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3D列印產業化路在何方?精密鑄造可能是新的一片藍海

據瞭解, 在這不到一年的時間裡, 不少企業已經悄然轉型, 甚至伏倒在了前行的路上。 與其說這是一場“物競天擇”模式的重演, 我們倒更傾向於把它比作泡沫破裂之後漫長黑夜的降臨。 夜裡不僅漂浮著“適者生存”大清洗式的血腥, 也暗藏了扛旗者的堅守和對“路在何方”的理性沉思與艱難探尋。

回顧 | 盛世下的3D列印泡沫

2007年, 全球著名硬體開源專案Reprap公佈了PrusaMendel這一型號3D印表機的全部圖紙和程式碼;2009年, 全球最大的3D印表機公司StrataSys公司的FDM部分專利到期, 打開了3D列印技術開源運動的大門, 一時間, 無數的技術愛好者和創業公司湧入了這一領域。 2012年, 美國《The Economist》(經濟學人)發表專題文章稱:“3D列印將成為第三次工業革命”, 以及2013年美國政府將將“3D列印具有革命我們製造每一件事物的潛能”這樣的說法放入了白宮國情咨文中, 徹底引爆了“3D列印”概念。

國內媒體、政府迅速跟進, 形成了以快速成型新技術顛覆傳統製造業的燎原態勢。 3D列印在此時攀上了技術創新潮流的頂點。 但是, 3D列印也無法逃脫與其它新技術應用一樣的“命運曲線”。 從2007年到接下來不到5年的時間裡, 經歷了技術萌芽期(Innovation Trigger), 2013年從希望膨脹的巔峰期(Peak of Inflated Experctations)向下回落,

直到今天走向了泡沫破裂的低谷(Through of Disillusionment)。

大量的3D列印公司倒閉, 整個行業仍然沒有看到這項技術的廣泛運用, 所有之前描述過的精彩絕倫的場景都幾乎沒有實現, 之前狂熱追捧的投資人也早已無蹤無影。 黑夜會淹沒許多來不及思考出路的人, 而那些存活了下來的守夜人,

則在不斷反思中臨淵履薄, 戰兢前行。

破繭 | 推動3D列印殺入精密鑄造行業

在整個行業低迷之時, 不久前, 國內三家企業聯合發佈了“3D列印+精密鑄造”的新應用, 在全球範圍內向客戶提供小批量、複雜結構的金屬零部件製造服務。 這是一場由兩位3D列印的行業守夜人主導的革命性轉型, 預示著一次由3D列印技術帶來的新的飛躍:從製作樣件向製造最終零部件, 從單一樣件製作向小規模多批次生產、甚至大批量生產進軍。

這項新的應用, 濃縮了三家公司多年的心血:資料從南京壹千零壹號的綜合雲製造平臺上傳, 發送到1001號核心工廠中的工業級FDM(FFF)核心生產線, 運用PolyMaker最新研製的PolyCast材料和PolySmooth技術, 列印出工業臘件,

然後送入鑫宇精工的自動化精密鑄造生產線, 最終得到完全符合工業標準的金屬零部件。 在不遠的將來, 三家企業將聯合推出國內最先進的無塵精密鑄造車間, 將新技術和傳統工藝緊密地結合, 為3D列印技術尋找一片新的“藍海”。

反思|藍海在哪裡?甜水井在哪裡?

以FDM技術應用為主帶動了過去幾年3D列印的繁榮。 幾年間, 大量的桌面級別的設備湧向社會, 使得這個新技術進入普羅大眾的視野, 打造出了一場3D列印的科普狂歡。

然而,當國內仍舊熱衷於談論桌面級別的3D列印設備在消費級市場中的井噴式發展之時,作為3D列印桌面機行業風向標的Makerbot已於2013年委身于行業巨頭StrataSys,並於2015年再度裁員不再生產設備,以及另一位元巨頭3DSystem旗下桌面級品牌Cube系列停產等一系列現象,可謂是“冰火兩重天”。在深圳一帶的小工廠裡,一台普通的桌面機3D列印設備的提貨價不足千元,這一領域現在已經陷入了價格戰的泥潭。

