把砂型3D打印成本降到1元/kg，愛司凱與三家鑄造產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)供應(yīng)商戰(zhàn)略簽約

導(dǎo)讀：隨著砂型3D打印技術(shù)在打印效率、打印尺寸、砂型性能等方面的不斷提升，以及3D打印砂型成本的不斷下降，已經(jīng)逐漸成為被傳統(tǒng)鑄造領(lǐng)域廣泛使用的一種創(chuàng)新技術(shù)路線。

2024 年 7 月 4 日，由中國鑄造協(xié)會(huì)主辦的“第二十二屆中國國際鑄造博覽會(huì)”在上海開幕，來自 50 多個(gè)國家和地區(qū)的1500多家鑄造產(chǎn)業(yè)上下游的知名展商亮相本次展會(huì)，成為推動(dòng)鑄造行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、走高質(zhì)量發(fā)展道路的重要平臺(tái)。

△第二十二屆中國國際鑄造博覽會(huì)開幕儀式

△愛司凱董事長(zhǎng)李明之先生受邀作為剪彩嘉賓出席開幕式

南極熊獲悉，砂型3D打印機(jī)制造商愛司凱重磅亮相本次展會(huì)，發(fā)布了三款生產(chǎn)線級(jí)的砂型3D打印設(shè)備T1814、T2518和BTHS2515出口版，并與三家在砂型鑄造產(chǎn)業(yè)鏈上的優(yōu)勢(shì)供應(yīng)商簽訂戰(zhàn)略合作，從多個(gè)維度來推動(dòng)3D打印技術(shù)幫助鑄造產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步的降本增效，實(shí)現(xiàn)綠色智能鑄造。

在中國鑄造協(xié)會(huì)的支持下，在協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)張立波先生及眾多鑄造業(yè)大咖的見證下，“同心筑夢(mèng)”愛司凱3D 打印+綠色智能鑄造產(chǎn)業(yè)鏈戰(zhàn)略合作儀式成功舉辦。對(duì)于當(dāng)前我國的鑄造產(chǎn)業(yè)來講，這是一場(chǎng)具有深遠(yuǎn)意義的簽約儀式，愛司凱攜手濟(jì)南圣泉集團(tuán)、廣西蘭科資源再生利用有限公司、佛山市國恒網(wǎng)絡(luò)科技有限公司成功簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，四家企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，共同致力于推進(jìn)砂型 3D 打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為鑄造業(yè)客戶降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，開啟了行業(yè)發(fā)展的新篇章。

△佛山國恒科技董事長(zhǎng)陳耀波（左一）、愛司凱董事長(zhǎng)李明之（左二）、濟(jì)南圣泉集團(tuán)材料事業(yè)部總經(jīng)理袁永（右二） 、廣西蘭科資源董事長(zhǎng)戴偉平（右一）

愛司凱作為此次戰(zhàn)略合作的核心成員之一，經(jīng)歷近20年的深耕細(xì)作，已躋身為中國增材制造(3D工業(yè)打印)領(lǐng)域的創(chuàng)新先鋒，自主研發(fā)的“壓電噴墨打印頭”為國家工信部列入的3D打印核心部件，已經(jīng)商業(yè)化應(yīng)用在工業(yè)增材制造主流領(lǐng)域的3D砂型、3D陶瓷打印產(chǎn)品中。

△愛司凱自研砂型3D打印機(jī)壓電打印噴頭

其砂型 3D 打印機(jī)憑借自研的壓電噴頭核心零部件，在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化，愛司凱的砂型 3D 打印解決方案能夠?yàn)殍T造企業(yè)提供高精度、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的砂型制造，大大提高了鑄造產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。本次展會(huì)上，最新發(fā)布的生產(chǎn)線級(jí)砂型3D打印設(shè)備，通過集中清砂系統(tǒng)和循環(huán)打印倉，進(jìn)一步降低了鑄造企業(yè)的投資成本。

