飛而康：苦干十余載，航空航天金屬3D打印業(yè)務(wù)迎來爆發(fā)

導(dǎo)讀：一個(gè)從2012年起就做金屬3D打印應(yīng)用服務(wù)的廠商，最近兩年開始迎來新一輪業(yè)務(wù)爆發(fā)，年?duì)I收破億元。


2023年8月，南極熊探訪了國內(nèi)老牌航空航天金屬3D打印應(yīng)用企業(yè)——無錫飛而康。最為外界所熟知的是，飛而康擁有金屬粉末制備-金屬3D打印部件制造-金屬3D打印適航認(rèn)證的完整鏈條，制造的3D打印零件被應(yīng)用到C919飛機(jī)的研發(fā)中。


△由飛而康3D打印的C919飛機(jī)登機(jī)艙門鈦合金機(jī)構(gòu)零件分布圖

其實(shí)，最近幾年，他們發(fā)生很大的變化，有著更多鮮為人知的一面。

飛而康相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴南極熊，目前已列裝包括國產(chǎn)、進(jìn)口設(shè)備在內(nèi)的近50臺(tái)激光熔融SLM金屬3D打印設(shè)備，其中大部分是400*400mm幅面、600*600mm幅面的中大型尺寸設(shè)備。

同時(shí)，工廠里也配備了熱處理爐、熱等靜壓設(shè)備、加工中心、磨粒流設(shè)備、各類檢測(cè)設(shè)備等百余臺(tái)設(shè)備以滿足成品交付需求。近三年飛而康市場(chǎng)訂單保持較高的年增長率，公司層面重視3D打印產(chǎn)能擴(kuò)充需求，結(jié)合訂單預(yù)測(cè)、運(yùn)營狀況、資金狀況制定合理的產(chǎn)能擴(kuò)充計(jì)劃，至2023年年底，還會(huì)陸續(xù)到位一批3D打印設(shè)備，其中包括米級(jí)設(shè)備。后處理工序的配套設(shè)備也同步結(jié)合生產(chǎn)需求增添。

這種規(guī)模的金屬3D打印工廠，在國內(nèi)已經(jīng)屬于第一梯隊(duì)。

累積交付超8萬金屬3D打印件，技術(shù)工藝不斷積累

從2012年起，飛而康發(fā)展至今已有11個(gè)年頭，是國內(nèi)金屬3D打印的先行者，見證了金屬3D打印行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，尤其是激光選區(qū)熔融工藝（SLM）這項(xiàng)工藝從實(shí)驗(yàn)室階段步入工程應(yīng)用階段，從鮮為人知到廣泛應(yīng)用。飛而康這兩年都實(shí)現(xiàn)了破億的營業(yè)收入，其中大部分任務(wù)是為航空航天領(lǐng)域配套的，航空航天產(chǎn)品是飛而康目前的業(yè)務(wù)基石，也正是這個(gè)領(lǐng)域高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的要求磨礪了飛而康技術(shù)能力和交付能力。同時(shí)，公司也保持對(duì)民用行業(yè)的持續(xù)關(guān)注和積極參與，公司有一支隊(duì)伍專門維護(hù)著與新能源汽車、醫(yī)療、3C產(chǎn)品、教育等行業(yè)的交流與服務(wù)，充分發(fā)揮飛而康的設(shè)計(jì)能力、制造能力、保障能力，與客戶共同培育金屬3D打印在民用市場(chǎng)的應(yīng)用發(fā)展。相信隨著3D打印工藝愈漸成熟、成本不斷降低，這項(xiàng)技術(shù)會(huì)在各行各業(yè)開花結(jié)果。

