观速讯丨“打印”制造升级新图景

来源：经济日报　2023-06-20 11:32:11

高大的3D打印机旁边，技术人员输入参数和指令，可移动喷头逐行喷射调配好的“墨水”，像制作蛋糕时奶油裱花一样层层叠加，快速平整，将电脑中的“图纸”设计数据精准打印成实物。实物可以是砂件，也可以是金属件、陶瓷件、塑料件；可以是零件，也可以是完整的产品，还可以是精美的艺术品。这就是北京三帝科技股份有限公司（以下简称“三帝科技”）实验厂区的日常。

成立于2013年的三帝科技，是一家专注于3D打印智能装备及复杂金属件绿色快速制造的国家级高新技术企业，目前拥有员工近300人。

【资料图】

“我们的愿景是，从3D打印出发，用科技升级制造。”北京三帝科技股份有限公司董事长宗贵升告诉记者。

赋能多个行业

3D打印，是一种以数字模型为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

当前，新一代信息技术与先进制造技术融合发展，推动制造业向高端化、智能化、绿色化发展，3D打印正是这样的关键技术。

“现在订单多得做不过来！”欣鑫铸造公司总经理谭大为说。

其实，几年前的欣鑫铸造面对激烈的市场竞争也曾感到“压力山大”，巨大转变来自于3D打印智能化改造之后。

欣鑫铸造原本是一家采用传统砂型铸造工艺制作铜铝等有色金属合金产品的企业。传统砂型铸造需要制造木模或金属模具，制造模具耗时长、成本高，有工艺短板且存在风险。如果企业开发新产品时开了模具而拿不到订单，就会白白损失一大笔模具费。同理，企业也不愿意做小批量件，因为利润太低甚至会亏损。此外，砂型铸造产品的加工去除量较大、尺寸误差偏高、铸造面光洁度较差，对质量要求高的复杂铸件不适用，需转而采用压力铸造、精密铸造等其他成本更高的替代工艺。

3D打印无需模具，直接打印砂型，且做工精细，能用最少时间和最低成本完成新产品开发和中小批量产品交付，可以解决上述烦恼。欣鑫铸造在引入3D打印技术改造的过程中，于2021年成为三帝科技控股的子公司，建立起绿色、柔性、高端的快速铸造能力。

欣鑫铸造公司曾为某新能源车企试制轻量化车架。如果采用传统方法制作，生产周期需要40天。采用3DP砂型打印快速铸造，6天就交付铝合金成品铸件，成本减少约30%。

“有了3D打印技术加持，如今各种复杂结构的产品我们都能生产，产值和毛利润双双翻番，铸造产品销往全国各地。”谭大为说，一些知名企业现在都成了他们的客户。

“快速交付市场是一片蓝海。”宗贵升说，由于市场需求个性化程度高且风向变化快，现在常见这样的订单：1个月交付产品给10万元，2个月交付产品给8万元，3个月交付产品可能就不要了。

这样的市场趋势正是3D打印大发展的契机。“3D打印技术可以帮助用户提升小批量试制件交付速度和质量，让中小企业也能承接大量订单。”宗贵升说，现在已有几百家企业从三帝科技购买设备、耗材和成品件，复购率达到90%以上。

宗贵升告诉记者，3D打印技术目前已经广泛应用于汽车、轨道交通、船舶泵阀、工程机械、教育科研、艺术雕塑、康复医疗等不同行业。

重视实际应用

“技术创新一定要投入实际应用，要针对具体问题去研发，不能飘在空中不落地。”宗贵升说。3D打印创造了生产各种形状和尺寸产品的能力，使工程师能够设计出更加复杂的产品，具有改变生产行业的巨大潜力。这意味着其技术落地必须进行深入的跨专业合作，否则就只是实验室里的科研玩具。

在位于北京市顺义区的实验厂区内，一台台不同的3D打印设备正在工作中。“3D打印的最大特点就是跨专业合作，应用到哪个行业，就要深入了解并满足哪个行业的需求。”三帝科技研发总监陈庆文说，3D打印绝非“一招鲜，吃遍天”的技术，其实际应用既要解决3D打印的共性问题、拥有核心技术竞争力，也要解决不同行业的个性问题、依照不同客户的需求探索最佳打印方案。

在解决行业共性问题方面，三帝科技迎难而上。针对传统粉末注射成型行业开模周期长、成本高、大件脱脂难、可成型零件小、复杂结构受限等问题，三帝科技研发出“BJ黏结剂喷射金属/陶瓷成型”技术工艺，可以进行中小批量复杂内腔结构的无模制造和快速柔性制造。

同时，三帝科技致力于满足用户个性需求。例如，用户买了3DP砂型打印装备，需用其打印出不同的砂型件，再浇铸形成金属铸件。“钢、铝、铜等不同金属的性能不一样，对砂型要求各有不同。”陈庆文说，“我们的选题要求都从客户那里来，会不断研究设备、材料技术、工艺方案，以满足客户需求。”

提升研发效率

作为一家高科技企业，在技术研发和储备方面，三帝科技始终注重超前布局。目前，公司拥有300多项自主知识产权，其中发明专利90项。

在不断发展壮大过程中，三帝科技拥有了持续研发提升能力、装备设计制造能力、软件技术能力、材料及工艺技术能力。公司自主研发了3DP、BJM黏结剂喷射3D打印2.0技术，实现了3D打印技术从“点扫描”成型向“线扫描”成型的质变，打印速度提升了100倍以上，解决了一直以来困扰3D打印行业发展的“速度慢、成本高”难题；高速振动铺粉专利技术解决了效率、强度与铸造性能的关键矛盾，打印速度达到15秒每层；高性能金属/陶瓷黏结剂已形成5个系列20余种配方，可快速定制配方；多材料梯度金属3D打印技术可帮助科学家打印不同合金比例的渐变材料，实现新材料快速开发；还储备有全彩色打印技术、水下增材修复技术、飞秒激光复合原位加工技术等。

宗贵升说，三帝科技建设了“三位一体”协同创新体系，以保持公司的持续研发创新能力。其中，科技研究院开展面对未来技术的研发，博士后科研工作站开展技术创新，自主研发团队开展工程创新。

“我们有专项奖金，采取揭榜挂帅方式，解决问题就给重奖，把研发绩效与公司效益绑定，增强了研发团队凝聚力。”陈庆文介绍。

此外，三帝科技与高校、科研机构等开展产学研合作，联合开展“课题申报+合作研究”“装备研制+成果转化”等一系列科学研究与技术服务，构建高校、研究机构与上下游企业的全产业链模式，实现优势互补、共同发展。

“公司始终将提高自主研发能力和新技术研发效率作为实施知识产权战略的重心，从而确保能在未来竞争中赢得胜利。”宗贵升对未来充满信心。（记者佘惠敏）

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