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從實(shi)驗室(shi)到產業鏈(lian):摩方(fang)是怎(zen)麽“煉”材(cai)料(liao)的?
更新(xin)時(shi)間:2025-05-06
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在精(jing)密3D打(da)印(yin)的(de)競技場,設(she)備是(shi)門面(mian),材(cai)料(liao)是深藏(zang)的內功(gong)。沒有(you)豐富(fu)的適配材(cai)料(liao),再強的(de)設(she)備都(dou)會(hui)顯得(de)紙上(shang)談(tan)兵。摩方作為精(jing)密3D打(da)印(yin)領(ling)域(yu)的創(chuang)新(xin)者(zhe),不僅在設(she)備端(duan)不斷叠(die)代(dai),持(chi)續在材(cai)料(liao)體系(xi)應(ying)用(yong)上(shang)取得(de)突破,將很(hen)多(duo)傳(chuan)統認(ren)為(wei)不適合(he)3D打(da)印(yin)的(de)材(cai)料(liao)變成了可(ke)批(pi)量(liang)應(ying)用(yong)的產業材(cai)料(liao)。
在將材(cai)料(liao)與(yu)制(zhi)造(zao)的深度融(rong)合(he)的過(guo)程中(zhong),摩方(fang)壹(yi)邊(bian)“啃(ken)"材(cai)料(liao)的硬(ying)骨頭(tou),壹邊(bian)把(ba)高(gao)精(jing)度3D打(da)印(yin)從(cong)實(shi)驗室(shi)帶進工(gong)廠。除(chu)了(le)不斷叠(die)代(dai)技術工(gong)藝,突破光固(gu)化材(cai)料(liao)障(zhang)礙,創(chuang)新(xin)性地(di)跨(kua)領(ling)域(yu)整(zheng)合(he)上(shang)下遊(you)工(gong)藝,滿足(zu)研發(fa)、工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)流(liu)程中(zhong)的大(da)量(liang)加(jia)工(gong)需(xu)求,提高(gao)在工(gong)業(ye)領(ling)域(yu)的滲透率。
實(shi)踐表明,摩(mo)方能在全球範(fan)圍內吸引(yin)不同(tong)行業(ye)頭(tou)部公(gong)司、世界(jie)500強企(qi)業及(ji)科研(yan)院所(suo)成為(wei)客(ke)戶(hu),並不斷挖(wa)掘出基(ji)於(yu)精(jing)密增材(cai)制(zhi)造(zao)技術的(de)創(chuang)新(xin)產(chan)品(pin)量(liang)產(chan)機(ji)遇(yu),與(yu)摩(mo)方(fang)始(shi)終堅持(chi)探索(suo)材(cai)料(liao)與(yu)制(zhi)造(zao)工(gong)藝的深入融(rong)合(he),滿足(zu)客戶(hu)日(ri)益(yi)增長的個(ge)性化、高(gao)精(jing)度和(he)性能需(xu)求關系(xi)密切。
增材(cai)制(zhi)造(zao)通過(guo)逐(zhu)層增加(jia)材(cai)料(liao)來(lai)制(zhi)造(zao)三(san)維產(chan)品(pin),材(cai)料(liao)是增材(cai)制(zhi)造(zao)的重要物質(zhi)基(ji)礎(chu),也很大(da)程度上(shang)決定了增材(cai)制(zhi)造(zao)的專(zhuan)業應(ying)用(yong)廣度。長(chang)期以來(lai),3D打(da)印(yin)壹(yi)直給外(wai)界(jie)壹(yi)個(ge)印(yin)象——打(da)得(de)出來(lai),但不能使(shi)用。壹(yi)方面(mian)是因(yin)為傳(chuan)統3D打(da)印(yin)材(cai)料(liao)(如(ru)光固(gu)化樹(shu)脂(zhi))性能不如(ru)意(yi);另壹(yi)方面(mian),很難(nan)說(shuo)服(fu)不同(tong)行業(ye)改(gai)變長(chang)期以來(lai)的(de)材(cai)料(liao)使(shi)用習(xi)慣。