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东莞掀起智造革命 3D打印产业即将崛起_6

2019-06-09 14:05 出处:未知 人气: 评论(

  3D打印属于快速成型技术的一种,是以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。英国《经济学人》杂志就曾经以第三次工业革命为主题,宣称3D打印技术即将引发新一轮的工业革命浪潮,将让工业生产进入社会制造阶段。

  东莞是制造业大市,那么东莞在3D打印方面发展的情况如何?企业在利用3D打印利用的现状怎么样?日前,记者就3D打印产业的原材料生产环节、打印机制造环节和应用环节进行了调查并和国内外情况进行了对比,并采访了相关专家,专家们认为,东莞3D打印产业的出路是利用现有的产业基础,推进3D打印技术在制造业中的应用。

3D打印

  打印材料产业化价格下降一半

  国内外现状:据广东银禧科技股份有限公司项目经理李文杰介绍,3D打印材料影响原型的成型速度、精度和物理、化学性能,直接影响到原型的二次应用和用户对成型工艺设备的选择。国外新工艺的出现往往与新材料的应用有关。目前3D打印材料可支持的类型已经比较多,从大类上分,可以分成金属材料和非金属材料,具体的有光固化树脂、蜡粉、尼龙粉、钢粉、覆膜塑料、覆膜陶瓷粉、覆膜金属箔、蜡丝、ABS丝等。

  在3D打印材料中,目前在国内市场上应用比较广泛的是UV(光敏树脂)、PA(尼龙)、ABS树酯、PP(聚丙烯)、PEEK(聚醚醚酮树脂)等非金属塑料。

  东莞现状:东莞目前从事3D打印材料研发和生产的企业包括银禧科技、聚隆塑胶、意普达材料等。

  银禧科技为上市企业,专门从事工程塑料研发和生产,年产值10亿元。据李文杰介绍,为紧抓3D打印的发展机遇,银禧科技公司与从事国内3D打印设备的领先团队华中科技大学史玉升教授团队强强合作,将团队引入公司工作,利用双方在各自领域的优势,加快PA、PEEK、ABS、PP等3D打印设备及材料的产业化。生产的3D打印材料价格大大下降,以PA材料为例,用于3D打印的PA材料国外约800元/千克,高昂的原材料价格阻碍了产业的发展,但该公司研发出来后,材料的价格只有400元/千克,材料的研发成果给企业带来了丰厚的利润,另一方面也降低了3D打印的生产成本,能大大促进3D产业的发展。

  莞产3D打印机4月量产

  国内外现状:李文杰曾对3D打印产业做了一个专门调研,他发现3D打印的技术种类很多,不同的技术要对应不同的设备。目前,国内比较成熟的设备厂商主要有两类,一类是以高校孵化的企业,如西安交大卢秉恒院士团队的陕西恒通智能机器、华中科大史玉升教授团队的滨湖机电、北航王华明教授团队的北京隆源、华南理工大学杨永强教授团队的福斐科技等;另一类是自主研发的企业,如紫金立德、湖南华曙和上海联泰等。

  东莞现状:在东莞,虽然装备制造业实力雄厚,但3D打印专机装备涉及不足。目前只有中科院自动化所东莞研究院和拓斯普达等少数几家公司生产3D打印设备。此外,还有数量众多的国外3D打印机品牌代理商在东莞,如智诚计算机辅助设计东莞分公司,主要代理以色列桌面型3D打印机、Objet30快速成型机等。国内与3D打印相关的企业基于东莞制造业的强大基础而加大了推销力度,举办了一系列推广活动。进一步提高东莞各行业对3D打印制造的直观认识。

3D打印

  中科院云计算中心自动化所东莞研究院副院长朱凤华接受媒体采访时表示,研究院和中科院合作研发的3D打印机市场销量已经突破100台,今年或将实现量产。从2010年开始,云计算中心就致力于研发3D打印机,目前已经开发出第二代3D打印机。第一代3D打印机为熔融沉淀型,第二代为数字光处理型,是基于数字光处理技术(DLP)的3D打印机,技术处于国内领先水平。

  该院院长助理沈震告诉记者,该院研究的数字光处理3D打印机每小时可以打印3至5厘米,主要是因为打印机的软件是研究院自主研发的,所以价格比较便宜,价格只要2万元。该款3D打印机的目标市场主要是有需要的个人和小型的设计室。设计室的需求非常大,因为3D打印机在将设计师的设想变为实物时非常方便。

