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文章详情介绍：
专访金石三维技术刘耀：独创多项技术，重构3D打印市场格局
文 | 陈诗琦
编辑 | 江鑫恒
在中国的SLA工业光固化3D打印机市场上，有一匹黑马，以鞋业制造为突破口，从0开始，短短6年现已进入国内厂商第一梯队，打破SLA 3D打印行业格局。它就是深圳市金石三维打印科技有限公司（以下简称金石三维）。
第六十九期《看见新力量》采访了2022阿里巴巴诸神之战“智能制造赛道”全球总决赛新锐奖获得者——深圳市金石三维打印科技有限公司技术顾问刘耀，一起了解他们在3D打印市场的优秀成绩。
勇于创新是金石三维迅速崛起的秘密武器
2018年11月8日，央视《新闻联播》和《东方时空》栏目，报道了关于我国进出口贸易的相关信息。其中，金石三维作为生产工业级3D打印机的民营企业得到了重点报道。
作为高速3D打印机领军品牌，金石三维仅用六年生产出目前中国尺寸超大的3D打印机，获得累计申请专利证书130多项。永不言败是金石三维创始人兼董事长江泽星的标签，而勇于创新则是金石三维迅速崛起的秘密武器。
金石三维研发团队100余人，其中包含增材制造、高分子材料、电气工程等领域的博士。金石三维研发的激光3D打印机属于工业级快速成型设备，采用的是SLA光固化技术，是通过激光扫描液态光敏树脂，发生光敏反应从而逐层固化成型的工艺。其品牌“Kings”3D打印机，采用SLA光固化技术原理，在汽车、航空航天、机械设备、建筑等领域均有应用，已帮助国内数千家企业提高超过十倍的产品开发和生产效率，并远销数十个海外国家。
近年，中国品牌正完成从中国制造到中国创造的蜕变，国内陆续出现一批优秀的3D打印机品牌。金石三维根据市场需求，独创多项3D打印技术，大幅度提升打印速度，从而为企业节省时间和人力。每一台金石三维光固化3D打印机的背后，都有一套深度的行业解决方案，能够帮助用户有效地解决开发和生产问题，提高生产效率和产能。
从创业失败到开创3D打印的黄金时代
我国3D打印产业在2013到2015年，三年实现从19亿到56亿的跃增，而金石三维在2015年成立，在3D打印处于高速增长时入局。
江泽星一年内曾创业失败五次，这虽给江泽星带来挫败，但并没将他打倒。江泽星认为每个行业都需要从最基层一点一滴干起来，累计足够经验才能成事。
“我做雕刻，经常碰到客人多次调整雕塑尺寸，非常浪费时间精力。如果能做一个机器快速调整雕塑形态，就可以大大解放人力。”2008年江泽星花光积蓄，买入了一台进口的3D打印机。
没有基础，一切从头开始，江泽星和团队用一年多做出样品。但因为没有经验和技术，这个样品变成了在仓库落灰的“废品”。面对困境，江泽星没有退缩，他开始频繁向上海的专家请教。专家被江泽星的执着打动，于2014年加入江泽星团队。不久，新一代实用型3D打印机出世。2015年，江泽星创立金石三维。
江泽星回忆研发碰到的种种艰辛，“数控机床只要一个面一个线就能加工，但3D打印是要实体的。”一年多时间里，团队六十几号人不分日夜埋头研发，将问题逐个攻克。于2016年3月，技术终于取得突破，产品成功上市。
中国增速最快的SLA3D打印机公司之一
金石三维的一次性打印3D鞋模技术短时间内迅速获得市场关注，吸引一大批客户采购，从此开启金石三维的黄金时代。
2020年，金石三维销售额近3亿，在全国拥有30%左右市场占有率，在鞋业制造领域拥有90%左右市占率，成为中国鞋业3D打印机领军品牌。
