1、2014 年“创青春”首都大学生创业大赛参赛作品北京紫晶立方科技有限公司商业计划书二一四年五月I目录第 0 章 序章10.1. 成立创业公司，喜获“00000001”号营业执照10.2. 掌握核心技术，推出多款产品，淘宝销量第一20.3. 签定战略合作协议，务实开拓商业模式30.4. “最具投资价值”，敲定天使轮融资4第 1 章 执行总述51.1. 公司概况51.2. 技术与产品51.3. 前期销售状况51.4. 公司战略61.5. 市场营销61.6. 融资与财务61.7. 组织与人力资源7第 2 章 关键技术82.1. 3D 打印技术发展概况82.1.1. 熔融沉积成型技术(Fused de
2、position modeling，FDM) 92.1.2. 立体平板印刷(Stereolithography, SLA) 102.1.3. 选择性激光烧结(Selective laser sintering，SLS) 112.2. 公司已有技术122.2.1. FDM 成型技术122.2.2. SLA 成型技术132.3. 公司技术路线规划142.3.1. 变种 FDM 成型技术142.3.2. FDM 成型特种耗材适配162.3.3. 桌面级市场需求适应性改进162.4. 拟注册专利162.4.1. 单头多色打印专利172.4.2. 自动平台校准专利18第 3 章 产品与服务193.1.
3、FDM 成型技术193.1.1. 成熟产品Prusa i3 DIY 套件 193.1.2. 工程机销售阶段并联臂 STORM203.1.3. 原型机试制阶段准工业级产品(5 月出原型机， 6 月正式产品) 213.1.4. 教育市场配套213.2. SLA 成型技术 3D 打印机 223.3. C2B 创意与众包设计服务 233.3.1. 乐创公共平台概念233.3.2. 乐创公共平台现状243.3.3. 乐创公共平台规划253.4. 远程控制套件25第 4 章 市场营销284.1. 行业概况284.1.1. 整体规模不断扩大284.1.2. 地域范围快速拓展294.1.3. 应用领域不断延伸
4、304.1.4. 国外产业发展状况314.1.5. 国内产业发展概况324.1.6. 中长期市场前景展望324.1.7. 3D 打印技术未来发展的主要趋势334.2. PEST 分析 334.2.1. Politics344.2.2. Economy 354.2.3. Society364.2.4. Technology374.3. 现有销售分析38II4.4. 市场战略384.4.1. 立足现有市场，确保公司稳定运营384.4.2. 提前开拓潜在市场，以求发展。394.4.3. 为长期的充分竞争作好准备。394.5. 目标市场中短期404.5.1. 教育市场中小学院校(B2B)404.5.2
5、. 教育市场家庭情境(B2C)424.5.3. 快速原型开发准工业级(B2B)444.6. 宣传途径464.6.1. 微信服务号消息推送464.6.2. 微信线上活动474.6.3. 媒体传播484.7. 基于协同创造生态圈的营销策略504.7.1. 众包售后504.7.2. 众包研发524.7.3. 众包设计/C2B 设计与众包生产 534.7.4. 进度与规划554.8. SWOT 分析及策略 564.8.1. SWOT 分析 564.8.2. 公司战略分析574.9. 竞争对手与竞争优势574.9.1. FDM 机型 DIY 套件的质量与成本优势。574.9.2. 生产组织优势59第 5
