3D打印試水航空核電

電影《碟中諜》中，3D打印可以迅速復制“人皮面具”,，這并不代表該技術(shù)的發(fā)展方向。真正大有作為的,，是高端裝備制造,，但前提是解決成本、質(zhì)量和穩(wěn)定性問題.

風靡全球的3D打印技術(shù),，正在進入中國高端裝備制造業(yè)：國產(chǎn)大飛機與三代核電站,。

　　主要推動力量，來自北京航天航空大學教授,、國家技術(shù)發(fā)明一等獎獲得者王華明,。他的研發(fā)團隊以技術(shù)入股，分別與中航重機(600765.SH)和南風股份(300004.SZ)組建合資公司,，致力于在中國高端制造領域推廣3D打印,。

　　3D打印的“增材”制造思路，確有不可比擬的優(yōu)勢,。中國航空企業(yè)和核電設計院擁有資本與技術(shù)實力,，自然捷足先登。

　　在國際上,，以美國為首的部分發(fā)達國家,，將3D打印視作制造業(yè)復興的重要方向；同時，國內(nèi)外也有不少業(yè)內(nèi)人士認為,，這項技術(shù)成本高,、質(zhì)量不穩(wěn)定，對其前景看空,。對這一領域持觀望態(tài)度的產(chǎn)業(yè)資本,，更是多數(shù)。

　　“增材制造”

　　學名“增材制造”的3D打印,，是近年來最熱門的概念,。

　　這一概念，與傳統(tǒng)制造業(yè)的“減材制造”相對應,，不經(jīng)過機床銑,、車、鉆等傳統(tǒng)“減材”切削加工,，而是通過堆疊材料,，來直接形成最終產(chǎn)品的一種制造理念。

　　美國總統(tǒng)奧巴馬,，在2013年國情咨文中多次提及3D打印,，將其視作美國實現(xiàn)制造業(yè)復興的重要途徑，這讓其風靡一時,。

　　在這份國情咨文中,，奧巴馬展望了未來美國經(jīng)濟發(fā)展的藍圖，他特別強調(diào)了兩大方向：產(chǎn)業(yè)回歸和3D打印技術(shù)的廣泛應用,，“工人們將在美國學習和使用3D打印,，這項技術(shù)可能顛覆整個工業(yè)體系�,！�

　　奧巴馬的言論,，經(jīng)過媒體解讀和放大，迅速成為全球輿論焦點,。

　　事實上，這一概念并不新鮮,，正是起源19世紀末“照相雕塑快速立體成型”的思想,，業(yè)內(nèi)稱之為“上上世紀的思想，上世紀的技術(shù),，本世紀的市場,。”

　　北京航天航空大學教授王華明告訴《財經(jīng)》記者,，增材制造技術(shù)在國內(nèi)并非新鮮概念,，雖然目前已在航空等領域有所突破，但短期內(nèi)很難大規(guī)模應用于工業(yè)生產(chǎn)。

　　王華明是中國激光增材制造領域帶頭人,，國家技術(shù)發(fā)明一等獎獲得者,。他直言，目前媒體上炒作的商業(yè)3D打印,，多用于“娛樂目的”,，僅僅是增材技術(shù)在非金屬模型領域的應用，并不代表該項技術(shù)的發(fā)展方向,。

　　只有高端裝備制造領域的高性能金屬構(gòu)件生產(chǎn),，或生物醫(yī)學支架生產(chǎn)等領域，才能真正發(fā)揮3D打印的高科技優(yōu)勢,，整個打印過程宛如春蠶吐絲般,，層層包裹，形成最終的形態(tài),。

　　這對打印材料形成了極其苛刻的要求,。目前，可供打印的材料品種主要有石膏,、尼龍,、樹脂、金屬等,，原材料的形態(tài)限定在粉末狀,、絲狀和液體狀等僅有的幾大類，絕非普通意義上的“材料”,。

　　在二三十年前,，3D打印技術(shù)已經(jīng)可以使用樹脂等材料制作產(chǎn)品。電影《碟中諜》中,，3D打印可以迅速打印出一張“人皮面具”,，其細節(jié)早就深入人心。

