劃重點
01《環(huán)球時報》記者探訪了位于寧夏銀川經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的全球首個萬噸級鑄造3D打印智能工廠共享3D打印智能工廠。
02該工廠通過自主研發(fā)的智能平臺對生產(chǎn)過程進(jìn)行把控，整體設(shè)備工作運行，包括3D打印機(jī)執(zhí)行、智能移動小車以及立體倉庫等都被連接到智能單元中。
03共享集團(tuán)使用的3D打印技術(shù)為粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)，其原理為通過噴頭噴射粘結(jié)劑將工業(yè)部件的截面“打印”出來并一層層堆積成型。
04除此之外，共享集團(tuán)將AI大模型引入3D打印技術(shù)，以提高3D打印的效率和質(zhì)量。
05目前，共享集團(tuán)在全球粘結(jié)劑噴射3D打印機(jī)市場的銷售份額是最高的。
以上內(nèi)容由騰訊混元大模型生成，僅供參考
【環(huán)球時報赴寧夏特派記者 唐亞】近日，《環(huán)球時報》記者參與2024“走讀中國”國際媒體交流活動，與14名來自非洲、亞太地區(qū)的外國記者一同探訪“全球首個萬噸級鑄造3D打印智能工廠”共享3D打印智能工廠，實地感受3D打印的魅力，與我國3D打印技術(shù)“排頭兵”寧夏共享集團(tuán)的專家進(jìn)行深入交流，了解中國3D打印行業(yè)商業(yè)化現(xiàn)狀，探討國產(chǎn)3D打印技術(shù)的發(fā)展方向。
3D打印出的文創(chuàng)產(chǎn)品
“可以穿白襯衫和白鞋子進(jìn)入的工廠”
“2012年集團(tuán)決定推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級時，暢想了一個可以穿著白襯衫、白鞋子走進(jìn)工廠的生產(chǎn)環(huán)境。”共享智能裝備有限公司首席專家杜銀學(xué)在接受《環(huán)球時報》記者采訪時提到，傳統(tǒng)鑄造業(yè)的制造車間條件有限，工人師傅必須戴著厚厚的防塵罩，以免吸進(jìn)大量的粉塵。
《環(huán)球時報》記者日前在探訪位于寧夏銀川經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的共享3D打印智能工廠時，看到與傳統(tǒng)鑄造車間截然不同的場景14臺高5.2米、重35噸的3D打印機(jī)整齊排列在約4000平方米的空調(diào)廠房里，地面干凈，沒有一絲粉塵的痕跡，少有的幾名工人穿著干凈整潔的工裝。記者一行人進(jìn)入廠房時，身著便裝，無須穿戴防塵罩或鞋套。
看著如此干凈整潔的廠房，《環(huán)球時報》記者不禁產(chǎn)生疑問，光憑眼前的14臺3D打印機(jī)，真的能做到年產(chǎn)量超2萬噸砂型（替代傳統(tǒng)模具與手工造型的中間產(chǎn)品）嗎？
事實上，一進(jìn)共享3D打印智能工廠廠房，就能在門口被稱為“3D打印動態(tài)看板”的顯示屏上看到整個工廠的生產(chǎn)進(jìn)度。看板以三維組態(tài)形式展示14臺3D打印機(jī)、智能移動小車以及立體倉庫的狀態(tài)，下方還有打印機(jī)名稱、當(dāng)前打印狀態(tài)、打印進(jìn)度以及當(dāng)月生產(chǎn)狀態(tài)。
據(jù)現(xiàn)場工作人員介紹，共享3D打印智能工廠為數(shù)字化生產(chǎn)，通過自主研發(fā)的智能平臺對生產(chǎn)過程進(jìn)行把控，整體設(shè)備工作運行，包括3D打印機(jī)執(zhí)行、智能移動小車以及立體倉庫等都被連接到智能單元中。
外國記者團(tuán)近距離觀察3D打印出的鑄造模具。
“比如，通過動態(tài)看板能看到，8號打印機(jī)當(dāng)前生產(chǎn)狀態(tài)為已經(jīng)完成，12號打印機(jī)目前的完成率是14.3%。通過展示整體的運行狀態(tài)，我們能夠?qū)ιa(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行把控，也便于生產(chǎn)人員去監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)。出現(xiàn)任何情況，都能得到及時處理。”工廠工作人員表示，共享3D打印智能工廠一共有30多名工人，通過自主研發(fā)的智能3D打印平臺，控制室只需要每班次2至3個人就能把14臺3D打印機(jī)全部管控起來，而在傳統(tǒng)工廠里，要想達(dá)到如此規(guī)模的生產(chǎn)，至少需要100多號人。
