斥資2.4億元，航天科工三院打造3D打印數(shù)字化示范基地

來源：光明日報

2022年6月，航天科工三院159廠航天增材公司簽署2.4億元裝備合作協(xié)議。將圍繞航空航天產(chǎn)品生產(chǎn)制造需求，以自主研發(fā)的激光選區(qū)熔化設備為資源平臺，打造3D打印（又稱增材制造）整體解決方案，建設國內(nèi)領先的3D打印數(shù)字化示范基地。

據(jù)了解，激光選區(qū)熔化設備是以激光作為能量源，通過模型切片實現(xiàn)逐層掃描、選擇性燒結(jié)，最終累積獲得成型零件的高端儀器。這種制造方式，克服了傳統(tǒng)技術難以制造復雜形狀金屬零件的問題，可快速近凈成型生產(chǎn)航空航天構件。

據(jù)了解，159廠黨委堅持戰(zhàn)疫情穩(wěn)產(chǎn)能、拓市場爭訂單，“兩手抓 兩不誤”，堅決扛起抗疫保產(chǎn)硬指標。通過分析各地工業(yè)資源稟賦，融合企業(yè)行業(yè)專業(yè)優(yōu)勢，開展了多輪對接和實地考察。各部門緊密配合、大力協(xié)同，利用線上視頻等方式，最終實現(xiàn)戰(zhàn)略合作“云簽約”。

未來，159廠將立足“服務國家戰(zhàn)略、服務國防建設、服務國計民生”，持續(xù)聚焦增材制造產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需求，積極發(fā)揮增材制造裝備的創(chuàng)新引領作用和全產(chǎn)業(yè)鏈輻射優(yōu)勢，推動體系建設、模式創(chuàng)新、聯(lián)合創(chuàng)新及科技成果轉(zhuǎn)化應用，做優(yōu)做強產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎，形成可復制、可推廣的增材制造智能工廠系統(tǒng)解決方案，培育壯大增材制造高質(zhì)量發(fā)展新動能，以航天品質(zhì)助力增材制造產(chǎn)業(yè)體系升級。（光明日報全媒體記者詹媛）

△圖為3D打印智能生產(chǎn)線

來源：中國航天報，記者： 苗珊珊、鄧雨楠。

日前，中國航天科工三院159廠自主研發(fā)的自主可控增材制造智能生產(chǎn)線突破現(xiàn)有的增材制造單機離散生產(chǎn)模式，首次將智慧物流、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與增材制造技術融合運用，粉末供應、物料運輸及任務調(diào)度實現(xiàn)全流程自動化，單機設備利用率與綜合產(chǎn)能大幅提升。

在原有的增材制造單機生產(chǎn)模式的基礎上，該生產(chǎn)線將5G網(wǎng)絡與數(shù)字孿生技術相結(jié)合，為后續(xù)建設“5G+增材制造”智能產(chǎn)線奠定堅實基礎。

邁向智能制造新高度

當前，隨著航天產(chǎn)品應用的不斷深入，159廠將復雜結(jié)構件的規(guī)模化生產(chǎn)提上日程。走進159廠增材制造技術創(chuàng)新中心的生產(chǎn)車間，增材制造智能生產(chǎn)線上的4臺設備正在工作，技術負責人張文韜介紹，從運送產(chǎn)品開始進行制作，到最終生產(chǎn)出符合要求的成品，僅機械臂和這4臺設備就可以自主完成。

廠房大廳的墻上安裝著一塊碩大的顯示屏，反映生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)實時跳動，4臺設備的工作運行情況一目了然，機械臂在自動上料、下料。

據(jù)介紹，增材制造技術與航天產(chǎn)品結(jié)合具有天然的應用優(yōu)勢，如結(jié)構功能設計一體化、零件結(jié)構拓撲優(yōu)化、提升設計自由度、提高材料利用率、減輕重量、降低制造成本等，原有的單機生產(chǎn)模式已不能完全滿足規(guī)模化的應用服務需求。技術負責人謝林表示，該生產(chǎn)線突破現(xiàn)有的增材制造單機離散生產(chǎn)模式，結(jié)合增材制造工藝過程特點，采用一體化布局設計，將打印主機、清粉系統(tǒng)、供粉系統(tǒng)、物流系統(tǒng)以及其余配套輔助系統(tǒng)進行布局，有效節(jié)約設備資源和車間占地。

