“十三五”重点规划:我国如何走好增材制造之路?

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OFweek3D打印网讯:近日,经李克强总理签批,国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,对“十三五”期间我国战略性新兴产业发展做了明确部署与安排。其中,增材制造(3D打印)作为推动制造业升级的重要技术之一,在《规划》被多次提及强调,足以证明国家对于该技术的重视程度。

《规划》指出,“十三五”期间重点突破钛合金、高强合金钢、高温合金、耐高温高强度工程塑料等增材制造专用材料。搭建增材制造工艺技术研发平台,提升工艺技术水平。研制推广使用激光、电子束、离子束及其他能源驱动的主流增材制造工艺装备。加快研制高功率光纤激光器、扫描振镜、动态聚焦镜及高性能电子枪等配套核心器件和嵌入式软件系统,提升软硬件协同创新能力,建立增材制造标准体系。在航空航天、医疗器械、交通设备、文化创意、个性化制造等领域大力推动增材制造技术应用,加快发展增材制造服务业。

“十三五”重点规划:我国如何走好增材制造之路?

大族激光集团副总经理CTO吕启涛(左)和激光3D打印中心总监袁剑(右)

目前,我国增材制造产业整体水平不断提升,但是产业化进程仍有诸多问题需要攻克。另外,在金属增材制造领域,投资“过热”现象已经初显。为此,OFweek3D打印网编辑独家专访了大族激光集团副总经理CTO吕启涛和激光3D打印中心总监袁剑,共同探讨国内增材制造产业发展之道。

增材制造引制造业变革

增材制造是一种以数字化为基础的新型加工制造方式,涉及材料,光电子,软件,机械,工艺等多学科,为制造业提供了新选择。对此,中国工程院院士卢秉恒认为,增材制造是制造业中引领性的共性技术,可以支持产品快速开发以及创新产品的结构设计,带来制造模式的创新,从控形制造走向控性制造,从增量走向增材,从增材走向创材,从“创材”走向“创生”。正是基于此,全球制造业巨头纷纷“拥抱”增材制造技术,而这其中GE无疑是最具代表性的企业。

2012年11月GE收购MORRIS Technologies以及其兄弟公司Rapid Quality Manufacturing(RQM)。2013年8月,GE完成了对航空航天业务服务商Avio S.p.A的收购,其为通过EMB和粉末床金属3D打印技术制造航空零部件的领导者。近期GE继续强化对Arcam 和Concept Laser的收购,将为其成为全球制造业的增材制造设备与材料的供应商奠定基础。除此之外,西门子、惠普、通快、理光等企业在增材制造领域都进行了相关尝试。

“十三五”重点规划:我国如何走好增材制造之路?

大族激光布局3D打印

“近几年,增材制造技术风靡全球是一种必然趋势。”大族激光集团副总经理CTO吕启涛博士认为:“增材制造技术自90年代问世以来,经过多年的持续攻关,在关键技术、核心器件及材料等领域已经取得突破性进展。相对于传统制造方式,增材制造能够满足航空航天复杂结构零部件制造需求,这也是GE大规模布局增材制造的原因。随着航空航天、汽车、医疗等领域逐渐认识到该技术所带来的效益提升,增材制造也迎来了快速发展时期。为此,全球主要国家对于增材制造产业发展也做了重点规划,我国在《中国制造2025》以及‘十三五’规划中都有涉及。大族激光作为全球知名激光装备提供商,一直践行智能制造及产业升级的理念,在增材制造领域也是早有布局。”

国内亟待突破源头技术

我们都知道,金属增材制造被认为是该领域难度最高的技术,同时也是代表一个国家增材制造水平的重要指标。目前金属增材制造技术主要有两大方向,一种是以激光作为能量源的激光选区熔化(SLM)技术、激光近净成形(LENS)技术。另一种则是以高能电子束为能量源的电子束熔化(EBM)技术。二者互为补充,但主流的还是以激光作为能量源的增材制造技术。事实上,在增材制造的各种技术路线中,激光都起到了至关重要的作用。

“十三五”重点规划:我国如何走好增材制造之路?