共享智能裝備有限公司負(fù)責(zé)研發(fā)的副總經(jīng)理周志軍告訴《環(huán)球時報》記者，共享集團(tuán)使用的3D打印技術(shù)為粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)，其原理為通過噴頭噴射粘結(jié)劑將工業(yè)部件的截面“打印”出來并一層層堆積成型，可用于鑄造砂型、金屬零件生坯、陶瓷零件生坯等產(chǎn)品的制造。周志軍表示，在現(xiàn)有3D打印技術(shù)中，粘結(jié)劑噴射技術(shù)的效率最高、成本最低，更適合在制造業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。以硅砂制品為例，產(chǎn)品的三維尺寸信息輸入系統(tǒng)后，經(jīng)過幾千層的鋪粉與粘結(jié)劑噴射即可形成整體造型，也就是說，3D打印機(jī)不需要模具或加工的過程，可以憑空“造”物，達(dá)到量產(chǎn)效果。一臺3D打印機(jī)可生產(chǎn)的產(chǎn)品擁有無限可能性，甚至能夠同時生產(chǎn)不同型號的產(chǎn)品。
聚焦產(chǎn)業(yè)化和批量化生產(chǎn)
“中國的3D打印行業(yè)是世界上增長最快的行業(yè)之一。”美國《福布斯》雜志日前報道稱，中國在3D打印的應(yīng)用和制造在很多方面已經(jīng)超過美國和歐洲。根據(jù)行業(yè)分析公司AM Research的預(yù)測，2015年至2022年，中國的增材制造業(yè)（3D打印行業(yè)）以約30%的速度增長，到2032年，中國產(chǎn)3D打印機(jī)銷售額將達(dá)到80億美元。
周志軍告訴《環(huán)球時報》記者，他認(rèn)為國內(nèi)的3D打印技術(shù)發(fā)展主要分為三個階段：首先是自上世紀(jì)90年代起，國內(nèi)進(jìn)入3D打印技術(shù)早期研究階段；2012年至2020年前后是3D打印技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用發(fā)展階段；隨著國產(chǎn)3D打印技術(shù)不斷發(fā)展，目前已迎來產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用發(fā)展階段。周志軍表示，3D打印原理早期基本由國外提出，包括一些原理性專利，也是國外率先申請保護(hù)，這也是為什么國內(nèi)的3D打印技術(shù)起步相比國外較晚。然而，如美國、德國最早提出的3D打印技術(shù)定位“不接地氣”，大多用來從事研發(fā)、樣品制造的項目，沒有把3D打印技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用推廣。而以共享集團(tuán)為代表的國內(nèi)企業(yè)更多聚焦在3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化或批量化生產(chǎn)上，想要依靠3D打印技術(shù)替代甚至顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)方式。
對于國內(nèi)3D打印應(yīng)用研究與國外的不同之處，周志軍進(jìn)一步解釋說：“我們在研發(fā)3D打印技術(shù)時聚焦產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，把高效率、低成本放在首位，針對性開展了如高效率3D打印機(jī)、智能物流設(shè)備、國產(chǎn)化原材料、智能單元與控制軟件等一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)軟硬件的研發(fā)，把3D打印的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，目前國內(nèi)同等規(guī)格的3D打印機(jī)效率比國外的要高得多，綜合打印成本也已經(jīng)降到進(jìn)口產(chǎn)品的1/3。”
周志軍表示，共享集團(tuán)目前在全球粘結(jié)劑噴射3D打印機(jī)市場的銷售份額是最高的，他們的3D打印機(jī)除了面向國內(nèi)市場，還有不少銷往海外。
