專訪華曙高科：單一客戶正配置數(shù)十臺(tái)金屬3D打印機(jī)，批量化生產(chǎn)按下“加速鍵”

在全球科技創(chuàng)新的浪潮中，3D打印技術(shù)一直以來都是備受矚目的焦點(diǎn)。隨著技術(shù)發(fā)展的日臻成熟，有許多制造廠商開始探索3D打印在大批量、大幅面工業(yè)場景中的應(yīng)用。這其中不乏國產(chǎn)制造商的身影，例如鉑力特、華曙高科和易加三維等典型代表。憑借著多年以來的技術(shù)創(chuàng)新和經(jīng)驗(yàn)積累，湖南華曙高科走在了我國甚至全球增材制造廠商的前列，并于2023年上半年在上交所科創(chuàng)板上市。該公司為提供廣泛的工業(yè)級聚合物（SLS）和金屬激光粉末床融合系統(tǒng)（SLM）產(chǎn)品線，具有適合許多行業(yè)和市場的各種構(gòu)建尺寸和加工能力。

在今年備受期待的中國上海亞洲2023 TCT展會(huì)上，3D打印技術(shù)再次引領(lǐng)潮流，吸引了來自世界各地的參觀者和行業(yè)專家。其中華曙高科憑借其卓越的設(shè)備迭代和技術(shù)創(chuàng)新，一度成為展會(huì)上的熱點(diǎn)。

△左為華曙高科執(zhí)行董事、副總經(jīng)理 程杰，中為華曙高科創(chuàng)始人、董事長 許小曙博士

在本次盛會(huì)上，南極熊有幸采訪到華曙高科創(chuàng)始人、董事長許小曙博士和執(zhí)行董事、副總經(jīng)理程杰，兩位行業(yè)專家向我們系統(tǒng)地介紹了公司近期以來取得的設(shè)備創(chuàng)新和技術(shù)突破，接下來就讓我們一同揭示這家科創(chuàng)企業(yè)的精彩之處。

激光粉末床熔融（LPBF）系列設(shè)備創(chuàng)新

TCT Asia 2023上，華曙高科向更廣闊的市場推出了FS1211M和FS811M-U。有關(guān)華曙高科在本次展會(huì)上所發(fā)布的系列設(shè)備，南極熊此前已經(jīng)有過系統(tǒng)的介紹：1.6米級16激光金屬機(jī)已裝機(jī)多臺(tái)，華曙高科發(fā)布五款創(chuàng)新3D打印產(chǎn)品-南極熊3D打印網(wǎng) - 平臺(tái) (nanjixiong.com)

當(dāng)然，華曙在今年的展會(huì)上設(shè)備端最大的亮點(diǎn)莫過于宣布推出了 16 激光 FS1521M 系列“超大”金屬 3D 打印機(jī)，這是目前該公司在客戶端列裝的最大型金屬打印設(shè)備。FS 1521M打印設(shè)備成功裝配了16路500W激光器，成型缸尺寸達(dá)到了1.5米，用戶可根據(jù)需求靈活選擇不同幅面尺寸成形缸配置，不同尺寸方缸&圓缸可切換使用，保證了成形效率。在展會(huì)現(xiàn)場，華曙對外展示他們使用FS1521M所成形直徑達(dá)1.5m的大型太陽能電池板面板。

據(jù)華曙高科執(zhí)行董事程杰介紹，F(xiàn)S1521M設(shè)備的關(guān)鍵的核心技術(shù)之一是集成到光路系統(tǒng)中的16激光器，它能夠保證成形件所有的搭接區(qū)域跟非搭接區(qū)域的成形質(zhì)量一致。該設(shè)備還配備了專有的風(fēng)場設(shè)計(jì)，經(jīng)過多次迭代的風(fēng)場結(jié)構(gòu)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)三層氣流風(fēng)場的穩(wěn)定運(yùn)行。整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定能夠保證幾百個(gè)小時(shí)（近400個(gè)小時(shí)）連續(xù)不間斷地運(yùn)行。此外，F(xiàn)S 1521M的一體化設(shè)計(jì)，可在打印完成后即時(shí)更換成形缸和快速清粉，無需像傳統(tǒng)機(jī)型一樣經(jīng)歷停機(jī)、清粉和二次換氣步驟，極大提升了打印效率。

華曙高科新型 FS350M-4 金屬 3D 打印機(jī)，構(gòu)建尺寸為 433 x 358 x 400 毫米，標(biāo)配四路 500W激光配置。據(jù)該公司稱，F(xiàn)S350M-4 非常適合模具、工具、汽車和航空航天等一系列行業(yè)的金屬零件的中批量生產(chǎn)。目前粉末材料的材料性能包括鋁、鈦、馬氏體時(shí)效鋼和特殊等級的不銹鋼。

