百川科技田宗军:激光增材制造处于行业爆发前期

发布时间:2024-12-13 21:48

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导语:

田宗军:现为南京航空航天大学机电学院教授,博士生导师、南京航空航天大学增材制造(3D打印)研究所所长、江苏省产业技术研究院精密与微细制造技术研究所副所长、江苏省增材制造学会(筹)理事长、江苏省三维打印技术联盟专家技术委员会副主任、南京市三维打印学会副理事长。多年来一直从事3D打印(激光增材制造)技术、特种加工技术等教学和科研工作。2013年他创立了南京百川行远激光科技股份有限公司(以下简称“百川激光股份”)。这次,我们邀请到跨界科研与企业的田总来为我们分享关于3D打印技术趋势及企业发展方面的观点。

南京百川行远激光科技股份有限公司董事长兼总经理 田宗军教授

推动3D打印大规模应用

每一年市场都会有一个非常火的词,往前倒推几年,3D打印也是最火爆的热词。它让传统制造方法完成不了的产品成为可能,其神奇魅力和市场前景吸引了一批人涌入该领域。那么经过时间的淘洗沉淀,现在3D打印技术发展存在的问题以及发展趋势是什么呢?

结合横跨科研和企业领域的经验,田总认为3D打印技术相对传统制造技术还面临许多新挑战和新问题。“目前增材主要应用于产品研发,还存在使用成本高(10~100 元/g)、制造效率低的问题,如金属材料成形为100~3000g/h,制造精度不能令人满意。另外,其工艺与装备研发还不充分,尚未进行大规模工业应用。”

因此,要发挥3D打印的优势,推动该技术的大规模应用。田总认为3D打印应与传统技术优选、集成,形成新的增长点,并加强研发、产业培育、扩大应用,通过形成协同创新的运行机制,积极科学推进,使之从产品研发工具走向批量生产模式,以技术引领应用市场发展,从而真正实现改变人们的生活。

3D打印技术经过二三十年的探索、研究和改进,目前正处于承上启下的发展阶段,一方面期待新的技术突破,要提高其在材料、精度和效率上的要求;另一方面则是基于现有技术的新应用,扩宽它的应用范围和应用方式。前者可能的发展方向是具有高效、并行、多轴、集成等特征的新型增材制造技术;而后者的应用范围有生物、医疗、航空航天、汽车、建筑、雕塑、教育,甚至是人们的日常生活,这些新兴应用领域的扩展,将使3D打印技术与装备由通用型向专用型发展,如细胞三维打印技术与装备、组织工程支架三维打印技术与装备等。

未来前景难以估量

经过近30 年的发展,目前美国已经成为增材制造领先的国家。3D打印技术不断融入人们的生活,催生出许多新的产业。人们可以用3D 打印技术自己设计物品,使得创造越来越容易。美国为保持其技术领先地位,最早尝试将3D 打印技术应用于航空航天等领域。

目前,使用3D 打印钛合金零件的F-35 已经进行了试飞。据估计,如果3000 多架战机都使用该技术制造零部件,不仅大大提高“难产”的F-35 战机的部署速度,而且还能节省数十亿美元成本,如原本相当于材料成本1~2倍的加工费现在只需原来的10% ;加工1t重的钛合金复杂结构件,传统工艺成本大约2500万元,而激光3D 焊接快速成型技术的成本在130万元左右,仅是传统工艺的5%。

世界科技强国和新兴国家都将该技术作为未来产业发展新的增长点加以培育和支持,以抢占未来科技产业的制高点。可以说,增材制造技术正在带动新一轮的世界科技和产业发展与竞争。

自20世纪90年代初始,在国家科技部等多部门持续支持下,西安交通大学、南京航空航天大学、华中科技大学、清华大学等在典型成形设备、软件、材料等方面的研究和产业化获得了重大进展。近5 年来,增材制造技术在美国和我国取得了快速的发展,主要的引领要素是低成本增材制造设备社会化应用、金属零件直接制造技术在工业界的应用、基于增材制造的各种生物材料及生物学结构的制造技术等。

增材制造技术代表着生产模式和先进制造技术发展的一种趋势,即产品生产将逐步从大规模制造向个性化制造发展,以满足社会多样化需求。虽然增材制造目前仅占全球制造业市场0.02%,但其间接作用和未来前景难以估量。增材制造的优势是制造周期短、适合单件个性化制造,可实现大型薄壁件、钛合金等难加工易热成形零件、结构复杂零件制造。该技术与设备在航空航天、医疗等领域,在产品开发、计算机外设和创新教育上具有广阔发展空间。

