全面解析东莞3D打印现状:从卖产品到卖机器和技
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摘要:电影《十二生肖》里有一个片段:成龙扮演的国际大盗获取了圆明园兽首模型的三维数据,远程传输到同伙电脑上,与真品完全一致的铜兽首赝品通过3D打印机复制成功。这正是当下科

  电影《十二生肖》里有一个片段:成龙扮演的国际大盗获取了圆明园兽首模型的三维数据,远程传输到同伙电脑上,与真品完全一致的铜兽首赝品通过3D打印机复制成功。这正是当下科技界最前沿3D打印技术的艺术反映。

  作为制造业名城,东莞一直在努力跟上3D打印技术的步伐。2013年、2014年连续两年的市政府工作报告中都提及了3D打印这一战略性新兴产业,并被视作东莞转型升级的重要指向标。据东莞市科技局介绍,目前东莞已拥有数十家研究3D打印技术的机构和企业,东莞已经初步具备打造3D打印产业的基础要素。

  不过,3D打印技术产业化道路并不平坦,材料供应和二次技术研发是目前制约3D打印推广的拦路虎。在制造业中推广3D打印尚需时日。

  凤毛麟角的大规模应用

  尽管3D打印已在一些企业得到应用,但像唯美陶瓷这样大规模地应用3D打印进行生产的企业,仍是凤毛麟角。

  在唯美陶瓷高埗厂区的木纹砖生产线上,有一台六通道的3D打印机。白色的瓷砖生胚在传送带上依次经过打印机的六个通道,出来后的瓷砖已经和真正的木地板相差无几,仔细一看,还有木地板的凹凸感。公司研发中心相关负责人说,每个通道喷头喷出颜色的深浅和位置都由技术人员实时设计,然后通过电脑控制,非常精准。

  这里是唯美陶瓷的3D喷墨打印生产线,主要生产有立体花纹的瓷砖。过去生产瓷砖需要先用机器将图案雕刻在硅胶上,再将硅胶上的图案印刷到瓷砖上。如果想生产有立体感的图案,则需要将颜料雾化,给瓷砖铺上相应图案的丝网,再进行喷涂。这样生产出的瓷砖图案虽然立体但显得很呆板,废品率也比较高,难以大规模推广应用。

  3D喷墨打印机出现后,设计师只要完成图案设计,剩下的都可以交给打印机。

  东莞市鸿泰自动化设备有限公司(下称东莞鸿泰)是一家以打样品为主的公司。公司负责人武小刚说,公司有一半的营业收入来自3D打印加工业务。现在公司有5台打印机,月营业收入30多万元,现在打印业务太多,年底前准备增加到10台。他拿起一个宽约30厘米,长约60厘米的零件:这个零件就是3D打印出来的,由于打印机太小,要分两次打印。现在看到的只是半个零件。

  在3D打印业内,加工业务都是按照成品重量来收费,价格高低主要由重量决定。不过如果加工量太少,价格也会贵很多。到目前为止,东莞鸿泰接到最大一笔加工订单有将近10万元,成品总重量超过18千克。武小刚说,东莞鸿泰能加工的东西非常多,汽车零件、勺子、筷子等都加工过。

  而在东莞光韵达光电科技有限公司(下称光韵达),他们甚至与比利时Materialise公司签署三维打印赛车项目协议,双方借助3D打印技术完成一辆可驾驶的电动或太阳能赛车的制作。

  尽管3D打印已在一些东莞企业得到应用,但像唯美陶瓷这样大规模地应用3D打印进行生产的企业,在东莞仍是凤毛麟角。

  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,东莞企业早在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。生产应用涉及玩具、动漫、复杂结构和饰品等领域,企业规模普遍较小。

  从卖产品到卖机器和技术

  目前,东莞部分3D打印技术企业已经从最初的卖产品向卖3D打印机器和技术转变。

  黄少威任董事长的东莞智维立体成型股份有限公司(下称智维成型)有一条完整的产业链条:既生产3D打印机、扫描仪,也生产3D打印用的光敏树脂,还提供3D打印服务,帮人打印头像、样品等。

  公司在东莞有4台3D打印机在从事打印业务,每个月都有5060单打印业务。在国内其他城市还有十余台3D打印机开展业务。

  智维成型的扩张采取的是加盟模式。全国各地的加盟店收集业务,然后公司生产。黄少威说,他们目前在青岛、贵阳以及东北等地发展了5家加盟商。这些加盟店每个月都能给智维成型带来10多单的业务。

