專訪華曙高科：單一客戶正配置數(shù)十臺金屬3D打印機，批量化生產(chǎn)按下“加速鍵”

在全球科技創(chuàng)新的浪潮中，3D打印技術一直以來都是備受矚目的焦點。隨著技術發(fā)展的日臻成熟，有許多制造廠商開始探索3D打印在大批量、大幅面工業(yè)場景中的應用。這其中不乏國產(chǎn)制造商的身影，例如鉑力特、華曙高科和易加三維等典型代表。憑借著多年以來的技術創(chuàng)新和經(jīng)驗積累，湖南華曙高科走在了我國甚至全球增材制造廠商的前列，并于2023年上半年在上交所科創(chuàng)板上市。該公司為提供廣泛的工業(yè)級聚合物（SLS）和金屬激光粉末床融合系統(tǒng)（SLM）產(chǎn)品線，具有適合許多行業(yè)和市場的各種構建尺寸和加工能力。

在今年備受期待的中國上海亞洲2023 TCT展會上，3D打印技術再次引領潮流，吸引了來自世界各地的參觀者和行業(yè)專家。其中華曙高科憑借其卓越的設備迭代和技術創(chuàng)新，一度成為展會上的熱點。

△左為華曙高科執(zhí)行董事、副總經(jīng)理 程杰，中為華曙高科創(chuàng)始人、董事長 許小曙博士

在本次盛會上，南極熊有幸采訪到華曙高科創(chuàng)始人、董事長許小曙博士和執(zhí)行董事、副總經(jīng)理程杰，兩位行業(yè)專家向我們系統(tǒng)地介紹了公司近期以來取得的設備創(chuàng)新和技術突破，接下來就讓我們一同揭示這家科創(chuàng)企業(yè)的精彩之處。

激光粉末床熔融（LPBF）系列設備創(chuàng)新

TCT Asia 2023上，華曙高科向更廣闊的市場推出了FS1211M和FS811M-U。有關華曙高科在本次展會上所發(fā)布的系列設備，南極熊此前已經(jīng)有過系統(tǒng)的介紹：1.6米級16激光金屬機已裝機多臺，華曙高科發(fā)布五款創(chuàng)新3D打印產(chǎn)品-南極熊3D打印網(wǎng) - 平臺 (nanjixiong.com)

當然，華曙在今年的展會上設備端最大的亮點莫過于宣布推出了 16 激光 FS1521M 系列“超大”金屬 3D 打印機，這是目前該公司在客戶端列裝的最大型金屬打印設備。FS 1521M打印設備成功裝配了16路500W激光器，成型缸尺寸達到了1.5米，用戶可根據(jù)需求靈活選擇不同幅面尺寸成形缸配置，不同尺寸方缸&圓缸可切換使用，保證了成形效率。在展會現(xiàn)場，華曙對外展示他們使用FS1521M所成形直徑達1.5m的大型太陽能電池板面板。

據(jù)華曙高科執(zhí)行董事程杰介紹，F(xiàn)S1521M設備的關鍵的核心技術之一是集成到光路系統(tǒng)中的16激光器，它能夠保證成形件所有的搭接區(qū)域跟非搭接區(qū)域的成形質量一致。該設備還配備了專有的風場設計，經(jīng)過多次迭代的風場結構已經(jīng)能夠實現(xiàn)三層氣流風場的穩(wěn)定運行。整體結構的穩(wěn)定能夠保證幾百個小時（近400個小時）連續(xù)不間斷地運行。此外，F(xiàn)S 1521M的一體化設計，可在打印完成后即時更換成形缸和快速清粉，無需像傳統(tǒng)機型一樣經(jīng)歷停機、清粉和二次換氣步驟，極大提升了打印效率。

華曙高科新型 FS350M-4 金屬 3D 打印機，構建尺寸為 433 x 358 x 400 毫米，標配四路 500W激光配置。據(jù)該公司稱，F(xiàn)S350M-4 非常適合模具、工具、汽車和航空航天等一系列行業(yè)的金屬零件的中批量生產(chǎn)。目前粉末材料的材料性能包括鋁、鈦、馬氏體時效鋼和特殊等級的不銹鋼。

