摘要:當提起增材制造,或許對許多人來說還相對陌生,但說起它的俗稱——“3D打印”,則更為人們所熟知。
當提起增材制造,或許對許多人來說還相對陌生,但說起它的俗稱——“3D打印”,則更為人們所熟知。3D打印技術具有無模具近終成形、短流程、材料利用率高、適用材料廣泛等特點,目前已經被應用于航空航天、汽車零部件制造等領域,尤其在復雜構件的制造與高性能梯度材料的制備等方面展示出廣闊的應用前景。
當前,3D打印作為戰略性新興產業之一呈現出強勁的發展勢頭,各大城市紛紛搶占布局。深圳市華陽新材料科技有限公司,于2016年落戶深圳市寶安區石巖創維創新谷,這里緊鄰西麗水庫,面向陽臺山,山清水秀,環境宜人,創新氛圍濃厚,為公司的研發與生產提供了得天獨厚的條件。
華陽作為國家高新技術企業,專注于金屬3D打印領域,已在大尺寸、高精度3D打印設備研制和精密航空航天零部件3D打印等應用領域形成了具有“華陽特色”的技術優勢。華陽堅持自主研發,同時憑借一站式全產業鏈體系成功突破“卡脖子”技術,解決了美國禁運帶來的掣肘,有效縮短了航空航天核心零部件的研發周期,展現了國產替代的最新成果,入選深圳市專精特新中小企業名單。
以創新為企業立身之本:秉承“一米寬,萬米深”的工匠精神,攻堅核心技術,贏得市場先機。
3D打印技術起源于20世紀末的美國,經過一個多世紀的探索與發展,直至2012年,美國人正式將這一技術步入了實用階段,特別是在軍工領域的廣泛應用,引發了業界的巨大震撼,并被列為2012年十大科學新聞之一。當時這一消息讓從清華大學材料系畢業的韓向陽深受震撼,憑借對前沿科技的敏銳洞察,他毅然決然地投身到3D打印技術的研發中。
選擇3D打印這條賽道并非坦途,但韓向陽帶領團隊勇往直前。他回憶道:“創業之初,我們面臨無數挑戰,公司里無人了解3D打印,前期缺乏可參考的經驗,我們不得不摸索前行。為攻克難題,我們不斷創新實驗方式和結構。我們從打印原理入手,先做概念設計,按照模塊劃分功能需求,合并相似的需求,在詳細設計階段集中精力一個一個領域突破,最后在2018年5月份完成了國產3D打印研制任務。在此期間,每次研發遇到瓶頸,我們沒有一個人會主動退縮,白天干不完,晚上加班干。”
正是憑借著一股韌勁和專注力,華陽的產品在多個關鍵參數上均取得了顯著突破。其打印精度高達0.1mm,遠超行業0.5mm精度的平均水平。在高溫性能方面,華陽鈷基高溫合金(GH5188)的產品能在970℃的高溫下保持優異的拉伸性能,抗拉強度高達220兆帕,超過同行160兆帕的標準。此外,產品的延伸率超過55%,疲勞壽命更是高達2600次,展現出極高的可靠性和耐久性。華陽以實力詮釋了“一米寬,萬米深”的工匠精神,以創新贏得了市場認可。
以創新攀新高:走“國產化”突圍路,助力增材制造行業突破“卡脖子”
3D打印技術,曾與其他尖端科技一樣,受到西方國家的嚴密技術封鎖,成為我國科技發展的“卡脖子”難題。然而,挑戰即機遇,“卡脖子”的技術清單,是動員令更是攻堅清單。我國3D打印行業起步雖晚,但經過從業人員奮起直追,在克服初期原材料不成熟、技術不完善及成本昂貴等問題后,目前已與世界先進水平基本同步,擁有著彎道超車、后來居上的潛力。
有相關數據顯示,截至 2021 年末中國工業增材制造設備安裝量市場占比達到 10.60%,成為全球僅次于美國的第二大市場,且差距正在縮小。“縮短中國與歐美在材料領域差距”正是華陽的使命,能直面自己的追求和目標,才能鞭策著企業不斷進步。在材料研發領域,硬脆型鑄造高溫合金如K417、K418、K438等材料,因其極高的硬度和脆性,曾一度被認為是3D打印的禁區,華陽卻憑借深厚的材料科學和打印技術積累,成功實現了這些合金的3D打印,并保持了優異的性能。此外,華陽鋁合金打印件的抗拉強度高達470兆帕,超鑄件的兩倍,處于國內外領先水平,這一突破不僅證明了華陽在3D打印技術上的實力,也為其在高端制造業領域的應用提供了強有力的支撐。
全球市場是檢驗企業真正競爭力的更大舞臺,“為全球客戶提供中國人的材料解決方案”,也寄托著華陽更遠大的發展愿景。韓向陽坦言,“在不久的將來,我們將在保障國家技術安全的前提下,從一個舒適的市場走向一個不太熟悉的市場,為更多國家和地區的客戶帶去我們先進的服務,要讓世界看見我們中國‘智造’的力量。”
以創新報國門:增材制造成為“中國智造”躍升“中國創造”的助推器
