第414章 金屬加工方法革變,下一個研發重點

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以目前的熱源形式來分，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。

星海集團利用自主研發的激光技術，目前主要采用技術，材料都是采用粉末形式。

以目前的設備型號來看，可以制造m600mm的零件，如果想加大零件尺寸并不難，增加導軌長度即可，不過，精度會有一定的影響。

一直以來，全球金屬3D打印的發展似乎并未達到預期中的革命性發展，以世界金屬3D增材代表企業Velo3D公司為例，

主要有三個因素影響。

第一，材料組織較差，一直達不到鍛件水平。

也許構件的某些性能達到了同成分鍛件水平，但材料組織依然達不到。

目前，星海集團已經解決了這個關鍵問題。

第二，制造效率問題。

一般來說，SLM技術的每小時制造效率為520立方厘米，如果是LENS（材料組織較差），可以到達1080立方厘米，甚至可以達到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，金屬3D增材的每小時制造效率，SLM技術大概是40400克，每天24小時持續制造，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，單位生產的重量更低。

制造效率越高，相應地成形精度也會低許多。

所以，這項技術只適合于制造復雜程序非常高，而且批量少的結構件。

對于傳統的機械制造（如車銑刨磨鉆）而言，零件的制造成本隨復雜程度的提升指數級的增長，且與制造的批量有關系，批量小于3000件時，成本非常高。

而零件的復雜程度對增材制造的成本影響很小，增材制造過程幾乎不受零件復雜程度的影響，其成本主要決定于制造該零件所需要的時間。

因此對于單件小批量生產和具有較高幾何復雜性的零件，增材制造具有顯著的競爭優勢。

如今，星海集團在技術上有很大進步，單槍數量的效率比同行頂尖設備要快3倍5倍。

這方面的原因，主要是設備空行更快、掃描速度、多通道送粉、多激光束、熔化效率更快等優勢。

而且，星海集團的設備可以配置多槍同步進行，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行時的算法問題。

所以，運用3槍的設備，可比同行頂尖設備的效率要快515倍。

如果計算加工價格，差異就非常大。

在2022年之前，在缺乏專門設計的零件的情況下，增材制造生產成本會十分高昂，而工業增材制造系統也價值不菲，并且部分生產速度十分緩慢。

目前能夠生產金屬零件的增材制造系統和設備的總成本大約在50萬美刀到100多萬美刀之間。

如果以全年80的運行時間計算，那么金屬3D打印系統每年運作的時間約為7000小時。

對于高科技設備，兩年的投資回報期（ROI）是成本計算的合理平均值，這也就意味著根據設備價值不同，每小時的設備運行成本（也可以說是設備折舊成本）為每小時37美刀到每小時90美刀不等。

電費能耗、惰性氣體氬氣成本倒不是很大，每小時10塊錢左右，相對于設備的折舊成本就極低了。

如果加工一個不銹鋼304結構件，重量為1公斤，粉末材料成本為500元。

按照國際上的金屬3D增材設備，假如設備每小時運行成本為400元。

要求精度最高，最慢加工時間約為25小時，成本為＝0元！

要求精度一般，加工時間約為5小時，成本為＝元。

換作星海集團的設備，假如設備價格和原材料價格相同，加工時間可能只需要5小時，甚至最快只需要半小時就可以，成本在8003050元，而且精度更高。

但不管再怎么樣便宜，成本依然比傳統制造要高。

第三，表面粗糙度和后續加工問題。

3D增材設備畢竟是堆焊材料的方式，表面粗糙度肯定比精機加工差一些。

一般表面粗糙度在Ra550!

