3D打印:概念热炒 市场应用寥寥

2019-05-27 13:58

  9月3日,以银邦股份、苏大维格、光韵达、南风股份、大族激光为代表的十余只与3D打印相关的股票全线看涨,其中大族激光更是在当日涨停。3D打印的概念迅速进入公众视线。同时,微博、网络、平面媒体多番报道,3D打印成为一个可以直接打印汽车、飞机甚至手枪的神奇技术,并被称之为新工业革命的序曲。

工业应用的核心是激光快速成形

  激光快速成形技术是3D打印制造的一种。日前,南风股份发布公告,旗下子公司南方风机研究所将投资1.68亿用于重型金属构件电熔精密成型技术项目,这项技术,就是3D打印的工业应用。

  这种激光快速成形技术利用计算机模拟切片的技术,逐步利用高能激光束熔化送到熔池中的粉末,如金属、陶瓷、塑料、砂等,从而逐步堆积成一定形状的零件和部件。由于该技术可以将多维制造变为简单的由下至上的二维叠加,大大降低了设计与制造的复杂度,甚至可以制造传统方式无法加工的奇异结构,如封闭内部空腔、多层嵌套等。目前,国内涉及工业领域3D打印技术的公司,例如银邦股份、大族激光、南方风机和中航重机等,都是以激光快速成形技术为主的企业。

  银邦股份公司是国内钎焊用铝合金材料的龙头企业之一,投资成立飞而康快速制造科技有限责任公司正是银邦股份进军3D打印的运营主体。飞而康将利用激光快速成型技术,生产高密度、高精度粉末冶金零件以及医疗器械零部件等产品。

  激光快速成形技术对于产品的几何形状并没有约束,从理论上说可以达到只要你想得到,我就可以做出来。因此,在设计零部件时可以采用最优的结构设计,而无需顾虑加工问题。而这正是激光快速制造技术最大优势所在拓展设计人员的设计空间,尤其是在航空航天、武器装备、汽车等动力装备结构复杂的高端领域。

  激光快速成形在航空航天、汽车、船舶制造领域颇具优势,在航空领域的应用直接体现在航空用钛合金结构件的直接制造以及航空发动机零件的快速修复方面。据悉,中航重机与北航合作发明了钛合金大型结构件激光快速成型新工艺,研制出具有一系列原创核心关键技术、迄今世界最大的大型钛合金结构件,同时还涉及军工行业的其他钛合金、高温合金产品。

市场应用寥寥 

  上海同济大学教授、现代制造技术研究所名誉所长张曙认为:现在的3D打印技术还是处于打印玩具、模具等塑料制品的阶段。过去,我们只是当这种技术是一种快速成形技术,但现在工业领域的应用,可以让设计、创意与生产分开,可以实现减少库存的生产,等于提供了新的商务模式,就势必会引起制造业的变革。张曙同时强调,目前3D打印的技术还存在很多难题,加工精度、材料应用等方面,在制造业的应用不是一时半刻能够实现的。

  杭州闪铸科技有限公司是国内个人用3D打印机的生产厂家之一,市场经理陈铮铮向记者表示:目前,国内生产的3D打印机还多是为个人爱好者或教育研究机构提供的小型打印机,工业用途的3D打印需要更为复杂的技术,对材料也有更高的要求。目前国内还没有一家企业能够拿出非常成熟的产品来推向工业领域,距离国外先进水平还有很大的差距。

  根据公开资料,目前,生产3D打印机的两家企业Stratasys和3D Systems已经在美国纳斯达克上市,宝马、戴尔、英特尔、耐克等企业都是它们的客户。陈铮铮认为,国内目前涉及工业应用的企业,与国外先进水平依然有很大的差距。同时,因为3D打印技术已经处于开源阶段,国内外涉足此项技术领域的企业为数不少,但在工业领域的应用,还与实际要求有一定的距离。

  曾供职于大族激光的一位技术人员向记者私下透露:大族激光早在四五年前就已经在接触并研发3D打印技术,目前大族激光已经有成型的产品,但主要用于出口,没有在中国市场上销售和应用。

  虽然不少媒体报道,医疗器械企业已经实现对3D打印机的成功应用,记者向北京天新福医疗设备有限公司工程师王兴华求证时,他表示:在公司目前的生产和研发中,都没有涉及到3D打印的计划。但王兴华已经听说业内有公司在采用该项技术用以生产。

  大族激光的技术人员也同时透露:用发展的眼光来看,3D打印对模具业的影响会较大。3D打印技术其实是减少了模具生产的工艺流程,能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,极大地缩短产品的研制周期。但在精度、稳定性、效率、品件大小等方面,3D打印还需要与传统的机械加工做更多的对比。此外,对模具行业而言,耗材的价格程度,都是要考虑的对象。

材料与成像技术的难题

  银邦股份一位不愿意透露姓名的员工告诉记者:我们的生产设备是从欧洲进口的,生产所需的金属粉末原料暂时也是从国外进口的,目前国内还没有可以供3D打印使用的金属粉末,而银邦未来规划中,将把金属粉末的生产列入发展的重点。

  陈铮铮就此解释道:真正意义上工业用的3D打印机是非常昂贵的,耗材也非常昂贵。目前消费类的3D打印主要应用的材料为ABS和POA的塑料,不能完全满足工业领域的需求。虽然国内劳动力成本上涨趋势明显,但3D打印需要企业一次性对设备的投入,和对耗材的购买。特别是金属粉末类耗材,价格依然昂贵。这也是制约国内用户使用3D打印技术的原因之一。

  王兴华也表示:医疗植入物的加工,对精度要求很高,同时对材料的硬度和纯度也有很高的要求,在这两点上还需要对3D打印进行更多的观察。同时,对企业而言,新设备的投入肯定要综合考量成本、效率和稳定性的问题。

  记者向目前激光切割机及数控机床生产厂家求证时,也得到了相同的看法。日本天田公司的营销策划部廖建强表示,天田虽然也关注过这项新技术,但目前还没有涉及研发,以天田的分析,金属用材料问题也许是制约发展的因素之一。同时,德马吉中国总经理单锡林也表示,除非找到熔点很低但又满足工业要求的金属,材料依然是加工的难点。

  同时,作为3D打印的核心技术之一,3D成像和数字转换亦是国内企业需要面对的难题。大族激光的技术人员说:3D成像的设备和处理的文件才是技术的核心部件。目前,国内还没有一家公司能够做到3D成像技术。无法进行设备的国产化,3D打印机的价格也必然是居高不下。

  虽然市场的接受度有限,但张曙还是对此项技术的未来充满期待:虽然3D打印目前面临材料、加工精度、成本等很多问题。但这种直接制造的方法具有自己的优点,其中一项就是它可以进入家庭,实现即时生产。以现在3D打印的技术,要替代当代的产业,仍然为时尚早,但可以肯定的是,这将是未来工业革命的一个车轮。

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