以3D 打印為代表的第三次工業(yè)革命,以數(shù)字化、人工智能化制造與新型材料的應用為標志。
——英國《經濟學人》
在人類的歷史長河中,另外兩個被稱為工業(yè)革命代表的技術,是蒸汽機技術和電力技術,它們一個為人類帶來了動力,另一個為世界帶來了光明?!督洕鷮W人》將3D 打印技術與前二者進行類比,可見人們對3D 打印的期望。
而今,3D 打印的概念就受到學術界、工業(yè)界的廣泛兲注。近幾年,3D 打印正在渡過導入期,第一個真正的春天即將到來。
上海探真:開啟3D金屬打印黑馬征途
2月底,增材制造行業(yè)年度盛典——2019亞洲增材制造展覽會落幕。近300家中外增材制造行業(yè)翹楚各展才華,上海探真激光技術有限公司推出全新系列產品TZ-SLM500A、TZ-SLM300A、TZ-SLM120。小而精、中而穩(wěn)、大而效,三款產品各有側重、各有行業(yè)指向,在TCT引得無數(shù)觀眾圍觀稱嘆。
在金屬3D打印領域,上海探真是一家具有前瞻性的企業(yè),擁有自己獨家的技術,所打印的金屬件的性能可以說是全國領先的,加上上海電氣和華中科技大學的背景,探真在金屬3D打印領域非常有競爭力。
潛心篤志3D金屬打印
金屬零件的激光增材制造技術,又稱3D打印技術。2007年,曾曉雁教授團隊就研制出第一臺SLM裝備。這讓上海電氣關注到了3D金屬打印行業(yè)與曾曉雁教授團隊。2015年12月,上海電氣與華中科大簽訂了框架協(xié)議。
2016年3月,上海探真激光技術有限公司(以下簡稱上海探真)工商注冊成立。2016年9月,探真正式入駐新工廠,主要致力于金屬3D打印機設備的研發(fā)、制造、銷售、技術服務和面向行業(yè)應用的專業(yè)金屬3D打印服務。探真主要面對工業(yè)領域,民用領域也有一些需求,甚至還有嘗試在工藝品上邁進。
隨著上海探真的成立,曾教授的SLM技術又在不斷攻克新的難題。上海電氣集團的前瞻性發(fā)展眼光與行業(yè)領先的成套裝配能力,讓教授們的科技成果得以落地。從原理樣機到小批量,從小批量到規(guī)?;a,原機床行業(yè)的資深工程師們一步步將高深的科技成果轉化為商業(yè)化的產品。
產學研結合,落筆不凡。兩年多來,上海電氣與華中科技大學的“聯(lián)合體”——上海探真,春爭日、夏爭時,不斷革新技術、迭代產品,進一步促進科技成果的商業(yè)化。
三種機型各顯神通
探真技術領頭人,是國內較早的一批研發(fā)金屬激光3D打印的科學家,細細算來,已有十多個年頭。幾多春華秋實,終迎厚積薄發(fā)。現(xiàn)如今上海探真的全新產品問世,目前設備有三種:第一代設備是單向鋪粉,第二代是雙向鋪粉,第三代是上海探真首創(chuàng)的,也是上海探真的獨家專利,具有四光束,打印尺寸為50*50*100cm,是SLM領域里最大成型尺寸的打印機,也是一個巨大的技術突破。
目前上海探真擁有以自主知識產權為核心的金屬激光3D打印設備,目前已經發(fā)展到第三代。主要技術是激光選區(qū)熔化成形技術(SLM),也就是我們熟知的激光增材鋪粉技術,無刀具、無模具直接制造高性能金屬零件。
激光選區(qū)熔化成形技術(SLM)是各種3D打印技術中難度系數(shù)最大、最受國內外關注的方向之一。這項技術的主要優(yōu)點是成形精度高,且零件性能高于鑄件、等同于鍛件,再加上可一體成形復雜結構,滿足了各行各業(yè)廣泛的應用需求。
上海探真的產品陣容。從第一代到第三代的演化,可以直觀地看到技術的進步。顛覆才能突破!如今設備已經從單向鋪粉進轉化為雙向鋪粉,四激光掃描保證了很高的制造效率,TZ-SLM500A,能夠打印的尺寸高達50*50*100cm,這已經完全能夠滿足大部分的工業(yè)需要。在國際上首先提出四光束掃描的金屬零件增材制造的新方法,在保證零件成型質量前提下實現(xiàn)了大尺寸、高沉積效率和高精度的結合。
品質成就信賴!TZ-SLM300A,多次迭代、精益求精,是探真系列設備的中堅力量,穩(wěn)定可靠,可實現(xiàn)大批量復雜精密結構零件成形制造。
專注所以專業(yè)!TZ-SLM120,立足義齒加工、醫(yī)學植入,小巧靈活,突破市場上常規(guī)設備對裝機空間的要求,是全新一代針對齒科、珠寶、教育等領域的設備。
長有1m的汽輪機頁面,大有直徑500mm火箭預選噴嘴,小有壁厚0.2mm醫(yī)用格柵,螺旋、中空、異形、一體件,各類多材料、復雜結構工業(yè)應用展件層出不窮。從沖上云霄的火箭到植入人體的義齒,上天入地、應有盡有,讓人嘆為觀止。
