专访华曙高科：单一客户正配置数十台金属3D打印机批量化生产按下“加速键”

  在全球科学技术创新的浪潮中，3D打印技术一直以来都是备受瞩目的焦点。随技术发展的日臻成熟，有许多制造厂商开始探索3D打印在大批量、大幅面工业场景中的应用。

  这其中不乏国产制造商的身影，例如铂力特、华曙高科和易加三维等典型代表。凭借着多年以来的技术创新和经验积累，湖南华曙高科走在了我国甚至全球增材制造厂商的前列，并于2023年上半年在上交所科创板上市。该公司为提供广泛的工业级聚合物（SLS）和金属激光粉末床融合系统（SLM）产品线，具有适合许多行业和市场的各种构建尺寸和加工能力。

  在今年备受期待的中国上海亚洲2023 TCT展会上，3D打印技术再次引领潮流，吸引了来自世界各地的参观者和行业专家。其中华曙高科凭借其卓越的设备迭代和技术创新，一度成为展会上的热点。

  △左为华曙高科执行董事、副总经理 程杰，中为华曙高科创始人、董事长 许小曙博士

  在本次盛会上，南极熊有幸采访到华曙高科创始人、董事长许小曙博士和执行董事、副总经理程杰，两位行业专家向我们系统地介绍了公司近期以来取得的设备创新和技术突破，接下来就让我们一同揭示这家科创企业的精彩之处。

  TCT Asia 2023上，华曙高科向更广阔的市场推出了FS1211M和FS811M-U。有关华曙高科在本次展会上所发布的系列设备，南极熊此前已经有过系统的介绍：1.6米级16激光金属机已装机多台，华曙高科发布五款创新3D打印产品-南极熊3D打印网 - 平台

  当然，华曙在今年的展会上设备端最大的亮点莫过于宣布推出了 16 激光 FS1521M 系列“超大”金属 3D 打印机，这是目前该公司在客户端列装的最大型金属打印设备。FS 1521M打印设备成功装配了16路500W激光器，成型缸尺寸达到了1.5米，用户可依据需求灵活选不一样幅面尺寸成形缸配置，不一样的尺寸方缸&圆缸可切换使用，保证了成形效率。在展会现场，华曙对外展示他们使用FS1521M所成形直径达1.5m的大型太阳能电池板面板。

  据华曙高科执行董事程杰介绍，FS1521M设备的关键的核心技术之一是集成到光路系统中的16激光器，它能确保成形件所有的搭接区域跟非搭接区域的成形质量一致。该设备还配备了专有的风场设计，经过多次迭代的风场结构已经可以在一定程度上完成三层气流风场的稳定运行。整体结构的稳定能确保几百个小时（近400个小时）连续不间断地运行。此外，FS 1521M的一体化设计，可在打印完成后即时更换成形缸和快速清粉，无需像传统机型一样经历停机、清粉和二次换气步骤，极大提升了打印效率。

  华曙高科新型 FS350M-4 金属 3D 打印机，构建尺寸为 433 x 358 x 400 毫米，标配四路 500W激光配置。据该公司称，FS350M-4 很适合模具、工具、汽车和航空航天等一系列行业的金属零件的中批量生产。目前粉末材料的材料性能包括铝、钛、马氏体时效钢和特殊等级的不锈钢。

  华曙高科表示，得益于最新工艺参数的开发，包括可变层厚、填充和细节的自适应扫描策略，FS350M-4可提升生产率并实现“卓越”的零件质量。例如，在鞋模应用中，据该公司称，FS350M-4 平台能够在一次构建中生产一双鞋模的所有鞋码的 95% 以上。Farsoon 表示，与同类其他金属激光粉末床融合系统相比，其构建体积率高出 60%。FS350M-4的自动化生产设计贯彻了连续增材制造的理念：在一批零件烧结完成后转移到后面的冷却仓，成形腔室进来新的料仓完成新一批零件的制造，真正的完成了滚动式制造。

  在大型3D打印生产运营商中，惰性气体消耗占成本的很大一部分。华曙高科称，FS350M-4 配备“高效”惰性气体系统。该公司表示，净化过程需要 11 分钟。打印过程中，惰性气体消耗量需要3-5L/min。

  该公司表示，新系统配备了集成的先进三级过滤器模块，具有“强大”的反冲洗功能，可确保更长的过滤器寿命，有助于降低过滤器更换成本。华曙高科表示，其目标是在未来提供永久性的过滤解决方案，以提高机器的正常运行时间并简化操作。

  FS350M-4 的机器占地面积为 6平方米，配有集成过滤系统。据华曙高科称，在增材工厂环境中，该系统可实现高密度布局，以实现单位面积的“最大吞吐量”，以此来实现更高效的增材生产布局。

  华曙高科表示，新系统还包括一个高效的顶部供粉系统。一旦容器中的电量不充足，配备的传感器就会发出重新填充的消息。Farsoon 表示，粉末填充装置能轻松对接，从而能快速填充材料，而不会干扰构建过程。

  通过采用自主研发软件，华曙高科成功开发了少支撑技术，将闭式叶轮支撑量减少99.8%，大幅度的降低了打印消耗和后处理时间，提升了产品质量和效率。为解决无支撑成形的难题，华曙高科在上海专门成立了前沿研究院，通过软件专家对软件不停的迭代优化，自主开发出控制建模软件，进而突破无支撑打印难题。据悉，华曙高科目前的少支撑技术已可以实现25°小角度悬垂结构的成形。

