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铸造3D打印,从受制于人到世界领跑

时间:2019-03-22 15:20:21  来源:科技日报

把“命门”掌握在自己手中

“我国传统铸造行业以手工劳动为主,通俗地形容就是‘傻大黑粗’。我在维修车间待了9年,心里一直有个梦想——我们的工作环境能得到改善。”

说话的年轻人名叫刘轶,36岁的他是宁夏共享集团股份有限公司(以下简称共享集团)产业创新中心副总经理、智能制造研究院院长。

让铸造工人穿着白大褂在空调环境下体面地工作,这是所有共享人自上世纪90年代以来就挂念着的事。集团聚焦行业转型升级痛点,投入10多亿元主攻铸造3D打印产业化应用技术及智能工厂建设,实现国内首创后,综合集成技术领跑世界。

前几天,《大国重器》第二季在央视热播,共享集团的铸造用砂芯3D打印机也在其中亮相。这部纪录片展望了我国装备制造业的发展前景,而共享人的“铸造梦”,也在继续。

改变产业现状,靶向铸造3D打印

走进共享集团,位于南侧的建筑便是快速成形工程技术研究中心。

14台5米多高的铸造3D打印产业化机型整齐摆放,除了机器运转声,再无其他轰鸣;除了几位工作人员在操作板前监测,一两台机器人来回穿梭运送货物,再无其他身影。

整个车间无吊车、无模型、无重体力、无温差、无废砂及粉尘排放,完全颠覆常识。

“以前的铸造车间可不是这样的。”刘轶说。

铸造是装备制造业的基础产业,我国铸造产量连续16年稳居世界第一,是名副其实的铸造大国。然而,传统的铸造设备以混砂机为主,劳动强度大,效率低。最让人糟心的是工作环境恶劣,工人经常白脸进去,黑脸出来,时间久了,一线技术人员流失严重。

搞了30多年铸造的公司董事长彭凡,一直在寻思怎样让这个行业翻身。2012年,当他在德国看到铸造3D打印实验室设备的时候,他意识到,如果把这项技术用好了,将是一件颠覆行业的事。

什么是3D打印?“其实就是分层叠加技术,是一个从三维降到二维、再升到三维的过程。”刘轶说,这项技术首先利用切片软件将实体沿高度方向切成薄层,这个步骤可近似看成,一个平面一层一层进行打印,再叠加起来形成立体。3D打印技术在铸造领域有一个分支,名叫3DP,目前在业内生产效率最高,成本相对较低,最易于产业化推广。

共享人决定主攻这个方向。

“以前做一个铸件,必须先做出一模一样的模型,做完得两个月。”刘轶说,而铸造3D打印没有模型,直接将阴膜打印出来,再浇上铁水或钢水即可。铸件也不需要人工组配,一周左右就能做出成品。

全力攻坚克难,打破国外技术垄断

锁定铸造3D打印技术后,彭凡立即投资近亿元购买了一台德国产的打印机,组织一支50人的团队从“点”上突破,样机实验工作正式开始。

没想到的是,问题很快来了。

“所有材料和零配件都要进口,设备出故障了也必须老外来修,用不起啊。”彭凡感叹。

一天,机器在打印过程中突发故障,工作箱无法打开,直接“罢工”。与德国供应商取得联系后,对方提出要求:收费从工程师上飞机的那一刻开始计算,每小时165欧元。

一星期后,工程师终于抵达银川,但没等旧问题得到解决,新问题又出现了。共享集团反馈这一情况时,对方竟然摇头,理由是他只负责解决先前的故障,新故障必须重走程序。

德方工程师离开了,留的是一台无法运转的机器,以及郁愤难平的共享人。

这种情形之后屡次上演,于是在2013年,彭凡决定专门解决受制于人的技术问题。刘轶就是此时被委以重任,主抓材料、工艺、软硬件等全面研发工作。

历经两年多探索与研究,当样机喷出墨的刹那,大伙兴奋地跳了起来——他们造出了国内第一台也是世界上效率最高的铸造3D打印样机,德方技术存在的诸多问题均被改进。

以发动机气缸盖铸件为例。原先用金属模具得做近20个砂型零件,需要一个高技能工精密组装出来,是一个高级技工培训半年才能干的工作。而采用3D打印技术一次就能打印完成,误差也从原来的1毫米降到了0.3毫米,生产效率提高约3—5倍,成品率提高了20%—30%。

铸件生产由复杂变得简单,传统的铸造生产方式则由“黑色”变为“绿色”。随着生产实现零排放,以前的翻砂车间摇身一变成了空调工厂,彻底颠覆以手工为主的多品种小批量砂型铸造生产方式。

引领行业发展,助推建设铸造强国

山高人为峰。

“我的目标是产业化升级,用‘三部曲’形容是不够的,目前来看是‘五部曲’。”彭凡笑了起来。

继关键软硬件技术实现“点”上突破之后,他们决定在“线”上集成,实践智能生产单元应用。共享集团根据铸造工艺流程,创新性地提出了铸造智能单元的模块化、工序化智能制造解决方案,已经建设和改造10条以上智能生产单元。

共享人拼了。刘轶带领团队陆续攻克铸造3D打印材料、工艺、软件、设备等难题,他们在四川投入9台设备组建起一条生产线,这是世界上第一条铸造3D打印产业化应用生产线;又在宁夏银川建成并投产世界首个万吨级铸造3D打印智能工厂,真正实现了铸造3D打印产业化应用的国内首创和铸造行业“绿色智能”转型。

2016年2月,李克强总理来宁夏视察,赞扬共享集团从“傻大黑粗”变成了“窈窕淑女”,是新旧动能转换的生动体现。

刘轶的梦想实现了,但共享人的梦想远不止于此。

“通过这种集成创新,我要把铸造3D打印技术的优势展示出来并推向市场,还要让产业能用得起。它不应该只是架子上的花瓶。”彭凡说,接下来他们要帮别人设计并建造智能工厂,2018年设计、建设的数字化示范工厂累计达10个,目前已建成3座。

如今的共享集团已是国家首批46家智能制造试点示范企业,承担着“大尺寸高效铸造砂型增材制造设备”等国家重点研发计划重点专项,也是国家智能制造标准化总体组13家企业成员单位之一。

未来5年,它将以每年20%左右的增长速度力争实现由推进企业发展向引领行业发展转变。“希望在2030年前后,通过共建共享全新的产业生态,支持我国铸造业加速步入国际先进行列。”彭凡说。

这是共享人最大的梦想,它的名字叫“铸造强国”。


[正文结束]
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