Crump是熔融沉积成形（FDM）技术的发明者，也是3D打印行业巨擘的创始人，在Stratasys任职30多年后即将退休。1989年，Crump与妻子Lisa共同创立了Stratasys公司，之后，Crump担任CEO带领公司，同时兼任CTO，最近又担任了董事长一职，他的FDM技术已经成为世界上应用最多的3D打印工艺。Crump在整个增材制造行业中备受尊崇，早在2017年就成为TCT名人堂的首批五位入选者之一，三年前还进入了明尼苏达州发明家名人堂。

Crump在接受TCT独家采访时，他将自己在3D打印行业的职业生涯描述为一个 "奇妙的旅程"，但他觉得现在是时候休息了，因为公司已经 "处于良好的经营状态"，而Crump本人也准备 "专注于个人生活中的其他事情"。

在近两个小时的对话中，他谈到了一项FDM技术的发明和一家公司的创立的细节，从最初的FDM专利到期，到随之而来的桌面3D打印市场的扩张和后来的MakerBot收购；工业市场的渗透，与通用汽车 (General Motors)、空中客车（Airbus）和波音（Boeing）等公司的合作；以及他对行业未来的看法和对其他创新同行的建议。

大多数人都知道这位发明家的故事始于1989年申请的一项专利并注册一家企业。生于上世纪50年代初的他，在拿下机械工程学位并获得创业资格后，他已经进入职业生涯了几年了。FDM技术是如何发明的呢？厨房里的热胶枪和玩具青蛙的发明使其在整个增材制造行业中名声大噪，但3D打印技术的诞生并不是凭空而来的。

Crump最初入职了一家为玩具机构制造网袋的创业公司，之后加入了一家名为Idea Incorporated的公司，该公司旨在为半导体行业提供一种新型印刷电路板卸载器。旺盛的产品需求使该公司得以上市，但随着公司计划公开募股的时候，遇到了一些问题。

Crump展示了他的快速原型技术

Crump回忆到："我们花了将近4年去做原型设计，以至于我们错过了市场，我们的收入没有任何增长。那时不仅是在经济上，还有来自工作的巨大压力。就在那个时候，我意识到人们应该可以使用快速原型机。”"

从“蓝图到原型”通常需要花费很长时间，Crump对此感到沮丧，于是他开始尝试使用半固体的塑料凝胶，用热熔枪为女儿手工制作玩具青蛙，他打趣说："我女儿是Stratasys的第一个终端用户"。将这一过程自动化，甚至在最初的专利中详细描述了玩具青蛙的制作过程。Crump继续设计了7台原型机，每台机器都通过精确的温控液化器送入卷绕的塑料长丝来制造零件，他的营销理念是将其作为办公室的快速原型机进行销售，价格约为12000美元。

对最初的FDM平台进行七次迭代后，Stratasys推出了第一款产品，而Crump则第一次因为一个创意而被迫跳出舒适圈。后来，他改变了当初的想法，相信走出舒适区有助于产生新的创意。他对FDM技术的坚持贯穿着整个职业生涯。2016年AMUG大会上他与TCT行业顾问Todd Grimm在炉边聊天时成为有趣的轶事：在他正式退休前的48小时，Crump仍在工作。

Crump接受了他的入选TCT名人堂的邀请

当创造力与一个人的脑部频率和白日梦有关时，跳出舒适圈被认为是适应新环境的关键。Crump最初的想法是FDM的发明足以考验自己进入一个 "新现实"的舒适区，在他的职业生涯中，他觉得必须 "在法律范围内，但在规则之外做事"，以扩大自己的舒适区。

"当你回到工作岗位上，看到一个不舒服的环境会觉得，'与公牛奔跑，凝视开普敦下的笼子里的鲨鱼，或者从山顶上爬下跳高一千英尺相比'相比，根本不算什么。"在过去的30年里，无论是从字面上还是从象征意义上来说Crump做了所有这些事情。

