今年以來(lái),湖南華曙高科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱湖南華曙)的創(chuàng)始人許小曙受到了媒體極大的關(guān)注,關(guān)注的程度連他本人有時(shí)都難以招架。畢竟,湖南華曙只是一家剛剛創(chuàng)立的小企業(yè),創(chuàng)業(yè)三年,其中兩年半都用在了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研發(fā)上面,其第一臺(tái)產(chǎn)品——激光燒結(jié)3D 打印機(jī)從下線到現(xiàn)在,也還不到半年的時(shí)間。
如果要問(wèn)為什么?答案其實(shí)很簡(jiǎn)單:3D打印目前在中國(guó)是一個(gè)熱點(diǎn),而許小曙正致力于將其中一項(xiàng)世界最尖端的技術(shù)在中國(guó)落地生根。
誰(shuí)是許小曙?
今天在國(guó)內(nèi)業(yè)界提起許小曙,也許還有人并不知曉,其實(shí)在國(guó)外,許小曙的名氣遠(yuǎn)比在國(guó)內(nèi)要響亮得多,至于究竟是怎么回事,這得從他早年的經(jīng)歷開始說(shuō)起。1986 年,許小曙離開了他畢業(yè)并任教三年的母校湘潭大學(xué),遠(yuǎn)赴美國(guó)礦業(yè)大學(xué)深造,這一走,便是二十多年。在大洋彼岸,他取得了博士學(xué)位,并在畢業(yè)之后在美國(guó)焊接研究所(AWI) 工作了七年。1997年,許小曙轉(zhuǎn)投實(shí)業(yè)界,先后在DTM、3D Systems 等大型高科技公司任職,并在此時(shí)遇到了他愿意為之奮斗一生的事業(yè)——3D 打印技術(shù)。對(duì)于許小曙來(lái)說(shuō),與3D 打印技術(shù)相遇,也許是巧合,也許是命中注定,但不可否認(rèn)的是,他對(duì)這項(xiàng)技術(shù)和事業(yè)燃起了從未有過(guò)的熱情。從那時(shí)起直到現(xiàn)在,他一直致力于3D 打印技術(shù)中的選擇性激光燒結(jié)(Selective LaserSintering,簡(jiǎn)稱SLS)技術(shù)的研發(fā),如今,許小曙已經(jīng)是世界上掌握SLS 技術(shù)制高點(diǎn)的人,甚至可以說(shuō),沒(méi)有人比他更了解這項(xiàng)技術(shù)。
出于經(jīng)營(yíng)理念的緣故,3D Systems公司在3D 打印技術(shù)上不光是做SLS 技術(shù),其他諸如SLA、FDM 等技術(shù)它也力圖全面發(fā)展;許小曙卻認(rèn)為,公司應(yīng)該把更多的精力放在SLS 技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新上。在他看來(lái),SLS 技術(shù)相對(duì)高端,可以直接應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn),它的發(fā)展快慢與否,可以決定未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展前景。而3D Systems 公司對(duì)這項(xiàng)技術(shù)并不像他所希望的那樣重視,他的許多想法無(wú)法得到實(shí)踐,更重要的是,秉承著一個(gè)科學(xué)家最樸素的心愿,他想要推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展,讓SLS 技術(shù)在更多的高端工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。
