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提起3D打印,很多人认为它离日常生活很远。事实真如此吗?

随着科幻电影《流浪地球2》取得不俗票房成绩,电影中出现的诸多场景和细节成为网友津津乐道的话题。其中,一台名为“MOSS”的智能量子计算机模型获得青睐,它采用3D打印技术制成,制造商是东莞市科恒手板模型有限公司(下称“科恒”)。值得一提的是,科恒不仅制作了MOSS,连电影中30套航天服也是通过3D打印实现的。

“MOSS”的智能量子计算机模型

在更为广阔的工业领域,3D打印工业件已实现货通全球。以科恒为例,该公司每年交付客户产品件数达上千万件,这意味着,曾经在大众眼中还处于概念阶段的3D打印,如今已实现产品级的大规模工业生产。

2022 年,科恒申报的“大尺寸多材料激光粉末床熔融增材制造装备与应用”项目获东莞市重点领域研发项目立项,该项目针对3D打印领域最具有市场增长潜力的金属3D打印开展技术攻关,将有效提升3D打印大尺寸金属件的质量和精度,从而提升金属3D打印产品的市场竞争力。

转型所需:东莞3D打印率先杀出血路

中国模具看广东,广东模具看长安。20世纪 80 年代,随着改革开放潮涌莞邑,东莞长安形成了一批特色产业集群,其中就包括以各类模具厂、手板厂为代表的模具制造业。

在传统制造领域,生产一件工业品往往需要开模、铸造、切割、组装等多个流程,随着工业产品的精细度、复杂度要求逐年提升,这种生产方式越来越难以满足高端精密模具的质量要求。更严重的是,传统模具制造高度依赖模具师的工艺水准,对于掌握技术发言权的模具手板师傅而言,每月几千元的工资并不足以留住他们,这就给企业的人力成本带来了沉重的负担。

2008年,席卷全球的金融危机来袭,东莞模具工业饱受冲击,诸多因素将模具手板企业推到十字路口,要求他们做出转型。关键时刻,以东莞为首的珠三角3D打印企业,率先杀出一条血路,科恒就是其中“吃螃蟹的人”。

科恒展厅

科恒市场部项目经理文祁珍介绍,科恒于1998年成立,发展前期主要从事数控机床制造生产,2008年,在接触到3D打印技术后,公司购置了全国首台3D打印机,如今,这台机器依然保存在公司内部。

值得一提的是,中国的3D打印起步较晚,最早的一家3D打印公司诞生于1994年的北京,但当时的市场认可度很低,甚至无法做出可使用的功能零部件。但在人们看不见的角落,这项技术自我成长、悄然蜕变,到2008 年,已经初具产业化潜力。

相较于传统模具生产,3D打印有哪些优势?

文祁珍介绍,3D打印可实现产品定制化生产无需开模,而且效率大幅提升。并且3D打印可以实现传统工艺手段无法制造的设计,比如复杂轻量化结构、点阵结构设计、多零件融合一体化制造。

3D打印的另一大特点是“增材制造思维”。在工业设计领域,产品经过拓扑优化算法可以迭代出更轻、更强的“最优解”部件,但是受传统机械加工工艺规则束缚,产品往往不能达到“最优解”。增材制造让设计师抛弃了传统制造手段的束缚,实现“最优解”。与此同时,增材制造思维能真正从产品的功能需求出发,颠覆传统设计思维的桎梏。

遍地开花的3D打印厂商印证了东莞模具行业转型的正确性和前瞻性,在3D打印技术的加持下,东莞乃至大湾区的制造业迸发出更多的想象力。

比如,2022 年北京冬奥会上大放光彩的双人雪车项目所使用的专用头盔便来自东莞,由东莞理工学院联合科恒使用3D打印技术制成。作为冬奥会中速度最快且观赏性强的项目,雪车竞赛的胜负常在毫秒之间,这对头盔硬件提出高要求,以往,国家队使用的训练头盔主要依赖进口,如今,这一装备成功国产化。不难看出,具有自我革新精神、紧跟前沿技术的科技型企业,是东莞作为制造业名城的最大底气,也是东莞响应时代需求,提升制造能力的不二法宝。

技术攻关:金属3D打印大有可为

尽管3D打印已可以开展大规模的产业化生产,为诸多工业领域贡献零部件,但这项技术依然有许多进步空间。

根据市场研究未来(MRFR)的报告,金属3D打印市场预计将以29%的复合年增长率增长,到2030年,金属3D打印制模将占全国模具15%~20%。同时,东莞模具产业占了全国1/5以上的市场规模,东莞制造业完善的产业链、娴熟的生产工艺,都为东莞在金属3D打印领域争先进位奠定了良好基础。

科恒获批的东莞市重点领域研发项目“大尺寸多材料激光粉末床熔融增材制造装备与应用”正是针对此种市场前景而开展的技术攻关。参与本次项目的山东理工大学教授张丽娟表示,项目将实现铺粉式激光增材成形工艺方式在传统铸造、锻造、机加工的结构件上的精细复杂结构,达到提高生产效率,降低生产成本的良好效果。

仅就经济效益而言,在项目执行期内累计可增加公司销售收入6000万元,项目结题后期将继续扩大规模,销售收入预计5年内可增加2亿元以上。看长期效益,该项目还将成为东莞模具行业竞逐 3D打印前沿技术和高增长市场的“排头兵”,带动模具行业转型升级。

【记者手记】

产学研合作促进企业研发驶入“快车道”

科恒在2008年经济危机中做出转型,从此走上了以研发驱动发展之路。在科恒的研发路上,光靠企业自身力量是不够的,关键时刻,引入高校科研团队“扶上马、送一程”就显得尤为重要。

近年来,科恒通过与高校开展产学研合作,取得很多成果。比如,2022 年冬奥会雪车项目的头盔国产化是和东莞理工学院合作;获得2022年度广东省科技进步奖二等奖的“高性能3D打印光敏树脂的原创制备技术与产业化”是和广东工业大学联合申报;而本次东莞市重点领域研发项目也集合了华南理工大学和东莞理工学院的力量,旨在提升3D打印大尺寸金属件的质量和精度。

值得一提的是,科恒在开展产学研合作的过程中,展现出尊重人才、重视技术的态度。在6月初开展的“雪车专用头盔关键技术研发及产业化科技成果鉴定会”上,科恒董事长文炳华和参与项目的20余名科研人员共同面对专家质询,反复论证项目的疑难问题,最终通过验收。同时,对于企业发展有重大贡献的科研工作者,公司愿意给职位、给股份,调动科研工作者参与产学研的热情,把企业科研攻关放在心上、落到实处。

投我以桃,报之以李。在东莞这块产业沃土上,从不缺乏开展产学研合作的意愿和基础,但要将产学研合作转化切实转化为科技创新的生产力,企业需要更多思考和诚意。

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