△愛司凱新發(fā)布的砂型3D打印機(jī)T1814

成立于1979年的濟(jì)南圣泉集團(tuán)，產(chǎn)業(yè)覆蓋生物質(zhì)精煉、高性能樹脂及復(fù)合材料、鑄造材料、健康醫(yī)藥、新能源等領(lǐng)域。高性能樹脂及復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)是圣泉的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，目前圣泉集團(tuán)酚醛樹脂產(chǎn)能達(dá)65萬噸/年，呋喃樹脂年產(chǎn)能15萬噸，均位居全球前列。其生產(chǎn)的鑄造材料覆蓋冷芯盒樹脂、覆膜砂酚醛樹脂、堿性酚醛樹脂、涂料、固化劑、無機(jī)粘結(jié)劑、發(fā)熱保溫冒口、熔煉材料等一百多種，構(gòu)建了完整鑄造材料產(chǎn)品體系。   

圣泉集團(tuán)也重磅亮相本屆鑄造展，據(jù)南極熊了解，圣泉集團(tuán)針對(duì)愛司凱的砂型3D打印壓電噴頭，專門開發(fā)了一款高性能的呋喃樹脂材料，作為砂型3D打印中的粘結(jié)劑，‌具有優(yōu)秀的耐蝕性能、‌耐熱性能及機(jī)械性能，能夠?yàn)樯靶?3D 打印提供優(yōu)質(zhì)的原材料保障，提高砂型的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，而且成本大幅下降。

△圣泉集團(tuán)展出的3D打印呋喃樹脂

廣西蘭科資源主要為鑄造行業(yè)提供鑄造廢砂及其他鑄造固體廢棄物的全方位綜合利用解決方案、量身定制中試服務(wù)、設(shè)備交鑰匙工程以及投資運(yùn)營管理，擁有先進(jìn)的廢砂再生處理的產(chǎn)業(yè)化工藝技術(shù)和核心裝備技術(shù)。通過自主研發(fā)的技術(shù)及裝備對(duì)鑄造廢砂進(jìn)行再生處理后產(chǎn)出的再生砂性能優(yōu)于新砂，可100%替代新砂，實(shí)現(xiàn)廢砂零排放，同時(shí)減少了90%新砂開采量，可為鑄造企業(yè)降低20%的用砂成本、顯著降低鑄件廢品率和縮短鑄件清理工時(shí)，是優(yōu)質(zhì)的鑄造再生循環(huán)利用成套環(huán)保設(shè)備的供應(yīng)商。

3D打印砂的回收再利用，是每一家鑄造廠都需要解決的問題，在鑄造過程中產(chǎn)生的廢砂和廢渣，廣西蘭科能夠通過先進(jìn)的技術(shù)和工藝進(jìn)行回收處理，將其轉(zhuǎn)化為可再利用的原材料，減少對(duì)新資源的開采和使用。同時(shí)，廣西蘭科還能夠?qū)﹁T造企業(yè)產(chǎn)生的廢水、廢氣進(jìn)行有效處理，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，為鑄造產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

佛山國恒科技在數(shù)字化和智能化領(lǐng)域具有深厚的技術(shù)積累和豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。在此次合作中，國恒科技將以自身積累的數(shù)萬個(gè)不同類型的砂型鑄造案例數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，為鑄造廠商提供數(shù)字化的解決方案，包括生產(chǎn)過程的數(shù)字化監(jiān)控、質(zhì)量追溯系統(tǒng)、智能供應(yīng)鏈管理等。

通過國恒科技的數(shù)字化技術(shù)，鑄造企業(yè)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控砂型 3D 打印的生產(chǎn)過程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決生產(chǎn)中的問題，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。質(zhì)量追溯系統(tǒng)能夠確保每一個(gè)鑄造產(chǎn)品的質(zhì)量可追溯，為客戶提供更加可靠的產(chǎn)品。智能供應(yīng)鏈管理則能夠優(yōu)化原材料的采購和配送，降低庫存成本，提高供應(yīng)鏈的響應(yīng)速度。   