艺术家演绎Stratasys的第一台3D打印机

像许多科技初创公司一样，Stratasy是在一个车库里诞生的，Crumps夫妇在白天做完有偿工作后，晚上就在车库里面修整他们早期的FDM机器。Stratasys在成为一家拥有明尼苏达州和以色列两个总部、2000名员工和业内最大产品组合之一的公司之后，第一个立足点就是首次参展在芝加哥IMTS贸易展。自这次展会以来，营销工作发生了巨大的变化，但Crumps夫妇以及首批非家族成员员工，能够用一个简单的标语“LIVE

他们以超过20万美元的价格出售FDM系统，几乎是最初目标价格的20倍，但事实证明，它还是很受欢迎。Crump说"客户愿意支付这么多钱去购买，这使得我们的规模每年都在翻番。" 这种指数级的增长使Stratasys公司引进了机械工程师、电子工程师、软件、材料和集成工程师来帮助对产品进行进一步的开发。其中一些早期聘用的人员至今仍在公司工作。

从表面上看，这是一个很好的开端，因为新员工的招聘正好赶上了第一批设备销售。但作为代理首席财务官，Crump可以看到资金正在耗尽。他最初预计公司需要投资9万美元才能实现收支平衡，结果与预期相差2990万美元。。这确实意味着，为了维持业务运转，该公司将不得不把目光投向比朋友和家人更远的地方。

20世纪90年代初，Crump曾与74家风险投资公司进行过对话，只有一家同意投资，但投资者要求Stratasys在一年内出售设备给5家才能获得60万美元(“我们勉强做到了”)，并在第二年再获得60万美元。到了2005，他们需要更多的资金。

Crump回忆道："我们试图通过私募再筹集500万，但我们失败了。我们的选择是关闭Stratasys的大门或者是选择上市。公司大胆地选择了后者，并取得了成功。

1994年，我们在纳斯达克(NASDAQ)完成了700万美元的首次公开募股(IPO)，这使我们稳定了业务，用股票期权奖励员工，并赢得了福特(Ford)等财富500强公司的信任。这为我们成为工业3D打印公司铺平了道路。

随着在纳斯达克证券交易所的上市，Stratasys的未来已经有了保障。该公司现在已经做好了准备，在测试阶段的基础上继续推进，有五个行业都开始在试用其FDM技术。除了航空航天领域的客户，还有医疗领域的Biomet公司，他们正在评估该技术在生产定制髋关节植入物的投资铸造应用中的性能。Crump认为，反馈并非 "惊天动地"，主要集中在需要更快的软件和更高的分辨率的零件上。

不过，在消费领域，美国3M公司提出的需求 "令人印象非常深刻"，他们提供了自己的专业知识，根据他们的需求Stratasys公司研发了一个性能卓越的3D打印P喷头，还建议在打印零件时为零件提供支撑点。随后，Stratasys公司发明了一种与零件相切的支撑结构的构建方法，并申请了专利。通用汽车公司和匹兹堡州立大学是当时的测试用户。

在FDM 3D打印机上生产的第一个零件

在这两年的测试阶段，所有要生产的零件都是由单一的蜡质材料制成的，虽然他们反馈的方面往往不尽相同，但测试用户一致认为该材料的性能不错。

"如果说从整件事情中得到一个启示的话，"Crump说，"那就是我们必须有一个更强的基础材料。我们做了很多研究，得出了目前最好的一个，当然是用于原型设计的ABS。当我们把这些材料弄进去之后，通过客户推荐我们开始从一些原有订单那里获得多个订单。那是我们有史以来最长的一次测试。"

"应用的发展是基础技术方案的100倍，这是非常受欢迎的。"Crump说。"基础原型的第一项工作产生了，到现在，在设计办公室里已经有几十万个真正的快速原型应用。"

在Stratasys的FDM技术的应用中，包括在一辆汽车上制造功能原型部件，该汽车在美国各地进行了路试， CNN也对此进行了报道；以及为一家真空公司制造夹具，在装配过程中将部件固定在原位。

在21世纪头十年，Stratasys成为了市场的领导者，拥有3D打印行业中最畅销的技术。但是，原来的专利即将到期；Stratasys成立了RepRap项目，其目标是想开发一种可以打印自己的零件的开源3D打印机，该项目的发展势头强劲；我们相信不久之后，Crump本人、Stratasys公司和3D打印行业都将进入一个未知的领域。