6、 章 团队组织与公司管理615.1. 主要成员615.2. 管理结构625.3. 创业顾问： X-lab 导师 655.4. 投资方的资源655.5. 生产管理与质量监控65III第 6 章 关键风险与问题676.1. 市场的不确定性风险676.2. 国内产业环境风险676.3. 知识产权风险686.4. 产品研发的不确定风险696.5. 管理风险696.6. 售后风险706.7. 生产不确定风险706.8. 成本控制风险706.9. 国际市场竞争风险706.10. 市场拓展风险726.11. 政策风险736.12. 破产风险736.13. 财务风险73第 7 章 财务分析757.1. 财务制
7、度757.1.1. 规范设置会计制度和管理会计制度757.1.2. 建立内部控制制度757.1.3. 利润分配制度757.1.4. 重要财务数据处理方式757.2. 财务数据757.2.1. 公司成本构成767.2.2. 未来预期销售量767.3. 财务分析797.3.1. 现金流分析797.3.2. 存货周转率分析807.3.3. 盈利能力分析817.3.4. 研发费用分析827.3.5. 财务报表83IV图索引图 0-1 公司营业执照、组织机构代码正、税务登记证 1图 0-2 2014 年两会第 1 天新闻联播报道紫晶立方 2图 0-3 已经推出两款成熟产品 (左)Prusa i3 (右)
8、STORM 2图 0-4 战略合作协议首页 3图 0-5 战略合作协议尾页 4图 2-1 3D 创意物化的全流程 8图 2-2 FDM 成型原理10图 2-3 SLA 成型原理11图 2-4 SLS 成型原理 12图 2-5 已有 FDM 成型技术的技术体系12图 2-6 FDM 成型技术的极限打印质量(左)紫晶立方打印 (右)顾客打印 13图 2-7 公司已有 SLA 技术原型机及打印样品14图 2-8 3D 打印巧克力 15图 2-9 可打印粘土烧制而成的陶瓷牙齿模型 15图 2-10 (左)木屑 PLA 打印 (右)软性材料打印 16图 2-11 单头多色打印专利的原理图 17图 2-1
9、2 集成单头的零件加工图 18图 2-13 自动平台校准专利的原理图 18图 2-14 SLA 机型的打印样品(未经任何打磨或图像后处理) 18图 3-1 Prusa i3 DIY 套件 19图 3-2 Prusa i3 机型的打印样品(未经任何打磨或图像处理)20图 3-3 STORM 机型工程机及技术特点 20图 3-4 准工业级(此图非紫晶立方产品)21图 3-5 教育市场与科普市场的配套教材规划 22图 3-6 探索系列配套教材 22图 3-7 SLA 机型的打印样品(未经任何打磨或图像后处理) 23图 3-8C2B 创意与众包设计服务24图 3-9 乐创公共平台的创客店铺 24V图
10、3-10 001 号创客店铺 25图 3-11 乐创公共平台雏形 25图 3-12 远程控制模块框图 26图 4-1 全球 3D 打印市场规模趋势图 28图 4-2 各国和地区 3D 打印技术应用的市场份额 29图 4-3 已经开始使用 3D 打印的知名企业 31图 4-4 PEST 分析结构图34图 4-5 各种 3D 打印产品 37图 4-6 3D 打印机的教育应用 40图 4-7 教育市场长期战略规划 42图 4-8 家庭教育市场的相应 3D 打印机改造 43图 4-9 北京育才中学靖成千同学及其打印作品 44图 4-10 海南中学魏成唐同学及其打印作品 44图 4-11 走访深圳某风电
11、设备厂调研 3d 打印需求 45图 4-12 准工业级打印机研发生产进展 46图 4-13 紫晶立方微信服务号及图文消息 47图 4-14 图文消息访问量 47图 4-15 3D 打印之星线上活动 48图 4-16 2014 年两会第 1 天新闻联播对紫晶立方的报道 48图 4-17 朝闻天下对紫晶立方的报道 49图 4-18 紫晶立方的宣传视频 50图 4-19 协同创造生态圈圈框图 50图 4-20 紫晶立方用户微信群 51图 4-21 高级玩家心得 52图 4-22 众包开发并联臂机型示意图 53图 4-23 众包开发 3D 扫描仪示意图 53图 4-24 乐创店铺示意图 54图 4-2