舉(ju)個例子(zi),壹(yi)款產(chan)品(pin)幾(ji)乎(hu)全(quan)都(dou)使(shi)用某壹種材(cai)料(liao),制(zhi)造(zao)商願意冒(mao)著未知(zhi)風(feng)險(xian),做(zuo)第(di)壹(yi)個吃螃(pang)蟹的(de)人(ren),去嘗(chang)試壹款(kuan)從(cong)未有(you)同(tong)行使(shi)用過(guo)的材(cai)料(liao)嗎?絕大(da)多(duo)數企(qi)業的答(da)案(an)是(shi):不敢(gan)輕易(yi)動。
這(zhe)就(jiu)是(shi)為什(shen)麽——即(ji)使(shi)很多(duo)3D打(da)印(yin)機(ji)參(can)數再亮(liang)眼(yan),也只(zhi)能停留(liu)在打(da)樣階(jie)段,離真正(zheng)走(zou)向產業化差壹(yi)座“材(cai)料(liao)的橋梁"。而(er)傳(chuan)統註(zhu)塑(su)模式(shi)下(xia),壹旦開(kai)模,就(jiu)可(ke)以(yi)大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)大(da)批(pi)量(liang)生(sheng)產(chan)的(de)成本(ben),提高(gao)生產(chan)效率。與(yu)之(zhi)相(xiang)比,3D打(da)印(yin)雖(sui)然(ran)可(ke)以(yi)避免(mian)模具(ju)成(cheng)本(ben),但存在生產效(xiao)率不高(gao)的問(wen)題。
在充分研究行業(ye)現(xian)狀的(de)基(ji)礎(chu)上(shang),摩方(fang)走的不是材(cai)料(liao)研發(fa)“捷(jie)徑",而是“融合(he)式打(da)法":壹(yi)方面(mian),集(ji)中攻(gong)克(ke)高(gao)精(jing)密度、小微尺寸(cun)器(qi)件(jian)的光固(gu)化材(cai)料(liao)成型及(ji)性能問題(ti),以(yi)終(zhong)端(duan)應(ying)用(yong)為目標,持(chi)續拓(tuo)展不同(tong)特性的(de)光固(gu)化打(da)印(yin)材(cai)料(liao)的研發(fa)和生(sheng)產;另壹(yi)方面(mian),開(kai)創(chuang)性地(di)打(da)通了(le)註(zhu)塑(su)級成(cheng)熟材(cai)料(liao)與(yu)3D打(da)印(yin)的(de)融合(he)路徑(jing),讓高(gao)精(jing)度3D打(da)印(yin)和(he)“老材(cai)料(liao)"也能擦出新(xin)火(huo)花(hua)。
說(shuo)白(bai)了,摩(mo)方不是靠(kao)某壹種“新(xin)材(cai)料(liao)"的奇(qi)招(zhao)突(tu)圍,而是(shi)從(cong)不同(tong)終端(duan)應(ying)用(yong)需(xu)求出發(fa),逐(zhu)類地“啃"問題。

陶(tao)瓷(ci)的(de)強度高(gao)、耐溫(wen)、耐磨,具(ju)有(you)生(sheng)物(wu)相(xiang)容性和(he)優異(yi)的電(dian)磁功(gong)能,是很(hen)多(duo)工(gong)業(ye)、醫(yi)療行業(ye)夢(meng)寐以(yi)求(qiu)的材(cai)料(liao)。拓(tuo)展純陶(tao)瓷(ci)器(qi)件(jian)的增材(cai)制(zhi)造(zao),能大(da)幅(fu)拓(tuo)寬摩方(fang)技術的(de)應(ying)用(yong)廣度。
