以3D 打印为代表的第三次工业革命,以数字化、人工智能化制造与新型材料的应用为标志。
——英国《经济学人》
在人类的历史长河中,另外两个被称为工业革命代表的技术,是蒸汽机技术和电力技术,它们一个为人类带来了动力,另一个为世界带来了光明。《经济学人》将3D 打印技术与前二者进行类比,可见人们对3D 打印的期望。
而今,3D 打印的概念就受到学术界、工业界的广泛兲注。近几年,3D 打印正在渡过导入期,第一个真正的春天即将到来。
上海探真:开启3D金属打印黑马征途
2月底,增材制造行业年度盛典——2019亚洲增材制造展览会落幕。近300家中外增材制造行业翘楚各展才华,上海探真激光技术有限公司推出全新系列产品TZ-SLM500A、TZ-SLM300A、TZ-SLM120。小而精、中而稳、大而效,三款产品各有侧重、各有行业指向,在TCT引得无数观众围观称叹。
在金属3D打印领域,上海探真是一家具有前瞻性的企业,拥有自己独家的技术,所打印的金属件的性能可以说是全国领先的,加上上海电气和华中科技大学的背景,探真在金属3D打印领域非常有竞争力。
潜心笃志3D金属打印
金属零件的激光增材制造技术,又称3D打印技术。2007年,曾晓雁教授团队就研制出第一台SLM装备。这让上海电气关注到了3D金属打印行业与曾晓雁教授团队。2015年12月,上海电气与华中科大签订了框架协议。
2016年3月,上海探真激光技术有限公司(以下简称上海探真)工商注册成立。2016年9月,探真正式入驻新工厂,主要致力于金属3D打印机设备的研发、制造、销售、技术服务和面向行业应用的专业金属3D打印服务。探真主要面对工业领域,民用领域也有一些需求,甚至还有尝试在工艺品上迈进。
随着上海探真的成立,曾教授的SLM技术又在不断攻克新的难题。上海电气集团的前瞻性发展眼光与行业领先的成套装配能力,让教授们的科技成果得以落地。从原理样机到小批量,从小批量到规模化生产,原机床行业的资深工程师们一步步将高深的科技成果转化为商业化的产品。
产学研结合,落笔不凡。两年多来,上海电气与华中科技大学的“联合体”——上海探真,春争日、夏争时,不断革新技术、迭代产品,进一步促进科技成果的商业化。
三种机型各显神通
探真技术领头人,是国内较早的一批研发金属激光3D打印的科学家,细细算来,已有十多个年头。几多春华秋实,终迎厚积薄发。现如今上海探真的全新产品问世,目前设备有三种:第一代设备是单向铺粉,第二代是双向铺粉,第三代是上海探真首创的,也是上海探真的独家专利,具有四光束,打印尺寸为50*50*100cm,是SLM领域里最大成型尺寸的打印机,也是一个巨大的技术突破。
目前上海探真拥有以自主知识产权为核心的金属激光3D打印设备,目前已经发展到第三代。主要技术是激光选区熔化成形技术(SLM),也就是我们熟知的激光增材铺粉技术,无刀具、无模具直接制造高性能金属零件。
激光选区熔化成形技术(SLM)是各种3D打印技术中难度系数最大、最受国内外关注的方向之一。这项技术的主要优点是成形精度高,且零件性能高于铸件、等同于锻件,再加上可一体成形复杂结构,满足了各行各业广泛的应用需求。
上海探真的产品阵容。从第一代到第三代的演化,可以直观地看到技术的进步。颠覆才能突破!如今设备已经从单向铺粉进转化为双向铺粉,四激光扫描保证了很高的制造效率,TZ-SLM500A,能够打印的尺寸高达50*50*100cm,这已经完全能够满足大部分的工业需要。在国际上首先提出四光束扫描的金属零件增材制造的新方法,在保证零件成型质量前提下实现了大尺寸、高沉积效率和高精度的结合。
品质成就信赖!TZ-SLM300A,多次迭代、精益求精,是探真系列设备的中坚力量,稳定可靠,可实现大批量复杂精密结构零件成形制造。
专注所以专业!TZ-SLM120,立足义齿加工、医学植入,小巧灵活,突破市场上常规设备对装机空间的要求,是全新一代针对齿科、珠宝、教育等领域的设备。
长有1m的汽轮机页面,大有直径500mm火箭预选喷嘴,小有壁厚0.2mm医用格栅,螺旋、中空、异形、一体件,各类多材料、复杂结构工业应用展件层出不穷。从冲上云霄的火箭到植入人体的义齿,上天入地、应有尽有,让人叹为观止。
