3D列印助力太空飛行器“瘦身健體”,雲鑄三維的5年精進之路

2023-07-26 22:38:51 字數 3879 閱讀 5110

今年3月份,由美國相對航天公司(relativity space)研發製造的全球首枚3d列印火箭成功點火公升空。這艘火箭高達33.5公尺,85%的部件由3d列印而成,甚至包括它的9臺發動機在內也是由3d列印製造出來的。這似乎難以想象,但我們國人也在踐行中。上海雲鑄三維科技***(以下簡稱“雲鑄三維”)副總經理兼技術總監邱寶貴博士表示,金屬3d列印技術在航空航天領域的應用,國內企業與全球一流企業相比,雖然起步比較晚,但技術上已經沒有代差,國內增材製造領域的材料、工藝和裝備都在加速發展。“相對於傳統製造方式,金屬3d列印的產品已經在全球航空航天、汽車、醫療等領域廣泛使用,在產品效能上與鍛件已經不相上下。”

雲鑄三維是金屬3d列印產業中的一家代表企業,也是張江高科895創業營(第十二季)航空航天專場入營企業,他們用3d列印出來的航空航天零部件大批量應用在火箭、衛星等太空飛行器中,並且可以做到從設計、製造、檢驗、交付的全流程數位化管理。“我堅信將來航空航天產品也會和服裝等快消行業一樣,逐步實現智慧型化生產,從設計師出稿到產品下線的週期會越來越短。”邱寶貴博士判斷。

雲鑄三維副總經理邱寶貴博士。

新技術帶來的“很濕的雪和很長的坡”

據relativity space介紹,3d列印將使軌道級火箭的製造比傳統方法快得多,所需的零件也將減少數千個,並能實現通過軟體進行修改,且大部分零件可以**。

relativity space想要實現一項重新整理記錄的目標:在短短60天內用原材料製造出火箭

另據外媒報道,spacex公司已經完成了3d列印superdraco火箭發動機的開發測試。該發動機是dragon發射中止系統(las)的重要裝置,能夠在dragon火箭發射失敗時幫助太空人安全逃生。

實際上,在航空航天領域,3d列印正在進入產業化生產。以relativity space和spacex公司為代表的科技公司,通過3d列印(粉末床熔融技術)一體化高度複雜零件,以及通過3d列印(定向能量沉積技術)替代鍛造,帶動了航空航天企業又一輪的技術競賽。

正是因為3d列印技術對航空航天業的改變,也讓一批企業看到了創業機會。雲鑄三維便是其中之一。

這家成立於2023年、專注於工業級3d列印服務的公司,經過兩年的發展,在非金屬3d列印領域達到年銷售千萬級的產業規模。當看到金屬3d列印在航空航天領域的增長空間,他們決定做兩件事。

一是將工廠擴容遷至將航天航空布局為硬核產業之一的臨港,作為上海乃至全國重要的高階裝備製造和商業衛星聚集地,對3d列印的需求非常大。

二是在金屬3d列印板塊進行大幅度投入,“不管是人才隊伍建設、硬體設施補充、還是技術革新,雲鑄三維不斷深耕,逐步建立面向航空航天領域提供3d列印產品和服務的核心競爭力。”邱寶貴博士透露。

雲鑄三維金屬3d列印工藝區概覽。

敢做敢投入,這與公司對戰略的判斷分不開。談及金屬3d列印主營業務的拓展初衷,雲鑄三維創始人兼總經理李俊鋒先生這樣表示:“航空航天產品有著多品種、小批量、結構複雜等特點,輕量化、低成本、快速研製需求強;3d列印技術成形自由度高且快,與太空飛行器產品的設計與製造高度契合。我們在接觸航空航天的客戶時發現,他們也在積極嘗試用3d列印這一新技術,客戶的需求和新老技術的對比,讓我相信這就是未來的發展方向。”

巴菲特有句投資名言:“人生就像滾雪球,重要的是找到很濕的雪和很長的坡。”對於李俊鋒而言,2023年之後“雪球”滾得越來越有感覺了。

五年成為華東地區航空航天領域

金屬3d列印的排頭兵

回到乙個根本問題,什麼是3d列印?

