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3D打印试水航空核电

发布时间:2019-01-03 01:06:01 文章来源:未来智讯    
    3D打印试水航空核电作者: 朱玥   风靡全球的3D打印技能,正在进入中国高端装备制造业:国产大飞机与三代核电站。    主要推动力量,来自北京航天航空大学教授、国家技能发明一等奖获得者王华明。他的研发团队以技能入股,分辨与中航重机(600765.SH)和南风股份(300004.SZ)组建合资公司,致力于在中国高端制造领域推广3D打印。
  3D打印的“增材”制造思绪,确有不可比拟的优势。中国航空企业和核电设计院拥有资本与技能实力,自然捷足先登。
   在国际上,以美国为首的局部发达国家,将3D打印视作制造业复兴的重要方向;同时,国内外也有不少业内人士认为,这项技能成本高、质量不稳定,对其前景看空。
  对这一领域持观望立场的家当资本,更是多数。 “增材制造”
  学名“增材制造”的3D打印,是近年来最热门的观念。
   这一观念,与传统制造业的“减材制造”相对应,不经过机床铣、车、钻等传统“减材”切削加工,而是通过堆叠材料,来直接变成最后产品的一种制造理念。
   美国领袖奥巴马,在2013年国情咨文中多次提及3D打印,将其视作美国实现制造业复兴的重要途径,这让其风靡一时。
   在这份国情咨文中,奥巴马展望了未来美国经济发展的蓝图,他特别强调了两大方向:家当回归和3D打印技能的广泛应用,“工人们将在美国学习和使用3D打印,这项技能可能颠覆整个工业体系”。
   奥巴马的谈吐,经过媒体解读和放大,迅速成为全球舆论焦点。
   真相上,这一观念并不新鲜,恰是起源19世纪末“照相雕塑快速立体成型”的思维,业内称之为“上上世纪的思维,上世纪的技能,本世纪的市场”。
   北京航天航空大学教授王华明告诉《财经》记者,增材制造技能在国内并非新鲜观念,虽然目前已在航空等领域有所突破,但短期内很难大规模应用于工业生产。
   王华明是中国激光增材制造领域带头人,国家技能发明一等奖获得者。他直言,目前媒体上炒作的商业3D打印,多用于“娱乐目的”,仅仅是增材技能在非金属模型领域的应用,并不代表该项技能的发展方向。
   惟有高端装备制造领域的高本能金属构件生产,或生物医学支架生产等领域,才能真正发挥3D打印的高科技优势,整个打印过程宛如春蚕吐丝般,层层包裹,变成最后的形态。
   这对打印材料变成了极其苛刻的要求。
  目前,可供打印的材料品种主要有石膏、尼龙、树脂、金属等等,原材料的形态限定在粉末状、丝状和液体状等仅有的几大类,绝非普通意义上的“材料”。
   早在二三十年前,3D打印技能已经能够使用树脂等材料制作产品。在电影《碟中谍》中,汤姆・克鲁斯利用3D打印,能够迅速复制出一张“人皮面具”,其细节早就深入人心。
   近几年,3D打印可处理的材料范围扩大到了金属,这才引发了业界对3D打印的高度关注,乃至被美国政府视作重振美国制造业的重要方向。
   在工业制造上,某些结构复杂的“异形”设备或零件,对加工精度和技能有着极高要求,然而,3D打印却能够轻松突破这种“几何约束”,理论上会大大降低制造难度和成本。
   航空领域突破
  作为中国3D打印技能家当化应用的领军人物,王华明正致力于在中国航空与核能领域推广该技能。
   目前,他的团队分辨与中航重机和南风股份组建了专业从事3D打印技能研发和推广的子公司“中航激光”和“南方增材”,想借助上市公司力量,推动3D打印在工业化领域的落地。王华明团队以技能入股,在两家子公司中均占股约30%。
   目前,3D打印在航空领域的进展领先于核电。
  中航工业董事长林左鸣曾对外表示,中国近年来在航空航天领域取得了一系列重大突破,离不开增材制造技能的飞速发展。
   军用飞行器的相关设备,由于特殊需要,设计相当复杂,传统生产思绪从来是做“减”法。通过切割、磨削、腐蚀、熔融等工序制作零部件,然后再拼装或焊接成最后产品。
   这种制造思绪,工艺复杂,难度超群,还会造成原材料的巨大浪费,成本不菲。
   例如,F22战斗机的机翼和机身连接件,用传统工艺制造,需要三个锻件拼装而成。此时,3D打印的技能优势就突显出来,使用钛合金激光3D打印技能,一气呵成。