但傳(chuan)統陶(tao)瓷(ci)制(zhi)造(zao)周(zhou)期長、成(cheng)本(ben)高(gao)、結(jie)構復雜(za)就更難(nan)加(jia)工(gong)。對(dui)此摩(mo)方進行了(le)大(da)量(liang)研(yan)究(jiu)。傳(chuan)統陶(tao)瓷(ci)器(qi)件(jian)成形過程中(zhong),使(shi)用的(de)是標(biao)準陶(tao)瓷(ci)粉(fen)體,摩方(fang)在不改變(bian)陶(tao)瓷(ci)特(te)性的(de)基(ji)礎(chu)上(shang),針對(dui)該粉(fen)體進行二次精(jing)加(jia)工(gong),後對(dui)陶(tao)瓷(ci)漿料(liao)進行直接打(da)印(yin),粒徑在50-500nm的陶(tao)瓷(ci)粉(fen)體,均有(you)望成(cheng)為適配打(da)印(yin)的(de)漿料(liao)。經過脫(tuo)脂(zhi)、燒結(jie),高(gao)分子材(cai)料(liao)消失(shi),僅(jin)保留陶(tao)瓷(ci)材(cai)料(liao)和性能。總結(jie)下(xia)來(lai),摩(mo)方(fang)的(de)陶(tao)瓷(ci)器(qi)件(jian)打(da)印(yin),既利用(yong)了成熟的(de)陶(tao)瓷(ci)材(cai)料(liao),又(you)克(ke)服(fu)工(gong)藝影響(xiang),發(fa)揮了(le)摩方(fang)的高(gao)精(jing)度壹(yi)體成(cheng)型制(zhi)造(zao)優勢(shi)。
當(dang)前(qian),摩(mo)方已能進行氧(yang)化鋁(lv)、氧(yang)化鋯器(qi)件(jian)的生產(chan)。在此過程中(zhong),摩方(fang)摸索(suo)和總(zong)結(jie)了(le)陶(tao)瓷(ci)打(da)印(yin)體(ti)系(xi),將(jiang)技術應(ying)用(yong)擴展到更多(duo)的(de)小顆粒(粒徑~500nm)、非(fei)黑(hei)色(se)系(xi)陶(tao)瓷(ci)材(cai)料(liao)等領(ling)域(yu)。
出於商業化、市場變現(xian)等(deng)角度考慮(lv),摩(mo)方從可(ke)打(da)印(yin)的(de)牙冠、牙齒貼面(mian)、壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)、氧(yang)化鋁(lv)微針、鈦(tai)酸(suan)鎂(mei)天(tian)線(xian)等在內的多(duo)種陶(tao)瓷(ci)品(pin)種中(zhong),選(xuan)擇牙(ya)齒貼面(mian)進行產(chan)業(ye)化投(tou)入(ru)和市場化實(shi)踐。
2024年(nian),摩(mo)方自(zi)研的陶(tao)瓷(ci)牙(ya)齒貼面(mian)材(cai)料(liao)拿下三(san)類醫(yi)療器(qi)械註冊證(zheng),獲(huo)得(de)美國(guo)FDA 510(k)認證(zheng)。這是牙齒貼面(mian)制(zhi)造(zao)領(ling)域(yu)的壹個重要裏程碑(bei)——摩方(fang)的(de)高(gao)精(jing)度增材(cai)制(zhi)造(zao)技術結(jie)合(he)這壹(yi)材(cai)料(liao)制(zhi)造(zao)的牙齒貼面(mian),為全(quan)球精(jing)度最高(gao)、厚(hou)度低(di),大(da)幅(fu)推動齒科修(xiu)復從“有(you)創(chuang)"到(dao)“無(wu)創(chuang)"的(de)進程。
2024年(nian)下(xia)半年(nian)以(yi)來(lai),摩(mo)方(fang)的(de)牙齒貼面(mian)產品(pin)陸續在國(guo)內、日(ri)本(ben)、美國(guo)等市場展開(kai)銷(xiao)售(shou),並收到來(lai)自(zi)東南(nan)亞(ya)、香港(gang)等地(di)區(qu)齒科同(tong)行的(de)積(ji)極反饋(kui),逐(zhu)步(bu)在全球打(da)開(kai)市場。

