载能力并不是很好。所以发那科的优势在于轻负载、高精度的应用场合，这也是发那科的小型化机器人畅销的原因。

发那科机器人主要有成熟的配套，所使用的主要零件几乎都是由发那科公司内部制造。将CNC工厂、伺服工厂制造的CNC、伺服电机、伺服放大器、板金工厂制造的控制柜、机械加工工厂加工的机器人机构部零件汇集到机器人工厂，进行组装。通过主要零件内制化，实现了高品质和高可靠性，这对于其他企业的机器人来说是难以超越和模仿的。

国产企业正在崛起

国内企业中科新松、汇川技术、埃斯顿、拓斯达等为代表的机器人生产商以更具性价比的优势正在快速抢占中低端机器人市场。相较之下，在精度、速度、负重要求高的高端机器人市场，老牌机器人企业仍掌握着话语权。

投射到应用端来看，汽车、 3C等行业普遍为老牌机器人生产商所占据。这与国产机器人厂商尚未掌握核心技术有直接关系。

减速器系统、伺服系统、控制器系统被视为工业机器人的三大核心零部件，成本占比维持在七成左右。以被外界视为三大核心零部件领域技术难度最小的控制器为例，四大家族、爱普生、OTC仍把控着七成左右市场份额。换言之，国产工业机器人厂商尚没有站到产业链的价值高点。但这种差距正在缩小，尤其是国内成熟的机器人产业链为发展机器人产业提供了基础。

对于传统的工业机械臂来说，由于机身位置固定、运动半径受臂展大小的限制导致作业范围被限定，很多公司开始尝试将机械臂和移动机器人进行搭配和组装，集合成具备更多功能、能处理更多环节工作的“复合型机器人”，意图让机械臂的作业地点不再受限，触达以往不能触达的地方，用以满足车间自动化设备柔性化生产的需求。

复合机器人的手和脚

复合机器人是手脚两项功能集于一身的新型机器人，在以往的机器人世界里，通用的工业机器人被称为机械臂；而智能移动机器人则是用以代替人腿脚的功能，用以移动和控制方向。复合机器人则是合两者之长，手脚并用，将两种功能组合在一起。

可传统的工业机械臂由于机身太重、对自主移动机器人的负载太大、臂展刚性太大、安全性达不到保证等缘故，并不适用于作为复合机器人的“手”，于是便想到了用协作机器人代替工业机械臂来充当这只“手”。

协作机器人相较于传统的工业机械臂虽然负载会小很多，但价格低廉，使用方便，更重要的是它们的适应性很强，更灵活且安全性高，与发展了几十年的工业机器人相比，它可以直接与生产现场工作人员协同合作，确保安全性基础上提升自动化程度及工作效率。UR、非夕、遨博、艾利特等大批国内外知名的协作机器人品牌也应运而生。

移动机器人作为复合机器人的“脚”来说是复合机器人非常重要的部分，按照导航方式目前主要有磁条导航、二维码导航、激光SLAM导航和视觉导航几种类型。而激光SLAM导航的移动机器人因为导航稳定、环境适应强、自主移动等众多优点是目前成为大多数复合机器人主要选择。

基于激光SLAM导航的自主移动机器人的复合机器人不需要借助任何辅助标记，无需改造工厂环境，遇到人员和货物都能自主避障和绕行。由移动机器人调度系统统一调配，实现柔性的智能生产。

复合机器人的应用优势

“手脚并用”的复合机器人的优势在哪？

一：提高生产过程中的自动化水平

复合机器人有利于提高原材料配件的传送、工件的装卸以及机器的装配等自动化程度，从而可以提高劳动生产效率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

二：改善劳动条件、避免人身事故的发生

复合机器人即可部分或全部代替人安全地完成恶劣环境下的危险作业，大大地改善工人的劳动条件。同时，一些简单但又繁琐的搬运工作可以由复合机器人来代替，可以避免由于人操作疲劳或疏忽而造成损失。

三：生产线的柔性化

复合机器人完成了一道工序就可以进行下一道工序，具有较高的灵活性。并且多台复合机器人组成移动的装配台、加工台使用，可形成高度柔性生产线。

复合机器人的应用领域

目前，复合机器人在3C电子、医疗、日化品、机加工等制造业的零部件组装环节应用的越来越广泛复合型机器人可用于加工工件的抓取、组装、搬运、装卸等作业。

此外，复合机器人也可快速布局于自动化工厂、仓储分拣、自动化货物超市等诸多场景，为物料的自动搬运、物品的上下料，以及物料的分拣提供自动化、柔性化的作业支持，使厂内物流可以实现真正的“无人搬运”。

工业4.0 是否能成为复合机器人的春天

随着工业4．0的不断深化，使得工业机器人从第三阶段向第四阶段过渡，解决柔性生产课题。而回归我国制造业的现实情况，目前的发展策略是力争实现弯道超车，自动化、信息化、智能化同步推进，在中国制造2025明确提出，以智能制造为主线，加快两化融合。在此大背景下，不难预估复合机器人将会很大的应用空间和发展前景。

2019年的东京机器人展上，与上一届展会最大的区别就是，各大机器人展商都不约而同的展示在不同场景下复合机器人的展示，似乎也印证了复合机器人的发展趋势。

将来，想必更多的协作机器人厂商和移动机器人厂商会更多的合作，共同去解决复合机器人负载太小、无法触地、更快捷通信、产品／行业标准等课题，更快的实现复合机器人的产品化以及快速发展和大规模应用。

控制＋调度＝仙知机器人

提到激光SLAM复合机器人就不得不提拥有领先激光SLAM导航技术的仙知机器人。

基于仙知AMB系列无人搬运底盘的复合机器人可用于对精密上下料灵活性要求高的工况场合，精度高达±5mm。自主导航，移动机器人行进与停靠过程中，能精确地行走并停靠到指定地点，完成一系列灵活、精密地上下料作业，且开放协议，目前已与多家品牌的机械臂适配，满足不同客户的需求。

基于仙知AMB的复合机器人已成功在3C电子、证件生产、新零售等行业成功落地，得到集成商和终端客户的广泛认可。

有关仙知

上海仙知机器人科技有限公司，是一家以移动机器人控制与调度为核心的高新技术企业。作为一站式移动机器人方案专家，仙知机器人掌握了具有自主知识产权的移动机器人核心技术，并在工业自动化领域内拥有丰富的项目经验。仙知机器人致力于服务各行业集成商，并为其提供包括移动机器人控制、调度与信息管理在内的一站式移动机器人解决方案。

目前，仙知机器人的产品、技术及解决方案已在汽车制造、家电制造、3C电子制造、半导体制造、食品烟草、电商仓储、安防巡检、商用服务、医疗教育等领域广泛应用。

仙知机器人积极践行企业使命—“让智能创造价值”，不断坚持技术创新，并以开放包容、合作共赢的姿态携手合作伙伴，最大程度地满足客户对产品、技术与解决方案的高品质追求，力争“成为机器人产业的创新者与引领者！”

01

仓储无人化

目前,仓储无人化的主要是AGV的形式,包括亚马逊、京东等电商平台,建设无人仓的时候,大多采用这种方式。AGV方案趋于成熟,京东等国内电商平台、物流公司,逐步建立了示范仓。 AGV的弊端在于,需要进行大规模的改造,线路流程固定化并且不易改动,并且要求货物的高度统一,这也是为何京东的无人仓大多都是新建的为主。OTTO和波士顿动力的方案,提供了另外一种可行性,更重要的是,方便在更多的存量仓库中使用。 波士顿动力的人形机器人取代了传统的人类搬运工,将负责搬动货物,而OTTO Motors的物流小车,负责运送货物,整个过程都是无人化操作。相比AGV,线路更为自由,物品的尺寸可以更多样化,当然了,前提是在Atlas的能力范围内。

波士顿动力+OTTO Motors的方案,也就是人形机器人+自动驾驶物流小车的方案,更具备普遍适用性、无需特别改装、货物更多样性等优点,现在的缺点可能就是太贵,以及维护方面的成本还需要验证。 但因为这个方案的普遍适用性,例如,可以在物流仓使用、可以在生产车间使用、可以在物料存放处使用、可以在各类商店的仓库使用等等,仓库的场景更为简单,对自动驾驶的技术要求相比公开道路或最后一公里配送的要低。可以取代现在大多在使用的叉车+人类驾驶员开车的搬运模式。 随着使用规模的提高,成本和维护成本是有可能下降的。这可能是仓储无人化的趋势。随着Atlas在仓储方面的应用,它再也不是那个只会负责在朋友圈搞笑的机器人了。

02

运输无人化

运输无人化,主要是仓到仓之间的无人化。运输无人化,目前主要是尝试使用自动驾驶重卡进行仓到仓之间的运输。 Waymo在宣布完成22．5亿美元融资的同时,也宣布推出Waymo Via的自动驾驶重卡业务,与运输人类的RoboTaxi服务的Waymo One互成犄角,完成了Waymo自动驾驶在人和物两大运输市场的布局。

Waymo宣布和UPS合作,在美国尝试自动驾驶货运服务,初创公司图森未来则与美国邮政有过类似的合作,值得一提的是,UPS与图森未来也有合作,并且有资本层面的合作,UPS参与了图森未来的一轮融资,但未公布具体的投资金额。 运输无人化,已经被物流公司视为未来的发展趋势,UPS与Waymo、图森未来的合作,就是物流公司的尝试。仓到仓之间的运输,是现在物流体系中成本最大的部分。 根据Plunkett Research的数据,以美国市场为例,包括航空、水运、铁路、管道和卡车在内的货运市场,价值大概是1万亿美元,而卡车运输占据了其中的70%,也就是7000亿美元。 而卡车运输中,刨除车辆外的成本:司机成本约占33．3%,燃油成本约占33．3%,高速费约占33．3%。自动驾驶技术,瞄准的是司机成本的降低和燃油成本的降低(自动驾驶技术会让车辆更省油)。 这也是自动驾驶技术在运输无人化的最大动力。

03

投递无人化

投递无人化,更通俗易懂的描述是,最后一公里的配送无人化。投递的过程,是复杂的。包括了最后一公里的运输无人化,以及交付的无人化过程。 在2019年CES上,大陆集团展示了“级联机器人交付”系统,包括了无人驾驶的巴士和机器狗,其中,大陆提供的无人驾驶巴士负责运输,ANYbotiics提供的机器狗负责投递。 目前,国内志在最后一公里配送的公司,大多解决的是最后一公里的运输问题,在交付过程,包括外卖的交付或快递的交付,仍旧需要人员配合,或者是投递到丰巢这样的快递柜,无法送到办公室或用户住宅。 “级联机器人交付”系统,无人驾驶巴士负责的是运输部分,而最重要的交付部分,则由机器狗来完成。机器狗在应对障碍物、崎岖地形、电梯、楼梯等场景,都比轮式车辆要具备优势。

其实波士顿动力旗下也有机器狗产品——Spot,目前,Spot已经在各行各业有所应用了,包括签约世界第一马戏团“太阳马戏团”进行表演,入职挪威石油公司AkerBP ASA负责巡检工作,甚至被美国马萨诸塞州警察局用于执法过程。 当波士顿动力与OTTO Motors合作,使用人形机器人在仓储搬运的时候,或许,下一步就是Spot在配送领域大展身手。 当然了,在投递无人化方面,有公司提倡在交付环节采用管道的方式,直接送到住宅或者办公室,这需要改装的地方太多了,首先就要新建管道,不适合现有建筑,更适合新建建筑。例如,丰田在CES 2020期间,提出的Woven City,就是采用了管道物流完成投递到户的过程。 从上述的描述来看,整个物流系统的无人化,无论是仓储无人化,还是运输无人化,或者是投递无人化,都有着多种的解决方案,并且具备广阔的应用市场。技术的发展,将会改变很多的职业,再不努力,搬砖都没机会了!

