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3D打印風生水起,河北如何加快布局?

2022-05-05    作者:機械制圖網    來源:

傳統的機械加工方法是“減材制造”,即通過材料逐漸減少實現制造過程。而逐漸增加材料實現制造過程的方法,就叫作增材制造。

增材制造(又稱3D打?。┦且詳底帜P蜑榛A,將材料逐層堆積制造出實體物品的新興制造技術,將對傳統的工藝流程、生產線、工廠模式、產業鏈組合產生深刻影響,是制造業有代表性的顛覆性技術。

增材制造可節約制造材料和加工時間,制作形態千奇百怪的物品,實現制造的個性化和定制化,并有助于推動新材料、智能制造等領域的快速發展。根據CCID數據顯示,2020年,盡管受新冠肺炎疫情影響,但我國3D打印設備出貨量翻倍,產業規模突破200億元。

河北省增材制造產業發展情況如何?記者采訪了一些企業負責人和業內專家。

現狀 產業規模不斷擴大,生態體系初步形成

4月8日,唐山威豪鎂粉有限公司。

和傳統制造廠機器轟鳴、熱火朝天的生產景象不同,這里的廠房噪音很小、地板格外潔凈,一臺臺設備整齊列裝,設備內激光飛舞掃描,一層一層鋪疊出產品的真容,一件3D打印的航空級產品隨即誕生。

“針對目前傳統制造技術中合格率低、流程長、可靠性差的產品,可以采用3D打印技術生產出高性能、一體化的復雜構件?!蓖梨V粉副總經理吳枝炎告訴記者,2021年該公司營業收入超6000萬元,同比增長50%左右,預計今年將突破8000萬元,產品主要用于航空航天、國防工業、生物醫療等領域。

威豪鎂粉是國內唯一一家工業化生產高純霧化球形鎂粉及霧化球形系列鎂合金粉的企業,其高純霧化球形鎂粉在國內尚屬首創,技術和產品達到國際先進水平。

在威豪鎂粉飛速發展增材制造之際,河鋼承鋼也在借助釩鈦資源加快布局。

“今年一季度,我們已為客戶交付9支3D打印的鋁合金件,完成去年全年交付量的75%?!焙愉摮袖撯C鈦技術專家趙備備介紹,目前,該公司已成功研發出適合3D打印的金屬粉末,完成了30多個種類產品的測試打印工作,包括汽車模具、軍工雷達配件、飛機零部件等,滿足客戶差異化需求。

河北省增材制造產業起步晚,但近幾年發展迅速,不少企業正在快馬加鞭加強布局,投入大量資源加快研發生產,涌現出一批致力于增材制造產品的研發、生產、銷售等全產業鏈企業,產業規模不斷擴大。

在石家莊,今年2月“敬業增材打印百臺級超級工程項目”開工。該項目計劃總投資4.6億元,新增90臺大尺寸金屬3D打印裝備,致力于打造集研發、生產加工、后處理、銷售為一體的全鏈條綜合項目,構建完整的金屬3D打印產業生態鏈。此外,敬業增材也在進行金屬粉末材料的布局。

在廊坊,中航邁特粉冶科技(固安)有限公司掌握了多種世界一流的制粉技術,突破并解決了一系列氣霧化制粉基礎科學和關鍵工程技術難題,成功研制出符合航標、國軍標等標準的粉末產品,產品性能與進口相當,部分產品性能指標優于進口,已累計為全球2000余家用戶提供高品質金屬3D打印粉末產品及應用技術綜合解決方案。

在邢臺,河北春蕾3D打印產業園規劃了3D打印技術設備制造區、3D打印新材料生產區、智能制造產品發展區和3D打印技術研發中心。目前,園區已完成一期項目投資和建設,短短兩年就引進了安徽科元、北京創聯、深圳知足、西安增材制造研究院等8家單位。目前,二期項目已啟動建設。

省工信廳相關負責人表示,近年來,河北省增材制造產業從產業鏈上游向全產業鏈延伸,產業發展步伐明顯加快,關鍵技術不斷突破,裝備性能顯著提升,應用領域日益拓展,涌現出敬業增材、春蕾集團、瑞兆激光等一批具有一定競爭力的骨干企業,生態體系初步形成。

問題 產業規?;潭鹊?,應用廣度深度有待拓展

盡管河北省增材制造產業取得了長足發展,但還存在產業規?;潭鹊?、關鍵技術滯后、創新能力不足、專用材料性能亟需提高、應用廣度深度有待拓展等問題。

記者調查發現,由于河北省增材制造產業起步晚,增材制造企業總體上依然“小、散、弱”,多數企業處于初創期,缺少規模大、實力強的國際龍頭企業。不少企業受制于技術研發周期長、應用成本高等因素,自身盈利能力較弱,持續創新投入面臨較大的資金壓力。

