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华曙高科:“开源”重构全球3D打印格局

浏览次数: 日期:2017-04-17

在3月刚刚结束的“2017亚洲3D打印、增材制造展览会暨TCT亚洲峰会”上,华曙高科携其重磅新品——超高温、特智惠商用型3D打印智造平台252P系列强势登陆,成为全场焦点。

 

众多国内外行业专家在超高温版ST252P前久久驻足。高温尼龙材料的结烧是世界级的行业难题,华曙高科再一次突破了3D打印技术难题。这款尼龙3D打印机,是全球首款可批量烧结熔点280℃及以下材料的商用型工业级3D打印设备,且参数开源,可实现PA66、PA6等多种高性能高温尼龙材料打印。作为华曙高科2017年度首款重磅产品,252P系列是对华曙高科"开源"理念的传承和"致力于推动3D打印产业化"品牌精神的实际承载,华曙高科把非金属3D打印技术带到了一个全新的高度。

 

一家企业为开源而生


开源,是华曙高科创始人许小曙多年的梦想。众所周知,3D打印被称为开启“第三次工业革命”的钥匙。但在过去的几十年里,全球领先的3D打印公司都出现在欧美,且他们无一例外,在营销策略上,都是采取的封闭模式。所谓封闭模式,是指材料和设备实施绑定,一种打印设备就只能使用一种材料,材料由生产3D打印设备的企业向全球知名材料商订购并买断,材料商不能将这种定制的材料卖给其他客户。这样一来,购买了3D打印设备的客户就不能使用第三方材料,更不能研发适用于自己产品的材料,只能用设备商提供的材料,成本居高不下。
 

这样的营销手段,使得极个别3D打印企业获得巨大的利益,但却极大地制约了3D打印技术的普及。“只有整个3D打印行业都来参与技术创新和材料研发,行业才能得到迅猛的发展。”虽然供职于全球最知名的3D打印企业,但面对行业的封闭格局,许小曙却束手无策。彼时的许小曙,已经完成了实现梦想的几项重要准备:技术、人脉和情怀。赴美国求学获得博士学位后,他先后加入美国海军焊接研究所和全球最大的3D打印公司3D Systems,担任技术总监,领衔研发了对制造业有革命性影响的“PLS(Plastic Laser Sintering选择性激光结烧)技术”。
直到2009年,在母校湘潭大学50周年校庆活动中,他的一次关于3D打印行业发展现状的演讲,成为促使他最终回国创业的“导火索”。湘潭之行让许小曙发现,他扎根多年并在国外有数十年发展历史的3D打印,在国内还处于概念阶段,知之者甚少。白纸,更可能成就蓝图。3D打印行业要迅猛发展,就不能封闭,而要开源。


许小曙理解的开源,有三个维度:第一是参数开源,即设备参数可调节;第二是材料开源,客户可使用多种不同性能的材料,包括第三方提供的材料进行打印;三是拥抱客户、联合研发,不管是材料商还是客户自身,都能与企业联合研发各种用于3D打印的新材料。许小曙决定将开源梦想的种子植于长沙。华曙高科,就诞生在这一年。

 

挑战和博弈跨国巨头的让步


几乎所有的创业,最初都是举步维艰、九死一生。600平方米的车库,5个人和1台机器,是华曙高科当年的全部家底。不过相比之下更难的,是许小曙要做的是开创性的事业,必须要动行业巨头的“蛋糕”。这就注定以下几道“坎”非迈过不可----
      要开源设备参数,依靠以往的方式购买第三方软件就行不通,必须自己组建团队编写软件;
      要开源材料,自己就要有研发生产的能力,团队和投资都是必须的;
      要联合研发,就要往下游做应用,培育市场;
      ……
      件件事都不易。


“那时候,许博士就每天就不停地开会,和不同的团队。软件组的会开完了就是材料组会,材料组会开完了就是设备组会……”华曙高科常务副总经理陈勃生说,后来公司好容易有了销售收入有了利润了,股东一分钱都没分红,全部又投进去作为研发资金。
事实上,一直以来华曙高科都十分重视研发,有40%的人力配置都投入在研发上,并持续逐年扩大对设备和材料的研发资金投入,是目前全球唯一一家具有3D打印材料研发能力的3D打印公司,共申请专利超过百项,获得专利授权近百项,自主知识产权处于国内领先水平。在这一过程中,也有员工提出异议,全球最顶级的公司也是购买第三方软件,我们为什么要耗费人力物力自己写软件?没有公司又做设备又生产材料,我们为什么要冒这么大风险?


这时候,许小曙总是给员工解释和强化他的开源理念——“华曙欢迎更多人、更多公司、更多行业参与到3D打印中来,所以我们不做3D打印行业中的IOS(苹果智能手机操作系统),而要做Android(一种基于Linux的自由及开放源代码操作系统,即安卓)。”


成立两年后,华曙高科的开源理念,得到全球最大化工企业德国巴斯夫集团的关注。巴斯夫早欲进军3D打印行业,并在全球范围内寻找合作伙伴。但德国、美国等3D打印企业均提出参数保密、材料垄断等诸多限制。2011年,巴斯夫与华曙高科达成合作协议,双方决定,共同投资逾1亿欧元用于汽车部件等工业领域的多款特种3D打印材料及设备的研制。在2015年德国法兰克福Formnext展会上,华曙高科和巴斯夫集团、超过20年运营经验的欧洲最大的3D打印服务商德国Laser-Sinter Service(LSS)联合发布了共同合作开发的最新尼龙3D打印材料——PA6粉末。相比此前市场上的主流材料PA11、PA12,这种创新材料生产的物品具有更出色的强度和热稳定性,也非常适合回收利用。值得一提的是,三方还共同打造了一个开放的服务平台,其客户可以在平台上自由地使用包括PA6在内的任何材料。