華曙高科表示，得益于最新工藝參數(shù)的開發(fā)，包括可變層厚、填充和細節(jié)的自適應掃描策略，F(xiàn)S350M-4能夠提高生產(chǎn)率并實現(xiàn)“卓越”的零件質量。例如，在鞋模應用中，據(jù)該公司稱，F(xiàn)S350M-4 平臺能夠在一次構建中生產(chǎn)一雙鞋模的所有鞋碼的 95% 以上。Farsoon 表示，與同類其他金屬激光粉末床融合系統(tǒng)相比，其構建體積率高出 60%。FS350M-4的自動化生產(chǎn)設計貫徹了連續(xù)增材制造的理念：在一批零件燒結完成后轉移到后面的冷卻倉，成形腔室進來新的料倉完成新一批零件的制造，真正實現(xiàn)了滾動式制造。

在大型3D打印生產(chǎn)運營商中，惰性氣體消耗占成本的很大一部分。華曙高科稱，F(xiàn)S350M-4 配備“高效”惰性氣體系統(tǒng)。該公司表示，凈化過程需要 11 分鐘。打印過程中，惰性氣體消耗量需要3-5L/min。

該公司表示，新系統(tǒng)配備了集成的先進三級過濾器模塊，具有“強大”的反沖洗功能，可確保更長的過濾器壽命，有助于降低過濾器更換成本。華曙高科表示，其目標是在未來提供永久性的過濾解決方案，以提高機器的正常運行時間并簡化操作。

FS350M-4 的機器占地面積為 6平方米，配有集成過濾系統(tǒng)。據(jù)華曙高科稱，在增材工廠環(huán)境中，該系統(tǒng)可實現(xiàn)高密度布局，以實現(xiàn)單位面積的“最大吞吐量”，從而實現(xiàn)更高效的增材生產(chǎn)布局。

華曙高科表示，新系統(tǒng)還包括一個高效的頂部供粉系統(tǒng)。一旦容器中的電量不足，配備的傳感器就會發(fā)出重新填充的消息。Farsoon 表示，粉末填充裝置可以輕松對接，從而能夠快速填充材料，而不會干擾構建過程。

少支撐3D打印技術、PEEK打印工藝創(chuàng)新

除了設備端的創(chuàng)新，華曙高科還向我們展示了打印技術方面的創(chuàng)新。

通過采用自主研發(fā)軟件，華曙高科成功開發(fā)了少支撐技術，將閉式葉輪支撐量減少99.8%，大大降低了打印消耗和后處理時間，提升了產(chǎn)品質量和效率。為解決無支撐成形的難題，華曙高科在上海專門成立了前沿研究院，通過軟件專家對軟件不停的迭代優(yōu)化，自主開發(fā)出控制建模軟件，進而突破無支撐打印難題。據(jù)悉，華曙高科目前的少支撐技術已經(jīng)可以實現(xiàn)25°小角度懸垂結構的成形。

PEEK是PAEK系列（聚芳醚酮）的一種，具有優(yōu)異的耐化學性、耐油性和高溫熱穩(wěn)定性，熔點高達350℃。3D打印PEEK特別受醫(yī)療領域的關注，具備的生物相容性和可消毒性可用于定制植入物的制造，同時航空航天和汽車領域也是3D打印PEEK很常見的市場，適合更高的耐磨性和耐溫性零部件制造。然而，國內外對PEEK材料的SLS制備上都存在一個循環(huán)利用率低的問題。為解決這個問題，華曙高科經(jīng)過多次的新舊粉末配比測試，自主研發(fā)了PEEK高溫燒結工藝，成功實現(xiàn)材料2:8配比，粉末可循環(huán)燒結，為用戶節(jié)省80%材料成本，可以達到PEEK材料的100%循環(huán)利用。

產(chǎn)業(yè)化：國內海外市場雙發(fā)力，前沿應用驅動變革

目前，華曙高科已為航空航天、汽車、醫(yī)療、工業(yè)模具、消費品等多行業(yè)全方位賦能，與客戶攜手向前，共促技術成果落地。

在上市之前，華曙在走向產(chǎn)業(yè)化方面已經(jīng)做了許多布局。例如，在長沙湘江新區(qū)斥資近1億購買122畝的新總部基地，預計2024年10月入住。辦公面積從兩萬多平米擴張到16萬平米，用于滿足產(chǎn)能的擴大。在研發(fā)方面，華曙持續(xù)加大投入。根據(jù)2023年發(fā)布的財務報表，有15%以上的營收投入研發(fā)。華曙700多名員工中，有400多人都是技術研發(fā)人員，研發(fā)的持續(xù)投入會推動公司產(chǎn)品越來越有競爭力。

