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3D新聞

東莞具備打造3D打印產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)要素

星之球激光 來(lái)源:南方日?qǐng)?bào)2014-09-02 我要評(píng)論(0 )   

電影《十二生肖》里有一個(gè)片段:成龍扮演的國(guó)際大盜獲取了圓明園獸首模型的三維數(shù)據(jù),遠(yuǎn)程傳輸?shù)酵镫娔X上,與真品完全一致的銅獸首贗品通過3D打印機(jī)復(fù)制成功。這正是...

   電影《十二生肖》里有一個(gè)片段:成龍扮演的國(guó)際大盜獲取了圓明園獸首模型的三維數(shù)據(jù),遠(yuǎn)程傳輸?shù)酵镫娔X上,與真品完全一致的銅獸首贗品通過3D打印機(jī)復(fù)制成功。這正是當(dāng)下科技界最前沿3D打印技術(shù)的藝術(shù)反映。

  作為制造業(yè)名城,東莞一直在努力跟上3D打印技術(shù)的步伐。2013年、2014年連續(xù)兩年的市政府工作報(bào)告中都提及了“3D打印”這一戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),并被視作東莞轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要指向標(biāo)。據(jù)東莞市科技局介紹,目前東莞已擁有數(shù)十家研究3D打印技術(shù)的機(jī)構(gòu)和企業(yè),東莞已經(jīng)初步具備打造3D打印產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)要素。

  不過,3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化道路并不平坦,材料供應(yīng)和二次技術(shù)研發(fā)是目前制約3D打印推廣的“攔路虎”。在制造業(yè)中推廣3D打印尚需時(shí)日。

  鳳毛麟角的“大規(guī)模”應(yīng)用

  盡管3D打印已在一些企業(yè)得到應(yīng)用,但像唯美陶瓷這樣大規(guī)模地應(yīng)用3D打印進(jìn)行生產(chǎn)的企業(yè),仍是鳳毛麟角。

  在唯美陶瓷高埗廠區(qū)的木紋磚生產(chǎn)線上,有一臺(tái)六通道的3D打印機(jī)。白色的瓷磚生胚在傳送帶上依次經(jīng)過打印機(jī)的六個(gè)通道,出來(lái)后的瓷磚已經(jīng)和真正的木地板相差無(wú)幾,仔細(xì)一看,還有木地板的凹凸感。公司研發(fā)中心相關(guān)負(fù)責(zé)人說,每個(gè)通道噴頭噴出顏色的深淺和位置都由技術(shù)人員實(shí)時(shí)設(shè)計(jì),然后通過電腦控制,非常精準(zhǔn)。

  這里是唯美陶瓷的3D噴墨打印生產(chǎn)線,主要生產(chǎn)有立體花紋的瓷磚。過去生產(chǎn)瓷磚需要先用機(jī)器將圖案雕刻在硅膠上,再將硅膠上的圖案印刷到瓷磚上。如果想生產(chǎn)有立體感的圖案,則需要將顏料霧化,給瓷磚鋪上相應(yīng)圖案的絲網(wǎng),再進(jìn)行噴涂。這樣生產(chǎn)出的瓷磚圖案雖然“立體”但顯得很呆板,廢品率也比較高,難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。

  3D噴墨打印機(jī)出現(xiàn)后,設(shè)計(jì)師只要完成圖案設(shè)計(jì),剩下的都可以交給打印機(jī)。

  東莞市鴻泰自動(dòng)化設(shè)備有限公司(下稱“東莞鴻泰”)是一家以打樣品為主的公司。公司負(fù)責(zé)人武小剛說,公司有一半的營(yíng)業(yè)收入來(lái)自3D打印加工業(yè)務(wù)?,F(xiàn)在公司有5臺(tái)打印機(jī),月營(yíng)業(yè)收入30多萬(wàn)元,“現(xiàn)在打印業(yè)務(wù)太多,年底前準(zhǔn)備增加到10臺(tái)。”他拿起一個(gè)寬約30厘米,長(zhǎng)約60厘米的零件:“這個(gè)零件就是3D打印出來(lái)的,由于打印機(jī)太小,要分兩次打印。現(xiàn)在看到的只是半個(gè)零件。”

