重生2008：我閱讀能賺錢(qián) 第414章 金屬加工方法革變,下一個(gè)研發(fā)重點(diǎn)

以目前的熱源形式來(lái)分，金屬3D打印可分為激光（單模）SLM、激光（多模）LENS、電子束（粉末）EBM、電子束（絲材）EBFF和電弧WAAM。

星海集團(tuán)利用自主研發(fā)的激光技術(shù)，目前主要采用技術(shù)，材料都是采用粉末形式。

以目前的設(shè)備型號(hào)來(lái)看，可以制造m600mm的零件，如果想加大零件尺寸并不難，增加導(dǎo)軌長(zhǎng)度即可，不過(guò)，精度會(huì)有一定的影響。

一直以來(lái)，全球金屬3D打印的發(fā)展似乎并未達(dá)到預(yù)期中的革命性發(fā)展，以世界金屬3D增材代表企業(yè)Velo3D公司為例，

主要有三個(gè)因素影響。

第一，材料組織較差，一直達(dá)不到鍛件水平。

也許構(gòu)件的某些性能達(dá)到了同成分鍛件水平，但材料組織依然達(dá)不到。

目前，星海集團(tuán)已經(jīng)解決了這個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

第二，制造效率問(wèn)題。

一般來(lái)說(shuō)，SLM技術(shù)的每小時(shí)制造效率為520立方厘米，如果是LENS（材料組織較差），可以到達(dá)1080立方厘米，甚至可以達(dá)到300立方厘米。

以制造鋼鐵為例，鋼材的密度為7.85克/立方厘米。

也就是說(shuō)，金屬3D增材的每小時(shí)制造效率，SLM技術(shù)大概是40400克，每天24小時(shí)持續(xù)制造，最多也就五十多公斤。

如果是鈦合金和鋁合金，由于密度更小，單位生產(chǎn)的重量更低。

制造效率越高，相應(yīng)地成形精度也會(huì)低許多。

所以，這項(xiàng)技術(shù)只適合于制造復(fù)雜程序非常高，而且批量少的結(jié)構(gòu)件。

對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械制造（如車銑刨磨鉆）而言，零件的制造成本隨復(fù)雜程度的提升指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)，且與制造的批量有關(guān)系，批量小于3000件時(shí)，成本非常高。

而零件的復(fù)雜程度對(duì)增材制造的成本影響很小，增材制造過(guò)程幾乎不受零件復(fù)雜程度的影響，其成本主要決定于制造該零件所需要的時(shí)間。

因此對(duì)于單件小批量生產(chǎn)和具有較高幾何復(fù)雜性的零件，增材制造具有顯著的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

如今，星海集團(tuán)在技術(shù)上有很大進(jìn)步，單槍數(shù)量的效率比同行頂尖設(shè)備要快3倍5倍。

這方面的原因，主要是設(shè)備空行更快、掃描速度、多通道送粉、多激光束、熔化效率更快等優(yōu)勢(shì)。

而且，星海集團(tuán)的設(shè)備可以配置多槍同步進(jìn)行，最多可配3把噴槍。

多加槍就意味著多加軸，占用空間，這還不是最重要的，主要是需要解決同步運(yùn)行時(shí)的算法問(wèn)題。

所以，運(yùn)用3槍的設(shè)備，可比同行頂尖設(shè)備的效率要快515倍。

如果計(jì)算加工價(jià)格，差異就非常大。

在2022年之前，在缺乏專門(mén)設(shè)計(jì)的零件的情況下，增材制造生產(chǎn)成本會(huì)十分高昂，而工業(yè)增材制造系統(tǒng)也價(jià)值不菲，并且部分生產(chǎn)速度十分緩慢。

目前能夠生產(chǎn)金屬零件的增材制造系統(tǒng)和設(shè)備的總成本大約在50萬(wàn)美刀到100多萬(wàn)美刀之間。

如果以全年80的運(yùn)行時(shí)間計(jì)算，那么金屬3D打印系統(tǒng)每年運(yùn)作的時(shí)間約為7000小時(shí)。

對(duì)于高科技設(shè)備，兩年的投資回報(bào)期（ROI）是成本計(jì)算的合理平均值，這也就意味著根據(jù)設(shè)備價(jià)值不同，每小時(shí)的設(shè)備運(yùn)行成本（也可以說(shuō)是設(shè)備折舊成本）為每小時(shí)37美刀到每小時(shí)90美刀不等。

