5萬個零件不開模,直接3D打印!批量化應用逐漸開啟

2020年11月29日上午,2020年長沙網絡安全·智能制造大會在湖南長沙隆重召開,在“中國(長沙)增材制造產業發展與技術應用分論壇”上,邀請瞭增材制造行業的院士、專傢、航空航天、裝備、材料、檢測等龍頭企業的代表,共同探討增材制造技術國內外發展的前景及趨勢,為廣大應用企業及產業鏈上下遊單位未來的發展,提供重要的參考方向,南極熊發現眾多行業知名大咖蒞臨現場。

(下文約7500字,內容為現場速記,或會有錯別字,請讀者見諒)

《增材制造的現在和未來》圓桌論壇,腦力激蕩,真正的思想碰撞,從不同的角度碰撞一下增材制造的發展、挑戰、前景。邀請論壇的嘉賓:

  • 湖南華曙高科技有限責任公司執行董事、副總經理  程傑(主持人);

  • 中國航發北京航空材料研究院研究員、博士  陳冰清:

  • 國傢增材制造產品質量監督檢驗中心(江蘇)部長、高級工程師  高銀濤;

  • 中瑞福寧機器人有限公司高級副總裁  肖永;

  • 湖南頂立科技有限公司董事長  戴煜;

  • 湖南雲箭集團增材制造應用研究事業部總經理  楊凱;

  • 飛而康快速制造科技有限責任公司副總經理  李偉;

主持人:請每人兩三句話把自己的公司、是什麼行業、做什麼業務簡單介紹一下。李偉:我來自飛而康快速制造,是做金屬增材3D打印工作的,飛而康從事金屬增材制造非常早,從2012年有瞭自己的工廠、設備,開展研發工作。前期跟民用911大飛機做瞭很多TCG材料、裝機零件的驗證工作,後期積極參與到瞭現代國防的建設中去,跟我們的航空航天的院所、工廠做瞭很多共同開發工作。

△李偉(飛而康)

主持人:謝謝李偉總,有很多話要講。飛而康最厲害的是把42個型號件裝在瞭C919上,是很厲害的。戴煜:我來自湖南頂立科技。主要是兩大塊,一個是做熱裝備,還有做金屬增材制造的,主要是PREP設備,也做一些打印,後處理。我們公司非常小,公司小、人也少,技術還正在追求過程中,希望有更多的機會向大傢學習。謝謝!

△戴煜(湖南頂立科技)

肖永:我來自中瑞福寧,機器人公司的,我們公司主要是從事人工智能和機器人產業。有三大塊:一是醫療機器人,二是康養;三是特種機器人板塊。我們更是一個應用端,在骨科領域開發瞭世界級的骨科機器人,骨科植入,利用瞭3D打印增材制造的技術。

△肖永(中瑞福寧)

楊凱:我來自湖南雲箭集團的增材制造事業部。雲箭集團的歷史比較悠久,我不多說瞭,大傢上網查一下。雲箭集團是兵器裝備集團一傢駐湘央企。2018年的時候軍工集團搞增材制造中心,在湖南長沙。這是軍工集團唯一一個搞增材制造中心的,集團公司放在湖南長沙瞭。我們這個中心面向增材制造相關的產品、技術、服務,進行軍民融合式的產業發展。

△楊凱(湖南雲箭集團)

高銀濤:我是來自國傢增材制造產品質量檢測中心的,我們是全國唯一、國傢級專門做增材制造檢測的獨立的第三方,為大傢提供增材制造全產業鏈的檢測技術服務,跟行業裡面、生產應用端都是我們的合作夥伴。為瞭推薦行業的更高效、高質量的應用在做一些檢測、標準研究方面的工作。

△高銀濤(國傢增材制造產品質量檢測中心)

陳冰清:我叫陳冰清,來自中國航發北京航空材料研究院,3D打印研究與工程技術中心。航材院3D打印中心是2013年8月成立的,目前這個中心包含瞭兩個部分:院本部和鎮江基地。航材院本部負責增材制造的基礎和一些研究。鎮江基地我們引進瞭好多設備,進行批量生產和示范應用。我們主要是面向航空發動機、飛機、地面燃機,還有航天領域、民用領域,開展增材制造全流程的研究工作,包括粉末、結構設計、後處理、檢測、評價一直到考核驗證都是我們的研究內容。目的是實現增材制造元件在型號上的應用。