在國際化布局上，華曙表示會持續(xù)加大對海外展會的參與和招聘海外業(yè)務人員，以擴充海外知名度。海外市場占據(jù)了公司銷售體量的30%-45%。800多臺總裝機量里有300多臺是在海外。公司海外團隊的外國同事已經(jīng)超過40個，聚焦銷售技術支持，售后服務和新產(chǎn)品研發(fā)等。

在業(yè)務方面，華曙一直聚焦于SLS、SLM設備產(chǎn)品，公司85%的營收依賴于鋪粉式SLS/SLM金屬設備的銷售，15%為技術服務。盡管增材制造產(chǎn)業(yè)鏈的上下游有著巨大的盈利潛力，但華曙表示未來仍將在設備制造端發(fā)力，聚焦主業(yè)，這一點在南極熊看來是尤為難能可貴的。

除了航空航天等高端領域外，未來民用也將成為增材制造的爆發(fā)點。目前某產(chǎn)業(yè)化客戶正配置數(shù)十臺金屬機，用于鋁合金零件的批量化生產(chǎn)。在鞋模行業(yè)，也有相關客戶購買了20多臺打印設備。

未來，華曙將在3C行業(yè)積極布局。他們表示，在手機、手表等3C端一個零件的應用都將帶來幾百臺設備的需求量，零件產(chǎn)量甚至可達千萬級。另外，醫(yī)療行業(yè)的骨科植入物等也同樣有著很大的市場空間。

面對于傳統(tǒng)制造業(yè)的關系，華曙并不認為他們是要顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)，而是融入傳統(tǒng)的供應鏈。事實上，傳統(tǒng)制造企業(yè)也都在布局3D打印，同樣會引入增材制造設備。試想一下，10臺數(shù)控機床配一臺增材制造設備，這對于3D打印將是一個何其龐大的比例和體量。隨著3D打印零件的性能越來越多地受到認可，因此增材零件從機械性能上替代一些鑄造是完全沒問題的，甚至超越傳統(tǒng)制造技術。因此，業(yè)內對3D打印零件的認可度越高，制造零件的批量越大，最終打印設備和材料的成本也將會大幅下降，而這對于大批量生產(chǎn)將是再好不過的一件事了。

激光3D打印的未來前景和挑戰(zhàn)

最后，南極熊向華曙高科的創(chuàng)始人許小曙博士詢求了他對公司未來發(fā)展前景和增材制造發(fā)展趨勢的見解。

許博士表示：“3D打印的發(fā)展趨勢是一起一伏的，如今它又到了向上升的高速增長階段。它的高速增長可以歸因兩點：第一點就是金屬3D打印的逐步的成熟，并且它的價格在逐步的相對下降。相對價格的不斷下降使得它的應用場景變成了一個可以實實在在作為批量生產(chǎn)制造的工具。這不僅針對比較重要的航空航天領域，在其他應用里也同樣有著巨大的應用潛力。第二點在于最近幾年內業(yè)內對3D打印的認識逐步加深。以前大眾對3D打印的印象僅是拘泥于做一些研究。經(jīng)過十幾年像華曙一樣的友商的不斷教育和推廣，3D打印不再是一種陌生的技術。越來越多的人愿意去嘗試3D打印，用于解決到一些實際問題，甚至很多我們想不到的應用已經(jīng)開始出現(xiàn)。例如：高爾夫球、模具等應用，所有的這些促進了3D打印的飛速發(fā)展�！�

在面向產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品創(chuàng)新方面，許博士也向我們分享了一些看法。他表示，現(xiàn)在3D打印主要的應用場景已經(jīng)不再是手辦、小規(guī)�？蒲�，而是產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。因此，華曙投入了很大的精力布局產(chǎn)業(yè)化應用設備。產(chǎn)業(yè)化應用設備是需要針對于上萬件的零部件產(chǎn)量量身打造，它的工藝和軟件也需要配套跟上。產(chǎn)業(yè)化應用對成本的控制要求提高了一個數(shù)量級，因此華曙在設備的成本效益各方面做了很大的提升，所推出來的多激光器設備也是出于提升打印效益的目的。然而，多激光器也對整體打印設備的設計帶來了新的挑戰(zhàn)，風場需要更加地穩(wěn)定和有效，相關的算法同樣也面臨很大的挑戰(zhàn)，這些都是激光3D打印走向產(chǎn)業(yè)化亟需解決的問題。

厲害厲害