  这种合作方式是这样的:申请者在人流量较大的地区设立门店,智维成型依据一定标准对店面考核合格后,申请者交纳1万元,租用一台扫描仪,就可以成为加盟商。一旦有顾客上门要打印业务,加盟商将顾客的头像数据扫描好,传回公司。公司通过3D打印生产后通过物流发货给客户。经营收入公司与加盟商进行分成。

  黄少威个人认为,加盟利润比较丰厚。他以目前最受欢迎的头像为例算了一笔账。一尊18厘米高的头像大约重100克左右,售价通常在880元一尊,而打印耗费的材料成本是100元,即使加上机器折旧等,中间利润也比较诱人。而对于小件物品,每克收费更贵,以珠宝为例,每克是80元起。

  武小刚最近也在发愁,因为业务量太大前不久有美国客户刚刚下了生产1万台3D打印机的业务,每台单价1000元以上,要求在年底前交货。武小刚正准备寻找合作伙伴进行生产。

  而在政府层面,3D打印得到高度重视。2013年,3D打印首次出现在市政府工作报告中,被作为实施创新驱动发展战略的工作之一。2014年,市政府工作报告关于大力发展先进制造业和战略性新兴产业内容中,再次出现3D打印。今年市政府一号文将3D打印作为提升实体经济发展层次的重要组成部分。

  积极推动3D打印技术联盟的成立已被列入市政府主要工作任务之中。

  据相关报道显示,东莞市3D打印技术产业联盟于6月12日在横沥成立。在8月21日的东莞市3D打印技术产业联盟第一届第一次理事会上,联盟决定组团参加9月23-26日第八届广东东莞模具制造机械展览会(横沥镇)、9月2-5日的2014中国智慧城市创新产业大会、12月2-5日国际科技合作周期间的3D打印高端论坛等。

  这或许将成为东莞3D打印企业在公众场合的首次集体亮相。

  材料难题或将破解

  要让更多材料满足3D打印需求进而在整个产业内推广有难度,但研发团队对解决这一难题有不断探索。

  据业内人士介绍,目前全国介入3D打印行业的企业中绝大部分均使用的是FDM技术。它受到精度、强度、致密性、材料、尺寸、造型等多方面的局限,只能生产出精度、强度等要求不高的简易小摆件,且材料仅可使用热塑性塑料,对于高端制造要求的金属或尼龙材料无能为力。而去年一则中国在航空领域率先使用3D打印技术生产金属部件的消息曾令世界感到惊讶。这些足已说明打印材料对3D技术发展的制约。

  东莞制造业应用3D打印技术同样需要迈过这一门槛。

  武小刚接受记者采访时表示,用3D打印技术生产样品,省去了制造模具的时间。但他认为,受材料制约,3D打印不能大规模用来直接生产模具。因为模具需用质量很好的钢材制造,业内称之为钢模,有耐高温等要求,这是目前树脂材料做不到的。即使有的3D打印机能生产出钢模,但生产钢模的3D打印机非常昂贵,动辄需要数百万一台。同时生产出来的钢模光精度不够,模具很难投入生产。

  不过美籍华人科学家、国际增量制造(即3D打印)领域的知名专家许小曙认为,制造能满足制造业所需的成千上万种3D打印材料的技术问题远远超过3D打印模具本身。

  许小曙说,目前能用于3D打印的材料大约数十种,其中包括了用于模具生产的金属材料。他本人设立的华曙高科公司生产的3D打印机生产的模具精度可以达到0.05毫米,经过一些后加工程序后也可以达到一般的公司要求的0.01-0.02毫米。但是要让更多材料满足3D打印需求进而在整个行业产业内推广,难度更大。比如生产一个手机模具,一个模具可以生产几十万个手机部件。但在鞋具、玩具这些领域,可能面临更多种类材料的叠加使用问题。

  许小曙认为,解决材料问题应当分行业,由掌握3D打印技术的企业和行业龙头企业联合进行攻关。他举例说,华曙高科目前正在与东莞一家生产手机机壳的企业合作,研发用3D打印生产手机机壳的材料和打印机。研发成功后,这一技术可在整个东莞的手机机壳制造企业中推广。

  这并非没有先例。光韵达在2013年就设立了面向汽车制造、航空航天、医疗、电子器件等领域的工业级3D打印应用服务平台。莞企广东银禧科技也在2013年引进了以华中科技大学史玉升教授为带头人的3D打印高分子复合材料研发及产业化团队。目前该团队已入选广东省第四批创新团队,并获2500万的财政资助。

