裝機(jī)51臺(tái)金屬3D打印機(jī)，中科祥龍輕量化飛行器設(shè)計(jì)制造躋身全國(guó)第三

南極熊導(dǎo)讀：僅僅成立三年多的中科祥龍，一直保持著高速的發(fā)展，目前已經(jīng)裝機(jī)51臺(tái)金屬3D打印機(jī)，獲得過(guò)億元的融資，2023年產(chǎn)值達(dá)到5000萬(wàn)元，累計(jì)接受訂單數(shù)億元，已承接國(guó)家重點(diǎn)型號(hào)產(chǎn)品研制20余項(xiàng)。

2024年5月29日，第八屆上海國(guó)際航空航天技術(shù)與設(shè)備展覽會(huì)開(kāi)幕，南極熊注意到，以3D打印輕量化設(shè)計(jì)而著稱的寧波中科祥龍輕量化科技有限公司亮相本次展會(huì)。那么中科祥龍?jiān)?D打印領(lǐng)域究竟有著怎樣的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，又是如何取得如此快速的發(fā)展？借此機(jī)會(huì)南極熊對(duì)中科祥龍的董事長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所(以下簡(jiǎn)稱寧波材料所)所研究員張浩先生進(jìn)行了專訪。

△寧波中科祥龍常務(wù)副總諸夢(mèng)醒介紹公司

輕量化市場(chǎng)需求迫切，中科院寧波材料所提供強(qiáng)大平臺(tái)

張浩告訴南極熊，隨著航空航天、低空經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)于零部件輕量化的需求非常迫切，而金屬3D打印技術(shù)則非常適合用于這類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造。與此同時(shí)，2019年以來(lái)國(guó)產(chǎn)大尺寸金屬3D打印機(jī)日臻成熟，3D打印行業(yè)具備了快速發(fā)展的趨勢(shì)和能力。因此，中科祥龍應(yīng)運(yùn)而生，公司致力于成為世界一流的飛行器輕量化整體解決方案的供應(yīng)商，現(xiàn)階段公司主要通過(guò)3D打印技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)和功能一體化的制造。

△中科祥龍的3D打印生產(chǎn)車間，目前已裝機(jī)51臺(tái)大、中、小型金屬3D打印機(jī)，可以滿足大批量產(chǎn)品高效加工需求，最大打印尺寸達(dá)到650×650×1500mm

實(shí)際上，中科祥龍是中科院寧波材料所孵化的一家公司，之所以能夠在3D打印領(lǐng)域取得快速的發(fā)展，離不開(kāi)寧波材料所強(qiáng)大的平臺(tái)支撐，這里擁有國(guó)家級(jí)的測(cè)試中心，擁有上百臺(tái)套的大型測(cè)試分析儀器設(shè)備，總價(jià)值超過(guò)2億元。全面覆蓋材料微觀形貌與結(jié)構(gòu)分析、材料物理性能分析、有機(jī)化學(xué)分析和無(wú)機(jī)成分分析四大領(lǐng)域。為3D打印原材料、打印件性能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表面檢測(cè)，提供了硬核條件，這些是一般的3D打印公司所不具備的。

第二個(gè)核心競(jìng)爭(zhēng)力是公司的設(shè)計(jì)能力，寧波材料所投資2000多萬(wàn)元建設(shè)了超算中心，這為中科祥龍?zhí)峁┝藦?qiáng)大的算力支撐，公司配備了專門(mén)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠?yàn)楹娇蘸教炜蛻籼峁╋w行器等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案，產(chǎn)品相關(guān)的氣動(dòng)、流體仿真都能夠依托超算中心得以順利開(kāi)展，中科祥龍能夠提供給客戶從設(shè)計(jì)、仿真到制造的一個(gè)完整解決方案，這成為公司立足行業(yè)的最大核心競(jìng)爭(zhēng)力。  

寧波材料所為中科祥龍?jiān)?D打印領(lǐng)域的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)制造提供了良好基礎(chǔ)。另外，基于中科院的平臺(tái)，中科祥龍能夠快速的掌握國(guó)家產(chǎn)業(yè)需求，并根據(jù)這些需求來(lái)制定公司的科研規(guī)劃和發(fā)展方向。

以產(chǎn)品設(shè)計(jì)為切入點(diǎn)，形成技術(shù)閉環(huán)

張浩表示，中科祥龍?jiān)谠O(shè)計(jì)、設(shè)備、工藝、材料等些方面的投入都很大，公司是業(yè)內(nèi)為數(shù)不多從金屬3D打印設(shè)計(jì)端開(kāi)始做的公司。目前接到的項(xiàng)目，幾乎都需要從設(shè)計(jì)端開(kāi)始。在拿到客戶的設(shè)計(jì)要求后需根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真計(jì)算，把方案提交給客戶后再進(jìn)行后續(xù)的3D打印制造、后處理、質(zhì)檢等環(huán)節(jié)。為了給出一個(gè)最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，中科祥龍需要評(píng)價(jià)零部件的性能、生產(chǎn)的成本以及未來(lái)批產(chǎn)的潛力。需要在性能、價(jià)格和批產(chǎn)穩(wěn)定性三者之間尋求一個(gè)平衡。中科祥龍已經(jīng)形成了自己的技術(shù)閉環(huán)，突破材料集成設(shè)計(jì)與增材制造技術(shù)一體化融合中的關(guān)鍵問(wèn)題；貫通設(shè)計(jì)-制造-驗(yàn)證技術(shù)鏈，形成工程化小批量部件制造能力。