站在國家戰略高度,增材制造在制造業發展及轉型升級過程中發揮著不可替代的關鍵作用。2015年初,國家發布《國家增材制造產業發展推進計劃(2015-2016年)》,明確將增材制造專用設備列入重點培育對象,以增材制造新技術搶占新一輪技術變革,加速推動傳統制造產業發展。《中國制造2025》明確將增材制造列入發展智能制造裝備和產品、推進制造過程智能化、加快關鍵技術和裝備研發的重點領域。毫無疑問,增材制造行業的發展已經成為助推中國制造2025的利器之一,增材制造行業的每一次突破性進展,都將推動中國制造業向高端化發展的一次質變。
“如果把機床比喻成‘工業母機’,那么3D打印就是工業轉型發展的‘助推火箭’,它能夠助力制造業擁有更高的效率,實現更大的升級發展。如果把增材制造和減材制造實現融合發展,就會更貼近工業母機這樣一個角色,不僅能做復雜的零部件,還能具備智能減材能力,就能做到更高的精度,尤其是對被國外限制的高端機床,可以通過增材和減材的復合,避開先進國家對我們國家實施的一些技術封鎖,對整個國家制造業的躍升和可持續發展都會起到良好的推動效果。”韓向陽形象地比喻道。
躍遷之道,要在創新。為了進一步實現以3D打印發展賦能“中國創造”的遠大愿景,華陽持續加大研發投入及產能擴建,成立全資控股子公司——宜賓華陽增材智造科技有限公司,該公司聚焦金屬3D打印研發、金屬3D打印應用、增材制造產教融合三大板塊,在高端裝備制造業方面取得新突破。宜賓,這座被譽為“長江第一城”的活力之城,正因其產業興盛、活力迸發的創新創業氛圍而備受矚目。今年5月21日,華陽自主研發的超大型金屬3D打印機HY-M1500在宜賓3D智造產業園正式投產。世界上成熟的SLM金屬3D打印機成型尺寸一般是在1250x1250x1250mm,而HY-M1500作為國內首臺1.5米級全國產SLM金屬3D打印機,最大成型尺寸可達到1500mm×1500mm×1500mm,在全球處于相對領先位置。更值得一提的是,目前該套3D打印設備的軟件已具備初步人工智能的學習能力,能夠自我判斷故障及自主解決問題。HY-M1500項目的正式投產落地,也將為宜賓傳統制造業的轉型升級提供新的動能,以3D打印為核心,在上游材料、下游服務應用環節催生新的產業集群。
創新之路上的堅定步伐:華陽以增材制造推動“中國創造”
創新之路非一馬平川,要打破增材制造行業的壁壘,不僅要攻克技術性的壁壘,也要突破資金及市場的壁壘。華陽在成長過程中切實享受到了國家和地方的政策利好,2023年華陽成功獲批了《承接“激光選區熔化(SLM)3D打印非晶合金及其結構演變與性能調控”的產業化應用研究》項目,可帶來革命性突破,為新能源汽車關鍵動力裝備帶來新的活力。
華陽在去年成為比亞迪合格供方,為比亞迪電機零部件生產超百件零部件。以政策扶持為起點,華陽積極推動產學研用融合,與多所知名高校和科研單位開展緊密合作,聚焦于產業實際問題,共同研發新技術、培養高素質人才,為增材制造行業的持續發展注入了強大的智力支持。
不僅是政策雨露的滋養,增材制造的未來發展還需要更多資源支持。韓向陽認為,要做行業的領先者,關鍵就在于持續的技術創新和研發的投入,也需要更多的資源支持。“金融在支持企業發展過程中,扮演著輸血和造血的雙重的角色,一方面金融可以提供必要的資金支持,另一方面還可以引導企業技術創新、市場開拓,還有長期投資,是實現可持續性發展的必要條件。”助力先進制造業高質量發展,金融機構的持續發力不可缺少。微眾銀行作為數字銀行、民營銀行,充分發揮數字科技特長,通過數字化的產品及服務增強制造業中小企業的發展韌性,為先進制造業等領域的中小微企業提供信貸支持,在人才、資源鏈接等領域給予支持并提供定制化服務,為重點產業企業全生命周期提供全方位助力,賦能制造業向上攀新,服務現代化產業體系建設和新質生產力發展。
華陽的成長是增材制造行業蓬勃發展的一個縮影。數據顯示,截至2022年末,增材制造產業鏈的企業超過了千余家,以增材制造為主營業務的企業數量則從2016年的20余家增長到近200家,這些企業的持續創新,不僅助力增材制造行業加速發展,更為我國制造業轉型升級和現代化產業體系建設貢獻創新力量。
謀定而后動,知止而有得。華陽從第一性原理出發,成立早期即立足自主發展路線,持續降本增效,從而在航空航天領域取得了重大突破。面向未來,華陽將積極開拓民用市場,戰略布局新能源鋰電池賽道,力求實現在航空航天和民用領域的均衡發展,并計劃在3-5年內部署300臺高性能3D打印設備,包括能打印直徑3米大型構件的設備,以進一步提升產能和市場競爭力,助力制造業產業轉型升級,從“中國智造”向“中國創造”邁進。
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