△陳冰清(中國航發北京航空材料研究院)

主持人:2009年開始,由在美國待瞭23年回來創業的美籍華人許小曙創立的華曙高科,到現在11年,持續聚焦就做鋪粉的金屬打印設備,金屬打印設備占的比例越來越高,占瞭70%,與航空航天的增長是分不開的。目前全球的裝機量超過400臺,排第五的位置,我們有很強的緊迫感,希望兩三年後能進到世界前三,有很強的使命感。後面幾個話題有做加工服務、裝備、機器人、標準、材料研發的,後面幾個話題誰最有心得誰來講?第一個和最後一個話題大傢都講一講,中間這兩個看誰最有心得。

△程傑(華曙高科)

主持人:第二個話題是貴公司為什麼進入增材制造行業或引入這一技術?目前有哪些增材制造的實際應用?肖永:我們公司主要是從事醫療機器人,醫療機器人這裡采用瞭很多先進技術,包括人工智能、機器人的技術,是一個融合多學科的綜合一項產品和技術。在增材制造應用大傢知道我們骨科,在術前打印出來骨科的模型,醫生會根據骨科模型進行術前規劃,術中做定制化的骨科植入,以前是標準化的,我們隻能提供標準化的,不能做定制化。現在用3D打印可以根據人體組織結構可以打印一模一樣的,在一些接骨手術後可以打印貼近人組織結構的,不光是外形包括組織結構都非常近似的產品,這樣可以加速康復,加速愈合,我們的醫生會減輕很多壓力。術後跟人工智能結合在一起,一些數據的采集,將來在產品的臨床、應用、數據提取等等,都能有廣泛的應用。今年上午盧院士也說瞭,增材制造在醫療領域和航空航天領域有應用。   楊凱:雲箭軍工企業為什麼做3D打印?是需求的牽引。現在我們新產品開發、軍品、特種產品是一樣的,它周期會越來越短,要求研發活動的效率越來越高。傳統的制造大傢都知道周期長、工序很多,   3D打印最大的優勢是可以保障快速的研發,快速的成型制造,快速的驗證我們的新產品設計。這個加速研發活動的效率和進程,這是一個非常有意義的事情。研發活動搞完瞭以後,是否轉向批量生產,用還是不用這個技術。我覺得可以分成兩部分來看待,首先它在新產品開發上很有優勢。這是我們做的第一動因。第二動因:我們做的產品很多是航空相關的,也追求輕量化,更高的載荷比。最後,增材制造前面專傢也提到瞭,要融入研發,融入瞭研發之後才能設計出有生命力的增材制造產品。我希望和大傢一起努力,將增材制造的產品走向批量化制造,也需要標準化的支持,我們很多的同仁在幹這個事情。相應有信心一起把這個事情做好。    高銀濤:其實我們進入這個增材制造的行業,我們認可它的價值,這個技術非常有前景、有價值的東西,我們作為一個事業單位,在體制內對新技術的擁抱是走在比較領先的,也建立瞭個公共服務平臺,為大傢往增材制造從各個領域的應用、融合,做一些支撐性的工作。增材制造我們在從2016年開始檢測的時候,基本是材料,現在逐步的現在是零件,從2019年下半年,做增材制造批量的檢測非常大,有非常典型的零件,比如噴油嘴、隔熱的、減震散熱結構、充分優化,我們做增材制造在初步應用是原形,做設計時的原形,最終的目的應用是批量化生產,這才是制造技術的價值所在。做批量生產有很長的工作要做,也是我們做的最基礎的工作,從檢測和標準化來保障。