2017年,上海电气申报的国家重点研发计划项目“多功能、宽幅激光增材/减材复合制造装备研制”,已获得科技部批准。预计四年后结题时,上海探真将在激光增材/减材复合制造装备方面获得突破。
拥有改变世界的力量
在传统生产斱式下,产业往往存在从原材料供应商→生产商→品牉商→分销商→零售商→消费者的价值链条,在这样的链条中,每一个节点满足其下一个节点的需求,最终由零售商满足消费者的需求,由消费者产生的消费需求无法直接传导至生产商。随着云联网技术和理念的成熟,目前已允许消费者将消费需求直接传导给生产商、品牉商,甚至原材料供应商。3D 打印的广泛应用,恰能帮助上述信息的直接传导产生直接的价值,即每个节点可能直接为消费需求负责,未来有望形成有别于传统“价值链”的“价值网”。
由价值链向价值网转变,由批量制造向个性化定制转变,是在当今市场、科技等大背景下的必然趋势,而3D 打印技术正是实现这种转变的兲键技术,拥有改变世界的力量。
许多行业都受益于3D打印技术,从医疗领域到航空制造,从选择性激光烧结到直接金属激光烧结,3D打印机为许多生产需求和要求提供了最终解决方案。2018年我国宇航发射任务有望突破40次。发射任务成倍增加,还要满足质效提升的要求。火箭的大量复杂结构,特别是涡轮泵叶轮结构,亟需寻找新的制造工艺。金属零件的激光增材制造技术提供了新的选择。
目前上海探真的可成形材料涵盖钛合金、高温合金、铝合金、不锈钢、模具钢、高强钢等多个种类。在实验测试中,AlSi10Mg合金、2xxx-7xxx系列铝合金,以及镁合金的SLM成形,性能优于铸件,产品应用领域覆盖航空航天、医学研究、模具制造等。
航空航天、军工是上海探真3D金属打印最大的应用领域。现阶段国外设备在这些领域占有率较高,随着产能上升,国产设备的完全自主知识产权是必然趋势。
上海探真目前应用最成功的领域就是航空航天。上海探真的第三代工业化设备。采用四激光、双向铺粉技术,成形体积大,效率可达75cm3/h 。精度高达±5μm,能够满足高温合金等难加工材料成形。3D打印大大提高了这些领域研发人员的研发效率。
除了航空航天,上海探真在医疗方面与上海四院、五院、六院、八院都有合作。还包括汽车工业,武器,高校研究所等领域都会有比较大的应用。此外上海探真还涉足民用领域,例如,首饰珠宝的打印。
3D打印的春天要等设计师走出减材思维的桎梏之后才会来。如今探真已经开始逐步为众多高校、企业、科研所等提供优质的产品和技术支持服务。国内某所知名的航空研究院和研究所,以及某知名航天研究院已经在使用探真的设备两年以上,如今客户反馈非常好,体现出过硬的技术实力。
行业发展前景看好
去年底Wohlers年度报告指出,2017年整体3D打印行业销售量增长了21%,其中金属3D打印增长速度尤其突出,金属3D打印系统的销售额增长了80%。而2018年Wohlers Associates,Inc.发布了关于3D打印行业的年度Wohlers报告,该报告指出3D打印行业整体增长了21%,其中金属3D打印尤其突出,金属3D打印系统的销售额增长了80%。
这份报告共344页,包含了增材制造行业各个方面的丰富信息。总体上来讲,这是一个正在快速增长的行业,特别是金属3D打印行业。2016年,估计销售了983台金属3D打印机。2017年,这一数字上涨了80%,达到1768台。这是迄今为止自2000年以来最大的单年增长率。不仅仅是数字正在上升,2018年金属增材制造系统安装的急剧增长同时金属3D打印的工艺得到了改进,打印过程监控和打印质量保证等措施逐步改善,但仍有大量工作要做。总的来说,这份报告对金属增材制造业非常鼓舞人心,并且对3D打印的其他所有方面普遍看好。
探真是上海唯一一家做SLM技术的设备制造商,SLM零件性能远高于铸件,综合性能等同于锻件,个别指标高于锻件。故可以应用于汽轮机和燃机,未来应用前景广阔。
十年匠心沉淀,成就非凡制造。TCT2018已完满地落下了帷幕,但是探真的征程才刚刚起步。科技的迭代没有尽头,我们愿以前瞻性技术能力为核心竞争力,立志成为全球*制造的代名词。雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。探真的黑马征途,从今起步!
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