△圖為工作人員進行增材制造產(chǎn)線巡檢

謝林表示，在傳統(tǒng)單機生產(chǎn)設備中，打印前的基板、缸體以及粉末材料準備工作與打印完成后的粉末清理、缸體運輸?shù)裙ば驘o法與設備打印同步進行，會占用設備資源，影響生產(chǎn)進度，造成平衡度較低、各工位負荷不均衡、產(chǎn)品生產(chǎn)效率低下等問題。

針對這一痛點，159廠結(jié)合增材制造工藝過程特點，采用一體化布局設計，將打印主機、清粉系統(tǒng)、供粉系統(tǒng)、物流系統(tǒng)以及其余配套輔助系統(tǒng)合理布局，提出5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方案，定制化研制連續(xù)生產(chǎn)的增材制造生產(chǎn)線系統(tǒng)。“我們現(xiàn)在的生產(chǎn)場景需要較高的網(wǎng)絡寬帶、較低的網(wǎng)絡時延，5G網(wǎng)絡恰好滿足需求。”謝林說。

“以前天天跑生產(chǎn)線，查看生產(chǎn)進度，搬運材料、粉末、重六七百公斤的缸體及打印完的零件。”張文韜形容道，現(xiàn)在的智能化增材制造系統(tǒng)使員工從過去高強度的手工操作員轉(zhuǎn)型成為了“指揮員”和“監(jiān)督員”。

5G，讓工廠更“聰明”“智能”

“我們現(xiàn)在的增材制造生產(chǎn)線系統(tǒng)是運用5G技術，通過數(shù)字賦能實現(xiàn)的。”謝林說，159廠利用5G技術“大帶寬、低時延、高可靠”的特性，將“5G+工業(yè)互聯(lián)+增材制造”相結(jié)合，從而對增材制造生產(chǎn)過程中的各類數(shù)據(jù)進行快速采集、分析及應用，實現(xiàn)增材制造由傳統(tǒng)單機生產(chǎn)向網(wǎng)絡化、智能化方向轉(zhuǎn)變，提高增材制造的生產(chǎn)效率。

從生產(chǎn)看，工廠要變得更“聰明”、更“智能”，5G確實是個好幫手。比如，每臺設備通過5G技術實現(xiàn)互聯(lián)互通，后臺能夠?qū)Ω黝悢?shù)據(jù)進行快速采集，實現(xiàn)增材制造由傳統(tǒng)單機生產(chǎn)向網(wǎng)絡化、智能化方向轉(zhuǎn)變，提高增材制造的生產(chǎn)效率。眼下應用5G技術的工廠不少，159廠有何特殊之處？謝林說，“專網(wǎng)”是門道。159廠通過與聯(lián)通公司合作，搭建了一個邊緣云專屬服務器，將所有數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒�務器上，�?shù)據(jù)不出園區(qū)，就可實現(xiàn)所有生產(chǎn)設備互聯(lián)與控制，還能對信息安全進行保護。

△網(wǎng)絡化的3D打印生產(chǎn)線（來源：Grenzebach）

5G將生產(chǎn)數(shù)據(jù)與工廠內(nèi)部系統(tǒng)對接，實時的生產(chǎn)產(chǎn)值和數(shù)據(jù)匯總進行反饋，相關人員隨時可以了解設備產(chǎn)值、動態(tài)，為159廠減員增效、提升品質(zhì)、降低成本、縮短周期帶來幫助。

“預計到年底，我們會打通物料、倉儲、調(diào)度，將熱處理等設備‘搬’進車間，增材制造設備打印好的產(chǎn)品通過AGV小車運輸?shù)较乱坏拦ば颍�相當于建立一個小型的智能工廠。”謝林說，測試后投入使用的AGV小車如同神經(jīng)網(wǎng)絡一樣，可以連接所有的工位，把工廠內(nèi)的自動化孤島一個個都連起來。

對于159廠來說，基于5G工業(yè)互聯(lián)的增材制造生產(chǎn)線首次將5G通信、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與增材制造技術進行深度融合應用。未來，159廠將建立基于工業(yè)互聯(lián)的5G增材制造智能工廠，形成增材制造技術應用新模式和典型應用場景，使產(chǎn)線具備可復制、可推廣的條件。