2009 年末,一個(gè)偶然的機(jī)會(huì),許小曙獲得了一筆2500 萬(wàn)元的天使投資,正是這筆投資,使他下決心辭去了美國(guó)3D Systems 公司的高薪職位,回國(guó)創(chuàng)立了湖南華曙。對(duì)許小曙來(lái)說(shuō),他在3D 打印技術(shù)在美國(guó)發(fā)展到相對(duì)成熟的時(shí)候與之相遇,在3D Systems 公司多年的研發(fā)經(jīng)歷已經(jīng)使得3D 打印深入到了他的靈魂之中,在他看來(lái),這已經(jīng)不是僅僅用一項(xiàng)新技術(shù)就可以概括的,3D打印,應(yīng)該是制造業(yè)的未來(lái)。而彼時(shí),再留在3DSystems 公司,他的心愿很難實(shí)現(xiàn)——用他周圍的人的話來(lái)說(shuō),他只要留在3D Systems 公司,優(yōu)渥的待遇、舒適的生活環(huán)境,此生全無(wú)后顧之憂,但為了自己的理想,他還是選擇了離開。
在湖南華曙,許小曙用了兩年多的時(shí)間來(lái)進(jìn)行公司自有產(chǎn)品的研發(fā)。他認(rèn)為,我國(guó)目前的3D打印技術(shù)不能說(shuō)不先進(jìn),但著實(shí)缺乏自我創(chuàng)新的能力,別人的技術(shù)可以拿來(lái)用,但那樣變不成自己的,我們也永遠(yuǎn)走不到這項(xiàng)技術(shù)的世界前列。更重要的是,目前運(yùn)用SLS 技術(shù)的激光燒結(jié)3D打印機(jī)售價(jià)過(guò)高,絕大部分人是用不起的,這顯然大大制約了這項(xiàng)技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展和推廣,因此,“為整個(gè)行業(yè)提供一款大家用得起的設(shè)備,一種大家用得起的材料”便成了許小曙的目標(biāo)。
回顧這兩年多的經(jīng)歷,與設(shè)備的研發(fā)相比,材料的研發(fā)難度無(wú)疑更大。最開始,考慮到國(guó)產(chǎn)材料的不穩(wěn)定性,湖南華曙采購(gòu)了國(guó)外的原材料來(lái)配方、制粉,但后來(lái)發(fā)現(xiàn),由于國(guó)內(nèi)的供應(yīng)商不愿意花高價(jià)錢拿國(guó)外高質(zhì)量的原材料,所以進(jìn)口到中國(guó)的都是不合格產(chǎn)品,在這基礎(chǔ)上生產(chǎn)出的最終材料顯然也是不合格的。起先許小曙及其團(tuán)隊(duì)并不了解這些,因此在材料的研發(fā)上走了好多彎路,發(fā)現(xiàn)這一情況之后,再經(jīng)過(guò)慎重的考慮,出于便于掌控的理由,許小曙決定啟用國(guó)產(chǎn)原材料,而彼時(shí),已經(jīng)是2011 年10 月左右,湖南華曙在材料的研發(fā)上,已用去了快兩年的時(shí)間。換成國(guó)產(chǎn)材料之后,一開始事情進(jìn)展得較為順利,在經(jīng)歷了尋找、選擇之后,2012 年3 月份,湖南華曙自行研發(fā)的尼龍材料粉末問(wèn)世,一開始出產(chǎn)的試驗(yàn)用料通過(guò)了測(cè)試,但開始大批生產(chǎn)的時(shí)候,問(wèn)題又來(lái)了,尼龍粉末的質(zhì)量出現(xiàn)了明顯下降,究其原因,原來(lái)是因?yàn)樵牧仙a(chǎn)方的工藝不穩(wěn)定、生產(chǎn)過(guò)程中簡(jiǎn)單粗糙、未完全按照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn),為此,許小曙特意派人在那里“盯”了整整一個(gè)月,直到對(duì)方能夠完全按照湖南華曙的要求進(jìn)行生產(chǎn)加工為止。如今,在原材料供應(yīng)上,湖南華曙既建立了完善的質(zhì)量檢測(cè)機(jī)制,又擁有了長(zhǎng)期且穩(wěn)定的合作伙伴,并且在這方面完全實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。