  而位于大岭山的拓斯普达公司是一家致力于塑胶领域自动化领域的高端装备制造商,该公司于2013年引入了以熔融堆叠成型为主的3D打印机项目。该公司负责3D打印机项目的总监黄向峰教授告诉记者,拓斯普达之所以选择以塑胶为原料,熔融堆叠成型为主的3D打印机,主要是因为跟公司原有的主业跨度不大,还是面向塑胶客户。而拓斯普达有2000多个客户,所以销路不愁,公司的3D打印机销量应该不是问题。拓斯普达3D打印机预计会于4月份量产,首批100台已经找到客户。

  黄向峰说,拓斯普达的3D打印机拥有一项世界独创的核心技术,能较好地解决桌面型3D打印产品普遍存在的起翘问题。拓斯普达经过不断创新,在打印体积、打印精度、打印速度、打印材料选择等方面,不断地提高现有桌面型3D打印机的性能水平。

  据黄向峰透露,去年以来拓斯普达针对3D打印项目申请了1项PCT国际专利,3项国家发明,4项实用新型专利,均获得受理。未来,拓斯普达将致力于改善3D打印机的易用性及易维护性,为其在大众市场的开拓进行革命性的变革。黄向峰预计,随着3D打印机技术的成熟和耗材的突破,行业将会迎来新一轮的增长。

  可接受个性化定制

  国内外现状:目前3D打印技术已经广泛地应用到了个性化消费、汽车零配件制造、国防与航空以及生物医疗等方面,其中值得一提的是生物医疗领域。由于生物应用大都是个体化的,不适合批量生产,因此3D打印可用于人造骨骼、牙齿、助听器、假肢等制作,也可以用于肝脏等细胞材料的制作。在实验室测试中,3D打印肝脏已被证明可以支持人体骨骼细胞在其中生长,并且其有效性也已经在老鼠和兔子身上得到了验证。

  从市场应用份额看,打印技术应用在汽车零配件领域占37%,在消费品领域占18.2%,应用于航空航天和国防军工占13.7%,在商业机器领域占11.2%,在医疗领域占8.8%,在科研方面占8.6%。

  东莞现状:广东(东莞)战略性新兴产业研究中心副主任龚佳勇调研发现,在下游产业应用方面,东莞市企业早于2000年就开始将激光快速成型技术运用于产品的设计、打样等生产中。逐步形成了以辅助生产(有部分企业用于小件产品生产)和激光快速成型应用为主的发展态势。有东莞市高科激光快速成型模具有限公司、东莞市龙创域科技有限公司、东莞市鸿泰快速手板有限公司等近30家企业,主要分布在长安、樟木头、横沥等镇街,激光快速成型设备超过50台,主要以光固化立体造型(SLA)和选择性激光烧结成型(SLS)两种工艺为主,以光敏树脂、一般的塑料材料和ABS材料为主,尚未出现金属打印材料,精度最高达到了0.02毫米(为美国进口),最低精度为0.25毫米(为国产)。应用涉及玩具、动漫、复杂结构和饰品等领域,企业规模普遍较小。

  记者在唯美陶瓷位于高埗的生产车间里看到,有一条3D喷墨打印生产线,主要是生产有立体花纹的瓷砖。一台六通道的3D打印机,做好的瓷砖生胚,颜色洁白,经过皮带传动,依次经过打印机的六个通道,出来后的瓷砖已经变成深咖啡色,从外表看上去,有了像木头一样的纹理,仔细一看,还凹凸不平。

  该公司研发中心副总监王永强告诉记者,打印机的通道里全是一排排的喷头,每排喷头大约有1000个,约7厘米长。一块瓷砖经过6个通道后,表面就会喷出像木头花纹一样的图案。每个颜色的深浅和喷射的位置都由技术人员实时设计,然后通过电脑控制,非常精准。

  王永强表示,类似的3D喷墨打印机唯美有23台。利用3D喷墨打印生产,尤其是在个性化小批量定制时,如果没有3D喷墨打印机,需要压机、雕刻等程序。要耗费大量的人力和物力,造出来的瓷砖价格会非常贵,很多消费者是难以接受的。如果3D喷墨打印机制造,成本大概只会增加5%-10%。消费者完全可以接受。

  成为3D打印发展沃土

  对话

  日前,就东莞3D打印产业的现状,记者专访了广东(东莞)战略性新兴产业研究中心副主任龚佳勇,他认为在东莞占有重要地位的模具、玩具等传统行业在应用3D打印技术上有很大潜力,一方面可以节约成本,一方面还可以进行个性化定制,东莞完全有能力成为3D打印技术应用的沃土。

  南方日报:东莞的3D打印和其他地方相比,处于一个什么样的地位?

