昆山博力迈王运赣：塑料、陶瓷材料在汽车制造的发展

AMCC2018杭州大会的高峰论坛，“汽车工业增材制造发展论坛”。南极熊3D打印网小编现场聆听了专家们的演讲。下面是现场速记的文字记录。

昆山博力迈三维打印科技有限公司董事长王运赣。

王运赣：很抱歉，最近这一二十年我跟汽车行业不大有关系，但是在二十年前开始做3D打印的时候，在90年代开始做3D打印的时候，应用首先是汽车行业，特别是中国的汽车行业。那个时候中国刚刚开始接触3D打印，各方面条件很差，从3D打印设备到材料都非常差。最后我们在90年代的时候找到了一个最便宜的方法，就是用纸叠起来的办法，那时候用这个办法代替木模，在一汽、二汽以及摩托车行业里面，那个时候大量推广了这个办法。但是现在二十几年过去了以后，汽车行业应用3D打印已经有很大的发展，但是很抱歉，这么多年我搞了别的行业。所以今天让我在汽车行业的应用，其实是勉为其难的。
车工业发展非常快，市场上也有预测，其中零部件增材制造用途是非常大的，热度也非常惊人，大家都是行家，我就不多说了。当然汽车制造业当中，零件里头用的一个很明显的SLM金属件已经很成熟了，所以我今天报告当中不想谈这一点，因为最近这一二十年我也没有搞金属打印。在十几年前我们搞过这个，当时我们觉得金属3D打印成本太高，效率太低，所以后来没有怎么发展，但是这二十年发展非常快，应用非常好。
   
我今天主要想谈谈塑料跟陶瓷材料给3D打印发展带来汽车制造上面的发展。
   
第一，FDM3D打印，FDM3D打印出现的很高，但是过去我们认为最大的缺点是精度不够，但是最近这几年时间里头，FDM3D打印发展非常快，发展快的一个原因主要是材料，不知道我的看法对不对，按照F42国际标准现在分为七大类，在七大类当中我认为FDM是目前来说能够用的材料最多的一种，也是最便宜的一种，所以在汽车上的用途也是非常广泛的。刚才几位报告都提到了，特别是在打印高强度的塑料件，过去我们打印的一般是ABS，也有味道，但是现在出现的高强度塑料线材非常多，除了聚乳酸强度也非常好，包括PC、尼龙、PPSU、PPEK，大大扩大了FDM的使用范围。
   
（PPT图示）这个大家都举例了，我也感到非常高兴，用它的材料跟国外合作，能够作出这样的电动汽车来，成本大大缩减，制造时间也大大缩短，这是非常典型的一个例子。
   
我们用PC材料设计了一个很小的千斤顶，这个千斤顶可以在换台的时候把汽车顶起来。这就证明PC通过FDM打印可以得到很高的强度。
   
（PPT图示）这是国外举的例子，碳纤维使用以后做的一些零件，使得大大增强了。根据国外的报告，如果用长纤维跟尼龙材料混合两个头打的话，强度可以比普通塑料提高24倍，这是非常惊人的一个数据，我想这对于汽车的发展是一个很大的影响。当然，如果我们产生了高强度的材料，我们的线材也要改变。现在有专家提出一个概念，叫做制造改变设计，这个理念提的非常好，过去一些难制造的东西，你的设计受到制造工艺很大的影响，这不能设计，那也不能设计，现在是制造改变设计了，很多设计过去不能做的零件，包括中空复杂的结构，现在都可以做了。

后来我又补充了一个理念，我说材料改变制造。因为现在各种各样材料的出现，使得快速成形机或者3D打印机、增材打印机发生很大的变化。我老坚持一个观念，不应该材料去适应3D打印，而应该3D打印适应材料。所以现在材料是无奇不有，发展非常快。第二3D打印也要跟上形势，加以改变，现在FDM打印机如果能打印高强度材料它要有三个材料：第一，必须是工业打印机。第二是喷嘴，喷嘴温度必须达到400度。保温的温度也要很高，要求在工件保温区达到90度以上，如果机器达不到这个条件没有办法实现高强度的打印。
   
