3D打印汽車的曙光
6年前,湖南華曙高科技創始人許小曙發現自己汽車的電動搖窗尼龍軸承壞了:這只是一個不影響內部結構的小破損,但卻直接影響車窗的使用。
他到4S 店咨詢是否可以換一個新的?4S店的解決方案是換掉整套車窗升降系統,理由是沒有單獨的軸承銷售,為此許小曙要支付500 多元的配件和維修費。許小曙放棄了這個“昂貴”的方案,他回到公司,掃瞄了一個該軸承的三維模型,隨即用華曙制造的激光燒結3D 打印機“打印”了一個新的軸承裝上了汽車。
對于激光燒結3D 打印的制造技術來說,在兩小時內制造一個汽車軸承是再輕松不過的事情。在他的打印樣品展示間里,隨處可見各種結構精密復雜的展示品:一個類似中國古代象牙雕刻的9 層鏤空套球特別引人注目。這種用手工鏤空雕刻的技藝已經失傳,但對于激光燒結3D 打印機來說,制造這樣一個結構復雜的鏤空球與“打印”一個相同大小的實心球的難度沒有任何區別。
曙光
1月22日下午,工業信息化部部長苗圩到華曙高科進行專題調研。當看到展廳內利用3D打印完成的汽車空調、發動機零配件時,華曙高科董事長許小曙指出,3D打印應用領域十分廣闊,推廣空間非常巨大,尤其在汽車、航空航天等具有特定技術要求的重要領域,應該廣泛開展跨領域合作,需要像華曙高科這樣的企業,在加強3D打印技術創新的同時,拓寬、普及技術的實際應用。苗圩透露,工信部制定的3D打印產業推廣扶持政策已經上報國務院,即將獲得審批。
許小曙認為,廣義3D 打印是下一代數字化制造的核心技術。信息化技術普及后,人們利用計算機將設計理念反映出來,但在制造時又回到了傳統機械加工的方式,廣義3D 打印將信息技術的虛擬構想直接變為了現實構件。
1996 年的濱湖機電是中國最早進入3D 打印領域的產業化公司之一,許小曙1998 年加入全球最大的3D 打印設備制造商3D 系統公司擔任技術總監,在業內,激光燒結3D 打印機甚至被稱為許氏機器。
許小曙曾用3D打印技術打印過一把通體呈玉白色的京胡。把它送給喜愛京劇的朱镕基同志。在華曙的員工有一項一般職員沒有的福利。因為擁有全世界最先進的3D打印機,他們可以制造獨一無二的小玩意。像印有心形符號或是戀人名字的手機殼、裝飾品等,汽車、自行車上用壞的零件,只要畫出來,輸入電腦,便可以通過3D打印機直接打出來。
《經濟學人》雜志認為,全球工業領域正經歷一場以“數字化制造”為標志的第三次工業革命,3D打印將成為未來制造業的趨勢。許小曙說,人不可能生活在虛擬世界里,不管是哪一種數字技術的發展,最終都要落實到制造業上,3D打印會從另一個方向,改變中國工業領域。
飛機制造同樣是小批量生產,一年能生產幾十、上百架就很可觀了,3D打印為飛機里的某些零部件生產避免了開模具的麻煩。目前,華曙生產的第一臺3D打印機已出口至美國,買家就是為飛機制造公司提供零部件生產的一家服務商。
為飛機“打印”的零部件,完全能達到使用要求。目前在全球,直接用于終端產品制造的3D打印使用的材料、基料均為尼龍粉末材料,然后再根據需要添加少量不同的添加劑,從而派生出不同的材料。下一步,他們還將研發金屬和陶瓷粉末材料。“到那時候,也許飛機里最重要的金屬結構件也可以‘打印’了。”
華曙的材料研發,啟動比設備還要早。許小曙回國后,憑著他對3D打印設備的多年研發經驗,以及機械、數學、計算機、材料學等多學科研究基礎,迅速成立了兩支隊伍,一支專攻設備,一支專攻材料。
比起設備,材料研發的挑戰更大。研發之初,為保險起見,我們使用的原材料全部進口,也就是那家處于壟斷地位的德國公司對外提供的粒料?蛇@樣研發出來的尼龍粉末材料,質量很不穩定,這對于高科技來說,可謂大忌。后來,一個偶然的機會,華曙從供應商那里得知,他們得到的粒料,都是德國公司的尾料。
尾料,說白了,就是超出質量范圍之外的料。這也讓許小曙明白,要想繼續研發,原材料必須實現國產。他們四處訪求,最終找到了一家大型國企愿意接活。而實際上,這種按特殊要求定制的原材料,對于國內化工企業來說,是從未有過的挑戰。為了不出絲毫閃失,許小曙派出技術人員,華曙在那家國企輪班盯了幾個月,歷經成千上萬次的實驗、改進,終于有了豐厚的回報。華曙研發的尼龍粉末材料,盡管強度略低于德國產品,但韌性卻是他們的兩倍。
金字塔
如果3D打印產業是一個金字塔,那么華曙只是里面的一小塊磚。 3D打印熱了,各方對它的投資意向也開始熱得發燙。但許小曙并不認為這是重要的資金來源,“至少在早期研發階段,技術方不能喪失控股權。希望政府著眼支持的不是一個華曙,而是整個3D打印產業。如果3D打印產業是一個金字塔,那么華曙只是里面的一小塊磚。如果華曙生產的設備與材料處于金字塔的塔身,那么光學系統與控制系統研究這些尖端技術,就處于塔尖,而3D打印的出現對這些技術提出了更高的要求,需要更廣泛深入地研發。有了塔尖與塔身的完美配套,就會衍生出處于塔基的關于3D打印的龐大應用。
過去,在汽車領域和家電領域,我們總是在盡力追趕人家已領跑好幾十年的技術。但3D打印,可以說,華曙與國外尖端技術站在了同一水平線上,在這一領域,我們大有可為。未來的汽車是有生命、靈魂和思想的,它將成為人們生命當中的一個伴侶,陪伴著人們度過一段快樂的時光,而不僅僅是一個交通工具。未來汽車只能將越來越趨近于人的大腦。
未來開汽車像現在開飛機一樣,將駕駛人的手和腳解放出來,互聯網帶來的各種應用有可能借助汽車這個載體來實現。網上所有的東西今后會跟汽車完全地融為一體。中國正在進行走向世界最大機器人大國的華麗轉身。
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