5万个零件不开模,直接3D打印!中国(长沙)增材制造产业发展与技术应用论坛

3D打印直播
2020
12/01
08:59
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2020年11月29日上午,2020年长沙网络安全·智能制造大会在湖南长沙隆重召开,在“中国(长沙)增材制造产业发展与技术应用分论坛”上,邀请了增材制造行业的院士、专家、航空航天、装备、材料、检测等龙头企业的代表,共同探讨增材制造技术国内外发展的前景及趋势,为广大应用企业及产业链上下游单位未来的发展,提供重要的参考方向,南极熊发现众多行业知名大咖莅临现场。
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最后一个环节是一个圆桌论坛,脑力激荡,真正的思想碰撞,从不同的角度碰撞一下增材制造的发展、挑战、前景。

邀请论坛的嘉宾:
  • 湖南华曙高科技有限责任公司执行董事、副总经理  程杰(主持人);
  • 中国航发北京航空材料研究院研究员、博士  陈冰清:
  • 国家增材制造产品质量监督检验中心(江苏)部长、高级工程师  高银涛;
  • 中瑞福宁机器人有限公司高级副总裁  肖永;
  • 湖南顶立科技有限公司董事长  戴煜;
  • 湖南云箭集团增材制造应用研究事业部总经理  杨凯;
  • 飞而康快速制造科技有限责任公司副总经理  李伟;
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主持人:请每位嘉宾用两三句话把自己的公司、是什么行业、做什么业务简单介绍一下。

李伟:感谢应邀来到这次大会,我来自飞而康快速制造,是做金属3D打印工作的,飞而康从事金属增材制造非常早,从2012年有了自己的工厂、设备,开展研发工作。前期给民用911大飞机做了很多TCG材料、装机零件的验证工作,后期积极参与到了现代国防的建设中去,跟国内的航空航天院所、工厂做了很多共同开发工作。
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△李伟(飞而康)

主持人(程杰):谢谢李伟总,飞而康最厉害的是把42个型号件装在了C919上,是很厉害的。

戴煜:我来自湖南顶立科技。我们的业务主要有两大块:一块是做热装备;另外还做金属增材制造制粉设备,主要是PREP设备,也做一些3D打印和后处理。我们公司非常小,人也少,技术还正在追求过程中,希望有更多的机会向大家学习。谢谢!
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△戴煜(湖南顶立科技)

肖永:我来自中瑞福宁,我们是一家机器人公司,主要是从事人工智能和机器人产业。业务有三大块:一是医疗机器人;二是康养;三是特种机器人板块。我们还有一个应用端,在骨科领域开发了世界级的骨科机器人,用于骨科植入,其中利用了增材制造的技术。

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△肖永(中瑞福宁)

杨凯:我来自湖南云箭集团的增材制造事业部。云箭集团的历史比较悠久,云箭集团是兵器装备集团一家驻湘央企。2018年的时候军工集团搞增材制造中心,在湖南长沙。这是军工集团唯一一个搞增材制造中心的,集团公司放在湖南长沙了。我们这个中心面向增材制造相关的产品、技术、服务,进行军民融合式的产业发展。

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△杨凯(湖南云箭集团)

高银涛:我是来自国家增材制造产品质量检测中心的,我们是全国唯一、国家级专门做增材制造检测的独立的第三方,为大家提供增材制造全产业链的检测技术服务,行业内生产应用端都是我们的合作伙伴。为了推荐行业的更高效、高质量的应用在做一些检测、标准研究方面的工作。
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△高银涛(国家增材制造产品质量检测中心)

陈冰清:我叫陈冰清,来自中国航发北京航空材料研究院,3D打印研究与工程技术中心。航材院3D打印中心是2013年8月成立的,目前这个中心包含了两个部分:院本部和镇江基地。航材院本部负责增材制造的基础和一些研究。镇江基地我们引进了好多设备,进行批量生产和示范应用。我们主要是面向航空发动机、飞机、地面燃机,还有航天领域、民用领域,开展增材制造全流程的研究工作,包括粉末、结构设计、后处理、检测、评价一直到考核验证都是我们的研究内容。目的是实现增材制造元件在型号上的应用。
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△陈冰清(中国航发北京航空材料研究院)