　　近幾年,，3D打印可處理的材料范圍擴大到了金屬,，這才引發(fā)了業(yè)界對3D打印的高度關(guān)注，乃至被美國政府視作重振美國制造業(yè)的重要方向,。

　　在工業(yè)制造上,，某些結(jié)構(gòu)復雜的“異形”設備或零件，對加工精度和技術(shù)有著極高要求,，但是,，3D打印卻可以輕松突破這種“幾何約束”，理論上會大大降低制造難度和成本,。

　　航空領域突破

　　作為中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應用的領軍人物,，王華明正致力于在中國航空與核能領域推廣該技術(shù),。

　　目前，他的團隊分別與中航重機和南風股份組建了專業(yè)從事3D打印技術(shù)研發(fā)和推廣的子公司“中航激光”和“南方增材”,，想借助上市公司力量,，推動3D打印在工業(yè)化領域的落地。王華明團隊以技術(shù)入股,，在兩家子公司中均占股約30%,，。

　　目前,，3D打印在航空領域的進展領先于核電,。中航工業(yè)董事長林左鳴曾對外表示，中國近年來在航空航天領域取得了一系列重大突破,，離不開增材制造技術(shù)的飛速發(fā)展,。

　　軍用飛行器的相關(guān)設備，由于特殊需要,，設計非常復雜,，傳統(tǒng)生產(chǎn)思路從來是做“減”法。通過切割,、磨削,、腐蝕、熔融等工序制作零部件,，然后再拼裝或焊接成最終產(chǎn)品,。

　　這種制造思路，工藝復雜,，難度超群,，還會造成原材料的巨大浪費，成本不菲,。

　　例如,，F(xiàn)22戰(zhàn)斗機的機翼和機身連接件，用傳統(tǒng)工藝制造,，需要三個鍛件拼裝而成,。此時，3D打印的技術(shù)優(yōu)勢就凸顯出來,，使用鈦合金激光3D打印技術(shù),，一氣呵成。

　　目前正在研制中的國產(chǎn)大飛機C919,，已經(jīng)確定使用3D打印技術(shù)，生產(chǎn)鈦合金主風擋窗框,、機翼和機體銜接部位,。據(jù)介紹,，中美兩國都有計劃在戰(zhàn)斗機和軍用運輸機的部分復雜零部件生產(chǎn)上，使用3D打印技術(shù),。

　　2013年,，王明華憑借“飛機鈦合金大型復雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”，摘得當年的國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎,。

　　但王華明坦承,，由于強度和質(zhì)量控制問題，飛機的關(guān)鍵部件還難以使用3D打印,�,！皞鹘y(tǒng)鑄造、鍛造等制造產(chǎn)業(yè)不可替代,，3D打印在成本,、質(zhì)量和穩(wěn)定性上，都還不能與傳統(tǒng)制造業(yè)相比,�,！�

　　進軍核電制造

除了航空領域，王明華還謀劃將3D打印技術(shù)運用到核電領域,。

　　南風增材的成立,，正是出于這樣的目的。南風增材的母公司南風股份,，主營業(yè)務為空調(diào)通風設備的生產(chǎn),，核電通風設備占其全部產(chǎn)品線的比重超過60%，核電項目市場占有率超過70%,。

　　和飛機制造同屬高端裝備制造的核電領域,，亦有大量設計復雜精密的零部件。尤其是三代核電,，對安全性能和電站壽命提出了新的要求,。相對于“二代加”核電站，三代核電站在設備制造上難度大大增加：原先可以采用焊接工藝的設備,，現(xiàn)在需要一體化鍛造,；一些核級設備零部件，對工藝水準提出了更高的要求……

　　目前,，國產(chǎn)設備制造商正在通過四臺示范工程核電機組,，實現(xiàn)對AP1000三代核電技術(shù)裝備制造的技術(shù)消化吸收工作。現(xiàn)實尷尬是,，由于制造難度大幅提升,，國產(chǎn)裝備制造廠商普遍存在產(chǎn)品報廢率過高、工藝不穩(wěn)定的情況,。

