金属3D打印在模具行业应用将成为下一个风口

作者:本网编辑 文章来源:MM《现代制造》 发布时间:2015-05-19
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金属3D打印在模具行业应用将成为下一个风口


上海悦瑞电子科技有限公司副总经理黄鹤鸣先生

随着《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》的推出,以及《中国制造2025规划》即将正式出台。无疑是为3D打印的快速发展又添一把新柴。从本质上讲,3D打印技术是在传统制造业的逻辑线条上,多写出的一条完全不同的逻辑线。为什么说3D打印具有颠覆性?这是由于传统制造业逻辑非常简单,需要依靠规模效应才能发挥优势;但3D打印技术出现后,人们会发现生产几个和成千上万个产品的成本几近相同,不需要大批量生产,只要一张简单的图纸就可以轻松的把产品生产出来。这正是3D打印技术与传统制造业的最大差异。

中国的产业发展有这样一个现象,越传统的产业与国际最高水平差距越大,例如汽车产业;而越是新兴产业,其追赶国际水平的速度越快,例如互联网产业,当然也包括3D打印产业。3D打印作为一种新兴技术,在国外真正成熟也只是近十年的事情,因此我们追赶起来具有一定优势。目前,许多的国内企业正在将3D打印作为其技术的突破点,而3D打印也正在为他们带来新的变革,这其中就包括在模具产业的应用。

就目前的发展情况来看,3D打印已经成为模具产业可选的制造技术之一,通过这项技术能够使模具制造达到前所未有的制造水平和复杂程度,由此帮助模具企业提高产品的价值。

从短期发展看,目前3D打印技术在模具中的应用,主要集中在复杂结构和异型水路的制造方面。机加工是传统的模具制造方法,但其对于复杂结构的加工往往无法实现,并且会受到结构上的限制。以模具内部的复杂水路为例,采用传统加工方法无法将其加工到尽善尽美,因此冷却效率就会受到影响;而使用3D打印后,由于其加工方式的不同,复杂的水路结构不会再受到加工方法的限制,为模具加工带来更多可能性。

从长期发展看,3D打印技术能够实现小批量的定制生产,这种特点与模具本身的生产特点非常一致。虽然现在的3D打印技术,特别是金属3D打印技术由于其技术比较复杂、掌握困难、成本较高等因素,发展受到了一定局限。但未来,随着技术的发展和材料工艺的不断完善,3D打印的成本将会不断下降。我相信,到那时3D打印技术会成为模具行业的一项主要生产制造方式。

在这里,3D打印技术的应用改变了传统思维中我们对于高端模具的定义。今天,如果我们生产的模具非常复杂、精度要求很高,寿命很长,即为高端模具。这种定义是建立在一个前提假设之上:那就是基于传统的技术理论,产品越复杂,越难制造,要为其所付出的成本和技术就越高,因此便是高端的。但如果将其放入3D打印的技术逻辑中,其实简单结构和复杂结构是没有任何差异的,仅仅是在图纸上存在区别,而生产过程完全一致,无论是成本还是加工时间。

同时,我们必须承认3D打印技术在模具行业的应用也存在着一些技术壁垒,这也是目前我们主要的一些技术突破点。例如,3D打印烧结后的表面并不光滑,需要进行后处理。由于采用激光烧结后的材质属性与采用其他工艺加工的材质属性并不相同,所以对后处理的要求也并不一样,这就需要我们进行大量的测试。而在异型水路制造方面,其冷却效果需要前期进行大量分析,金属部件中存在着许多异型孔,这些孔的应力分布和传统相比也是有很大区别的。这些技术难题的解决,除了需要丰富的经验之外,还需要前期分析和多次测试。我们真正想要通过3D打印制造出产品,并不是想象的那么简单。它需要前期准备、后期处理、对打印过程的控制、对技术的了解等诸多方面的默契配合。在打印过程中还有很多地方需要摸索,只有通过不断的经验积累才能实现。但这正是由于这些繁琐的工作,才能让3D打印技术的优势得以充分发挥。

目前,我国制造业正处于“转型升级”的关键时期,企业面临着从粗放的劳动密集型向技术密集型转变的难题。这需要非常强大的产业基础,包括人才、产业链的运行方式,甚至是消费者对于产品的认知。虽然我们已经是世界的“制造工厂”,但是国内许多企业在生产产品时,多是“知其然,不知其所以然”。而我国的模具产业同样面临着相类似的问题。

首先,我国的模具水平,尤其是模具设计水平非常薄弱。这与模具高端人才培养缺失有着密切的关系。我国的模具人才多数为专科院校毕业,拥有模具专业的本科院校非常之少,模具专业的研究生则是根本没有。模具行业整体人员素质相对较低。

其次,欧洲发达国家以“高、精、尖”为模具研发的导向,他们希望通过模具实现产品升级,突破整体产品的极限。而我国的模具制造企业,大多数对于新技术非常抵触。原因大致有几方面:首先,现在许多模具企业的生存状况堪忧,企业主没有长远的发展规划,只注重眼前利益,他们的心态制约了企业的发展。第二,由于新技术的投入存在一定风险,需要一段时间才能实现“反哺”,但多数企业没有这种耐心等待。此外,现在模具行业的人才素质,要理解新技术并顺利应用还比较困难。以上种种原因,致使目前我国还有大量的高端模具需要从欧洲进口。

如果想要将3D打印技术充分应用于模具行业,带来翻天覆地变化。这一过程必然会有“牺牲”的存在,那些非常传统、低端的“玩家”会退出“游戏”。竞争力的真正提升需要技术的投入,如果没有新技术的投入,就不可能保持并提高企业的竞争力,其最终结果只能是退出市场。3D打印技术的出现,必然会对传统制造业的一些领域造成冲击,但要真正取代模具,我认为这并不现实,因为对于大批量生产的需要仍旧存在。

现在许多大型一线模具企业希望寻找一些技术突破点,3D打印正好符合了他们的需求,而能提供这种能力的企业屈指可数。金属3D打印模具是上海悦瑞科技的主打领域之一,目前来自模具行业的客户已经成为我们的核心业务,这其中就包括海尔、海信和大众等国内外知名企业。对于未来3D打印技术的发展前景我们可谓信心十足,特别是在模具领域的发展,未来我们还会继续加大对这一领域的投入。

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