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专注产品创新服务和产学研一体化 推动增材打印技术工业化进展

来源:渭南市科学技术局 发布时间:2018-10-18 00:00

3D打印,这项新技术为越来越多的人所熟悉。作为我国金属3D打印的领头企业,西安铂力特增材技术股份有限公司源自西北工业大学,成立于2011年7月,是中国领先的金属增材制造技术全套解决方案提供商。

  其实,早在1995年,该公司创始团队就开始研究金属增材制造技术,是国内外较早开展相关研究的团队之一。铂力特运用20余年金属增材制造技术的专业经验,通过持续创新,服务已经涵盖航空、航天、能源动力、轨道交通、电子、汽车、医疗齿科及模具等行业。

  3D打印成复杂零部件加工首选
  今年38岁的薛蕾毕业于西北工业大学材料成型及控制工程专业,博士研究生学历,副教授。 2011年,为了把研究理论转化为成果,西北工业大学黄卫东教授与几个股东成立了西安铂力特增材技术股份有限公司,当时,已在西北工业大学任副教授的薛蕾被导师黄卫东看重。
  在导师找到薛蕾的时候,薛蕾几乎没有怎么考虑,对于这项自己也付出了好多年心血去研究,却始终没有“活起来”的技术,他也很想让它接受市场的检验。就这样,薛蕾成了公司的总经理。
  不过,在那段技术还不被认可的时期,公司的发展并不容易。因为国内很少有院校开设相关的专业,导致他们招不到合适的人才。最后,师兄弟们纷纷辞职前来“捧场”,才支撑起这个团队的研发技术。
  铂力特在创业初期并非一帆风顺, 最大的挫败感来自别人不相信这项技术。薛蕾说,金属3D打印主要应用在工业制造领域,尤其是航空航天领域,对零部件的要求很高,起初,很多人不敢采用这样的新技术去“冒险”。2012年,铂力特终于挖到了“第一桶金”,成都飞机工业(集团)有限责任公司成为其真正意义上的第一个客户。
  “当时因为零部件的复杂性,传统的加工技术做不出来,我们的金属3D打印成为他们的一个选择。”薛蕾说,当传统加工技术对复杂零部件加工束手无策时,金属3D打印成为对方的首个选择,此次合作成为铂力特走向市场的推手,也让其他商家逐渐认可了这一新技术。“其实我们有近20年的技术积累,只是缺少被市场认可的机会。”薛蕾说。

  专注研发 从精致到极致
  随着3D打印技术被越来越多的人认可,铂力特也逐渐发展、壮大。如今,公司已从成立时只有十几人的科研创业团队,成长为目前已有400名员工的企业,其中硕士以上学历占30%,研发人员占40%。自主研发、生产、对外销售了十种型号的金属3D打印设备,成为中国领先的金属增材制造全套解决方案提供者。
  2017年,铂力特经过多年实践和探索,开始搭建智能制造工厂的数字化管理平台。在此平台下,配套PLM、ERP、MES、CRM、BI系统等相关管理系统,结合物联网技术、人工智能技术等,进行集成应用,将搭建成企业级数字化管理平台,实现金属3D打印智能化管理。 在技术方面,铂力特目前拥有SLM、LMD、WAAM三大类金属加工技术,能够实现超高精度、超大尺寸(世界上最大尺寸零件SLM成形能力)、超复杂结构和航空航天对金属零件的力学性能要求(力学特性优于锻件)。
  “金属3D打印的工作原理就是将打印物体的三维模型输入打印机,利用软件将其剖分成层,在已有的3D模型切片数据的基础上,生成填充扫描路径。打印机设备会按照这些填充扫描线,控制激光束选区熔化各层的金属粉末材料,逐步堆叠成三维金属零件,最终形成立体物体。”薛蕾说,航空航天结构件发展的永恒需求之一是减重,而实现减重有一条永恒的技术路线,即整体化。
  所谓整体化是指将原本由很多零件组装形成的部件在制造环节直接做成整体部件。“这种整体件结构通常相当复杂,使得制造的难度加大。同时,由于采用强度、韧性非常高的高性能材料进一步增加了制造难度,仅依靠传统技术实现不仅难度大,而且成本也非常高。铂力特一直致力于利用中空夹层、薄壁加筋、镂空点阵、内置蜂窝等结构,在保证产品性能的同时最大限度地实现零件减重。”薛蕾说。

  跻身世界3D打印第一方阵
  铂力特董事长黄卫东教授曾说:世界上最美好的事情就是把复杂的事情简单化,3D打印让设计更自由,制造更简单。
  如今,铂力特的业务范围涵盖金属3D打印服务、设备、原材料、工艺设计开发、软件定制化产品等,构建了较为完整的金属3D打印产业生态链。拥有各种金属增材制造设备100余套,可成形材料涵盖钛合金、高温合金、铝合金、铜合金、不锈钢、模具钢、高强钢等多个种类,涉及50余种材料。公司申请金属增材制造技术相关自主bbin客户端155项,其中,正在受理审查87项,授权58项;公司先后通过ISO9001-2008、AS9100C-2009、GJB9001B-2009等质量管理体系认证和空客IPCA认证。
  2017年5月20日,西安铂力特增材技术股份有限公司在伦敦获得全球第一届年度3D打印行业OEM(企业)大奖,这是中国唯一获此殊荣的金属3D打印企业,企业已成为中国规模最大、技术实力最强的金属3D打印全套解决方案提供商,跻身世界3D打印第一方阵。
  铂力特运用20余年金属增材制造技术的专业经验,通过持续创新,为航空、航天、能源动力、轨道交通、电子、汽车、医疗齿科及模具等行业客户提供卓越服务;目前公司已与中航工业(AVIC)、中国航发(AECC)等30余家国内外知名企业建立了长期合作关系,目前是空客在亚洲唯一的金属3D打印供应商。 今年4月,空中客车公司与铂力特公司合作的A330增材制造项目正式启动。8月28日,空客(北京)工程技术中心与铂力特公司合作的“四激光器打印飞机产品研发”项目签约仪式在铂力特新区举行,标志着铂力特从空客供应商阶段迈入联合研发阶段。