程杰:华曙高科成立于2009年,由在美国待了23年回国创业的美籍华人许小曙创立,到现在11年,持续聚焦于铺粉的金属3D打印设备,金属3D打印设备占的比例越来越高,占比达到70%,与航空航天的增长是分不开的。目前全球的装机量超过400台,排在第五的位置,我们有很强的紧迫感,希望两三年后能进到世界前三,有很强的使命感。
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△程杰

主持人(程杰):第二个话题是贵公司为什么进入增材制造行业或引入这一技术?目前有哪些增材制造的实际应用?

肖永:我们公司主要是从事医疗机器人,医疗机器人采用了很多先进技术,包括人工智能、机器人的技术,是一个融合多学科的产品和技术。在增材制造应用方面,大家知道我们的骨科,在术前打印出来骨科的模型,医生会根据骨科模型进行术前规划,术中做定制化的骨科植入,以前是标准化的,我们只能提供标准化的,不能做定制化。现在用3D打印可以根据人体组织结构可以打印一模一样的,在一些接骨手术后可以打印贴近人组织结构的,不光是外形包括组织结构都非常近似的产品,这样可以加速康复,加速愈合,我们的医生会减轻很多压力。术后跟人工智能结合在一起,一些数据的采集,将来在产品的临床、应用、数据提取等等,都能有广泛的应用。今天上午卢院士也说了,增材制造在医疗领域和航空航天领域有应用。   

杨凯:云箭军工企业为什么做3D打印?是需求的牵引。现在我们新产品开发、军品、特种产品是一样的,它周期会越来越短,要求研发活动的效率越来越高。传统的制造大家都知道周期长、工序很多,   3D打印最大的优势是可以保障快速的研发,快速的成型制造,快速的验证我们的新产品设计。这个加速研发活动的效率和进程,这是一个非常有意义的事情。研发活动搞完了以后,是否转向批量生产,用还是不用这个技术。我觉得可以分成两部分来看待,首先它在新产品开发上很有优势的,这是我们做的第一动因。第二动因:我们做的产品很多是航空相关的,也追求轻量化,更高的载荷比。最后,前面专家也提到了,增材制造要融入研发,融入了研发之后才能设计出有生命力的增材制造产品。我希望和大家一起努力,将增材制造的产品走向批量化制造,也需要标准化的支持,我们很多的同仁在干这个事情,相应有信心一起把这个事情做好。   

高银涛:其实我们进入增材制造行业,是认可它的价值,这个技术是非常有前景、有价值的。我们作为一个事业单位,在体制内对新技术的拥抱是走的比较领先的,也建立了一个公共服务平台,为大家在增材制造领域的应用、融合,做一些支撑性的工作。我们从2016年开始检测增材制造的时候,基本是材料,现在逐步的做到零件,从2019年下半年,做增材制造批量的检测非常大,有非常典型的零件,比如喷油嘴、隔热的、减震散热结构、充分优化,我们做增材制造在初步应用是原型,做设计时的原型,最终的目的应用是批量化生产,这才是制造技术的价值所在。做批量生产有很长的工作要做,也是我们做的最基础的工作,从检测和标准化来保障。
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主持人(程杰):实现增材制造批量生产要突破哪些瓶颈?其实任何技术的生命力一定在于它的产业化。哪些增材制造的实际应用?有哪些瓶颈要突破?要加大产业化?

李伟:在今年的TCT展会上我们也做了汇报,关于增材制造的产业化,至少从我们这边来看,2020年是产业化的元年,因为我们有看到太多的报道,有国外的、有国内的,很多产品上了型号,很多的增材制造进入了小批量,甚至批量生产过程。包括像宝马、GE,国外也有很多的厂家也在做这个工作。对飞而康来说,也感到很巧,飞而康去年做了一个转制,无锡产业发展集团看中了飞而康,收购了飞而康部分股权,现在成为控股公司。因为它叫产业发展集团,跟我们飞而康的发展融合在一起了,我们就是要做批产、做产业。今年对飞而康来说规划了两个事,一是成立了增材制造产业化超级车间,跟华曙联合打造的,规划了50台大中型的设备,面向一些快要进行批产的零件,提供增材制造加工服务。二是飞而康的英文名是Falcon,Falcon是猎鹰的意思,在以色列有猎鹰战机,有猎鹰火箭。所以飞而康跟航空航天生来就有一个不懈之缘。在航空航天单独成立了航天事业部,面对航天高速的发展,希望利用我们增材制造的能力为我们航空航天的增材制造上添砖加瓦。