激光選取熔融（SLM）工藝決定金屬制件冶金水平的工藝因素主要有三個(gè)維度：粉末材料成分、激光掃描參數(shù)、熱處理制度。飛而康通過近十年持續(xù)不斷的研發(fā)投入，完成了鈦合金、鋁合金、高溫合金、銅合金、不銹鋼等40多種金屬材料的激光掃描參數(shù)開發(fā)、熱處理制度優(yōu)化，建立了一套成熟的零件加工全流程工藝制度，搭建了金屬粉末原材料規(guī)范、3D打印技術(shù)規(guī)范及后處理規(guī)范、金屬粉末原材料性能數(shù)據(jù)庫及3D打印金屬材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)庫。這個(gè)數(shù)據(jù)庫是飛而康寶貴的技術(shù)積累。

除了冶金水平外，尺寸合格也是決定金屬制件能否合格交付的條件之一，這就涉及到3D打印制件同樣非常重要的環(huán)節(jié)：支撐設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)控型。通過各種結(jié)構(gòu)類型產(chǎn)品的支撐添加經(jīng)驗(yàn)及強(qiáng)度仿真計(jì)算經(jīng)驗(yàn)積累，結(jié)合對(duì)激光參數(shù)的開發(fā)及優(yōu)化、加工平臺(tái)穩(wěn)定性驗(yàn)證、后處理工藝開發(fā)及優(yōu)化、表面處理工藝開發(fā)及優(yōu)化，突破了3D打印制件成品的穩(wěn)定性、一致性、重復(fù)性、控形控性等難題。

飛而康在市場(chǎng)上的定位是金屬3D打印方案提供商+3D打印制件服務(wù)商，成立至今，公司已完成8萬余個(gè)各類金屬材料的3D打印制造交付。產(chǎn)品質(zhì)量可靠，交付周期可控，注重成本意識(shí)、服務(wù)意識(shí)、合作意識(shí)，這些是飛而康受到客戶青睞的原因，而要實(shí)現(xiàn)這些離不開以上所述的技術(shù)積累。


航空航天金屬3D打印需求大增，降成本、提性能趨勢(shì)明顯

近幾年，航空航天領(lǐng)域?qū)τ诮饘?D打印的市場(chǎng)需求有了一些變化。飛而康向南極熊表示：

感受比較明顯的變化趨勢(shì)有兩點(diǎn)：

• 對(duì)于成熟、批產(chǎn)的產(chǎn)品，是對(duì)成本不斷下降的需求。成本下降主要是需求規(guī)模和生產(chǎn)規(guī)模都大了，同時(shí)工藝成熟度也帶來良品率的提高。成本控制代表了一家生產(chǎn)型企業(yè)甚至整個(gè)產(chǎn)業(yè)的總體水平，所以這樣的市場(chǎng)趨勢(shì)倒過來會(huì)推動(dòng)整個(gè)上游產(chǎn)業(yè)的綜合水平提高，也符合新興行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
• 對(duì)于預(yù)研、試制的產(chǎn)品，是對(duì)綜合性能更進(jìn)一步提升的需求。新產(chǎn)品高性能需求是航空航天裝備進(jìn)步發(fā)展的必然結(jié)果，設(shè)計(jì)師基于成熟產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用，在更高性能裝備需求的牽引下，不斷挑戰(zhàn)零部件結(jié)構(gòu)和性能的上限。
  

飛而康直面行業(yè)一線，必須正視并承擔(dān)行業(yè)的要求和挑戰(zhàn)。成本控制是公司上下近幾年堅(jiān)持長期努力的方向，包括原料、設(shè)備、耗材等生產(chǎn)資料的有效管理、引進(jìn)柔性的生產(chǎn)管理系統(tǒng)、持續(xù)不斷推進(jìn)精益生產(chǎn)等，探索出一條適合3D打印“小批量、多品種、高要求、快交付”特點(diǎn)的生產(chǎn)模式。

