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谷歌、宝马、GE争抢的“间接3D打印技术”为何在国内遇冷?

来源:网络 发布日期:2019-04-02 811

 

刚刚结束的TCT 2019亚洲3D打印展上,美国Desktop metal(以下简称DM)的展台备受关注,吸引人们好奇心的除了其发布的最新产品之外似乎还有别的原因。

2019年年初,DM获得了1.6亿美元的融资,这已经是该公司的E轮融资,估值近15亿美元。截止目前该公司累计获得融资4.38亿美元,成为行业融资次数最多、融资金额最大的业内黑马。

相比2012年至2015年的“3D打印热潮期”,当下投资人选择3D打印项目更加谨慎。进入冷静期的3D打印行业,DM的频繁大额融资的确让人意外。

一种说法认为,Desktop metal的成功,很大程度归功于其DM Production系统改变了传统激光金属打印无法规模化制造的现实,让市场迫切需要的批量化制造成为可能。

在业内,将诸如DM这类非直接烧结成型,需要经过脱脂,烧结等辅助工艺的技术称之为“间接金属3D打印”。

但目前该说法尚未形成统一认识,国家科技部3D打印专家组首席专家黄卫东在接受新材料在线®采访时指出:“讲‘间接打印’是为了区别于最普遍应用的直接打印技术,现在还没有到定义阶段,但讲的人多了,也许以后当这个技术有了重大应用之后,可能被接受为一种正式术语。”

“间接金属3D打印技术”发展至今已经形成了多种不同的技术流派,一大类是以DM、惠普、Exone、3DEO、Markforged所代表的粘结剂喷射技术,另一类是以Xjet为代表的纳米颗粒喷射技术,第三类是例如Prodways与CEA Tech LITEN开发的以树脂为间接体的金属3D打印技术,第四类例如德国GEFERTEC的熔融长丝制造技术。

这种曾经几乎被业内放弃的技术为何重新受到谷歌、宝马等国际巨头的青睐,原因还得从3D打印行业发展的瓶颈说起。

技术瓶颈限制3D打印规模化应用

本届TCT展会现场热闹背后却也存在这样一个现象,现场展示的几乎都是3D打印材料商和设备商,却很少见到专业的3D打印服务商,这恰恰反映了3D打印技术离大规模应用还有很大距离。

高昂的材料、设备成本,限制了应用端的突破。

工业级的3D打印设备动辄上百万,最便宜的也要几十万,但3D打印服务商的利润细水长流,很难支撑起大额资金采购设备;再加上技术与设备的更新速度越来越快,若不定期添置新设备,又无法满足产能或客户需求,只能惨遭淘汰。

即便有能力购买设备,比普通材料贵十倍甚至上百倍的3D打印耗材也让许多原本对3D打印服务有兴趣的企业望而却步。

以市面上常用的钛合金TC4球形粉体为例,进口粉末的价格在2800至4000元/公斤,目前有国内团队将价格突破到1500元/公斤,但这一价格对于大规模工业化应用而言,仍然不现实。

2019年1月11日晚间,广东银禧科技股份有限公司公告,终止“3D打印一体化产业互联网服务平台研发与产业创新团队”项目并退回剩余财政补贴。

公告解释称,“由于目前国内3D打印市场尚未成熟,其技术在民用领域仍未跟上发展步伐,公司引进的3D打印项目虽能实现平台运作,但无法在项目实施期内大规模应用,且无法在项目实施期内完成约定的经济目标。”

尽管在高端制造领域已经有部分案例应用到实际生产,但整体而言,生产厂商仍然主要将3D打印应用于模具的设计和打样,而非作为真正的终端制造设备进行批量生产。

制约3D打印大规模应用的另一大瓶颈在于3D打印的规模化生产能力极为有限,尚未真正融入传统制造体系。

在这一背景下应运而生的“间接金属3D打印”的突出优势便是能够实现规模化生产。

挑战传统打印工艺市场

“当一台激光金属3D打印设备全速运转打印出一个金属零件时,DM的单通道喷射(SPJ)技术打印设备已经完成了100个同类型零件加工。”