傳(chuan)統註(zhu)塑(su)、數控機(ji)床(chuang)切削(xue)等(deng)方(fang)式加(jia)工(gong)精(jing)密器(qi)件(jian),不僅難(nan)以(yi)制(zhi)造(zao)具有(you)復雜(za)、精(jing)細(xi)結(jie)構的產(chan)品(pin),而(er)且(qie)模具(ju)或(huo)刀具路徑(jing)編(bian)程的(de)初(chu)期成本(ben)高(gao)、開(kai)發(fa)周(zhou)期長。光固(gu)化3D打(da)印(yin)雖(sui)然(ran)能有(you)效(xiao)彌(mi)補(bu)傳(chuan)統制(zhi)造(zao)方式的(de)不足(zu),然(ran)而(er),作為全(quan)新(xin)的(de)材(cai)料(liao)體系(xi),與(yu)傳(chuan)統塑(su)料(liao)相(xiang)比,光固(gu)化高(gao)分子材(cai)料(liao)性能很難(nan)滿足(zu)要求,壹(yi)直難(nan)被(bei)各行業(ye)直接應(ying)用(yong)。即(ji)使(shi)光固(gu)化高(gao)分子材(cai)料(liao)能夠滿足(zu)性能要求,但對(dui)於工(gong)業(ye)客(ke)戶(hu)來(lai)說(shuo),切(qie)換(huan)材(cai)料(liao)所帶來(lai)的(de)風(feng)險(xian)較高(gao),企(qi)業往(wang)往(wang)不會(hui)輕舉妄(wang)動。此(ci)外(wai),3D打(da)印(yin)的(de)精(jing)度也(ye)是限(xian)制(zhi)其在垂直產業(ye)中獲(huo)得(de)大(da)規模應(ying)用(yong)的主要原因(yin)之(zhi)壹(yi)。這也(ye)解(jie)釋(shi)了(le)為(wei)什(shen)麽許多(duo)3D打(da)印(yin)方(fang)案雖具潛(qian)力(li),但長期以來(lai)甚(shen)少進入批(pi)量(liang)化應(ying)用(yong)。
對(dui)此,摩(mo)方想了(le)兩(liang)個方(fang)案(an)進行突(tu)破:
方案(an)壹(yi),用3D打(da)印(yin)做(zuo)模具(ju),用(yong)熟料(liao)來(lai)註(zhu)塑(su)。經過系(xi)統研(yan)發(fa),摩方(fang)重點(dian)研究並攻克(ke)了(le)以犧牲樹(shu)脂(zhi)(可(ke)溶(rong)性樹(shu)脂(zhi))為主的(de)高(gao)分子材(cai)料(liao)。摩方用可(ke)溶(rong)性樹(shu)脂(zhi)快速(su)打(da)印(yin)出復雜(za)模具(ju),再(zai)用常(chang)規塑(su)料(liao)來(lai)註(zhu)塑(su)零件(jian),既保留3D打(da)印(yin)的(de)高(gao)精(jing)度、靈(ling)活性、結(jie)構復雜(za)性,又(you)不放棄(qi)成(cheng)熟材(cai)料(liao)體系(xi)。與(yu)傳(chuan)統註(zhu)塑(su)及(ji)模具(ju)相(xiang)比,這(zhe)種開(kai)創(chuang)性的(de)特(te)種註(zhu)塑(su)路徑(jing),可(ke)以(yi)實(shi)現更(geng)簡單的(de)模具(ju)設(she)計、更(geng)復雜(za)的產品(pin)結(jie)構、大(da)幅(fu)節(jie)約(yue)成(cheng)本(ben)並縮(suo)短(duan)周(zhou)期。同(tong)時(shi),其讓高(gao)精(jing)度3D打(da)印(yin)跳出材(cai)料(liao)限制(zhi),使(shi)大(da)量(liang)工(gong)業(ye)成(cheng)熟材(cai)料(liao)與(yu)3D打(da)印(yin)深度融(rong)合(he),充分發(fa)揮摩(mo)方精(jing)度的(de)優勢(shi),制(zhi)造(zao)傳(chuan)統方(fang)法難(nan)以(yi)完(wan)成(cheng)的(de)精(jing)密、復雜(za)結(jie)構,大(da)幅(fu)拓(tuo)寬高(gao)精(jing)度3D打(da)印(yin)的(de)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)範圍,包(bao)括液(ye)晶LCP(耐(nai)溫阻燃,用(yong)於(yu)連接(jie)器(qi))、POM(耐(nai)磨(mo)性強,用(yong)於(yu)微型齒輪(lun))、SOOC(透光性好,用於(yu)光學零件(jian))等。