  在3D打印業(yè)內(nèi),加工業(yè)務(wù)都是按照成品重量來(lái)收費(fèi),價(jià)格高低主要由重量決定。不過如果加工量太少,價(jià)格也會(huì)貴很多。到目前為止,東莞鴻泰接到最大一筆加工訂單有將近10萬(wàn)元,成品總重量超過18千克。武小剛說,東莞鴻泰能加工的東西非常多,汽車零件、勺子、筷子等都加工過。

  而在東莞光韻達(dá)光電科技有限公司(下稱“光韻達(dá)”),他們甚至與比利時(shí)Materialise 公司簽署“三維打印賽車項(xiàng)目”協(xié)議,雙方借助3D打印技術(shù)完成一輛可駕駛的電動(dòng)或太陽(yáng)能賽車的制作。

  盡管3D打印已在一些東莞企業(yè)得到應(yīng)用,但像唯美陶瓷這樣大規(guī)模地應(yīng)用3D打印進(jìn)行生產(chǎn)的企業(yè),在東莞仍是鳳毛麟角。

  廣東(東莞)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)研究中心副主任龔佳勇調(diào)研發(fā)現(xiàn),東莞企業(yè)早在2000年就開始將激光快速成型技術(shù)運(yùn)用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、打樣等生產(chǎn)中。生產(chǎn)應(yīng)用涉及玩具、動(dòng)漫、復(fù)雜結(jié)構(gòu)和飾品等領(lǐng)域,企業(yè)規(guī)模普遍較小。

  從賣產(chǎn)品到賣機(jī)器和技術(shù)

  目前,東莞部分3D打印技術(shù)企業(yè)已經(jīng)從最初的賣產(chǎn)品向賣3D打印機(jī)器和技術(shù)轉(zhuǎn)變。

  黃少威任董事長(zhǎng)的東莞智維立體成型股份有限公司(下稱“智維成型”)有一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈條:既生產(chǎn)3D打印機(jī)、掃描儀,也生產(chǎn)3D打印用的光敏樹脂,還提供3D打印服務(wù),幫人打印頭像、樣品等。

  公司在東莞有4臺(tái)3D打印機(jī)在從事打印業(yè)務(wù),每個(gè)月都有50—60單打印業(yè)務(wù)。在國(guó)內(nèi)其他城市還有十余臺(tái)3D打印機(jī)開展業(yè)務(wù)。

  智維成型的擴(kuò)張采取的是加盟模式。全國(guó)各地的加盟店收集業(yè)務(wù),然后公司生產(chǎn)。黃少威說,他們目前在青島、貴陽(yáng)以及東北等地發(fā)展了5家加盟商。這些加盟店每個(gè)月都能給智維成型帶來(lái)10多單的業(yè)務(wù)。

  這種合作方式是這樣的:申請(qǐng)者在人流量較大的地區(qū)設(shè)立門店,智維成型依據(jù)一定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)店面考核合格后,申請(qǐng)者交納1萬(wàn)元,租用一臺(tái)掃描儀,就可以成為加盟商。一旦有顧客上門要打印業(yè)務(wù),加盟商將顧客的頭像數(shù)據(jù)掃描好,傳回公司。公司通過3D打印生產(chǎn)后通過物流發(fā)貨給客戶。經(jīng)營(yíng)收入公司與加盟商進(jìn)行分成。

  黃少威個(gè)人認(rèn)為,加盟利潤(rùn)比較豐厚。他以目前最受歡迎的頭像為例算了一筆賬。一尊18厘米高的頭像大約重100克左右,售價(jià)通常在880元一尊,而打印耗費(fèi)的材料成本是100元,即使加上機(jī)器折舊等,中間利潤(rùn)也比較誘人。而對(duì)于小件物品,每克收費(fèi)更貴,以珠寶為例,每克是80元起。

  武小剛最近也在發(fā)愁,因?yàn)闃I(yè)務(wù)量太大——前不久有美國(guó)客戶剛剛下了生產(chǎn)1萬(wàn)臺(tái)3D打印機(jī)的業(yè)務(wù),每臺(tái)單價(jià)1000元以上,要求在年底前交貨。武小剛正準(zhǔn)備尋找合作伙伴進(jìn)行生產(chǎn)。

  而在政府層面,3D打印得到高度重視。2013年,3D打印首次出現(xiàn)在市政府工作報(bào)告中,被作為“實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略”的工作之一。2014年,市政府工作報(bào)告關(guān)于“大力發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”內(nèi)容中,再次出現(xiàn)“3D打印”。今年市政府一號(hào)文將“3D打印”作為“提升實(shí)體經(jīng)濟(jì)發(fā)展層次”的重要組成部分。