  许小曙说,解决了材料后,更重要的是企业在采用3D打印技术时的第二次研发的问题,如何将产品数字化、如何实现产品流程再造,这不是靠技术攻关能解决的,需要扎实的人才基础。

  东莞市委书记徐建华今年6月调研横沥镇3D打印产业时表示,一直以来,市委市政府高度重视科技创新,积极为企业营造良好的创新环境。针对成长性好、潜力大的3D打印企业,市镇有关部门要搭建好平台、优化政策,为企业发展创造条件。他鼓励有关申报省创新科研团队,积极争取省市支持。这或许被视作东莞为3D打印鼓劲打气的最新注解。

  莞企3D打印发展时间轴

  2000年东莞有公司将激光快速成型技术运用于产品的设计、打样等生产中

  2009年唯美陶瓷引进3D喷墨打印机来制造瓷砖。

  2010年云计算中心开始致力于研发3D打印机。

  2011年从事3D打印材料研发生产的广东银禧科技股份有限公司。

  2013年东莞市政府工作报告首次提出扶持3D打印等战略性新兴产业发展。

  2014年东莞市委书记徐建华调研横沥3D产业,要求以更开阔视野推动3D打印产业壮大。

  3D打印5个主要技术

  3D打印基本原理都是叠层制造,但是具体的成型原理各有不同。主要技术包括以下5个:

  FDM(熔融层积成型技术)它所用的材料一般是热塑性材料,如蜡、ABS、尼龙等,以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动,同时将熔化的材料挤出,材料迅速固化,并与周围的材料粘结,然后成型。

  SLA(立体平版印刷技术)它用激光选择性地让需要成型的液态光敏树脂发生聚合反应变硬,从而造型。SLA有两大类,一种是Objet公司为代表的,从下到上打印的。另一种是FormLabs为代表的,从上往下打印的。

  SLS(选区激光烧结技术)将材料粉末铺洒在已成型零件的上表面并刮平,用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面,材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起,得到零件的截面,并与下面已成型的部分连接。当一层截面烧结完后,铺上新的一层材料粉末,有选择地烧结下层截面。

  3DP(三维打印技术)它采用粉末材料成型,通过喷头用粘接剂(如硅胶)将零件的截面印刷在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低,还须后处理。

  LOM(层片叠加制造)它采用薄片材料,如纸、金属箔等。设备将单面涂有热溶胶的箔材通过热辊加热,热溶胶在加热状态下可产生粘性,材料就会粘接在一起。接着,上方的激光器按照CAD模型分层数据,用激光束将箔材切割成所制零件的内外轮廓。然后再铺上新的一层箔材,通过热压装置将其与下面已切割层粘合在一起,激光束再次切割。重复这个过程,直至整个零部件打印完成。

  对话

  □人物简介

  许小曙:美籍华人科学家,是国际增量制造(又称3D打印)领域的知名专家,曾担任数家美国增量制造龙头公司(包括DTM,3DSystems和SolidConcepts)的技术总监,掌握了增量制造领域最先进的技术与理念,并作为该领域的领军人物不断推动着增量制造技术的创新与发展,在国际增量制造领域享有SLS之父美誉。

  南方日报:东莞目前在制造业应用3D打印方面情况怎么样?3D打印能否成为东莞制造业突围的良方?

  许小曙:东莞还是有一些制造企业在制造上应用了3D打印。主要是用在打印礼品、样品等方面。但是在大规模商品制造方面还是没有,这主要受到东莞企业现有的技术基础制约,需要有一个改善的过程,在这方面,上海走在了全国前面,在汽车零件制造等方面都有大规模应用。

  东莞制造业正面临转型,将3D打印技术运用到制造业中是其中一个重要的方向。能否成为制造业突围的良方,关键在于当地政府的决心有多大,舍不舍得投入,能不能解决二次开发的问题,能不能解决3D材料的问题,都很重要。如果这些都能很好的解决,那么3D打印确实可以成为东莞制造业突围的良方。

  南方日报:如果东莞想大力发展3D打印这一块,有什么好的建议?

  许小曙:首先是政府要支持,要有相应的支持政策,企业要尝试3D打印,需要巨大的投入,政府可以通过税收,通过扶持公司的科研项目等方面来支持。其次是大家要开阔眼界,紧跟技术潮流,可以到上海这些3D技术应用比较成熟的地方看一看,看看他们的3D打印机是怎样用的,学习人家好的东西。

  最后是可以跟一些科研院所联合,克服现有3D打印技术薄弱的问题。

作者:admin 来源:未知 发布于2019-07-06 11:40
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