此后,开源理念为华曙高科赢得了越来越多的全球客户。让许小曙欣慰的是,他的开源理念正倒逼部分国外3D打印企业打破封闭传统——为了赢得客户,一些行业巨头也不得不在一些特定的领域逐渐开源。在华曙高科成立的欧洲增材制造中心,融汇了欧美研发力量,吸纳了荷兰TNO研究院JAC和WIM博士、美国顶尖科学家Brain Bauman、Chuck等全球顶尖的3D打印技术研发人才,并由德国LSS公司提供应用研发支持。华曙高科国内研发团队与欧美研发团队定期召开例会,形成沟通交流机制,联合研发3D打印设备及材料。


2016年11月,华曙高科又有大动作——收购德国LSS公司重大股份,这是第一例中国3D打印企业收购德国3D打印企业案例。两家公司将进一步强强联合,LSS成为华曙高科欧洲的经销商、服务支持部门及华曙高科欧洲研发中心。许小曙博士表示:“我认为这次并购合作对于我们两家公司来说都是一件很自然的事情,在过去多年里,华曙高科与LSS已经建立了一个稳固且互补合作的关系。我们很高兴与LSS的合作超越一般业务合作关系,我们将共同为欧洲市场建立一个强大的客户支持机构。”


“目前我们海外市场的销量已占整体销量的40%。”许小曙自豪地说。在他的引领和推动下,华曙高科与北美Varia 3D、德国BASF、德国雷孚斯、韩国KITECH等国际知名企业建立了战略合作关系,将销售网络扩展到30多个国家和地区,在海外走出了一条可持续、创新式的发展之路,华曙高科已经成为“中国智造”在海外的一张闪亮的“名片”。


培育拥抱客户而非等待


诞生已经数十年的3D打印,去年全球的行业规模有多大?据统计,2016年,全球3D打印市场规模达70亿美元,目前全球及我国的3D打印行业正处于导入期之末、发展期之初,接下来将会面临巨大的发展契机。


华曙高科的开源理念,一方面是为了突破行业封闭带来的材料瓶颈,另一方面,也是为了联合下游客户,加速将应用做深做广。比如一小包钴铬合金粉末,放在3D打印机里6个小时,就变成了150颗不同形状的高精度义齿牙冠,经过烤瓷上釉后,便可提供给患者使用。而在过去,义齿全靠牙科技师手工雕刻打磨,制作周期需要一周左右。带来这种改变的,正是华曙高科推出的金属3D打印机FS121M——只需对取出的病牙和患者的牙槽进行“锥形束CT”扫描获得精准的3D数据,再在电脑上进行3D建模形成义齿模型,FS121M就可以根据建模数据进行个性化打印。“手工铸造义齿程序繁杂,要进行咬模、灌制石膏形成义齿模型、蜡模制作、包埋、烧制、打磨等20多道繁琐工序,人力成本极高。而3D打印义齿替代了传统工艺的蜡形、包埋、失蜡、铸造、冷却、拆开、切割等多道工序,可以缩短一半的制作时间,这也意味着人工成本的大量缩减。”陈勃生介绍。


“科技创新,最终必须落脚到成果的转化。”陈勃生说,过去几十年,欧美3D打印龙头企业高筑门槛,把3D打印技术视作“独门绝技”,导致科研成果转化慢。华曙高科则通过与各领域企业合作,将3D打印技术广泛应用于汽车、军工、航空航天、医疗、电动工具、手板及机械制造等行业。


在汽车行业,华曙高科协助上海泛亚汽车技术中心将PA6材料-FS6028PA应用于进气歧管的制作中,在一周内成功完成从部件设计、检测与调试,节约了71%时间,单次使用3D打印生产的成本费用只是开模成本的10%,降低90%。使用PA6材料的零部件通过了700小时的动态实验,有更出色的强度和热变形稳定性,能承受高频率的振动。


在航空航天领域,华曙高科与某单位合作制造的3D打印涡喷发动机零部件已通过10万转/分钟的台架实验,同时其具有10⁴k/m(如果在微信上发布,这个“10⁴”格式将出错,敬请注意)以上的冷却速度,获得纳米级Si颗粒,大大提升工件的力学性能,屈服强度提高1倍以上,拉伸强度提高近50%。
 

在医疗领域,华曙高科则与中南大学湘雅医院、上海交通大学医学院附属第九人民医院等单位合作,成立了3D打印临床应用研究所,涉及到的学科有骨科、肝胆、泌尿、肿瘤、血外、神外、口腔、整形、康复等16个科室应用,其应用的广度、深度及案例数居全国第一,且无一例病患纠纷,被专家称为“看得见的精准治疗”。


“开源理念,能让整个产业链的上下游都建立深度合作关系。”陈勃生说,3D打印技术具有独特的优势,应用领域极为广泛。而广阔的市场需求,又将反过来推动研发和技术创新,增强创新的动力。许小曙用开源理念,重构了全球3D打印产业格局。他更大的梦想,是将华曙高科打造成为全球3D打印产业第一梯队的领军企业。


开源,仍是华曙高科走向高远目标的推进器。

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