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金属3D打印厂商鑫精合荣获200亿元国家基金支持

金属3D打印厂商鑫精合荣获200亿元国家基金支持  在市昌平区的一间厂房,正在生产着钛合金、铝合金、不锈钢等多种金属的零部件…

原标题:金属3D打印厂商鑫精合荣获200亿元国家基金支持

  在市昌平区的一间厂房,正在生产着钛合金、铝合金、不锈钢等多种金属的零部件。但是与其它的冶金厂房不同,在这里,央视财经《经济半小时》记者看不到金属锻造的大型设备,也看不到很多的技术工人操作,只看见一台台3D打印的机器在忙碌地工作着。经过两天时间,一个结构非常复杂和精巧的钛金属立方体出来。

  鑫精合激光科技发展有限公司副总经理 孙峰:钛合金在我们冶金行业,是一种非常难成形的一种材料牌号,它的冶金工艺非常的复杂,通过我们这次3D打印工艺,把这么难做的一个钛合金,通过我们3D打印工艺,呈现出这样一个轻量化的结构来。

  在制造业中,传统制造的方式是 减材制造,它是利用已有的几何模型工件,用工具将材料逐步切削、打磨、减少,最终成为所需要的零件。而3D打印则恰恰相反,它是根据一个数字三维文件,在一个完全没有任何材料的平面上,一点点逐层打印、添加材料,最终形成一个三维整体,这就是所谓的3D打印,也被称为增材制造。而金属材料的3D打印技术门槛高,难度大,附加值高,金属3D打印的产值也占到了整个3D打印行业的80%以上。

  3D打印机打出的零件,和用传统方式锻造的金属零件相比,强度性能怎么样?孙峰告诉记者,钛合金大约有800-1000倍的一个载荷,这0.5公斤重的钛合金的立方体,承受100公斤的压力没有任何问题。

  正因为这个轻量化、高强度特性,目前,在我国很多飞机、船舶甚至航天器的重要零部件上,都可以见到金属3D打印的身影。无论是飞机、船舶的发动机、零部件,还是运载火箭、空间航天飞行器、无人机等航空航天设备,金属3D打印部件正在悄悄地取代着传统制造的零件。

  航天器对重量的要求十分苛刻,轻量化又有强度的3D打印零件,成了一个很好的选择。航天器上很多大大小小的零件,都可以用这种结构来替代原有的较为笨重的金属。甚至一根头发丝,就可以吊起来一个体积不小的卫星上的小零件。

  孙峰:新兴的轻量化的小型卫星,通过我们3D打印工艺它可以实现整个结构体重减轻,而且整个制造过程非常快,我们传统制造业来说,制造一颗卫星它可能需要几个月甚至几年的时间,通过我们3D打印工艺实现整个卫星的机构,可能只需要十几天的时间,一颗小的卫星可以打出来。

  与小型的精密的金属3D打印机的技术不同,大型的打印机采取了另一种不同的技术方式--同轴送粉工艺。而中国在这项技术上已经走在了世界的先列。目前,能用3D打印技术制造出达到锻造水平的金属部件的国家,只有、美国、中国等少数几个。而鑫精合批量制造大型钛金属结构件的能力已经在国际领先。

  直径4米的航天器部件拆分成6个2米左右的大零件,一一3D打印并加工后,再进行整体焊接。在过去,这样巨大的金属件从开模具到锻造,再到机械加工,是个非常浩大的工程,通常需要一年时间才能完成,而用3D打印的方式,仅需要3-6个月。经过25天的连续打印,这个大型的钛合金零件即将生产完成。

  这个巨大的钛合金零件,即将用在载人航天器上的飞行员返回舱,它要承受返回舱穿过大气层,着陆地面的巨大冲击力,所以对金属部件的性能要求也是极为苛刻。工作人员们对3D打印出来的金属性能一一进行检测,显示金属强度已经超过客户提出指标的5%以上。

  在中国航天科技(000901,股吧)集团五院的展厅,央视财经《经济半小时》记者看到了嫦娥三号的着陆器,里面装载着玉兔号的月球车,也就是巡视器。这些航天器对于减少重量的要求,可谓是严苛之极,因为每增加一克的重量,就会给发射带来很高的成本,并且会加大航天项目的复杂性,甚至直接影响到整个方案的可行性。为了减轻每一克的重量,他们从材料和结构上想了任何可能的办法。