大族激光掌握3D打印源头技术

虽然,我国在增材制造领域进入很早。但是从目前情况看,欧美国家掌握了设备、材料、软件、工艺等核心技术,并已形成了一整套成熟的商业模式,优势非常明显。对此,吕启涛博士态度明确地指出:“源头技术和材料问题不解决,国内增材制造产业很难取得好的发展,只能受制于人。这也是大族激光选择进入增材制造领域的原因,早在10年前大族激光就开始研发3D增材制造技术——激光熔覆。基于在激光器、运动控制、机械机构、软件开发、工艺研究以及材料领域雄厚的技术积累,加之客户端的需求反馈,大族激光未来将逐步加大增材制造领域的布局。目前大族激光钣金事业部,主要聚焦于大功率增材制造领域,激光3D打印中心主要聚焦于中小功率增材制造领域,业务上形成互补关系。与此同时,我们还坚持走材料自主研发的道路,使得材料与设备完美匹配,打破了国际垄断,真正为客户创造了价值。”

随后,大族激光3D打印中心总监袁剑先生也补充道:“得益于大族激光在源头技术的掌握与突破,公司增材制造业务方面发展迅速,已经开展了多种技术路线及打印设备的研发工作,涵盖了目前市场上具有成熟应用的绝大多数工业级3D打印技术领域,例如基于LENS技术、SLM技术、DLP技术与3DP技术的工业级3D打印设备。2015年推出了三维五轴联动3D打印系统,2015年率先推出了采用DLP技术的睿逸系列树脂3D打印机,2016年先后推出采用SLM技术的金属3D打印机、大幅面面曝光树脂打印机以及采用3DP技术的砂型3D打印机。在前沿研发领域,大族激光3D打印中心持续关注最新的3D打印技术,目前已经完成了自主研发的连续液面成型设备的工艺测试,成型效率比传统3D打印设备提高了数十倍。”

找准市场才能最终胜出

“大族激光之前也有收购Concept Laser公司的想法,但是在经过细致考量之后还是放弃。”对此,吕启涛博士解释道:“现在GE收购Arcam 和Concept Laser公司,主要是因为GE身处于航空制造领域,对于增材制造有应用需求,这才是它不惜重金收购的原因。如果大族激光收购了Concept Laser公司,在技术方面确实能够得到进一步完善,但是没有应用市场资源支撑,再好的技术也将无用武之地。”

在增材制造技术方面,目前国内很多科研院所都有一定积累,但是市场化方面比较滞后,从而限制了产业进一步发展。吕启涛博士认为:“增材制造作为一项前瞻性,战略性技术,其工程应用性很强,领域跨度很大,对未来制造业,尤其是高端制造的发展十分重要。除了需要加强增材制造技术,工艺,装备及相关材料的研究之外,找准应用市场及产业化方向至关重要。大族激光作为一个激光行业的领先者、一个装备制造行业负责任的企业,在增材制造领域坚持以市场需求为导向,不断完善改进现有技术,从加工精度、生产效率、材料使用性能等方面提高现有技术水平。同时密切关注国内外最近技术进展,增加自身技术储备。”

对于增材制造未来发展规划,袁剑先生也做可详细解读:“大族激光始终坚持以市场应用为主导的发展方向,致力于将3D打印技术应用于与传统工艺领域并产业化,向客户提供整套解决方案。在项目研发过程中,与北京航空航天大学、湖南大学、华南师范大学、暨南大学、广州有色金属研究院等国内著名研究机构与院所深度合作,通过项目合作的方式共同开发,使高校的人才优势,科研优势成为公司研发的强大助推力。2017年我们将进一步完善现有的金属3D打印机及光敏树脂3D打印机,该两款主要针对医疗、牙科及珠宝行业,其中光敏树脂3D打印机的应用预计将会在上述行业有爆发性增长。此外,我们将推出砂型3D打印机,定位于金属铸造行业,推出多种型号的光敏树脂3D打印机,适用面将扩展到手板制作、原型设计以及工业用零件的直接生产。”

小结:

近几年来,增材制造在全球范围内迅速升温,产业规模也进一步扩大。麦肯锡的一份报告预测,到2025年3D打印可能产生高达5500亿美元的效益。然而理想很丰满,现实却很骨感。随着《中国制造2025》以及“十三五”规划的出台,国内增材制造有望迎来新一轮增长期。机遇与挑战并存,正如大族激光集团副总经理CTO吕启涛博士所言,掌握源头技术、攻克材料难题、以市场为导向才是国内增材制造产业发展之道。盲目跟进及投资,并不利于产业健康发展。


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