2017年,上海電氣申報的國家重點研發(fā)計劃項目“多功能、寬幅激光增材/減材復合制造裝備研制”,已獲得科技部批準。預計四年后結題時,上海探真將在激光增材/減材復合制造裝備方面獲得突破。
擁有改變世界的力量
在傳統(tǒng)生產斱式下,產業(yè)往往存在從原材料供應商→生產商→品牉商→分銷商→零售商→消費者的價值鏈條,在這樣的鏈條中,每一個節(jié)點滿足其下一個節(jié)點的需求,最終由零售商滿足消費者的需求,由消費者產生的消費需求無法直接傳導至生產商。隨著云聯(lián)網(wǎng)技術和理念的成熟,目前已允許消費者將消費需求直接傳導給生產商、品牉商,甚至原材料供應商。3D 打印的廣泛應用,恰能幫助上述信息的直接傳導產生直接的價值,即每個節(jié)點可能直接為消費需求負責,未來有望形成有別于傳統(tǒng)“價值鏈”的“價值網(wǎng)”。
由價值鏈向價值網(wǎng)轉變,由批量制造向個性化定制轉變,是在當今市場、科技等大背景下的必然趨勢,而3D 打印技術正是實現(xiàn)這種轉變的兲鍵技術,擁有改變世界的力量。
許多行業(yè)都受益于3D打印技術,從醫(yī)療領域到航空制造,從選擇性激光燒結到直接金屬激光燒結,3D打印機為許多生產需求和要求提供了最終解決方案。2018年我國宇航發(fā)射任務有望突破40次。發(fā)射任務成倍增加,還要滿足質效提升的要求?;鸺拇罅繌碗s結構,特別是渦輪泵葉輪結構,亟需尋找新的制造工藝。金屬零件的激光增材制造技術提供了新的選擇。
目前上海探真的可成形材料涵蓋鈦合金、高溫合金、鋁合金、不銹鋼、模具鋼、高強鋼等多個種類。在實驗測試中,AlSi10Mg合金、2xxx-7xxx系列鋁合金,以及鎂合金的SLM成形,性能優(yōu)于鑄件,產品應用領域覆蓋航空航天、醫(yī)學研究、模具制造等。
航空航天、軍工是上海探真3D金屬打印最大的應用領域?,F(xiàn)階段國外設備在這些領域占有率較高,隨著產能上升,國產設備的完全自主知識產權是必然趨勢。
上海探真目前應用最成功的領域就是航空航天。上海探真的第三代工業(yè)化設備。采用四激光、雙向鋪粉技術,成形體積大,效率可達75cm3/h 。精度高達±5μm,能夠滿足高溫合金等難加工材料成形。3D打印大大提高了這些領域研發(fā)人員的研發(fā)效率。
除了航空航天,上海探真在醫(yī)療方面與上海四院、五院、六院、八院都有合作。還包括汽車工業(yè),武器,高校研究所等領域都會有比較大的應用。此外上海探真還涉足民用領域,例如,首飾珠寶的打印。
3D打印的春天要等設計師走出減材思維的桎梏之后才會來。如今探真已經開始逐步為眾多高校、企業(yè)、科研所等提供優(yōu)質的產品和技術支持服務。國內某所知名的航空研究院和研究所,以及某知名航天研究院已經在使用探真的設備兩年以上,如今客戶反饋非常好,體現(xiàn)出過硬的技術實力。
行業(yè)發(fā)展前景看好
去年底Wohlers年度報告指出,2017年整體3D打印行業(yè)銷售量增長了21%,其中金屬3D打印增長速度尤其突出,金屬3D打印系統(tǒng)的銷售額增長了80%。而2018年Wohlers Associates,Inc.發(fā)布了關于3D打印行業(yè)的年度Wohlers報告,該報告指出3D打印行業(yè)整體增長了21%,其中金屬3D打印尤其突出,金屬3D打印系統(tǒng)的銷售額增長了80%。
這份報告共344頁,包含了增材制造行業(yè)各個方面的豐富信息??傮w上來講,這是一個正在快速增長的行業(yè),特別是金屬3D打印行業(yè)。2016年,估計銷售了983臺金屬3D打印機。2017年,這一數(shù)字上漲了80%,達到1768臺。這是迄今為止自2000年以來最大的單年增長率。不僅僅是數(shù)字正在上升,2018年金屬增材制造系統(tǒng)安裝的急劇增長同時金屬3D打印的工藝得到了改進,打印過程監(jiān)控和打印質量保證等措施逐步改善,但仍有大量工作要做??偟膩碚f,這份報告對金屬增材制造業(yè)非常鼓舞人心,并且對3D打印的其他所有方面普遍看好。
探真是上海唯一一家做SLM技術的設備制造商,SLM零件性能遠高于鑄件,綜合性能等同于鍛件,個別指標高于鍛件。故可以應用于汽輪機和燃機,未來應用前景廣闊。
十年匠心沉淀,成就非凡制造。TCT2018已完滿地落下了帷幕,但是探真的征程才剛剛起步。科技的迭代沒有盡頭,我們愿以前瞻性技術能力為核心競爭力,立志成為全球*制造的代名詞。雄關漫道真如鐵,而今邁步從頭越。探真的黑馬征途,從今起步!