由纤维素复合材料制成的3D打印耳软骨仿制品。图片：Michael Hausmann/ETH Zurich/Empa

树木和其他植物处于领先地位：它们自己生产纤维素，并利用其建造具有非凡机械性能的复杂结构。这使纤维素对寻求生产具有特殊功能的可持续产品的材料科学家具有吸引力。然而，将材料加工成具有高纤维素含量的复杂结构仍然是材料科学家面临的巨大挑战。ETH和Empa的一组研究人员现在已经找到了一种使用3-D打印处理纤维素的方法，以创建几乎无限复杂的对象，其中包含高水平的纤维素颗粒。

先打印，再固化

为此，研究人员将通过直接墨水打印（DIW）方法进行的打印与随后的固化工艺相结合，以将打印对象的纤维素含量提高到27％的体积分数。他们的工作最近发表在《高级功能材料》杂志上。ETH和Empa研究人员不是第一个使用3-D打印机处理纤维素的人。然而，先前的方法，也使用含纤维素的墨水，还不能生产具有如此高的纤维素含量和复杂性的固体物体。

印刷油墨的组成非常简单。它仅由分散有几百纳米的纤维素颗粒和纤维的水组成。纤维素含量为墨水量的6％至14％。

溶剂浴使纤维素致密

ETH研究人员使用以下技巧使印刷的纤维素产品致密化：在打印纤维素基墨水后，他们将物体放入有机溶剂浴中。由于纤维素不喜欢有机溶剂，因此颗粒易于聚集。该过程导致印刷部分的收缩，并因此导致材料内纤维素颗粒的相对量显着增加。下一步，科学家将物体浸泡在含有光敏塑料前体的溶液中。通过蒸发除去溶剂，塑料前体渗透到纤维素基支架中。接下来，为了将塑料前体转化为固体塑料，他们将物体暴露在紫外线下。由此制得的纤维素含量为上述复合材料体积的27％。豪斯曼说：“致密化工艺使我们可以从体积百分比为6％到14％的水-纤维素混合物开始，最后以27％的纤维素纳米晶体复合物结束。”

网格。图片：M. Hausmann/ETH/Empa

可以预先确定弹性

似乎还不够，取决于所用塑料前体的类型，研究人员可以调整打印物体的机械性能，例如其弹性或强度。这使他们可以根据应用程序创建硬零件或软零件。

使用这种方法，研究人员能够制造各种复合物体，包括一些微妙的性质，例如仅1毫米厚的火焰雕塑。但是，壁厚大于5毫米的印刷部件的致密化会导致结构变形，因为致密化对象的表面收缩速度快于其核心。

蜂窝状结构。图片：M. Hausmann/ETH/Empa

与木材的纤维取向相似

研究人员使用X射线分析和机械测试研究了他们的物体。他们的发现表明，纤维素纳米晶体的排列与天然材料中的相似。ETH教授安德烈·斯图达特（André Studart）研究小组的高级助理拉斐尔·利巴诺里（Rafael Libanori）说：“这意味着我们可以控制打印对象的纤维素微结构，以制造类似于生物系统的微结构材料，例如木材。”

吊钩可能支撑数公斤。图片：M. Hausmann/ETH/Empa

3D打印的零件仍然很小，可以说是实验室规模。但是，从定制包装到用于耳朵的软骨植入物，有许多潜在的应用。研究人员还根据人类模型印制了一只耳朵。在将这种产品用于临床实践之前，需要更多的研究，尤其是临床试验。这种纤维素技术也可能会引起汽车行业的兴趣。日本汽车制造商已经制造出一种跑车的原型，其车身部件几乎完全由纤维素基材料制成。

花瓶和软管喷嘴。图片：M. Hausmann/ETH/Empa

文件名称

立体易设备

材料成本（元）

打印时间（小时）

呼吸阀

SLA-600

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精密加工界的知名品牌GF加工方案与3D Systems合作，推出了面向增材制造的整体解决方案，推动传统技术与增材制造高效整合和各个工艺环节的无缝衔接。将通过宇航公司TAS卫星天线支架增材制造案例，详细介绍GF 加工方案面向增材制造的整体解决方案如何解决上述问题，并帮助终端用户生产出高品质金属3D打印零件。

GF加工方案微课《增材制造的系统性解决方案》

增材制造七步走

完整金属增材流程包括了从设计、材料、工艺到后处理的所有制造环节。采用增材制造技术生产的零件，尤其是金属零件几乎都需要经过后处理才能使用，而这在前端设计的时候就需要考虑到工件在不同工艺之间流转会遇到的加工余量、结构倾斜以及应力避免等问题，复杂零件的CNC加工也需要运用专门设计的夹具。这要求应用端的从业者既懂得传统机加的特点，又懂得增材制造的特殊性。

卫星天线支架的完整增材制造生产流程。来源：GF 加工方案

GF加工方案提出了“增材制造7步走” 的完整金属增材制造技术生产流程，TAS卫星天线支架增材制造案例也是按照这7个步骤去一一分解，体现完整的金属增材制造技术生产流程，从软件的设计和准备，到打印设备的打印，再到质量控制，以及后续的铣削加工和线切割。用最先进的理念，重新定义零件制造！

I 卫星天线支架

来源：GF 加工方案

通信卫星市场竞争激烈，制造商不得不生产“更多、更快、更便宜”的产品，增材制造等新的创新技术已经成为提高卫星产量的关键。

由于卫星的振动，卫星天线需要被紧紧夹在支架上，以避免结构断裂。而卫星的天线支架就是为此目的而设计的。每个天线都有两个小支架，用螺栓将天线固定在支架上。因此，支架确保在卫星发射期间，天线被安全地夹在一起，以避免损坏。

这是一个很好的案例，与传统制造相比，增材制造的成本更低，而且在零件的重新设计上，结合了基于金属增材工艺的重新设计，能令大家更好地理解金属增材制造和增材制造的设计思维。该零件需要足够的加工操作，包括一些后续精加工的流程，也能让大家更了解金属增材技术如何直接生产零部件。

第一步：针对零件的重新设计

这里的重新设计指的是针对增材制造层层打印的工艺特点，来改进零件的设计。针对零件的重新设计，至关重要。因为工艺不同了，如果还是沿用之前的设计，那么很有可能体现不出金属增材制造的优势。同时，也要考虑到后续的铣削加工和零件的功能，进行再设计或者改进。

在本案例中，GF加工方案共提出并实施了7项设计调整:

①AM（增材制造）设计：水平悬垂的部分应修改为相对于z轴角度为45°的悬垂，这样的打印的过程中避免过多的支撑结构。

设计优化1：方案(左)与原方案(右)相比的实现情况。来源：GF 加工方案

②AM设计：为了避免尖角，需要增加倒角，因为这些不能正确打印，导致表面质量不好。此外，在尖锐的角落，应力集中可能发生在建造过程中，以及在部分的功能时间。因此，这些应该避免。

设计优化2：方案(左)与原始部分(右)的对比。来源：GF 加工方案

③AM的设计：通过添加一个45°角下的倒角来避免水平悬垂，相对于z轴的的方向。这样就不需要在这些点上设置支撑结构，可获得更好的表面质量。

设计优化3：方案(左)与原始部分(右)相比的实现情况。来源：GF 加工方案

④铣削设计：避免对完整的表面进行铣削，在与螺栓接口的孔周围添加偏移量，使铣削过程更容易。用这种方法，可以减少铣削时间同时减少干涉的可能性。

设计优化图4：方案(左)与原始部分(右)的对比图(右)。来源：GF 加工方案

⑤功能性改进设计：上部侧面增加u型结构，增加抗弯刚度。通过增加这些结构，提高了整体刚度。

设计优化图5：方案(左)与原始部分(右)的对比图。来源：GF 加工方案

⑥AM设计：在不改变零件结构特性的情况下，避免较大的水平悬垂，悬垂相对于y轴的角度为30°。在不改变零件结构特性的情况下，获得较好的打印表面质量。

设计优化6：实现与原来的部分。来源：GF 加工方案

⑦倒角设计改进：添加倒角，以避免尖角，难以打印。通过添加这一特性可以获得更好的表面质量，并降低应力集中的风险(在打印阶段以及后续的使用阶段)。

来源：GF 加工方案

第二步：打印准备

打印准备过程包含了支撑添加以及零件排布等工作，这些工作均可通过GF 整体增材制造解决方案中的专用软件来实现。

卫星天线支架的摆放。来源：GF 加工方案

特别值得一提的是GF专利的换装夹具System 3R，不仅为增材零件提供了支持零点定位，同时也便于机加过程进行快速装夹，实现增减材之间的快速衔接，确保零件批量生产时获得一致的精密度，这一步也为未来的自动化奠定了基础。如需批量生产，可以在GF提供的专用软件中将这些零件正确地安排在基板上。

来源：GF 加工方案

在卫星天线支架制造案例中，为了增加效益，设计师在基板上一次放置了16个零件。这些零件可以一次生产出来，最大可能性地降低打印成本，提高打印效率。

第三步：打印

卫星天线支架制造所用的3D打印设备为DMP Flex 350，DMP Flex350是为高精度直接金属打印而设计的，并针对需要复杂部件和重型金属部件的关键应用进行了优化，利用业内含氧量最低的真空打印仓与改进的气流技术，确保每一个零件打印出来的致密性和化学纯度。

3D打印中使用的GF换装夹具System 3R。来源：GF 加工方案

第四步：质量控制

打印过程的关键之处在于质量控制和可追溯性，GF加工方案专门针对复杂和重型金属部件的关键应用进行了优化，同时会记录材料特性和完整的打印过程，确保每一个零件都具有统一的卓越品质。

