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邁向批量化智造

【資料圖】

青島領(lǐng)科匯創(chuàng)打造北方地區(qū)規(guī)模最大的批量化3D打印智能工廠

相比幾年前，3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)生了巨大變化，成本大幅下降，設(shè)備價(jià)格降低了2/3，材料價(jià)格降低了80%。

在3D打印與傳統(tǒng)制造之間，存在一個(gè)邊際線，幾千件以上更適合傳統(tǒng)制造，幾千件以下3D打印更有優(yōu)勢(shì)。3D打印完全替代傳統(tǒng)制造是一種誤區(qū)，很多時(shí)候需要同時(shí)使用3D打印和傳統(tǒng)制造技術(shù)，兩者不是替代關(guān)系，而是相輔相成。

度過(guò)煎熬的產(chǎn)業(yè)陣痛期，3D打印正步入快速成長(zhǎng)的新階段。

位于動(dòng)車小鎮(zhèn)的青島領(lǐng)科匯創(chuàng)智能科技有限公司，工藝精湛的汽車零部件、栩栩如生的影視道具、小巧細(xì)致的海工裝備模型……見證著3D打印行業(yè)應(yīng)用的悄然提速。迥異于傳統(tǒng)印象中的工廠，這里白天靜悄悄更像個(gè)寫字樓，技術(shù)人員在線上接單、設(shè)計(jì)，晚上變?yōu)椤昂跓艄S”，3D打印機(jī)全自動(dòng)化運(yùn)行，成品通過(guò)快遞發(fā)往全國(guó)各地。

“領(lǐng)科匯創(chuàng)擁有100多臺(tái)3D打印機(jī)，80%以上的產(chǎn)品最快可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)內(nèi)出貨，打造北方地區(qū)規(guī)模最大的批量化3D打印智能工廠。”領(lǐng)科匯創(chuàng)總經(jīng)理劉剛介紹。

3D打印又稱增材制造，是通過(guò)逐層打印方式來(lái)構(gòu)造物體的一種新技術(shù)。從C919大飛機(jī)到冬奧會(huì)運(yùn)動(dòng)裝備，再到電動(dòng)汽車，3D打印正應(yīng)用到越來(lái)越多的領(lǐng)域?！?021年中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展調(diào)研報(bào)告》顯示，2021年我國(guó)增材制造企業(yè)營(yíng)收約為265億元，近4年平均增長(zhǎng)率為30%，較全球年均復(fù)合增長(zhǎng)率20.4%高出10個(gè)百分點(diǎn)。

領(lǐng)科匯創(chuàng)的3D打印車間。

成本大幅下降

回溯9年前劉剛?cè)胄械臅r(shí)候，3D打印還是一項(xiàng)“高冷”技術(shù)，其真正大規(guī)模走向生產(chǎn)線不過(guò)是最近幾年的事情。

“相比幾年前，3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)生了巨大變化，成本大幅下降，設(shè)備價(jià)格降低了2/3，材料價(jià)格降低了80%?！眲偙硎?，過(guò)去3D打印企業(yè)普遍使用進(jìn)口設(shè)備，一臺(tái)工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)就要百萬(wàn)元起步；現(xiàn)在主流設(shè)備實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)替代，國(guó)產(chǎn)光固化3D打印機(jī)甚至開始大量出口國(guó)外。

在他看來(lái)，3D打印行業(yè)至少經(jīng)歷了兩輪洗牌，最初價(jià)格昂貴、工藝也不成熟，一批創(chuàng)業(yè)公司沒(méi)能頂住生存危機(jī)，只有那些靠核心技術(shù)制勝的企業(yè)才迎來(lái)產(chǎn)業(yè)向上加速的拐點(diǎn)。

國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)能夠印證他的判斷——中國(guó)增材制造規(guī)模以上企業(yè)由2016年的20余家增長(zhǎng)至2021年的100余家，營(yíng)業(yè)收入逾1億元的企業(yè)數(shù)量已超過(guò)40家。