12、5 乐创公共平台示意图 55图 5-1 公司的管理构架图 63VI图 6-1 国外 3D 打印技术申请专利国家分布 68图 6-2 3D 打印技术专利申请变化趋势 69图 7-1 预计销售额 77图 7-2 期末现金 79图 7-3 现金净流量 80图 7-4 存货周转率 80图 7-5 净利润变动 81图 7-6 研发费用 82VII表索引表 1 3D 打印与传统制造业比较9表 2 FDM 成型技术的不同耗材特性比较10表 3 3D 打印主要应用领域30表 4 美国 3D 打印发展的时间脉络31表 5 SWOT 分析表 56表 6 主要竞争对手调研58表 7 具有技术优势的高校68表 8 国
13、外主要企业的特点与优势71表 9 主要专利分布72表 10 3D 打印机可能涉及的领域72表 11 公司成本构成表76表 12 未来预期销售表76表 13 产品单价表77表 14 预计销售额77表 15 公司单位产品生产成本表78表 16 公司未来三年产品成本总额78表 17 公司未来毛利润78表 18 公司未来三年重要数据呈现78表 19 现金流量表83表 20 资产负债表85表 21 利润表87VIII2014 年“创青春”首都大学生创业大赛参赛作品第0章 序章0.1. 成立创业公司， 喜获“00000001”号营业执照乐创未来(现为紫晶立方)团队于 2014 年 3 月 3 日成立北京紫
14、晶立方科技有限 公司， 获得新公司法颁布以来的第 1 张营业执照。并作为大学生创业典型，在 2014 年“两会”第 1 天的新闻联播中获得长达 1 分钟的报道。图 0-1 公司营业执照、组织机构代码证、税务登记证12014 年“创青春”首都大学生创业大赛参赛作品图 0-2 2014 年两会第 1 天新闻联播报道紫晶立方0.2. 掌握核心技术， 推出多款产品，淘宝销量第一紫晶立方已经推出 Prusa i3 与 STORM 两款 FDM 产品， 成功研发国内技术 领先的 SLA 成型原理的 3D 打印机，并与国内多家有实力的研究机构在陶瓷打 印、食品打印、生物打印等方面展开合作研究，2014 年拟
15、注册专利 15 项。紫晶立方所推出的 Prusa i3 3D 打印机累计销售 400 余台，其中公司成立两 个月以来销售 200 余台，稳居淘宝“3D 打印机”搜索词条的销量首位。并且多款 改进产品在近期上线后，销量预期有大幅增长。公司计划 2014 年销售 3D 打印机 2000 台。图 0-3 已经推出两款成熟产品 (左)Prusa i3 (右)STORM20.3. 签定战略合作协议，务实开拓商业模式多家 3D 打印巨头认为在现阶段，教育市场有可能成为 3D 打印机爆发增长 的细分市场。紫晶立方已经与某实力雄厚的教育科技企业 A 公司签定战略合作 协议， 分阶段、有层次地推进教育市场，其中
16、， 公司是 3D 建模软件巨头 B 公司 在中国教育市场的唯一代理商，B 公司在世界软件行业中排名前 3。紫晶立方作 为独家硬件供应商， 协同 B 公司为 A 公司提供教育版 3D 打印技术解决方案， 推进 3D 打印技术在教育市场的应用。图 0-4 战略合作协议首页3图 0-5 战略合作协议尾页0.4. “最具投资价值”，敲定天使轮融资2014 年 1 月 23 日由股权众筹投资公司原始会举行的融资项目推介会中， 乐 创未来(现为紫晶立方)3D 打印项目在十几个项目中脱颖而出， 获得“最具投资价 值奖” 。击败的竞争对手包括实力非常强劲的创业团队，包括 Speakingmax 口语 达人等。