第五步：CNC准备

GF 整体增材制造解决方案中的专用软件可以完成CNC准备，为最终完成零部件制造做准备：移除支撑，加工高质量的曲面区域，以及钻孔、攻丝或修整孔。

第六步：机加工

在设计的步骤里，已经为零件需要机加工的部分进行了加工余量的预留，一般为0.2mm。零件打印的底部，配合了System 3R零点定位系统，可以进行快速装夹，实现自动化生产。

3D打印卫星天线支架机加工。来源：GF 加工方案

在机加工过程中所面临的加工余量，如果没有在之前的软件中进行预留，并考虑到加工高质量曲面区域的要求，以及装夹的配合，到这一步时就会面临很多困境甚至无法进行。

第七步：零件切割

相信很多有金属增材经验的朋友，都遇到过这样的问题，将打印的基板垂直放进行线切割，这样容易出现零件在脱落的时候和电极丝碰撞，而导致零件的损坏。GF 加工方案在增材制造的整体解决方案中集成了水平的线切割设备CUT AM 500，完全避免了零件切割时发生碰撞的可能性，有效提高去除底板的效率及可靠性，特别适合大型零部件和批量生产的工件。

3D打印卫星天线支架线切割。来源：GF 加工方案

正如3D科学谷在《3D打印与工业制造》一书所提到的，“3D 打印并非是一座孤岛，而必须与其他传统制造工艺相融合，才能成为创造制造业附加值的“利器”… …3D打印只是制造的一环，将与其他工艺充分融合在一起，无缝衔接在制造流程环节中，将是3D打印进入制造业产业化的主旋律。”

通过以上卫星天线支架增材制造案例可以看到，GF加工方案推出的面向增材制造的整体解决方案，正在打破“孤岛”，将选区激光熔化这一金属增材制造工艺与机械加工、线切割等传统制造工艺融合在一起，我们有理由相信这一前瞻性的探索将会推动增材制造批量化生产的应用之路。

枪口抑制器属于内部结构复杂的产品，设计优化难度大，而3D打印技术为抑制器设计优化打开了新空间。根据3D科学谷的市场观察，新西兰一家3D打印企业通过3D打印技术为国防机构生产枪口抑制器，最近该公司获得了保密批准，对外纰漏了3D打印抑制器的少量信息。

来源：AMTIL

高效且轻巧

作为增材制造技术的早期采用者，大洋洲国防部已从金属3D打印企业RAM3D获得了使用选区激光熔化金属3D打印制造枪口抑制器的专利权，他们为很多国防和执法机构提供枪口抑制器。

随着监管机构和枪支使用者对降低自身和他人的重大听力风险需求的增长，各地的健康法规正在推动枪口抑制器的需求。枪口抑制器通常由前盖、外筒和锁紧筒、枪口连接体、消声体等众多部件构成，几何结构复杂，并且存在降噪音、降火焰效率低的问题。理想的抑制器需通常满足以下几点要求：

重量小保持最小附加长度螺栓速度不变保证射击者的听力安全……

大洋洲国防部与金属3D打印制造商合作，通过金属增材制造技术制造设计优化的抑制器，尽可能接近以上设计要求。经过严格的设计，研究和测试，双方实现了目标，开发一种高效、轻便、结构紧凑的抑制器，这款产品适合通过金属3D打印技术制造，可用于半自动和全自动步枪。该抑制器在提供给大洋洲国防部前，经过了军事和警察战术小组的评估。

抑制器制造商使用了两种材料制造3D打印抑制器，分别是铬镍铁合金和钛合金。铬镍铁合金可在高温下保持强度，更适合高使用率的国防部门，而钛合金抑制器更加轻便，更适合狩猎者、警察和射击运动者。

制造枪口抑制器的3D打印企业，在过去三年中已从原型制造转向了增材制造生产。为了满足客户生产需求，今年1月又有两台雷尼绍AM 250 选区激光熔化3D打印设备投入使用。

此前额温枪市场基本饱和，随着国内疫情逐步控制，许多战时转型生产物资的临时大厂逐步恢复正常生产，国内生产厂家不足，供货速度有限。那么，如何从额温枪制造源头——模具的改良，缩短注塑品的成型周期在当前便尤为重要。分享的额温枪壳体注塑生产案例中，3D打印随形冷却模具制造技术发挥了关键作用。

额温枪内部结构图。来源：ESU毅速

聚焦生产提速

额温枪壳体内部“藏有”许多元器件，例如：电池、传感器、线圈等，这些元器件需要进行固定，以保证它们运转良好，额温枪壳体内部的许多筋位、卡位起到的正是固定作用（如上图所示）。

但这些筋位、卡位的存在却加重了开模的困难，一是筋位、卡位的存在增加了模具结构的复杂度，二是这些部位要很好的很冷却才能不拖累生产周期。

额温枪内部机构示意图。来源：ESU毅速

在模具结构中水路系统是十分重要的一部分，水路关系到产品达到顶出温度的时间长短，换言之也就是注塑成型时间长短，此外还关系到模温是否均衡，因为模温直接影响注塑产品的成型质量。

普通水路示意图。来源：ESU毅速

传统水路多由铣床、CNC等传统机床加工，由于传统机床的加工方式导致水路只能直来直去，而由于额温枪内部顶针及深筋位的存在，导致了额温枪壳体底部走不了水路，主要反应在模具上后模仁筋位部分无法得到较好的冷却（如上图所示），从而导致冷却周期较长且模温不均衡。

一家急需额温枪开模的国际外贸供应商联系了ESU毅速产品设计师, 3D打印是否可以帮助他迅速开模并且改良额温枪模具，提升他们的生产效率。为支援国际疫情防控需求，ESU毅速模具设计部门立刻组织开展方案讨论会议。

根据在模具3D打印中多年的设计和生产经验, ESU毅速最终制定了额温枪模具的3D打印方案：使3D打印随形水路遍及额温枪模具型腔之中。如下图所示：

3D打印随形水路示意图。来源：ESU毅速

通过选区激光熔化金属3D打印技术制造的模具工件，由金属粉末组层堆积成型，如此一来, 水路设计将不再受额温枪产品结构的限制，设计师能够更加“随心所欲”的使水路遍布模具型腔（如上图所示）

3D打印工艺流程示意图。来源：ESU毅速

额温枪模具3D打印样品成型后，模流分析师在产品交付前进行了适当的测评，并公布了模流分析结果对比数据。

达到顶出温度的时间。来源：ESU毅速

通过模流结果的数据分析，我们可以清晰的看到，运用3D打印技术方案成型的模具其额温枪注塑产品达到顶出时温度低的时间为9秒，而普通方案需17秒，同比提速8秒，近45%。

零件温度。来源：ESU毅速

有关零件的温度，普通方案中塑件最高温度达42℃左右，运用3D打印方案的塑件相同部位的温度仅为27℃，下降了15℃，约34%。

综合ESU毅速的模流分析数据结果：3D打印方案可缩短塑件冷却时间近45%；降低塑件温度34%，从而提升生产效率，均衡塑件温度减少缺陷。而这得益于3D打印的加工工艺使得水路设计变得“无拘无束”，可以沿着产品形状均匀分布，无死角、无死水，真正做到模温均衡。

除此之外，现阶段额温枪需求大增，原来一套模具的产量满足不了需求，因此很多生产厂家不得不新开复制模来增加产能，满足市场需求。而3D打印给出了另外一种可能，即通过随形水路大幅缩短生产周期，提升产量，从而节省新开复制模与注塑机的使用费用，为厂家带来降低注塑生产成本的附加价值。

3D打印随形冷却模具很好的解决了额温枪壳体生产厂商在当下所面临的难题。

智能机械手应用范围广泛，已成发展新机遇

作为自动化生产的关键零部件，智能机械手近几年受到的关注越来越多。智能机械手的主要作用，是辅助工人完成抓取和搬运任务，如3C、半导体、纺织、汽车、食品、饮料等多个行业的生产线都会涉及到抓取环节，应用范围非常广泛，几乎不同产业都会有类似的需求，市场空间十分广阔。

在“人机协作”成为大势所趋的背景下，越来越多机器人企业也开始投身其中，智能机械手成为了下一个发展新机遇。

（智能机械手，图片来源：雄克SCHUNK）

在工业制造生产中，抓取作业是其中非常重要的一个环节。在过去，传统工业机器人一般都是通过离线编程或者示教编程的方式实现抓取操作，它的起始位姿和终止位姿都要预先设定好，才能完成抓取工作。但这样的问题是，一旦抓取对象变换位置，或者工作环境出现变化，机器人就无法完成抓取作业了。

因此，如何让机器人像人一样，可以自动识别目标并进行分拣和抓取，是传统工业机器人的一个难点和热点。为了解决这些行业痛点，机器人企业开始把目光转向结合了视觉、传感器等多项技术的智能抓取解决方案。通过这种技术，工业机器人能够进行有效分拣和抓取，降低生产的错误率，减少生产成本，提高工作效率。

目前，国外已经出现OnRobot、SCHUNK等专注于智能机械手研发与生产的优秀企业，而国内如新松、大族、艾利特等机器人公司也开始涉足协作机器人领域，并先后推出了智能、柔性化的应用和产品。从各家已推出的产品来看，如今智能机械手配合视觉和传感器，要做到测量、识别，实现智能抓取物件，已经不是什么难事。不过对于未来智能工厂来说，为了能进一步提高生产效率，机械手除了要做到“智能抓取”，还将需要做到“自主抓取”。

除了智能，还要自主

如今，工业抓取技术正处在变革之中，智能抓取和自主抓取就是其中主要的分界点。二者的区别在于，机械手是否能够自行搬运种类各异的物件。

目前为止，仍然需要根据一个或多个抓取目标的几何形状等参数，精确设定好智能机械手的抓取力、速度和位置等，才能进行拾取和放置操作。而自主抓取就是此基础上更进一步，取消机械手的设定环节，直接就能进行抓取。为了实现这个目标，行业里也有多家公司正在相关研发。

例如来自德国的雄克（SCHUNK）公司就提出了一种解决方案，让机械手通过摄像头探测其目标物体，然后根据数据记录和算法，检测原理并导出相应的反应，通过算法研究，对不同的几何形状和布置予以分类，并开发最优的抓取策略，使抓取系统能够自主搬运零部件。除此之外，雄克的解决方案还能够让机械手分享获取的学习经验，从生产网络或通过云平台将类似应用中与其他抓取系统一起分享，使抓取系统更进一步优化基本抓取工作流程。

简单来说，就是机械手不仅能通过获取的数据分析并自主抓取物件，它还能把自己学到和获取的数据分享给其他抓取系统。这样一来，工厂再也不需要一个一个地给机械手设置参数，因为一个机械手学会了，那么所有机械手就都学会了。