  中国航天科技集团五院总体部增材制造技术项目经理 张啸雨:这个就是我们目前工程上最轻的材料,叫蜂窝夹层结构,这种结构里面全部是蜂窝,然后上下的面用的是碳纤维。这种碳纤维非常昂贵,它的一公斤差不多要比那个同等重量的黄金还要贵一些。

  张啸雨:第一个就是从技术上来说,相比以前这种结构形式,我们有的零件甚至说减重超过30%到50%;第二个就是它的周期,原来比如说我们一个零件可能需要3到5个月,甚至说是快点的线天这样一个情况,现在我们用3D打印,有些零件可能我们大概需要一周就可以干出来。

  重量大大减轻,工序大大减少,3D打印对于航天器的改善显而易见。无论是嫦娥三号的着陆器件,还是载人航天器的大型返回舱,用3D打印的新制造方式来替代,都会有非常明显的效果。张啸雨告诉记者,他们目前已经有60-100件产品完成了制造阶段,正在开始做力学实验。

  在采访前,我们可能线D打印,这个似乎离我们很遥远的技术是如此的神奇。从飞机、船舶的机身、发动机,到探索太空的火箭、卫星、月球车等等,3D打印都能一展身手。那么3D打印还会对哪些产业产生巨大的影响呢?

  近几年,加工的工件变得不同了。过去的原料几乎都是整块的材料,加工前需要从500-600公斤一点点切削,而现在3D打印后的待加工零件,只需要少量的工序进行机械加工,原件也只有不到100公斤,工作量大大减少,原来十天才能加工完的一个零件,现在两天就可以加工完了,感到很轻松。不仅如此,原来老师傅带徒弟要将近两年才能出徒,现在只需要一两个月就能进行操作了。

  鑫精合集团的董事长 李澄:用锻造将大家能看到的格子整个要做成方块,我们通过3D打印可以把这些只单边留五毫米,大大的缩小了材料的浪费,提高了材料的利用率。另外,在加工的时间也可以缩短很多时间,大概加工周期能比原来缩短50%。

  已经是接近傍晚六点,沈阳精合数控科技开发有限公司的厂房里还是一片忙碌,李澄告诉我们,由于现在越来越多的航空航天企业,对于3D打印的金属零件有很大的需求,目前订单是产能的两倍,他们正24小时连轴赶工。

  2015年,李广生所学的专业就是飞行器制造,在他接触金属增材制造技术后,感到非常兴奋,很快投身到激光技术的技术研发和应用之中,李广生和同学找到了李澄,希望跟他合作,做一家3D打印的制造企业,从前端的设计、开发,到打印,最后到机械加工为成品零件。

  鑫精合激光科技发展有限公司副总经理 李广生:国内当时那个情况下很多资本并不看好,看衰制造业。我想卖房子创业的这个行为,当时在这个网上有一个桥段,第一傻就是卖房创业,可能我就属于第一类人,但是我这个行为呢还是打动了这个投资人。

  2017年8月,李广生的创业团队完成了B轮的融资,得到了国家先进制造产业投资基金一个亿的投资。国家先进制造产业投资基金,是经国务院批准,发展委、财政部、工业和信息化部牵头发起,联合几家投资主体共同出资设立的,目标是支持中国制造2025的工业转型升级。该基金首期规模200亿元已经落实了投资,鑫精合也在其中之列。

  国投创新基金管理有限公司总经理 白国光:我们也在探索,希望结合国家在促进制造业发展上做一些努力,去能够使得这种新的技术应用,尽快的跟产业制造业的转型升级去结合。促进企业的战略、人才、资源,包括上下游的这种通过产业联盟,通过供应链的协同来去促进这些优势的企业的发展。

  为了让3D打印更好地服务于制造业,也让自己的企业能够在技术核心上迈进一步,李广生经常和一些学校、科研院所来交流,希望能在3D打印工艺上继续建立自己的核心优势。2017年,工业大学设立了3D打印专业的硕士和博士学位,这对于求才若渴的3D打印企业来说是个好消息。

  3D打印产业的热度,不仅可以从对人才的需求中感受到,市场端也在发生变化。从原来的束之高阁,到现在,航空航天、军工等越来越多的制造产业,也都开始对3D打印产生了兴趣。汽车市场,就是3D打印企业盯上的下一个新市场。

  福田汽车(600166,股吧)研究院院长 高岩:因为以前的快速成件,一个是周期比较长,像我们这个试制,一套模具,一个车的模具都是投入几千万上亿,甚至一两个亿,每一套工序模具都很大,一个大的模具件现在就要好几百万,上千万。

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