半天製作上百件工藝品 這項技術可以做到

3—5倍

生產發動機氣缸蓋鑄件，原先用金屬模具得做近20個砂型零件，並需要一個高級技工進行精密組裝。而採用3D打印技術一次就能打印完成，生產效率提高約3—5倍，成品率提高了20%—30%。

做一件栩栩如生的工藝品，最快需要多長時間？如果讓共享集團股份有限公司的人回答，答案是12小時，而且一次可以做上百個。

這就是鑄造用工業級3DP打印的實力和魅力。

最高打印效率達到500升/小時（L/h），是國外同規格設備的3倍，也是鑄造3D打印產業化應用的國內首創。最近公佈的2020年度寧夏科學技術進步獎中，“鑄造用工業級3DP打印設備研發及產業化應用”項目迎來高光時刻，一舉摘得重大貢獻獎。

“目前產業化收益達4.2億元，希望我們的研發能夠助推中國鑄造產業高質量發展。”近日，共享裝備股份有限公司3D打印事業部總經理助理周志軍説。

國內自主研發和產業化應用之路

什麼是3D打印？共享裝備股份有限公司3D打印事業部總經理劉軼，給記者進行了生動的科普。

“就是分層疊加技術，它是一個從三維降到二維、再升到三維的過程。”他介紹説，首先利用切片軟件將實體沿高度方向切成薄層，這個步驟可近似看成一個平面，然後一層一層進行打印，再疊加起來形成3D實體。

以前做一個鑄件，必須先做出一模一樣的模型，做完大概用時兩個月。而鑄造3D打印不用模型，直接將陰膜打印出來，再澆上鐵水或鋼水即可。鑄件也不需要人工組配，成品大概一週就能製作好。

3DP是3D打印技術在鑄造領域的一個分支，目前在業內生產效率最高，成本相對較低，最易於產業化推廣。有業內人士將其稱為鑄造3D打印的plus版，它也是共享集團股份有限公司近些年攻關的首要任務。

“我們主要解決設備和成本問題。”周志軍説。

我國是名副其實的鑄造大國，鑄造產量連續多年穩居世界第一，然而傳統的鑄造設備以混砂機為主，致使工人勞動強度大，生產效率低。最讓人糟心的是工作環境惡劣，工人經常白臉進去，黑臉出來，時間久了，一線技術人員流失嚴重。

2012年，共享集團股份有限公司董事長彭凡在德國看到鑄造3D打印實驗室設備的時候，當機立斷決定購買。

“現場用完後感覺技術確實挺好，能解決很多問題，但用了一段時間發現新問題又來了。”周志軍説。

首先是成本太高，沒法推廣，所有原材料和零配件都要進口。其次是受制於人現象嚴重，設備出了故障也必須德方來修。

從這時開始，研發團隊開始思考3D打印在國內的自主研發和產業化應用之路。

2014年，共享集團股份有限公司成立了研發團隊，針對航空航天、汽車等領域核心零部件生產難題，從材料、設備、工藝、軟件等方面進行攻關。剛過而立之年的碩士研究生劉軼被委以重任，主抓材料、工藝、軟硬件等全面研發工作。

以綠色智能鑄造為目標積極轉型

700多個日夜奮戰之後，他們造出了國內第一台也是世界上效率最高的鑄造3D打印樣機，德方技術存在的諸多問題均被改進。

以發動機氣缸蓋鑄件為例。原先用金屬模具得做近20個砂型零件，並需要一個高級技工進行精密組裝，是一個高級技工培訓半年才能乾的工作。而採用3D打印技術一次就能打印完成，誤差也從原來的1毫米降到了0.3毫米，生產效率提高約3—5倍，成品率提高了20%—30%。

鑄件生產由複雜變得簡單，傳統的鑄造生產方式也由“黑”變為“綠”。隨着生產實現零排放，以前的翻砂車間搖身一變成了空調工廠，徹底顛覆了以手工為主的多品種小批量砂型鑄造生產方式。

彭凡告訴科技日報記者：“我要通過這種集成創新，把鑄造3D打印技術的優勢展示出來並推向市場，還要讓產業能用得起。它不應該只是架子上的花瓶。”

鎖定更高目標後，研發團隊在“鑄造用工業級3DP打印設備研發及產業化應用”項目上持續發力。

他們研發出交錯式、跟隨式等打印方式設備，實現了不間斷打印，一舉解決3D打印無法產業化推廣應用難題。

目前，項目產品被納入國家《首台（套）重大技術裝備推廣應用指導目錄》，累計研製出10款鑄造用工業級3D打印設備並全部實現產業化。

“我們共取得國內外授權專利254項，發佈核心期刊論文50餘篇。項目產品實現57台套的製造，成功應用於銀川、煙台等4個智能工廠，經濟社會效益顯著。”周志軍説。