根據美國材料與試驗協會(astm)的定義,3d列印是借助三維數字模型設計,通過軟體分層離散和數控成型系統,利用雷射束、電子束等方法將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結,最終疊加成型、製造出實體產品,也稱之為“增材製造”。

所以,在生產製造過程中,零部件的複雜程度對3d列印來說不是障礙,因為3d列印的成型方式和傳統的減材製造不一樣,非常適合實現小批量結構複雜的產品製造。

實現這一優點的前提是,3d列印需要軟硬體的配合,國內已有軟硬體替代產品。通常來說,裝備一旦國產化後,設施的投入成本就會往下降。因為金屬3d列印市場需求的推動、軟硬體的國產替代,自2023年之後,金屬3d列印在國內迎來了快速發展期。

雲鑄三維自從閔行遷到臨港新片區,非金屬業務以製作軍車、飛行器、火箭、衛星、空間站等高階模型和快速模具為特色,業務逐年增長。

非金屬的業務發展穩定,使得公司每年可以拿出銷售收入的15~20%用來發展戰略業務——金屬3d列印。”邱寶貴博士透露。

方向錨定之後的持續投入,雲鑄三維在金屬3d列印領域實現了台階式增長。現如今 ,雲鑄三維在金屬3d列印業務發展上,無論是產能規模、技術能力、人才團隊,還是服務體量等,都有了質的飛躍。

雲鑄三維金屬3d列印業務布局。

現在的雲鑄三維,聚焦航天科技、航天科工等軍工院所,針對太空飛行器動力系統、衛星等結構件產品製造需求,提供基於3d列印技術的設計優化、產品製造以及測試檢驗的全流程解決方案。截至目前,公司交付產品中數千套產品已批產並飛行應用。

“高築牆、廣積糧、緩稱王”的戰略打法

在外界看來,雲鑄三維轉型看似很“容易”。身在其中的邱寶貴博士則表示,實際上是“日拱一卒”式的往前走。

從事金屬3d列印的企業國內目前約有上百家,但體量並不大,年銷售收入達到千萬規模的企業不算多。

這是有行業特性決定的,比如航空航天產品從研發到成熟,需要一段時間驗證。乙個專案最開始只有幾萬、幾十萬的規模,但如果等到技術成熟、生產可以上批量了,一款產品的年訂單都是數百萬上千萬。

邱寶貴博士表示,雲鑄三維就是看準了未來的增長空間。“航空航天領域的金屬3d列印,長期收益大,且進入門檻高,所以公司堅定地長期投入。”

就在2023年,雲鑄三維成為張江高科895創業營(第十二季)航空航天專場的入營專案,短短數月內創業營中就有多家企業有意與雲鑄三維洽談金屬列印業務合作。

雲鑄三維是張江高科895創業營第十二季入營專案,被評為“藍天夢創新力量”

在未來到來之前,雲鑄三維核心要實現的還是那條不變的商業真理:通過提高效率來降低成本,並提公升質量和服務。

目前在產能上,雲鑄三維2023年再度新增多台金屬3d列印裝置,並規劃近2年在金屬產能、後處理、檢測等方面提公升上持續大幅度投入;在效率上,基於3d列印裝置,雲鑄三維研發出全流程資訊化系統,打造了針對規模化定製生產的3d列印智慧型工廠,目前可通過業務、工藝、生產、質量管控全數位化管理,助力客戶實現低本增效;在技術上,雲鑄三維積極籌建創新研究院,與航天科技集團、中科院、上海交通大學等航天院所和高等院校密切聯動,同時不斷引進高層次人才,為強化公司創新和技術攻關能力加碼。

雲鑄三維發展業務的方式,是乙個類似“高築牆、廣積糧、緩稱王”的過程。“航空航天3d列印市場需求和潛力龐大,公司高層基本在航空航天領域深耕了20年以上。”邱寶貴博士說,他們的團隊看得明白、等得起,也能堅定地做下去。

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