主持人(程杰):我来分享一下吧,华曙做设备接触的客户很多,400多台的设备有350个客户,平均每一个客户才一两台,都还在研究阶段。我们的的确确从2019年下半年开始到现在,看到了产业化的趋势。在航空航天领域,华曙海外最大的客户是一家世界排名前三的“空中出租车”公司,他有七台华曙设备,5台运到了美国加州。他用这个设备做直接制造,这个飞机支持做到了第5代,续航能力到300公里,速度320公里每小时,比如说从圣地亚哥到硅谷只需要199美金,一个飞机能坐4-6个人,美国的航天空运开放得快一点,将来运营就是批量的生产。中国最大的是飞而康,一下子上了20几台设备,让他们的产能在这个行业一下子进入了前三,他们做服务我们做设备,大家互补性很强。

第二个行业是手板和汽车,大部分手板很多是针对汽车。华曙在美国一个大的客户捷普,是世界500强企业,去年华曙高科十年庆的时候,捷普副总裁说,他做过测试,从性能来说,用华曙的设备制造3-4万件以内,就不要开模了,3D打印是最合适小批量制造的。

深圳未来工场,专门做3D打印零部件生产,现在有12台华曙设备,做的水下探测机器人的挂件,4-5万个全是用我们的设备打的。这是一个产业化的趋势,非常的好。

陈冰清:关于增材制造未来的发展,我简单的说几句。因为今年增材制造已经研究得非常热了,国内多家单位针对增材制造不同的方法开展了大量研究,也取得了非常不错的进展。但是对于在航空航天领域的应用,尤其在航空发动机上的应用,目前缺乏系统性的研究。存在的问题:包括材料基础性的问题研究不足;在材料的原件、材料级的全面性能缺失、复杂结构成型后处理技术还没有突破,流道表面的处理技术现在还没有一个特别有效的方法。另外还有一个是材料和结构的损伤失效机理不明确以及缺乏行业标准。

材料的基础性问题,传统的材料是基于铸造和锻造来设计的,不一定适合增材制造,如果都是直接拿来3D打印是一种浪费。现在要做的工作之一是,针对现有的成熟材料来进行筛选,成分优化,还有工艺的研究,来完善现有可打印材料的力学性能。评估适应于增材制造的材料种类,以及来攻克它不可打印材料的技术难点,来真正的实现材料的可用性。

增材制造要求材料的塑性高、热力敏感性能低,因此需要针对增材制造自身的工艺特点来开发具有更高性能的新型材料和与之相适应的增材制造核心工艺。
刚才说的那几点,损伤失效机理、标准、后处理技术都要突破,如果这些问题不解决,是无法实现增材制造零件在型号上的真正的实际工程应用。这也是我认为在未来要重点研究的工作。

戴煜:我谈几点看法。3D打印很热闹,从2010年开始,到2012年奥巴马国情咨文的报告提出来3D打印,改变人类的制造方式,到2013年的3月12日习总书记也发布了讲话,把3D打印纳入了科学研究,到前期产业的热闹场景。大家都知道卢院士,上午大家都听了卢院士的报告,卢院士走进中南海跟常委、政治局委员讲3D打印。这几年来形成了一系列的成果,包括北京航空大学的王华明院士的成就,获得了国家发明一等奖,今年又有一个,华中科技大学的张海鸥教授差一点没有获得一等奖。

我是学粉末研究的,刚才谈到了做传统粉末冶金,在这个产业的发展过程我有一个感受,粉末冶金现在正在制造,从材料的加工工艺来说,在一定程度上,特别是铺粉式的,也是一种大范围的粉末冶金怎么制作粉末,怎么烧结不同的形式成型。