在这股科技浪潮来袭时，Stratasys甚至没有意识到自己已经乘风直上，直到它看到MakerBot联合创始人，RepRap（一种三维打印机原型机）研究基金会的创始成员Zach Smith --以及Ultimaker、Aleph Objects（小型制造公司）、Tiertime等公司的产品技术。他们的产品主要集中在小型、桌面级设备，这些设备的技术内核正是Crump在20年前申请的专利技术。

这些产品非常简单、易做、易用，虽然不能输出高质量零件，但价格便宜，易于使用。这些台式机每台几千美元，对于一些设计师、学校以及消费者和业余爱好者来说都是合理的，但是2009年以前Stratasys完全没有开发这个市场。这导致Stratasys和Crump不仅在这一领域出现了新的竞争者，而且在其他领域也被对手抢占先机。

2004年Crumps夫妇登上《明尼苏达商业杂志》封面

Crump自己也承认，无论是在设计办公室、教室还是空房间，大量桌面厂商使用他的技术生产零件，这是他颇为得意的一点。根据Statista（一个在线的统计数据门户）在2018年7月的数据显示， FDM以69%的市场份额，遥遥领先成为使用最多的3D打印技术。

"我提出的这项发明确实FDM创新新解决方案带来全新的机遇，这对增材制造的应用起到了重要作用。其中一个最好的案例是Bre（MakerBot联合创始人Petis）使用基本的FDM技术，与来自一个拥有200万或更多零件文件库的Thingiverse（共享用户创建的数字设计文件的网站）的不同输入的功能相结合。这引起了人们的注意，因为价格低廉，这种成功使增材制造迅速扩大应用市场。"

Crump认为，成功的打开了向世界展示3D打印窗口，3D打印机得以机会走进千家万户，这主要归功于以MakerBot为首的桌面机厂商，这项技术在2011年登上了《经济学人》的封面，2014年Netflix原创纪录片播出，而2013年奥巴马总统的国情咨文演讲中甚至提到了这项技术。最终，Stratasys做出了一个大胆的举动——收购MakerBot。

"我们认为不仅仅要扩张已知领域的业务，同时还要去涉及一些未知的应用领域。目前我们还没有一款售价2000美元的产品。"Crump像我们解释收购MakerBot的原因。

众所周知，在某种程度上，Stratasys只是收购了一家FDM设备制造企业。但在Stratasys的Crump-看来，这次收购主要是因为两家公司的差异，尽管MakerBot在消费市场中的声誉还未从闭源问题完全恢复，但两家公司的愿景都是成为一家更专业的设备供应商。

"作为母公司，我们认为使用我们的核心技术，可以带来很多东西并商业化，然而MakerBot不仅有强大的市场营销能力，而且营销能力也远远超过我们自己，甚至超过当时惠普这样的公司。他们把产品放到网上，利用数字营销，这些在当时并不是我们的强项。"Crump指出。"在我们考虑过也研究过，但是我们从来没有对此犹豫过。如果说有犹豫，那就是在思考'当我们已知领域做得很好的时候，是否要进入一个全新的领域？这个问题上犹豫过一段时间”

"我的愿景是希望拥有一个售价低于12000美元的3D打印设备， MakerBot有，Stratasys却没有。MakerBot有能力用1000美元的原材料成本造出东西，并以2000美元以下的价格出售。这在当时，对于这个行业来说，是闻所未闻的。"

通过METHOD系列3D打印机，以及Stratasys自己的F123系列，MakerBot和Stratasys的产品都实现了Crump的愿望——定价低于1.2万美元的设备，可以帮助制造商更快地完成产品研发，生产终端零件。在被Stratasys收购五年之后，MakerBot的METHOD机器系列于2018年底首次亮相，据工程副总裁Dave Veisz介绍，这MakerBot将母公司Stratasys的专业知识应用于自己产品的第一个例子。

重新定位品牌重心并非偶然，它说明了从炒作的高峰期到今天所处行业的位置过渡时期的困难。这项技术被发展到这样的程度，它永远不可能跟上董事会主管们的需求，也不可能有足够的应用程序供业余爱好者使用。

