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邁向批量化智造

【資料圖】

青島領科匯創打造北方地區規模最大的批量化3D打印智能工廠

相比幾年前，3D打印產業發生了巨大變化，成本大幅下降，設備價格降低了2/3，材料價格降低了80%。

在3D打印與傳統制造之間，存在一個邊際線，幾千件以上更適合傳統制造，幾千件以下3D打印更有優勢。3D打印完全替代傳統制造是一種誤區，很多時候需要同時使用3D打印和傳統制造技術，兩者不是替代關系，而是相輔相成。

度過煎熬的產業陣痛期，3D打印正步入快速成長的新階段。

位于動車小鎮的青島領科匯創智能科技有限公司，工藝精湛的汽車零部件、栩栩如生的影視道具、小巧細致的海工裝備模型……見證著3D打印行業應用的悄然提速。迥異于傳統印象中的工廠，這里白天靜悄悄更像個寫字樓，技術人員在線上接單、設計，晚上變為“黑燈工廠”，3D打印機全自動化運行，成品通過快遞發往全國各地。

“領科匯創擁有100多臺3D打印機，80%以上的產品最快可以實現24小時內出貨，打造北方地區規模最大的批量化3D打印智能工廠。”領科匯創總經理劉剛介紹。

3D打印又稱增材制造，是通過逐層打印方式來構造物體的一種新技術。從C919大飛機到冬奧會運動裝備，再到電動汽車，3D打印正應用到越來越多的領域。《2021年中國增材制造產業發展調研報告》顯示，2021年我國增材制造企業營收約為265億元，近4年平均增長率為30%，較全球年均復合增長率20.4%高出10個百分點。

領科匯創的3D打印車間。

成本大幅下降

回溯9年前劉剛入行的時候，3D打印還是一項“高冷”技術，其真正大規模走向生產線不過是最近幾年的事情。

“相比幾年前，3D打印產業發生了巨大變化，成本大幅下降，設備價格降低了2/3，材料價格降低了80%。”劉剛表示，過去3D打印企業普遍使用進口設備，一臺工業級3D打印機就要百萬元起步；現在主流設備實現了國產替代，國產光固化3D打印機甚至開始大量出口國外。

在他看來，3D打印行業至少經歷了兩輪洗牌，最初價格昂貴、工藝也不成熟，一批創業公司沒能頂住生存危機，只有那些靠核心技術制勝的企業才迎來產業向上加速的拐點。

國家統計局的數據能夠印證他的判斷——中國增材制造規模以上企業由2016年的20余家增長至2021年的100余家，營業收入逾1億元的企業數量已超過40家。

頭部企業在資本市場的表現更為搶眼。集材料、設備、打印服務為一體全產業鏈布局的西安鉑力特于2019年登陸A股，號稱“科創板3D打印第一股”；工業級3D打印龍頭企業湖南華曙高科在科創板IPO順利過會，今年即將推開資本市場大門；3D打印頭部企業上海聯泰科技連續完成兩輪億元融資；專注口腔醫療的浙江迅實科技2022年獲得逾1億美元D輪融資……

3D打印的海工裝備模型。

現階段，3D打印主流技術有SLA（光固化）、SLS（選擇性激光燒結）、SLM（選擇性激光熔化）、FDM（熔融沉積成型）等。領科匯創主攻光固化領域，采用光敏樹脂材料，用于快速原型制造。

“我們有幾大優勢，一是設備和材料自主化，與戰略合作伙伴威斯坦共同研發，可針對不同客戶需求提供相應的解決方案；二是技術積累，形成了汽車、航空航天、文創等領域成熟的應用案例，更加明白如何結合3D打印和傳統工藝去解決客戶的需求；三是產業化規模，3D打印機數量超過100臺，能夠快速滿足批量化制造需求。”劉剛告訴記者。

