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3D打印离佛山制造有多远?

  别人在用3D打印机制作仿真人像,而佛山企业则在打印制造更复杂的汽车发动机零件。

  在媒体的热炒下,3D打印技术大红大紫。但很多佛山人一无所知的是,数年前当地已有企业开始了3D打印技术的研发,至今走到了国内前列。

  在狮山工业园佛山峰华卓立公司的车间内,一台造型复杂、充满科技气息的发动机砂型正逐渐成型。过去的几年中,这家企业的服务名单上,已有全国上百家汽车、汽配企业。

  但另一方面,无论佛山本土企业还是以经销商身份落脚佛山的外来厂商,都向记者透露了近似的信息:3D打印主要用于产品研发设计,而目前佛山制造与该技术的产业化结合微乎其微,几乎接近于空白,前景有待探索。从目前的趋势和其他地区经验来看,复杂的金属零件研发与工业设计或有望成为先行者。

  从水泵到汽车发动机

  操作台上,随着喷头的摆动,一个数十厘米见方的汽车发动机砂型剖面隐约可见,一旁的液晶面板上,是用于实施打印的三维图形。

  通过3D打印技术,操作者使用比平常沙子细腻很多的工业铸造用砂,逐层铺砂,然后喷粘接剂固化剂一层一层地堆叠出可铸造用的砂型,再浇注成发动机的缸体缸盖等大型高精度零件。在佛山峰华卓立公司的车间里,类似缸体缸盖的发动机复杂零件,可以在接到三维数据图半个月内,完成首件产品而无需模具。

  去年以来,随着国内外媒体的热炒,3D打印带着先天的科幻色彩不断吸睛。不过,虽然基本原理都是基于数字模型的离散/堆积,但是普通人还很难分清3D打印技术的几个主要流派。

  新闻中,打印塑料仿真人像的多属于桌面级3D打印机,采用熔融沉积等技术、常用于打印规格较小的工业品。而峰华卓立的技术名为“无模快速制造”(简称PCM),主要指向发动机等复杂金属零件的制造。2002年,这个来自清华的项目被佛山科技局引入。到2007年前后,其PCM技术宣告进入了量产化阶段。

  此时的峰华卓立,主要是为其股东之一的佛山水泵厂打印水泵零部件。不过,这种方向很快发生了巨大转折。也是在这年,该公司几名工程师的一篇技术论文进入了一汽集团相关人士视野。对方很快联系峰华卓立,并给出了建议,“你们能不能打印汽车发动机?“

  很快双方都发现了PCM技术在汽车发动机、变速箱等复杂零部件快速制造领域的巨大优势。采用传统的模具铸造方法,一台发动机的缸体缸盖耗时达3―6个月,而峰华卓立则将其缩短到半个月。

  竞争日趋白热化的国内整车市场上,车企惜时如金。“一款新车的研发周期一般限定在一年以内,而发动机研发出来后,还要进行台架测试、路面测试很多环节,才能获批投入批量生产,每一天对企业都很奢侈。”峰华卓立常务副总经理金枫说。

  正因如此,能快速提供发动机样品将帮助企业缩短研发周期,尽早确立开发方向,降低决策风险,这促使峰华卓立很快成为大受欢迎的合作者。

  而另一方面,这项技术也让企业的研发成本大减,仅仅一个发动机缸体缸盖,传统铸造技术仅模具成本都在100万元左右,而峰华卓立“费用很低”。金枫介绍,“我们做1000万元的生意,就可以帮企业省三四千万元。”2010年后,随着技术的进一步成熟,峰华卓立在汽车界进一步打开市场。目前其客户名单上已有国内外100多家汽车、汽配企业。

  佛山3D打印应用接近空白

  和外界对所有3D技术的关注焦点一样,在PCM技术的商业化之路上,量产始终是一个充满诱惑和困难的关卡。

  峰华卓立的解决方案是,改变原来一台打印机两个喷头的设计,采取新型的阵列式生产方式,可以同时运用512个或1024个喷嘴工作,使打印效率成几何倍数提升。

  在车间里,记者看到了正在试验的阵列式打印机。金枫表示,这种新型打印机不但适合快速制造单件、个性化产品和新产品开发,而且可以进行多品种、小批量的柔性生产,目前正在技术攻关之中。

  目前,该公司仍聚焦于制造业前端的研发设计环节。在佛山,这种尝试还延伸到了卫浴这一传统产业。“打印马桶”貌似大材小用,但对于传统的洁具设计工艺流程而言,是一种颠覆性尝试。

  抽水马桶外表简单但内部结构复杂,各种流线曲槽、孔洞的设计,都事关效能。金枫介绍,以前每款复杂洁具在投产前,都需要设计人员手工制作出原胎模,这个过程很讲究个人的经验,严重依赖经验丰富的“老师傅”,因此“老师傅”成各企业争夺的对象。“而将产品数字化、数据化后,对人员的依赖性自然就减低。”金枫说。

  2011年,峰华卓立与佛大、佛山某陶瓷公司等合作建立“陶瓷材料烧成过程的专家数据系统”,对该企业的陶瓷产品的收缩、应力、强度、裂度等信息进行收集,并建立数学模型,进行打印,加快新产品的开发速度。

  不过,包括汽配、水泵、洁具领域在内,目前佛山市场只占该公司全国市场的微小部分。金枫表示,PCM技术在佛山制造中能找到的应用领域还比较有限。

  事实上,整个3D打印在佛山制造中的产业化应用,都几乎接近空白。他表示,数年前顺德曾有某大型家电企业进口过3D打印机,用于家电工业设计;佛山一些院校也购买了3D打印机,此外很少听说企业在3D打印领域的举措。

  值得一提的是,虽然PCM在汽配研发领域很有优势,但金枫表示,目前佛山汽配业并不是峰华卓立的重点市场。“虽然佛山汽配企业很多,可惜规模普遍较小,研发是短板。这方面佛山还不如肇庆,肇庆汽配企业已走向国际化,有几家上市公司,在研发方面走得很远。”

  在目前的技术阶段,密集的企业研发需求,显然是PCM技术最渴望的土壤。金枫介绍,该企业2011年在昆山成立了子公司,“上海周边的汽配聚集度高,研发能力强,其他如电力、船舶、机械类的研究单位也很多。”

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  除峰华卓立这样的本土企业外,“过江龙”也切入了佛山市场。4年前,3D打印机厂商北京太尔时代进入华南市场,在东莞设立了华南办事处,去年底搬到佛山。其业务主要是整机销售,一般不提供3D打印服务。

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