主持人:實現增材制造批量生產要突破哪些瓶頸?其實任何技術的生命力一定在於它的產業化。哪些增材制造的實際應用?有哪些瓶頸要突破?要加大產業化?李偉:在今年的TCT展會上我們也做瞭匯報,關於增材制造的產業化,至少從我們這邊來看,2020年是產業化的元年,因為我們有看到太多的報道,有國外的、有國內的,很多產品上瞭型號,很多的增材制造進入瞭小批,甚至批產的量產過程。包括像寶馬、GE,國外也有很多的廠傢也在做這個工作。對飛而康來說,也感到很巧,飛而康去年做瞭一個轉制,無錫的國資,無錫產業發展集團看中瞭飛而康這塊資產,所以收購瞭飛而康部分股權,現在成為控股公司。因為它叫產業發展集團,跟我們飛而康的發展融合在一起瞭,我們就是要做批產、做產業。今年對飛而康來說規劃瞭兩個事,一是成立瞭增材制造產業化超級車間,跟華曙聯合打造的,規劃瞭50臺大中型的設備,面向一些快要進行批產的零件,來給他提供增材制造加工服務。二是因為飛而康這個公司從它的英文名Falcon,Falcon是獵鷹的意思,知道在以色列有獵鷹戰機,有獵鷹火箭。所以飛而康跟航空航天生來就有一個不懈之緣。在航空航天單獨成立瞭航天事業部,面對航天高速的發展,希望利用我們增材制造的能力為我們航空航天的增材制造上添磚加瓦。主持人:我來分享一下吧,華曙做設備接觸的客戶很多,400多臺的設備有350個客戶,平均每一個客戶才一兩臺,都還在研究階段。我們的的確確從2019年下半年開始到現在,看到瞭產業化的趨勢。在航空航天華曙海外最大的客戶“滴滴打電動飛機”世界排前三的客戶,他有七臺華曙設備,5臺運到瞭美國加州。他用這個設備做直接制造,這個飛機支持做到瞭第5代,續航能力到300公裡,速度320每小時,比如說從聖地亞哥到矽谷199美金,給你留一個位置,一個飛機4-6個人,就是一個產業的佈局,美國的航天空運開放得快一點。將來運營就是批量的生產。中國最大的是飛而康,一下子上瞭20幾臺設備,讓他們的產能在這個行業一下子進入瞭前三,他們做服務我們做設備,大傢互補性很強。第二個行業是手板和汽車,大部分手板很多是針對汽車。華曙在美國一個大的客戶,世界500強捷普,去年十年慶副總裁說,他做過測試,從性能來說,用我們的設備在3-4萬件以內,不要開模瞭,是最合適的,小批量制造造。深圳未來工場,專門做3D打印零部件的,現在有12臺華曙設備,做的水下探測機器人的掛件,4-5萬個全是用我們的設備打的。我們預測未來在航空航天、汽車、手板行業,到明年會有十傢以上。這是一個產業化的趨勢,非常的好。陳冰清:關於增材制造未來的發展,我簡單的說幾句。因為今年增材制造已經研究得非常熱瞭,國內多傢單位針對增材制造不同的方法開展瞭大量研究,也取得瞭非常不錯的進展。但是對於在航空航天領域的應用,尤其在航空發動機上的應用,目前缺乏系統性的研究。存在的問題:包括材料基礎性的問題研究不足;在材料的原件、材料級的全面性能缺失、復雜結構成型後處理技術還沒有突破,流道表面的處理技術現在還沒有一個特別有效的方法。另外還有一個是材料和結構的損傷失效肌理不明確以及缺乏行業標準。材料的基礎性問題,傳統的材料是基於鑄造和鍛造來設計的,不一定適合增材制造,如果都是直接拿來3D打印是一種浪費。現在要做的工作之一是,針對現有的成熟材料來進行篩選,成分優化,還有工藝的研究,來完善現有可打印材料的力學性能。評估適應於增材制造的材料種類,以及來攻克它不可打印材料的技術難點,來真正的實現材料的可用性。增材制造要求材料的塑性高、熱力敏感性能低,因此需要針對增材制造自身的工藝特點來開發具有更高性能的新型材料和與之相適應的增材制造核心工藝。剛才說的那幾點,損傷失效肌理、標準、後處理技術都要突破,如果這些問題不解決,是無法實現增材制造零件在型號上的真正的實際工程應用。這也是我認為在未來要重點研究的工作。戴煜:我談幾點看法。3D打印很熱鬧,從2010年開始,到2012年奧巴馬國傢咨詢的報告提出來3D打印,改變人類的方式。