Crump说"一方面，它为这个行业带来了世界主流媒体的关注。虽然我们做得很好，但预算有限。可事后看来，它也带来了在消费领域上错误期望，但我们必须继续努力。此后，行业将以自然的速度发展，并继续拓展在各行各业的应用范围。同时，媒体和市场对这项技术也有了更充分的了解，重要的是，他们开始利用这项技术带来真正的变革性效益。"

Crump和他的Stratasys同事们逐步开始与世界级制造商探索合作。这些制造商包括航空航天领域的空客和波音，国防领域的英国宇航系统(BAE Systems)，铁路领域的西门子铁路系统(Siemens Mobility)，以及赛车领域的彭斯克车队 (Team Penske)。在每个领域，他们的合作都有助于扩大3D打印的应用，并且汽车领域也在加快发展。

在上世纪90年代，福特汽车就与Stratasys公司建立了联系。从奥迪（Audi）到大陆集团（Continental AG），再到布里格斯汽车公司（Briggs Automotive Company ）等一大批其他公司接踵而至，当时，Crump发现自己站在美国最大的通用汽车（GM）工厂里，体验了他职业生涯中的一个高光时刻。

Crump和他的同事们与25名通用汽车的工程人员举行了一个研讨会，然后分成五个小组，在生产线的多个环节中确定可以应用增材制造的地方。Stratasys的员工了解技术，而通用汽车的工程师熟知车辆，他们协同工作，在可以应用3D打印的地方做标记。

2017年9月Crump与业内同行共同庆祝入选TCT名人堂

Crump笑道"说实话，我还以为只有20个呢，没想到团队拿出了200份有效的申请。我们回到会议室，让领导着重介绍其中的几个。然后在下午，我们换了一个机器，进行了同样的工作，这是完全革命性的东西。

让Crump大吃一惊地是，通用汽车仅在一天内确定了大量的应用程序，尽管没有大张旗鼓地宣传，但FDM在几个垂直市场的一系列生产线上支持零件类型。根据Crump的说法，"工程热塑性塑料 "的可用性，轻量化、改进、定制和在一天内完成零件周转的能力，使得FDM和3D打印在总体上 "非常适合这些类型的零件"，而夹具和固定装置是3D打印的 "杀手级应用"。

不仅如此，在如航空航天业，各公司在增材制造终端应用方面取得了良好进展。Stratasys公司与美国空军、美国国家航空航天局（NASA）和Blue Origin、马歇尔航空航天与国防集团（Marshall Aerospace & Defence）、Diehl Aviation，空客和波音公司都有合作。他们利用FDM技术在其生产线上制造辅助设备，其中空客和波音还推出了一系列终端应用。

例如，在空客A350 XWB飞机上，有超过100个3D打印的内舱部件，其中一个是由Diehl Aviation制造的窗帘轨道。美国国家航空航天局的猎户座飞船对接舱门是3D打印的。所有这些都得益于Stratasys在其产品组合中取得的进步，即Fortus FDM打印机系列和ULTEM和Antero材料。

Crump说"波音公司多年来一直给予我们帮助和支持，他们制造了不同的夹具，但更重要的是制造了商用飞机上的部件。后来空客公司也参与进来。这两家公司给我们提供了细节反馈，以便扩展技术解决方案。"

Crump认为，关键在于自动化。"当技术自动化时，将会有质的飞跃。客户不想要行业现有的东西，虽然我认为我们的产品很好，却不是客户想要的。他们想要的是全自动化。只需按一下按钮，就能从CAD到成品零件，批量生产10000个零件。"

展望未来，他将机器人的轻型臂端效应器概括为大的应用机会，并将 "更大的生产部件 "的3D打印描述为一个新兴领域。同时，他预测Stratasys分拆出来的Evolve Additive，利用其在几秒钟内建立层并促进零件短期生产的能力将会取得巨大的成功。并建议，受FDA还款影响，诊断设备和术前模型等医疗应用可以最大的增长领域增材制造公司的收入。

作为一个行业资深人士，一个对3D打印的信心十足的发明家，Crump提出的逐层制造零件的想法现在已经成为这类技术中被采用和使用最多的一种。同时，他也见证了增材制造市场的这些年的发展和起伏。Crump非常清楚增材制造的优点、缺点、上升空间和障碍。因此，他认为自己有能力强调持续改进的重要性，并指出可以将精力集中在哪些方面。

