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張海鷗:佛山傳統(tǒng)制造業(yè)龍頭企業(yè)要引領(lǐng)3D打印技術(shù)應(yīng)用 

2018-06-15 08:15

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“佛山發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)一定要立足于創(chuàng)新,同時(shí)引進(jìn)真正適合自己的人才團(tuán)隊(duì)?!?月17—18日,第五屆世界3D打印大會(huì)將在佛山市南海區(qū)大瀝鎮(zhèn)舉行,大會(huì)開(kāi)幕前夕,華中科技大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院教授張海鷗接受南方日?qǐng)?bào)專訪時(shí)建言,做好3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展文章,佛山要將重點(diǎn)放在產(chǎn)業(yè)革新與產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)上。


當(dāng)前中國(guó)經(jīng)濟(jì)已由高速發(fā)展轉(zhuǎn)為高質(zhì)量發(fā)展的新階段。要推動(dòng)制造業(yè)高效低成本發(fā)展,對(duì)其生產(chǎn)流程的改造、效率的提升十分重要。而3D打印作為一項(xiàng)引領(lǐng)性制造新技術(shù),對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)具有很強(qiáng)的顛覆性。此前張海鷗主導(dǎo)研發(fā)的“鑄鍛銑合一”增材制造技術(shù),就改變了高端零件的生產(chǎn)流程、降低材耗能耗和污染,屬全球首創(chuàng)。


“發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè),最重要的是需具備原創(chuàng)式創(chuàng)新技術(shù)。政府制定的政策要以有市場(chǎng)前景的技術(shù)創(chuàng)新為導(dǎo)向。企業(yè)創(chuàng)新則要以市場(chǎng)為導(dǎo)向,遵循市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)規(guī)律?!睆埡zt還建議,地方政府應(yīng)該對(duì)獲得了知識(shí)產(chǎn)權(quán)、受到了市場(chǎng)驗(yàn)證的新技術(shù)進(jìn)行認(rèn)定并給予支持。


談變革 | “邊鑄邊鍛”新技術(shù)讓制造流程更短

南方日?qǐng)?bào):你主導(dǎo)開(kāi)發(fā)的“鑄鍛銑合一”增材制造技術(shù)和設(shè)備填補(bǔ)了全球相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的空白。這一技術(shù)的顛覆性主要體現(xiàn)在哪方面?

張海鷗:此前全球金屬3D打印行業(yè)共同面對(duì)的一大難題,是打印的部件達(dá)不到高強(qiáng)韌性要求?!拌T鍛銑合一”增材制造技術(shù)打印的金屬件超過(guò)普通鍛件的性能要求,得到12級(jí)超細(xì)晶粒。


具體來(lái)說(shuō),傳統(tǒng)制造工藝是把金屬融化做成鑄錠,通過(guò)多次鍛壓和加熱把它鍛造成一定形狀的鍛坯,隨后放到機(jī)床上進(jìn)行加工,去除很多無(wú)用部分,最后制成一個(gè)零件。這個(gè)過(guò)程需要很多大型設(shè)備,比如8萬(wàn)噸鍛壓機(jī),同時(shí)工序多流程長(zhǎng)。這意味著,傳統(tǒng)制造工藝并不適合高性能復(fù)雜零件的生產(chǎn)。

此外,傳統(tǒng)多工序生產(chǎn)環(huán)境雜亂,需要大空間,容易造成廠房污染。而且這些工藝無(wú)法整體成型,也會(huì)造成材料損耗,成本較高。

“鑄鍛銑合一”的新技術(shù)通過(guò)實(shí)現(xiàn)“邊鑄邊鍛”,克服了以上的缺陷,改變了長(zhǎng)期以來(lái)由西方引領(lǐng)的“鑄鍛焊銑分離”的傳統(tǒng)制造歷史,將開(kāi)啟實(shí)驗(yàn)室制造大型機(jī)械的歷史。


南方日?qǐng)?bào):具體來(lái)說(shuō),“鑄鍛銑合一”技術(shù)可以為生產(chǎn)制造帶來(lái)哪些利好?