（PPT图示）这是我们公司为了达到400度的喷嘴有很多种办法，我们发明了一种打印头，我们叫做高温陶瓷打印机，喷嘴这里400度，用手摸都可以，不需要任何冷却装置，我们还采取了增材随动保温。
   
举一个例子，FDM另外一个用途，就是打印低成本的冷却道，过现在要搞随型冷却道，可以使产量和质量明显提高。但是现在如果用SLM机器打印随型冷却道价格太贵，机器进口的，400万一台，据说上海一个厂进了八台，说明需求很大，特别是国外的柱状模，一定要随型冷却道。国内的用户用不起，因为机器太贵，材料现在多半还是进口的材料，几千块钱一公斤。所以如果还是用SLM这个办法打随型冷却道，虽然是有效的，但是成本很高。所以现在出现了用线材料打印，这是适应塑料的粉和金属粉混合以后打印的随型冷却道橡块，成本会大大下降。这个在广东地区已经开使用了，效果还是很好的，所以在汽车零件制造当中离不开注塑模。
   
再一个是用3D打印代替传统的失蜡铸造，这是一个最传统的铸造方法，首先要做一个铝合金的轧膜，然后把蜡灌进去，变成了一个蜡型心，然后焊接成塑，最后在外面挂浆、烧结。这是一个传统的过程。
   
（PPT图示）这是打模具、加蜡，然后做成蜡模，做成蜡模塑焊接起来，然后再把蜡化掉进行浇铸。这样的时间周期非常长，而且污染非常厉害，最近我到几个厂看，光打蜡的工序就有40个女孩子在修蜡型的飞边，味道非常大。我估计都是农村的女孩子，我开玩笑说，如果城里的女孩子一个月出2万块她都不会干。我相信在汽车工业当中，很多都是用这种制造方法。
   
如何取代这个办法？现在3D打印找出了一些例子，制造协会发了2018到2028绿色智能制造发展路线图，一共提出了23个关键技术。我统计了一下，前面11个关键技术全是增材制造、3D打印，就包含了下面几个，如果我们用SLA打印蜡模都非常成功，已经非常成熟了。
   
（PPT图示）第四个例子，金属件如何用陶瓷型来铸造。陶瓷型是用3D打印的，现在大家看到的这张图就是陶瓷打印铸型的过程。首先喷一种浆料，这个浆料由陶瓷粉体或者单体交链剂组成的，这个浆料是用光敏树脂和陶瓷浆料混合而成的，我们就用激光照射这个浆料，这样就形成了固化的配件，经过烧结就可以变成真正的陶瓷件。还有一个办法是用DLP的办法，也可以达到这个效果。
   
（PPT图示）这是我们公司生产的陶瓷3D打印机，我们采用了激光扫描固化的办法，这个机器现在有4个型号，200、150、100等等四种不同的。这个机器现在用的比较好，但是进口的陶瓷打印机价格很贵，一台机器大概400万人民币，我们国产的价格就比这个价格大大降低了。
   
（PPT图示）这是用激光固化的办法打出来的陶瓷型壳，通过这个型壳经过焙烧以后直接可以浇铸，原来传统的蜡模工序统统没有了。如果这个技术能够普遍推广到铸造行业，包括汽车制造行业铸造当中将会产生很大的影响。最近我到连云港一个厂，做精密铸件的一个厂，他们现在已经建立了3D打印的铸造车间、实验车间，按照它的产能算这种小型陶瓷打印机要达到的产能需要1000台。
   
就是刚才说的那些技术的发展，特别是高强度塑料的发展，高强度陶瓷材料的发展，使得汽车金属件和塑料件制造周期和产品开发周期大大缩短，所以这对于汽车的发展是非常有利的。
   
也许讲了很多外行话，对不起，谢谢。

主持人：非常感谢王总精彩的发言，他在材料端3D打印的理解有非常深的体验和理解。刚才他说的很多东西，都是从技术点面上去贴近传统制造的一些痛点和弱势，他介绍了在整合大产业环境里面的未来，以及和汽车相关及汽车之外应用领域和应用场景。非常精彩。