在簽約儀式之后，南極熊對(duì)愛司凱董事長(zhǎng)李明之進(jìn)行了采訪，李明之表示：“愛司凱解決了卡脖子的打印噴頭問題，圣泉集團(tuán)提供了更有競(jìng)爭(zhēng)力的樹脂材料，蘭科系統(tǒng)性的鑄造砂回收解決方案，國恒的大量鑄造案例，將鑄造廠在引入砂型3D打印技術(shù)所面臨的一系列問題一次性解決掉。我們相信砂型3D打印就會(huì)在鑄造廠里實(shí)現(xiàn)真正的生產(chǎn)化應(yīng)用，而不僅僅是研發(fā)的應(yīng)用。我們四方現(xiàn)在提供的方案，可以將砂型的打印成本降低到1元/kg左右，而且解決了砂回收問題、環(huán)境問題，我們稱之為綠色智能鑄造，同時(shí)降低了鑄造企業(yè)在工藝、軟件方面的試錯(cuò)成本。我們認(rèn)為這樣可以徹底地提高鑄造廠對(duì)使用3D 打印的信心，讓中國整個(gè)的鑄造產(chǎn)業(yè)在全世界最具競(jìng)爭(zhēng)力，這就是我們這次戰(zhàn)略合作簽約的目的。”   

此次愛司凱與圣泉集團(tuán)、蘭科資源、國恒科技的戰(zhàn)略合作，具有多方面的重要意義。從技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、環(huán)境保護(hù)多個(gè)維度支持鑄造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，展望未來，四家企業(yè)將攜手共進(jìn)，不斷深化合作領(lǐng)域，拓展市場(chǎng)空間。預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)，砂型 3D 打印產(chǎn)業(yè)將取得更加顯著的發(fā)展成果，為鑄造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)注入強(qiáng)大動(dòng)力。相信在四家企業(yè)的共同努力下，砂型 3D 打印產(chǎn)業(yè)將迎來更加美好的明天，為我國鑄造業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

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像“華為造手機(jī)”一樣造3D打印機(jī)！實(shí)地探訪愛司凱杭州工廠
2024年5月，南極熊曾實(shí)地走訪了砂型3D打印機(jī)生產(chǎn)廠商愛司凱的杭州工廠，深入了解了這家公司是如何走上3D打印之路的。

△愛司凱董事長(zhǎng)李明之（左）、南極熊潘學(xué)松（右），位于愛司凱杭州工廠

靠CTP設(shè)備起家做到全球前三

本次南極熊實(shí)地探訪，受到愛司凱董事長(zhǎng)李明之先生的親自接待，他帶領(lǐng)我們參觀了愛司凱的研發(fā)和生產(chǎn)大樓。李明之告訴南極熊，其實(shí)愛司凱最早是做計(jì)算機(jī)直接制版機(jī)（CTP）起家，這是一種將數(shù)字化的印前圖文信息直接轉(zhuǎn)移到印版上的設(shè)備，這些設(shè)備主要用于報(bào)紙、雜志等需要大批量印刷的領(lǐng)域。愛司凱目前在CTP設(shè)備方面已經(jīng)做到全球前三的位置，就連國際大廠日本富士的CTP設(shè)備也是由愛司凱貼牌生產(chǎn)的。CTP設(shè)備需要用激光在鋁板上進(jìn)行精密雕刻，因此，愛司凱掌握了精密運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)鍵技術(shù)，并且將這套精密運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于砂型3D打印機(jī)的開發(fā)當(dāng)中。

△愛司凱的計(jì)算機(jī)直接制版機(jī)（CTP）生產(chǎn)車間

△愛司凱為日本富士貼牌生產(chǎn)的CTP設(shè)備

像“華為造手機(jī)”一樣造3D打印機(jī)

在生產(chǎn)大樓的一樓，我們終于看到了愛司凱的砂型3D打印機(jī)生產(chǎn)線，工人們正在組裝多個(gè)型號(hào)的砂型3D打印機(jī)， 包括可打印1.8米尺寸的左右雙工作砂箱打印設(shè)備S1800，和集中式清粉的風(fēng)暴T1800、T2515產(chǎn)線方案，以及出口型博通漢斯BTHS2515、BTHS4025。