听起来有点不可思议，但这种技术已经成为现实。从过去在工厂的各类试点来看，雄克自主抓取技术的应用已经取得了不小的成果。仅仅经过数次培训，机器人的网络系统便能够归纳出如何进行搬运以及有哪些组合选项。在这个过程中，捕获场景的摄像头直接与机械手交互，并引导机器人抵达其目的地。仅在做出几步重复操作之后，系统即可自行对未来的组合和布置做出分类，并采取自主行动。

在智能抓取应用中，雄克机械手可独自分辨不同部件，就像人手通过触摸分辨物体，机械手也会感应零件的几何形状和构成，以便对其予以抓取和分类。更值得一提的是，即使物件是无序、随机摆放，机械手也一样能识别。

（SCHUNK SVH 五指机械手，图源来自：雄克SCHUNK）

人机协作时代，协作抓取技术大有发展空间

如今，为了降低成本，提高生产效率，引入工业机器人等自动化设备代替人力已经成为许多制造业企业的优先选择。但随着市场趋势的变化，局部自动化的重要性也在与日俱增，传统工业机器人无法完全满足这类应用需求，协作机器人的出现是为了能够协同发挥出人和机器人的优势，很好地补足了传统工业机器人的应用局限。。

未来，“人机协作”模式将从根本上改变制造业的工作环境，更加灵活、简易、高效的自动化生产系统将会成为未来智能工厂的核心竞争力。在实现这些目标的过程中，安全的协作抓取技术以及能够实现自主抓取的智能机械手都将有更大的发展空间。

人工智能时代，机器人产业“万马奔腾”，竞争格局日趋明显。

国际市场上，日本、美国、欧盟各行其道。在国内市场，政府与企业相互帮扶，打造核心竞争力。近年来，我国机器人产业在市场需求拉动和国家政策的大力支持下得到飞速发展，连续六年稳居全球第一大工业机器人市场。

近两年，由于以汽车为代表的下游行业景气度下滑等原因，2018、2019连续两年出现了市场缓增，2018年中国市场工业机器人销量首次出现下降，面临巨大的市场压力，但机器人发展势头依然强劲，中国仍然是全球第一大工业机器人市场。

国外企业纷纷在华建厂，国内企业腹背受敌，面临行业下游需求不景气及外资抢占的双重压力，在这场压力冲击下，不少国产机器人企业历经磨难，破茧成蝶，其中专注工业机器人领域10年的“配天机器人”就是代表之一。

配天机器人2019突破元年

出货量获突破，配天机器人的出货量在2019年实现了新高峰。

算法获突破，机器人运动速度大幅度提升。

软件功能获突破，焊接功能包日趋成熟，配天机器人于2019年春季发布弧焊专用机器人AIR6ARC－A开始正式打入焊接细分领域市场，目前配天机器人已经可以完美满足薄板焊接、厚板焊接、多机联动焊接等功能需求，今年下半年配天机器人还以其成熟易用的多机联动焊接功能拿下与集成商的合作项目，其终端客户为日资企业，日资企业对产品的要求一向严格、严谨，可见配天机器人的产品正被越来越多的国内外客户所认可。

新增世界首套集成案例，医药行业粉针剂类药品自动投料系统。

机器视觉系统AEIV1000进入苹果供应商体系。

伺服系统与更多的数控车床产家适配。

配天机器人于2019年6月开始正式成立自动化光学检测项目部，研发了基于深度学习的平板类产品缺陷检测设备，并取得首个AOI项目（自动化光学检测项目），集成吊顶扣板的缺陷检测。

专利突破，2019新增27个发明专利，17个PCT专利。目前加上申请中的数量配天机器人持有的专利高达700余项（包含300余项发明专利），且持有40余项软件著作权。

荣获国家、行业双认证

2019年进入工信部符合《工业机器人行业规范条件》企业名单。

2019年中标工信部“工业互联网平台试验测试体系建设”项目。

2019年进入符合《智能制造系统解决方案供应商规范条件》企业名单。

历劫愈坚，越挫越勇

2018年以来，受中美贸易摩擦、融资收紧、固定资产投资不足和外部环境不确定性等诸多因素影响，导致经济形势呈下滑趋势，给各行各业带来很大挑战，机器人产业也正在遭受前所未有的压力。2019上半年自主品牌工业机器人销量出现同比首次下降。

在面临各方压力及挑战的背景下，2018年配天机器人却迎来爆发元年，百台签约频出，市场表现异常突出，同时诞生两款新品（六轴工业机器人AIR3－A及AIR6L－A）。

在价格战、外资抢占等压力依旧持续的2019，更是获得500台长期签约合作伙伴，配天机器人的市场表现依旧良好、稳定。2019配天机器人还在算法上获得突破，机器人运动速度大幅度提升。且正式将公司业务划分为三条线：

1）工业机器人事业部；2）智能部件事业部；3）智能自动化事业部。

以声誉度量价值

配天机器人十分重视客户口碑，注重服务的快速性及配合度，据配天的工作人员反应，12月他们去武汉拜访客户时，客户就明确表示：这个项目他们联系了很多厂家，但最终选择了配天机器人，除配天的弧焊机器人节拍符合他们的需求，并且拥有多机器人联动焊接功能外，还因为配天的服务非常积极、配合，感觉非常可靠，合作很愉快。

以创新占领先机，以品质赢得市场

配天机器人注重技术、注重产品性能及品质已经是业内共识，其六轴工业机器人的精度、速度、稳定性处于国内领先水平，性能比肩国际一流企业，可以与全球顶级机器人公司ABB、发那科、库卡机器人等同台竞争。且拥有业内领先的驱控一体技术。

配天机器人在技术创新能力上依然领先，2019除算发获突破外，在距研发了全球首条已投入量产的“无源滤波器自动化智能柔性装配生产线”后，又研发了世界首套已投入量产的“医药行业粉针剂类药品自动投料系统”及全球首创的“金融行业出入库分拣码垛系统”等世界领先及首创的系统集成方案。

医药行业粉针剂类药品自动投料系统

医药行业粉针剂类药品自动投料系统是配天机器人针对制药厂注射用粉针剂生产工艺而研发的全自动混粉生产系统。满足医药生产环境要求，符合GMP／GSP要求及最新《药品管理法》要求。

系统特点：

1）集智能仓储、物流、自动化、数字化为一体。

2）涵盖整个生产流程，原料VHP灭菌、存储、搬运、拆盖、称重、投料，空桶称重及处理，生成报表。可适应多种混粉配方，也可适应单品种投料。

3）VHP灭菌柜自动出料，支持按原料种类分区存储，可按照生产工艺配方配比交替出料。

4）采用洁净级六轴工业机器人，符合医药卫生要求，适用于A级环境。整个生产过程无人化，减轻工人劳动量同时，大大提高了药品生产安全性。

5）可实现故障断点快速恢复，操作简便，界面友好。

核心部件自主化程度国内领先

经过10年的潜心研究，配天工业机器人成为领域翘楚，并实现了机器人本体、核心零部件（控制系统、伺服电机、伺服驱动器等）、算法软件的全面自主可控。其工业机器人的应用领域从民用到军工，从工业到服务，到教育培训都有涉及，已经成为中国屈指可数的高端工业机器人品牌。

领跑安徽工业制造产业高质量发展

12月12日，由安徽省政府主办，配天机器人全权承办的第三届安徽省工业机器人技术应用技能大赛圆满落幕。本次技能大赛促进了安徽省企业、技工学校和职业院校在工业机器人技术应用领域的能力提升，为产业迅猛增长与专业技术人才严重短缺的矛盾缓解压力。

自成功举办2019世界制造业大会以来，安徽高位推动由制造大省向制造强省跨越，各类高精尖产业陆续入驻。配天机器人结合自身优势与政府强强联合，努力为安徽打造全球制造业高地添砖加瓦。

2020年，配天机器人将持续开拓海外市场，继续向“丰富功能，垂直业务”方向发展，为国内制造业的高质量发展提供高品质的工业机器人和机器人技术教育培训服务。

面对快速变化的市场需求，传统制造业必须向更加高效、灵活、成本更低的生产模式转型，才能及时满足消费者的需求，在市场竞争中获得优势。在此背景下，以智能化为主，可以自主导航的激光AGV（移动机器人）正好满足了行业刚需。

AGV导航方式有很多，激光导航优势在哪里？

面对多样化、个性化、定制化的消费趋势，制造业企业需要搭建一条能够灵活处理小批量、多批次生产任务的柔性化生产线。要做到这点，就取决于AGV采用了哪种导航方式。

目前，AGV比较成熟的导航技术有：磁条导引、二维码导引、激光导航、视觉导航等。在最早的时候，移动机器人主要使用磁条式引导和二维码导航，这两种导航方式的优点在于便宜、成本相对较低，但缺点是一旦要变更生产内容和工艺流程，就需要重新部署轨道。不仅过程麻烦，而且容易受到人为干扰，或者出现损坏而造成误判。所以这类传统移动机器人，真正能为工厂提供的助力并不多。直到后来出现了激光SLAM导航，才改变了这个局面。

（不同导航方式的优缺点对比，OFweek维科网制作）

所谓SLAM，指的是“同步定位与地图创建技术”。通过这种技术，移动机器人不需要预先铺设任何轨道，就能够在未知环境中进行自主定位与导航。如此一来，就省掉了部署轨道的麻烦。既能提升工作效率，还能节省部署成本和时间。因此，近几年激光SLAM导航机器人受到的关注也越来越多。

目前，国内已经兴起了一批出色的激光SLAM导航开发企业，主要分为两大类，一类是专门提供导航定位模块的企业，如中德睿博、思岚科技等；另一类则是AGV厂商，以斯坦德机器人为代表，在激光SLAM导航AGV上领跑行业。

中国AGV市场强势崛起

（中国AGV历年市场规模，图源：申港证券研究所）

据申港证券研究所数据显示，2018年我国AGV市场实现销量2．96万台，市场规模高达42．5亿元，同比增长49．12％，呈现高速发展态势。另一方面，中国机器人企业已经强势崛起，并正在逐步占有市场份额。

（国内机器人企业省市数量分布图，图源：前瞻产业研究院）

或许在不少人眼里看来，中国在机器人领域的成员还远不及日本、德国、欧美等国外厂商，可事实并非如此。只说AGV，在技术层面上，比如驱动、控制和导航方式，现在国内与国外已经没有多大差距。而在价格上，中国本土品牌比外国更便宜，更占优势。因此，国产移动机器人可说是备受青睐。

斯坦德机器人就是本土移动机器人企业的代表之一。这家公司的核心团队来自于机器人顶尖院校哈尔滨工业大学，从成立之初起，斯坦德机器人就专注于激光SLAM导航移动机器人产品的开发，致力于实现无轨自然导航AGV在工业上的应用。短短数年，斯坦德机器人已经推出了多款产品与解决方案，应用范围包括3C电子、汽配、半导体、新能源、电商、医疗等多个行业。

