遨游在3D打印工业化的世界

作者:何发 点击数:16 发布时间:2016-12-05
作为全球增材制造(AM,俗称3D打印)技术领域高端解决方案的领导者,EOS是最早一批的创业者之一,已经成功地经历了市场的洗礼,在市场的兴起与波折中,执着于自己的定位与发展理念,避免了众多3D打印企业疲于奔命的竞争压力…

访易欧司光电技术(上海)有限公司大中华区总经理吴承轩先生

作为全球增材制造(AM,俗称3D打印)技术领域高端解决方案的领导者,EOS是最早一批的创业者之一,已经成功地经历了市场的洗礼,在市场的兴起与波折中,执着于自己的定位与发展理念,避免了众多3D打印企业疲于奔命的竞争压力,持续保持着良好的经营态势,形成了独特的竞争优势,成为直接金属激光烧结(DMLS)领域的先驱和世界领导者及领先的高分子激光烧结技术(SLS)提供商。对易欧司光电技术(上海)有限公司大中华区总经理吴承轩先生的专访,能让我们看到3D打印技术的美好未来及其不断闪耀的光芒,特别是工业级3D打印将引领市场潮流,成为工业变革的先锋。

愿景·定位·专注,引领市场方向

EOS于1989年在德国慕尼黑成立,是全球第一批创业的3D打印公司,并成为当今全球行业三大龙头之一。谈起公司的品牌和技术优势,吴总很自豪地表示,EOS公司的创始人兼首席执行官Hans J. Langer博士从一开始就对EOS公司有非常清晰的愿景,那就是要把AM技术用到工业生产中,使之成为标准化生产方式之一,而这也是AM技术成为系列标准技术“之一”(正如如今的CNC)的推动因素。吴总还特别强调,“请注意我说的是‘之一’,因为AM永远无法取代传统制造方式,只能对其进行补充。公司产品研发一直围绕这个愿景展开,主要体现在四个方面:一是提高打印效率,降低生产成本;二是保持工业化的成熟度和稳定性;三是与工厂生产环境包括MES有效集成;四是提高整体打印过程监控与自动化水平。”

他继续表示,“EOS品牌意味着‘技术等级’、‘技术创新’和‘最高质量’。由于EOS公司拥有清晰的愿景和方向,我们只专注于工业级AM系统,从基于高分子材料的选择性激光烧结(SLS)技术入手,早在1995年便首次推出世界上第一套商业化的基于金属粉末的选择性激光熔化(SLM)系统EOS M250型号。EOS以其技术创新系统为基础,不断设置最新和最高的AM系统的技术等级标准。我认为EOS的竞争优势是建立在其清晰的愿景的基础上,并努力成为行业最优。这也是赫尔曼·西蒙教授在其著名的‘隐形冠军’研究中选取EOS作为研究案例之一的原因。”

正是这种不忘初心、继续前进的本色让EOS秉承了德国家族企业的传统,专注研发,并不追求走上市路径,从而成为行业的“隐形冠军”。EOS产品系列包括塑料SLS和金属SLM,几乎每两年就要推陈出新。客户分布在航空航天、医疗、模具、汽车、服务商、科研院所和高校等。

自2013年在中国成立公司以来,EOS中国的业务量在过去3年均实现了两位数的同比增长。吴总指出,过去几年内的高增长速度是在多个因素的共同作用下形成的。特别是3D打印“hype” 在2010年以来便促进了人们对3D打印普遍意识的增加。最初人们只是想了解“什么是3D打印”的好奇心,后来人们开始深入挖掘并发现该技术为传统设计、制造并将成品交付给最终消费者所带来的真正的好处。与此同时,世界各地的制造业经济正在寻找一个“出路”。正如老话所说,危机也是转机。当世界经济处于低谷时,国家、公司和个人最初开始寻找生存的方法,然后找到方法来改造自己,使自己从竞争中脱颖而出。这也有助于推动EOS公司技术的进步。

开放·共享·融合,打造未来蓝图

在2010年加入EOS前,吴总曾在半导体行业工作了10年,就职于半导体行业的一家美国的世界500强公司,该公司业务是向半导体制造行业供应完整和完全集成的工厂自动化系统。尽管传统制造与新兴制造完全不同,但3D打印正是一个用新兴去融合传统的高技术领域,有传承有挑战。吴总坦言:“我过去的经验是帮助非常成熟已经实现自动化集成的半导体高技术行业优化管理生产流程,而如今完全加入新兴3D打印行业,挑战自然提高,需要充分理解如何把3D打印技术融入到传统加工制造业中,要从生产角度去了解和理解客户需求。从3D打印技术的通用性看,其工艺完全可以应用在各细分加工领域,需要从加工过程中挖掘3D打印对现有制造流程改善的环节。新的3D打印技术不会完全取代现有的机械加工方式,而是更好地补充和优化现有工艺路径,发挥3D打印的特色和优势,协助制造业客户在环境转型升级中提升竞争力。这就是我们要强调的开放、共享与融合的理念,也是3D打印技术之所以成为颠覆性工业技术的跨界思维所在。”

鉴此,EOS的产品开发路线图始终与EOS的企业战略一致。吴总指出,“制造业的要求就是公司发展的要求。在这方面,与相对成熟和高度自动化的半导体行业相比,AM技术和市场还远远没有成熟。最早使用的一些客户(如美国通用电气和西门子等传统工业巨头)本着生产的目的已经对金属SLM进行了测试并加以认可。然而,制造业的绝大多数公司仍然处在早期阶段,在探索和评估AM可以为其带来什么,这也意味着仍有巨大技术进步空间和市场发展机会。”

特别是最近,GE已经推出巨资收购Arcam AB和SLM Solutions的计划,这无疑对行业发展带来深远影响,对此吴总兴奋地表示,“我想这是我们行业内的最大的新闻了,最近每个人都在谈论。在公布之前,GE已是EOS在全球最大的客户之一,GE已经进行了多年的研发和投资,以最大程度地利用了AM技术的特点和优势,设计开发了新一代的CFM LEAP发动机的燃油喷嘴,并透过大量的反复测试最终取得试航认证。所以在我看来这个消息再明白不过了,GE的这一公告向市场发出了一个重大且积极的‘信号’,AM的确是切实可行的生产技术!”