这个产业从我个人来说,非常同意程杰总、李伟总的观点,今年是产业的元年,这个产业跟我们历史上,从1999年、2000年左右,金属锻造成型的产业业态非常的相同,那个时候搞粉末冶金,如果不做金属铸造成型好像研究没有档次,跟现在一样的,很多搞研究不搞3D打印感觉不好意思。通过十多年的发展,现在8年了,我自己的感受3D打印已经到了下半场了,进来看热闹的,有去的也有留下来的,我个人的看法是热闹已经过去了。今天来的是企业比较多,应该做点实事了。我们在座很多的工厂,像云箭集团自己内部系统里面,有很强的需求牵引,刚才李总介绍了航天,我们一直和航天有很多合作,感觉这个里面未来空间还是很大的。

第一,未来大家静下心来做点实在的事,减少概念炒作。

第二,大家都分工,做产业的认认真真做产业。中国的3D打印原材料没有根本解决。到外面吹牛还是可以的,实实在在的都没有根本解决。还有一个整个产业链的全面打通也是没有解决,路还很长。这个过程的解决需要大家有机的连在一起。

第三,3D打印大量涉及到材料问题、动力学问题、热力学问题、标准问题。卢院士也说了,中国有两个,一个是缺乏硬件,最重要的是缺乏软件,3D打印大家都知道,有哪个软件是中国的?有哪个硬件激光器买的不是国外的?我们买了进口设备和国产设备,一对比,我们的路还很长,我认为大家静下心来干点事、干好。
最后,3D打印共享已经越走越偏了,大家都不愿意共享,大家只能在会议上共享一下,就像今天像模像样的坐在这里共享一下,回去了大家都不想共享。大家有一个龙头能够走到一步,3D打印产业最大的优势是共享,但是我们中国人做不到。  

3D打印卢院士也说了,不要吹得太牛了,有的人把技术吹得太牛,还有把自己吹得太牛。搅乱这个业态,一会儿说世界第一,一会儿怎么样。我就说这么多了,说的不对的地方,说的尖锐了一点,请大家多多原谅。

主持人(程杰):众人拾柴火焰高,融合共享,说出了我们大家的心声,每个企业都要有自己的专注,不能什么都做。大家在不同的专注点,做出最好的材料、装备、标准、加工服务、后处理设备、机器人,可能这个行业就真的好起来了。


主持人(程杰):我们花一点时间各自畅聊一下,对增材制造有什么计划?对未来发展的前景怎么看?

高银涛:大家对增材制造的感觉是什么?可能很多人会答“贵”。一种制造技术在没有产业化的前端时,它的成本降不下来的。我记得我们刚刚在2016年的时候,一公斤钛粉是5000-6000元,甚至到7000元,现在在1000多元一公斤,最后我们可能的成本会在1000元以内。当时一台设备在600多万,现在一台成规模的设备在100多万左右。再批量的话,成本会更低。我们成本的降低是要随着质量和技术管控手段的完善配合起来才能走得更远。单纯降成本是趋势不是我们的目标。要把成本和质量做一个协同,现在做得比较多的工作是这方面的。在材料导入、优质供应商筛选和推荐上做了前期的工作,后面会给工信部、产业联盟会同步推荐这方面的工作。希望增材制造在各个行业里面走得更远、更深。

肖永:其实在我们医疗机器人领域,我们的医疗各种技术的发展,看病也容易了,效率也提高了。现在我们有很多新的技术赋能医疗,比如说3D打印,人工智能的应用,VR、AR的应用,5G的应用,对我们医疗领域带来革命性的变化。现在利用5G技术可以实现远程,利用增材制造技术可以提高我们的效率,定制化、精准化。整体医疗向定制化、精准化、智能化三个方向发展,从我们公司角度,我们是人工智能赋能医疗,愿意去融合、吸取很好的技术。增材制造是我们的方向,因为我们要拓展我们的链条,我们将来在骨科领域要有拓展的计划。可以畅想未来,随着各种技术的融合,将来看病不会那么难了,病人的治愈、手术过程更加人性化了,整体带来医疗水平的智能化和整体的提升。