電費(fèi)能耗、惰性氣體氬氣成本倒不是很大，每小時(shí)10塊錢(qián)左右，相對(duì)于設(shè)備的折舊成本就極低了。

如果加工一個(gè)不銹鋼304結(jié)構(gòu)件，重量為1公斤，粉末材料成本為500元。

按照國(guó)際上的金屬3D增材設(shè)備，假如設(shè)備每小時(shí)運(yùn)行成本為400元。

要求精度最高，最慢加工時(shí)間約為25小時(shí)，成本為＝0元！

要求精度一般，加工時(shí)間約為5小時(shí)，成本為＝元。

換作星海集團(tuán)的設(shè)備，假如設(shè)備價(jià)格和原材料價(jià)格相同，加工時(shí)間可能只需要5小時(shí)，甚至最快只需要半小時(shí)就可以，成本在8003050元，而且精度更高。

但不管再怎么樣便宜，成本依然比傳統(tǒng)制造要高。

第三，表面粗糙度和后續(xù)加工問(wèn)題。

3D增材設(shè)備畢竟是堆焊材料的方式，表面粗糙度肯定比精機(jī)加工差一些。

一般表面粗糙度在Ra550!

一般來(lái)說(shuō)，搖臂鉆床所鉆出來(lái)的孔，孔壁粗糙度在Ra12.5左右，用手摸還可以摸到紋路。

好點(diǎn)的，可以加工到Ra6.3，跟粗銑、粗車差不多了。

如果是Ra2550，跟火焰切割出來(lái)的切割面一樣，非常粗糙了。

如果還采用后續(xù)加工，采用3D增材設(shè)備就沒(méi)啥意義了。

而星海集團(tuán)的設(shè)備，如果采用LENS，每小時(shí)制造效率為2001000立方厘米情況下，就可以達(dá)到Ra6.3，如果要求不高，根本不需要再加工了。

如果采用SLM，把每小時(shí)制造效率為50100立方厘米情況下，表面粗糙度Ra可以達(dá)到0.8！

半精銑和半粗車的狀況了，絕大情況下，不需要再進(jìn)行后續(xù)加工。

就憑以上三個(gè)優(yōu)勢(shì)，星海集團(tuán)的金屬3D增材技術(shù)可以說(shuō)是黑科技了，高出世界頂尖水平太多了，已經(jīng)可以普遍應(yīng)用了。

一些急用的小批量產(chǎn)品，都可以采用金屬3D增材技術(shù)生產(chǎn)了。

所需要的，只要有3D圖數(shù)據(jù)就可以。

當(dāng)然，這個(gè)3D軟件必須具備3D切片功能。

所謂的切片，這是因?yàn)榻饘?D增材生產(chǎn)過(guò)程就是一層一層地疊加。

星海集團(tuán)的AD軟件，新增加的功能，可以支持三維模型到打印成型，擁有增材制造切片軟件的全部功能。

而且，在輕量化設(shè)計(jì)填充模塊中，增加網(wǎng)格、內(nèi)六角、立方體、鋸齒狀、交叉、螺旋二十四面體等晶格鏤空?qǐng)D案，并且可根據(jù)設(shè)置實(shí)時(shí)顯示已選擇的晶格的元素?cái)?shù)量，如角度、節(jié)點(diǎn)、體積，孔隙率等，晶格圖案及參數(shù)可自主調(diào)節(jié)，不需要另外設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)更快。

也就是說(shuō)，如果別人偷到星海集團(tuán)的金屬3D設(shè)備，如果AD軟件沒(méi)有增加星海集團(tuán)的3D切片功能系統(tǒng)，用起來(lái)也是非常麻煩的。

軟件與設(shè)備，就是相互匹配。

可以說(shuō)，星海集團(tuán)的生產(chǎn)制造能力上升了一個(gè)大臺(tái)階，產(chǎn)生革命性的變化。

今后，只要是金屬材料制造，不管多復(fù)雜的設(shè)計(jì)，只要是設(shè)備的尺寸制造范圍內(nèi)，都能夠制造出來(lái)。

自從去年6月份開(kāi)始，先研發(fā)軸承、絲桿等核心零部件的特種鋼材，接著伺服電機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)等等，才真正轉(zhuǎn)入金屬3D增材設(shè)備的研發(fā)。

一年多時(shí)間，真的很快，也是在星海集團(tuán)強(qiáng)悍的研發(fā)能力和制造能力上。

每每有新的研發(fā)項(xiàng)目，需要用到加工某個(gè)零部件時(shí)，都要優(yōu)先進(jìn)行生產(chǎn)，只要有圖紙，原材料備好，一般兩三天內(nèi)，甚至一兩個(gè)小時(shí)內(nèi)就能加工出來(lái)，效率非常快。

