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中国增材制造企业的实践与思考

2017/12/18    来源:互联网    作者:孙俊杰      
关键字:增材制造  
中国部分领先企业已经进行了多年实践和探索,积累了一些经验,在增材制造技术、产业化技术方面开始推动行业的发展,能够为行业提供更好支撑,包括产业化环境的支撑,有利于行业的发展。

    增材制造技术是制造业驱动创新的一个共性技术,它将各种材料应用于广泛的领域,在多种场合、以各种批量生产都可以完成,而且,增材制造为产品和装备重新再设计开拓了创新空间,也使产品研发环节得到一个非常好的工具,能够支撑制造业从大批量生产走向个性化定制。

    目前,我国增材制造产业领域的一些领先公司,包括杭州先临三维科技股份有限公司(下称先临三维)、西安铂力特激光成形技术有限公司(下称铂力特)、宁夏共享集团有限责任公司(下称共享集团)、上海航天设备制造总厂(下称上海航天设备)等已经在增材制造技术、产业化技术方面开始推动产业的发展,进行了多年实践和探索,积累了一些经验,能够为行业提供更好支撑,包括产业化环境的支撑,有利于行业的发展。

先临三维:3D打印+互联网

    先临三维专注于3D打印+互联网。该公司首席执行官李涛指出,3D打印产业的发展与经济发展趋势密不可分。在现代制造中,随着各种经济环境以及消费趋势的变化,制造产业从早期的集中规模化、少品种、大批量生产,逐步过渡到多品种、小批量生产, 以及流行性制造方面的发展。现在,几乎所有的制造企业都在推动个性化定制。

    3D打印有三大主要特点:

    一是,它可以制造任意复杂的造型,对制造设施的需求相对过去更加简化,进而让制造流程更加简单和灵活。全球范围内3D打印之所以被如此重视,就是因为3D打印技术有它独特的特点和好的应用前景。这些特点会在未来推动经济关系和消费关系变化过程中起主要作用。

    二是,3D打印会成为更好的制造工具。很多用户已经将3D打印作为一种研发工具。目前,不少企业在推动直接数字化制造,而3D打印已经成了间接制造,但是它不能成为标准化的制造工具, 使用规模上受限。3D打印要广泛应用,还需要推动更多、更广泛的材料变革,制造成本和方便性方面要有更大的改进。3D打印能够推动新的消费与生产关系的变革, 即未来个性化和定制化为主的消费生产关系变革。李涛认为,个性化和定制化在整个产业中还属于高端小众化应用。一些高端用户不计代价让制造商为他做量体制造,使用的却还是传统制造流程,但成本更高。

    三是, 除了成为更好的制造工具之外,3D打印还应该能够让个性化定制成为一种规模化应用,而不仅仅是小众应用。如何实现规模化,有两点是非常重要的:首先,除了技术本身之外,还需要去研究整个3D打印作为一项制造工具,如何与现有的智能制造的设计和制造流程融合在一起,比如跟数控机床,还有其他的数字化加工工具融合在一起,它不能脱离制造技术的现实发展。其次,3D打印还要承担一个新的使命,推动制造与消费关系的升级,促进个性化和定制化的规模化应用。

    先临三维在推动3D打印方面做了四个方面的努力:

    首先, 技术研究方面不懈怠。所有的技术研发一定离不开投入。先临三维连续五年坚持将公司每年营收20%以上的资金投入到技术研发上,2016年的投入接近6000万元。李涛说,虽然对一家企业来说, 在目前的经济阶段这种投入非常吃力,但它是值得的。任何技术的发展都有厚积薄发的过程,积累非常重要,也是不可跳过的环节。

    其次,应用经验持续积累。先临三维在全国各地建设以3D打印为核心的快速制造服务平台, 目的是希望拉近与用户之间的物理距离,能够去实践3D打印或者增材制造技术。目前该公司在全国设了十几家服务平台, 累计服务了5000多家用户,积累了很多3D打印技术方面的经验,掌握了很多用户体验的数据,并将这些数据进一步反哺装备研发和技术研发以及商业模式的调整。重点应用包括:国防、军工以及航空航天高端装备领域的服务;以人为中心的大消费市场,包括个性化定制消费、医疗、教育、汽车、家电等许多与人相关的应用,这是未来新的生产消费关系核心点所在。