杨凯:今天谈到增材制造的产业化,湖南省作为一个产业链,这个定位非常的准。它是制造业,还要坚持需求牵引和市场牵引。刚才各位专家说了非常的务实。如果不去面向设计、不在源头上下功夫,我们大家都在喊3D打印,拿什么东西去3D打印?现在欧美国家,不管是搞汽车还是航空航天的,他们真的是做创成式设计,值得我们大家朝这个方面努力,真的把自己的产品精益求精设计好,让设计师了解3D打印,知道3D打印的工艺,才能设计出一个真正特别适合3D打印的产品。这样才是真正的产业化,而不我们说的产业化搞设备、材料、这些集成技术都有了,国家这方面的技术条件虽然是集成了,设备厂商做得很好,产业要发展需要更多的创成式设计人才,需要朝这个方向去重视。

3D打印现在主流的工业3D打印技术,也不是万能的,我们必须要坚持和传统制造方法相结合,特别是增减材相结合的方法,不是说增材制造我们就只能3D打印干出来,3D打印很高精度的地方做不到,也需要和减材、传统的制造方法匹配好。这两点对产业化很关键,需要大家一起来重视。

主持人(程杰):我补充几句,首先对前景来说,中国3D打印的起步比欧美晚一些,像美国发明了这个技术,设备制造到了欧洲,美国的应用又是大头。但中国又有应用又有装备,中国的产业链很齐全,这个行业中,跟我之前做的自动化行业来说它刚刚起步,非常看好它的前景。华曙现在要做的事情有:一是持续创新。团队300人,100人是研发团队,每年盯着两大两小的任务,提出两个新的机型,有两个前沿布局。我们的研发投入持续加大。
二是针对产业化客户的行业定制,找到一个型号件,针对这个型号件做一个适合它的装备,然后把它批量化的生产;
三希望这个行业能够合作共赢,华曙没有做加工服务,就是不想跟我们的客户抢生意。非常同意戴总讲的,这个行业需要大家来融合、开源。所以华曙有一个想法,让我们国内250家客户、行业集中起来,把这些客户集中在一起让大家有一个平台互相分享。后处理有哪些资源,前端设计有哪些资源,我们本身跟西门子等这些设计公司,软件公司都有合作。


李伟:飞而康对增材未来的思考,飞而康“飞”是航空航天,还有一个是“康”,一直觉得健康医疗这一块是增材制造非常好的方向,趋向个性化、定制化是非常理想的方向。飞而康在很早已经在布局健康产业,包括TC4钛合金粉末,通过了国家认证,也做了13485的体系认证,跟一些国外做医疗器械的厂家做科研上的合作。
航天有一句话:“航天品质造福于民”。我们飞而康希望利用在航空航天的经验,最重要回归民品上来,包括医疗。另外一块,飞而康现在有两大股东,第一大股东是产业集团,下面有一个汽车板块,有个上市公司威孚高科。另外一个股东是银邦,也是国内做汽车铝合金复合材料非常领先的公司。汽车也是我们非常看好的领域。

刚才在路上还在探讨未来汽车发展的方向,5G以后无人驾驶,无人驾驶适合一些公共交通,卡车、货车、出租车、专车都可以用无人。但是想到个性化,未来汽车小众化的定制化汽车,超级跑车是一种发展的方向。按照分析,低于3万件是非常适合增材制造的,未来小众的汽车、个性化汽车数量不是很多,是非常适合增材制造往这个领域去发展。汽车和医疗是飞而康未来想从事的领域。希望和行业的其他合作伙伴大家一起合作推动。   

主持人(程杰):我们今天的话题涵盖的蛮多了,从行业航空航天、汽车、医疗、一般制造业、装备、材料、应用、机器人、设备、标准。我们今天只是给大家抛砖引玉,在未来得日子里跟在座的各位一起,更多的用技术,也是颠覆传统制造业是一个有效补充,有增材、减材、还有等材。
谢谢各位嘉宾的分享。




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