3D打印迈向批量化智造
青岛领科汇创打造北方地区规模最大的批量化3D打印智能工厂
■领科汇创的3D打印车间。
相比几年前，3D打印产业发生了巨大变化，成本大幅下降，设备价格降低了2/3，材料价格降低了80%。
在3D打印与传统制造之间，存在一个边际线，几千件以上更适合传统制造，几千件以下3D打印更有优势。3D打印完全替代传统制造是一种误区，很多时候需要同时使用3D打印和传统制造技术，两者不是替代关系，而是相辅相成。
度过煎熬的产业阵痛期，3D打印正步入快速成长的新阶段。
位于动车小镇的青岛领科汇创智能科技有限公司，工艺精湛的汽车零部件、栩栩如生的影视道具、小巧细致的海工装备模型……见证着3D打印行业应用的悄然提速。迥异于传统印象中的工厂，这里白天静悄悄更像个写字楼，技术人员在线上接单、设计，晚上变为“黑灯工厂”，3D打印机全自动化运行，成品通过快递发往全国各地。
“领科汇创拥有100多台3D打印机，80%以上的产品最快可以实现24小时内出货，打造北方地区规模最大的批量化3D打印智能工厂。”领科汇创总经理刘刚介绍。
3D打印又称增材制造，是通过逐层打印方式来构造物体的一种新技术。从C919大飞机到冬奥会运动装备，再到电动汽车，3D打印正应用到越来越多的领域。《2021年中国增材制造产业发展调研报告》显示，2021年我国增材制造企业营收约为265亿元，近4年平均增长率为30%，较全球年均复合增长率20.4%高出10个百分点。
3D打印的海工装备模型。
成本大幅下降
回溯9年前刘刚入行的时候，3D打印还是一项“高冷”技术，其真正大规模走向生产线不过是最近几年的事情。
“相比几年前，3D打印产业发生了巨大变化，成本大幅下降，设备价格降低了2/3，材料价格降低了80%。”刘刚表示，过去3D打印企业普遍使用进口设备，一台工业级3D打印机就要百万元起步；现在主流设备实现了国产替代，国产光固化3D打印机甚至开始大量出口国外。
在他看来，3D打印行业至少经历了两轮洗牌，最初价格昂贵、工艺也不成熟，一批创业公司没能顶住生存危机，只有那些靠核心技术制胜的企业才迎来产业向上加速的拐点。
国家统计局的数据能够印证他的判断——中国增材制造规模以上企业由2016年的20余家增长至2021年的100余家，营业收入逾1亿元的企业数量已超过40家。
头部企业在资本市场的表现更为抢眼。集材料、设备、打印服务为一体全产业链布局的西安铂力特于2019年登陆A股，号称“科创板3D打印第一股”；工业级3D打印龙头企业湖南华曙高科在科创板IPO顺利过会，今年即将推开资本市场大门；3D打印头部企业上海联泰科技连续完成两轮亿元融资；专注口腔医疗的浙江迅实科技2022年获得逾1亿美元D轮融资……
现阶段，3D打印主流技术有SLA（光固化）、SLS（选择性激光烧结）、SLM（选择性激光熔化）、FDM（熔融沉积成型）等。领科汇创主攻光固化领域，采用光敏树脂材料，用于快速原型制造。
“我们有几大优势，一是设备和材料自主化，与战略合作伙伴威斯坦共同研发，可针对不同客户需求提供相应的解决方案；二是技术积累，形成了汽车、航空航天、文创等领域成熟的应用案例，更加明白如何结合3D打印和传统工艺去解决客户的需求；三是产业化规模，3D打印机数量超过100台，能够快速满足批量化制造需求。”刘刚告诉记者。
批量化趋势明显
长久以来，3D打印面临一大瓶颈，即主要用于个性化定制或高附加值产品，不适用于批量化生产。
但随着成本下降、效率提升和场景拓展，3D打印在航空航天、汽车、医疗、消费电子等领域批量化的需求越来越强烈。工信部公布的首批增材制造典型应用场景名单中，涵盖工业、医疗、建筑、文化等领域的36个典型应用场景。C919大飞机的研发和制造过程中，就运用了不少3D打印技术以及特殊金属材料来制造客机零部件。
汽车是3D打印增长最快的领域之一，领科汇创服务的近1100个客户中，40%来自于汽车行业。去年，领科汇创更是成为一汽解放集团的一级供应商，为青岛、长春等生产基地提供3D打印服务。
“3D打印的定位是个性化定制+小批量。比如一个批次几百上千件的汽车产品，现在很多都是直接3D打印，比开模具的费用要低。我们去年用3D打印批量生产过几千套汽车内饰件，如果是开模具，几十个零件就要开几十套模具，成本远高于3D打印。”刘刚表示。
除了航空航天、汽车、医疗，3D打印还不断向影视道具、文创产品、纺织服装等领域渗透。
采访前，刘刚在东方影都洽谈了一笔业务，几部新电影打算用3D打印技术制作道具。近年来，在青岛置景拍摄的《流浪地球》《疯狂的外星人》《满江红》等国产大片，大量使用的3D打印技术为视觉效果大大加分，满足了影视行业个性化、复杂化、快速制作的需求。参与其中的刘刚感受颇深，“3D打印已经成为影视剧必备的一项技术，用得最多的是古装剧，其次是科幻剧。”
3D打印也是纺织行业的革命性解决方案，阿迪达斯、锐步、亚瑟士等品牌都推出了限量版3D打印鞋。刘刚展示了一双匹克的3D打印运动鞋，鞋面不是传统的针织工艺，而是打印而成。
3D打印的零部件。
替代还是相辅相成？
提到3D打印与传统制造的关系，最常用的一个词是“颠覆”。
相比传统制造，3D打印确实有独特的优势，包括容易实现复杂零件制造、加工过程中没有切割废料、大大缩短产品开发和制造周期等。但是就大规模生产而言，3D打印仍然无法与传统制造竞争。
传统制造的特点是随着产量的增加而边际成本下降，比如仅生产一辆汽车的成本是极其巨大的，而生产100辆汽车的成本就低得多，生产10000辆汽车的成本更低。而3D打印的批量化难以减少边际成本，生产100辆汽车与生产10000辆汽车的成本相差不大。
“在3D打印与传统制造之间，存在一个边际线，几千件以上更适合传统制造，几千件以下3D打印更有优势。”刘刚认为，3D打印完全替代传统制造是一种误区，很多时候需要同时使用3D打印和传统制造技术，两者不是替代关系，而是相辅相成。
在为一家无人机企业打印零部件时，刘刚曾经被材料问题困住——无人机的承载能力和续航能力是其核心指标，零部件的轻量化尤为重要。光固化3D打印常用的树脂、尼龙材料虽然轻便，但很脆弱，达不到高强度、耐低温要求，“我们最终采用了一种3D打印+覆膜的技术，即在3D打印的基础上结合传统工艺，外部再包裹一层特殊的耐低温材料，攻克了长久以来困扰无人机研发的一大难题。产品最终出来后做了大量试验，包括无人机在冷库中长时间飞行，一点问题都没有。”
如何让更多的传统制造企业“尝鲜”3D打印？
刘刚认为，青岛3D打印企业过于分散，缺少龙头企业，也没有一个专门的3D打印产业园。可以借鉴南方城市经验，在3D打印产业链上精准支持相关的设备、材料、应用企业，通过发放创新券的形式鼓励3D打印行业发展与创新。（青岛日报/观海新闻记者 周晓峰）
责任编辑：张慕鑫