金石三维的3D打印技术不仅运用在鞋业上，也可用在其他领域。以这项技术为基础，根据行业特性稍作优化，就可实现行业间融会贯通。金石三维针对陶瓷行业提供一系列解决方案，主要应用于陶瓷卫浴洁具、陶瓷工艺品、模具制造、树脂模快速制造。3D打印陶瓷母模可让陶瓷模具开发周期从半年缩短为3天，彻底颠覆了传统工艺。之后，金石三维针对汽车制造业提供3D打印解决方案，并开始超大型SLA光固化3D打印机研发。
虽获称赞，但江泽星认为金石三维可以更上一层楼。团队重磅推出1米7工业级SLA光固化3D打印机JS-1700，采用双激光头和可变光斑技术，有效避免因为拼接带来的产品误差，满足了手板模型制作、汽车造型设计等快速成型领域的迫切需求。这款超大型SLA光固化3D打印机在汽车、建筑行业得到成功应用，并加入广东省首台（套）重大技术装备目录。
金石三维“让造物如此简单”
刘耀表示陶瓷由于它本身的硬性，在航空、航天、军工领域得到广泛应用，但传统陶瓷成型方法都离不开模具，难以制作出精细复杂的陶瓷零件。在3D打印之中，光固化技术是在制备精细复杂的陶瓷领域具有不可比拟的优势。以往3D打印都有一定缺陷，例如SLA、SLS激光熔炉，由它们打印的陶瓷具有孔隙度，力学性能比较差，制约了3D打印在工业上的应用。
金石三维在解决如何将陶瓷零件制备精细复杂问题后，又把目标聚焦于LCD，致力做出一款应用于大众的3D打印机。基于这个理念，金石三维通过材料体系、软件开发，成功研发出一款造价为2000元左右的陶瓷3D打印机，其价值和市场前景非常广阔。
目前，金石三维总部设在深圳，在江西、重庆、江苏等地设有子公司，为客户提供3D打印设备、3D打印耗材、3D打印软件、3D打印应用技能培训，以及 3D打印服务。
此次参加2022阿里巴巴诸神之战“智能制造赛道”全球创业大赛，刘耀表示参与比赛的初衷是想让更多人知道金石三维，了解3D打印产品和行业。“希望通过大赛能让大众对3D行业有所认识。同时，我们也期望通过在大赛寻找融资及商业机会，或许之后可以建立合作和沟通。”
未来，金石三维将引领中国3D打印机迈上世界主流舞台，让全球感受中国品牌的力量。
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完整的模具设计流程，还不快收藏起来
第一步:对制品2D图及3D图的分析和消化，其内容包括以下几个方面：
1、制品的几何形状。
2、制品的尺寸、公差及设计基准。
3、制品的技术要求（即技术条件）。
4、制品所用塑料名称、缩水及颜色。
5、制品的表面要求。
第二步：注射剂型号的确定
注射剂规格的确定主要是根据塑料制品的大小及生产批量。设设计人员在选择注射机时，主要考虑其塑化率、注射量、锁模力、安装模具的有效面积（注射机拉杆内间距）、容模量、顶顶出形式及定出长度。倘若客户已提供所用注射剂的型号或规格，设计人员必须对其参数进行校核，若满足不了要求，则必须与客户商量更换。
第三步：型腔数量的确定及型腔排列
模具型腔数量的确定主要是根据制品的投影面积、几何形状（有无侧抽芯）、制品精度、批量以及经济效益来确定。
型腔数量主要依据以下因素进行确定：
1、制品的生产批量（月批量或年批量）。
2、制品有无侧抽芯及其处理方法。
3、模具外形尺寸与注射剂安装模具的有效面积（或注射机拉杆内间距）。
4、制品重量与注射机的注射量。
5、制品的投影面积与锁模力。
6、制品精度。
7、制品颜色。
8、经济效益（每套模的生产值）。
以上这些因素有时是相互制约的，因此在确定设计方案时，必须进行协调，以保证满足其主要条件。性强数量确定之后，便进行型腔的排列，以及型腔位置的布局。型腔的排列涉及模具尺寸、浇注系统的设计、浇注系统的平衡、抽芯（滑块）机构的设计、镶件型芯的设计以及热流道系统的设计。以上这些问题由于分型面及浇口位置的选择有关，所以在具体设计过程中，要进行必要的调整，以达到最完美的设计。