  龚佳勇:东莞有很多从事3D打印产业的企业,有制造的,有应用的,也有进行材料研究的。在华南地区来看,实力还是不错的,但是和全国其他地方比起来,最明显的是创新能力比较薄弱。如像西安,有研究机构利用3D打印技术,用钛合金来制造飞机零件。在武汉,华中科技大学用3D打印机打印出的物件,是目前世界上能打印出的物件中体积最大的。在北京,清华大学在3D打印的创新方面实力也很强。当然,这些项目都是国家级的项目,获得的技术、资金等方面的支持是很多的,所以它的创新能力也很强,东莞在这方面还很缺乏。东莞从事3D打印研究的机构和上述机构还有比较明显的差距。

  南方日报:东莞在3D打印产业中有那些优势?

  龚佳勇:我其实一向不认为3D打印是一种产业,3D打印只是一种生产手段,而不是一种行业现象。如果我们把3D打印看成是一种生产手段的话,东莞在这方面就有很大的优势,甚至可以成为3D打印技术应用发展的沃土。

  东莞的产业发展中,模具、玩具等行业占有重要的地位,而这些行业我们都可以利用3D打印技术加以改造,比如说玩具,我们利用3D打印技术就可以生产出个性化的玩具,客户可以提出构想,东莞玩具企业利用3D打印机将客户的构想变成现实,这种方式一方面可以极大地节约成本,一方面还可以提升单个产品的增加值。同时还能带来生产方式的变化,可以真正做到根据客户需求来进行生产,不用再为生产的产品销路发愁。所以,东莞在3D打印技术的应用方面大有前途。

  南方日报:东莞目前在3D打印的应用方面有什么问题?应该怎样加以改进?

  龚佳勇:首先是认识不够,企业对这一技术的敏感度不够,重视程度也不够,这也直接造成东莞企业里利用3D打印技术的企业不多。二是企业与平台的联系不够,东莞的一些科研平台和企业在研发3D打印机械的时候,目标基本集中在桌面级,也就是一些家庭、或者设计中心用的产品,只能用于打样品,而企业能应用的工业级的产品现在还没有,也就是能制造企业可以大规模应用于生产的3D打印机器还没有。

  为了解决上述问题,应该有相关的部门出面,一方面大力加强宣传,另一方面应该多成立一些类似于横沥模具3D打印技术服务平台的示范项目,让企业增加对如何利用3D打印的了解。此外,为了弥补东莞在3D打印方面创新能力不够的问题,应该成立产业联盟,加强各科研平台和关联企业在3D打印技术方面的共享和共同研究推进。

  记者手记

  英国《经济学人》杂志就曾经以第三次工业革命为主题,宣称3D打印技术即将引发新一轮的工业革命浪潮,并认为生产制造将从大型、复杂、昂贵的传统工业过程中分离出来,凡是能接上电源的任何计算机都能够成为灵巧的生产工厂;人类将以新的方式进行生产制造,制造过程与管理模式将发生深刻变革。利用3D打印、网络技术和社会媒体,让社会民众充分参与产品的全生命制造过程,实现个性化、实时化、经济化的生产和消费模式的社会制造模式将迅猛发展。

  传统的工业产品开发方法往往是先做模具,然后再做出样品,而运用3D打印技术,无需模具,就可以把制造时间降低为以前的1/10到1/5,费用降低到1/3以下,这样的效率更加符合现代社会需求。

  目前,东莞3D产业正发展得如火如荼。在3D打印技术平台建设方面,东莞理工学院与东莞市横沥模具产业协同创新中心共同建设3D打印数控技术专业服务平台,大岭山镇的拓斯普达公司研发生产3D打印设备4月准备量产,在3D打印设计方面,位于松山湖高新区的东莞光韵达光电科技有限公司、中科院自动化所东莞研究院、广东华南工业设计院均可提供3D打印设计服务。在3D打印材料方面,位于虎门的广东银禧科技股份有限公司等企业专业从事材料研发生产。

  上述情况显示,东莞在3D打印方面已经有了一定的基础,但是全国其他的地方也在发展这一产业,东莞和一些地方比,许多方面尤其是技术创新上还有很大的差距,那么东莞的3D产业突破口在哪里呢?可能正如龚佳勇所言,还是在于3D打印技术的应用方面。

  虽然东莞在大力发展新兴产业,但是模具、玩具、陶瓷等传统产业依然在东莞的产业格局中占有举足轻重的地位,一些传统产业更是因为近年来工资上涨、市场开始饱和等方面原因出现了困境。利用3D打印来进行改造不失为一条出路。位于高埗的唯美陶瓷已经开始作出尝试:利用3D喷墨打印机,开始接受一些个人或者企业小批量的定制,制造成本大概只会增加5%-10%,但是利润却会高很多。横沥的一些模具企业也开始利用3D打印技术为客户提供打样服务。

  希望东莞能有越来越多的企业,可以借鉴上述企业的成功经验,积极利用3D等新技术进行升级。

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