研發(fā)方面，2021年公司籌備設(shè)立了“飛而康科學(xué)技術(shù)研究院”，專注于新材料和新工藝的研發(fā)、創(chuàng)新、迭代，完成了部分鈦合金、鋁合金的材料優(yōu)化改性，部分新型高溫合金的成分設(shè)計(jì)和參數(shù)開發(fā)，熱處理、磨粒流、表面處理等后處理工藝的質(zhì)量?jī)?yōu)化和穩(wěn)定性提升工作，為公司和客戶解決了很多難點(diǎn)痛點(diǎn)問題。同時(shí)，公司注重與科研機(jī)構(gòu)的合作交流，比如公司與江蘇省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院合作成立“JITRI—飛而康聯(lián)合創(chuàng)新中心”，與南京航空航天大學(xué)無錫研究院共同建立“基礎(chǔ)部件設(shè)計(jì)制造一體化能力的增材制造公共服務(wù)平臺(tái)”等等，共同推動(dòng)技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研用多向反饋、互相促進(jìn)的良性循環(huán)。

3D打印產(chǎn)品質(zhì)量控制

由于航空航天，特別是民航領(lǐng)域?qū)?D打印產(chǎn)品的質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，飛而康依靠十多年的經(jīng)驗(yàn)，積累了一套控制體系。

產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品質(zhì)量控制需要依托批次穩(wěn)定的原材料、合理的結(jié)構(gòu)和支撐設(shè)計(jì)、匹配的工藝制度、狀態(tài)良好的生產(chǎn)設(shè)備、嚴(yán)格的過程管控，全面的過程檢測(cè)手段為支撐，才能使所有流程工序環(huán)節(jié)做到穩(wěn)定、可靠、可控、可追溯，真正解決3D打印產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及工程化應(yīng)用的痛點(diǎn)。飛而康在產(chǎn)業(yè)化制造過程中的一些措施包括：
①原材料管控：建立整套內(nèi)部原材料管控規(guī)范，以保障各時(shí)期各階段粉末品質(zhì)可以滿足零件質(zhì)量和技術(shù)指標(biāo)的需求。
②設(shè)備管控：定期對(duì)設(shè)備關(guān)鍵元器件進(jìn)行維保校核，建立設(shè)備運(yùn)行信息數(shù)據(jù)庫等工作，以提前預(yù)判設(shè)備狀態(tài)并及時(shí)反饋修正，逐步提高設(shè)備的穩(wěn)定性，一致性。
③結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：通過模擬仿真迭代優(yōu)化產(chǎn)品控形，在批產(chǎn)前對(duì)各道工序形變進(jìn)行摸索，通過迭代優(yōu)化，在批量制造階段獲得可控形變。
④生產(chǎn)過程：3D打印整個(gè)制造流程相對(duì)較長，在制造過程中幾乎每一個(gè)環(huán)節(jié)都沒有容錯(cuò)的空間，并且越往后道工序報(bào)廢成本越高。對(duì)于批產(chǎn)產(chǎn)品來說，嚴(yán)格控制“人“”機(jī)“”料“”法“”環(huán)“”測(cè)”等因子的變量是重要的考量點(diǎn)。
⑤質(zhì)量檢測(cè)：檢測(cè)結(jié)果是產(chǎn)品流轉(zhuǎn)的最后一道關(guān)口。從原材料到最終成品檢，制定生產(chǎn)自檢、過程檢驗(yàn)、成品檢驗(yàn)、三方檢驗(yàn)的機(jī)制，各環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)控都做到嚴(yán)格執(zhí)行、有跡可循。
金屬3D打印應(yīng)用服務(wù)前景可期

據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)，未來金屬3D打印市場(chǎng)可達(dá)數(shù)百億美元。南極熊認(rèn)為，金屬3D打印作為終端零部件的一種生產(chǎn)制造方式，目前暫時(shí)只在航空航天、醫(yī)療等高端領(lǐng)域開始小批量應(yīng)用，而更為廣大的普通民用市場(chǎng)才剛剛開啟。

