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鑄造3D打印，從受制于人到世界領(lǐng)跑打破國(guó)外技術(shù)壟斷

2019-03-22 14:09:24來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)

什么是3D打印?“其實(shí)就是分層疊加技術(shù)

，是一個(gè)從三維降到二維

、再升到三維的過(guò)程

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，這項(xiàng)技術(shù)首先利用切片軟件將實(shí)體沿高度方向切成薄層

，這個(gè)步驟可近似看成

，一個(gè)平面一層一

把“命門(mén)”掌握在自己手中

“我國(guó)傳統(tǒng)鑄造行業(yè)以手工勞動(dòng)為主，通俗地形容就是‘傻大黑粗’

。我在維修車間待了9年

，心里一直有個(gè)夢(mèng)想——我們的工作環(huán)境能得到改善。”

說(shuō)話的年輕人名叫劉軼

，36歲的他是寧夏共享集團(tuán)股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱共享集團(tuán))產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心副總經(jīng)理

、智能制造研究院院長(zhǎng)。

讓鑄造工人穿著白大褂在空調(diào)環(huán)境下體面地工作

，這是所有共享人自上世紀(jì)90年代以來(lái)就掛念著的事

。集團(tuán)聚焦行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)痛點(diǎn)，投入10多億元主攻鑄造3D打印產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用技術(shù)及智能工廠建設(shè)

，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)首創(chuàng)后

，綜合集成技術(shù)領(lǐng)跑世界。

前幾天

，《大國(guó)重器》第二季在央視熱播,共享集團(tuán)的鑄造用砂芯3D打印機(jī)也在其中亮相

。這部紀(jì)錄片展望了我國(guó)裝備制造業(yè)的發(fā)展前景，而共享人的“鑄造夢(mèng)”

，也在繼續(xù)。

改變產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

，靶向鑄造3D打印

走進(jìn)共享集團(tuán)

，位于南側(cè)的建筑便是快速成形工程技術(shù)研究中心。

14臺(tái)5米多高的鑄造3D打印產(chǎn)業(yè)化機(jī)型整齊擺放

，除了機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)聲

，再無(wú)其他轟鳴;除了幾位工作人員在操作板前監(jiān)測(cè)，一兩臺(tái)機(jī)器人來(lái)回穿梭運(yùn)送貨物

，再無(wú)其他身影

。

整個(gè)車間無(wú)吊車、無(wú)模型、無(wú)重體力

、無(wú)溫差

、無(wú)廢砂及粉塵排放，完全顛覆常識(shí)

。

“以前的鑄造車間可不是這樣的

。”劉軼說(shuō)。

鑄造是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)

，我國(guó)鑄造產(chǎn)量連續(xù)16年穩(wěn)居世界第一

，是名副其實(shí)的鑄造大國(guó)。然而

，傳統(tǒng)的鑄造設(shè)備以混砂機(jī)為主

，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低

。最讓人糟心的是工作環(huán)境惡劣

，工人經(jīng)常白臉進(jìn)去，黑臉出來(lái)

，時(shí)間久了

，一線技術(shù)人員流失嚴(yán)重。

搞了30多年鑄造的公司董事長(zhǎng)彭凡

，一直在尋思怎樣讓這個(gè)行業(yè)翻身

。2012年，當(dāng)他在德國(guó)看到鑄造3D打印實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的時(shí)候

，他意識(shí)到

，如果把這項(xiàng)技術(shù)用好了，將是一件顛覆行業(yè)的事

。

什么是3D打印?“其實(shí)就是分層疊加技術(shù)

，是一個(gè)從三維降到二維、再升到三維的過(guò)程

。”劉軼說(shuō)

，這項(xiàng)技術(shù)首先利用切片軟件將實(shí)體沿高度方向切成薄層，這個(gè)步驟可近似看成

，一個(gè)平面一層一層進(jìn)行打印

，再疊加起來(lái)形成立體。3D打印技術(shù)在鑄造領(lǐng)域有一個(gè)分支

，名叫3DP

，目前在業(yè)內(nèi)生產(chǎn)效率最高，成本相對(duì)較低

，最易于產(chǎn)業(yè)化推廣

。

共享人決定主攻這個(gè)方向

。

“以前做一個(gè)鑄件，必須先做出一模一樣的模型

，做完得兩個(gè)月

。”劉軼說(shuō)，而鑄造3D打印沒(méi)有模型

，直接將陰膜打印出來(lái)

，再澆上鐵水或鋼水即可。鑄件也不需要人工組配

，一周左右就能做出成品

。

全力攻堅(jiān)克難，打破國(guó)外技術(shù)壟斷

鎖定鑄造3D打印技術(shù)后

，彭凡立即投資近億元購(gòu)買了一臺(tái)德國(guó)產(chǎn)的打印機(jī)

，組織一支50人的團(tuán)隊(duì)從“點(diǎn)”上突破，樣機(jī)實(shí)驗(yàn)工作正式開(kāi)始

。

沒(méi)想到的是

，問(wèn)題很快來(lái)了。

“所有材料和零配件都要進(jìn)口

，設(shè)備出故障了也必須老外來(lái)修

，用不起啊。”彭凡感嘆

。

一天

，機(jī)器在打印過(guò)程中突發(fā)故障，工作箱無(wú)法打開(kāi)

