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大千世界

3D打印风生水起,河北如何加快布局?

时间:2022-05-05 18:11:33   作者:机械制图网   来源:   阅读:60   评论:0
传统的机械加工方法是“减材制造”,即通过材料逐渐减少实现制造过程。而逐渐增加材料实现制造过程的方法,就叫作增材制造。

增材制造(又称3D打印)是以数字模型为基础,将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术,将对传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合产生深刻影响,是制造业有代表性的颠覆性技术。

增材制造可节约制造材料和加工时间,制作形态千奇百怪的物品,实现制造的个性化和定制化,并有助于推动新材料、智能制造等领域的快速发展。根据CCID数据显示,2020年,尽管受新冠肺炎疫情影响,但我国3D打印设备出货量翻倍,产业规模突破200亿元。

河北省增材制造产业发展情况如何?记者采访了一些企业负责人和业内专家。

现状 产业规模不断扩大,生态体系初步形成

4月8日,唐山威豪镁粉有限公司。

和传统制造厂机器轰鸣、热火朝天的生产景象不同,这里的厂房噪音很小、地板格外洁净,一台台设备整齐列装,设备内激光飞舞扫描,一层一层铺叠出产品的真容,一件3D打印的航空级产品随即诞生。

“针对目前传统制造技术中合格率低、流程长、可靠性差的产品,可以采用3D打印技术生产出高性能、一体化的复杂构件。”威豪镁粉副总经理吴枝炎告诉记者,2021年该公司营业收入超6000万元,同比增长50%左右,预计今年将突破8000万元,产品主要用于航空航天、国防工业、生物医疗等领域。

威豪镁粉是国内唯一一家工业化生产高纯雾化球形镁粉及雾化球形系列镁合金粉的企业,其高纯雾化球形镁粉在国内尚属首创,技术和产品达到国际先进水平。

在威豪镁粉飞速发展增材制造之际,河钢承钢也在借助钒钛资源加快布局。

“今年一季度,我们已为客户交付9支3D打印的铝合金件,完成去年全年交付量的75%。”河钢承钢钒钛技术专家赵备备介绍,目前,该公司已成功研发出适合3D打印的金属粉末,完成了30多个种类产品的测试打印工作,包括汽车模具、军工雷达配件、飞机零部件等,满足客户差异化需求。

河北省增材制造产业起步晚,但近几年发展迅速,不少企业正在快马加鞭加强布局,投入大量资源加快研发生产,涌现出一批致力于增材制造产品的研发、生产、销售等全产业链企业,产业规模不断扩大。

在石家庄,今年2月“敬业增材打印百台级超级工程项目”开工。该项目计划总投资4.6亿元,新增90台大尺寸金属3D打印装备,致力于打造集研发、生产加工、后处理、销售为一体的全链条综合项目,构建完整的金属3D打印产业生态链。此外,敬业增材也在进行金属粉末材料的布局。

在廊坊,中航迈特粉冶科技(固安)有限公司掌握了多种世界一流的制粉技术,突破并解决了一系列气雾化制粉基础科学和关键工程技术难题,成功研制出符合航标、国军标等标准的粉末产品,产品性能与进口相当,部分产品性能指标优于进口,已累计为全球2000余家用户提供高品质金属3D打印粉末产品及应用技术综合解决方案。

在邢台,河北春蕾3D打印产业园规划了3D打印技术设备制造区、3D打印新材料生产区、智能制造产品发展区和3D打印技术研发中心。目前,园区已完成一期项目投资和建设,短短两年就引进了安徽科元、北京创联、深圳知足、西安增材制造研究院等8家单位。目前,二期项目已启动建设。

省工信厅相关负责人表示,近年来,河北省增材制造产业从产业链上游向全产业链延伸,产业发展步伐明显加快,关键技术不断突破,装备性能显著提升,应用领域日益拓展,涌现出敬业增材、春蕾集团、瑞兆激光等一批具有一定竞争力的骨干企业,生态体系初步形成。

问题 产业规模化程度低,应用广度深度有待拓展

尽管河北省增材制造产业取得了长足发展,但还存在产业规模化程度低、关键技术滞后、创新能力不足、专用材料性能亟需提高、应用广度深度有待拓展等问题。

记者调查发现,由于河北省增材制造产业起步晚,增材制造企业总体上依然“小、散、弱”,多数企业处于初创期,缺少规模大、实力强的国际龙头企业。不少企业受制于技术研发周期长、应用成本高等因素,自身盈利能力较弱,持续创新投入面临较大的资金压力。