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

好點的，可以加工到Ra6.3，跟粗銑、粗車差不多了。

如果是Ra2550，跟火焰切割出來的切割面一樣，非常粗糙了。

如果還采用后續加工，采用3D增材設備就沒啥意義了。

而星海集團的設備，如果采用LENS，每小時制造效率為2001000立方厘米情況下，就可以達到Ra6.3，如果要求不高，根本不需要再加工了。

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

半精銑和半粗車的狀況了，絕大情況下，不需要再進行后續加工。

就憑以上三個優勢，星海集團的金屬3D增材技術可以說是黑科技了，高出世界頂尖水平太多了，已經可以普遍應用了。

一些急用的小批量產品，都可以采用金屬3D增材技術生產了。

所需要的，只要有3D圖數據就可以。

當然，這個3D軟件必須具備3D切片功能。

所謂的切片，這是因為金屬3D增材生產過程就是一層一層地疊加。

星海集團的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，在輕量化設計填充模塊中，增加網格、內六角、立方體、鋸齒狀、交叉、螺旋二十四面體等晶格鏤空圖案，并且可根據設置實時顯示已選擇的晶格的元素數量，如角度、節點、體積，孔隙率等，晶格圖案及參數可自主調節，不需要另外設計，設計更快。

也就是說，如果別人偷到星海集團的金屬3D設備，如果AD軟件沒有增加星海集團的3D切片功能系統，用起來也是非常麻煩的。

軟件與設備，就是相互匹配。

可以說，星海集團的生產制造能力上升了一個大臺階，產生革命性的變化。

今后，只要是金屬材料制造，不管多復雜的設計，只要是設備的尺寸制造范圍內，都能夠制造出來。

自從去年6月份開始，先研發軸承、絲桿等核心零部件的特種鋼材，接著伺服電機、數控系統等等，才真正轉入金屬3D增材設備的研發。

一年多時間，真的很快，也是在星海集團強悍的研發能力和制造能力上。

每每有新的研發項目，需要用到加工某個零部件時，都要優先進行生產，只要有圖紙，原材料備好，一般兩三天內，甚至一兩個小時內就能加工出來，效率非常快。

除去研發成本，星海集團金屬3D增材設備的制造成本不算高，估計就是二三十萬一臺就行了。

原材料粉末也是自己生產加工的，假如是不銹鋼粉末，用不著五六百塊錢一公斤，每公斤150元就足夠了。

也就是說，每加工一公斤不銹鋼重的零部件，實際成本只需要兩三百元而已。

若能夠大批量制造，成本還會降低，研發成本均攤到每臺設備上后，綜合成本也不會很高。

別的廠家加工一公斤不銹鋼成本在250010000元，真正代加工價還要加倍，達到5000元以上，這個價格不是一般公司能夠承受得了。

昂貴的加工價格，加工效率慢，也是阻礙了金屬3D增材技術的發展。

當然，就算星海集團的金屬3D增材設備牛比，也是無法代替傳統機加工業，只有加工復雜結構產品時，它才有價值。

7月4日，沐陽處理完月初的文件后，來到金屬3D增材實驗室。

一臺金屬3D增材設備前，玻璃隔窗內，三個激光槍在快速地移動，沒有干涉，槍頭那噴出幾道金黃色的激光線。

如果熟悉金屬3D增材設備，會發現星海集團的設備在加工過程中竟然沒有什么火花。

沐陽走進來觀察，設備旁邊的幾個員工看到他后紛紛打招呼。

“董事長，您好！”

“嗯，里面加工的是什么東西？”

一名員工恭敬地回道：“李剛說市場上制造的嬰兒車不怎么樣，要不太重，要不太輕強度不夠，于是我們設計了一個嬰兒車，骨架和輪轂用高強度鈦合金材料制造，強度足夠，然后再定制一些材料，做成一個可以放兩個孩子的電動助力嬰兒車，送給董事長。”

“哦，有心了，謝謝。”沐陽點頭微笑，“市場上的嬰兒車的確不怎么樣。”

“嘿嘿，就怕董事長你不喜歡，而且制造成本也不低。”

