僅僅成立三年多的中科祥龍，一直保持著高速的發(fā)展，目前已經(jīng)裝機51臺金屬3D打印機，獲得過億元的融資，2023年產(chǎn)值達(dá)到5000萬元，累計接受訂單數(shù)億元，已承接國家重點型號產(chǎn)品研制20余項。

2024年5月29日，第八屆上海國際航空航天技術(shù)與設(shè)備展覽會開幕，南極熊注意到，以3D打印輕量化設(shè)計而著稱的寧波中科祥龍輕量化科技有限公司亮相本次展會。那么中科祥龍在3D打印領(lǐng)域究竟有著怎樣的獨特優(yōu)勢，又是如何取得如此快速的發(fā)展？借此機會南極熊對中科祥龍的董事長、中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所(以下簡稱寧波材料所)所研究員張浩先生進(jìn)行了專訪。

輕量化市場需求迫切，中科院寧波材料所提供強大平臺
張浩告訴南極熊，隨著航空航天、低空經(jīng)濟等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對于零部件輕量化的需求非常迫切，而金屬3D打印技術(shù)則非常適合用于這類產(chǎn)品的設(shè)計和制造。與此同時，2019年以來國產(chǎn)大尺寸金屬3D打印機日臻成熟，3D打印行業(yè)具備了快速發(fā)展的趨勢和能力。因此，中科祥龍應(yīng)運而生，公司致力于成為世界一流的飛行器輕量化整體解決方案的供應(yīng)商，現(xiàn)階段公司主要通過3D打印技術(shù)來實現(xiàn)輕量化設(shè)計和功能一體化的制造。

△中科祥龍的3D打印生產(chǎn)車間，目前已裝機51臺大、中、小型金屬3D打印機，可以滿足大批量產(chǎn)品高效加工需求，最大打印尺寸達(dá)到650×650×1500mm

實際上，中科祥龍是中科院寧波材料所孵化的一家公司，之所以能夠在3D打印領(lǐng)域取得快速的發(fā)展，離不開寧波材料所強大的平臺支撐，這里擁有國家級的測試中心，擁有上百臺套的大型測試分析儀器設(shè)備，總價值超過2億元。全面覆蓋材料微觀形貌與結(jié)構(gòu)分析、材料物理性能分析、有機化學(xué)分析和無機成分分析四大領(lǐng)域。為3D打印原材料、打印件性能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表面檢測，提供了硬核條件，這些是一般的3D打印公司所不具備的。

第二個核心競爭力是公司的設(shè)計能力，寧波材料所投資2000多萬元建設(shè)了超算中心，這為中科祥龍?zhí)峁┝藦姶蟮乃懔χ危九鋫淞藢ｉT的設(shè)計團隊能夠為航空航天客戶提供飛行器等產(chǎn)品的設(shè)計方案，產(chǎn)品相關(guān)的氣動、流體仿真都能夠依托超算中心得以順利開展，中科祥龍能夠提供給客戶從設(shè)計、仿真到制造的一個完整解決方案，這成為公司立足行業(yè)的最大核心競爭力。

寧波材料所為中科祥龍在3D打印領(lǐng)域的創(chuàng)新設(shè)計、開發(fā)制造提供了良好基礎(chǔ)。另外，基于中科院的平臺，中科祥龍能夠快速的掌握國家產(chǎn)業(yè)需求，并根據(jù)這些需求來制定公司的科研規(guī)劃和發(fā)展方向。

以產(chǎn)品設(shè)計為切入點，形成技術(shù)閉環(huán)

張浩表示，中科祥龍在設(shè)計、設(shè)備、工藝、材料等些方面的投入都很大，公司是業(yè)內(nèi)為數(shù)不多從金屬3D打印設(shè)計端開始做的公司。目前接到的項目，幾乎都需要從設(shè)計端開始。在拿到客戶的設(shè)計要求后需根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計、仿真計算，把方案提交給客戶后再進(jìn)行后續(xù)的3D打印制造、后處理、質(zhì)檢等環(huán)節(jié)。為了給出一個最優(yōu)的設(shè)計方案，中科祥龍需要評價零部件的性能、生產(chǎn)的成本以及未來批產(chǎn)的潛力。需要在性能、價格和批產(chǎn)穩(wěn)定性三者之間尋求一個平衡。中科祥龍已經(jīng)形成了自己的技術(shù)閉環(huán)，突破材料集成設(shè)計與增材制造技術(shù)一體化融合中的關(guān)鍵問題；貫通設(shè)計-制造-驗證技術(shù)鏈，形成工程化小批量部件制造能力。

