國家一直在鼓勵傳統產業進行轉型升級,我們也一直在強調已經有很多傳統企業結合自己的優勢切入到3D打印中來,這次我們就帶大家一起了解鑄造行業中的領軍企業-共享裝備股份有限公司如何從鑄造業轉型升級,聚焦3D打印行業,實現鑄造3D打印產業化應用的國內首創,并在寧夏銀川建成世界首個萬噸級鑄造3D打印智能工廠。共享裝備始建于1966年,是一家傳統的鑄造企業,公司在2012年提出“數字化引領,創新驅動,綠色制造,效率倍增”的轉型升級方針,明確向“技術創新型企業”和“數字化企業”轉變的目標。
經過10年的努力,攻克了鑄造3D打印材料、工藝、軟件、設備等技術難題,走向了鑄造3D打印產業化應用的道路,改變傳統鑄造的生產方式,助推傳統鑄造實現綠色智能轉型發展。這次我們有機會采訪到了共享裝備3D打印事業部3D打印工坊主任–張璐,通過和她的交談,我們知道了共享裝備是如何進行轉型升級又是如何開展鑄造3D打印技術的應用領域,最后她還和我們分享了鑄造3D打印在文創領域接下來的發展方向。資源庫也希望借助這次采訪,讓大家明白這樣一個事實,3D打印雖然是一項新技術,但是它涉及到不同的領域,就算是傳統企業,也有機會和3D打印接軌,只要愿意嘗試,我們都可以完成對自己的蛻變。
以下是這次的訪談記錄,由資源庫編輯整理。資源庫:請問共享裝備作為傳統的鑄造企業,為什么選擇轉型3D打印,又取得了哪些成績?張璐:中國的鑄造業產量位列世界第一,鑄造企業也有2萬多家,但中國是鑄造大國,卻不是鑄造強國。整體的鑄造產業存在生產環境差,勞動強度大,效率低,產品質量不高,還有環境污染等問題,這些都是制約產業發展的瓶頸,所以我們一直在尋找方法進行突破,最終確定使用3D打印這個技術為抓手來實現綠色智能發展。公司從2008年就開始積極的做一些轉型升級的探索,從轉變思想認識入手,凝聚了企業系統推進轉型升級的共識,到2012年提出了具體轉型升級的方針和目標,也是在這個時候公司開始注重研發,注重新技術的積累,通過調研發現了3D打印這個技術,在多方對比后,覺得3D打印符合未來的發展方向。
圍繞鑄造3D打印產業化應用,陸續組建了300余人的團隊,累計投入20多億元,采用“互聯網+項目”的協同研發模式,主攻鑄造3D打印、機器人、智能單元等智能鑄造關鍵軟硬件技術,已成功完成了鑄造3D打印設備、、熱法再生設備、工業微波烘干設備、全流程虛擬制造、智能單元、云網關等30余項關鍵軟硬件的項目研發。
團隊攻克了鑄造3D打印材料、工藝、軟件、設備及集成等技術難題,研制工業級鑄造3D打印設備。已累計研發十款鑄造3D打印設備,為行業提供5萬余噸3D打印砂型,3萬余噸鑄件。資源庫:共享除了在鑄造領域應用3D打印技術,在其他領域都做了哪些努力和探索?