除去研發(fā)成本，星海集團(tuán)金屬3D增材設(shè)備的制造成本不算高，估計(jì)就是二三十萬(wàn)一臺(tái)就行了。

原材料粉末也是自己生產(chǎn)加工的，假如是不銹鋼粉末，用不著五六百塊錢(qián)一公斤，每公斤150元就足夠了。

也就是說(shuō)，每加工一公斤不銹鋼重的零部件，實(shí)際成本只需要兩三百元而已。

若能夠大批量制造，成本還會(huì)降低，研發(fā)成本均攤到每臺(tái)設(shè)備上后，綜合成本也不會(huì)很高。

別的廠家加工一公斤不銹鋼成本在250010000元，真正代加工價(jià)還要加倍，達(dá)到5000元以上，這個(gè)價(jià)格不是一般公司能夠承受得了。

昂貴的加工價(jià)格，加工效率慢，也是阻礙了金屬3D增材技術(shù)的發(fā)展。

當(dāng)然，就算星海集團(tuán)的金屬3D增材設(shè)備牛比，也是無(wú)法代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)加工業(yè)，只有加工復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品時(shí)，它才有價(jià)值。

7月4日，沐陽(yáng)處理完月初的文件后，來(lái)到金屬3D增材實(shí)驗(yàn)室。

一臺(tái)金屬3D增材設(shè)備前，玻璃隔窗內(nèi)，三個(gè)激光槍在快速地移動(dòng)，沒(méi)有干涉，槍頭那噴出幾道金黃色的激光線。

如果熟悉金屬3D增材設(shè)備，會(huì)發(fā)現(xiàn)星海集團(tuán)的設(shè)備在加工過(guò)程中竟然沒(méi)有什么火花。

沐陽(yáng)走進(jìn)來(lái)觀察，設(shè)備旁邊的幾個(gè)員工看到他后紛紛打招呼。

“董事長(zhǎng)，您好！”

“嗯，里面加工的是什么東西？”

一名員工恭敬地回道：“李剛說(shuō)市場(chǎng)上制造的嬰兒車不怎么樣，要不太重，要不太輕強(qiáng)度不夠，于是我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)嬰兒車，骨架和輪轂用高強(qiáng)度鈦合金材料制造，強(qiáng)度足夠，然后再定制一些材料，做成一個(gè)可以放兩個(gè)孩子的電動(dòng)助力嬰兒車，送給董事長(zhǎng)。”

“哦，有心了，謝謝。”沐陽(yáng)點(diǎn)頭微笑，“市場(chǎng)上的嬰兒車的確不怎么樣。”

“嘿嘿，就怕董事長(zhǎng)你不喜歡，而且制造成本也不低。”

“沒(méi)事，也可以多弄點(diǎn)航空上有用的產(chǎn)品。從電機(jī)項(xiàng)目部門(mén)拿圖紙優(yōu)化一下，一些結(jié)構(gòu)用3D打印，看看能減輕多少重量。我們制造這個(gè)設(shè)備也是為了結(jié)構(gòu)輕量化，只有不斷地嘗試制造不一樣的產(chǎn)品，才會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。”沐陽(yáng)不阻止員工瞎搞這些，只要有意義，把工作做完就行。

沐陽(yáng)觀察了一會(huì)，項(xiàng)目經(jīng)理看到他，走過(guò)來(lái)跟他匯報(bào)情況，也有一些技術(shù)問(wèn)題問(wèn)他。

“C919的加工進(jìn)行得怎么樣？”沐陽(yáng)問(wèn)道，他有一段時(shí)間沒(méi)有關(guān)注C919了。

“尺寸不大于1米的零部件，這個(gè)月就能加工完成，尺寸過(guò)大的，目前在組裝一臺(tái)加工范圍達(dá)到5米長(zhǎng)4米寬3米高的設(shè)備，估計(jì)月底能調(diào)試好就不錯(cuò)了，想要加工完成剩余的部件，估計(jì)得8月底了。”

項(xiàng)目經(jīng)理帶沐陽(yáng)來(lái)到一臺(tái)更大的設(shè)備面前，幾名員工正在組裝調(diào)試。

“董事長(zhǎng)，我們負(fù)責(zé)C919的任務(wù)，鈦合金代加工報(bào)價(jià)多少？”研發(fā)項(xiàng)目經(jīng)理有必要知道報(bào)價(jià)情況，知道他們自己研發(fā)的東西到底值不值錢(qián)，更要知道成加成本問(wèn)題，知道從哪些細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，降本增效。