17、2014 年 4 月紫晶立方与启股控股股份有限公司正式敲定融资意向，以 出让股权 20%融资 200 万元。具体的融资协议将在近日完成。42014 年“创青春”首都大学生创业大赛参赛作品第1章 执行总述1.1. 公司概况北京紫晶立方科技有限公司(原“乐创未来”创业团队)成立于 2014 年 3 月 3日，获得新公司法颁布以来的北京市首张营业执照，编号为 00000001。紫晶立 方致力于开发低成本、高质量的桌面级 3D 打印机，专注为教育应用、家庭应用、 艺术设计、快速原型开发等领域提供 3D 打印技术解决方案。 目前已经推出了 Prusa i3 与 STORM 两款 3D 打印机产品，打印质
18、量达到同行业顶尖水平。公司 成立 2 个月以来，已经成功销售 200 余台3D 打印机，其中 20%远销海外，稳居 淘宝月销量首位。1.2. 技术与产品紫晶立方在机械设计、运动控制、电子设计、软件开发等各个层面深入掌握 了 FDM 成型原理的3D 打印技术， 打印水平达到行业顶尖水平， 并推出 Prusa i3 与 STORM 两款成熟的产品， 另有多款 FDM 成型原理的 3D 打印机正处于原型 机或工程机阶段。紫晶立方初步掌握了国内领先的 SLA 成型原理的 3D 打印技 术，原理样机已经试制成功， 打印精度达 0.02mm ，相应的产品计划在 8 月份正 式推出。紫晶立方同时与多家有实力
19、的研究机构针对前瞻性 3D 打印技术展开合作研 究。例如，与中粮集团健康研究所展开食品打印的合作研究(初步达成合作意向 书)，与长沙某化工研究所展开陶瓷打印的合作研究，与北京某医疗器械集团展 开生物打印的合作研究。食品打印、陶瓷打印与生物打印的原理样机计划在 2014 年内完成开发，以作为企业的战略技术储备。1.3. 前期销售状况自 2014 年 3 月 3 日公司成立以来的两个月，Prusa i3 机型销售达 200 余台， 稳居淘宝“3D 打印机”搜索词条的月销量首位。针对顾客反馈而设计研发的 STORM 机型打印质量更高、打印速度更快、使用更加简便， 于 5 月初正式推出， 已销量工程机
20、 5 台。预计在 5 月中旬正式量产后，销量额将以更快的速度增长。52014 年“创青春”首都大学生创业大赛参赛作品2014 年计划销售 3D 打印机 2000 台 (其中 2013 年中国最大的3D 打印企业销售 量为 9000 台)。紫晶立方针对教育应用、快速原型开发等细分市场积极拓展销量渠道， 目前 已经与具备雄厚实力的 A 教育企业签定为期 5 年的长期战略合作协议，紫晶立 主作为 A 教育企业的独家 3D 打印机供应商， 有计划、 分阶段地拓展 3D 打印机 在教育市场的销售。1.4. 公司战略紫晶立方依托技术优势， 在教育领域、 家庭应用、艺术设计、快速原型开发 等领域拓展 3D
21、打印商业模式，在建立优秀品牌形象的基础上， 力争在 3-5 年内 成为国际上具备竞争力、国内领先的3D 打印企业。远期上，紫晶立方积极构建 以众包与C2B 为核心的乐创公共平台， 创客通过公共平台为普通消费者提供 3D 创意的众包设计服务，建立以 3D 打印为核心的生态圈，逐步实现从 3D 打印设 备提供商向3D 创意服务商的战略转型。1.5. 市场营销目前，3D 打印技术概念比较火热，但行业仍处于商业化早期阶段， 仍然缺 乏针对特定市场的成熟商业模型。针对行业这一状况， 紫晶立方确立了公司发展 战略。 首先， 立足现有市场， 确保公司稳定运营。一方面积极扩大已有两款产品 的销量， 确保企业持
22、续盈利， 扩大品牌的影响力；另一方面将所得利润大量投入 到新技术研发，为企业中长期发展做好准备。然后，提前开拓潜在市场， 以求发 展。 通过市场调研与用户反馈，紫晶立方认为教育市场有可能是 3D 打印机爆发 增长的一个细分市场。基于这一判断， 公司已经从产品与渠道两方面进行积极的 准备， 包括教育版 3D 打印机及配套教材的设计和与教育企业签定长期战略合作 协议。 最后，充分发挥公司在硬件研发上的优势，计划开发与设计与3D 打印机 配套的远程打印套件， 建立以创客为核心的生态圈， 从而为长期竞争做好准备， 抵御大型企业的竞争风险。1.6. 融资与财务62014 年“创青春”首都大学生创业大赛参
