200万激光点的金属“区域3D打印”技术，速度提升1千倍，Seurat获4100万美元融资

南极熊导读：又一个伟大的金属3D打印技术即将产业化了。颠覆性在于：

• 200万个激光点，速度比传统激光3D打印技术快1000倍，让单个零件的制造成本大大降低（文末和留言处，可下载技术的PDF文件）；
• 更高分辨率和精度，光斑直径可小至10微米；
• 区域处理速度突破扩展性的限制。
  

200万激光点的金属“区域3D打印”技术，速度提升1千倍，Seurat获4100万美元融资

△每次3D打印一个15平方毫米的区域

当前SLM金属3D打印的痛点

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SLM金属3D打印技术现在越来越火，为了加大打印尺寸和打印速度，激光器从2个到4个，再到8个、10个、12个，甚至中国江苏某公司最新款设备已达20个！但还是存在生产速度低的问题，并且由于飞溅、缺陷和残余应力而产生的严重质量问题。

而Seurat 的新型3D打印机通过区域打印进行操作，从而实现激光强度的完全控制。调整热作用可以最大限度地减少飞溅、控制微观结构和降低残余应力。Seurat 区域3D打印技术，使用高速视频，材料分析和多物理场建模，来表征激光和粉末之间相互作用的影响解决基础物理问题，可以很好应用在能源领域，例如轻型车辆、热交换器、新型高性能部件。

SLM 金属3D打印技术获重大突破

2021年7月1日，南极熊获悉，金属3D打印创业公司Seurat Technologies最近获得了4100万美元（约2.65亿元人民币）的B轮融资，由投资公司Capricorn基金领投。

据悉，Seurat公司将使用这笔资金继续加速“区域打印工艺”的研发和商业化。这是一种创新的3D打印技术，使用200万个激光点来实现部件的大规模3D打印。这与EOS此前发布的近百万个二极管激光器来融化材料看起来很相似。

200万激光点的金属“区域3D打印”技术，速度提升1千倍，Seurat获4100万美元融资

△Seurat200万个激光的“区域打印工艺”，可以打印金属件

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△EOS的LaserProFusion技术，采用近百万个二极管激光器来熔化材料并逐层制造零件，适用于尼龙粉末材料

但是，在技术原理上并不相同，Seurat的这种新技术不是增加激光源的数量，而是使用一种全新的光束处理方法来增加每次的熔化量。常规的金属增材制造系统的光斑直径为100微米，对于单激光系统，就是使用直径100微米的激光进行扫描打印。而Seurat系统将200万个激光点射向15平方毫米的方形区域，每个光点的直径大约为10微米，也就是说一次打印一个区域。

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南极熊剖析一下，可能你会更容易理解这个技术的厉害之处：

• 在激光打印照射效率上，Seurat的光斑面积相当于15平方毫米，而常规单激光100微米直径的光斑面积仅仅为0.0078平方毫米，两者相差近1000倍，也就是说最多可以实现单激光系统1000倍以上的熔融效率；
• 在激光打印精度分辨率上，Seurat的精度却能达到传统单激光的10倍。
  

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现有的金属增材制造中效率比较高的两种工艺是：电弧熔丝和粘结剂喷射。电弧熔丝使用基于金属丝的焊接工艺来沉积材料。然而，电弧熔丝的打印精度很低，能打印的最小特征尺寸在5-10毫米之间。粘合剂喷射法是基于喷墨打印技术，以高生产速率打印毛坯部件，然而打印之后还需要进行烧结，两步法也使这项技术难以掌握。目前，使用这两种技术方法可以实现400-1,500立方厘米/小时的打印速度。

Seurat的区域打印技术的生产力远远超过任何现有金属3D打印技术。它的打印速度甚至高于电弧熔丝，但它保持了激光粉末床熔融的精度和分辨率，并有可能进一步提高表面质量和零件的灵活性。

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△激光粉末床熔融、电弧熔丝、粘结剂喷射、区域打印技术四种工艺在最小特征尺寸和打印效率方面的对比

Seurat公司首席执行官兼联合创始人James DeMuth说："Seurat正在将一项革命性的技术推向市场，引入新的金融和战略投资者将极大地帮助公司在商业化方面迈出下一步。