“第一臺(tái)就不要錢(qián)了，就當(dāng)為國(guó)家做貢獻(xiàn)，我們也希望C919能夠量產(chǎn)；

如果C919未來(lái)批量生產(chǎn)，我們就算想為國(guó)家做貢獻(xiàn)，也要賺錢(qián)，鈦合金每公斤加工價(jià)格三千塊，鋁合金兩千，奧氏體不銹鋼一千，對(duì)外報(bào)價(jià)上浮一些，具體報(bào)價(jià)還得讓報(bào)價(jià)部門(mén)詳細(xì)核算一下，你這邊也統(tǒng)計(jì)一下數(shù)據(jù)和加工成本。”

沐陽(yáng)只是大概算了下，鋁合金和鈦合金的加工難度大一些，而且密度太小，按照重量收費(fèi)有些不劃算。

鈦合金金屬3D增材加工的市場(chǎng)價(jià)格，精度越高是越貴，但也不能貴得太離譜。

而且金屬3D增材，并不是沒(méi)有代替品，太貴了沒(méi)有客戶愿意代工，寧愿采用傳統(tǒng)加工方式。

如果沒(méi)法加工，那就改變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

所以，沐陽(yáng)不打算按照市場(chǎng)價(jià)格來(lái)，直接按照自己公司的情況，有錢(qián)賺就行。

也只有“廉價(jià)”，客戶才愿意拋棄傳統(tǒng)加工方式，為了效率，轉(zhuǎn)為金屬3D增材制造。

比如按照C919的空機(jī)總重量約42.1噸，金屬結(jié)構(gòu)重量占，其中鋁合金和鈦合金估計(jì)占，有必須采用金屬增材制造的鋁合金和鈦合金重量大概有35噸。

如果按照星海集團(tuán)給上飛公司的金屬3D增材加工報(bào)價(jià)，這架飛機(jī)的金屬3D增材代加工成本就需要0萬(wàn)元。

而C919報(bào)價(jià)為0.9億美刀，折合6億多，相對(duì)售價(jià)而言，近千萬(wàn)不算多，但也不算少了，主要是生產(chǎn)效率快。

只需要三五臺(tái)設(shè)備，如果生產(chǎn)無(wú)故障的話，一個(gè)月時(shí)間內(nèi)就能完成制造任務(wù)，而且優(yōu)化設(shè)計(jì)后，重量可輕10以上。

若是采用傳統(tǒng)制造方法，半年時(shí)間內(nèi)都不一定能搞定。

采用金屬3D增材制造方法，可以大大縮短生產(chǎn)周期，那幾百萬(wàn)近千萬(wàn)元的加工費(fèi)，根本不是事兒。

只要星海集團(tuán)愿意降低加工價(jià)格，這個(gè)市場(chǎng)規(guī)模就非常大，只要產(chǎn)能足夠，光搞代加工，一年隨隨便便拿下一百億美刀的訂單。

沒(méi)錯(cuò)，就是一百億美刀以上！

按照沐陽(yáng)給上飛公司的報(bào)價(jià)，就相當(dāng)于4萬(wàn)噸金屬材料的加工量！

僅需要5001000臺(tái)金屬增材3D設(shè)備，幾千名員工。

當(dāng)然，這只是沐陽(yáng)的理想估算，或者說(shuō)，他低估了這個(gè)市場(chǎng)，反正有很大搞頭。

如果他這么搞，全球所有從事金屬3D增材設(shè)備的企業(yè)多半要倒閉。

賣設(shè)備？

在前期，那是不可能的，賣貴了沒(méi)有客戶愿意買(mǎi)，而且買(mǎi)的客戶，肯定是同行買(mǎi)回來(lái)拆解研究。

每臺(tái)設(shè)備可以產(chǎn)出一千萬(wàn)美刀的產(chǎn)值，賣便宜了，沐陽(yáng)也不樂(lè)意，而且，別人有了這一類設(shè)備，加工實(shí)力發(fā)生質(zhì)的提升，這類設(shè)備就跟光刻機(jī)一樣，最好自己壟斷。

想到這點(diǎn)，沐陽(yáng)回辦公室，讓?xiě)?zhàn)略部門(mén)再好好調(diào)研一下。

同時(shí)，公司研發(fā)金屬3D增材設(shè)備成功，可以轉(zhuǎn)到下一個(gè)研發(fā)重點(diǎn)：頂尖數(shù)控機(jī)床！

工業(yè)母機(jī)，是時(shí)候搞一搞了。

而且，伺服電機(jī)和編碼器的研發(fā)成功，也是時(shí)候攻研工業(yè)機(jī)器人了。

這章節(jié)有些硬核，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有錯(cuò)，請(qǐng)?zhí)岢鰜?lái)，老農(nóng)立刻修改。

今天有驗(yàn)廠工作，事情比較多，耽誤了更新

(本章完)

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