23、赛作品2014 年 4 月紫晶立方已经与启迪控股股份有限公司敲定 200 万元的天使轮 融资，出让股权 20%(尚未到帐) 。计划于 2015 年初进行 A 轮融资。乐创未来(现为紫晶立方)团队成立的半年以来(公司正式注册为 2 个月)，各 项财务指标呈健康上涨趋势。除团队建立的第一个月之外，利润均为正并呈现快 速增长趋势。研发投入占比较大以保证公司的长期优势。2014 年计划年销售额 750 万元， 2016 年计划达 8000 万元。1.7. 组织与人力资源紫晶立方是有限责任公司， 所有权、经营管理权、监督权分属于股东会、董 事会、监事会， 采取董事会领导下的总经理负责制。初期采用高效的直
24、线职能组 织结构， 目前公司规模为 14 人，计划 2015 年为 55 人，2016 年约为 100 人。清华大学 X-lab (清华大学创意创新创业教育平台) 与投资方启迪控股的资 深创业导师担任团队的创业顾问， 为企业发展与经营提供指导与建议。 投资方资 源丰富， 为公司的发展在各方面创造了有利的条件。在启迪孵化器的帮助和支持 下， 公司于 2014 年 3 月 3 日获得北京市首张新版营业执照， 编号 00000001。在 公司运营方面， 投资方作出了具体的指导方针， 针对公司下一步的发展方向和公 司的发展目标指导制定了初步的实施方案。7软件建模3D模型获取共享模型3D扫描3D打印第2
25、章 关键技术3D 打印属于快速成形技术(rapid prototyping)的一种。它以数字模型文件为基础， 运用粉末状金属或塑料等可粘合材料， 通过逐层堆叠累积的方式来构造物体形态。 3D 打印可以增强普通人的“物化 3D 创意”的能力。图 2-1表达了“3D 创意物化”的全过程：首先通过软件建模、共享模型或 3D 扫描等方式获取 3D 模型， 再将 3D 模型通过 3D 打印转化为 3D 实物。可以看到， 对于 3D 产业， 模型获取 技术和 3D 打印技术最重要的两项技术，从重要性上来看， 模型获取技术目前种 类较多， 可替代性强， 只是当作 3D 打印公司的非核心技术。因此，公司目前也
26、 更加聚焦于 3D 打印技术本身，故本计划书对关键技术的介绍也聚焦于 3D 打印 技术。聚焦3D实物图 2-1 3D 创意物化的全流程2.1. 3D 打印技术发展概况1988 年， Charles Hull 创办了 3D Systems 公司，这是世界上第一家 3D 打印 技术公司， 也是现在的 3D 市场领军者之一。 1988 年， Scott Crump 发明了 FDM 技术，并于 1989 年成立了 Stratasys，该公司在 1992 年迈出了第一台商用3D 打 印机。 2012 年 4 月， Stratasys 还收购了以色列的 Object 公司，从而成为全球最 大的 3D 打印
27、机制造商。 2008 年，开源 3D 打印项目 RepRap 发布 Darwin ，3D 打印机制造进入新纪元。目前， 3D 打印技术在美国已经产业化，目前全球有两 家 3D 打印机制造巨头， 分别为 Stratasy 和 3D Systems，均在美国纳斯达克上市。在 3D 打印领域存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料 的方式，并以不同层构建创建部件。 根据应用需求不同， 3D 打印技术可以分为 桌面级与工业级两类。 与工业级相比，桌面级的主要特点是： 1) 体积小；2) 价8格低(普通家庭可以接受，中国低于万元， 美国低于万美元)；3) 使用方便、安全。 工业级具有相反的特