对于视效率如同生命的制造业而言,这样的描述无疑是诱人的。

“间接金属3D打印技术”可直接使用金属注射成型用粉末,这种粉末的供应链比用于激光或电子束3D打印的球形金属粉末的市场要广阔的多,随之带来的是粉末成本的大幅下降。

据DM中国区代理商上海曼恒销售经理王博伟介绍,在销售端,DM“间接金属3D打印技术”使用的同类型材料大概比进口激光打印材料便宜20%到40%。

除此之外,在材料利用率和后处理方面,“间接金属3D打印技术”都具有其特殊的优势。

当效率优势叠加成本优势后,“间接金属3D打印”的想象空间自然而然地被打开。

作为一种新型的金属打印工艺,“间接金属3D打印技术”可以实现发动机组件、变速箱壳体等部件的快速成型,还可以帮助泵行业的客户生产原型铸件、更换叶轮、蜗壳形状和旋转部件。

行业分析人士指出,“‘间接金属3D打印技术’,将在汽车、能源、重型设备等领域发挥重要作用,极大挑战传统打印工艺市场。”

国际竞争格局初现 国内鲜有涉足

“间接金属3D打印技术”道路探索中,DM并不孤单。

实际上,美国ExOne才是第一家将“间接金属3D打印技术”成功商业化的公司,基于粘结剂喷射技术,ExOne推出了覆盖砂型、金属以及陶瓷的十几款打印机。有趣的是,ExOne高级总监Helmut Magg此前接受媒体采访时表态:“ExOne永远不会生产制造基于激光烧结技术的产品”

作为第一家吃螃蟹的企业,ExOne推出“间接金属3D打印技术”之时,市场上对金属打印批量化制造提及不多,加上该公司在国内的推广不足,ExOne的产品在国内鲜为人知。

近几年,随着市场对金属打印批量化制造的需求增加和“间接金属3D打印技术”产品的精度和速度的显著提升,行业发展呈现明显加快趋势,DM和惠普HP便是第一梯队的典型代表。

在TCT 2019亚洲3D打印展上普惠HP展示了喷射金属3D打印技术所制作的金属零件,据了解,目前已经为强生,大众,威乐,OkayIndustries和PrimoMedicalGroup等生产金属喷射零件。

大众汽车目前正在将该技术用于可定制组件,如个性化钥匙环和外置铭牌。大众汽车的未来的计划是使用惠普喷射金属3D打印技术生产具有重要结构要求的高性能功能部件,例如换档旋钮和镜座。

Desktop metal瞄准金属3D打印批量化市场推出的DM Production系统备受资本青睐,据说已经与谷歌、宝马等制造业巨头建立合作关系。

除此之外,GE、Stratasys等国际厂商也正在加紧相似技术的研发,“间接金属3D打印”竞争越来越激烈。

值得注意的是,与国际激烈竞争格局形成鲜明对比的是,国内的“间接金属3D打印”领域尚未成气候。

据新材料在线®调查了解,国内目前从事“间接金属3D打印”研发的寥寥无几,新材料在线®唯一接触到的一家从事该领域研发的企业是升华三维,该公司成立于2017年,由中南大学粉末冶金研究院团队创办。

该团队结合其自身在粉末冶金方面的优势,目前已经推出第一代挤出成型设备,主要主要面向高校、科研院所和粉末冶金厂商。团队负责人吴敏称,“公司已经着手研发第二代设备,一旦成功,有望追上甚至超越国外同行们。”

然而,目前国内涉足金属3D打印的头部企业如华曙高科、光韵达等均以激光打印为主,并没有发展“间接金属打印技术”。

据了解,上述企业均有关注“间接金属打印技术”发展,但考虑到目前该项技术应用尚不明朗,而激光打印相对已经具备较为成熟的市场空间,尚未考虑研发该类型技术。

中南大学粉末冶金研究院教授、长江学者、升华三维首席科学家熊翔分析称:“国内的3D打印技术发展较晚,注重成型,跟应用端结合的少,而‘间接3D打印‘是应用端需求倒逼发展的,国内的企业对此反应比较迟缓。”

对于 “间接金属3D打印技术”对激光3D打印市场来带的冲击,国内激光3D打印厂商似乎并不担心。

南京中科煜宸激光技术有限公司董事长邢飞认为“间接金属3D打印”跟激光3D打印的细分市场并不相同,不担心其抢占未来市场。

未来行业格局有一种可能是PBF粉末床激光熔化技术将专注于高附加值零件的制造,并创造更精细的材料晶体结构;而像粘结剂喷射这样的批量“间接”金属制造技术则以起大批量、低成本的优势而来满足PBF粉末床激光熔化技术所没有覆盖的市场需求。

但也有业内人士指出:“经验告诉我们,竞争往往不会如此的井水不犯河水。”