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自2015年成立以来，Seurat公司一直致力于开发“区域打印工艺”，并打算推广给汽车、消费技术和工业客户。与现有技术相比，"区域打印 "将200多万个激光点聚焦到金属粉末床上，实现快速打印最终用途的部件。

在汽车领域，Seurat公司认为他们的技术可用于生产汽车备件和下一代电动汽车的原型部件。同时，这项技术因为具有可扩展性和无飞溅性，可以成为生产工业应用大尺寸部件的理想选择。

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由于Seurat技术的生产效率高，可以帮助用户有效的降低成本。Seurat的区域打印技术突破了每个零件成本的现有障碍，他们的第一代系统与今天的增材制造技术相比，已经可以降低50%的成本。而且将进一步提高效率，未来几代机器的目标是在2030年击败传统压铸工艺的制造成本。这将标志着增材制造作为一种主流技术的突破。

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△当前增材制造成本、未来几代区域打印技术的成本、传统制造工艺成本对比

然而，这个工艺已经开发了至少六年，在2017年获得了专利，但目前还未实现商业化。

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△Seurat Technologies的专利，"一种包括激光器的增材制造系统"

在本轮融资之前，True Ventures于2018年1月投资了Seurat 1350万美元的A轮，截止目前，Seurat的融资总额超过5790万美元。

本轮融资除了来自Capricorn的资金，Seurat 公司还获得了来自全球移动通信供应商DENSO公司的投资，以及长期支持者True Ventures、GM Ventures、Porsche Automobil Holding SE、西门子能源和Maniv Mobility的持续支持。
核心技术很神秘

Seurat对相关技术很少公开信息，而且这个公司名字也很神秘。Seurat “修拉”是法国著名艺术家乔治·修拉的名字。他开创了一种新的艺术风格，称为“点彩画”或“色光画”。这种风格涉及通过放置一系列复杂的单个色点来描绘图像，当从远处观看时，这些色点在总体上融合成一幅连贯的画面。这就像“点阵”绘画。下面是一个例子：


难道 Seurat Technologies 的金属 PBF 3D 打印系统是同样的逻辑？一个系统，它能够同时向粉末床上的像素大小的小区域提供独立控制的能量！实现区域内的瞬间照射，理论上它可以在一次曝光，完成整个层的打印。


△Seurat 专利 20180326663 描述了一种奇怪的“开关场光束路由”系统，其中激光能量通过多级变换和转向单元级联。这可能是一种使用单个强大的激光，然后分成大量独立可控光束的方法。这可以实现提升高度，然后让激光并行曝光，从而极大地加快打印速度。

应用案例

西门子能源燃气轮机主漩涡器

西门子能源是全球领先的增材制造先锋之一。无论是快速原型设计还是制造航空衍生品、燃气和蒸汽涡轮机或压缩机的零件，它们都可以在更快的时间内被设计出来。

更快，具有更高的灵活性，更好的材料，以及优化的效率。一个已经投入生产的主要应用是燃气轮机漩涡器。这些部件被安装在西门子SGT 5/6 8000H燃气轮机的一个先进的燃烧系统中，用于混合燃料气和压缩空气。使用增材制造将8个零件减少到1个零件，缩短了交货时间，并通过优化设计和工业化生产实现了积极的商业案例。

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△西门子能源燃气轮机主漩涡器

保时捷电动车电机外壳

铝制外壳是一种新材料，它比传统的铸造件更轻，将传动系统的整体重量减少了约10％，并能减少对环境的影响。使用特殊的结构，由于采用了3D打印技术，高度受力区域的刚度也增加了一倍。在工艺创新方面也有更多的潜力创新，如为客户提供新的定制服务和备件。这种工艺在技术上和经济上对保时捷都有意义，特别是在特殊和小型汽车系列以及赛车运动。

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△保时捷电动车电机外壳

金属3D打印的规模化生产

实际上，Seurat公司不是第一家将目光投向高产量金属3D打印的公司。SLM Solutions在Formnext Connect展会上推出了强大的NXG XII 600 3D打印机，具有12个可同时打印的1KW激光器，可以进行大规模的零件生产。

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△NXG XII 600 3D打印机 12个1KW的激光器同时烧结金属粉末材料

在粉末床熔融（PBF）系统方面，中国3D打印机制造商华曙高科在TCT Asia 2021上发布了一款新的机器。FS721M-8 配备了8个1KW的激光器和720 x 420 x 420mm的构建体积。

