高大的3D打印機(jī)旁邊,技術(shù)人員輸入?yún)?shù)和指令,可移動噴頭逐行噴射調(diào)配好的“墨水”,像制作蛋糕時奶油裱花一樣層層疊加,快速平整,將電腦中的“圖紙”設(shè)計數(shù)據(jù)精準(zhǔn)打印成實(shí)物。實(shí)物可以是砂件,也可以是金屬件、陶瓷件、塑料件;可以是零件,也可以是完整的產(chǎn)品,還可以是精美的藝術(shù)品。這就是北京三帝科技股份有限公司(以下簡稱“三帝科技”)實(shí)驗(yàn)廠區(qū)的日常。
(資料圖片僅供參考)
成立于2013年的三帝科技,是一家專注于3D打印智能裝備及復(fù)雜金屬件綠色快速制造的國家級高新技術(shù)企業(yè),目前擁有員工近300人。
“我們的愿景是,從3D打印出發(fā),用科技升級制造?!北本┤劭萍脊煞萦邢薰径麻L宗貴升告訴記者。
賦能多個行業(yè)
3D打印,是一種以數(shù)字模型為基礎(chǔ),運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料,通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。
當(dāng)前,新一代信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)融合發(fā)展,推動制造業(yè)向高端化、智能化、綠色化發(fā)展,3D打印正是這樣的關(guān)鍵技術(shù)。
“現(xiàn)在訂單多得做不過來!”欣鑫鑄造公司總經(jīng)理譚大為說。
其實(shí),幾年前的欣鑫鑄造面對激烈的市場競爭也曾感到“壓力山大”,巨大轉(zhuǎn)變來自于3D打印智能化改造之后。
欣鑫鑄造原本是一家采用傳統(tǒng)砂型鑄造工藝制作銅鋁等有色金屬合金產(chǎn)品的企業(yè)。傳統(tǒng)砂型鑄造需要制造木?;蚪饘倌>?,制造模具耗時長、成本高,有工藝短板且存在風(fēng)險。如果企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品時開了模具而拿不到訂單,就會白白損失一大筆模具費(fèi)。同理,企業(yè)也不愿意做小批量件,因?yàn)槔麧櫶蜕踔習(xí)潛p。此外,砂型鑄造產(chǎn)品的加工去除量較大、尺寸誤差偏高、鑄造面光潔度較差,對質(zhì)量要求高的復(fù)雜鑄件不適用,需轉(zhuǎn)而采用壓力鑄造、精密鑄造等其他成本更高的替代工藝。
3D打印無需模具,直接打印砂型,且做工精細(xì),能用最少時間和最低成本完成新產(chǎn)品開發(fā)和中小批量產(chǎn)品交付,可以解決上述煩惱。欣鑫鑄造在引入3D打印技術(shù)改造的過程中,于2021年成為三帝科技控股的子公司,建立起綠色、柔性、高端的快速鑄造能力。
欣鑫鑄造公司曾為某新能源車企試制輕量化車架。如果采用傳統(tǒng)方法制作,生產(chǎn)周期需要40天。采用3DP砂型打印快速鑄造,6天就交付鋁合金成品鑄件,成本減少約30%。
“有了3D打印技術(shù)加持,如今各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品我們都能生產(chǎn),產(chǎn)值和毛利潤雙雙翻番,鑄造產(chǎn)品銷往全國各地?!弊T大為說,一些知名企業(yè)現(xiàn)在都成了他們的客戶。
“快速交付市場是一片藍(lán)海?!弊谫F升說,由于市場需求個性化程度高且風(fēng)向變化快,現(xiàn)在常見這樣的訂單:1個月交付產(chǎn)品給10萬元,2個月交付產(chǎn)品給8萬元,3個月交付產(chǎn)品可能就不要了。
這樣的市場趨勢正是3D打印大發(fā)展的契機(jī)。“3D打印技術(shù)可以幫助用戶提升小批量試制件交付速度和質(zhì)量,讓中小企業(yè)也能承接大量訂單?!弊谫F升說,現(xiàn)在已有幾百家企業(yè)從三帝科技購買設(shè)備、耗材和成品件,復(fù)購率達(dá)到90%以上。
宗貴升告訴記者,3D打印技術(shù)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車、軌道交通、船舶泵閥、工程機(jī)械、教育科研、藝術(shù)雕塑、康復(fù)醫(yī)療等不同行業(yè)。
重視實(shí)際應(yīng)用
“技術(shù)創(chuàng)新一定要投入實(shí)際應(yīng)用,要針對具體問題去研發(fā),不能飄在空中不落地?!弊谫F升說。3D打印創(chuàng)造了生產(chǎn)各種形狀和尺寸產(chǎn)品的能力,使工程師能夠設(shè)計出更加復(fù)雜的產(chǎn)品,具有改變生產(chǎn)行業(yè)的巨大潛力。這意味著其技術(shù)落地必須進(jìn)行深入的跨專業(yè)合作,否則就只是實(shí)驗(yàn)室里的科研玩具。