当前市场上备受关注的激光导航AGV——Oasis系列机器人，就是出自斯坦德机器人。这款产品可以适应环境动态变化，在标准化的调度系统下完成路径规划和交通调度，充当顺风车、专车的角色，实现跨楼层、跨厂房运作。目前，斯坦德Oasis系列机器人已经先后在富士康、台达、中兴、华为、广汽本田、法雷奥等企业工厂中实现落地应用。目前，斯坦德机器人在国内3C行业的市场占有率行业领先，可说是当之无愧的龙头企业。

（Oasis系列移动机器人，图片来源：斯坦德机器人）

不仅如此，斯坦德还大力进军海外。2019年11月，斯坦德完成首个海外项目落地交付，丰富的技术体系，快速的需求反应以及针对不同应用场景的柔性物流解决方案，为斯坦德赢得了海外客户的好评与称赞。

人机协作时代，激光导航AGV必将大放异彩

如今，制造业向智能化、自动化转型也已是大势所趋。当然，这并不是说机器人将会完全取代人类。至少从目前的情况来看，工厂还不可能做到完全无人化。机器人的作用，是协助工作人员更好地完成生产任务。当机器人出错时，也需要工作人员在旁边纠错。因此，未来将会是属于人机协作的时代。

同时，伴随着柔性化生产需求的增加，能够灵活处理小批量、多批次的生产任务，将生产线的效益最大化的AGV，将会是未来工厂提升核心竞争力的关键。而技术的进一步成熟以及逐渐降低的制作成本，也在不断扩大着激光导航AGV的应用范围。随着人机协作时代的带来，以斯坦德为代表的激光导航AGV企业，必将大放异彩。

一直以来，制造业都是受人力因素影响最深的产业。以搬运操作工人为例，由于该工种人员流动性大，工厂经常需要投入大量时间成本培养新员工。其次，由于物料和模具一般都很重，搬运工人在运输和配送过程非常容易出现安全风险。再者，由于受到体力和精力限制，搬运工人经过长时间工作后，在时效性和准确性方面也会受到影响。同时，人员配送或手动驾驶运送路线变动较大，也很容易影响途经设备和人员。

除了人为因素，上下游之间缺乏及时高效的信息交流手段，因物流等待产生节拍的差异和停顿也是导致产业效率低下的因素之一。而工厂现有不同软件系统间的信息隔断，也导致整个生产线在工作过程中难以同步信息。

种种问题，促使制造业不得不加快从“劳动力密集型”向“技术密集型”的转型。如何通过先进技术降低成本，提高生产线效率，打通上下游实时信息交流，实现高速有效的工作，是当前制造业亟待解决的难题。

（图片来源：斯坦德机器人）

对于深受这些难题困扰的企业，或许可以在斯坦德那里找到合适的解决方案。

斯坦德发力智慧物流，助力工厂自动化升级

斯坦德柔性物流解决方案主要基于AGV、智能识别、以及信息管理系统等设备。作为合作伙伴，斯坦德会深入参与工厂厂房的设施部署规划，帮助客户梳理工作流程，并对厂内物流系统架构及信息流方面提供优化。

整个方案的实现方式，是通过斯坦德FMS调度系统对接工厂的MES、WMS等现有信息管理系统，将搬运任务分配给指定AGV执行，AGV完成任务后，又会通过FMS将执行结果反馈给工厂信息管理系统，从而实现信息全流程的对接和物料的全自动搬运。

在这套解决方案中，由斯坦德自主研发的Oasis系列机器人是最为关键的一环。

与传统使用二维码导引或是磁条式导引的AGV不同，Oasis系列机器人属于激光SLAM导航AGV。这类AGV的优势，在于不需通过预先铺设轨道，就能在未知环境中进行自主定位与导航，节省大量部署时间和成本。

斯坦德Oasis系列机器人采用了标准与应用模块集成的方式，使机器人的使用和维护标准化程度提升，同时易于使用管理的通用性培训，降低了维护和变化部署的成本。另外，机器人集成调度与其他设备会融入同一个工业网络，为客户提供数据读取、云储存、人工智能的网络系统平台架构基础。

（斯坦德Oasis系列机器人，图片来源：斯坦德机器人）

为客户创造更多价值，携手推动汽配行业发展

当前，斯坦德的方案已经应用于某大型上市公司所属汽车刹车片生产基地。在这次合作项目中，斯坦德为该生产基地多个车间提供了原料物料、半成品物料以及成品的全流程厂内物流自动化解决方案。

以其中一个车间为例，包括原料和成品立库，16组产线接驳台， 32台热压升降机，多组模具货架等上下料工位。斯坦德提供了24台Oasis系列机器人，搭载了集成的叉举式模组、滚筒移载模组、顶升背负模组等不同应用模块，完整满足了不同工位应用要求。

通过斯坦德FMS调度系统和生产基地WMS、MES的对接，实现了信息全流程的对接和物料的全自动搬运。项目投入使用以来，人力节省约78％，送料准确性提升60％，下游待料时间减少90％，产线稼动率提升5％以上，大幅提升直接经济效益。

整体来说，从Oasis AGV的自动化物料搬运对接与智能化导航识别，到解决多场景需求的有机协作集成系统，再配合FMS调度系统及MES数据采集终端，多环节的协调，实现物流全过程自动化，充分降低物流行业人力成本。

（图片来源：斯坦德机器人）

从目前汽配行业的发展状况来说，斯坦德是少数做了能将激光导航AGV大规模应用到汽配行业的公司，其解决方案验证了激光SLAM导航AGV在汽车／汽配行业落地的高效性，以及物流过程数据智慧化、网络协同化和决策智慧化等新形式在工厂柔性物流解决方案中的有效性。而这些，都是传统AGV企业无法做到的事。

斯坦德通过换位思考和引导的方式，与客户携手创新，最终使斯坦德帮助客户创造更多价值。

回顾整个展会，给人最大的感受是技术先进性与丰富的应用场景。在这个最具专业性和技术性的国际舞台上，各大机器人巨头纷纷亮相，除工业机器人四大家族ABB、库卡、发那科、安川电机外，还有那智不二越、川崎、三菱、丰田、爱普生、松下、欧姆龙等等，在展示众多机器人新产品的同时呈现了颇具科技感和未来感的机器人应用。

ABB展示泡沫粉尘环境中的机器人，展现其防尘技术

电装展示可以盖章的机器人

那智不二越展示汽车整车加工自动化焊接场景

川崎展示会行走的人形机器人Kaleido

而在工业机器人细分领域移动机器人（AGV、AMR、自动叉车）的展现却寥寥无几，所带给观众的展示也仅仅是单纯的产品展现，难以感受其中的技术魅力。回顾今年上海工博会机器人展区，两场展会都是以工业机器人为主，机器人行业的重量级“选手”ABB、发那科、安川、库卡、那智不二越、川崎等等都有亮相，相比之下本次日本国际机器人展更具技术前瞻性和丰富的应用场景外多多少少有些大相径庭。

2019上海工博会展会现场

但是不得不觉醒的是，我们国产机器人在全球机器人舞台上，无论是刚刚过去的iREX，还是今年9月份上海工博会，与日本这样的C位相比还有一定的差距。日本有发那科、安川、那智不二越、川崎、电装、爱普生、欧地希等，可谓是群星闪耀，并且在国际舞台上都有很高的知名度。

日本是亚洲第一个走上工业化道路的国家。19世纪末20世纪初便进入工业化发展的初期；1945年以后，在国家调控与美国的扶持下，进入高速增长阶段，到1970年日本重化工业在制造业中的比重高达62．2％，重化工业化完成，进入了“后工业化时期”；到20世纪末已经完成了工业化道路。同时，日本非常重视科技发展与人才培养，善于学习并具有专注的精神，在这些因素的叠加下日本机器人产业雄厚，而且在工业机器人、服务机器人、医疗机器人等方面均处于世界领先水平。

观之国内，中国的工业化道路起步晚，工业基础薄弱，发展历程坎坷，在1978年改革开放后才逐步进入正轨。在一系列政策支持下，一路奋起直追才不断缩短差距，近年来在某些领域开始引领潮流，如超级计算机、高速磁悬浮、航空航天、杂交水稻技术、5G移动通信技术等，并在全球处于领导者地位。在工业机器人细分领域的移动机器人行业，尤其是激光SLAM技术方面国产移动机器人频频绽放光芒。

回顾2019上海国际工业博览会机器人展区，作为我们的“主场”，国产移动机器人的表现十分抢眼，反观国外移动机器人品牌则表现平平。其中，仙知机器人展台上展示的SLAM激光导航移动机器人，“机器人自主搭乘电梯”“机器人在滑梯上疾驰”“多辊筒机器人对接”“自动叉车搬运机器人”等众多精彩的技术呈现，丰富的SLAM激光导航移动机器人产品展示，在展会历史上应该前所未有，同时也吸引了众多中外专业观众的围观和赞叹，充分说明我们在移动机器人这个细分领域拥有独特的优势。仙知本次前往东京国际机器人展，也与日本、欧洲、澳洲众多潜在客户及合作伙伴进行了深入商谈，并得到了广泛认可。

在本次探访日本国际机器人展结束之后，仙知一位伙伴也发出这样的感言：“日本归来，有惊喜也充满希望，感叹于日本公司的是精益求精，也深知在细分激光SLAM领域我们的技术优势，希望有一天我们的产品可以卖到全球任何一个有智能化需求的地方，真正的做细分领域的国货之光”。

仙知机器人作为移动机器人领域内的标杆企业，在移动机器人最核心的控制与调度方面已经具有明显而又强大的技术优势，通过大量项目经验积累和持续创新，形成了软件与硬件为一体的一站式移动机器人解决方案，力争成为移动机器人产业的创新者与引领者，并通过赋能集成商与移动机器人本体制造商，助力用户实现智能物流及智能工厂建设的同时，推动中国移动机器人产业发展，释放中国科技力量，让国产机器人在世界舞台散发更多光芒。

有关仙知

上海仙知机器人科技有限公司，是一家以移动机器人控制与调度为核心的高新技术企业。作为一站式移动机器人方案专家，仙知机器人掌握了具有自主知识产权的移动机器人核心技术，并在工业自动化领域内拥有丰富的项目经验。仙知机器人致力于服务各行业集成商，并为其提供包括移动机器人控制、调度与信息管理在内的一站式移动机器人解决方案。

目前，仙知机器人的产品、技术及解决方案已在汽车制造、家电制造、3C电子制造、半导体制造、食品烟草、电商仓储、安防巡检、商用服务、医疗教育等领域广泛应用。

仙知机器人积极践行企业使命—“让智能创造价值”，不断坚持技术创新，并以开放包容、合作共赢的姿态携手合作伙伴，最大程度地满足客户对产品、技术与解决方案的高品质追求，力争“成为机器人产业的创新者与引领者！”