  “積極推動(dòng)3D打印技術(shù)聯(lián)盟的成立”已被列入市政府主要工作任務(wù)之中。

  據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示,東莞市3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟于6月12日在橫瀝成立。在8月21日的東莞市3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟第一屆第一次理事會(huì)上,聯(lián)盟決定組團(tuán)參加“9月23-26日第八屆廣東東莞模具制造機(jī)械展覽會(huì)(橫瀝鎮(zhèn))”、9月2-5日的“2014中國(guó)智慧城市創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)大會(huì)”、12月2-5日國(guó)際科技合作周期間的3D打印高端論壇等。

  這或許將成為東莞3D打印企業(yè)在公眾場(chǎng)合的首次集體亮相。

  材料難題或?qū)⑵平?/strong>

  要讓更多材料滿足3D打印需求進(jìn)而在整個(gè)產(chǎn)業(yè)內(nèi)推廣有難度,但研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)解決這一難題有不斷探索。

  據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹,目前全國(guó)介入3D打印行業(yè)的企業(yè)中絕大部分均使用的是FDM技術(shù)。它受到精度、強(qiáng)度、致密性、材料、尺寸、造型等多方面的局限,只能生產(chǎn)出精度、強(qiáng)度等要求不高的簡(jiǎn)易小擺件,且材料僅可使用熱塑性塑料,對(duì)于高端制造要求的金屬或尼龍材料無(wú)能為力。而去年一則中國(guó)在航空領(lǐng)域率先使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)金屬部件的消息曾令世界感到驚訝。這些足已說明打印材料對(duì)3D技術(shù)發(fā)展的制約。

  東莞制造業(yè)應(yīng)用3D打印技術(shù)同樣需要邁過這一門檻。

  武小剛接受記者采訪時(shí)表示,用3D打印技術(shù)生產(chǎn)樣品,省去了制造模具的時(shí)間。但他認(rèn)為,受材料制約,3D打印不能大規(guī)模用來(lái)直接生產(chǎn)模具。因?yàn)槟>咝栌觅|(zhì)量很好的鋼材制造,業(yè)內(nèi)稱之為鋼模,有耐高溫等要求,這是目前樹脂材料做不到的。即使有的3D打印機(jī)能生產(chǎn)出鋼模,但生產(chǎn)鋼模的3D打印機(jī)非常昂貴,動(dòng)輒需要數(shù)百萬(wàn)一臺(tái)。同時(shí)生產(chǎn)出來(lái)的鋼模光精度不夠,模具很難投入生產(chǎn)。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

  不過美籍華人科學(xué)家、國(guó)際增量制造(即“3D打印”)領(lǐng)域的知名專家許小曙認(rèn)為,制造能滿足制造業(yè)所需的成千上萬(wàn)種3D打印材料的技術(shù)問題遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過3D打印模具本身。

  許小曙說,目前能用于3D打印的材料大約數(shù)十種,其中包括了用于模具生產(chǎn)的金屬材料。他本人設(shè)立的華曙高科公司生產(chǎn)的3D打印機(jī)生產(chǎn)的模具精度可以達(dá)到0.05毫米,經(jīng)過一些后加工程序后也可以達(dá)到一般的公司要求的0.01-0.02毫米。但是要讓更多材料滿足3D打印需求進(jìn)而在整個(gè)行業(yè)產(chǎn)業(yè)內(nèi)推廣,難度更大。“比如生產(chǎn)一個(gè)手機(jī)模具,一個(gè)模具可以生產(chǎn)幾十萬(wàn)個(gè)手機(jī)部件。但在鞋具、玩具這些領(lǐng)域,可能面臨更多種類材料的疊加使用問題。”

  許小曙認(rèn)為,解決材料問題應(yīng)當(dāng)分行業(yè),由掌握3D打印技術(shù)的企業(yè)和行業(yè)龍頭企業(yè)聯(lián)合進(jìn)行攻關(guān)。他舉例說,華曙高科目前正在與東莞一家生產(chǎn)手機(jī)機(jī)殼的企業(yè)合作,研發(fā)用3D打印生產(chǎn)手機(jī)機(jī)殼的材料和打印機(jī)。研發(fā)成功后,這一技術(shù)可在整個(gè)東莞的手機(jī)機(jī)殼制造企業(yè)中推廣。