寻求技术与市场之间的平衡关键点

百川激光股份是依托中国科学院上海光学精密机械研究所、南京航空航天大学、南京先进激光技术研究院平台的激光、增材制造及新材料生产和研发的科技创新企业。依托科研平台的优势以及自身从事科研的经验,同时通过对市场需求深度调研和理解,百川激光股份确立了增材制造、先进激光、新材料作为核心战略发展方向。

因做科研与做企业的跨界,田总深谙技术应用的痛点。技术如果没有市场,技术的地位将大幅降低,属于象牙塔里的技术;技术产生不了效益,那技术只能处于积累并不能得到发挥。而企业所做的,正是将技术适应并作用于市场,不能超前也不能落后,寻求的是技术与市场之间的平衡关键点。通过找到平衡点,追随或引导市场,并将这种平衡持续迭代优化、形成利润。为了能够保持这种平衡,获取市场的利润,必然要求科研的技术研发再投入。科研和企业两者是相辅相成,不可分割的,这正是产学研布局的重要环节。两种身份的转换,也让田总能够切实推动科研和企业相互促进,互补互助、互为发展。

在技术与市场的平衡中,百川激光股份已初步形成材料、工艺、装备、控制一体化的产品系列,主要面向智能制造、模具加工、设计制造、文化创意等领域。

激光选区熔化(SLM)金属3D打印装备可广泛应用于航空航天、医疗定制、珠宝、模具、汽车、电子等领域;

陶瓷材料在电子信息、航空航天、新能源以及生物工程等高技术领域得到了快速发展和广泛应用;

陶瓷3D打印快速成型技术对于提高材料可靠性和重复性、缩短制备周期、降低成本以及提升产品性能都起到了至关重要的作用,主要应用在航空航天复杂轻量化的零件生产、珠宝、个性化定制、医疗齿科、化工耐腐蚀、耐高温、扛压器件;

SLA激光固化树脂快速成型装备主要应用在创意设计领域、医疗领域、工业领域、建筑领域、教育领域;

手持光固化3D打印设备主要面向科教文创方面,可应用在创意、教学、设计、文化、家居、工程、修复、玩具等等各种领域,能够真正让3D打印走进人们的日常生活中。

从发展的眼光来看,以增材制造、先进激光、新材料领域现处于行业发展且待爆发的前期,市场应用需要进一步加强孵化培育。在这个培育市场爆发的过程中,百川激光股份明确以服务先导,积极推动先进技术在行业内的落地,让服务深耕于行业,推动应用装备的普及,形成完整的材料、工艺、装备、服务的销售闭环,使得百川激光股份的上下游供应链形成健康的发展,将先进技术的传播、分享给大家,积极快乐的承担应尽的社会责任和义务。

处于变革期,引入战略资本

谈及企业发展的阶段和计划,田总以个人的成长做了比喻。一个企业就像人的成长一样,有弱小、有叛逆、有责任、有进步,需要团队互相扶持,怀着感恩心态,谨慎积微努力向前。百川激光股份目前处于变革期,未来3-5年是企业发展的契机与挑战,是关键发展的阶段。

百川激光股份将继续发挥自己的技术优势,从增材制造、先进激光和新材料三个方面入手,加强技术、产品和服务的完善融合;发挥和谐团队的优势,实行高效、协作、精益化管理,切实落实以人为本的管理思路,让效益与回报挂钩,让成员乐于奉献社会;市场布局方面侧重于开拓重点行业,如工业制造、航天军工等,通过技术产品服务的融合,以更好、更优质的技术产品服务深耕于用户,着力在客户的切实需求层面。

在资源层面上,积极引入战略合作伙伴,为后续长远的发展奠定坚实的基础。已引入了南京中科红塔先进激光资本管理有限公司的战略投资,并引入了上海鑫沅股权投资管理有限公司、东方恒通(北京)资本投资管理有限公司为公司的战略合作伙伴。

所获得的融资主要用于完善技术研发和市场销售的布局。从融资的影响来看,推动了生产、研发和销售的快速发展,加快市场销售的布局。融资解决了产品大批生产所急需的资金,扩大了生产产能,保障了规模化的高品质产品的生产;从研发角度来说,融资推动了持续的高强度研发的能力,使得新的技术能够得以持续的研发,加快了产品从研发、中试和小批试产的效率和速度。

谈及最后,田总指出整个创业过程中感受最深的是“人”的重要性,一切企业行为和活动都离不开人,包括团队建设、市场销售、生产管理等等。企业的发展非一朝一夕完成,起落、困难、艰辛,都是核心团队的人在支持和坚守,逐步形成了企业的气质和团队的文化。企业长远的发展,是由企业人决定精神面貌和胸怀,也是敢于担当、肩负社会职责的表现。做企业,其实就是做人,是责任也是担当。

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