，直接“罷工”

。與德國(guó)供應(yīng)商取得聯(lián)系后，對(duì)方提出要求：收費(fèi)從工程師上飛機(jī)的那一刻開(kāi)始計(jì)算

，每小時(shí)165歐元

。

一星期后，工程師終于抵達(dá)銀川

，但沒(méi)等舊問(wèn)題得到解決

，新問(wèn)題又出現(xiàn)了。共享集團(tuán)反饋這一情況時(shí)

，對(duì)方竟然搖頭

，理由是他只負(fù)責(zé)解決先前的故障，新故障必須重走程序

。

德方工程師離開(kāi)了

，留的是一臺(tái)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器

，以及郁憤難平的共享人

。

這種情形之后屢次上演，于是在2013年，彭凡決定專門(mén)解決受制于人的技術(shù)問(wèn)題

。劉軼就是此時(shí)被委以重任

，主抓材料、工藝

、軟硬件等全面研發(fā)工作

。

歷經(jīng)兩年多探索與研究，當(dāng)樣機(jī)噴出墨的剎那

，大伙興奮地跳了起來(lái)——他們?cè)斐隽藝?guó)內(nèi)第一臺(tái)也是世界上效率最高的鑄造3D打印樣機(jī)

，德方技術(shù)存在的諸多問(wèn)題均被改進(jìn)。

以發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋鑄件為例

。原先用金屬模具得做近20個(gè)砂型零件

，需要一個(gè)高技能工精密組裝出來(lái)，是一個(gè)高級(jí)技工培訓(xùn)半年才能干的工作

。而采用3D打印技術(shù)一次就能打印完成

，誤差也從原來(lái)的1毫米降到了0.3毫米，生產(chǎn)效率提高約3—5倍

，成品率提高了20%—30%

。

鑄件生產(chǎn)由復(fù)雜變得簡(jiǎn)單，傳統(tǒng)的鑄造生產(chǎn)方式則由“黑色”變?yōu)?ldquo;綠色”

。隨著生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)零排放

，以前的翻砂車間搖身一變成了空調(diào)工廠，徹底顛覆以手工為主的多品種小批量砂型鑄造生產(chǎn)方式

。

引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展

，助推建設(shè)鑄造強(qiáng)國(guó)

山高人為峰。

“我的目標(biāo)是產(chǎn)業(yè)化升級(jí)

，用‘三部曲’形容是不夠的

，目前來(lái)看是‘五部曲’。”彭凡笑了起來(lái)

。

繼關(guān)鍵軟硬件技術(shù)實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)”上突破之后

，他們決定在“線”上集成，實(shí)踐智能生產(chǎn)單元應(yīng)用

。共享集團(tuán)根據(jù)鑄造工藝流程

，創(chuàng)新性地提出了鑄造智能單元的模塊化、工序化智能制造解決方案

，已經(jīng)建設(shè)和改造10條以上智能生產(chǎn)單元

。

共享人拼了。劉軼帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)陸續(xù)攻克鑄造3D打印材料

、工藝

、軟件

、設(shè)備等難題，他們?cè)谒拇ㄍ度?臺(tái)設(shè)備組建起一條生產(chǎn)線

，這是世界上第一條鑄造3D打印產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用生產(chǎn)線;又在寧夏銀川建成并投產(chǎn)世界首個(gè)萬(wàn)噸級(jí)鑄造3D打印智能工廠

，真正實(shí)現(xiàn)了鑄造3D打印產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的國(guó)內(nèi)首創(chuàng)和鑄造行業(yè)“綠色智能”轉(zhuǎn)型。

2016年2月

，李克強(qiáng)總理來(lái)寧夏視察

，贊揚(yáng)共享集團(tuán)從“傻大黑粗”變成了“窈窕淑女”，是新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的生動(dòng)體現(xiàn)

。

劉軼的夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)了

，但共享人的夢(mèng)想遠(yuǎn)不止于此。

“通過(guò)這種集成創(chuàng)新

，我要把鑄造3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)展示出來(lái)并推向市場(chǎng)

，還要讓產(chǎn)業(yè)能用得起。它不應(yīng)該只是架子上的花瓶

。”彭凡說(shuō)

，接下來(lái)他們要幫別人設(shè)計(jì)并建造智能工廠，2018年設(shè)計(jì)

、建設(shè)的數(shù)字化示范工廠累計(jì)達(dá)10個(gè)

，目前已建成3座。

如今的共享集團(tuán)已是國(guó)家首批46家智能制造試點(diǎn)示范企業(yè)

，承擔(dān)著“大尺寸高效鑄造砂型增材制造設(shè)備”等國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)

，也是國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)化總體組13家企業(yè)成員單位之一。

未來(lái)5年

，它將以每年20%左右的增長(zhǎng)速度力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)由推進(jìn)企業(yè)發(fā)展向引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)變

。“希望在2030年前后，通過(guò)共建共享全新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)

，支持我國(guó)鑄造業(yè)加速步入國(guó)際先進(jìn)行列

。”彭凡說(shuō)。

這是共享人最大的夢(mèng)想

，它的名字叫“鑄造強(qiáng)國(guó)”

。

責(zé)任編輯：孫知兵

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