28、点， 包括：1)体积大，价格昂贵； 2)不仅对模型形状有要求， 对模型的结构性能有要求(例如金属打印)。紫晶立方立足于面向消费者市场的桌 面级 3D 打印技术， 下面仅对主流的桌面级 3D 打印技术进行介绍。 需要指出的 是， 部分快速原型开发需求虽然属于工业应用情景，但对 3D 打印机的需求也是 价格低、体积小、使用方便， 与桌面级市场相似。 本计划书将此类 3D 打印机称 为“准工业级”3D 打印机。3D 打印与传统打印技术存在本质上的区别， 传统打印运用的是墨粉， 而 3D 打印则涉及软件开发与应用、新材料、打印设备、自动化控制系统。在多种方面 具有明显优势。 3D 打印与传统制造业比较
29、如下：表 1 3D 打印与传统制造业比较项目3D 打印技术传统的制造业对模具的需求无需模具需要模具产品生产方式直接打印机械制造制造类型增量制造减量制造原料利用率高低准确性准确性可保证准确性可保证生产周期短长从表格中容易看出： 3D 打印技术无需模具即可生产，可以直接设计同时直 接生产； 而传统制造业则需要建模， 可能出现模型设计精细但最终无法生产的情 况。而 3D 打印则不需要建模环节。由于 3D 打印将计算机三维模型通过原料叠 加， 具有不受模具限制、完全数字化控制的特点， 但传统的制造业是先建模具再 进行删减过程。 3D 打印的原料利用率也相对更高。3D 打印技术作为制造业的一种变革， 具
30、有流程短、数字化、高性能的特点， 能够满足个性化需求，具有巨大的发展潜力。2.1.1. 熔融沉积成型技术(Fused deposition modeling ，FDM)FDM 成型技术是目前 3D 打印技术中应用最广的一种。 基于熔融沉积制造 技术的 3D 打印机的工作原理是先在 3D 打印机的控制软件中导入由C A D 生成 的实物数据， 经处理生成支撑材料和热喷头的运动路径。然后热喷头会在计算机 的控制下根据实物的截面轮廓信息在打印平面上进行平面运动， 同时热塑性丝状 材料由供丝机构送至热喷头， 并在喷头中加热和熔化成半液态后挤压出， 并喷涂9在相应的工作平台上。喷涂热塑性材料快速冷却后在
31、平台上形成一层厚度约 0.1 mm 的轮廓薄片，形成了一个 3D 打印截面。将这个作业过程不断循环，承载工作台高度随之不断降低， 一层层的熔覆 3D 打印截面形成多层堆叠， 最终获得所需的三维实物， 其原理如图 2-2 所示。图 2-2 FDM 成型原理常见的热塑性材料包括 ABS 、PLA 与复合材料等，不同材料具备不同的特性，如表 2 所示。表 2 FDM 成型技术的不同耗材特性比较PLAABS复合材料来源植物提炼石油提炼复合材料工作温度加热头：180/200热床： 60加热头：230热床： 110加热头：200热床： 60流动性高低高强度强度高，硬度略高强度高，更有韧性ABS 和 PLA
32、 之间气味微甜， 无刺激气味有刺激性气味低无烟，无味优点生物材料， 较环保可用更高的打印速度不容易翘边吸湿较低耐温高强度好使用寿命长适合打印机械零件特性接近 PLA韧性好、不易脆断 表面更光滑吸湿极低缺点耐热性差， 气温高时会软化 流动性高， 容易拉丝硬度高、较脆有刺激性气味容易收缩翘边打印速度低容易受潮耐热性差，气温高时会 软化流动性高， 容易拉丝2.1.2. 立体平板印刷(Stereolithography, SLA)SLA 首先把 3D 模型“切”成若干个平面， 这就形成了很多个剖面， 然后垂 直移动的平台， 周围有一个液体槽， 槽里面充满了可以紫外线照射固化的液体(一102014 年“
33、创青春”首都大学生创业大赛参赛作品般为光固化树脂)。紫外线激光从底层开始照射并固化，通过平台下移固化每一层， 直到最终成型， 如图2-3所示。SLA 成型精度比 FDM 机型高 10 倍，达 0.02mm，细节表现能力犹为出色。 但 SLA 原理机型的研发难度大，技术壁垒高，国内尚无成熟产品，仅有少量研发团队推出原型机。国际上仅有 MIT 的 formlab 团队在 2013 年推出产品。图 2-3 SLA 成型原理2.1.3. 选择性激光烧结(Selective laser sintering ，SLS)在 SLS 成型技术中， 基于三维打印技术的 3D 打印机先由储存桶送出一定量 的原材料