最近，迪拜政府在Al Warsan完成了一个640平方米的3D打印建筑项目，高9.5米，被吉尼斯世界纪录评为世界上最大的3D打印两层结构。这个项目由工程承包商公司（ECC）负责建设，3D打印的建筑符合迪拜未来基金会的愿景，代表着高效的发展，迪拜希望到2030年成为增材制造的领先区域。

△位于迪拜Al Warsan的3D打印的两层建筑外观

该实验项目已于一年前开始。根据建造之前世界上第一栋3D打印建筑经验，使用3D打印技术完成这种规模的建筑目前只需要三个月的时间，而传统的建筑方法将花费近一年的时间。哈吉里指出，与传统建筑相比，3D打印建筑更具成本效益。且该建筑物已经通过了所有安全检查，具有与常规建筑物相同的使用寿命。

阿联酋的建筑3D打印

△位于迪拜Al Warsan的3D打印两层建筑的内部

ECC是阿联酋一家以质量服务为导向的土木工程和建筑公司，其分包商Abanos室内装修和木工，Prime metal Industries（PMI）和Prime Ready Mix（PRM）开发了3D打印建筑结构。根据ECC的说法，这个二层建筑使用一台增材制造3D打印机机和本地采购的材料建成。二层建筑采用3D打印混凝土墙，可提高隔热效果并减少能耗。 ECC Group的关联公司也被分别指定为木门，玻璃，铝面板的供应和安装以及特殊混凝土制造的分包商。

迪拜在2018年推出了一项全球性3D打印战略计划，旨在让迪拜成为全球3D打印领域的领导者，同时也要提升阿联酋和迪拜作为3D打印技术领先中心的地位。阿联酋副总统兼总理、迪拜酋长谢赫穆罕默德本拉希德阿勒马克图姆（Mohammed bin Rashid Al Maktoum）殿下制定了一项在2025年之前做到25%新建筑都采用3D打印技术制造的战略计划，并在2030年之前成为全球领先的3D打印中心，希望利用3D打印技术来削减医疗和建筑业的成本，并重组经济和劳动力市场。

3D打印、激光雕刻、CNC雕刻这三者都是制造业中的关键技术，如果生产制造或个性化定制中会用到这三种技术，买单功能设备不仅价格昂贵，而且操作也繁琐。CP-01一机三用，拥有一台CP-01就相当于拥有一座微工厂，而且市场价只要3999元(不定期有各种优惠活动哦)，堪称性价比之王！

工作原理

3D打印技术是当今世界最重要的颠覆性技术之一，是一种以3D数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏性材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。简而言之就是：分层加工、叠加成型。

功能特点

应用场景

3D打印模型

工作原理

激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。激光雕刻加工是利用数控技术为基础，激光为加工媒介，加工材料在激光照射下瞬间的熔化和气化的物理变性，达到加工的目的。

功能特点

激光雕刻模式下定位精准，误差小，精度高，可将任意设计构思呈于雕刻材质上。激光雕刻告别传统手工艺的繁琐步骤，能够最大程度还原材料的真实度，大大提高精度，还可更换不同功率激光头，提升工作效率。

应用场景

随着激光雕刻技术的发展，它越来越贴近我们的生活，比如圣诞立体结构卡片也多由激光雕刻制作而成。激光雕刻将高能量激光束投射在纸张表面，将纸张切穿并产生镂空图案，再手工将纸艺部件进行组装拼接，精美细致的镂空设计，让卡片有了更加丰富的空间层次感。

工作原理

功能特点

应用场景

CNC雕刻在加工造型奇特、形态别致的图案时更具有独到之处，可加工的典型模型有：雕花饰物、模具刻字、部件雕刻、纪念币制作等，甚至可配合激光雕刻按照实物建模，实现二维到三维的构造，组装复杂的模型样板。

先进陶瓷材料的应用-多层陶瓷电容器（MLCC）。

在给定条件下增加电容和最大电压

电容器是一种电气设备，它的作用是在一对紧密间隔的导体之间的电场中存储能量。电容器可以用作能量存储设备，也可以用于区分高频信号和低频信号。电容值可以定义为在一定电压下电容器可以存储多少电荷的量度。

传统MLCC 剖面图。来源：US20190214196

在传统制造工艺中，多层陶瓷电容器是由绝缘陶瓷浆料形成胶带，印刷导电油墨层，然后将各层压在一起并烧结以形成绝缘体和导体的叠层交替体而制成的。特别是在物理上较大的电容器的情况下，在温度或压力的应力下可能会分层。如果一层分开使电容的下降，就会使电容器变得不合规格。另外，传统制造工艺只能实现简单的平坦层，而复杂的形状则难以实现。VQ RESEARCH希望找到一种在给定形状因数下增加电容和最大电压的方法。因而他们需要一种更好地电容器制造设备来优化几何特征，增加MLCC的规格。

陶瓷电容器3D打印设备。来源：US20190214196

VQ RESEARCH研发的陶瓷电容器3D打印技术，能够在几何上优化多层陶瓷电容器（MLCC）。在3D打印过程中，陶瓷浆料、导电材料、铁氧体浆料和碳电阻浆料被沉积到基底上。这些材料可以在高温下烧结，因此适于整体制造。与传统方法相比，3D打印技术制造的电容器更精确，并且过程是可重复的，具有更高的几何和空间分辨率，并可以产生更高密度的组件，而材料浪费更少。

陶瓷电容器3D打印流程。来源：US20190214196

VQ RESEARCH 指出该技术的主要优势在于可以制造以往不可能实现的复杂形状，用于提升产品的规格和/或结构完整性。对于3D打印技术可实现的复杂设计，VQRESEARCH指出，在设计增材制造陶瓷电容器时，可以将多层陶瓷电容器的导电层端部和介电层边缘修改为包括圆形的结构，这种设计方式的好处是可以通过减小由尖角导致的电场强度来增加MLCC的电压极限。当电场尽可能均匀时，电容器性能与所用材料的比例最高。如果在尖角处看到电场具有“热点”，那么与非尖角相比，最大工作电压更低。此外，3D打印电容器可以同时包含波状结构，从而增加导电层和/或电介质层的表面积。

在电介质层边缘和导电层端部之间具有更小间隙长度的3D打印多层陶瓷电容器横截面图。来源：US20190214196

通过3D打印技术实现的导电层末端的圆形，可以部分减少保护间隙，因为其圆顶形状允许介电层在顶部和底部变宽，在中心变薄，为各层提供强度支撑。3D打印过程允许导电层的导电层末端之间的距离非常接近电介质层的电介质层边缘，例如低于标准500微米，例如1至499微米。距离的减小等于导电层的面积增加，从而增加电容器的电容和工作电压。

当今的设计和建模软件使用户能够针对成本和功能两个维度来优化增材制造-3D打印零件。图片来源：additivemanufacturing

成本与功能的两大维度

过去几年中，关于增材制造如何实现结构一体化的产品这样的技术话题已有很多讨论。这意味着增材制造使得公司能够制造那些传统技术难以实现的几何形状。从理论上讲，这为设计师和工程师创造了以前无法企及的设计的巨大机会。然而，这在实践中常常被证明是困难的，这使得增材制造的采用比很多人所预期的要慢得多。

增材制造-3D打印的零件与传统制造的零件比较

随着更多的企业了解增材制造的可能性，对可以优化产品几何形状并打印以前无法实现的设计的软件系统的需求正在增长。优化的几何形状减少了材料浪费，因为所分布的材料量仅是零件功能要求所需要的。优化的几何形状还可以通过减少零件的重量或优化其功能来提高零件最终使用的效率。通过单个的结构一体化3D打印零件替换原来的多个组件，一个典型的案例是通过用优化的增材制造零件替换3D打印机的组件，惠普降低了30％以上的成本，并缩短了交货时间。这个结构一体化零件是将冷却空气引入打印头的管道。惠普意识到，如果导管是注模成型的，那么它将需要多达六个单独的零件以及必要的组装步骤来生产。但是，如果使用3D打印技术打印风管，则可以将风管作为单个零件制造，从而节省多达34％的初始成本，并缩短了交货时间。

将多个零件通过3D打印实现结构一体化制造，带来了成本的节约

不过这个案例并不是那么轻松的实现的，最初的时候惠普不知道的是，尽管他们的整合风道设计比传统制造的设计便宜，但效率却不如预期。由于Multi-Jet Fusion 3D打印机中的打印头在打印过程中会暴露在高温下。热量会对打印头的使用寿命产生不利影响，因此热量管理成为HP Multi Jet Fusion打印机设计的重要方面。HP为他们的300/500系列打印机设计的风管部件是系统中专门用于机器内部此类热管理的部分。该系统通过风扇和一系列管道将新鲜的冷却空气从打印托架的外部输送到打印头的位置。尽管该系统通过减少零件的成本进行了优化，但其优化程度还不到一个层次。通过与西门子合作，惠普了解到冷却系统仍有改进的潜力。如前所述，HP打印机的内部管道已经在HP的初始设计中进行了成本优化。根据3D科学谷的市场观察，通过使用Siemens的STAR-CCM +和NX软件，该团队不仅能够优化管道，而且还能优化管道性能。

优化管道性能

利用基于Star-CCM +的计算流体动力学（CFD）模拟的一种拓扑优化，该团队能够实现一种截然不同的风管设计，与传统设计相比，其风道性能预计可提高22％。此过程的另一个积极成果是减少了设计零件所需的时间。原来的零件通过传统的CAD建模技术进行了四个月的设计。但是，STAR CCM +的仿真驱动设计过程以及使用NX进行几何优化的结果是，最终设计时间仅为4周。

优化后的管道（右）

新的设计包含了人类难以手工实现的几何形状，该几何形状专门针对惠普管道系统进行了优化。设计过程是基于对高压通风管系统中气流的模拟，从而获得高度自动化的定制化优化解决方案。这使得对应着不同的冷却要求，所获得的管道部件的几何形状完全不同。概括起来上述的努力即为新的风管部件在两个维度进行了优化：将多个零件组合为单个零件是第一个优化。第二个维度是将几何形状进一步优化，旨在优化系统性能。在惠普的管道案例中，这种双维度的优化是通过NX和Star-CCM +现代设计和仿真软件实现的。

中国3D打印网点评：3D打印为何能为土木工程领域提供大量帮助？专业人士应该紧跟潮流步伐，并在将来的项目中使用。

据了解，巴斯夫湛江一体化基地位于广东省湛江市的东海岛上。项目规划面积约9平方公里，投资总额预计达100亿美元，整个基地到2030年建设完成。项目首批装置将生产工程塑料及热塑性聚氨酯(TPU)，为汽车、电子产品以及新能源汽车等领域提供材料。