在設(shè)備端，目前中科祥龍裝機(jī)的51臺(tái)金屬3D打印機(jī)主要來(lái)自易加三維和漢邦科技兩家國(guó)產(chǎn)設(shè)備廠商，由這兩家公司提供技術(shù)支撐，根據(jù)打印需求，對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造。在工藝端，中科祥龍的研發(fā)則主要集中在如何提高生產(chǎn)效率和保證打印質(zhì)量，比如通過(guò)調(diào)整光整型、打印層厚等工藝參數(shù)來(lái)優(yōu)化打印工藝，另外還通過(guò)在氬氣中添加氦氣等手段來(lái)減少打印過(guò)程的飛濺等。

△中科祥龍現(xiàn)場(chǎng)展出的3D打印零部件

在材料端，中科祥龍選擇與國(guó)內(nèi)的科研院所和材料供應(yīng)商進(jìn)行合作，對(duì)于新材料研發(fā)通過(guò)與上海交大、清華大學(xué)合作進(jìn)行開(kāi)發(fā)；對(duì)于批量化生產(chǎn)應(yīng)用的材料，主要是跟寧波眾遠(yuǎn)、尚材三維、中天上材、中航邁特、威拉里等金屬粉末供應(yīng)商進(jìn)行合作。

核心聚焦航空航天，向汽車、3C等領(lǐng)域擴(kuò)展

張浩表示，目前中科祥龍的3D打印應(yīng)用場(chǎng)景主要集中在航空航天領(lǐng)域，也正在向汽車、3C、醫(yī)療等領(lǐng)域拓展。而在航空航天領(lǐng)域，中科祥龍主要聚焦于飛行器相關(guān)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造，像舵翼、艙段、發(fā)動(dòng)機(jī)零部件等幾大類產(chǎn)品，主要應(yīng)用在飛機(jī)、導(dǎo)彈和衛(wèi)星當(dāng)中。

△中科祥龍現(xiàn)場(chǎng)展出的3D打印零部件

其中，做的最多的產(chǎn)品是3D打印的空氣舵，這是一個(gè)關(guān)鍵的彈上零部件，主要用于控制導(dǎo)彈的飛行姿態(tài)和飛行軌跡的調(diào)整和改變，它位于彈體表面，通過(guò)改變空氣氣流來(lái)產(chǎn)生改變導(dǎo)彈飛行姿態(tài)的側(cè)向控制力。中科祥龍已經(jīng)為我國(guó)的四大軍種設(shè)計(jì)過(guò)空氣舵，應(yīng)用的導(dǎo)彈馬赫數(shù)從亞聲速開(kāi)始到超聲速到高超聲速，最高的達(dá)到接近20馬赫。打印的材料從鋁合金到鈦合金到高溫合金到難熔合金，為國(guó)內(nèi)貢獻(xiàn)了大量的設(shè)計(jì)方案。單從空氣舵的設(shè)計(jì)和3D打印制造來(lái)講，中科祥龍?jiān)趪?guó)內(nèi)處于領(lǐng)先位置。   

據(jù)悉，中科祥龍已與航空工業(yè)集團(tuán)、中國(guó)航天科技集團(tuán)、中國(guó)航天科工集團(tuán)、中國(guó)航發(fā)集團(tuán)和中國(guó)兵器集團(tuán)下屬的眾多科研院所建立了長(zhǎng)期穩(wěn)定的戰(zhàn)略合作關(guān)系，在空天裝備輕量化飛行器結(jié)構(gòu)產(chǎn)品市場(chǎng)占有率位居全國(guó)第三。在汽車領(lǐng)域目前主要用于研發(fā)階段，包括新能源汽車常用的壓鑄模具開(kāi)發(fā)等。而在最近大火的3C領(lǐng)域，中科祥龍也在深入布局。

3D打印是制造業(yè)的有力補(bǔ)充，未來(lái)仍有待突破

在張浩看來(lái)，3D打印對(duì)于傳統(tǒng)制造業(yè)是一種有力的補(bǔ)充，未來(lái)還有很多值得去突破的事情。目前3D打印在疲勞性能、蠕變性能方面仍然存在欠缺。因?yàn)?D打印有一些固有的工藝缺陷，現(xiàn)在從設(shè)備到工藝到材料上控制的都還不夠好，需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上的廠商們共同努力，來(lái)提升3D打印的質(zhì)量。張浩希望未來(lái)金屬3D打印的零部件能夠?qū)��?biāo)模鍛件，他認(rèn)為如果3D打印件達(dá)到模鍛件的水平，就能達(dá)到現(xiàn)在絕大多數(shù)的航空航天關(guān)鍵部件的應(yīng)用需求了。但是這條路還有 5年到10年需要走，很漫長(zhǎng)需要業(yè)界一起努力。   

張浩希望在未來(lái)中國(guó)20萬(wàn)億的制造業(yè)市場(chǎng)中，3D打印能夠獲得更多的市場(chǎng)份額，贏得更好的市場(chǎng)空間。