這幾年來形成瞭一系列的,包括北京航空大學的王華明院士的成就,獲得瞭國傢發明一等獎,今年又有一個差一點點瞭,華中科技大學的張海鷗教授差一公裡沒有獲得一等獎。我是學粉末研究的,剛才談到瞭做傳統粉末冶金,在這個產業的發展過程我有一個感受,粉末冶金現在正在制造,從材料的加工工藝來說,在一定程度上,特別是鋪粉式的,也是一種大范圍的粉末冶金怎麼制作粉末,怎麼燒堿不同的形式成型。這個產業從我個人來說,非常同意程傑總、李偉總的觀點,今年是產業的元年,這個產業跟我們歷史上,從1999年、2000年左右,金屬鍛造成型的產業業態非常的相同,那個時候搞粉末冶金的、金屬的,如果不做金屬鑄造成型好像研究沒有檔次,跟現在一樣的,很多搞研究不搞3D打印感覺不好意思。通過十多年的發展,現在8年瞭,我自己的感受3D打印已經到瞭下半年瞭,進來看熱鬧的,有去的也有留下來的,我個人的看法是熱鬧已經過去瞭。今天來的是企業比較多,應該做點實事瞭。我們在座很多的工廠,像雲箭集團自己內部系統裡面,有很強的需求牽引,剛才李總介紹瞭航天,因為我們一直和航天有很多合作,因為他們制粉設備壞瞭讓我們修我才知道,這個行業慢慢進來的,感覺這個裡面還是個未來很大的。第一,未來大傢靜下心來做點實在的事,減少概念炒作。第二,大傢都分工,做產業的認認真真做產業。中國的3D打印原材料沒有根本解決。到外面吹牛還是可以的,實實在在的都沒有根本解決。還有一個整個產業鏈的全面打通也是沒有解決,路還很長。這個過程的解決需要大傢有機的連在一起。第三,3D打印大量涉及到材料問題、動力學問題、熱力學問題、標準問題。盧院士也說瞭,中國有兩個,一個是缺乏硬件,最重要的是缺乏軟件,3D打印大傢都知道,有哪個軟件是中國的?有哪個硬件激光器買的不是國外的?我們買瞭進口設備和國產設備,一對比,我們的路還很長,我認為大傢靜下心來幹點事、幹好。最後,3D打印共享已經越走越偏瞭,大傢都不願意共享,大傢隻能在會議上共享一下,就像今天像模像樣的坐在這裡共享一下,回去瞭大傢都不想共享。大傢有一個龍頭能夠走到一步,3D打印產業最大的優勢是共享,但是我們中國人做不到。  3D打印盧院士也說瞭,不要吹得太牛瞭,有的人把技術吹得太牛,還有把自己吹得太牛。攪亂這個業態,一會兒說世界第一,一會兒怎麼樣。我就說這麼多瞭,說的不對的地方,說的尖銳瞭一點,請大傢多多原諒。主持人:眾人拾柴火焰高,融合共享,說出瞭我們大傢的心聲,每個企業都要有自己的專註,不能什麼都做,不同的專註點大傢都是工匠精神,做出最好的材料、裝備、標準、加工服務、後處理設備、機器人,可能這個行業就真的好起來瞭。主持人:我們花一點時間各自暢聊一下,對增材制造有什麼計劃?對未來發展的前景怎麼看?高銀濤:大傢對增材制造的感覺是什麼?可能很多人會答“貴”。一種制造技術在沒有產業化的前端時,它的成本降不下來的。我記得我們剛剛在2016年的時候,一公斤鈦粉是5000-6000元,甚至到7000元,現在在1000多元一公斤,最後我們可能的成本會在1000元以內。當時一臺設備在600多萬,現在一臺成規模的設備在100多萬左右。再批量的話,成本會更低。我們成本的降低是要隨著質量和技術管控手段的完善配合起來才能走得更遠。單純降成本是趨勢不是我們的目標。要把成本和質量做一個協同,現在做得比較多的工作是這方面的。在材料導入、優質供應商篩選和推薦上做瞭前期的工作,後面會給工信部、產業聯盟會同步推薦這方面的工作。希望增材制造在各個行業裡面走得更遠、更深。肖永:其實在我們醫療機器人領域,我們的醫療各種技術的發展,看病也容易瞭,效率也提高瞭。現在我們有很多新的技術賦能醫療,比如說3D打印、增材制造,人工智能的應用,VR、AR增材制造技術的應用,5G的應用,對我們醫療領域帶來革命性的變化。現在利用5G技術可以實施遠程,利用增材制造3D打印技術提高我們的效率,定制化、精準化。整體醫療向定制化、精準化、智能化三個方向發展,從我們公司角度,我們是人工智能賦能醫療,願意去融合、吸取很好的技術。