“由于金属增材制造产业的原材料和装备成本较高,市场应用范围相对狭窄,起初主要集中在航空航天、军工等垄断性行业以及医疗等高技术壁垒性应用领域。”中航迈特粉冶科技(固安)有限公司负责人告诉记者,在企业民用或商用领域,由于中国消费市场对金属3D打印技术认识不足,以及工业级金属3D打印机的昂贵运行成本和维护费用,很多中小企业对其望而却步,一定程度上阻碍了现有传统生产方式的变革升级,金属3D打印行业需要一定时间的市场培育,方能形成较大的行业应用规模。

“尽管产业园跟不少知名院所建立了合作,聘请了中国工程院院士、西安交大教授卢秉恒为园区首席专家,但企业自主研发高端设计人才相对缺乏,科研人员梯队建设有待加强。”河北春蕾实业集团有限公司副总经理沈小武表示,目前企业引进高端科研人才难,留用更难,急需闯出一条自主创新之路。

河北省增材制造学会副秘书长杨立宁认为,目前河北省增材制造产业整体创新研究方面还存在不足,处于跟跑阶段,缺乏行业内“卡脖子”技术攻关能力。尽管高等院校、科研机构和企业也有一些合作,但是产学研用密切结合的研发及产业化推进机制尚未有效形成。

“河北省适合3D打印的专用材料开发滞后。”石家庄铁道大学材料科学与工程学院教授齐海波指出,市面上的金属粉末或丝材,很大程度上并不是针对3D打印特点而研发的原材料,无法满足日益增长的增材制造产业需求,从而使得3D打印产品的应用场景较窄。此外,河北省3D打印原材料品种少,性能与国外产品存在差距。

业内人士认为,虽然我国已提出增材制造领域的多项国家标准,但尚未建立起涵盖设计、材料、工艺设备、产品性能、认证检测等在内的完整的增材制造标准体系。行业标准的缺失,很大程度上制约了增材制造技术成果的累积、固化和推广应用,未能架起技术和产业衔接的桥梁,减缓了产业发展进程。

建议 加快关键共性技术创新发展,积极推广增材制造应用

近年来,河北省高度重视增材制造产业发展,将3D打印列为河北省重点布局的未来产业。《河北省战略性新兴产业发展三年行动计划(2018-2020年)》《河北省加快智能制造发展行动方案》等政策文件,都指出要加快发展3D打印等战略性新兴产业。

“增材制造产业的顶层设计尚需进一步完善。”齐海波建议,相关部门要加大对增材制造专用材料、装备及关键部件等重点领域攻关的财政支持力度。加大增材制造应用推广力度,引导行业加快整合。联合政府和行业资源,开展分领域的技术、产业、应用领域的研讨会和对接会,搭建产业与政府、产业链上下游的对接通道,推动产业合作,加快技术推广应用。

在齐海波看来,河北省应结合实际,积极宣传推广增材制造应用,将3D打印技术植入钢铁、铸造等行业,助力产业转型;加快布局动漫、影视制作、工业设计等产业,加快3D打印技术成果转化和产业化。

“加强产学研用,加快前瞻技术研究,加快关键共性技术创新发展,形成完整的材料、装备、工艺、检测、应用体系。”杨立宁建议。

可喜的是,河北省创新平台及产学研用已取得不菲成绩。目前,河北科技大学已汇集了5个省部级增材制造创新平台,分别是河北省增材制造产业技术研究院、河北省通用航空增材制造协同创新中心、快速制造国家工程研究中心河北省示范中心、河北省金属3D打印工程研究中心、河北省金属材料增材制造创新中心。前不久,河北省增材制造学会成立,为河北省增材制造科研及从业人员搭建了交流平台。未来,河北科技大学还将与春蕾集团联合培养产业人才。

业内人士建议,河北省应加快建立完善增材制造标准化体系,从基础共性、关键技术到测试方法、质量评价、软件系统及相关技术服务,全面铺开增材制造标准化工作。加强标准的推广与实施,培育第三方认证机构,加强对增材制造产品的检验与认证的能力建设,促进标准化工作与行业紧密结合。

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