在設(shè)備端，目前中科祥龍裝機的51臺金屬3D打印機主要來自易加三維和漢邦科技兩家國產(chǎn)設(shè)備廠商，由這兩家公司提供技術(shù)支撐，根據(jù)打印需求，對設(shè)備進(jìn)行改造。在工藝端，中科祥龍的研發(fā)則主要集中在如何提高生產(chǎn)效率和保證打印質(zhì)量，比如通過調(diào)整光整型、打印層厚等工藝參數(shù)來優(yōu)化打印工藝，另外還通過在氬氣中添加氦氣等手段來減少打印過程的飛濺等。

△中科祥龍現(xiàn)場展出的3D打印零部件

在材料端，中科祥龍選擇與國內(nèi)的科研院所和材料供應(yīng)商進(jìn)行合作，對于新材料研發(fā)通過與上海交大、清華大學(xué)合作進(jìn)行開發(fā)；對于批量化生產(chǎn)應(yīng)用的材料，主要是跟寧波眾遠(yuǎn)、尚材三維、中天上材、中航邁特、威拉里等金屬粉末供應(yīng)商進(jìn)行合作。

核心聚焦航空航天，向汽車、3C等領(lǐng)域擴展

張浩表示，目前中科祥龍的3D打印應(yīng)用場景主要集中在航空航天領(lǐng)域，也正在向汽車、3C、醫(yī)療等領(lǐng)域拓展。而在航空航天領(lǐng)域，中科祥龍主要聚焦于飛行器相關(guān)的產(chǎn)品設(shè)計和制造，像舵翼、艙段、發(fā)動機零部件等幾大類產(chǎn)品，主要應(yīng)用在飛機、導(dǎo)彈和衛(wèi)星當(dāng)中。

△中科祥龍現(xiàn)場展出的3D打印零部件

其中，做的最多的產(chǎn)品是3D打印的空氣舵，這是一個關(guān)鍵的彈上零部件，主要用于控制導(dǎo)彈的飛行姿態(tài)和飛行軌跡的調(diào)整和改變，它位于彈體表面，通過改變空氣氣流來產(chǎn)生改變導(dǎo)彈飛行姿態(tài)的側(cè)向控制力。中科祥龍已經(jīng)為我國的四大軍種設(shè)計過空氣舵，應(yīng)用的導(dǎo)彈馬赫數(shù)從亞聲速開始到超聲速到高超聲速，最高的達(dá)到接近20馬赫。打印的材料從鋁合金到鈦合金到高溫合金到難熔合金，為國內(nèi)貢獻(xiàn)了大量的設(shè)計方案。單從空氣舵的設(shè)計和3D打印制造來講，中科祥龍在國內(nèi)處于領(lǐng)先位置。

據(jù)悉，中科祥龍已與航空工業(yè)集團、中國航天科技集團、中國航天科工集團、中國航發(fā)集團和中國兵器集團下屬的眾多科研院所建立了長期穩(wěn)定的戰(zhàn)略合作關(guān)系，在空天裝備輕量化飛行器結(jié)構(gòu)產(chǎn)品市場占有率位居全國第三。在汽車領(lǐng)域目前主要用于研發(fā)階段，包括新能源汽車常用的壓鑄模具開發(fā)等。而在最近大火的3C領(lǐng)域，中科祥龍也在深入布局。

3D打印是制造業(yè)的有力補充，未來仍有待突破

在張浩看來，3D打印對于傳統(tǒng)制造業(yè)是一種有力的補充，未來還有很多值得去突破的事情。目前3D打印在疲勞性能、蠕變性能方面仍然存在欠缺。因為3D打印有一些固有的工藝缺陷，現(xiàn)在從設(shè)備到工藝到材料上控制的都還不夠好，需要整個產(chǎn)業(yè)鏈上的廠商們共同努力，來提升3D打印的質(zhì)量。張浩希望未來金屬3D打印的零部件能夠?qū)?biāo)模鍛件，他認(rèn)為如果3D打印件達(dá)到模鍛件的水平，就能達(dá)到現(xiàn)在絕大多數(shù)的航空航天關(guān)鍵部件的應(yīng)用需求了。但是這條路還有 5年到10年需要走，很漫長需要業(yè)界一起努力。

張浩希望在未來中國20萬億的制造業(yè)市場中，3D打印能夠獲得更多的市場份額，贏得更好的市場空間。