“沒事，也可以多弄點航空上有用的產品。從電機項目部門拿圖紙優化一下，一些結構用3D打印，看看能減輕多少重量。我們制造這個設備也是為了結構輕量化，只有不斷地嘗試制造不一樣的產品，才會發現問題。”沐陽不阻止員工瞎搞這些，只要有意義，把工作做完就行。

沐陽觀察了一會，項目經理看到他，走過來跟他匯報情況，也有一些技術問題問他。

“C919的加工進行得怎么樣？”沐陽問道，他有一段時間沒有關注C919了。

“尺寸不大于1米的零部件，這個月就能加工完成，尺寸過大的，目前在組裝一臺加工范圍達到5米長4米寬3米高的設備，估計月底能調試好就不錯了，想要加工完成剩余的部件，估計得8月底了。”

項目經理帶沐陽來到一臺更大的設備面前，幾名員工正在組裝調試。

“董事長，我們負責C919的任務，鈦合金代加工報價多少？”研發項目經理有必要知道報價情況，知道他們自己研發的東西到底值不值錢，更要知道成加成本問題，知道從哪些細節進行優化，降本增效。

“第一臺就不要錢了，就當為國家做貢獻，我們也希望C919能夠量產；

如果C919未來批量生產，我們就算想為國家做貢獻，也要賺錢，鈦合金每公斤加工價格三千塊，鋁合金兩千，奧氏體不銹鋼一千，對外報價上浮一些，具體報價還得讓報價部門詳細核算一下，你這邊也統計一下數據和加工成本。”

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

鈦合金金屬3D增材加工的市場價格，精度越高是越貴，但也不能貴得太離譜。

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

如果沒法加工，那就改變結構設計。

所以，沐陽不打算按照市場價格來，直接按照自己公司的情況，有錢賺就行。

也只有“廉價”，客戶才愿意拋棄傳統加工方式，為了效率，轉為金屬3D增材制造。

比如按照C919的空機總重量約42.1噸，金屬結構重量占，其中鋁合金和鈦合金估計占，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。

如果按照星海集團給上飛公司的金屬3D增材加工報價，這架飛機的金屬3D增材代加工成本就需要0萬元。

而C919報價為0.9億美刀，折合6億多，相對售價而言，近千萬不算多，但也不算少了，主要是生產效率快。

只需要三五臺設備，如果生產無故障的話，一個月時間內就能完成制造任務，而且優化設計后，重量可輕10以上。

若是采用傳統制造方法，半年時間內都不一定能搞定。

采用金屬3D增材制造方法，可以大大縮短生產周期，那幾百萬近千萬元的加工費，根本不是事兒。

只要星海集團愿意降低加工價格，這個市場規模就非常大，只要產能足夠，光搞代加工，一年隨隨便便拿下一百億美刀的訂單。

沒錯，就是一百億美刀以上！

按照沐陽給上飛公司的報價，就相當于4萬噸金屬材料的加工量！

僅需要5001000臺金屬增材3D設備，幾千名員工。

當然，這只是沐陽的理想估算，或者說，他低估了這個市場，反正有很大搞頭。

如果他這么搞，全球所有從事金屬3D增材設備的企業多半要倒閉。

賣設備？

在前期，那是不可能的，賣貴了沒有客戶愿意買，而且買的客戶，肯定是同行買回來拆解研究。

每臺設備可以產出一千萬美刀的產值，賣便宜了，沐陽也不樂意，而且，別人有了這一類設備，加工實力發生質的提升，這類設備就跟光刻機一樣，最好自己壟斷。

想到這點，沐陽回辦公室，讓戰略部門再好好調研一下。

同時，公司研發金屬3D增材設備成功，可以轉到下一個研發重點：頂尖數控機床！

工業母機，是時候搞一搞了。

而且，伺服電機和編碼器的研發成功，也是時候攻研工業機器人了。

這章節有些硬核，如果發現數據有錯，請提出來，老農立刻修改。

今天有驗廠工作，事情比較多，耽誤了更新

(本章完)

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