34、粉末， 粉末在加工平台上被滚筒推成薄薄一层， 接着打印头在需要成形 的区域喷出一种特殊的黏合剂。此时， 遇到黏合剂的粉末会迅速固化黏结， 而没 有遇到黏合剂的粉末则仍保持松散状态。每喷完一层， 加工平台就会自动下降一点， 根据电脑切片的结果不断循环， 直到实物完成。完成之后只要扫除松散的外层粉末便可获得所需制造的三维实物。 如图2-4 所示。112014 年“创青春”首都大学生创业大赛参赛作品控制Melzi&Ramps温度控制固件算法底层驱动机械Z轴传动机构挤出夹紧机构自动调平机构多头打印技术图 2-4 SLS 成型原理SLS 比 SLA 更加结实，通常可以用来制作结构功能件。相比与 SLA，
35、其材 料多样且性能接近普通工程塑料材料； 工艺简单， 不需要碾压和掩模步骤； 使用 热塑性塑料材料可以制作活动铰链之类的零件； 成型件表面多粉多孔； 使用密封 剂可以改善并强化零件。但其缺点在于机器与耗材成本都较高。 从机器成本与使 用成本的角度考虑， SLS 介于桌面级与工业级之间。随着技术进步与成本降低， SLS 有望将机器成本与使用成本均降低到普通家庭可以承受的范围内。在此之前， 公司会持续跟踪 SLS 成型技术并进行准备性研发。2.2. 公司已有技术2.2.1. FDM 成型技术作为初创团队，公司选择 Reprap 社区的开源 3D 打印技术作为切入点，进行 FDM 成型技术的研发。
36、目前公司已经掌握了 FDM 成型技术的各方面细节，包括控制、电子、 机械、流体和传热等，如图 2-5 所示。电 子PCB设计与开发驱动电路设计安全冗余设计可拓展设计更高打印质量流 体 传 热挤出散热设计耗材流道设计远端送丝近端送丝图 2-5 已有 FDM 成型技术的技术体系122014 年“创青春”首都大学生创业大赛参赛作品虽然开源硬件技术使 FDM 成型技术的进入门槛大大降低， 但紫晶立方在消 化与掌握技术细节的基础上进行了多方面改进， 包括温度控制、 Z 轴传动机构、 挤出散热结构等，大大提高了打印质量，接近 FDM 成型原理的打印质量极限。 因此， 开源硬件技术降低了技术的进入门槛， 但
37、并没有降低技术研发门槛。紫晶立方作为以技术创新为本的公司， 基于开源技术进行半年左右的持续改进， 目前在 FDM 成型技术上保有 3-6 个月的技术优势。 如图 2-6 所示， 0.2 毫米壁厚的单层薄壁复杂曲面模型是检验 3D 打印机打印质量的挑战模型。紫晶立方的 3D 打 印机可以做到打印单层薄壁模型，而且保证不漏水，而国内市面上万元以下的3D 打印机很难做到这一点。图 2-6 FDM 成型技术的极限打印质量(左)紫晶立方打印 (右)顾客打印2.2.2. SLA 成型技术SLA 成型技术是非开源技术，技术门槛高。紫晶立方已经于 2013 年 12 月自主研发出 SLA 原型机，以光固化树脂
38、为耗材成功打印出样品， 打印分辨率达0.02mm ，是 FDM 成型技术的 10 倍，如图 2-7 所示。目前国内市场上尚无成熟产品， 预期短期内也不会出现。 在原型机试制成功 之后，紫晶立方持续进行产品化开发，预期在 2014 年 7 月推出工程机， 9 月推 出正式产品。由于 SLA 成型技术技术门槛高，产品化复杂，紫晶立方预期将保 持较长时间的技术优势期。132014 年“创青春”首都大学生创业大赛参赛作品图 2-7 公司已有 SLA 技术原型机及打印样品2.3. 公司技术路线规划SLA 成型技术在研发、市场等方面均存在一定风险，因此目前公司的主要 业务集中在 FDM 成型技术方面。 在