“由于金屬增材制造產業的原材料和裝備成本較高,市場應用范圍相對狹窄,起初主要集中在航空航天、軍工等壟斷性行業以及醫療等高技術壁壘性應用領域?!敝泻竭~特粉冶科技(固安)有限公司負責人告訴記者,在企業民用或商用領域,由于中國消費市場對金屬3D打印技術認識不足,以及工業級金屬3D打印機的昂貴運行成本和維護費用,很多中小企業對其望而卻步,一定程度上阻礙了現有傳統生產方式的變革升級,金屬3D打印行業需要一定時間的市場培育,方能形成較大的行業應用規模。

“盡管產業園跟不少知名院所建立了合作,聘請了中國工程院院士、西安交大教授盧秉恒為園區首席專家,但企業自主研發高端設計人才相對缺乏,科研人員梯隊建設有待加強?!焙颖贝豪賹崢I集團有限公司副總經理沈小武表示,目前企業引進高端科研人才難,留用更難,急需闖出一條自主創新之路。

河北省增材制造學會副秘書長楊立寧認為,目前河北省增材制造產業整體創新研究方面還存在不足,處于跟跑階段,缺乏行業內“卡脖子”技術攻關能力。盡管高等院校、科研機構和企業也有一些合作,但是產學研用密切結合的研發及產業化推進機制尚未有效形成。

“河北省適合3D打印的專用材料開發滯后?!笔仪f鐵道大學材料科學與工程學院教授齊海波指出,市面上的金屬粉末或絲材,很大程度上并不是針對3D打印特點而研發的原材料,無法滿足日益增長的增材制造產業需求,從而使得3D打印產品的應用場景較窄。此外,河北省3D打印原材料品種少,性能與國外產品存在差距。

業內人士認為,雖然我國已提出增材制造領域的多項國家標準,但尚未建立起涵蓋設計、材料、工藝設備、產品性能、認證檢測等在內的完整的增材制造標準體系。行業標準的缺失,很大程度上制約了增材制造技術成果的累積、固化和推廣應用,未能架起技術和產業銜接的橋梁,減緩了產業發展進程。

建議 加快關鍵共性技術創新發展,積極推廣增材制造應用

近年來,河北省高度重視增材制造產業發展,將3D打印列為河北省重點布局的未來產業?!逗颖笔鹇孕孕屡d產業發展三年行動計劃(2018-2020年)》《河北省加快智能制造發展行動方案》等政策文件,都指出要加快發展3D打印等戰略性新興產業。

“增材制造產業的頂層設計尚需進一步完善?!饼R海波建議,相關部門要加大對增材制造專用材料、裝備及關鍵部件等重點領域攻關的財政支持力度。加大增材制造應用推廣力度,引導行業加快整合。聯合政府和行業資源,開展分領域的技術、產業、應用領域的研討會和對接會,搭建產業與政府、產業鏈上下游的對接通道,推動產業合作,加快技術推廣應用。

在齊海波看來,河北省應結合實際,積極宣傳推廣增材制造應用,將3D打印技術植入鋼鐵、鑄造等行業,助力產業轉型;加快布局動漫、影視制作、工業設計等產業,加快3D打印技術成果轉化和產業化。

“加強產學研用,加快前瞻技術研究,加快關鍵共性技術創新發展,形成完整的材料、裝備、工藝、檢測、應用體系?!睏盍幗ㄗh。

可喜的是,河北省創新平臺及產學研用已取得不菲成績。目前,河北科技大學已匯集了5個省部級增材制造創新平臺,分別是河北省增材制造產業技術研究院、河北省通用航空增材制造協同創新中心、快速制造國家工程研究中心河北省示范中心、河北省金屬3D打印工程研究中心、河北省金屬材料增材制造創新中心。前不久,河北省增材制造學會成立,為河北省增材制造科研及從業人員搭建了交流平臺。未來,河北科技大學還將與春蕾集團聯合培養產業人才。

業內人士建議,河北省應加快建立完善增材制造標準化體系,從基礎共性、關鍵技術到測試方法、質量評價、軟件系統及相關技術服務,全面鋪開增材制造標準化工作。加強標準的推廣與實施,培育第三方認證機構,加強對增材制造產品的檢驗與認證的能力建設,促進標準化工作與行業緊密結合。
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