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铸造3D打印“plus”版,产业化收益达4.2亿

来源:  科技日报       作者:王迎霞 易静华 马万琪      发布时间:2021-9-13 20:19  |  

做一件栩栩如生的工艺品,最快多长时间?如果让宁夏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500L/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。”9月13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,再叠加起来形成立体。

这项技术有多神?

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。

这曾是共享人的切肤之痛。

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,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,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。

共享人思考3D打印在国内的自主研发和产业化应用,就从这时开始。

2014年,宁夏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,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,彻底颠覆以手工为主的多品种小批量砂型铸造生产方式。

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。他鼓励刘轶和他的团队,“你们是铸造业第一批在中国敢吃螃蟹的人,也是在改写中国铸造业的历史”。

彭凡曾经告诉科技日报记者:“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。

如今,公司正在建设若干3D打印铸造智能工厂,以绿色智能铸造为目标,积极践行“铸造3D打印技术、机器人等新技术+智能工厂”的转型路径。

共享人的“铸造强国”梦,还在继续。

(编辑:于思洋

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