張海鷗:一般來(lái)說(shuō),零件不經(jīng)過(guò)鍛造,性能就不可靠。尤其是航空設(shè)備對(duì)零件的疲勞性能和韌性等要求更高。而普通的3D打印技術(shù)打印出來(lái)的零件是無(wú)法達(dá)到高性能標(biāo)準(zhǔn)的。


“鑄鍛銑合一”技術(shù)直接采用新的技術(shù)讓金屬絲融化,在金屬即將被加熱成型的時(shí)候用連續(xù)的微鍛造的方式,“趁熱打鐵、邊鑄邊鍛”,以此使整個(gè)零件通體具備更高更均勻的性能。


在此基礎(chǔ)上,該技術(shù)可以把長(zhǎng)流程、依賴多臺(tái)裝備、重污染的生產(chǎn)過(guò)程變成只在一臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行的高效生產(chǎn),從根本上改變了傳統(tǒng)制造的技術(shù)路線、方法、裝備,甚至改寫了GE公司認(rèn)為3D打印不能打印鍛件的論斷。


論趨勢(shì) | 3D打印可部分替代高端制造

南方日?qǐng)?bào):3D打印作為新型技術(shù),是否會(huì)替代傳統(tǒng)制造?它還會(huì)改變哪些行業(yè)?

張海鷗:隨著技術(shù)發(fā)展越來(lái)越成熟,3D打印已開(kāi)始應(yīng)用于小批量制造。當(dāng)然,短期內(nèi)3D打印難以完全替代傳統(tǒng)制造業(yè),兩者會(huì)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)并行融合;但部分替代已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。


我所指的部分替代,目前主要發(fā)生在高端制造領(lǐng)域,比如國(guó)防、航空航天等領(lǐng)域。這些行業(yè)使用的高端機(jī)械,在傳統(tǒng)制造模式中主要依靠焊接實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的結(jié)合,但是焊接技術(shù)往往引起性能不均。而鍛件級(jí)3D打印可以實(shí)現(xiàn)一體化打印,實(shí)現(xiàn)了零件之間的無(wú)縫連接,使之具有很好的性能和精度。因此,3D打印可以部分替代這些行業(yè)的傳統(tǒng)工藝。


但是在材料成本不高、需要大規(guī)模生產(chǎn)的行業(yè),傳統(tǒng)制造方法仍有著不可替代性。比如汽車覆蓋件沖壓成型,3D打印技術(shù)不如傳統(tǒng)工藝成本低、效率快,因此還不足以和傳統(tǒng)工藝競(jìng)爭(zhēng)。


總之,3D打印雖然已開(kāi)始應(yīng)用于小批量的直接制造,但是受其技術(shù)的效率、精度和材料等限制,還不可能完全替代傳統(tǒng)大批量制造業(yè)。不過(guò)利用它的多品種小批量研發(fā)優(yōu)勢(shì),3D打印正成為越來(lái)越多制造業(yè)行業(yè)的輔助甚至主干力量。


南方日?qǐng)?bào):目前中國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)和技術(shù)在全球處于什么位置水平?

張海鷗:3D打印即增材制造是先進(jìn)制造業(yè)的一個(gè)手段,各大經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)都在增強(qiáng)研發(fā)增材制造產(chǎn)品、創(chuàng)造更多應(yīng)用場(chǎng)景。在現(xiàn)有技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化方面,中國(guó)擁有較大的市場(chǎng),在技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)新方面也進(jìn)行了不少探索。


不過(guò),發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)從跟跑到領(lǐng)跑,最重要的是需具備原創(chuàng)式創(chuàng)新技術(shù)。在這方面,中國(guó)3D打印還要進(jìn)一步努力。創(chuàng)新決定了以后的地位,但現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的新技術(shù)很多還是來(lái)自國(guó)外,自身缺乏原創(chuàng)的、顛覆式的技術(shù)。