頭部企業(yè)在資本市場(chǎng)的表現(xiàn)更為搶眼。集材料、設(shè)備、打印服務(wù)為一體全產(chǎn)業(yè)鏈布局的西安鉑力特于2019年登陸A股，號(hào)稱“科創(chuàng)板3D打印第一股”；工業(yè)級(jí)3D打印龍頭企業(yè)湖南華曙高科在科創(chuàng)板IPO順利過(guò)會(huì)，今年即將推開資本市場(chǎng)大門；3D打印頭部企業(yè)上海聯(lián)泰科技連續(xù)完成兩輪億元融資；專注口腔醫(yī)療的浙江迅實(shí)科技2022年獲得逾1億美元D輪融資……

3D打印的海工裝備模型。

現(xiàn)階段，3D打印主流技術(shù)有SLA（光固化）、SLS（選擇性激光燒結(jié)）、SLM（選擇性激光熔化）、FDM（熔融沉積成型）等。領(lǐng)科匯創(chuàng)主攻光固化領(lǐng)域，采用光敏樹脂材料，用于快速原型制造。

“我們有幾大優(yōu)勢(shì)，一是設(shè)備和材料自主化，與戰(zhàn)略合作伙伴威斯坦共同研發(fā)，可針對(duì)不同客戶需求提供相應(yīng)的解決方案；二是技術(shù)積累，形成了汽車、航空航天、文創(chuàng)等領(lǐng)域成熟的應(yīng)用案例，更加明白如何結(jié)合3D打印和傳統(tǒng)工藝去解決客戶的需求；三是產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，3D打印機(jī)數(shù)量超過(guò)100臺(tái)，能夠快速滿足批量化制造需求?！眲偢嬖V記者。

批量化趨勢(shì)明顯

長(zhǎng)久以來(lái)，3D打印面臨一大瓶頸，即主要用于個(gè)性化定制或高附加值產(chǎn)品，不適用于批量化生產(chǎn)。

但隨著成本下降、效率提升和場(chǎng)景拓展，3D打印在航空航天、汽車、醫(yī)療、消費(fèi)電子等領(lǐng)域批量化的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。工信部公布的首批增材制造典型應(yīng)用場(chǎng)景名單中，涵蓋工業(yè)、醫(yī)療、建筑、文化等領(lǐng)域的36個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景。C919大飛機(jī)的研發(fā)和制造過(guò)程中，就運(yùn)用了不少3D打印技術(shù)以及特殊金屬材料來(lái)制造客機(jī)零部件。

汽車是3D打印增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域之一，領(lǐng)科匯創(chuàng)服務(wù)的近1100個(gè)客戶中，40%來(lái)自于汽車行業(yè)。去年，領(lǐng)科匯創(chuàng)更是成為一汽解放集團(tuán)的一級(jí)供應(yīng)商，為青島、長(zhǎng)春等生產(chǎn)基地提供3D打印服務(wù)。

“3D打印的定位是個(gè)性化定制+小批量。比如一個(gè)批次幾百上千件的汽車產(chǎn)品，現(xiàn)在很多都是直接3D打印，比開模具的費(fèi)用要低。我們?nèi)ツ暧?D打印批量生產(chǎn)過(guò)幾千套汽車內(nèi)飾件，如果是開模具，幾十個(gè)零件就要開幾十套模具，成本遠(yuǎn)高于3D打印。”劉剛表示。

3D打印的零部件。

除了航空航天、汽車、醫(yī)療，3D打印還不斷向影視道具、文創(chuàng)產(chǎn)品、紡織服裝等領(lǐng)域滲透。

采訪前，劉剛在東方影都洽談了一筆業(yè)務(wù)，幾部新電影打算用3D打印技術(shù)制作道具。近年來(lái)，在青島置景拍攝的《流浪地球》《瘋狂的外星人》《滿江紅》等國(guó)產(chǎn)大片，大量使用的3D打印技術(shù)為視覺(jué)效果大大加分，滿足了影視行業(yè)個(gè)性化、復(fù)雜化、快速制作的需求。參與其中的劉剛感受頗深，“3D打印已經(jīng)成為影視劇必備的一項(xiàng)技術(shù)，用得最多的是古裝劇，其次是科幻劇?！?/p>