巴斯夫于2018年7月在德国柏林与广东省政府签署了第一份一体化基地谅解备忘录，并于2019年1月签署了框架协议以制定规划细节。广东一体化基地将是巴斯夫迄今为止最大的海外投资项目。预计总投资额高达100亿美元，并将由巴斯夫独立建设运营。

从基础化学品到消费品的上下游生产装置将形成整合的价值链，为消费品和交通等增长型行业提供支持。广东一体化基地将成为巴斯夫在全球的第三大一体化生产基地，仅次于德国路德维希港和比利时安特卫普基地，一期的核心是建设计划年产能为100万吨乙烯的蒸汽裂解装置，首套装置将于2022年投入运营，整个一体化基地预计将于2030年建成。

巴斯夫亚太区(职能管理)总裁、大中华区总裁兼董事长柯迪文博士(Dr.StephanKothrade)表示：“湛江是巴斯夫进一步强化在华本土生产能力的绝佳选择。我们的新型一体化生产基地将成为湛江世界级产业集群的基石，同时为巴斯夫在华南地区和亚洲市场的业务发展提供强有力的支持。”

到2022年，新的工程塑料改性装置每年将为巴斯夫在中国贡献6万吨改性工程塑料产品，将巴斯夫在亚太区改性工程塑料产品总产量提升至29万吨。巴斯夫将以此更好地满足客户不断增长的需求，尤其是在汽车、电子产品以及新能源汽车等行业领域。

巴斯夫计划在该一体化基地采用尖端技术，全面落实智慧生产理念。新基地还将采用自动化包装、高科技控制系统和自动导引车辆等技术。

巴斯夫一体化基地也将为推动湛江当地社区发展作贡献。公司正与当地技术学校等单位结成战略合作伙伴，培养专业人才。

巴斯夫全资子公司巴斯夫一体化基地(广东)有限公司也已正式成立。该公司主要负责新型一体化基地的运营工作，体现了巴斯夫对中国市场的承诺。

资料显示，东海岛是我国的第五大岛、广东第一大岛，总面积286平方公里，沙滩总长度为28公里，被上海大世界基尼斯总部认证为“中国第一长滩”，沙滩宽100-300米。

东海岛位于在中国雷州半岛东部，历史上属雷州府遂溪县辖岛。1958年东北大堤修建后方便了岛民出入，今属湛江市经济开发区，岛内主要通有东山、东简、民安3个街道办。地势东高西低，东为玄武岩台地，西为海积平原。东端距海滩2公里，有海拔111米高的龙水岭火山锥，面积500×500米，为火山碎屑岩及少量玄武岩构成，是天然航海陆标。蔚鶨港和北山港为岛内最大渔港。蔚鶨附近6.5公里岸线，水深26～40米，其中40米深水航道650米。岛内有尚待开发的土地40余万亩，地势平坦，标高4～14米，为地质坚硬的火成岩基地。地下水日开采量可达50万立方米。盛产鱼、盐，有庵里、红旗盐场，海水养殖 以鲍鱼和对虾著称。海滩绵长且洁白。

巴斯夫欧洲公司执行董事会主席薄睦乐博士(Dr. MartinBrudermüller)表示：“我很高兴巴斯夫在中国这一重大投资项目取得进展。我们致力于为我们在华南的客户提供支持，为他们带来创新型产品和解决方案。”

薄睦乐补充道：“通过采用尖端技术并遵循最高安全标准，新的一体化基地将成为可持续生产的典范，助力中国循环经济的发展。”

薄睦乐进一步表示，在华南地区的湛江启动巴斯夫(广东)一体化基地项目，是巴斯夫154年最大的单笔投资。它具有长远的意义，也是漫长旅程的开始。这笔投资分阶段进行，目前投资额为100亿美元。2030年巴斯夫(广东)一体化基地项目整体建设完成后，巴斯夫将根据市场需求，进一步扩大投资。

在薄睦乐看来，选择广东和湛江的理由，是看好中国未来的投资和市场前景。首先，广东是中国工业生产制造的腹地，每年需要从外地运入2000万吨化学品。我们从华南地区的诸多客户了解到，广东发展所需的很多化工品需要从外地运入。巴斯夫(广东)一体化基地项目开工后，将满足客户对创新及原材料的需求，对广东起到补缺作用，为当地作出更多贡献。其次，湛江地理位置优越。它紧贴海岸线，拥有深水港，有利于从海外进口原料和输出东盟各国。同时也符合政府对于化工企业的选址要求，地方政府也提供了优越的条件。所以落户湛江，主要是基于这两方面的考虑。

记者获悉，巴斯夫此前已有六个一体化基地：两个在欧洲(德国路德维希港、比利时安特卫普)，两个在北美(美国德克萨斯自由港、美国路易斯安那盖斯马)，两个在亚洲(中国南京、马来西亚关丹)。巴斯夫在中国南京的一体化基地建于2000年，与中国石化合资经营(50:50)。其在马来西亚关丹的一体化基地则建于1997年，与马来西亚石油公司(Petronas)合资经营(60:40)。

财通证券分析师虞小波此前认为，湛江新一体化基地和扩建的南京一体化基地将给巴斯夫中国的业绩带来可观的增长。2000-2018年，巴斯夫在中国的生产基地面积是7平方公里，资本开支为110亿美元;湛江新一体化基地的面积是9平方公里，资本开支为100亿美元;作为对比，两大基地-德国路德维希港的基地面积为10平方公里，比利时安特卫普面积为6平方公里。可见，湛江新基地的规模之大，落成后对巴斯夫的业绩增量之可观。

公开资料显示，巴斯夫成立于1865年，是世界领先的化工公司，总部位于德国莱茵河畔的路德维希港，它是世界上工厂面积最大的化学产品基地。巴斯夫向客户提供一系列的高性能产品，涵盖化学品、塑料、特性产品、作物保护产品以及原油和天然气。一体化(Verbund)基地是公司的优势所在，生产装置与技术平台智能互联，从而能够高效地使用资源和发挥专长。在全球各地的研发部门拥有约10,000名员工，是保障巴斯夫创新能力和竞争力的坚实后盾。

2018年11月20日，巴斯夫在德国路德维希港发布了全新的企业战略，其首要目标是实现销售额和销量的增长，于2019年开始实施。

新战略针对全球战略转型的新形势，制定了提升企业核心竞争力的战略目标，公司提出的六大战略目标分别是：1)实现高于全球化工生产水平的销售额和销量增速;2)不计特殊项目的EBITDA每年提高3%-5%;3)每年实现远高于资本成本比率的已动用资本回报率;4)每年增长每股分红;5)实现战略产品销售收入220亿欧元;6)到2030年碳排放零增长。

虞小波介绍，2017-2030年，全球化工增长主要来自亚太区：中国占比64%，亚太其他地区占比13%，北美占比10%，其他地区占比14%。另外，电动车的快速发展带动了电池正极材料的需求量，预计2017-2025年，正极材料的需求量增长超过300%。收入的增长、对创新性解决方案和数字化的需求是巴斯夫主要的增长动力。

在虞小波看来，巴斯夫新战略核心看点主要体现在两个方面：

看点一、巴斯夫调整业务结构并启动卓越项目，以追求更高效益运营，成为更透明、灵活和贴近客户的公司。业务结构调整，由5个转变成6个，市场定位更清晰，重点放在创新型增长性业务和直接面向客户的行业，而非传统化学品本身。新六大业务领域是化学品、材料、工业解决方案、表面处理技术、营养与护理和农业解决方案。另外，巴斯夫正启动一项新的卓越项目2019-2021，目标从2021年底开始，逐年贡献20亿欧元BITDA。该项目将包含生产、物流、研发、数字化、自动化及组织发展等领域的措施。

看点二：与中国化工市场共增长，扩张一体化基地版图，发挥成本及技术优势。中国已成为全球最大的化工市场，占全球市场总额40%，并将继续推动全球化工生产增长;到2030年，所占份额将扩大至近50%。巴斯夫要与其共同增长，因此在广东湛江新建在华第二个一体化基地，并扩建原有的南京一体化基地。一体化体系中由于生产高度集中，巴斯夫每年可节省超过10亿欧元的成本。另外，湛江基地将从根本上运用循环经济理念，以可持续的生产方式，并采用尖端技术，全面落实智能制造理念，为华南地区客户提供支持。

虞小波表示，在2019年新战略发布之前，巴斯夫集团共设有五大业务领域，下辖13个业务部，在超过80个国家设有子公司，全球拥有6个一体化(Verbund)基地，347个其他生产基地。五大业务领域分别是化学品，特性产品，功能材料与解决方案，农业解决方案，和石油与天然气。而作为中国化工领域重要的外商投资企业，巴斯夫主要的投资项目位于南京、上海和重庆，生产基地遍布全国，其中巴斯夫亚太创新园(上海)更是全球和亚太地区的研发枢纽。截至2017年底，巴斯夫在大中华区共有生产基地25个(不包括扬子石化--巴斯夫有限责任公司)。

而五大业务中：功能材料与解决方案营收占比最高(32%)，其次是化学品(25%)和特性产品(25%))。业务组成分别是：化学品业务由石油化工，单体和中间体部门组成，该业务领域营收占比为25%;其产品系列包括溶剂，增塑剂和大量单体，胶水和电子化学品，以及洗涤剂，塑料，纺织纤维，油漆和涂料，作物保护和药品的原材料。特性产品业务包括分散体和颜料、护理化学品、营养与健康和特性化学品，该业务领域营收占比为25%。功能材料与解决方案业务包括催化剂、化学建材、涂料和特性材料，该业务领域营收占比最高为32%。农业解决方案业务提供在作物保护、种子处理和水管理方面以及营养供应和植物压力的解决方案。石油和天然气业务从事勘探、生产和运输。

财报显示，巴斯夫集团2019年第三季度销售额为152亿欧元，比去年同期有下降。不计特殊项目的息税前收益为11亿欧元，比去年同期下降24%，这主要由于材料和化学品两大业务领域的价格下跌。

2019年7月25日，巴斯夫公布2019年二季度财务报告。与去年同期相比，巴斯夫销售额下降4%，为152亿欧元;不计特殊项目的息税、折旧及摊销前收益下降27%，为20亿欧元。巴斯夫已调整了全年业绩展望，其预计今年的销售额将略有下降，同时不计特殊项目的息税前收益的降幅达30%。

巴斯夫此前曾宣布，将在全球减少约6000个工作岗位，该计划预期在2021年底完成。今年上半年，在位于路德维希港的巴斯夫欧洲公司，超过1100名员工已接受并签署了离职协议。

