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【深度专访】华曙高科许小曙博士:3D打印高温尼龙6和66

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华曙高科从2009年创立,到2012年发布第一台尼龙工业机,到目前发布2大系列10款机型,一路走来不断续写3D打印传奇,如今华曙更是发布了全球唯一商用的特高温尼龙工业3D打印机。

2017年3月TCT展期间,南极熊对湖南华曙高科的创始人许小曙博士进行了深度专访,挖掘出不少干货,包括:创业历程;在研发252P系列280℃特高温尼龙3D打印机攻克的技术难关;开源策略究竟是如何开源的;设备的应用案例等等。


如果在wifi情况下,建议直接观看下方视频(不在可先收藏),亲耳聆听许博士的3D打印情怀:



当然也可以欣赏文字版:

南极熊3D打印网:我们南极熊从创立到现在也有3年多时间了,我比较关心的是您2009年从国外回来创办华曙高科,2012年推出第一台尼龙3D打印机,您前三年沉寂的时光是如何度过过来的?

许小曙博士:非常感谢南极熊,南极熊虽说创业三年,但是在业内有很大的影响力。我们也是经过创业的过程,特别做工业实业创业是非常艰难的,回国以后前面三年真的是埋头苦干,因为要做一款设备出来,我们不能照抄,不做山寨产品,既然不做山寨产品,就必须要靠自己的研发。从组建研发团队到开展技术的研究,怎么做出差异化,特别是在3D技术上有自己的特点,不被别人的专利束缚住,这三年的时间主要花在这上面。团队组建,技术研发,专利保护和规避,所以三年以后我们推出的设备马上就可以直接销到海外,因为我们做了大量的准备工作,包括从海外聘请律师对专利进行分析,拿到海外律师Freedom to Operate的证明书才敢推向市场。

南极熊3D打印网:我们在展会上看到华曙发布了一款特高温的尼龙工业机,我们想了解一下达到280℃的烧结温度能带来什么样的好处,另外提高烧结温度有什么样的技术难度,华曙是如何突破的?


许小曙博士:首先,大家知道华曙是做工业3D打印的,工业级的应用金属是一个很大的方面,华曙在这方面也做了很多工作。刚才你谈到的是高分子材料,工业级的材料我们主要指的是工程塑料,我们平时说的很多材料并不是工程塑料,比如ABS、PVC这些都不能算作工程塑料,因为它的强度和耐温性都达不到工业级应用的标准,如果你把汽车的盖板打开,会看到很多工程塑料部件,这些材料没有使用像PVC这种用来做塑料杯子的材料,真正用在工业上的有80%的是尼龙6和尼龙66材料。首先,这两款材料的耐温性特别好,尼龙66可以达到265℃,尼龙6可以达到225℃;其次,它的成本相对于其他工程塑料比如PEEK、尼龙12、尼龙11都要便宜很多,所以它是工程塑料中的主流材料。但是目前,主流的3D打印尼龙机是不能烧结尼龙6和尼龙66,主要是烧结尼龙12和尼龙11。华曙要体现自己产品的先进性,提高性能并降低成本。我预测尼龙6和尼龙66在不久的将来会成为3D打印工程材料的主流材料,就像它在其他的工业应用的一样的。

既然我们要做尼龙6和尼龙66的打印机,就要把打印机温度提高,使它能够适用280℃的材料,难度在于温度的升高带来温度梯度的剧烈变化,意味着温场的控制要成倍的提升,烧结表面温度的差异要控制在4-6℃以内,在280℃下的动态温度,冷粉加上去以后要在很短的时间内温度就要从100多℃升到200多℃,然后还要稳定,时间还要短,所以温场的控制的难度成十倍的增加,这是第一个难度。第二个难度,在这么高的温度下,所有电子元器件、保温材料的耐温性全部要考虑,所以有很多手段要保证电子元器件在高温下温度运行。第三个在这么高的温度下,材料的氧化程度比低温下要剧烈很多倍。也就是说氧化程度不是线性的,温度提高20%,氧化的剧烈程度可能要提高2-3倍,所以对于氧化的控制要求是非常高的,举个最简单的例子,烧结PA12的时候,打印机内部氧气含量一般控制在2%左右就可以了,氧传感的精度达到1%就可以用了,因为它不需要那么低的氧含量。但是对于高温情况下烧结PA6和PA66,氧含量要控制的小很多,我们氧含量要控制在0.2%以下,也就是氧含量要比PA12的氧含量小10倍,相应的难度提高不止10倍,因此氧含量的控制是很重要的。

这些难度加起来,导致目前世界上还没有哪家公司把商业化尼龙特高温设备做出来,实验室做研究的有,把设备进行改造做几个样品出来的是有,但是要把工业级的产品做出,稳定的运行一年复一年的加工,华曙是唯一的一家。华曙作为一个领航者,不是跟随者,我们要做的东西,人家有的我们要有,人家没有的我们也要有。

