中航重機(jī)精心布局3D打印—以信息技術(shù)深度嵌入為代表的智能裝備和產(chǎn)品試點示范

文=李明思

中航工業(yè)的飛機(jī)訂單＋王華明教授國家認(rèn)可的鈦合金3D打印技術(shù)＋中航重機(jī)的鈦及鈦合金材料＋中航重機(jī)的鍛造和液壓技術(shù)，中航重機(jī)布局3D打印的成果正逐步顯現(xiàn)。

在全民炒股的當(dāng)下，或許赤裸裸的股價更能說明問題。從2015年5月4日起，中航重機(jī)的股價就定格在了30.76元，很多人預(yù)測開盤后或能連板甚至翻倍。其實，就在兩年半前的2012年11月份，其股價僅為5.8元。

中航重機(jī)股價兩年來5倍多的飆升與風(fēng)靡全球的3D打印技術(shù)有著千絲萬縷的聯(lián)系，因為這項技術(shù)正在進(jìn)入中國高端裝備制造業(yè)——航空航天行業(yè)。隨著北航材料學(xué)院材料加工工程系主任、長江學(xué)者特聘教授王華明研發(fā)團(tuán)隊以技術(shù)入股的方式加盟，中航重機(jī)的3D打印逐漸從研發(fā)進(jìn)入商業(yè)化階段。

英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志在《第三次工業(yè)革命》一文中，將3D打印技術(shù)作為第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志之一。3D打印技術(shù)已成為現(xiàn)代模型、模具和零件制造的有效手段，它簡化產(chǎn)品的制造程序，縮短產(chǎn)品的研制周期，提高效率并降低成本，其發(fā)展將會深刻影響先進(jìn)制造業(yè)、工業(yè)設(shè)計業(yè)、生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)、文化創(chuàng)意業(yè)、電子商務(wù)業(yè)及制造業(yè)信息化工程。

3D打印(即3D printing)，是制造業(yè)領(lǐng)域正在迅速發(fā)展的一項新興技術(shù)，被稱為“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”。運用該技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)的主要流程是：應(yīng)用計算機(jī)軟件，設(shè)計出立體的加工樣式，然后通過特定的成型設(shè)備(俗稱“3D打印機(jī)”)，用液化、粉末化、絲化的固體材料逐層“打印”出產(chǎn)品。

3D打印是“增材制造”(Additive Manufacturing)的主要實現(xiàn)形式。“增材制造”的理念區(qū)別于傳統(tǒng)的“去除型”制造。“增材制造”無需原坯和模具，能直接根據(jù)計算機(jī)圖形數(shù)據(jù)，通過增加材料的方法生成任何形狀的物體，簡化產(chǎn)品的制造程序，縮短產(chǎn)品的研制周期，提高效率并降低成本。

3D打印技術(shù)的推出對航空航天、國防軍工可謂重大利好，因為這個板塊的產(chǎn)品多為復(fù)雜形狀、尺寸微細(xì)、特殊性能的零部件、構(gòu)件。在各種展覽中，3D打印制造的大型合金主承力構(gòu)件更是將當(dāng)前的飛機(jī)零部件制造推向高科技前沿，但同時價格不菲，一個小小的鈦合金飛機(jī)零部件就價值10萬元。

中航重機(jī)正是其中的佼佼者。早在2011年，中航重機(jī)就曾經(jīng)披露過再生金屬合金戰(zhàn)略規(guī)劃，投資32.7億形成33萬噸（全亞洲規(guī)模最大）鈦合金生產(chǎn)能力，銷售110億元，盈利7.4億元。2012年12月，中航重機(jī)再次公告，中航上大關(guān)于中航工業(yè)再生戰(zhàn)略金屬及合金工程（一期）項目一階段可行性研究報告，2013年建成投產(chǎn)，實現(xiàn)銷售29億，利潤3.1億。

與此同時，業(yè)內(nèi)的翹楚王華明剛剛以“大型鈦合金結(jié)構(gòu)件激光直接制造技術(shù)”將中國的3D打印技術(shù)推向了世界的前沿。王華明與中航重機(jī)一拍即合，加盟其專為3D打印成立的子公司中航激光。

說白了中航重機(jī)將成為中國航空鈦材、鈦合金制造、航空鍛件的最大企業(yè)，中航重機(jī)自然備受新技術(shù)的青睞。

在整個事情的演變發(fā)展過程中，我們看到，中航工業(yè)的飛機(jī)訂單＋王華明國家認(rèn)可的鈦合金3D打印最高技術(shù)＋中航重機(jī)的鈦及鈦合金材料＋中航重機(jī)的鍛造和液壓技術(shù)，事實上已局部壟斷了飛機(jī)制造的鈦合金關(guān)鍵部件。那么鈦合金在飛機(jī)上的使用究竟有多少？有專家作了如下計算：以大飛機(jī)為例，王華明提出的比例是20%。運-20重220噸，推算其中鈦合金每架在44噸左右，相當(dāng)于需求1.2億元鈦合金材料。未來裝配數(shù)量，據(jù)報道分析是300架，需求是360億元。C919最近媒體披露，每架飛機(jī)需求鈦合金緊固件20萬件，首批訂單數(shù)100架，就是2000萬個鈦合金緊固件，2018年每年將遞增至150架，需求鈦合金緊固件3000萬件。

而且，3D打印的速度超乎想象，僅需55天便可以在實驗室中打造出C919機(jī)頭的四個主風(fēng)擋窗框，若向國外公司定制，則需至少兩年以上時間，且成本也會相應(yīng)增加許多，并且以此項技術(shù)所打印出的鈦合金零部件很可能大規(guī)模應(yīng)用于我國新一代戰(zhàn)斗機(jī)之上。