  依托高校促企业快速发展
  作为最早进入到3D打印行业的企业之一,在金属3D 打印领域,可以说铂力特自身就是一个标杆。
  在热衷于精、小的3D打印市场,何以铂力特独“大”?薛蕾说,这一切源于铂力特独特的产、学、研模式。他说,作为校办企业,公司以西北工业大学凝固技术国家重点实验室为技术依托,其中实验室主要专注金属3D打印技术的基础研究,而公司侧重竞争性、直接应用型的技术开发。
  成功的背后,是铂力特依托高校的优势。
  据了解,铂力特依托两个技术研究中心——西北工业大学凝固技术国家重点实验室和金属增材制造国家地方联合工程研究中心,先后获得国家级“高新技术企业”、 省级技术中心、国家“三级保密资格单位”、陕西省信息化和工业化融合典型示范企业、陕西省“十二五”制造业信息化工程示范试点企业、陕西省中小企业创新研发中心、市级技术中心等资质及称号。
  2017年,铂力特“智能制造工厂”项目荣获“工信部智能制造试点示范项目”。铂力特参与的两项金属增材制造项目,分别获国防科学技术进步奖一等奖和二等奖。同年,公司荣获第一届全球3D打印大奖年度OEM奖,也是年度唯一中国金属3D打印上榜企业。
  铂力特生产的定制化金属增材制造产品,广泛应用于航空航天领域。薛蕾告诉记者,公司现自主研发并生产了十余个型号增材制造装备,部分核心关键参数为国际先进水平。
  2015年,铂力特公司获得科技部创新创业大赛“先进制造组”冠军,在首届全国“万众创新 大众创业”活动展览中,是李克强总理首个莅临检阅的展台。薛蕾说,得益于国家“双创”氛围和相关政策扶持,铂力特快速成长,在金属增材制造领域取得了一定成绩。西安市营商环境的改善和双创政策,也为铂力特公司的发展进步提供了强有力的支持。

  以雄厚技术推动行业发展
  “大”“薄”“快”是铂力特成为金属3D打印领域领军企业的“独门秘籍”。薛蕾解释说,在传统铸造工艺中,大尺寸是技术发展瓶颈,薄壁结构也一直是难以突破的技术壁垒。但采用金属3D打印技术打印的零件不仅可以打“大”打“薄”,而且所采用的多光束无缝拼接技术,仅需72小时就能一次性快速成形。对航空航天来讲,材料轻质化的要求较高,所以减重是航空航天永恒的追求。3D打印技术刚好符合航空航天对金属加工的要求。
  薛蕾说,每年,铂力特投入巨资做自主研发,为了满足市场需要,投入巨大精力对不同金属的3D打印工艺进行优化,关注零件的冶金质量,获得高致密度、高质量的金属零件,在保证合格力学性能的同时让金属3D打印实现了更高的精度和复杂性。
  在技术解决方案方面,铂力特形成了全方位的金属增材制造与再制造技术解决方案,包括:定制化产品、设备、原材料、技术服务。
  在积极拓展国际市场的同时,铂力特深耕国内市场,与国内客户开发了众多精彩的应用。在此过程中,铂力特已积累了成熟的增材制造应用经验,例如制造轻量化减重结构、复杂内腔结构、整体化功能集成结构、快速研制与快速制造、组合制造、修复和再制造等。

  专注产品创新服务和产学研一体
  今年7月6日-7日,铂力特2018年用户大会在铂力特新区举行,这也是铂力特新区首次和用户的深入互动,来自航空军用和民用发动机科研单位、航天卫星科研制造单位、电子工业、发动机、汽车及工业模具等多个应用领域的200多名工程及设计专家学者和铂力特用户齐聚铂力特新区。
  铂力特在大会集中展示了技术实力和工艺实力,目前拥有83台自主研发的金属3D打印机为客户提供服务,预计到年底将形成100台金属3D打印机智能制造中心,加工尺寸从300mm以下到1000mm、2000mm,而且通过优化的扫描策略和过程监控系统保证加工的零部件质量和力学特性,在产品的可靠性、一致性、安全性方面,技术处于世界领先水平。大会也为我国航空航天等高精尖制造业提供了一次跨学科的专业学术交流机会。
  铂力特协同西北工业大学及多个国家级设计中心的“铂力特协同创新设计研究院”也于7月6日揭牌成立。薛蕾说,该研究院将立足于铂力特的金属增材技术和全套解决方案,助力优化设计、工业设计等多领域创新设计的协同发展,以创新设计为牵引,专注产品创新服务和产学研一体化,解决技术难题,提高生产效率,提升制造水平,推动增材打印技术的工业化进展,加速智能制造2025进程。
  首席记者 张志杰