華曙高科表示，得益于最新工藝參數(shù)的開發(fā)，包括可變層厚、填充和細(xì)節(jié)的自適應(yīng)掃描策略，F(xiàn)S350M-4能夠提高生產(chǎn)率并實(shí)現(xiàn)“卓越”的零件質(zhì)量。例如，在鞋模應(yīng)用中，據(jù)該公司稱，F(xiàn)S350M-4 平臺(tái)能夠在一次構(gòu)建中生產(chǎn)一雙鞋模的所有鞋碼的 95% 以上。Farsoon 表示，與同類其他金屬激光粉末床融合系統(tǒng)相比，其構(gòu)建體積率高出 60%。FS350M-4的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)計(jì)貫徹了連續(xù)增材制造的理念：在一批零件燒結(jié)完成后轉(zhuǎn)移到后面的冷卻倉，成形腔室進(jìn)來新的料倉完成新一批零件的制造，真正實(shí)現(xiàn)了滾動(dòng)式制造。

在大型3D打印生產(chǎn)運(yùn)營商中，惰性氣體消耗占成本的很大一部分。華曙高科稱，F(xiàn)S350M-4 配備“高效”惰性氣體系統(tǒng)。該公司表示，凈化過程需要 11 分鐘。打印過程中，惰性氣體消耗量需要3-5L/min。

該公司表示，新系統(tǒng)配備了集成的先進(jìn)三級過濾器模塊，具有“強(qiáng)大”的反沖洗功能，可確保更長的過濾器壽命，有助于降低過濾器更換成本。華曙高科表示，其目標(biāo)是在未來提供永久性的過濾解決方案，以提高機(jī)器的正常運(yùn)行時(shí)間并簡化操作。

FS350M-4 的機(jī)器占地面積為 6平方米，配有集成過濾系統(tǒng)。據(jù)華曙高科稱，在增材工廠環(huán)境中，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高密度布局，以實(shí)現(xiàn)單位面積的“最大吞吐量”，從而實(shí)現(xiàn)更高效的增材生產(chǎn)布局。

華曙高科表示，新系統(tǒng)還包括一個(gè)高效的頂部供粉系統(tǒng)。一旦容器中的電量不足，配備的傳感器就會(huì)發(fā)出重新填充的消息。Farsoon 表示，粉末填充裝置可以輕松對接，從而能夠快速填充材料，而不會(huì)干擾構(gòu)建過程。

少支撐3D打印技術(shù)、PEEK打印工藝創(chuàng)新

除了設(shè)備端的創(chuàng)新，華曙高科還向我們展示了打印技術(shù)方面的創(chuàng)新。

通過采用自主研發(fā)軟件，華曙高科成功開發(fā)了少支撐技術(shù)，將閉式葉輪支撐量減少99.8%，大大降低了打印消耗和后處理時(shí)間，提升了產(chǎn)品質(zhì)量和效率。為解決無支撐成形的難題，華曙高科在上海專門成立了前沿研究院，通過軟件專家對軟件不停的迭代優(yōu)化，自主開發(fā)出控制建模軟件，進(jìn)而突破無支撐打印難題。據(jù)悉，華曙高科目前的少支撐技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)25°小角度懸垂結(jié)構(gòu)的成形。

PEEK是PAEK系列（聚芳醚酮）的一種，具有優(yōu)異的耐化學(xué)性、耐油性和高溫?zé)岱�(wěn)定性，熔點(diǎn)高達(dá)350℃。3D打印PEEK特別受醫(yī)療領(lǐng)域的關(guān)注，具備的生物相容性和可消毒性可用于定制植入物的制造，同時(shí)航空航天和汽車領(lǐng)域也是3D打印PEEK很常見的市場，適合更高的耐磨性和耐溫性零部件制造。然而，國內(nèi)外對PEEK材料的SLS制備上都存在一個(gè)循環(huán)利用率低的問題。為解決這個(gè)問題，華曙高科經(jīng)過多次的新舊粉末配比測試，自主研發(fā)了PEEK高溫?zé)�結(jié)工藝，成功實(shí)現(xiàn)材料2:8配比，粉末可循環(huán)燒結(jié)，為用戶節(jié)省80%材料成本，可以達(dá)到PEEK材料的100%循環(huán)利用。

產(chǎn)業(yè)化：國內(nèi)海外市場雙發(fā)力，前沿應(yīng)用驅(qū)動(dòng)變革

目前，華曙高科已為航空航天、汽車、醫(yī)療、工業(yè)模具、消費(fèi)品等多行業(yè)全方位賦能，與客戶攜手向前，共促技術(shù)成果落地。

在上市之前，華曙在走向產(chǎn)業(yè)化方面已經(jīng)做了許多布局。例如，在長沙湘江新區(qū)斥資近1億購買122畝的新總部基地，預(yù)計(jì)2024年10月入住。辦公面積從兩萬多平米擴(kuò)張到16萬平米，用于滿足產(chǎn)能的擴(kuò)大。在研發(fā)方面，華曙持續(xù)加大投入。根據(jù)2023年發(fā)布的財(cái)務(wù)報(bào)表，有15%以上的營收投入研發(fā)。華曙700多名員工中，有400多人都是技術(shù)研發(fā)人員，研發(fā)的持續(xù)投入會(huì)推動(dòng)公司產(chǎn)品越來越有競爭力。