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△华曙高科FS721M-8

此外，Sciaky公司透露，2020年他们的电子束增材制造（EBAM）系统打印了超过12000磅(5443公斤)的钛。机器的高沉积率（HDR）以及航空航天和国防客户的需求，使其达到了新的里程碑。

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△Sciaky 的电子束增材制造（EBAM）系统

Seurat 还发布了一份金属3D打印白皮书，南极熊分享给你，可直接下载。

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Seurat金属3D打印白皮书.pdf (1.53 MB, 下载次数: 412)

2021-7-1 16:10 上传

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Seurat Technologies 已获得多项专利。包括：

• US20170120537A1.pdf (2.88 MB, 下载次数: 129)
  2021-7-2 10:00 上传

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• US20170120387A1.pdf (1.93 MB, 下载次数: 109)
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• US20170120335A1.pdf (2.76 MB, 下载次数: 131)
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• US20170120334A1.pdf (2.65 MB, 下载次数: 112)
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• US10596626.pdf (4.43 MB, 下载次数: 119)
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• US10518328.pdf (4.32 MB, 下载次数: 148)
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• US20170120336A1.pdf (3.29 MB, 下载次数: 131)
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• US20170120530A1.pdf (3.38 MB, 下载次数: 257)
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• US20170123222A1.pdf (2.34 MB, 下载次数: 111)
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• US20170123237A1.pdf (1.92 MB, 下载次数: 96)
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• US20170232637A1.pdf (2.96 MB, 下载次数: 101)
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• US20180326663A1.pdf (2.91 MB, 下载次数: 100)
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• US20180326664A1.pdf (3.41 MB, 下载次数: 101)
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• US20200164438A1.pdf (2.11 MB, 下载次数: 221)
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• US20200189038A1.pdf (1.28 MB, 下载次数: 90)
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• US20200198060A1.pdf (1.63 MB, 下载次数: 102)
  2021-7-2 10:08 上传

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20170120387US 使用打印操作点进行零件操作 提交日期：2016 年 10 月 27 日

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

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

20170120537US 增材制造室系统 提交日期：2016 年 10 月 27 日

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

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

20170120332US 增材制造系统和方法 提交日期：2016 年 10 月 27 日

10583484US 用于增材制造的多功能摄取系统 提交日期：2016 年 10 月 27 日（已授予）

20170120333US 封闭式增材制造系统 提交日期：2016 年 10 月 27 日

20170120530US 用于基于激光的增材制造的动态光学组件 提交日期：2016 年 10 月 28 日

20170123222US 增材制造中的极化复合系统 提交日期：2016 年 10 月 28 日

20170120336US 通过增材制造技术形成的长分辨率和高分辨率结构 提交日期：2016 年 10 月 28 日

20170123237US 用于增材制造优化的光回收 提交日期：2016 年 10 月 28 日

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

20170232515US 增材制造仿真系统和方法 提交日期：2017 年 1 月 25 日

20170232557US 增材制造，空间热处理系统和方法 提交日期：2017 年 1 月 30 日

20170232637US 增材制造，键合改性系统和方法 提交日期：2017 年 1 月 30 日

20180326664US 用于增材制造优化的图案光固态路由 提交日期：2018 年 5 月 11 日

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

20200189038US 增材制造系统，用于使用高通量激光二维打印粉末创建物体 提交日期：2019 年 12 月 12 日

20200198060US 增材制造系统使用脉冲调制激光器进行二维打印 提交日期：2019 年 12 月 19 日

20200164438US 用于增材制造的多功能摄取系统 提交日期：2020 年 1 月 31 日

△Seurat 专利 20180326663 描述了一种奇怪的“开关场光束路由”系统，其中激光能量通过多级变换和转向单元级联。这可能是一种使用单个强大的激光，然后分成大量独立可控光束的方法。这可以实现提升高度，然后让激光并行曝光，从而极大地加快打印速度。

这家神秘公司，名字也很神秘。“修拉”是法国著名艺术家乔治修拉的名字。他开创了一种新的艺术风格，称为“点彩画”或“色光画”。这种风格涉及通过放置一系列复杂的单个色点来描绘图像，当从远处观看时，这些色点在总体上融合成一幅连贯的画面。这就像“点阵”绘画。下面是一个例子：