張璐:除了在鑄造領域應用3D打印技術,我們還在建筑裝飾、雕塑、地形沙盤模型等各類領域進行探索。主要要解決的是材料問題。目前的3D打印材料能否應用在這些領域。所以我們在材料和工藝上做了很多的探索,并最終形成了自己的一個標準。從材料上,砂型打印技術直接打印出來的零件強度太低,可能使用一段時間就潰散了,沒法滿足在建筑裝飾、雕塑上面的應用,我們通過幾十種不同的后處理工藝和材料的測試篩選,對標建筑行業對水泥制品的標準,進行長達兩年的檢測,最終形成了具有自主知識產權的后處理工藝和材料,使產品的耐久性、耐老化耐熱性,重金屬含量,室內檢測等各類指標滿足市場需求。
從工藝上來說,我們需要弄清楚產品零件的大小、結構、安裝工藝等,來滿足最終顧客的使用要求。資源庫:目前文創砂型3D打印的應用場景都有哪些?相對傳統工藝又有什么優勢?張璐:主要應用在室內外雕塑和文物復制等領域,比如室內、室外浮雕、圓雕,人物雕塑,佛像等工藝品雕塑,地形沙盤這些,有比較穩定的訂單,最近幾年都是以每年翻翻的速度在增長。我們都知道傳統的雕塑或者建筑裝飾大多數是通過石材加工或者開模具制作,加工時間長,材料浪費大,加工過程中污染也比較大;
同時生產受限于工匠,是典型的勞動密集型產業。如果拿3D打印技術和傳統工藝來對比,我覺得有以下幾個明顯的優勢。第一點:更環保,3D打印屬于定制化增材制造,這其中的材料浪費是極少的,而且我們可以按需生產,沒有庫存。第二點:效率高,3D打印取消了傳統雕塑生產中模具制造和翻模的工藝,可以直接打印成品;我們現在用的3砂型打印設備是通過面成型,一天一臺設備可以打1到2噸的材料,然后結合完善的后處理技術,我們一周就可以交付一噸左右的雕塑產品。
第三點:成本低,通過3砂型打印的材料比石材或者水泥的密度更低,這樣就在包裝運輸和安裝吊運等多方面都可以減少開支。第四點:精度高,3D打印具有更高的設計自由度,可以根據具體的工況來設計不同的掛接拼裝,安裝誤差往往可以控制在幾個以內,而傳統的工藝卻往往誤差是幾個。第五點:性能好,我們自主研發的材料已經通過了國標對建筑外墻非承重結構的檢測要求,包括耐久性,燃燒性,抗壓抗沖擊等性能。
通過我們的實驗測試結果,3D打印的室外裝飾可以使用30年,是不會有質量問題的。張璐:先和大家分享一個我們在新疆的案例,位于新疆烏魯木齊的福壽園大門浮雕項目,是3技術首次在戶外應用的成功案例。在這個項目中,客戶選用3技術制作大門上所有浮雕部分,共計112平方米,傳統工藝做這個大型浮雕,需聘請高水平的水泥直塑大師,高空作業一個多月,費用高,安全風險高,況且很難百分百還原設計師意圖。
而通過3技術打印無需開模,成本更低,建設周期更短。同時浮雕構建強度高,堪比C30混凝土,綠色環保,耐候性強,老化實驗30年。也是通過這個嘗試外界知道了3砂型打印技術,慢慢就有很多客戶主動聯系到我們。接著要分享的是西藏的羊八井隧道景觀裝飾構件案例,它驗證了我們材料在極端環境下的可行性,在零下50°的極寒天氣下也完全沒有問題,這個案例讓我們的客戶看到了3技術的可靠性。
事實上在這個案例中,客戶之前是通過傳統的工藝制作了2套模型,并且前后歷時2個多月去組裝,最后還是因為安裝的誤差太大而放棄。在選擇3D打印后,我們提前在電腦中進行了規劃,再通過打印出事物,到現場進行高精度的安裝,整體的安裝方式為掛裝。首先為構件預留安裝孔;其次進行金屬構件的連接,通過鉚固、焊接使構件與基礎墻面固定連接;最后修縫,使用填縫膠、真石漆讓裝飾構件與隧道緊密貼合,整個安裝只花了10多天就完成了。
張璐:目前還是定位在文化創意領域能夠實現大量生產同等成本的3D打印定制產品。接下來還是繼續努力做市場的推廣,希望在每一個3D打印人的共同努力下,讓3D打印能走進千家萬戶,不再那么遙不可及。在當今的世界,沒有哪個企業是一成不變的,都是在時代中不斷的改進創新,與時俱進才,所以也就沒有傳統企業或者現代企業之分。3D打印作為一種現代工具,也必將發揮它的優勢,從產品測試打樣,到小批量定制,還有最終的批量化生產。
這是一個過程,我們都走在這條路上,作為領路人,把3D打印應用產業化,帶進我們的生活。