3D打印也是紡織行業(yè)的革命性解決方案，阿迪達(dá)斯、銳步、亞瑟士等品牌都推出了限量版3D打印鞋。劉剛展示了一雙匹克的3D打印運(yùn)動(dòng)鞋，鞋面不是傳統(tǒng)的針織工藝，而是打印而成。

替代還是相輔相成？

提到3D打印與傳統(tǒng)制造的關(guān)系，最常用的一個(gè)詞是“顛覆”。

相比傳統(tǒng)制造，3D打印確實(shí)有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，包括容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件制造、加工過(guò)程中沒(méi)有切割廢料、大大縮短產(chǎn)品開發(fā)和制造周期等。但是就大規(guī)模生產(chǎn)而言，3D打印仍然無(wú)法與傳統(tǒng)制造競(jìng)爭(zhēng)。

傳統(tǒng)制造的特點(diǎn)是隨著產(chǎn)量的增加而邊際成本下降，比如僅生產(chǎn)一輛汽車的成本是極其巨大的，而生產(chǎn)100輛汽車的成本就低得多，生產(chǎn)10000輛汽車的成本更低。而3D打印的批量化難以減少邊際成本，生產(chǎn)100輛汽車與生產(chǎn)10000輛汽車的成本相差不大。

“在3D打印與傳統(tǒng)制造之間，存在一個(gè)邊際線，幾千件以上更適合傳統(tǒng)制造，幾千件以下3D打印更有優(yōu)勢(shì)。”劉剛認(rèn)為，3D打印完全替代傳統(tǒng)制造是一種誤區(qū)，很多時(shí)候需要同時(shí)使用3D打印和傳統(tǒng)制造技術(shù)，兩者不是替代關(guān)系，而是相輔相成。

在為一家無(wú)人機(jī)企業(yè)打印零部件時(shí)，劉剛曾經(jīng)被材料問(wèn)題困住——無(wú)人機(jī)的承載能力和續(xù)航能力是其核心指標(biāo)，零部件的輕量化尤為重要。光固化3D打印常用的樹脂、尼龍材料雖然輕便，但很脆弱，達(dá)不到高強(qiáng)度、耐低溫要求，“我們最終采用了一種3D打印+覆膜的技術(shù)，即在3D打印的基礎(chǔ)上結(jié)合傳統(tǒng)工藝，外部再包裹一層特殊的耐低溫材料，攻克了長(zhǎng)久以來(lái)困擾無(wú)人機(jī)研發(fā)的一大難題。產(chǎn)品最終出來(lái)后做了大量試驗(yàn)，包括無(wú)人機(jī)在冷庫(kù)中長(zhǎng)時(shí)間飛行，一點(diǎn)問(wèn)題都沒(méi)有。”

如何讓更多的傳統(tǒng)制造企業(yè)“嘗鮮”3D打??？

劉剛認(rèn)為，青島3D打印企業(yè)過(guò)于分散，缺少龍頭企業(yè)，也沒(méi)有一個(gè)專門的3D打印產(chǎn)業(yè)園。可以借鑒南方城市經(jīng)驗(yàn)，在3D打印產(chǎn)業(yè)鏈上精準(zhǔn)支持相關(guān)的設(shè)備、材料、應(yīng)用企業(yè)，通過(guò)發(fā)放創(chuàng)新券的形式鼓勵(lì)3D打印行業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新。（青島日?qǐng)?bào)/觀海新聞?dòng)浾?周曉峰）

青島日?qǐng)?bào)2023年2月17日8版

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責(zé)任編輯：王逸群