對此，同行的南非《每日新聞》主編阿揚達(dá)姆得盧利說，南非也在發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)，但中國的3D打印技術(shù)更加先進(jìn)，如此少的工人數(shù)量如何達(dá)到如此龐大的生產(chǎn)規(guī)模，其模式值得探討。
自主研發(fā)之路并非一帆風(fēng)順
中國自主研發(fā)3D打印相關(guān)技術(shù)的過程并非一帆風(fēng)順。杜銀學(xué)介紹說，在研發(fā)3D打印智能服務(wù)系統(tǒng)的早期過程中，他們遇到的最大難題，一是如何將在老師傅手中發(fā)展百余年的傳統(tǒng)鑄造經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為能夠匹配3D打印技術(shù)的工藝數(shù)據(jù)，二是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換失真等。
杜銀學(xué)表示：“要實現(xiàn)符合各類鑄件生產(chǎn)所需砂型的打印，這需要實現(xiàn)工藝參數(shù)的精確匹配。我們做了大量試驗，耗費上千噸砂子，才研發(fā)出可適用的幾十種配方參數(shù)。”根據(jù)不同用戶的需求，共享集團(tuán)的研發(fā)團(tuán)隊還將對更多配方參數(shù)進(jìn)行研究。
杜銀學(xué)認(rèn)為：“盡管3D打印技術(shù)在精度、速度和材料種類上取得了顯著進(jìn)步，但其整體發(fā)展水平仍難以滿足制造業(yè)的實際需求。3D打印技術(shù)在應(yīng)用過程中還面臨著數(shù)據(jù)太大與轉(zhuǎn)換失真的問題。如在醫(yī)療、航空航天、軍工等領(lǐng)域，采用3D打印技術(shù)制造零件時，僅打印部分就涉及眾多工藝技術(shù)要求，如數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、修復(fù)、擺放、模型修復(fù)等。數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)化過程中容易出現(xiàn)各種問題，尤其是在CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為STL模型時，精細(xì)的原始幾何形狀會轉(zhuǎn)換為近似值，從而帶來誤差。這些問題都會影響3D打印技術(shù)的應(yīng)用效果和精度。”
經(jīng)過夜以繼日的研究，研發(fā)團(tuán)隊在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)格式改善、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化精度控制、噴墨打印分辨率提升等方面實現(xiàn)突破，解決了打印精度問題。
3D打印+AI
3D打印行業(yè)從業(yè)者認(rèn)為，人工智能（AI）以及機(jī)器學(xué)習(xí)將是3D打印的一個大方向，它們能夠優(yōu)化打印流程、材料使用以及預(yù)測性維護(hù)，以此提高3D打印的效率和質(zhì)量。
杜銀學(xué)希望能夠?qū)I大模型引入3D打印技術(shù)上來。他認(rèn)為，AI在3D打印的實際運用領(lǐng)域值得探討，如航天領(lǐng)域，耐高溫材料的3D打印成本高、周期長，若能夠通過AI在打印過程中進(jìn)行多維度視覺傳感分析，用算法去標(biāo)記合格和非合格區(qū)域以及有瑕疵的地方，就能夠在設(shè)備上進(jìn)行調(diào)整，打印出來的成品質(zhì)量會更好、更穩(wěn)定。
杜銀學(xué)認(rèn)為，AI還能幫助3D打印設(shè)備進(jìn)行自診斷，3D打印機(jī)的機(jī)械傳動零部件以及整個智能單元的系統(tǒng)化集成都應(yīng)用了很多電機(jī)、傳感器和氣動裝置等，這些裝置大多有自己的使用壽命，本身就有維護(hù)需求，通過AI大模型監(jiān)測這些零部件的健康狀態(tài)，可提前預(yù)警，并為客戶提出保養(yǎng)建議，這能極大降低維護(hù)成本。此外，一些軍工、醫(yī)療等領(lǐng)域的特殊材料，很難通過射線去穿透檢測，若想了解打印產(chǎn)品質(zhì)量，必須將其剖切開，看里面是否有缺陷，而通過AI可以追溯剖切之前的數(shù)據(jù)，檢索是否有缺陷信息，這樣一來便可以為高精尖行業(yè)輸送更可靠、性能更穩(wěn)定的設(shè)備。