第四步：分型面的确定
分型面，在一些国外的制品图中已作具体规定，但在很多的模具设计中要由模具人员来确定，一般来讲，在平面上的分型面比较容易处理，有时碰到立体形式的分型面就应当特别注意。其分型面的选择应遵照以下原则：
1、不影响制品的外观，尤其是对外观有明确要求的制品，更应注意分型面对外观的影响。
2、利于保证制品的精度。
3、利于模具加工，特别是型腔的加工。先复机构。
4、利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设计。
5、利于制品的脱模，确保在开模时使制品留于动模一侧。
6、便于金属嵌件。
在设计侧向分型机构时，应确保其安全可靠，尽量避免与定出机构发生干扰，否则在模具上应设置先复机构。
第六步：模架的确定和标准件的选用
以上内容全部确定之后，便根据所定内容设计模架。在设计模架时，尽可能地选用便准模架，确定出标准模架的形式、规格及A、B板厚度。标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件、二次分型机构及精密定位用标准组件等。需要强调的是，设计模具时，尽可能地选用标准模架和标准件，因为标准件有很大一部分已经商品化，随时可以在市场上买到，这对缩短制造周期、降低制造成本是极其有利的。买家尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度和刚性计算，以校核所选模架是否适当，尤其是对大型模具，这一点尤为重要。
第七步:浇注系统的设计
浇注系统的设计包括主流道的选择、分流道截面形状及尺寸的确定。如采用点浇口时，为确保分流道的脱落，还应注意脱浇口装置的设计。在设计浇注系统是，首先是选择浇口的位置。浇浇口位置选择的适当与否，将直接关系到制品成型质量及注射过程是否能顺利进行，浇口位置的选择应遵循以下原则：
1、浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用浇口的清理。
2、浇浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使其流程为最短（一般大水口很难做到）。
3、浇口位置应保证塑料注入型腔时对着型腔中宽敞、厚壁部位，以便于塑料流入。
4、避免塑料在流入型腔时直冲到型腔壁、型芯或嵌件，是塑料能尽快流入型腔各部位，并避免型芯或嵌件变形。
5、尽量避免制品产生熔接痕，若要产生，使其溶解痕产生在制品不重要的地方。
6、浇口位置及其塑料注入方向，应是塑料在注入型腔时能沿着型腔平行方向均匀地流入，并有利于型腔内气体的排出。
7、浇口应设计在制品上最容易清除的部位，同时尽可能不影响制品的外观。
第八步：顶出系统的设计
制品的顶出形式，归纳起来可分为机械顶出、液压顶出、气动顶出三大类。在机械顶出是注射成型过程中最后一个环节，顶出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，制品顶出是不可忽视。在设计顶出系统时应遵守下列原则：
1、为使制品不致因顶出产生变形，推力点应尽量靠近型芯或难于脱模的部位，如制品上细长的中空圆柱，多采用推管顶出。推力点的布置应尽量平衡。
2、推力点应作用在制品能承受力最大的部位，及刚性好的部位，如筋部、突缘、壳体型制品的壁缘等处。
3、尽量避免推力点作用在制品较薄平面上，防止制品顶白、顶高等，如壳体形制品及筒形制品多采用推板顶出。
4、尽量避免顶出痕迹影响制品外观，顶出装置应设在制品的隐蔽面或非装饰表面。于透明制品尤其要注意定出位置及顶出形式的选择。