△愛司凱砂型3D打印機(jī)生產(chǎn)車間

△愛司凱集中式清粉的風(fēng)暴T1800、T2515產(chǎn)線方案，通過軌道將打印倉運(yùn)送到指定位置進(jìn)行清粉，多臺(tái)打印設(shè)備匹配一套清粉裝備。這是一套真正的3D打印產(chǎn)線全流程方案，而非是傳統(tǒng)鑄造廠產(chǎn)線升級(jí)方案。

李明之表示：“與國內(nèi)其他砂型3D打印機(jī)廠商不同，愛司凱砂型3D打印機(jī)的核心在于使用了自研的壓電打印噴頭，而其他廠商只能使用進(jìn)口的噴頭。愛司凱自研打印噴頭就好比華為造手機(jī)使用麒麟芯片，奇瑞造車使用自研發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，將核心部件掌握在自己手中，我們不能被國外‘卡脖子’” 。

據(jù)南極熊了解，愛司凱從2012年就開始立項(xiàng)研發(fā)壓電式噴墨打印頭，前前后后投資了數(shù)億元，可謂是十年磨一劍。與到處采購零件，快速組裝銷售賺錢相比，李明之顯然是選擇了一條更艱難的道路。很多核心零部件之所以沒有國產(chǎn)化，一方面是其技術(shù)門檻高研發(fā)投入大，另一方面是國內(nèi)缺少配套的加工設(shè)備。比如想生產(chǎn)芯片，但沒有光刻機(jī)，可謂是“巧婦難為無米之炊”。

△3D打印壓電噴頭在潔凈房?jī)?nèi)生產(chǎn)

愛司凱為了研發(fā)生產(chǎn)這個(gè)小小的打印噴頭，需要配備一整套的加工設(shè)備，這些設(shè)備往往也是被國際巨頭壟斷的或者由于國內(nèi)需求量太小，根本沒有人造。愛司凱只能自己去造這些設(shè)備，比如噴頭各部件：噴孔板打孔設(shè)備、切割設(shè)備、涂覆設(shè)備、熱壓設(shè)備、曝光設(shè)備、檢測(cè)儀器等。這些設(shè)備都被放在四樓2000平米的潔凈房?jī)?nèi)用于生產(chǎn)打印噴頭。而且，就連打印頭上的主芯片，愛司凱也給出了自己的解決方案。

△為了研發(fā)壓電式打印噴頭，愛司凱又造了一批加工設(shè)備

△高速相機(jī)下拍攝的1滴墨水的噴射過程

在重重困難之下，經(jīng)過多年的持續(xù)開發(fā)愛司凱終于還是取得了突破，推出了國產(chǎn)的壓電式打印噴頭，打破了國內(nèi)在這一領(lǐng)域的空白，并大幅降低了這一核心零部件的成本。目前，愛司凱的噴墨打印頭有512孔和1024孔兩種，分辨率分別為200dpi和400dpi。量產(chǎn)的512噴頭已使用在公司全系列3D砂模和3D陶瓷打印機(jī)上，部分MEMS工藝的512噴頭正在細(xì)分市場(chǎng)進(jìn)行試用和測(cè)試；立式傳統(tǒng)1024噴頭和立式MEMS1024也已進(jìn)入研發(fā)樣品的小批量測(cè)試階段。由于采用自研噴頭，可以根據(jù)3D打印材料的特性，選擇噴頭流道的材料，從材料兼容性上大大提高噴頭壽命。根據(jù)不同打印材料，為客戶定制不同材質(zhì)噴頭，為多元化材料的在3D上的應(yīng)用提供支持。

△愛司凱3D打印壓電噴頭及結(jié)構(gòu)

愛司凱為什么選擇了一條最艱難的路？

在參觀完愛司凱的研發(fā)、生產(chǎn)廠房之后，南極熊為之震驚，沒想到愛司凱竟然真的為了制造這個(gè)小小的噴頭，投入了如此巨大的精力和研發(fā)成本。但是，南極熊依然心存疑慮，在其他廠商紛紛想辦法快速推出打印設(shè)備，盡快實(shí)現(xiàn)盈利的背景下。愛司凱卻選擇了苦熬十年，為了年銷售百臺(tái)級(jí)別的砂型3D打印機(jī)，噴頭千個(gè)級(jí)別的用量，投資幾個(gè)億去研發(fā)打印噴頭，這到底值不值得？