39、公司的技术路线战略规划中， 我们也将主要 推进以 FDM 成型技术为核心的相关技术， 将 SLA 成型技术作为中期技术储备进 行推进。公司 目前主要推进的与 FDM 成型技术相关的技术路线规划有 3 个方面， 分 别是： 变种 FDM 成型技术、 FDM 成型特种耗材适配与桌面级市场适应性改进。 2.3.1. 变种 FDM 成型技术变种 FDM 成型技术是指基本原理与 FDM 成型技术相似，但是在耗材性质 与挤出原理上存在关键区别的3D 打印技术， 主要包括食品打印、陶瓷打印与生 物打印。 与原 FDM 成型技术不同，这些变种 FDM 成型技术在关键技术上处于 早期研发阶段，技术成熟度较低，目
40、前国际市场与国内市场上均无成熟产品。根据食品打印的特点， 紫晶立方计划在食品打印领域采取合作研发的方式： 紫晶立方负责运动控制、 机械设计、 软件开发等与传统 FDM 打印相似的技术， 同时选择具备强大研发实力与资源背景的食品企业作为合作伙伴， 进行食品耗材 研发、挤出原理测试以及卫生标准校验的工作。 作为国内重要的的食品原料提供 商， 中粮集团在烘培领域拥有多家大客户， 同时面粉、专用油脂等产品覆盖到一 二线城市的烘培连锁店， 拥有很强的渠道资源。 目前紫晶立方已经与中粮集团健142014 年“创青春”首都大学生创业大赛参赛作品康研究所确定合作意向， 计划针对以下方面进行合作研发：a)针对烘
41、焙行业， 提 供商用 3D 食品打印机；b) 针对个人消费者，提供个人消费级 3D 食品打印机； c) 针对其他食品公司，提供 3D 食品打印技术和材料服务。 紫晶立方与中粮集 团健康研究所预计在 5 月份签定合作意向书与具体的技术合作合同， 尽快推进食品打印技术。图 2-8 3D 打印巧克力陶瓷打印方面， 紫晶立方已经与长沙 B 化工研究所展开合作研发。长沙 B 化工研究所 C 课题组负责人杨博士是清华材料系毕业， 主要研究方向为打印粘 土，融点在 200 度左右。可以基于传统 FDM 成型技术，对挤出头部分进行改进， 增大挤出压力， 将可打印粘土打印成 3D 形状，再经过后处理烧制过程得到
42、最终 的陶瓷模型。 打印的陶瓷表面光泽美观、硬度与强度都很高，无论在消费品市场还是工业市场都具有较高的应用价值。 目前正在合作进行关键部件原理的验证。图 2-9 是可打印粘土烧制而成的陶瓷牙齿模型。图 2-9 可打印粘土烧制而成的陶瓷牙齿模型生物打印正在与某医院器械公司洽谈， 尚处于早期阶段。152014 年“创青春”首都大学生创业大赛参赛作品2.3.2. FDM 成型特种耗材适配对于桌面级 3D 打印来说， 打印模型的外观与质感直接影响用户的感受。一些具备新特性的 FDM 耗材具有一定的市场前景，包括木屑 PLA、软性尼龙/橡胶、荧光 PLA等， 如图 2-10 所示。特种耗材研发难度大，但
43、仿制难度小， 一般来说，国际上出现新的特种耗材 3-6 月后， 国内即可出现大批的仿制厂家。针对这一特 点，紫晶立方不专门进行新式特种耗材研发，只针对特种耗材的新特性进行 3D 打印机的适配。例如，木屑 PLA 材料是在原 PLA 材料中加入少量木屑，使之具有木材的外 观，流体性质与原 PLA 相似。但由于木屑微粒的加入， 导致堵头现象频繁发生，针对这一情况， 紫晶立方专门设计改进了挤出头结构与喷头内的喉管， 解决了这一技术难题。目前可以顺利打印木屑 PLA ，如图2-10(左)所示。而软性尼龙/橡胶的耗材本身过软， 导致挤出过程中难以传力， 造成打印困难。目前公司已经设计了新式挤出头以解决此问题，预计 6 月份测试通过后开始发售。图 2-10 (左)木屑PLA 打印 (右)软性材料打印2.3.3. 桌面级市场需求适应性改进针对现有市场的需求，公司对 FDM 成型技术进行了一些非核心改进。例如， 用户普遍反应底板调平困难，为此公司研发并推出了自动调平技术， 相关专利正 在测试；部分工业应用厂家对打印尺寸提出要求， 为此公司研发了大尺寸的桌面 级