　　“打造一個大型鍛件,，要幾百噸鋼材和三年時間,，做完后只要檢驗不合格，幾千萬元就打了水漂,�,！蹦戏皆霾亩�事總��(jīng)理朱志宇曾在受訪時表示。

南方增材希望通過3D打印技術(shù)解決這一問題,。朱志宇稱,，壓力容器、蒸汽發(fā)生器,、穩(wěn)壓器等大量核反應堆中的核心部件,，都能通過增材制造進行生產(chǎn)。

　　目前,，上海核電工程設計院與南方增材正在進行合作,，計劃使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)蒸汽發(fā)生器管板。

　　但上海核電工程設計院目前的態(tài)度,，只是“試試看”,，并無計劃在核電裝備制造上全面引入3D打印，在蒸汽發(fā)生器管板方面的合作亦如此——該設備屬于核級設備,，雙方的合作僅限于試驗,，暫時不會推向?qū)嶋H的工程運用。

　　上海核電工程設計院院長鄭明光告訴《財經(jīng)》記者,，涉足3D打印的主要目的,，只是為未來做儲備技術(shù)。他稱,，核電設計院不僅要著眼于現(xiàn)在,，更多時會為10年之后的技術(shù)發(fā)展做準備，3D打印是未來的趨勢,，但現(xiàn)在的合作僅屬于試驗階段,。

　　核電設備對安全性有極高的要求。如果3D打印技術(shù)進入核級裝備的生產(chǎn)制造,，先需要經(jīng)過層層嚴苛認證,，“這是一個漫長的過程，需要很長時間,�,！�

　　對于核級設備制造商，環(huán)保部核安全局設立了嚴格的準入門檻：必須具備核安全局頒發(fā)的生產(chǎn)許可證,。目前,，全國持證制造商不超過50家，但無一使用3D打印技術(shù),。

　　“3D打印技術(shù)是一個新概念,，核安全局接受和認可需要時間,，這意味著需要為這項技術(shù)重新搭建一套評估體系”,，鄭明光說,。

　　但鄭同時認為，3D打印技術(shù)未來肯定會在核電設備制造領域擁有一席之地,。部分核電設備設計精密,，結(jié)構(gòu)復雜，增材制造的思路,，確實可以降低難度,。但核電屬于保守型行業(yè)，始終將安全放在首位,，各方接受新技術(shù)需要一個過程,。這期間，3D打印行業(yè)正好可以用以解決其穩(wěn)定性問題,。

　　近年來,，核電設備國產(chǎn)化是業(yè)內(nèi)大勢所趨，南方增才有政策上的優(yōu)勢,。該公司的邏輯更在于,，核電屬于是高端制造業(yè)“皇冠上的明珠”，如果公司能夠在該領域取得突破,，那么進軍其他領域就不存在任何障礙,。

　　多位核電專業(yè)人士在受訪時表示，核電行業(yè)有其特殊性,，對南方增才的思路存在疑慮,。他們認為，3D打印目前尚未被主流制造業(yè)認可,。其更可行的技術(shù)路線,，是“自下而上”，先在非核領域積累經(jīng)驗,，形成產(chǎn)業(yè)化實踐經(jīng)驗,，證明其實力后，再力求在核電領域獲得突破,。

　　但目前,，在普通產(chǎn)業(yè)層面，投資者也多對3D打印技術(shù)持保守態(tài)度,。一位來自國內(nèi)知名PE的人士表示,，3D打印技術(shù)存在多年，而產(chǎn)業(yè)化剛剛興起,，特別在工業(yè)領域,，其應用仍屬于“超級前沿行業(yè)”,，“難以看清商業(yè)模式”。

　　風投一般在行業(yè)處于啟動階段時,，才會大規(guī)模介入,，而PE則是市場進入高速發(fā)展階段才會介入。目前,，對于超級前沿的3D打印產(chǎn)業(yè),，天使投資者也相當謹慎。

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