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鋼材/模具
3D打印產(chǎn)業(yè)化路在何方?精密鑄造可能是個(gè)突破口
星之球科技 來源:www.yidianzixun.com2017-06-01 我要評(píng)論(0 )
在這不到一年的時(shí)間里,不少企業(yè)已經(jīng)悄然轉(zhuǎn)型,甚至伏倒在了前行的路上。與其說這是一場(chǎng)物競(jìng)天擇模式的重演,我們倒更傾向于把它
在這不到一年的時(shí)間里,不少企業(yè)已經(jīng)悄然轉(zhuǎn)型,甚至伏倒在了前行的路上。與其說這是一場(chǎng)“物競(jìng)天擇”模式的重演,我們倒更傾向于把它比作泡沫破裂之后漫長(zhǎng)黑夜的降臨。夜里不僅漂浮著“適者生存”大清洗式的血腥,也暗藏了扛旗者的堅(jiān)守和對(duì)“路在何方”的理性沉思與艱難探尋。
回顧 |盛世下的3D打印泡沫
2007年,全球著名硬件開源項(xiàng)目Reprap公布了PrusaMendel這一型號(hào)3D打印機(jī)的全部圖紙和程序代碼;2009年,全球最大的3D打印機(jī)公司StrataSys公司的FDM部分專利到期,打開了3D打印技術(shù)開源運(yùn)動(dòng)的大門,一時(shí)間,無數(shù)的技術(shù)愛好者和創(chuàng)業(yè)公司涌入了這一領(lǐng)域。2012年,美國(guó)《The Economist》(經(jīng)濟(jì)學(xué)人)發(fā)表專題文章稱:“3D打印將成為第三次工業(yè)革命”,以及2013年美國(guó)政府將將“3D打印具有革命我們制造每一件事物的潛能”這樣的說法放入了白宮國(guó)情咨文中,徹底引爆了“3D打印”概念。
國(guó)內(nèi)媒體、政府迅速跟進(jìn),形成了以快速成型新技術(shù)顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)的燎原態(tài)勢(shì)。3D打印在此時(shí)攀上了技術(shù)創(chuàng)新潮流的頂點(diǎn)。但是,3D打印也無法逃脫與其它新技術(shù)應(yīng)用一樣的“命運(yùn)曲線”。從2007年到接下來不到5年的時(shí)間里,經(jīng)歷了技術(shù)萌芽期(Innovation Trigger),2013年從希望膨脹的巔峰期(Peak of Inflated Experctations)向下回落,直到今天走向了泡沫破裂的低谷(Through of Disillusionment)。
大量的3D打印公司倒閉,整個(gè)行業(yè)仍然沒有看到這項(xiàng)技術(shù)的廣泛運(yùn)用,所有之前描述過的精彩絕倫的場(chǎng)景都幾乎沒有實(shí)現(xiàn),之前狂熱追捧的投資人也早已無蹤無影。黑夜會(huì)淹沒許多來不及思考出路的人,而那些存活了下來的守夜人,則在不斷反思中臨淵履薄,戰(zhàn)兢前行。
破繭 |推動(dòng)3D打印殺入精密鑄造行業(yè)
在整個(gè)行業(yè)低迷之時(shí),不久前,國(guó)內(nèi)三家企業(yè)聯(lián)合發(fā)布了“3D打印+精密鑄造”的新應(yīng)用,在全球范圍內(nèi)向客戶提供小批量、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬零部件制造服務(wù)。這是一場(chǎng)由兩位3D打印的行業(yè)守夜人主導(dǎo)的革命性轉(zhuǎn)型,預(yù)示著一次由3D打印技術(shù)帶來的新的飛躍:從制作樣件向制造最終零部件,從單一樣件制作向小規(guī)模多批次生產(chǎn)、甚至大批量生產(chǎn)進(jìn)軍。
這項(xiàng)新的應(yīng)用,濃縮了三家公司多年的心血:數(shù)據(jù)從南京壹千零壹號(hào)的綜合云制造平臺(tái)上傳,發(fā)送到1001號(hào)核心工廠中的工業(yè)級(jí)FDM(FFF)核心生產(chǎn)線,運(yùn)用PolyMaker最新研制的PolyCast材料和PolySmooth技術(shù),打印出工業(yè)臘件,然后送入鑫宇精工的自動(dòng)化精密鑄造生產(chǎn)線,最終得到完全符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的金屬零部件。在不遠(yuǎn)的將來,三家企業(yè)將聯(lián)合推出國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的無塵精密鑄造車間,將新技術(shù)和傳統(tǒng)工藝緊密地結(jié)合,為3D打印技術(shù)尋找一片新的“藍(lán)海”。
反思|藍(lán)海在哪里?甜水井在哪里?
