半天制作上百件工艺品 这项技术可以做到

来源:科技日报

半天制作上百件工艺品 这项技术可以做到

3—5倍

生产发动机气缸盖铸件，原先用金属模具得做近20个砂型零件，并需要一个高级技工进行精密组装。而采用3D打印技术一次就能打印完成，生产效率提高约3—5倍，成品率提高了20%—30%。

做一件栩栩如生的工艺品，最快需要多长时间？如果让共享集团股份有限公司的人回答，答案是12小时，而且一次可以做上百个。

这就是铸造用工业级3DP打印的实力和魅力。

最高打印效率达到500升/小时（L/h），是国外同规格设备的3倍，也是铸造3D打印产业化应用的国内首创。最近公布的2020年度宁夏科学技术进步奖中，“铸造用工业级3DP打印设备研发及产业化应用”项目迎来高光时刻，一举摘得重大贡献奖。

“目前产业化收益达4.2亿元，希望我们的研发能够助推中国铸造产业高质量发展。”近日，共享装备股份有限公司3D打印事业部总经理助理周志军说。

国内自主研发和产业化应用之路

什么是3D打印？共享装备股份有限公司3D打印事业部总经理刘轶，给记者进行了生动的科普。

“就是分层叠加技术，它是一个从三维降到二维、再升到三维的过程。”他介绍说，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，然后一层一层进行打印，再叠加起来形成3D实体。

以前做一个铸件，必须先做出一模一样的模型，做完大概用时两个月。而铸造3D打印不用模型，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，成品大概一周就能制作好。

3DP是3D打印技术在铸造领域的一个分支，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。有业内人士将其称为铸造3D打印的plus版，它也是共享集团股份有限公司近些年攻关的首要任务。

“我们主要解决设备和成本问题。”周志军说。

我国是名副其实的铸造大国，铸造产量连续多年稳居世界第一，然而传统的铸造设备以混砂机为主，致使工人劳动强度大，生产效率低。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。

2012年，共享集团股份有限公司董事长彭凡在德国看到铸造3D打印实验室设备的时候，当机立断决定购买。

“现场用完后感觉技术确实挺好，能解决很多问题，但用了一段时间发现新问题又来了。”周志军说。

首先是成本太高，没法推广，所有原材料和零配件都要进口。其次是受制于人现象严重，设备出了故障也必须德方来修。

从这时开始，研发团队开始思考3D打印在国内的自主研发和产业化应用之路。

2014年，共享集团股份有限公司成立了研发团队，针对航空航天、汽车等领域核心零部件生产难题，从材料、设备、工艺、软件等方面进行攻关。刚过而立之年的硕士研究生刘轶被委以重任，主抓材料、工艺、软硬件等全面研发工作。

以绿色智能铸造为目标积极转型

700多个日夜奋战之后，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，并需要一个高级技工进行精密组装，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也由“黑”变为“绿”。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，彻底颠覆了以手工为主的多品种小批量砂型铸造生产方式。

彭凡告诉科技日报记者：“我要通过这种集成创新，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。”

锁定更高目标后，研发团队在“铸造用工业级3DP打印设备研发及产业化应用”项目上持续发力。

他们研发出交错式、跟随式等打印方式设备，实现了不间断打印，一举解决3D打印无法产业化推广应用难题。

目前，项目产品被纳入国家《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录》，累计研制出10款铸造用工业级3D打印设备并全部实现产业化。

“我们共取得国内外授权专利254项，发布核心期刊论文50余篇。项目产品实现57台套的制造，成功应用于银川、烟台等4个智能工厂，经济社会效益显著。”周志军说。