主要推動力量,來自北京航天航空大學教授、國家技術發明一等獎獲得者王華明。他的研發團隊以技術入股,分別與中航重機和南風股份組建合資公司,致力于在中國高端制造領域推廣3D打印。
3D打印的“增材”制造思路,確有不可比擬的優勢。中國航空企業和核電設計院擁有資本與技術實力,自然捷足先登。
在國際上,以美國為首的部分發達國家,將3D打印視作制造業復興的重要方向;同時,國內外也有不少業內人士認為,這項技術成本高、質量不穩定,對其前景看空。對這一領域持觀望態度的產業資本,更是多數。
“增材制造”
學名“增材制造”的3D打印,是近年來最熱門的概念。
這一概念,與傳統制造業的“減材制造”相對應,不經過機床銑、車、鉆等傳統“減材”切削加工,而是通過堆疊材料,來直接形成最終產品的一種制造理念。
美國總統奧巴馬,在2013年國情咨文中多次提及3D打印,將其視作美國實現制造業復興的重要途徑,這讓其風靡一時。
在這份國情咨文中,奧巴馬展望了未來美國經濟發展的藍圖,他特別強調了兩大方向:產業回歸和3D打印技術的廣泛應用,“工人們將在美國學習和使用3D打印,這項技術可能顛覆整個工業體系。”
奧巴馬的言論,經過媒體解讀和放大,迅速成為全球輿論焦點。
事實上,這一概念并不新鮮,正是起源19世紀末“照相雕塑快速立體成型”的思想,業內稱之為“上上世紀的思想,上世紀的技術,本世紀的市場。”
北京航天航空大學教授王華明告訴筆者,增材制造技術在國內并非新鮮概念,雖然目前已在航空等領域有所突破,但短期內很難大規模應用于工業生產。
王華明是中國激光增材制造領域帶頭人,國家技術發明一等獎獲得者。他直言,目前媒體上炒作的商業3D打印,多用于“娛樂目的”,僅僅是增材技術在非金屬模型領域的應用,并不代表該項技術的發展方向。
只有高端裝備制造領域的高性能金屬構件生產,或生物醫學支架生產等領域,才能真正發揮3D打印的高科技優勢,整個打印過程宛如春蠶吐絲般,層層包裹,形成最終的形態。
這對打印材料形成了極其苛刻的要求。目前,可供打印的材料品種主要有石膏、尼龍、樹脂、金屬等,原材料的形態限定在粉末狀、絲狀和液體狀等僅有的幾大類,絕非普通意義上的“材料”。
在二三十年前,3D打印技術已經可以使用樹脂等材料制作產品。電影《碟中諜》中,3D打印可以迅速打印出一張“人皮面具”,其細節早就深入人心。
近幾年,3D打印可處理的材料范圍擴大到了金屬,這才引發了業界對3D打印的高度關注,乃至被美國政府視作重振美國制造業的重要方向。
在工業制造上,某些結構復雜的“異形”設備或零件,對加工精度和技術有著極高要求,但是,3D打印卻可以輕松突破這種“幾何約束”,理論上會大大降低制造難度和成本。
航空領域突破
作為中國3D打印技術產業化應用的領軍人物,王華明正致力于在中國航空與核能領域推廣該技術。
目前,他的團隊分別與中航重機和南風股份組建了專業從事3D打印技術研發和推廣的子公司“中航激光”和“南方增材”,想借助上市公司力量,推動3D打印在工業化領域的落地。王華明團隊以技術入股,在兩家子公司中均占股約30%,。
目前,3D打印在航空領域的進展領先于核電。中航工業董事長林左鳴曾對外表示,中國近年來在航空航天領域取得了一系列重大突破,離不開增材制造技術的飛速發展。
軍用飛行器的相關設備,由于特殊需要,設計非常復雜,傳統生產思路從來是做“減”法。通過切割、磨削、腐蝕、熔融等工序制作零部件,然后再拼裝或焊接成最終產品。
這種制造思路,工藝復雜,難度超群,還會造成原材料的巨大浪費,成本不菲。
例如,F22戰斗機的機翼和機身連接件,用傳統工藝制造,需要三個鍛件拼裝而成。此時,3D打印的技術優勢就凸顯出來,使用鈦合金激光3D打印技術,一氣呵成。
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