Crump在采访的最后总结道: "专注于客户的需求，而不是自己的想法。坚持不懈可能和想法一样重要。"

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3D打印技术，一种快速成型的加工工艺，是我们都知道的时下流行的生产工艺之一，尤其在工业制造业有着广泛的应用基础。如今，工业3D打印机加速了创新，并为工程、制造、航空、牙科、医疗、教育等各个行业提供了支持，提高了工作效率并降低了生产成本。

随着工业应用的不断开发，各行业对3D打印技术有着多元化需求。时下，在工业应用领域，市场上主要有3种不同的成型工艺的打印技术FDM、SLA、SLS，以下我们就这三种3D打印技术从应用、速度、成本角度进行对比。

：工作原理是通过将热塑性聚合物通过加热的喷嘴挤出并将其层层堆积在打印平台上，最终构建出立体模型的过程。

3D打印机操作简单、环保节能，可适应任何环境下使用。其精度较高，使用的打印材料种类较多：标准热塑性塑料、工程塑料，工业3D打印机还可打印高性能材料如PEEK系列，及复合型材料等。成型件具有较高机械性能、高强度、耐热性和化学强度，有些特殊的材料特性是SLA与SLS打印工艺无法加工的，故被广泛应用于工业制造、工装夹具、汽车制造、康复辅具、影视道具等。

缺点：FDM打印的层堆积技术的机械运动，所以在打印速度上相比SLA和SLS比较慢，原型表面有明显的层纹，较为粗糙，且不适合打印尺寸较小的精细模型；Z轴方向模型强度偏弱。打印悬空模型需要设计支撑结构，且后期需要手动去除支撑；少数具有双喷嘴工业机器，可以使用可溶解性材料作为支撑，清除较为方便。

从成本价格计算，FDM设备成本低，从入门的龙门机到工业级设备，价格几千元到几十万不等；且设备后期维护方便，成本低；另外材料可选性多，特别是工业级FDM使用的材料多达数十种，原材料利用率高，没有毒气或化学物质的污染，这使得成型成本大大降低。

：紫外激光束聚焦，并在薄薄的液体光聚合物树脂层上快速绘制设计的平面部分。然后，通过拉高液面近一步打印下一层平面，从而最终形成3D打印模型。

SLA技术已经是3D打印中最成熟的一种技术了，其技术优势在于成型速度快、原型精度高，可以精确的表现表面细节，成型表面平滑，精度可以达到每层厚度0.05-0.15mm，可以加工比较精密的零件和结构外形复杂或传统手段难以成型的原型和模具。在透明、铸造、高温等方面拥有广泛的材料，可用于快速3D打印原型、牙科、透明模型、熔模铸造图案、鞋类成型等领域。

缺点：SLA打印的部件通常很脆弱，易断裂，可加工性不高，不适合功能性应用，模型需要支撑，且后处理比较多。SLA对打印环境要求比较严格，例如环境湿度等；原材料有化学刺激性和粘性，打印时需特别注意。

SLA的制造成本相对FDM会比较高，这就使得高精度的SLA机器门槛较高，一般数万元到数十万元，甚至更高。

：是通过激光烧结方式进行打印的一种技术，对尼龙粉末材料进行逐层烧结，其有很高的自由度，甚至可以通过一次成型的方式打印可以活动的部件。

SLS尼龙结构坚固、略带弹性，精度高，可以制作最终的产品和结构复杂的设计。打印零件时，不需要支撑，这是非常大的一个优点。同时，SLS打印速度较快，材料循环使用率高。

缺点：材料选择性不多，基本为尼龙粉末材料，且价格相对SLA要贵一些；SLS成型尺寸较小，目前做大尺寸的设备比较少；成型件表面呈粉粒状，较为粗糙，后期需要喷涂处理；打印完成后，冷却时间较长。

在制造成本上，价格会比较高，后期维护，更换激光器等零件，费用高。

综合这三种打印技术，我们整合几种在打印过程中经常碰到的技术参数进行对比。