可見，從機(jī)頭，到起落架，再到整個機(jī)身、發(fā)動機(jī)的整體3D打印鈦合金需求，是一個天文數(shù)字。隨著運-20，C919到第五代鈦合金機(jī)身戰(zhàn)機(jī)的成批量生產(chǎn)和建制裝備，中航重機(jī)的布局將再次加大。在中航成飛和沈飛的下一代戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計研發(fā)中，激光鈦合金成形技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛運用。通過這一技術(shù)，正在研制的兩型第五代戰(zhàn)斗機(jī)殲-20和殲-31采用鈦合金的主體結(jié)構(gòu)，成功降低了飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量，提高了戰(zhàn)機(jī)的推重比；依托激光鈦合金成形造價低、速度快的特點，沈飛在一年之內(nèi)連續(xù)組裝出殲-15、殲-16、殲-31等多型戰(zhàn)斗機(jī)并且進(jìn)行試飛。

有如此眼光的中航重機(jī)是一家怎樣的企業(yè)？

資料顯示，其全稱為中航重機(jī)股份有限公司，前身為貴州力源液壓股份有限公司，于1996年11月在上交所上市，是中國航空工業(yè)企業(yè)首家上市公司，被譽(yù)為“中國航空工業(yè)第一股”。2007年該公司進(jìn)行重大資產(chǎn)重組，向中國貴州航空工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司、貴州蓋克航空機(jī)電有限責(zé)任公司、中航投資有限公司、貴州金江航空液壓有限責(zé)任公司等特定對象發(fā)行股份購買資產(chǎn)。2009年公司更名為中航重機(jī)股份有限公司。

該公司以航空鍛造業(yè)務(wù)為核心，依托航空工業(yè)拓展非航空領(lǐng)域，是國內(nèi)鍛鑄與液壓產(chǎn)品的領(lǐng)先生產(chǎn)商，現(xiàn)有鍛鑄、液壓、新能源投資三大主業(yè)，產(chǎn)品大量應(yīng)用于國內(nèi)外航空航天、工程機(jī)械、新能源等領(lǐng)域，是我國最具競爭力的高端裝備制造企業(yè)。2011年7月投資設(shè)立中航激光子公司宣布正式進(jìn)入3D打印領(lǐng)域，與行業(yè)領(lǐng)軍人王華明研究團(tuán)隊合作保證公司技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。王華明所帶領(lǐng)的北航團(tuán)隊使我國成為繼美國之后世界上第二個掌握飛機(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成形及在飛機(jī)上裝機(jī)應(yīng)用技術(shù)的國家。以至于，中航工業(yè)董事長林左鳴表示，中國近年來在航空航天領(lǐng)域取得了一系列重大突破，離不開增材制造技術(shù)的飛速發(fā)展。今年兩會，李克強(qiáng)總理對航天航空業(yè)的肯定更讓中航工業(yè)為首的行業(yè)翹楚信心倍增。

軍用飛行器的相關(guān)設(shè)備，由于特殊需要，設(shè)計非常復(fù)雜，傳統(tǒng)生產(chǎn)思路從來是做“減”法。通過切割、磨削、腐蝕、熔融等工序制作零部件，然后再拼裝或焊接成最終產(chǎn)品。這種制造思路，工藝復(fù)雜，難度超群，還會造成原材料的巨大浪費，成本不菲。例如，F(xiàn)22戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)翼和機(jī)身連接件，用傳統(tǒng)工藝制造，需要三個鍛件拼裝而成。此時，3D打印的技術(shù)優(yōu)勢就凸顯出來，使用鈦合金激光3D打印技術(shù)，便可一氣呵成。

面對廣受熱捧的技術(shù)，王華明卻坦言，由于強(qiáng)度和質(zhì)量控制問題，飛機(jī)的關(guān)鍵部件還難以使用3D打印，傳統(tǒng)鑄造、鍛造等制造產(chǎn)業(yè)不可替代，3D打印在成本、質(zhì)量和穩(wěn)定性上，都還不能與傳統(tǒng)制造業(yè)相比。

國際上也是兩種聲音并存。以美國為首的部分發(fā)達(dá)國家，將3D打印視作制造業(yè)復(fù)興的重要方向；同時，國內(nèi)外也有不少業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，這項技術(shù)成本高、質(zhì)量不穩(wěn)定，其未來前景看空。

美國總統(tǒng)奧巴馬在2013年國情咨文中多次提及3D打印，將其視作美國實現(xiàn)制造業(yè)復(fù)興的重要途徑，這讓其風(fēng)靡一時。在這份國情咨文中，奧巴馬展望了未來美國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的藍(lán)圖，他特別強(qiáng)調(diào)了兩大方向：產(chǎn)業(yè)回歸和3D打印技術(shù)的廣泛應(yīng)用，“工人們將在美國學(xué)習(xí)和使用3D打印，這項技術(shù)可能顛覆整個工業(yè)體系”。奧巴馬的言論，經(jīng)過媒體解讀和放大，迅速成為全球輿論焦點。

但是，不可否認(rèn)的是，目前媒體上炒作的商業(yè)3D打印，多用于“娛樂目的”，僅僅是增材技術(shù)在非金屬模型領(lǐng)域的應(yīng)用，并不代表該項技術(shù)的發(fā)展方向。只有高端裝備制造領(lǐng)域的高性能金屬構(gòu)件生產(chǎn)才能真正發(fā)揮3D打印的高科技優(yōu)勢，整個打印過程宛如春蠶吐絲般，層層包裹，形成最終完美的形態(tài)。