  PEEK是PAEK系列（聚芳醚酮）的一种，具备优秀能力的耐化学性、耐油性和高温热稳定性，熔点高达350℃。3D打印PEEK特别受医疗领域的关注，具备的生物相容性和可消毒性可用于定制植入物的制造，同时航空航天和汽车领域也是3D打印PEEK很常见的市场，适合更高的耐磨性和耐温性零部件制造。然而，国内外对PEEK材料的SLS制备上都存在一个循环利用率低的问题。为解决这一个问题，华曙高科经过多次的新旧粉末配比测试，自主研发了PEEK高温烧结工艺，成功实现材料2:8配比，粉末可循环烧结，为用户节省80%材料成本，能够达到PEEK材料的100%循环利用。

  目前，华曙高科已为航空航天、汽车、医疗、工业模具、消费品等多行业全方位赋能，与客户携手向前，共促技术成果落地。

  在上市之前，华曙在走向产业化方面已经做了许多布局。例如，在长沙湘江新区斥资近1亿购买122亩的新总部基地，预计2024年10月入住。办公面积从两万多平米扩张到16万平米，用于满足产能的扩大。在研发方面，华曙持续加大投入。根据2023年发布的财务报表，有15%以上的营收投入研发。华曙700多名员工中，有400多人都是研发技术人员，研发的持续投入会推动公司产品越来越有竞争力。

  在国际化布局上，华曙表示会持续加大对海外展会的参与和招聘海外业务人员，以扩充海外知名度。海外市场占据了公司销售体量的30%-45%。800多台总装机量里有300多台是在海外。公司海外团队的外国同事已超越40个，聚焦销售技术上的支持，售后服务和新产品研发等。

  在业务方面，华曙一直聚焦于SLS、SLM设备产品，公司85%的营收依赖于铺粉式SLS/SLM金属设备的销售，15%为技术服务。尽管增材制造产业链的上下游有着非常大的盈利潜力，但华曙表示未来仍将在设备制造端发力，聚焦主业，这一点在南极熊看来是尤为难能可贵的。

  除了航空航天等高端领域外，未来民用也将成为增材制造的爆发点。华曙表示，目前某客户正在配置数十台金属打印设备，用于铝合金零件的批量化生产。在鞋模行业，也有相关客户购买了20多台打印设备。

  未来，华曙将在3C行业积极布局。他们表示，在手机、手表等3C端一个零件的应用都将带来几百台设备的需求量，零件产量甚至可达千万级。另外，医疗行业的骨科植入物等也同样有着非常大的市场空间。

  面对于传统制造业的关系，华曙并不认为他们是要颠覆传统制造业，而是融入传统的供应链。事实上，传统制造企业也都在布局3D打印，同样会引入增材制造设备。试想一下，10台数字控制机床配一台增材制造设备，这对于3D打印将是一个何其庞大的比例和体量。随着3D打印零件的性能慢慢的变多地受到认可，因此增材零件从机械性能上替代一些铸造是完全没问题的，甚至超越传统制造技术。因此，业内对3D打印零件的认可度越高，制造零件的批量越大，最终打印设备和材料的成本也将会一下子就下降，而这对于大批量生产将是再好不过的一件事了。

  最后，南极熊向华曙高科的创始人许小曙博士询求了他对公司未来发展前途和增材制造发展的新趋势的见解。

  许博士表示：“3D打印的发展的新趋势是一起一伏的，如今它又到了向上升的快速地增长阶段。它的高速增长可以归因两点：第一点就是金属3D打印的逐步的成熟，并且它的价格在逐步的相对下降。相对价格的不断下降使得它的应用场景变成了一个可以实实在在作为批量生产制造的工具。这不仅针对较为重要的航空航天领域，在其他应用里也同样有着非常大的应用潜力。第二点在于最近几年内业内对3D打印的认识逐步加深。以前大众对3D打印的印象仅是拘泥于做一些研究。经过十几年像华曙一样的友商的不断教育和推广，3D打印不再是一种陌生的技术。慢慢的变多的人愿意去尝试3D打印，用于解决到一些实际问题，甚至很多我们想不到的应用慢慢的开始出现。例如：高尔夫球、模具等应用，所有的这些促进了3D打印的快速的提升。”

  在面向产业化的产品创新方面，许博士也向我们分享了一些看法。他表示，现在3D打印主要的应用场景已不再是手办、小规模科研，而是产业化生产。因此，华曙投入了很大的精力布局产业化应用设备。产业化应用设备是需要针对于上万件的零部件产量量身定制，它的工艺和软件也需要配套跟上。产业化应用对成本的控制要求提高了一个数量级，因此华曙在设备的成本效益各方面做了很大的提升，所推出来的多激光器设备也是出于提升打印效益的目的。然而，多激光器也对整体打印设备的设计带来了新的挑战，风场需要更加地稳定和有效，相关的算法同样也面临很大的挑战，这些都是激光3D打印走向产业化亟需解决的问题。

  数百家3D打印厂商在德国Formnext 2023的参展报道，请打开南极熊网站，查看全球3D打印新技术、新产品、新应用