  這并非沒有先例。光韻達(dá)在2013年就設(shè)立了面向汽車制造、航空航天、醫(yī)療、電子器件等領(lǐng)域的工業(yè)級(jí)3D打印應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)。莞企廣東銀禧科技也在2013年引進(jìn)了以華中科技大學(xué)史玉升教授為帶頭人的“3D打印高分子復(fù)合材料研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊(duì)”。目前該團(tuán)隊(duì)已入選廣東省第四批創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),并獲2500萬(wàn)的財(cái)政資助。

  許小曙說,解決了材料后,更重要的是企業(yè)在采用3D打印技術(shù)時(shí)的第二次研發(fā)的問題,如何將產(chǎn)品數(shù)字化、如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品流程再造,這不是靠技術(shù)攻關(guān)能解決的,需要扎實(shí)的人才基礎(chǔ)。

  東莞市委書記徐建華今年6月調(diào)研橫瀝鎮(zhèn)3D打印產(chǎn)業(yè)時(shí)表示,一直以來(lái),市委市政府高度重視科技創(chuàng)新,積極為企業(yè)營(yíng)造良好的創(chuàng)新環(huán)境。針對(duì)成長(zhǎng)性好、潛力大的3D打印企業(yè),市鎮(zhèn)有關(guān)部門要搭建好平臺(tái)、優(yōu)化政策,為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造條件。他鼓勵(lì)有關(guān)申報(bào)省創(chuàng)新科研團(tuán)隊(duì),積極爭(zhēng)取省市支持。這或許被視作東莞為3D打印鼓勁打氣的最新注解。

  ●莞企3D打印發(fā)展時(shí)間軸

  2000年 東莞有公司將激光快速成型技術(shù)運(yùn)用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、打樣等生產(chǎn)中

  2009年 唯美陶瓷引進(jìn)3D噴墨打印機(jī)來(lái)制造瓷磚。

  2010年 云計(jì)算中心開始致力于研發(fā)3D打印機(jī)。

  2011年 從事3D打印材料研發(fā)生產(chǎn)的廣東銀禧科技股份有限公司。

  2013年 東莞市政府工作報(bào)告首次提出扶持3D打印等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

  2014年 東莞市委書記徐建華調(diào)研橫瀝3D產(chǎn)業(yè),要求以更開闊視野推動(dòng)3D打印產(chǎn)業(yè)壯大。

  ●3D打印5個(gè)主要技術(shù)

  3D打印基本原理都是疊層制造,但是具體的成型原理各有不同。主要技術(shù)包括以下5個(gè):

  FDM(熔融層積成型技術(shù)) 它所用的材料一般是熱塑性材料,如蠟、ABS、尼龍等,以絲狀供料。材料在噴頭內(nèi)被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng),同時(shí)將熔化的材料擠出,材料迅速固化,并與周圍的材料粘結(jié),然后成型。

  SLA(立體平版印刷技術(shù)) 它用激光選擇性地讓需要成型的液態(tài)光敏樹脂發(fā)生聚合反應(yīng)變硬,從而造型。SLA有兩大類,一種是Objet公司為代表的,從下到上打印的。另一種是Form Labs為代表的,從上往下打印的。

  SLS(選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)) 將材料粉末鋪灑在已成型零件的上表面并刮平,用高強(qiáng)度的CO2激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面,材料粉末在高強(qiáng)度的激光照射下被燒結(jié)在一起,得到零件的截面,并與下面已成型的部分連接。當(dāng)一層截面燒結(jié)完后,鋪上新的一層材料粉末,有選擇地?zé)Y(jié)下層截面。

  3DP(三維打印技術(shù)) 它采用粉末材料成型,通過噴頭用粘接劑(如硅膠)將零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接劑粘接的零件強(qiáng)度較低,還須后處理。

ax  LOM(層片疊加制造) 它采用薄片材料,如紙、金屬箔等。設(shè)備將單面涂有熱溶膠的箔材通過熱輥加熱,熱溶膠在加熱狀態(tài)下可產(chǎn)生粘性,材料就會(huì)粘接在一起。接著,上方的激光器按照CAD 模型分層數(shù)據(jù),用激光束將箔材切割成所制零件的內(nèi)外輪廓。然后再鋪上新的一層箔材,通過熱壓裝置將其與下面已切割層粘合在一起,激光束再次切割。重復(fù)這個(gè)過程,直至整個(gè)零部件打印完成。

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