李明之表示：“這是一項(xiàng)“卡脖子”的技術(shù)，國內(nèi)總要有人去做，如果我們都不做，那我們將一直被卡脖子�？杀�的是，在我們推出打印噴頭之后，同行并不相信我們能夠做噴頭。而實(shí)際上我們的打印噴頭與進(jìn)口的相比，在性能、兼容性、使用壽命及應(yīng)用成本方面均具備優(yōu)勢(shì)，愛司凱的噴頭壽命超過1000億次，而且在砂型機(jī)的服務(wù)周期中噴頭的更換成本也更低。而且經(jīng)過我們的長(zhǎng)期運(yùn)行驗(yàn)證之后，這個(gè)打印噴頭未來還能用于噴繪等領(lǐng)域，用量級(jí)別在數(shù)萬個(gè)。”

△愛司凱董事長(zhǎng)李明之手持傾盡心血研發(fā)的打印噴頭

由于壓電打印噴頭技術(shù)之前一直掌握在日本富士等極少數(shù)國外廠商手中，因此3D打印機(jī)設(shè)備廠商如果想對(duì)噴頭做一些定制化的開發(fā)幾乎是不可能的。而如果擁有了自研噴頭，則掌握了完全的主動(dòng)權(quán)。

愛司凱為了適應(yīng)各種不同的墨水，針對(duì)打印噴頭做了很多適應(yīng)性的開發(fā)。以環(huán)氧樹脂墨水為例，其粘度在200-2000mPa.s，導(dǎo)致流體阻力增加。愛司凱3D樹脂類專用噴頭通過增加流道截面積，配備熱循環(huán)系統(tǒng)（保證噴頭在80-100攝氏度下穩(wěn)定工作）和高電壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的打印。

△愛司凱為客戶提供的砂型3D打印設(shè)備

對(duì)于有機(jī)酸類的墨水來講，其化學(xué)性能較為活潑，對(duì)金屬材料有腐蝕、對(duì)高分子材料有溶脹現(xiàn)象。為了打印這種材料，AMSKY固化劑專用噴頭更換了流道材料（單晶硅、硅酸鹽），更換了粘結(jié)劑（耐強(qiáng)酸），并在液體流過的界面增加半導(dǎo)體級(jí)涂層（耐強(qiáng)堿強(qiáng)酸）。

對(duì)于水基墨水來講，主溶劑為水，容易產(chǎn)生氣泡。溶質(zhì)密度偏大，固含量偏高，容易沉淀。AMSKY陶瓷類專用噴頭通過增加脫氣單元，增加回流流道截面積，更改為正壓供墨系統(tǒng)等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)水基墨水的噴墨打印。

未來的路該怎么走

南極熊相信，在SLM 選擇性激光熔融金屬3D打印機(jī)開始紛紛采用國產(chǎn)激光器一樣，BJ粘結(jié)劑噴射3D打印機(jī)未來也會(huì)采用國產(chǎn)打印噴頭，這是一條必經(jīng)之路�，F(xiàn)在BJ粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)正在崛起，未來的潛力巨大，這項(xiàng)技術(shù)不但能夠打印砂型，還可以打印陶瓷和金屬，甚至尼龍等材料，這些都需要用到打印噴頭。到那時(shí)，愛司凱的長(zhǎng)線策略將會(huì)真正的綻放出應(yīng)有的光芒。

本次愛司凱的探訪之旅，南極熊除了震驚之外同時(shí)也充滿了期待。因?yàn)椴坏�看到壓電打印噴頭這一核心器件的突破之路，李明之還向南極熊展示了另外一項(xiàng)黑科技，是SLM金屬3D打印設(shè)備中的一個(gè)核心零部件，這項(xiàng)技術(shù)有望大幅降低8激光金屬機(jī)的價(jià)格。在這里先賣個(gè)關(guān)子，等到產(chǎn)品正式發(fā)布之時(shí)，南極熊再來揭秘。