5、为使制品在顶出时受力均匀，同时避免因真空吸附而使制品产生变形，往往采用复合顶出或特殊形式的顶出系统，如推杆、推板或推杆、推管复合顶出，或者采用进气事推杆、推块等定出装置，必要时还应设置进气阀。
第九步：冷却系统的设计
冷却系统的设计是一项较繁琐的工作，要考虑冷却效果、冷却的均匀性和冷却系统对模具整体结构的影响。冷却系统的设计包括以下内容：
1、冷却系统的排列方式及冷却系统的具体形式。
2、冷却系统的具体位置及尺寸的确定。
3、重点部位如动模型芯或镶件的冷却。
4、侧滑块及侧滑芯的冷却。
5、冷却元件的设计及冷却标准元件的选用。
6、密封结构的设计。
第十步：
塑料注射模上的导向装置，在采用标准模架时，已经确定下来。一般情况下，设计人员只要按模架规格选用就可以了。但根据制品要求须设置精密导向装置时，则必须由设计人员根据模具结构进行具体设计。一般导向分为：动、定模之间的导向；推板及推杆固定板导向；推板杆与动模板之间的导向；定模座与推刘盗版之间的导向。一般导向装置由于受加工精度的限制或使用一段时间之后，其配合精度降低，会直接影响制品的精度，因此对精度要求较高的制品必须另行设计精密定位元件，有的已经标准化，如锥形定位销、定位块等可供选用，但有些精密导向定位装置须根据模块的具体结构进行专门设计。
第十一步：模具钢材的选用
模具成型零件（型腔、型芯）材料的选用，主要根据制品的批量、塑料类别来确定。对对于高光泽或透明的制品，主要选用4Cr13等类型的马氏体耐蚀不锈钢或时效硬化钢。含有玻璃纤维增强的塑料制品，则应选用Cr12MoV等类型的具有高耐磨性的淬火钢。当制品的材料为PVC、POM或含有阻燃剂时，必须选用耐蚀不锈钢。
十二步：绘制配装图
排位模架及相关内容确定之后，便可以绘制装配图。在绘制装配图过程中，对已选定的浇注系统、冷却系统、抽芯系统、顶出系统等做出进一步的协调和完善，从结构上达到比较完美的设计。
第十三步：模具主要零件图的绘制
在绘制型腔或型芯图时，必须主义所给定的成型尺寸、公差及脱模斜度是否相协调，其设计基准是否与制品的设计基准相协调。同时还要考虑型腔、型芯在加工时的工艺性及使用时的力学性能及其可靠性。结构件图的绘制，当采用标准模架时，出标准模架以外的结构件，大部分可以不绘制结构件图。
第十四步：设计图纸的校对
模具图设计完成后，模具设计人员将设计图及相关原始资料一同交主管人员进行校对。
校对人员应针对客户所提供的有关设计依据及客户所提要求，对模具的总体结构、工作原理、操作的可行性等进行系统的校对。
第十五步：设计图纸的会签
模具设计图纸完成之后，必须立即交给客户认可。只有客户同意后，模具才可以备料投入生产。当客户有较大意见需要作重大修改时，则必须在再重新设计后再交给客户认可，直至客户满意为止。
第十六步：
排气系统对确保制品成型质量起着至关重要的作用，其排气方式有以下几种：
1、利用排气槽。排气槽一般设在型腔最后被充满的部位。排气槽的深度因塑料不同而异，基本上是以塑料不产生飞边时所允许的最大间隙来确定。
2、利用型芯、镶件、推杆等的配合间隙或专用排气塞排气。
3、有时为了防止在制品在顶事造成真空变形，必须设计排气镶针。
结论：综合以上的模具设计程序，其中有些内容可以合并考虑，有些内容则要反复你考虑。因为其中因素常常相互矛盾，必须在设计过程中不断论证、相互协调才能得到较好的处理，特别是涉及模具结构方面的内容，一定要认真对待，往往要做几个方案同时考虑，对每一种结构尽可能列出各方面的优缺点，在逐一分析，进行优化。结构上的原因会直接影响模具的制造和使用，后果严重点甚至会造成整套模具报废。所以，模具设计是保证模具质量的关键性的一步，其设计过程就是一项系统工程。