方案(an)二,把光固(gu)化樹(shu)脂(zhi)做得(de)更“懂(dong)人類(lei)"壹點。摩方充分研究光固(gu)化技術路(lu)徑的聚丙(bing)烯(xi)酸酯(zhi)體(ti)系(xi)材(cai)料(liao),擴大(da)光固(gu)化直接打(da)印(yin)的(de)材(cai)料(liao)範圍,開(kai)發(fa)出具有(you)生(sheng)物(wu)相(xiang)容性的(de)光固(gu)化樹(shu)脂(zhi),可(ke)打(da)印(yin)醫(yi)療導流(liu)器(qi)、用(yong)於(yu)生(sheng)產微球的(de)微流(liu)控(kong)芯片等。
使(shi)用摩(mo)方生(sheng)物相(xiang)容性樹(shu)脂(zhi)打(da)印(yin)的(de)單向房水(shui)引(yin)流(liu)器(qi),可(ke)將(jiang)傳(chuan)統手(shou)術(shu)時(shi)間從(cong)45分鐘降低到(dao)5分鐘。已被(bei)北(bei)京(jing)同(tong)仁醫(yi)院成功(gong)應(ying)用(yong)於12例青光眼(yan)患(huan)者(zhe),使(shi)用最長(chang)案(an)例已超過(guo)兩年(nian)。再(zai)例如(ru),摩(mo)方(fang)正(zheng)與(yu)北(bei)京(jing)大(da)學等(deng)機(ji)構合(he)作,利用(yong)生物相(xiang)容性樹(shu)脂(zhi),開(kai)發(fa)制(zhi)備載(zai)藥(yao)微球的(de)微流(liu)控(kong)芯片。該技術可(ke)以(yi)提高(gao)載藥(yao)微球的(de)生(sheng)產效率,提升微球粒徑的(de)壹致性,目(mu)前(qian)已完(wan)成藥(yao)物釋(shi)放等(deng)壹系(xi)列(lie)重要實(shi)驗。

金(jin)屬材(cai)料(liao)在3D打(da)印(yin)方(fang)面(mian)有(you)較廣泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)空間(jian),例如(ru)高(gao)精(jing)度銅(tong)結(jie)構在熱交換(huan)器(qi)/散熱器(qi)方(fang)面(mian),導熱性能優異(yi)。采(cai)用(yong)直接3D打(da)印(yin)工(gong)藝,如(ru)粉(fen)末床熔(rong)融、定向能量(liang)沈積(ji)等(deng)方式(shi),可(ke)以(yi)制(zhi)備銅(tong)結(jie)構。采(cai)用(yong)間(jian)接3D打(da)印(yin)工(gong)藝,通過(guo)材(cai)料(liao)擠(ji)出、粘結(jie)劑(ji)噴射(she)等方式(shi),可(ke)生(sheng)產(chan)出更輕、更小的熱(re)交換(huan)器(qi),且(qie)具(ju)有(you)復雜(za)幾何形狀和盡可(ke)能大(da)的表面(mian)積(ji),可(ke)制(zhi)造(zao)其他工(gong)藝無(wu)法實(shi)現的(de)復雜(za)內部通道(dao)結(jie)構。但這些方法在制(zhi)備銅(tong)結(jie)構時(shi),各自(zi)也面(mian)臨(lin)壹些問(wen)題(ti)。直接打(da)印(yin)銅(tong)結(jie)構,銅粉(fen)對(dui)激光反射(she)率高(gao),能量(liang)吸收不足(zu),結(jie)構致密度低(di),反射(she)的激光會(hui)損害打(da)印(yin)機(ji)光學系(xi)統。間(jian)接(jie)3D打(da)印(yin)金(jin)屬難(nan)以(yi)壹(yi)體(ti)成(cheng)型高(gao)精(jing)度器(qi)件(jian),內部復雜(za)結(jie)構、輕量(liang)化需(xu)求難(nan)以(yi)實(shi)現。目(mu)前(qian)市場金(jin)屬3D打(da)印(yin)普(pu)遍(bian)幅(fu)面(mian)大(da)、精(jing)度低(di)。作為高(gao)精(jing)度3D打(da)印(yin)的(de)代(dai)表,摩方(fang)也與(yu)合(he)作夥伴壹起(qi),在間接金(jin)屬成形領(ling)域(yu)進行了(le)初(chu)步(bu)探索(suo),並應(ying)用(yong)於不同(tong)場景:
第(di)壹(yi)種為(wei)仿(fang)陶(tao)瓷(ci)路(lu)徑(jing):對(dui)銅、不銹鋼、鎳(nie)等(deng)開(kai)展了早期成形研究,即(ji)通過(guo)漿料(liao)制(zhi)備,打(da)印(yin)成(cheng)形光固(gu)化3D打(da)印(yin)結(jie)構,形成金(jin)屬生坯(pi),再脫(tuo)脂(zhi)燒結(jie)等(deng)流(liu)程,制(zhi)造(zao)純銅。這(zhe)為(wei)摩(mo)方(fang)進壹步(bu)深入探索(suo)高(gao)精(jing)度金(jin)屬3D打(da)印(yin)奠定了良(liang)好的基(ji)礎(chu)。
第二種方(fang)式(shi)是針對(dui)特定市場,摩方(fang)采(cai)取外(wai)加(jia)金(jin)屬鍍層的方式(shi),探索(suo)金(jin)屬間接成形。例如(ru),針對(dui)無(wu)源(yuan)微波器(qi)件(jian),摩方探索(suo)了3D打(da)印(yin)鍍(du)金(jin)加(jia)工(gong)方(fang)式(shi)。對(dui)比全(quan)金(jin)屬加(jia)工(gong),鍍(du)金(jin)加(jia)工(gong)成(cheng)本(ben)低,在相(xiang)同(tong)的結(jie)構及(ji)精(jing)度要求下(xia),可(ke)將(jiang)約(yue)10萬元(yuan)的(de)機(ji)械加(jia)工(gong)成(cheng)本(ben)降低(di)至(zhi)3千(qian)元(yuan),將(jiang)2個月的加(jia)工(gong)周(zhou)期縮(suo)短(duan)至(zhi)2周(zhou),大(da)大(da)降低(di)時(shi)間與(yu)資(zi)金(jin)成本(ben)。鍍金(jin)加(jia)工(gong)自(zi)由度高(gao),在高(gao)精(jing)度3D打(da)印(yin)的(de)支(zhi)持(chi)下,大(da)幅(fu)擺(bai)脫(tuo)復雜(za)結(jie)構受機(ji)械加(jia)工(gong)工(gong)藝的束(shu)縛,使(shi)得(de)新(xin)型微小器(qi)件(jian)的先(xian)進設(she)計得(de)以實(shi)現。

在高(gao)精(jing)度3D打(da)印(yin)這(zhe)條路(lu)上(shang),設(she)備是(shi)壹半,材(cai)料(liao)是另壹(yi)半。摩(mo)方(fang)沒有(you)做(zuo)“新(xin)材(cai)料(liao)概(gai)念(nian)秀(xiu)",而是(shi)壹步(bu)步(bu)從陶(tao)瓷(ci)、高(gao)分子到金(jin)屬,真正(zheng)把(ba)材(cai)料(liao)研究變成(cheng)產業(ye)落(luo)地的關(guan)鍵助推器(qi)。
每(mei)壹款(kuan)產品(pin)的(de)背(bei)後,都是(shi)材(cai)料(liao)科學(xue)和工(gong)程技術的(de)打(da)通。未來(lai),摩(mo)方(fang)會(hui)繼續走“材(cai)料(liao)+制(zhi)造(zao)"協(xie)同(tong)創(chuang)新(xin)的(de)路(lu)子(zi),讓高(gao)精(jing)度3D打(da)印(yin),不只(zhi)是(shi)“打(da)得(de)出來(lai)",而(er)是(shi)真(zhen)正(zheng)“用(yong)得(de)起來(lai)"。 在更遠的(de)未來(lai),摩(mo)方(fang)希望通過(guo)制(zhi)造(zao)+材(cai)料(liao)的創(chuang)新(xin),推動精(jing)密制(zhi)造(zao)從實(shi)驗室(shi)走入更廣泛的(de)產(chan)業壹線(xian),真正(zheng)實(shi)現“制(zhi)造(zao)自(zi)由"的解(jie)鎖(suo)。