在國際化布局上，華曙表示會(huì)持續(xù)加大對海外展會(huì)的參與和招聘海外業(yè)務(wù)人員，以擴(kuò)充海外知名度。海外市場占據(jù)了公司銷售體量的30%-45%。800多臺(tái)總裝機(jī)量里有300多臺(tái)是在海外。公司海外團(tuán)隊(duì)的外國同事已經(jīng)超過40個(gè)，聚焦銷售技術(shù)支持，售后服務(wù)和新產(chǎn)品研發(fā)等。

在業(yè)務(wù)方面，華曙一直聚焦于SLS、SLM設(shè)備產(chǎn)品，公司85%的營收依賴于鋪粉式SLS/SLM金屬設(shè)備的銷售，15%為技術(shù)服務(wù)。盡管增材制造產(chǎn)業(yè)鏈的上下游有著巨大的盈利潛力，但華曙表示未來仍將在設(shè)備制造端發(fā)力，聚焦主業(yè)，這一點(diǎn)在南極熊看來是尤為難能可貴的。

除了航空航天等高端領(lǐng)域外，未來民用也將成為增材制造的爆發(fā)點(diǎn)。目前某產(chǎn)業(yè)化客戶正配置數(shù)十臺(tái)金屬機(jī)，用于鋁合金零件的批量化生產(chǎn)。在鞋模行業(yè)，也有相關(guān)客戶購買了20多臺(tái)打印設(shè)備。

未來，華曙將在3C行業(yè)積極布局。他們表示，在手機(jī)、手表等3C端一個(gè)零件的應(yīng)用都將帶來幾百臺(tái)設(shè)備的需求量，零件產(chǎn)量甚至可達(dá)千萬級。另外，醫(yī)療行業(yè)的骨科植入物等也同樣有著很大的市場空間。

面對于傳統(tǒng)制造業(yè)的關(guān)系，華曙并不認(rèn)為他們是要顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)，而是融入傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈。事實(shí)上，傳統(tǒng)制造企業(yè)也都在布局3D打印，同樣會(huì)引入增材制造設(shè)備。試想一下，10臺(tái)數(shù)控機(jī)床配一臺(tái)增材制造設(shè)備，這對于3D打印將是一個(gè)何其龐大的比例和體量。隨著3D打印零件的性能越來越多地受到認(rèn)可，因此增材零件從機(jī)械性能上替代一些鑄造是完全沒問題的，甚至超越傳統(tǒng)制造技術(shù)。因此，業(yè)內(nèi)對3D打印零件的認(rèn)可度越高，制造零件的批量越大，最終打印設(shè)備和材料的成本也將會(huì)大幅下降，而這對于大批量生產(chǎn)將是再好不過的一件事了。

激光3D打印的未來前景和挑戰(zhàn)

最后，南極熊向華曙高科的創(chuàng)始人許小曙博士詢求了他對公司未來發(fā)展前景和增材制造發(fā)展趨勢的見解。

許博士表示：“3D打印的發(fā)展趨勢是一起一伏的，如今它又到了向上升的高速增長階段。它的高速增長可以歸因兩點(diǎn)：第一點(diǎn)就是金屬3D打印的逐步的成熟，并且它的價(jià)格在逐步的相對下降。相對價(jià)格的不斷下降使得它的應(yīng)用場景變成了一個(gè)可以實(shí)實(shí)在在作為批量生產(chǎn)制造的工具。這不僅針對比較重要的航空航天領(lǐng)域，在其他應(yīng)用里也同樣有著巨大的應(yīng)用潛力。第二點(diǎn)在于最近幾年內(nèi)業(yè)內(nèi)對3D打印的認(rèn)識逐步加深。以前大眾對3D打印的印象僅是拘泥于做一些研究。經(jīng)過十幾年像華曙一樣的友商的不斷教育和推廣，3D打印不再是一種陌生的技術(shù)。越來越多的人愿意去嘗試3D打印，用于解決到一些實(shí)際問題，甚至很多我們想不到的應(yīng)用已經(jīng)開始出現(xiàn)。例如：高爾夫球、模具等應(yīng)用，所有的這些促進(jìn)了3D打印的飛速發(fā)展�！�

在面向產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品創(chuàng)新方面，許博士也向我們分享了一些看法。他表示，現(xiàn)在3D打印主要的應(yīng)用場景已經(jīng)不再是手辦、小規(guī)�？蒲�，而是產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。因此，華曙投入了很大的精力布局產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用設(shè)備。產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用設(shè)備是需要針對于上萬件的零部件產(chǎn)量量身打造，它的工藝和軟件也需要配套跟上。產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用對成本的控制要求提高了一個(gè)數(shù)量級，因此華曙在設(shè)備的成本效益各方面做了很大的提升，所推出來的多激光器設(shè)備也是出于提升打印效益的目的。然而，多激光器也對整體打印設(shè)備的設(shè)計(jì)帶來了新的挑戰(zhàn)，風(fēng)場需要更加地穩(wěn)定和有效，相關(guān)的算法同樣也面臨很大的挑戰(zhàn)，這些都是激光3D打印走向產(chǎn)業(yè)化亟需解決的問題。

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