探营3D打印全球第一的共享集团
文/《台海》杂志记者 年月
你信吗？小到文创产品老鼠，大到航天发动机，都是可以通过3D打印出来的。新疆乌鲁木齐那座高达16米的福寿园大门，海南海口市的那只网红熊猫，就是共享集团的3D打印机整体成型的。
共享集团原先是1966年‘三线建设’时期，从东北搬迁到大西北的一家铸造厂，经历了中国经济史上一次大规模的工业大迁移过程，目前已发展为拥有十多家子公司的集团公司，主要由共享智能装备有限公司控股，后者是一家从事高端装备关键零部件制造、粘结剂喷射3D打印产业化应用研究及推广、智能制造集成与服务的企业。
连续三年稳居全球第一
共享智能装备有限公司副总经理、研发中心主任周志军领着我们走进全球首座万吨级铸造3D打印成形工厂，它建于2017年，次年投产。
谁能想到这是一个铸造工厂呢？在传统铸造工厂里，整个厂的环境都是黑乎乎的，满是粉尘，进去时都要戴着口罩。而眼前所见的3D打印成形工厂却是一个静悄悄的、雅致的空调环境，更不见有粉尘。只有几个技术员在操作着多台打印机，偌大的工厂，从管理层到保洁员，不到30人。而就这些人，每年可生产砂型两万吨，并做出一万吨的铸件。而传统工厂做这些产能需要150人。共享集团的铸件领域涉及军工、航空航天、汽车、发动机、能源装备、机器人、工程机械、高档数控机床、压缩机、液压、电机传动、模具等领域，文创产品只是该厂的延伸产品。
3D打印技术是一种增材制造技术，通过逐层添加材料来构建三维物体。首先得由计算机进行建模和切片，然后再把设计参数导进打印机。站在如货车般大小的3D打印机外，我们透过玻璃窗看到了3D打印机的打印过程：打印头挤出材料，按着预定的路径和图层信息，来回走动，一层层堆积，直到整个物体成型。
铸造是整个民族工业的基础，我们生产生活用的很多产品都离不开铸造。整个中国的铸造产业的产量是多少呢？“占到全球的一半，我国可以说是名副其实的铸造大国。”周志军说，“但是，我们大而不强，所以我们在2012年，开始成立团队研究3D打印技术在铸造行业的产业化应用，就是为了解决传统制造发展过程中遇到的环境污染严重、人工的体力劳动强度大、制造的产品质量差、生产周期长等这些问题。”“共享装备”成立了专业的研究团队，开始从设备、软件、材料、工艺、集成等方面做研究。
“截至目前，我们整个铸造砂型3D打印实现产业化应用，已经做到了全球领跑的水平，除了在国内有好几家分厂外，我们的设备现在已经销售到日本、欧洲等地，大概有20多台，每台大约500万元人民币，现在订单还不断地来。”周志军面带微笑地说：“整个3D打印设备在全球的市场占有率，连续这三年都是全球第一。”
大大提高效率和精度
3D打印应用到铸造行业以后，会带来哪些好处呢？
据周志军介绍，3D打印解决了当前制造发展中遇到了一些瓶颈问题，一是生产周期明显缩短了。用传统模具去做一个新的铸件，从图纸出来拿去制作，到生产出来，大概需要45天，现在用3D打印，在电脑上把三维的模型设计完以后，直接导到打印机，大概两天时间就能把砂型打出来；用5到7天铸件就可以做出来。这是第一个效果。
第二个效果是，3D打印带动了整个铸造行业的产量和质量的提升。传统的铸造需要刻模具，其实是使用人的手工生产的方式，手工操作，精度相对比较差，误差在一毫米左右。而现在用3D打印，铸件的精度可以控制在正负0.3毫米。这是精度上的提升。另外，用模具的方式拼接的话，铸件会产生一些缝隙，外观上还可能有一些缺陷，现在用3D打印就没有这些质量问题。
第三个效果是降低人工的劳动强度、改善员工的工作环境等。传统的铸造，可以说是傻大黑。在传统铸造工厂里，整个厂的环境都是黑乎乎的，满是粉尘，进去时都要戴着口罩。而用3D打印这种方式去做铸造，整体看过去，基本上是一个空调环境，没有粉尘，工人基本上只要操作操作设备就可以，不需要动手去干体力活了。
从被卡脖子到完全自主研发
在3D打印机领域，共享集团一开始也不是马上投入研发，而是从国外引进。2012年，共享集团开始从国外引进3D打印设备，但引进后发现几个问题，一是成本特别高，效率不足现在的十分之一，价格却是目前这种自产设备的两到三倍。原材料，比如砂子、胶水都需要进口，价格也是现在的三倍以上。再来，设备出故障，都要请专家从国外过来维修，等他们过来处理好，都过去一个半月了。
为了不被卡脖子，“共享装备”决定成立研发团队，现在除了喷头之外，所有设备和原材料全部实现国产化，而且喷头的国产化也不远了。“我们现在也正联合国内多家团队研究开发喷头，争取早日实现喷头的国产化”，周志军信心满满。
现在，“共享装备”的3D打印整体产业化应用是怎么样的一个水平呢？国外其实也早就在做3D打印，但“共享装备”率先把3D打印在铸造行业实现产业化应用，并推广起来。“我们要用3D打印这种创新的技术，彻底改变甚至颠覆传统几千年历史的手工砂型铸造方式。”从出土文物看，我们从几千年以前就开始手工制作，但几千年过去了，直到现在，整个中国乃至全球的制造行业，大部分还是手工生产的方式。“我们说的产业化应用就是要用3D打印技术，对传统的方式进行巨大变革”。
既然要提升产业化应用水平，那么打印机的生产效率就是首先要考量的。共享3D打印机，目前最高的效率可以达到1500升每小时，“升每小时”，是体现效率的单位，“目前我们能查到的国外的最高的效率在260多升每小时，我们是1500升每小时，我们的效率是全球最高效率的至少3到5倍。”周志军说，“我们在成本方面大大降低，讲产业化应用离不开效率，产业还要大大降低成本，要不然大家都用不起。”
“共享装备”的3D打印机成本也比国外的都低，因为整个材料都已经全部国产化，包括打印用的砂子材料、胶水材料全部已经实现了国产化。整个成本已经和传统手工用模具去铸造的成本呈接近水平了，而国外还主要用于制造一些高端的产品，成本比较高。成本低，共享实现3D打印批量化制造就有优势，另外一个优势是，共享集团长期做铸造行业的这个背景，它的产业链配套及支撑相当成熟。
带领团队做研发，周志军深切体会到，一个新的技术，在传统的产业里面应用，绝对不是一个简单设备的研发，还包括材料、工艺、软件、集成等方面的研发。“3D打印机要在铸造行业实现产业化应用，还需通过集成机器人、智能控制软件等建成智能化工厂，才能充分发挥3D打印技术的优势。” 3D打印在航天航空、汽车、高铁、机械、水电、核电、风电、医疗等领域应用越来越广泛。
处在全球第一的位置，共享要往前走，最难的是什么呢？
“没有标杆，没有可参考借鉴的，一切都要靠自己。将来我们还要继续通过自主研发和协同创新的方式将3D打印产业化应用之路坚持走下去！”周志军对《台海》记者说。