在德国工业4.0和中国制造2025战略的大趋势下,3D打印技术应该如何更好地融入其中?吴总对此很理性地给予分析指出,“工业4.0定义了整合信息技术和制造技术方面所有最新的进展,并从整体上推动其适用于整个制造业,以增加企业以及各行业的竞争力。然而,由于外部因素(如产品生命周期短、上市时间短、产品的少量多样化等)和内部因素(制造成本上升)的双重挤压,中国的制造业已经到达了一个除了努力将自身提高到更高的价值链以外别无选择的阶段。无论有没有德国工业4.0的驱动,这一阶段始终会到来。所以我认为中国制造2025计划恰逢其时。毫无疑问,EOS的发展方向符合中国制造2025,因为我们坚信AM技术所带来的优势可以在促进转型中发挥作用。将3D打印技术整合到中国制造2025或工业4.0最好的方法便在‘整合’二字。EOS设备已经预留生产接口,完全可以通过构建IT架构对接生产管理,这也正是EOS实现工业4.0落地的重要步骤。”

当然,中国3D打印市场要得到良好发展,还需要破除更多的瓶颈。工业级3D打印市场与桌面级发展是否相悖?未来3D打印市场的机会在哪?对此,吴总冷静地指出,“这是一个非常宽泛的问题,我认为中国的工业3D打印产业发展的关键在于整个制造业,包括从供应商到最终客户在内的所有参与者,均需有‘开放的心态’和‘工匠精神’。‘开放的心态’是指接受新想法、新概念和新技术,并愿意尝试新的东西。‘工匠精神’是指如何对待已接受的新想法,要愿意花时间与精力去将产品做到最好。AM技术并不是魔术,它需要所有市场上参与者的共同努力,以实现其真正的潜力。创新不是一个口号,它是一个过程且这个过程需要时间,在这个过程中往往会经历许多试验和错误。如果单纯将工业3D打印和台式机或消费者3D打印之间的竞争作比较显然是毫无意义的,因为这两种打印所面向的市场完全不同,毫无重叠。我认为我们仍然处于AM工业发展的‘初级阶段’。随着行业的发展,将有许多商业机会覆盖整个AM产业的价值链,包括设备、材料、软件、服务、集成、新的商业模式等。关键是每当一个新的创新应用被开发出来时,这个应用本身都可能足以开辟出一个全新的市场,所以市场机会实际上并无界限。”相对而言,工业级将应用在每个产业链的环节中,上游有材料、设备、软件和设计的提升,中间有集成创新,下游有服务商业新模式的推动。消费级不是在家家户户都需要,而是在教育层面去激发下一代人才通过学习过程融会贯通对创造性与开放性思维的理解,一旦未来到社会工作中去,自然就具备了这样的条件,会更好地接受3D打印技术在制造业的应用。

系统·材料·工艺,夯实服务根基

EOS奉行全面质量保证的理念,以确保持续生产出优质产品。为此,公司采用了一种业界独特的方法,吸收了生产工艺的三大核心技术元素:系统、材料和工艺。

所谓系统,就是:多项质量保证措施确保工厂严格符合生产标准。EOS设备执行的验收程序包括生产定义好的标准测试件,然后针对所有关键性能标准(如机械性能、孔隙度、表面粗糙度)进行测试,还要对所有系统元件进行全面测试。

材料:多维度质量管理确保所有批次材料成份均匀。所有批次粉末材料的质量保证首先是从交付粉末原材料(检查化学特性和粒度分配)开始,最后再分析制造出来的密度正方体和拉伸测试棒等。金属粉末的所有测试和处理都在9级清洁室内进行。

工艺:通过测试的可靠工艺确保始终如一的生产质量。达到特定的化学或组件特性所需的所有参数(如激光功率或涂层厚度)都是在EOS的20多年经验和大量的实验基础上得出的。

正是这样的体系保障和严格的标准认证,EOS的技术优势才得到极大地发挥,体现在如下方面:一是设计自由最大化。当传统制造业发展遇到限制时,增材制造的优势就开始显现出来:零件的设计与生产可重新构思以实现高效的解决方案。增材制造提供最大的设计自由度,在这一过程中,设计驱动生产。对于传统工业难以加工或无法加工的零件,增材制造可以完成。二是复杂零件的功能优化。增材制造技术能够生产几何形状高度复杂、重量超轻且可靠的零件。它可以实现功能优化和整合,从而省去额外的装配步骤。此外,增材制造还是小批量生产的理想选择,即使在成批量生产中,也能降低合理的单位成本并实现高度的产品定制。三是产品生命周期各阶段。在产品早期开发阶段,增材制造是制作原型的理想技术,可显著缩短上市时间。

现在市场竞争日益激烈,要保持持续增长并无捷径。吴总说:“作为一个创新型公司,EOS将根据公司愿景继续对技术创新进行投资。在中国,我们将继续投资基础设施,以更好地支持我们的客户,帮助其在自己的制造环境中意识到AM技术的益处。在市场方面,EOS将继续扩大市场覆盖范围,尽可能地扩大我们在制造业的范围。尝试理解行业客户的痛点,并帮助其识别从AM中获益的机会。在组织方面,我们将继续投资和扩大我们的团队,以完善服务并与我们的客户一起成长。”