將3D列印應用於工業原型樣件(Prototype)是當前該技術在工業生產領域結合最緊密的應用方向之一。據Sculpteo最新發佈的《2017年3D列印行業調查報告 (TheState of 3Dprinting,Edition 2017)》,原型樣件的應用占到整個技術應用的34%,概念產品的驗證(Proof of Concept)則占23%,兩者疊加已經超過整個3D列印技術應用的50%以上。

而事實上,當前3D列印技術主要應用的工業模型樣件市場,一直以來都是傳統手板行業的天下。對於那些缺乏傳統手板基礎的新興3D列印企業來說,能夠從國內手板行業中分得一塊蛋糕也是異常的艱難。據行業統計,當前工業模型行業的利潤率其實不到20%,且工業模型的製作往往只是從0到1的個性化試製,缺乏規模化生產的龐大價值體系。規模分散、利潤不足、競爭激烈,使得很多以3D列印服務為主業的公司,也面臨非常巨大的生存壓力。

行業成本壓力的不斷增加,競爭環境日趨惡化,核心技術仍然與海外有很大差距。企業未來要生存下來,就要找到自己的“甜水井”。筆者採訪了上面幾家公司的經營者,大家都共同認為:

·3D列印必須要在傳統製造業中找到落腳點,必須要“融入”和“改善”,而不是“顛覆”傳同行業,口號式的思想用於經營企業是危險的;

·3D列印本質是製造,製造的核心就是品質和成本,沒有規模效應,就很難生存,必須要把3D列印從製造樣件的位置,挪到生產最終產品和小批量、大批量製造的路子上去;

·找到技術獨特的優勢,並且發揮到極致,找一個很精准的點進行飽和攻擊。

未來|鑄造業是新的一片藍海

調查顯示,鑄造市場的規模是工業樣件市場的近1000倍。據中國鑄造協會統計,2010年我國鑄造企業數量多達30000家,居全球首位;另中國機械工業聯合會統計,2010年中國鑄造業規模以上企業僅5957家,平均單廠年產量為3506噸。精密鑄造是鑄造業中技術水準最高、工藝最複雜、利潤率最高的細分領域,很大一部分的航空、汽車的複雜零部件,都是用這種工藝生產的。

由於每一個精密鑄造零件都必須對應一個蠟模和形殼,目前上文中使用的3D列印材料PolyCast,已經達到了3/100000的灰燼度,從工藝性能上足以替代傳統的鑄造蠟。而1001號的3D列印的集群已經完全使用了工業4.0時代的MES系統,全自動化,大大地高了規模化生產的能力。而且,由於新材料在常溫下不會變形,使得在大型鑄造件上,有更加明顯的優勢。

新的“3D列印+精密鑄造”的工藝相較於直接的金屬3D列印工藝(SLM/EBM/DMLS等),在成本和材料的選擇方面,也有無可比擬的優勢:

1)在當前技術條件下,金屬3D列印的設備成本、材料成本、維護升本都非常的高,比“3D列印+精密鑄造”的成本高出至少一個數量級;

2)直接3D列印金屬可選擇的材料種類也多局限於鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼、模具鋼等有限的種類裡,傳統的鑄造工藝對金屬的種類沒有特別的限制;

3)金屬直接3D列印當前還是一座技術“孤島”, “3D列印+精密鑄造”卻能夠與行業裡面上萬家企業合作,充分杠杆成熟產業帶來的全域性的優勢。

切入精密鑄造行業,僅僅是3D列印技術應用落地的一個探索,我們堅信未來會有更多的技術應用的出現。這有賴於全行業在技術創新上孜孜不倦。作為新的製造技術,如何面對品質、成本、速度的永恆課題,是行業同行者要不斷面臨的挑戰,讓我們拭目以待。