在位于北京市順義區(qū)的實(shí)驗(yàn)廠區(qū)內(nèi),一臺臺不同的3D打印設(shè)備正在工作中?!?D打印的最大特點(diǎn)就是跨專業(yè)合作,應(yīng)用到哪個行業(yè),就要深入了解并滿足哪個行業(yè)的需求?!比劭萍佳邪l(fā)總監(jiān)陳慶文說,3D打印絕非“一招鮮,吃遍天”的技術(shù),其實(shí)際應(yīng)用既要解決3D打印的共性問題、擁有核心技術(shù)競爭力,也要解決不同行業(yè)的個性問題、依照不同客戶的需求探索最佳打印方案。
在解決行業(yè)共性問題方面,三帝科技迎難而上。針對傳統(tǒng)粉末注射成型行業(yè)開模周期長、成本高、大件脫脂難、可成型零件小、復(fù)雜結(jié)構(gòu)受限等問題,三帝科技研發(fā)出“BJ黏結(jié)劑噴射金屬/陶瓷成型”技術(shù)工藝,可以進(jìn)行中小批量復(fù)雜內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的無模制造和快速柔性制造。
同時,三帝科技致力于滿足用戶個性需求。例如,用戶買了3DP砂型打印裝備,需用其打印出不同的砂型件,再澆鑄形成金屬鑄件?!颁摗X、銅等不同金屬的性能不一樣,對砂型要求各有不同。”陳慶文說,“我們的選題要求都從客戶那里來,會不斷研究設(shè)備、材料技術(shù)、工藝方案,以滿足客戶需求?!?/p>
提升研發(fā)效率
作為一家高科技企業(yè),在技術(shù)研發(fā)和儲備方面,三帝科技始終注重超前布局。目前,公司擁有300多項(xiàng)自主知識產(chǎn)權(quán),其中發(fā)明專利90項(xiàng)。
在不斷發(fā)展壯大過程中,三帝科技擁有了持續(xù)研發(fā)提升能力、裝備設(shè)計制造能力、軟件技術(shù)能力、材料及工藝技術(shù)能力。公司自主研發(fā)了3DP、BJM黏結(jié)劑噴射3D打印2.0技術(shù),實(shí)現(xiàn)了3D打印技術(shù)從“點(diǎn)掃描”成型向“線掃描”成型的質(zhì)變,打印速度提升了100倍以上,解決了一直以來困擾3D打印行業(yè)發(fā)展的“速度慢、成本高”難題;高速振動鋪粉專利技術(shù)解決了效率、強(qiáng)度與鑄造性能的關(guān)鍵矛盾,打印速度達(dá)到15秒每層;高性能金屬/陶瓷黏結(jié)劑已形成5個系列20余種配方,可快速定制配方;多材料梯度金屬3D打印技術(shù)可幫助科學(xué)家打印不同合金比例的漸變材料,實(shí)現(xiàn)新材料快速開發(fā);還儲備有全彩色打印技術(shù)、水下增材修復(fù)技術(shù)、飛秒激光復(fù)合原位加工技術(shù)等。
宗貴升說,三帝科技建設(shè)了“三位一體”協(xié)同創(chuàng)新體系,以保持公司的持續(xù)研發(fā)創(chuàng)新能力。其中,科技研究院開展面對未來技術(shù)的研發(fā),博士后科研工作站開展技術(shù)創(chuàng)新,自主研發(fā)團(tuán)隊(duì)開展工程創(chuàng)新。
“我們有專項(xiàng)獎金,采取揭榜掛帥方式,解決問題就給重獎,把研發(fā)績效與公司效益綁定,增強(qiáng)了研發(fā)團(tuán)隊(duì)凝聚力?!标悜c文介紹。
此外,三帝科技與高校、科研機(jī)構(gòu)等開展產(chǎn)學(xué)研合作,聯(lián)合開展“課題申報+合作研究”“裝備研制+成果轉(zhuǎn)化”等一系列科學(xué)研究與技術(shù)服務(wù),構(gòu)建高校、研究機(jī)構(gòu)與上下游企業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈模式,實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)、共同發(fā)展。
“公司始終將提高自主研發(fā)能力和新技術(shù)研發(fā)效率作為實(shí)施知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略的重心,從而確保能在未來競爭中贏得勝利?!弊谫F升對未來充滿信心。(經(jīng)濟(jì)日報記者 佘惠敏)
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