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    图1 先临三维3D打印生态圈

    再次,促进商业模式的优化,这是先临三维工作的核心。制造技术要结合一定的商业模式才能得到更大规模应用和普及,互联网化就是商业模式形成的有利条件。3D打印技术和互联网技术有非常多共通点, 比如去中心化,平等接入更多用户,都以数字化为基础,都需要更好的交互手段等。3D打印技术+互联网技术,能够把现有的装备和应用流程逐步接入互联网的平台,不仅仅通过网站让用户找到装备,或者找到供应商、找到用户,公司还希望把数据的采集设计、订单交付与网络平台结合起来,对在线制造流程进行完善和优化,未来使更多用户能够接入到个性化定制化的业务中去,推动3D打印技术普及和规模化。

    先临三维设立线下的服务点,通过互联网平台把线下服务点融合起来。这能够让更多用户体验就近服务。平台不仅仅包括先临三维自己的服务网点,也包括第三方的服务网点。线下服务点的建设是为了迎接人人参与设计,人人参与制造这种个性化定制时代的到来。用户可以通过互联网平台找到现成的数据,也可以自己刨造数据在平台上分享。下一步,公司会针对特定的应用,如个性化医疗定制,建设更广泛的体验平台,~[13D造平台。用户数据可以在平台上自动报价,自动匹配最近的服务平台。这个平台是开放的,许多小的服务平台接人进来, 也可以享受用户在线下的订单匹配。

    通过这样的方式, 先临三维希望让更多软件的供应商、设计者,以及服务平台、服务公司合作起来,共同推动数字化的数据采集、设计和制造流程的优化,推动个性化和定制化时代更加顺畅地到来。

    最后,先临三维坚持3D扫描、3D打印、设计一体化发展。先临三维以3D数字和3D打印技术为平台,推动科技教育的发展,设置课外体验的活动。让参与者体验新的技术,熟悉数字化设计和制造工具,为整个产业发展培养中坚力量。先临三维的一个远景目标,就是希望构建3D打印生态圈,让个性化产品走进亿万家庭。

    李涛说,如果未来个性化定制得到大发展,设计一定会成为3D打印越来越大的瓶颈,而如果更多人参与到设计和数据创造当中,3D扫描和设计协同化会成为重要环节。先Il缶三维一直在构建一体化技术应用流程,从各个环节降低技术的应用成本和使用门槛,以使3D打印的使用体验更加方便。

铂力特:增材制造与创新设计

    铂力特现在的使命是将金属3D打印走进千万家工厂。铂力特总经理薛蕾介绍,铂力特团队20多年前就做金属3D打印,公司在探索实践过程中也感觉到了行业的发展、产业的前进。

    基于公司积累的经验,铂力特面对的市场包括:第一是精密制造,包括面向轻量化结构优化设计和整体化功能集成。第二,与程序相关的业务,包括:快速研制与快速制造;组合制造,把现有的加工技术与金属3D打印结合起来,获得一种成本更低的制造方式;修复性再制造。

    以上两个市场,一个解决复杂性的问题,一个解决成本性问题。

    3D打印是一种有效解决复杂性问题的有效手段。通常可以把产品按复杂性分为两类,一种是天然个体的复杂性, 即零件本身很复杂。一种是零件本身不复杂,但由于零件制造的过程比较复杂,或者大规模制造会带来复杂性问题。3D打印贵在通过设计领域的一些变革,包括没计人员设计思想的变革,做出整体更有效的零件。这样的零件与传统的零件不一样,它提高了零件的适应性能,另外还可有效解决复杂性。这是推动金属3D打印大规模应用的必然道路。

    一个例子是,GE通过3D打印设计案例做了两件事:证明了3D打印解决复杂性问题的能力;推动研发模式或设计模式的变革。GE把设计方案在网站上做了招标,全球56个国家约700个设计方案参与投标,最后选出十个最优方案,打出零件做测试,十个里面只有一个不符合要求。最后的冠军产品重量327克,相比使用传统设计的2公斤重,重量减轻了84%。这些变革让设计师非常兴奋。

    与GE一样,铂力特团队服务的航空航天领域,所有的专家包括设计师每天都在为减轻每一克的重量而奋斗。3D打印是解决这个领域复杂性问题非常好的突破点。

责任编辑:张纯子
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