要改善這一局面,政府制定政策要進(jìn)一步以技術(shù)開(kāi)發(fā)為導(dǎo)向。同時(shí),創(chuàng)新還要以市場(chǎng)為導(dǎo)向,遵循市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)規(guī)律,否則容易夭折。所以我們應(yīng)該大力支持最新銳的技術(shù),尤其是獲得了知識(shí)產(chǎn)權(quán)、受到了市場(chǎng)驗(yàn)證的新技術(shù)。各地政府可以組織國(guó)內(nèi)外專業(yè)力量對(duì)新技術(shù)進(jìn)行認(rèn)定區(qū)分,對(duì)行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展進(jìn)行專業(yè)化引導(dǎo)。


找路徑 | 為創(chuàng)新創(chuàng)造良好制度環(huán)境

南方日?qǐng)?bào):當(dāng)下國(guó)內(nèi)許多城市都在發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè),越來(lái)越多3D打印企業(yè)開(kāi)始涌現(xiàn)。有人認(rèn)為,這將加速行業(yè)洗牌。對(duì)此你如何看?如何推動(dòng)該行業(yè)更上一層樓?


張海鷗:我個(gè)人認(rèn)為,當(dāng)前國(guó)內(nèi)的3D打印行業(yè)還沒(méi)發(fā)展到大規(guī)模洗牌的階段。盡管企業(yè)正在增多,但有的企業(yè)缺乏技術(shù),有的企業(yè)和市場(chǎng)脫鉤,整個(gè)3D打印產(chǎn)業(yè)還未能出現(xiàn)百舸爭(zhēng)流、百花齊放、市場(chǎng)為主導(dǎo)的局面。


行業(yè)發(fā)展要更上一個(gè)臺(tái)階、實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍,最重要的是企業(yè)要有創(chuàng)新意識(shí),而且要能夠適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展的需求。企業(yè)數(shù)量增多并不一定是好事,整體質(zhì)量的提升才是關(guān)鍵。3D打印是一個(gè)有門檻的行業(yè),我們一定要?jiǎng)?chuàng)造利于行業(yè)創(chuàng)新的制度環(huán)境、推動(dòng)市場(chǎng)洗牌,淘汰不適應(yīng)創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)的企業(yè)。這樣才能真正實(shí)現(xiàn)3D打印產(chǎn)業(yè)的突破發(fā)展。


南方日?qǐng)?bào):作為制造業(yè)大市的佛山,想要進(jìn)一步發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè),需要怎么做?

張海鷗:佛山首先要提高制造業(yè)水平和產(chǎn)品質(zhì)量水平,進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,尤其要推動(dòng)制造業(yè)向產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的上游發(fā)展,重點(diǎn)打造工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)。另外,佛山企業(yè)應(yīng)用3D打印技術(shù)時(shí),可嘗試主動(dòng)改造生產(chǎn)流程,把多個(gè)零件制造流程整合成整體化制造,這樣能提升產(chǎn)品附加值,體現(xiàn)3D打印的價(jià)值。一些諸如陶瓷等傳統(tǒng)制造領(lǐng)域的龍頭企業(yè)要在新技術(shù)應(yīng)用上做引導(dǎo),提升新技術(shù)應(yīng)用的意識(shí)。


此外,3D打印需要大量人才。目前佛山研發(fā)端的人才較為缺乏,在加大培育力度的同時(shí),可大力引進(jìn)外部人才團(tuán)隊(duì)。不過(guò)在此過(guò)程中,佛山要注意選準(zhǔn)人才團(tuán)隊(duì),看重人才團(tuán)隊(duì)的真正作品和業(yè)績(jī),根據(jù)自身需求考慮其技術(shù)是否真正適合自己。

總之,發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè),佛山一定要立足于創(chuàng)新,為創(chuàng)新創(chuàng)造良好的制度環(huán)境,輸出更多的創(chuàng)新產(chǎn)品。

來(lái)源:南方日?qǐng)?bào)

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