增材制造是我們的方向,因為我們要拓展我們的鏈條,我們將來在骨科領域要有擴料的計劃。可以暢想未來,隨著各種技術的融合,將來看病不會那麼難瞭,病人的治愈、手術過程更加人性化瞭,整體帶來醫療水平的智能化和整體的提升。楊凱:今天談到增材制造的產業化,增材制造湖南省作為一個產業鏈,這個定位非常的準。它是制造業的一條鏈條,它是制造業,還要堅持需求牽引和市場牽引。剛才各位專傢說瞭非常的務實。如果不去面向設計、不再源頭上下功夫,我們大傢都在喊3D打印,拿什麼東西去3D打印?現在歐美國傢,不管是搞汽車還是航空航天的,他們真的是做創成式設計,值得我們大傢朝這個方面努力,真的把自己的產品精益求精設計好,讓設計師瞭解3D打印,知道3D打印的工藝,才能設計出一個真正特別適合3D打印的產品。這樣才是真正的產業化,而不我們說的產業化搞設備、材料、這些集成技術都有瞭,國傢這方面的技術條件雖然是集成瞭,設備廠商做得很好,產業要發展需要更多的創成式設計人才,需要朝這個方向去重視。3D打印現在主流的工業3D打印技術,也不是萬能的,我們必須要堅持和傳統制造方法相結合,特別是增減材相結合的方法,不是說增材制造我們就隻能3D打印幹出來,3D打印很高精度的地方做不到,也需要和減材、傳統的制造方法匹配好。這兩點對產業化很關鍵,需要大傢一起來重視。主持人:我補充幾句,首先對前景來說,中國3D打印的起步比歐美晚一些,像美國發明瞭這個技術,設備制造到瞭歐洲,美國的應用又是大頭。但中國又有應用又有裝備,中國的產業鏈很齊全,這個行業中,跟我之前做的自動化行業來說它剛剛起步,非常看好它的前景。華曙現在要做的事情有:一是持續創新。研發團隊300人,100人以下是研發團隊,每年盯著兩大兩小的任務,提出兩個新的機型,有兩個前沿佈局。我們的研發投入持續加大。二是針對產業化客戶的行業定制,找到一個型號件,針對這個型號件做一個就適合它的裝備,然後把它批量化的生活;三希望這個行業能夠合作共贏,華曙沒有做加工服務,就是不想跟我們的客戶搶生意。非常同意戴總講的,這個行業需要大傢來融合、開源。所以華曙有一個想法,讓我們國內250傢客戶、行業集中起來,把這些客戶集中在一起讓大傢有一個平臺互相分享、有需求端牽引的型號件,打出合格的,它的後處理有哪些資源,它的前端設計有哪些資源,我們本身跟西門子等這些設計公司,軟件公司都有合作。李偉:飛而康對增材未來的思考,飛而康“飛”是航空航天,還有一個是“康”,一直覺得健康醫療這一塊是增材制造非常好的方向,趨向個性化、定制化是非常理想的方向。飛而康在很早已經在佈局健康產業,包括TC4鈦合金粉末,通過瞭國傢認證,也做瞭13485的體系認證,跟一些國外做醫療器械的廠傢做科研上的合作。航天有一句話:“航天品質造福於民”。我們飛而康希望利用在航空航天的經驗,最重要回歸民品上來,包括醫療。另外一塊,飛而康現在有兩大股東,第一大股東是產業集團,下面有一個汽車板塊,有個上市公司威孚高科。另外一個股東是銀邦,也是國內做汽車鋁合金復合材料非常領先的公司。汽車也是我們非常看好的領域。剛才在路上還在探討未來汽車發展的方向,5G以後無人駕駛,無人駕駛適合一些公共交通,卡車、貨車、出租車、專車都可以用無人。但是想到個性化,車輛是喜歡運動的人非常喜歡的運動工具也好或者體育項目也好,未來汽車小眾化的定制化汽車,超級跑車是一種發展的方向。按照他們的傳統來分析,低於3萬件是非常適合增材制造的,未來小眾的汽車、個性化汽車數量不是很多,是非常適合增材制造往這個領域去發展。汽車和醫療是飛而康未來想從事的領域。希望和行業的其他合作夥伴大傢一起合作推動。    

主持人:我們今天的話題涵蓋的蠻多瞭,從行業航空航天、汽車、醫療、一般制造業、裝備、材料、應用、機器人、設備、標準。我們今天隻是給大傢拋磚引玉,在未來得日子裡跟在座的各位一起,更多的用技術,也不是顛覆傳統制造業是一個有效補充,有增材、減材、還有等材。


全國3D打印活動預告