然而,當國內仍舊熱衷於談論桌面級別的3D列印設備在消費級市場中的井噴式發展之時,作為3D列印桌面機行業風向標的Makerbot已於2013年委身于行業巨頭StrataSys,並於2015年再度裁員不再生產設備,以及另一位元巨頭3DSystem旗下桌面級品牌Cube系列停產等一系列現象,可謂是“冰火兩重天”。在深圳一帶的小工廠裡,一台普通的桌面機3D列印設備的提貨價不足千元,這一領域現在已經陷入了價格戰的泥潭。

將3D列印應用於工業原型樣件(Prototype)是當前該技術在工業生產領域結合最緊密的應用方向之一。據Sculpteo最新發佈的《2017年3D列印行業調查報告 (TheState of 3Dprinting,Edition 2017)》,原型樣件的應用占到整個技術應用的34%,概念產品的驗證(Proof of Concept)則占23%,兩者疊加已經超過整個3D列印技術應用的50%以上。

而事實上,當前3D列印技術主要應用的工業模型樣件市場,一直以來都是傳統手板行業的天下。對於那些缺乏傳統手板基礎的新興3D列印企業來說,能夠從國內手板行業中分得一塊蛋糕也是異常的艱難。據行業統計,當前工業模型行業的利潤率其實不到20%,且工業模型的製作往往只是從0到1的個性化試製,缺乏規模化生產的龐大價值體系。規模分散、利潤不足、競爭激烈,使得很多以3D列印服務為主業的公司,也面臨非常巨大的生存壓力。

行業成本壓力的不斷增加,競爭環境日趨惡化,核心技術仍然與海外有很大差距。企業未來要生存下來,就要找到自己的“甜水井”。筆者採訪了上面幾家公司的經營者,大家都共同認為:

·3D列印必須要在傳統製造業中找到落腳點,必須要“融入”和“改善”,而不是“顛覆”傳同行業,口號式的思想用於經營企業是危險的;

·3D列印本質是製造,製造的核心就是品質和成本,沒有規模效應,就很難生存,必須要把3D列印從製造樣件的位置,挪到生產最終產品和小批量、大批量製造的路子上去;

·找到技術獨特的優勢,並且發揮到極致,找一個很精准的點進行飽和攻擊。

未來|鑄造業是新的一片藍海

調查顯示,鑄造市場的規模是工業樣件市場的近1000倍。據中國鑄造協會統計,2010年我國鑄造企業數量多達30000家,居全球首位;另中國機械工業聯合會統計,2010年中國鑄造業規模以上企業僅5957家,平均單廠年產量為3506噸。精密鑄造是鑄造業中技術水準最高、工藝最複雜、利潤率最高的細分領域,很大一部分的航空、汽車的複雜零部件,都是用這種工藝生產的。

由於每一個精密鑄造零件都必須對應一個蠟模和形殼,目前上文中使用的3D列印材料PolyCast,已經達到了3/100000的灰燼度,從工藝性能上足以替代傳統的鑄造蠟。而1001號的3D列印的集群已經完全使用了工業4.0時代的MES系統,全自動化,大大地高了規模化生產的能力。而且,由於新材料在常溫下不會變形,使得在大型鑄造件上,有更加明顯的優勢。

新的“3D列印+精密鑄造”的工藝相較於直接的金屬3D列印工藝(SLM/EBM/DMLS等),在成本和材料的選擇方面,也有無可比擬的優勢:

1)在當前技術條件下,金屬3D列印的設備成本、材料成本、維護升本都非常的高,比“3D列印+精密鑄造”的成本高出至少一個數量級;

2)直接3D列印金屬可選擇的材料種類也多局限於鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼、模具鋼等有限的種類裡,傳統的鑄造工藝對金屬的種類沒有特別的限制;

3)金屬直接3D列印當前還是一座技術“孤島”, “3D列印+精密鑄造”卻能夠與行業裡面上萬家企業合作,充分杠杆成熟產業帶來的全域性的優勢。

切入精密鑄造行業,僅僅是3D列印技術應用落地的一個探索,我們堅信未來會有更多的技術應用的出現。這有賴於全行業在技術創新上孜孜不倦。作為新的製造技術,如何面對品質、成本、速度的永恆課題,是行業同行者要不斷面臨的挑戰,讓我們拭目以待。

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