2018年，巴斯夫实现营业收入626.75亿欧元，同比增长2.4%;EBIT63.53亿欧元，同比下降16.9%;净利润47.07亿欧元，同比下降22.6%;2018年Q4营业收入155.86亿欧元，同比增长2.3%;EBIT6.30亿欧元，同比下降58.7%;净利润3.48亿欧元，同比下降77.4%。

按年度来看，2017年实现营收644.75亿欧元，同比上升12.03%;实现净利润60.78亿欧元，同比上升49.85%;毛利润平稳上升。

巴斯夫此前曾发布2019-2023年213亿欧元资本开支计划，目前已经计划或者正在实施的主要项目包括：

(1)比利时安特卫普：环氧乙烷一体化装置;

(2)美国路易斯安那州盖思马：MDI产能扩张;

(3)德国路德维希工业园：乙炔装置替换、新建维生素A和布洛芬产能;

(4)马来西亚关丹：丙烯酸及丙烯酸丁酯产能扩张;

(5)印度蒙德拉：和阿达尼合作投资丙烯酸产业链;

(6)中国广东湛江：投资新建一体化产业园。

《年报》指出，我国石墨烯产业化发展势头迅猛，各地企业积极投建石墨烯项目。2018年以来，石墨烯粉体和薄膜生产项目取得进展。常州第六元素千吨级氧化石墨烯粉体规模化生产线已在南通开工建设;南京科孚纳米在江西赣州投资5亿元，建设高纯合成石墨烯球形粉体生产项目，预计实现年产量达5000吨。

常州作为全国石墨烯产业化的领头羊，粉体和透明薄膜两大基础性原材料率先实现规模量产，应用领域也创造了十多项“全球第一”，填补了部分国内外技术和市场空白。在薄膜应用方面，二维碳素用于智能电子终端的触控屏、发热膜已经产业化，全球首款应用石墨烯应变原理的3D触控解决方案正式发布，获得工信部移动电子行业大奖天鹅奖;瑞丰特结合石墨烯特性制备的高端光栅已经产业化，其产品的测量幅面全球领先;烯旺科技全球首款石墨烯智能发热服发布，创下京东2015年穿戴设备众筹纪录，并相继在2017年央视春晚桂林分会场、2018年平昌冬奥会开幕式、2019年央视春晚长春分会场惊艳亮相。

在粉体应用方面，第六元素的重防腐涂料已通过工信部产品鉴定，正在逐步批量供货，石墨烯改性复合纤维等产品陆续推出;富烯科技智能电子产品石墨烯散热膜已产业化，并成功应用于多款手机;碳索新材石墨烯粉末涂料生产线已建成，并与多个大型企业签订采购订单;中超石墨烯的高压电缆用石墨烯屏蔽料生产线已经投产;恒利宝石墨烯原位聚合改性纤维规模化生产线已经进入试生产;碳星科技石墨烯口罩生产线已完成，石墨烯污水处理设施已实施小型示范工程;碳宇纳米石墨烯基因转染试剂小批量稳定供货;碳润科技的石墨烯阻尼材料已经批量供货;洛基木业与烯晨新材料等公司研发的石墨烯发热地板进入到日常应用之中。

《年报》指出，我国石墨烯企业数量快速增加。截至2018年底，在工商部门注册的营业范围包含石墨烯相关业务的企业数量达6684家，当年新增企业3029家，同比增长约82%。

行业进入洗牌整合阶段，企业并购逐渐成为石墨烯企业整合产业链的重要手段，还有一些企业以兼并重组方式进入石墨烯产业。常州企业已超过160家，领跑全国。

中国经济信息社长期跟踪研究国内外石墨烯发展动态。《年报》旨在为政策制定者、业界人士和战略投资者提供准确的市场情报信息和科学决策依据，助力我国抢占石墨烯产业制高点。

2019年中国PE期现基差范围较2018年缩窄，以华北煤化工7042价格与LL主力合约结算价基差来看，全年升贴水范围在520元/吨以内，且基差多处于正值。2019年中国PE市场供需压力加大，7-9月，中美贸易摩擦升级，市场担忧情绪加重，现货价格弱势下行，并跌破十年历史低位，此阶段现货端压力大于期货，基差处于负值。

进入12月，PE基差再次转负，从基本面来看，12月中国PE装置多平稳运行，石化库存及港口库存均降至季节性低位水平，至12月26日，PE基差已降为-260，达到年内低位。从期现结合的角度看，此时现货贴水期货幅度加大，有利于石化年初顺利营造开门红。12月27日，中石化华东率先出台部分货源年初新价，从价格变化来看：1月初石化LDPE中天100PC涨100元/吨，其他价格暂稳;LLDPE通用料镇海/扬子(MI=2，不含开口剂)稳，镇海/扬子(MI=2，含开口剂)涨50元/吨，LLDPE高熔涨100元/吨，中安联合(MI=2，不含开口剂)涨50元/吨，滚塑降100元/吨;HDPE月初新价暂未出台。

从中石化华东年初新价来看，年初部分PE货源虽有调涨，但幅度有限，且涨价集中于价格基础较低的牌号和部分货源偏少的含开口剂LLDPE(非常规标品)。众所周知，年内聚烯烃价格延续下行震荡趋势，聚烯烃生产企业利润均被压缩，行至年底，石化及港口库存均已降至历史低位，此阶段期现价差转负且价差扩大虽为石化年初调涨带来一定的利好支撑，但浙江石化新装置计划1月份投产，恒力石化计划2月份试车投产，西布尔新装置已然投产中，且PE货源将全部销至中国市场，叠加1月份中国传统春节，市场需求减弱，业者对未来新扩能担忧，市场难有较强的炒作气氛。

综合而言，1月份塑料市场供需两弱，而且年关将至，市场资金流动性偏紧，整体的氛围逐渐趋于平淡。1月中旬后，市场参与者将继续减少，预计1月份PE价格将以区间整理为主，未来继续关注宏观面消息及节后各环节库存变化。

据海湾石油和化工协会(GPCA)最新报告，中东海湾合作委员会(GCC)国家的乙烯及相关产品的产能将继续快速增加。但受海湾地区乙烷原料供应限制的影响，当地裂解装置的原料构成正趋于重质化。乙烷原料成本优势正逐步消失，迫使该地区的生产商加大海外投资力度。

乙烯相关产品产能剧增

未来，海湾地区乙烯产能大幅增加已成定局。GPCA预测，未来10年，GCC国家的乙烯产能将在当前的基础上大幅增加53%，达到3940万吨/年。当前，GCC国家一直在持续扩大乙烯产能，自2000年以来的年均增速达到9.8%，年均增加120万吨。2018年，产能已经达到2580万吨/年。而GPCA的报告显示，未来10年，当地乙烯产能折合年均增加约150万吨。沙特将占据GCC地区新增乙烯产能的一半，年均增速为3.4%。

与此同时，乙烯衍生物的产能也会有所增长，虽不会高于乙烯的增速，但仍会保持可观增长。GPCA表示，2018年，GCC地区乙烯衍生物产能为3300万吨/年，占据全球乙烯衍生物总产能的21%。按市场规模计算，聚乙烯(PE)和乙二醇(EG)是最大的乙烯衍生物。未来10年，GCC地区乙烯衍生物产能增长也将来自于PE和EG，合计将占据该地区新增乙烯衍生物产能的91%。其中，EG产能年均增速预计为1.5%，与该地区乙烯衍生物产能增速一致。

原料变化削弱成本优势

在乙烯及其衍生物产能上升的同时，GCC国家的裂解原料正在发生变化，使该地区成本优势有所削弱。GPCA表示，GCC国家乙烯原料构成变化将受到炼油厂和石化一体化项目以及沙特基础工业公司(SABIC)和沙特阿美正在开发的原油直接制化学品(COTC)技术的驱动。对于传统的乙烯生产商来说，这种情况会造成乙烷供应减少和原料重质化。

GPCA预计，受供应减少影响，GCC国家乙烯生产商使用乙烷作为原料的比重将从2018年的70.7%降至2028年的67.3%。GPCA的报告显示，过去乙烷供应充裕且成本较低，一直是GCC国家蒸汽裂解装置的主要原料，但是当前乙烷供应开始减少，意味着裂解装置将使用更多的重质原料。不同的重质原料裂解的经济性不同。GCC国家正在建设的一些裂解装置都是混合进料。

GPCA警告，2018年，GCC国家的乙烯生产成本比全球平均成本低30%，而2013年该地区的乙烯生产成本比全球平均成本低60%。未来这种成本上涨趋势可能还会继续。

加大地区外投资力度

GPCA的报告指出，优势原料短缺迫使生产商们越来越重视地区外的投资。GCC国家生产商们正在主要的增长市场投资建设乙烯生产设施，尤其是在亚洲和北美。GPCA预计，在中国市场，从2019年至2027年，乙烯供应将以年均3.7%的速度增长。GCC国家乙烯生产商正在中国浙江、福建以及辽宁运营或规划石化项目。北美是另一个焦点。SABIC、埃克森美孚、沙特阿美以及诺瓦化学、北欧化工和道达尔正在美国墨西哥湾沿岸新建蒸汽裂解装置。

GCC国家对于中国和北美的关注还在于成本原因。假设油价为60美元/桶，GCC国家以乙烷为原料的乙烯生产商成本低廉，但由于供应变化，低成本的供应来源只能满足乙烯需求的一部分。因此，GPCA表示，全球需要建设石脑油裂解装置来满足需求，而中国和北美都是新建石脑油裂解装置最具成本效益的地区。

同时，由于当地市场需求量有限，GCC国家生产的乙烯还将大量出口。GPCA估计，到2029年，该地区生产商生产的1/3的乙烯将出口海外市场。考虑到海外项目增加，该地区生产商生产的乙烯占全球市场的份额将从2018年的20%提高至2027年的25%。

本次监督抽查依据GB/T 21661-2008 《塑料购物袋》、GB/T 21660-2008 《塑料购物袋的环保、安全和标识通用技术要求》等标准要求，对下列项目进行了检验：厚度、异嗅、印刷质量、提吊试验、跌落试验、漏水性、封合强度、落镖冲击、环保声明、安全声明项目。

本次抽查发现涉及安全性能指标的项目有1批次产品不符合标准要求，涉及的不合格项目为：厚度;有7批次产品不符合使用性能指标，涉及的不合格项目为：落镖冲击、印刷质量。

塑料购物袋的厚度不合格，使用过程中易破裂，存在安全隐患，也会降低循环使用的次数，污染环境;落镖冲击不合格，也就意味着薄膜袋各部位厚薄不均，强度不均匀，在内装到标称重量时易破裂，造成盛装物掉出损坏或者砸伤消费者;印刷质量不合格会造成消费者使用过程中印刷内容的脱落，污染消费者的接触部位。

本次抽查发现的不合格产品将移交企业所在地市场监管部门依法进行处理。