难道 Seurat Technologies 的金属 PBF 3D 打印系统是同样的逻辑？一个系统，它能够同时向粉末床上的像素大小的小区域提供独立控制的能量！实现面曝光，理论上它可以在一次曝光，完成整个层的打印。

网友wbcsh
激光打印的矛盾在于光斑大，就打印速度快，但结构不精细(像素太粗)，而要结构精细，则光斑不能大，打印速度就慢。用多个激光头并行打印能能部分解决矛盾，但要到达若要求的精细度，激光头太多，装置巨大，费用天价。修拉技术的核心是把原来一个激光头发出光量(一个比较大的光斑)利用很多面细小的反光镜将总光斑细分为很多个小光斑，总的光量不变，但在一个大光斑的区域中就有明有暗了。明亮的细分区域的光量足够烧结该小区域的金属粉末，暗的则不行，这样，在原大光斑扫过的区域，需要的精细结构都实现了。

修拉也许还把原激光器发出的一束光的光斑扩大了，以增加一次扫描路径的宽度，而在扫描带宽里选择经过的每一个像素点的明暗，明者烧结固化，暗者依旧粉末。

这个利用“像素列阵反射镜”但激光打印头上的思路是修拉的，但像素阵列反射镜的技术不是修拉的，是专业像素反射镜公司的常规产品。修拉的创新在想到用这玩意解决激光打印速度和精度的矛盾。

把多个像素反射镜排到一起，用一个足够大(光斑范围和光量)激光源，照射这个像素反射镜阵列，反射出2百万个细小的激光就唾手可得了

每一个像素反射镜都可以单独调整反光量，开关频率在250-500kHz，居然还可以有灰度。修拉可能用不上这个调灰度的功能，3D打印，要么烧结成型，要么留着粉状。

这种反射镜阵列是现成的，麦帝有的卖。但不知道现在是否属于对华禁售品。另外，不知道修拉是否把应用这个阵列的事也列在专利保护范围内了。
革命性的地方是光阀，它能把一束光的投射区细分出精细的明暗像素来。修拉想到在3D激光打印成型中是一个创新，但在光阀制造商那里，这只是多了一个应用领域而已。光阀应该不是修拉干的事，术有专攻，那是光阀厂家的本事，修拉的本事在用好这个光阀。

国内或还没有做这类光阀的(反射、透射的两大类)，国内激光打印成型商与修拉的差距在不知道有光阀这现成的玩意可以用，或者现在知道了也没法用，一个可能是买不到(禁售)，一个可能是被修拉的专利保护掉了。不过，直接应用光阀产品这事应该不容易被专利保护掉，具体的用法可能会被保护。

金属3D打印现在越来越火，但也存在生产率低的问题，并且由于飞溅、缺陷和残余应力而产生的严重质量问题。

Seurat 的新型3D打印机通过区域打印进行操作，从而实现激光强度的完全控制。调整热作用可以最大限度地减少飞溅、控制微观结构和降低残余应力。使用高速视频，材料分析和多物理场建模，来表征激光和粉末之间相互作用的影响并阐明基础物理。Seurat 区域3D打印技术，可以很好应用在能源领域，例如轻型车辆、热交换器、新型高性能部件。

又一个伟大的金属3D打印技术即将产业化了。颠覆性在于：
速度比传统激光3D打印技术快1000倍，让单个零件的制造成本大大降低
更高分辨率和精度，光斑直径可小至10微米
区域处理速度突破扩展性的限制

SLM金属3D打印重大突破，区域打印速度提升1000倍

今天SLM金属3D打印技术越来越火，为了加大打印尺寸和打印速度，激光器的数量从1个、2个，增加到20个。南极熊获悉，Seurat新推出了革命性的“区域3D打印技术”，让打印速度提升1000倍，同时打印分辨率精度提升10倍。它用200万个激光点射向15平方毫米的方形区域，分辨率达10微米，而且没有飞溅效应、减少残余应力。

Seurat“区域3D打印技术”的效率可高于电弧熔丝技术和粘结剂喷射技术，但保持了激光粉末床熔融的精度和分辨率，它的成本已比目前的3D打印工艺降低了一半，而且技术还在不断进步，预计10年后可以击败传统压铸工艺，变成主流。

很厉害的技术

很有创新