批量化趨勢明顯

長久以來，3D打印面臨一大瓶頸，即主要用于個性化定制或高附加值產品，不適用于批量化生產。

但隨著成本下降、效率提升和場景拓展，3D打印在航空航天、汽車、醫療、消費電子等領域批量化的需求越來越強烈。工信部公布的首批增材制造典型應用場景名單中，涵蓋工業、醫療、建筑、文化等領域的36個典型應用場景。C919大飛機的研發和制造過程中，就運用了不少3D打印技術以及特殊金屬材料來制造客機零部件。

汽車是3D打印增長最快的領域之一，領科匯創服務的近1100個客戶中，40%來自于汽車行業。去年，領科匯創更是成為一汽解放集團的一級供應商，為青島、長春等生產基地提供3D打印服務。

“3D打印的定位是個性化定制+小批量。比如一個批次幾百上千件的汽車產品，現在很多都是直接3D打印，比開模具的費用要低。我們去年用3D打印批量生產過幾千套汽車內飾件，如果是開模具，幾十個零件就要開幾十套模具，成本遠高于3D打印。”劉剛表示。

3D打印的零部件。

除了航空航天、汽車、醫療，3D打印還不斷向影視道具、文創產品、紡織服裝等領域滲透。

采訪前，劉剛在東方影都洽談了一筆業務，幾部新電影打算用3D打印技術制作道具。近年來，在青島置景拍攝的《流浪地球》《瘋狂的外星人》《滿江紅》等國產大片，大量使用的3D打印技術為視覺效果大大加分，滿足了影視行業個性化、復雜化、快速制作的需求。參與其中的劉剛感受頗深，“3D打印已經成為影視劇必備的一項技術，用得最多的是古裝劇，其次是科幻劇。”

3D打印也是紡織行業的革命性解決方案，阿迪達斯、銳步、亞瑟士等品牌都推出了限量版3D打印鞋。劉剛展示了一雙匹克的3D打印運動鞋，鞋面不是傳統的針織工藝，而是打印而成。

替代還是相輔相成？

提到3D打印與傳統制造的關系，最常用的一個詞是“顛覆”。

相比傳統制造，3D打印確實有獨特的優勢，包括容易實現復雜零件制造、加工過程中沒有切割廢料、大大縮短產品開發和制造周期等。但是就大規模生產而言，3D打印仍然無法與傳統制造競爭。

傳統制造的特點是隨著產量的增加而邊際成本下降，比如僅生產一輛汽車的成本是極其巨大的，而生產100輛汽車的成本就低得多，生產10000輛汽車的成本更低。而3D打印的批量化難以減少邊際成本，生產100輛汽車與生產10000輛汽車的成本相差不大。

“在3D打印與傳統制造之間，存在一個邊際線，幾千件以上更適合傳統制造，幾千件以下3D打印更有優勢。”劉剛認為，3D打印完全替代傳統制造是一種誤區，很多時候需要同時使用3D打印和傳統制造技術，兩者不是替代關系，而是相輔相成。

在為一家無人機企業打印零部件時，劉剛曾經被材料問題困住——無人機的承載能力和續航能力是其核心指標，零部件的輕量化尤為重要。光固化3D打印常用的樹脂、尼龍材料雖然輕便，但很脆弱，達不到高強度、耐低溫要求，“我們最終采用了一種3D打印+覆膜的技術，即在3D打印的基礎上結合傳統工藝，外部再包裹一層特殊的耐低溫材料，攻克了長久以來困擾無人機研發的一大難題。產品最終出來后做了大量試驗，包括無人機在冷庫中長時間飛行，一點問題都沒有。”

如何讓更多的傳統制造企業“嘗鮮”3D打印？

劉剛認為，青島3D打印企業過于分散，缺少龍頭企業，也沒有一個專門的3D打印產業園。可以借鑒南方城市經驗，在3D打印產業鏈上精準支持相關的設備、材料、應用企業，通過發放創新券的形式鼓勵3D打印行業發展與創新。（青島日報/觀海新聞記者 周曉峰）

青島日報2023年2月17日8版

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責任編輯：王逸群