南极熊3D打印网:我们想了解一下华曙开源化的策略,华曙一直说自己是开源的,但是跟我们普通人所理解的开源化还不太一样,我希望您借此机会介绍一下华曙的开源策略。

许小曙博士:首先我谈谈我为什么要回国创立华曙,就是我不太认同国外主流3D打印公司的策略,也就是闭源的策略。他们有几个限制,使用他的设备必须要使用他的材料,他是通过软件的手段人为的限制客户只能使用他的材料,而且每一款材料还要不同的收费,使得用户的成本很高。这带出来两个问题,第一因为他控制了材料的供应端,使得材料的成本很高;第二不允许使用别人的材料,使得材料的种类受到极大的限制。这就是为什么这么多年来,尼龙12推向市场已经有20年了,依然是3D打印的主要材料,大的材料公司不愿意去开发材料,因为他不能销售给3D打印的客户,所以我回国创立华曙,宗旨就是打破市场的这种局面,那么我就提出了开源的策略。


可能大家有一些误解,软件里面的开源一般是源代码大家都可以看到,可以共享。我这里的开源不是软件的开源和共享,而是指设备本身的使用是开源的。我跟大家再解释一下华曙开源有三个层面:第一个层面就是华曙设备所有的参数是开放的,别人设备参数是固定的,那么开放的参数带来什么好处? 可以通过微调参数使得他的材料具有一些不同的性能,比如说可以把激光的功率调的稍高一些,使得材料的强度更好,或者把激光功率调低一点,使材料重复利用率增加,可以根据自己的需求做很多调整;第二,通过参数的自由调整可以用华曙的设备来烧结第三方提供的材料,每家公司生产的材料都不相同,通过调整参数可以适应不同公司的材料,可以进一步降低客户的材料成本,因为会有一个竞争的市场,我们华曙永远相信只有通过竞争才能使得技术发展,才能使成本降低,所以我们通过开源允许用户使用第三方的材料,这也是很多材料公司愿意跟华曙合作的原因,因为跟华曙合作你开发出的材料可以直接销售给华曙的客户,不需要通过华曙;开源的第三个层面是,华曙愿意帮助客户去开发自己想使用的材料,就是如果客户指定想使用某种材料,但是客户没有能力和资源去开发,那么华曙可以和客户合作为客户量身定制所需要的材料,包括与第三方材料供应商一起为客户定制材料,这样的话让客户从华曙得到的不只是一台设备,而是一整套解决方案。

南极熊3D打印网:您在国外主要从事软件方面的开发,回国之后整体操盘华曙的工业机研发,那么华曙的核心优势在硬件、软件还是材料方面?

许小曙博士:首先这可能是误解,认为我主要是搞软件的,当然软件是我很重要的一个经历,但是从我学习的过程来说,我是什么都学了一些,包括材料和机械。在国外我首先从事的并不是软件,当时在DTM我的第一个工作是高级控制经理,当时主要从事的是控制,包括设备的优化,激光的扫描的优化。然后我做软件主管,所以软件是我的强项之一。软件是全方位的,从上位机到下位机到嵌入式的软件,到各种算法包括软件的控制算法、校准算法,我的博士学位拿的是应用数学。


中国做3D打印机的已经很多了,但是真正拥有核心知识产权,尤其在软件方便的不多。举个不恰当的例子,比如做手机我国做手机的可以数出100家来,但是做手机操作系统的没有,全部被google和苹果控制了。这个操作系统不管是控制还是界面都有了,它是一个系统,不是那么容易做出来的,做后面的APP相对容易,我们国内做APP的公司很多,虽然也是做软件,但这不是核心,核心在android和IOS上面。华曙就掌握了这个核心,我原来在美国就做这个,我不会做山寨,但是我懂这个构架如何搭建。华曙就像苹果,有自己的硬件也有自己的软件操作系统,很多其他公司是三星,手机做的再多,操作系统也要用安卓,华曙的特点和优势都在这个地方。

南极熊3D打印网:据我们了解华曙的机器在汽车、医疗都有一些应用,您能介绍一下华曙机器应用的案例吗?

许小曙博士:华曙有很多案例,但是华曙客户的案例会更多,我们有100多台3D打印机在客户手中使用。首先,在汽车领域里面,我们和上海泛亚,也是在汽车领域全球非常有名的研究院,这个研究院为国内外的厂商做发动机等各方面的研究,我们和他一起用3D打印机为发动机做进出气的研究,在短短的两个星期之内把设计定下来。


我们做牙齿领域,我们为牙齿专门设计了齿科3D打印机,现在在中国很多齿科厂都在使用,比如深圳家鸿购买了华曙的机器每天24小时不停的打印金属牙冠,这个应用在两三年中会有爆发性的增长。

由于时间的原因,南极熊和许小曙博士此次交流只能就到这里了,还有很多未了解的问题,下次再与许博士进行深度交流



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例子很形象,但不要忘记了,还有个诺基亚的塞班系统
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