以FDM技術(shù)應(yīng)用為主帶動(dòng)了過去幾年3D打印的繁榮。幾年間,大量的桌面級(jí)別的設(shè)備涌向社會(huì),使得這個(gè)新技術(shù)進(jìn)入普羅大眾的視野,打造出了一場(chǎng)3D打印的科普狂歡。
然而,當(dāng)國(guó)內(nèi)仍舊熱衷于談?wù)撟烂婕?jí)別的3D打印設(shè)備在消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)中的井噴式發(fā)展之時(shí),作為3D打印桌面機(jī)行業(yè)風(fēng)向標(biāo)的Makerbot已于2013年委身于行業(yè)巨頭StrataSys,并于2015年再度裁員不再生產(chǎn)設(shè)備,以及另一位巨頭3DSystem旗下桌面級(jí)品牌Cube系列停產(chǎn)等一系列現(xiàn)象,可謂是“冰火兩重天”。在深圳一帶的小工廠里,一臺(tái)普通的桌面機(jī)3D打印設(shè)備的提貨價(jià)不足千元,這一領(lǐng)域現(xiàn)在已經(jīng)陷入了價(jià)格戰(zhàn)的泥潭。
將3D打印應(yīng)用于工業(yè)原型樣件(Prototype)是當(dāng)前該技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域結(jié)合最緊密的應(yīng)用方向之一。據(jù)Sculpteo最新發(fā)布的《2017年3D打印行業(yè)調(diào)查報(bào)告 (TheState of 3Dprinting,Edition 2017)》,原型樣件的應(yīng)用占到整個(gè)技術(shù)應(yīng)用的34%,概念產(chǎn)品的驗(yàn)證(Proof of Concept)則占23%,兩者疊加已經(jīng)超過整個(gè)3D打印技術(shù)應(yīng)用的50%以上。
而事實(shí)上,當(dāng)前3D打印技術(shù)主要應(yīng)用的工業(yè)模型樣件市場(chǎng),一直以來都是傳統(tǒng)手板行業(yè)的天下。對(duì)于那些缺乏傳統(tǒng)手板基礎(chǔ)的新興3D打印企業(yè)來說,能夠從國(guó)內(nèi)手板行業(yè)中分得一塊蛋糕也是異常的艱難。據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì),當(dāng)前工業(yè)模型行業(yè)的利潤(rùn)率其實(shí)不到20%,且工業(yè)模型的制作往往只是從0到1的個(gè)性化試制,缺乏規(guī)?;a(chǎn)的龐大價(jià)值體系。規(guī)模分散、利潤(rùn)不足、競(jìng)爭(zhēng)激烈,使得很多以3D打印服務(wù)為主業(yè)的公司,也面臨非常巨大的生存壓力。
行業(yè)成本壓力的不斷增加,競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境日趨惡化,核心技術(shù)仍然與海外有很大差距。企業(yè)未來要生存下來,就要找到自己的“甜水井”。筆者采訪了上面幾家公司的經(jīng)營(yíng)者,大家都共同認(rèn)為:
·3D打印必須要在傳統(tǒng)制造業(yè)中找到落腳點(diǎn),必須要“融入”和“改善”,而不是“顛覆”傳同行業(yè),口號(hào)式的思想用于經(jīng)營(yíng)企業(yè)是危險(xiǎn)的;
·3D打印本質(zhì)是制造,制造的核心就是質(zhì)量和成本,沒有規(guī)模效應(yīng),就很難生存,必須要把3D打印從制造樣件的位置,挪到生產(chǎn)最終產(chǎn)品和小批量、大批量制造的路子上去;
·找到技術(shù)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),并且發(fā)揮到極致,找一個(gè)很精準(zhǔn)的點(diǎn)進(jìn)行飽和攻擊。
未來|鑄造業(yè)是新的一片藍(lán)海
調(diào)查顯示,鑄造市場(chǎng)的規(guī)模是工業(yè)樣件市場(chǎng)的近1000倍。據(jù)中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),2010年我國(guó)鑄造企業(yè)數(shù)量多達(dá)30000家,居全球首位;另中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì),2010年中國(guó)鑄造業(yè)規(guī)模以上企業(yè)僅5957家,平均單廠年產(chǎn)量為3506噸。精密鑄造是鑄造業(yè)中技術(shù)水平最高、工藝最復(fù)雜、利潤(rùn)率最高的細(xì)分領(lǐng)域,很大一部分的航空、汽車的復(fù)雜零部件,都是用這種工藝生產(chǎn)的。
由于每一個(gè)精密鑄造零件都必須對(duì)應(yīng)一個(gè)蠟?zāi):托螝?,目前上文中使用?D打印材料PolyCast,已經(jīng)達(dá)到了3/100000的灰燼度,從工藝性能上足以替代傳統(tǒng)的鑄造蠟。而1001號(hào)的3D打印的集群已經(jīng)完全使用了工業(yè)4.0時(shí)代的MES系統(tǒng),全自動(dòng)化,大大地高了規(guī)?;a(chǎn)的能力。而且,由于新材料在常溫下不會(huì)變形,使得在大型鑄造件上,有更加明顯的優(yōu)勢(shì)。
新的“3D打印+精密鑄造”的工藝相較于直接的金屬3D打印工藝(SLM/EBM/DMLS等),在成本和材料的選擇方面,也有無可比擬的優(yōu)勢(shì):
1)在當(dāng)前技術(shù)條件下,金屬3D打印的設(shè)備成本、材料成本、維護(hù)升本都非常的高,比“3D打印+精密鑄造”的成本高出至少一個(gè)數(shù)量級(jí);
2)直接3D打印金屬可選擇的材料種類也多局限于鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼、模具鋼等有限的種類里,傳統(tǒng)的鑄造工藝對(duì)金屬的種類沒有特別的限制;
3)金屬直接3D打印當(dāng)前還是一座技術(shù)“孤島”, “3D打印+精密鑄造”卻能夠與行業(yè)里面上萬家企業(yè)合作,充分杠桿成熟產(chǎn)業(yè)帶來的全局性的優(yōu)勢(shì)。
切入精密鑄造行業(yè),僅僅是3D打印技術(shù)應(yīng)用落地的一個(gè)探索,我們堅(jiān)信未來會(huì)有更多的技術(shù)應(yīng)用的出現(xiàn)。這有賴于全行業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新上孜孜不倦。作為新的制造技術(shù),如何面對(duì)質(zhì)量、成本、速度的永恒課題,是行業(yè)同行者要不斷面臨的挑戰(zhàn),讓我們拭目以待。
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