△航空航天金屬3D打印應(yīng)用

2023年7月12日，榮耀發(fā)布了最新的折疊屏手機(jī)Magic V2，并在發(fā)布會(huì)上宣布成功的應(yīng)用了3D打印的鈦合金零件，引起了廣泛的關(guān)注，這標(biāo)志著金屬3D打印技術(shù)被成功的應(yīng)用于手機(jī)零件的批量生產(chǎn)中。

△榮耀在7月12日發(fā)布的折疊屏手機(jī)Magic V2，采用3D打印鈦合金軸蓋

相關(guān)消息表示，蘋果也將未來一兩年內(nèi)發(fā)布使用3D打印鈦合金零件的電子產(chǎn)品，包括手表和手機(jī)。

△金屬3D打印技術(shù)，未來有望大批量應(yīng)用到消費(fèi)電子產(chǎn)品中。上圖為Apple Watch Ultra手表

3D打印作為智能制造產(chǎn)業(yè)的一部分，在現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)中扮演了越來越重要的角色，飛而康堅(jiān)定地看好3D打印未來的發(fā)展，有比較樂觀的預(yù)期，也做了積極的戰(zhàn)略規(guī)劃。

• ①繼續(xù)扎扎實(shí)實(shí)做好3D打印服務(wù)業(yè)務(wù)，堅(jiān)定不移推動(dòng)精益生產(chǎn)管理以進(jìn)一步提高產(chǎn)線良率。公司將啟動(dòng)新一輪融資，用于二期擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃的人才隊(duì)伍建設(shè)、廠房產(chǎn)線建設(shè)、設(shè)備購置及技改等，進(jìn)一步提高生產(chǎn)能力以匹配未來可見的軍、民品任務(wù)。
• ②持續(xù)研發(fā)投入，加快技術(shù)迭代速度，鞏固并加強(qiáng)企業(yè)研究院的學(xué)術(shù)能力、科研能力、成果轉(zhuǎn)化能力，以企業(yè)研究院為支點(diǎn)，以擴(kuò)大增材制造應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)閷?dǎo)向，輸出一批能夠解決3D打印技術(shù)難點(diǎn)的研究成果、專利、發(fā)明。
• ③拓寬工藝路徑，配備機(jī)加工、特種焊接、激光修復(fù)等工序，以全方位服務(wù)為目標(biāo)，為用戶市場(chǎng)提供更優(yōu)更多的解決方案。
  

南極熊注意到，現(xiàn)在3D打印廠商在向上下游拓展，比如做服務(wù)的也做設(shè)備，做材料的也做設(shè)備。但是，飛而康向南極熊表示，“3D打印應(yīng)用市場(chǎng)逐漸專業(yè)化、民用化，產(chǎn)業(yè)細(xì)分趨勢(shì)明顯，產(chǎn)業(yè)鏈上下游術(shù)業(yè)有專攻。公司現(xiàn)階段仍然堅(jiān)持以3D打印服務(wù)為核心業(yè)務(wù)，會(huì)在工藝方案和種類上做拓展，但沒有往上下游拓展的規(guī)劃�！�


關(guān)于飛而康
飛而康快速制造科技有限責(zé)任公司創(chuàng)辦于2012年8月，公司規(guī)劃用地248畝，現(xiàn)有員工280余人，總注冊(cè)資本為2.6億元，國有控股混合所有制企業(yè)，無錫市產(chǎn)業(yè)發(fā)展集團(tuán)下屬企業(yè)成員之一。飛而康科技是一家覆蓋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、粉末原材料生產(chǎn)、零部件3D打印制造、零部件后處理（包含熱等靜壓）、機(jī)加工、性能檢測(cè)、3D打印設(shè)備銷售的3D打印全套解決方案提供商。公司下設(shè)2家全資子公司：無錫飛而康新材料科技有限公司和無錫飛而康精鑄工程有限公司，分別提供熱等靜壓近凈成形服務(wù)和航空葉片模具制造服務(wù)。