   目前正在研制中的国产大飞机C919,已经确定使用3D打印技能,生产钛合金主风挡窗框、机翼和机体衔接部位。
  据介绍,中美两国都有打算在战斗机和军用运输机的局部复杂零部件生产上,使用3D打印技能。
   2013年,王明华凭借“飞机钛合金大型复杂总体构件激光成形技能”,摘得当年的国家技能发明奖一等奖。
   但王华明坦承,由于强度和质量抑制问题,飞机的关键部件还难以使用3D打印。
  “传统铸造、锻造等制造家当不可替代,3D打印在成本、质量和稳定性上,都还不能与传统制造业相比。”
   进军核电制造
  除了航空领域,3D打印技能亦故意进军核电领域。
   南风增材的成立,恰是出于这样的目的。
  南风增材的母公司南风股份,主营业务为空调通风设备的生产,核电通风设备占其全部产品线的比重超过60%,核电项目市场占有率超过70%。
   和飞机制造同属高端装备制造的核电领域,亦有大量设计复杂精密的零部件。
  尤其是三代核电,对平安本能和电站寿命提出了新的要求。相对于“二代加”核电站,三代核电站在设备制造上难度大大增加:原先能够选取焊接工艺的设备,如今需要一体化锻造;一些核级设备零部件,对工艺水准提出了更高的要求。    目前,国产设备制造商正在通过四台示范工程核电机组,实现对AP1000三代核电技能装备制造的技能消化吸收事务。
  现实的尴尬是,由于制造难度大幅提升,国产装备制造厂商普遍存在产品报废率过高、工艺不稳定的情况。
   “打造一个大型锻件,要几百吨钢材和三年时间,做完后只要检验不合格,几万万元就打了水漂。”南方增材董事总经理朱志宇曾在受访时表示。
   南方增材希望通过3D打印技能解决这一问题。
  朱志宇称,压力容器、蒸汽发生器、稳压器等大量核反应堆中的核心部件,都能通过增材制造进行生产。
   目前,上海核电工程设计院与南方增材正在进行合作,打算使用3D打印技能生产蒸汽发生器管板。
   但上海核电工程设计院目前的立场,不过“试试看”,并无打算在核电装备制造上全面引入3D打印,在蒸汽发生器管板方面的合作亦如此――该设备属于核级设备,双方的合作仅限于试验,临时不会推向实际的工程运用。
   上海核电工程设计院院长郑明光告诉《财经》记者,涉足3D打印的主要目的,不过为未来做储备技能。他称,核电设计院不但要着眼于如今,更多时会为十年之后的技能发展做筹备,3D打印是未来的趋势,但如今的合作仅属于试验阶段。
   核电设备对平安性有极高的要求。如果3D打印技能进入核级装备的生产制造,先需要经过层层严苛认证,“这是一个漫长的过程,需要很长时间”。
   对于核级设备制造商,环保部核平安局设立了严格的准入门槛:必须具备核平安局颁发的生产许可证。目前,全国持证制造商不超过50家,但无一使用3D打印技能。
   “3D打印技能是一个新观念,核平安局接受和认可需要时间,这意味着需要为这项技能重新搭建一套评估体系。”郑明光说。
   但郑同时认为,3D打印技能未来肯定会在核电设备制造领域拥有一席之地。局部核电设备设计精密,结构复杂,增材制造的思绪,确实能够降低难度。但核电属于保守型行业,始终将平安放在首位,各方接受新技能需要一个过程。这期间,3D打印行业正好能够用以解决其稳定性问题。
   近年来,核电设备国产化是业内大势所趋,南方增材有政策上的优势。该公司的逻辑更在于,核电属于高端制造业“皇冠上的明珠”,如果公司可以在该领域取得突破,那么进军其他领域就不存在任何障碍。
   多位核电专业人士在受访时表示,核电行业有其特殊性,对南方增材的思绪存在疑虑。
  他们认为,3D打印目前尚未被主流制造业认可。其更可行的技能路线,是“自下而上”,先在非核领域积累经验,变成家当化实践经验,表明其实力后,再力图在核电领域获得突破。
   但目前,在普通家当层面,投资者也多对3D打印技能持保守立场。
  一位来自国内知名PE的商业人士表示,3D打印技能存在多年,而家当化刚刚兴起,特别在工业领域,其应用仍属于“超级前沿行业”,“难以看清商业模式”。
   风投一般在行业处于启动阶段时,才会大规模介入,而PE则是市场进入高速发展阶段才会介入。目前,对于超级前沿的3D打印家当,天使投资者也非常谨慎。
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