與國(guó)外技術(shù)站在同一水平上2012 年6 月,湖南華曙自行研制生產(chǎn)出了第一臺(tái)激光燒結(jié)3D 打印機(jī)并遠(yuǎn)銷美國(guó),成為世界上除了美國(guó)3D Systems 公司和德國(guó)EOS 公司之外,第三家高端選擇性激光尼龍燒結(jié)設(shè)備的制造商,與此同時(shí),湖南華曙自行研發(fā)的尼龍粉末材料也已經(jīng)可以批量生產(chǎn),這也打破了德國(guó)Evonik 公司對(duì)這項(xiàng)材料長(zhǎng)期以來(lái)的壟斷,盡管強(qiáng)度略低于德國(guó),但韌性卻是德國(guó)的2 倍。這些都標(biāo)志著公司前期的研發(fā)工作取得了成功,公司自身也正式開始了產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售。“在華曙之前,中國(guó)在這方面的技術(shù)差不多是美國(guó)1995 年左右的水平,差了二十多年,華曙的成功填補(bǔ)了這一差距,使我們跟國(guó)外站在了同一水平上。”
與國(guó)內(nèi)其他3D 打印機(jī)的生產(chǎn)商不同,湖南華曙將其生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的范圍定位于運(yùn)用SLS 技術(shù)的選擇性激光燒結(jié)打印機(jī)上,“做精、做好SLS”是其目前發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo),針對(duì)工業(yè)上的不同需要,研發(fā)不同層次的設(shè)備和材料,產(chǎn)品覆蓋高端到低端各個(gè)檔次。值得一提的是,許小曙并沒(méi)有把研發(fā)家庭式的3D 打印機(jī)納入公司未來(lái)的發(fā)展戰(zhàn)略,如果以美國(guó)3D Systems 公司和德國(guó)EOS 公司做樣本的話,3D Systems 以橫向發(fā)展為主,而EOS 則專注于SLS技術(shù)的發(fā)展,許小曙認(rèn)為,兩種發(fā)展方式各有千秋,3D Systems 瞄準(zhǔn)的是新興市場(chǎng),但這并不是湖南華曙的發(fā)展方向,與之相比,EOS 則更能代表湖南華曙的未來(lái)。“我知道家用3D 打印機(jī)的市場(chǎng)很大,但是必須要把成本降到很低,并且要提高做出來(lái)的東西的質(zhì)量,否則是很難直接運(yùn)用在產(chǎn)品上的。”
如今,盡管所占比例很小,但湖南華曙的3D 打印機(jī)卻也開始了終端產(chǎn)品的“打造”。在公司會(huì)議室的陳列柜里,就擺放著一架無(wú)人機(jī)的尾翼。許小曙介紹說(shuō),那是山河智能旗下子公司山河科技委托湖南華曙專門打造的。飛機(jī)的尾翼內(nèi)部安裝了控速管,一段與飛機(jī)中部的測(cè)速裝置相連,另一端則與外部相連,若用傳統(tǒng)工藝來(lái)制造,尾翼要一分為二,中間控速管填入后,再將兩部分合一,既影響速度的測(cè)量,又制造不夠精細(xì),不可靠且工藝復(fù)雜。采用了3D打印技術(shù),就可以將整個(gè)尾翼一體打印出來(lái),一次性解決所有的問(wèn)題,這是其他工藝無(wú)法達(dá)到的水平。另外在不遠(yuǎn)處,還放置了一個(gè)無(wú)人機(jī)的副翼,這是受南京航空學(xué)院委托而制造的,要求是既要輕,又要有強(qiáng)度,因此,通過(guò)3D 打印技術(shù),在副翼薄薄的一層外殼下,打印了極為精細(xì)的網(wǎng)格狀支撐物,那是傳統(tǒng)工藝無(wú)法制造出來(lái)的,既保證了強(qiáng)度,又使得整個(gè)副翼十分輕盈,還大大節(jié)省了時(shí)間。
這些在許小曙眼中,都是值得自豪的事,而湖南華曙在今年下半年,也終于可以做到收支平衡。這對(duì)他本人來(lái)說(shuō),已經(jīng)是出乎意料的快了,因?yàn)樵驹谠O(shè)計(jì)研發(fā)上,他預(yù)留的時(shí)間為三年,如今,提前了半年。“目前來(lái)看,華曙沒(méi)準(zhǔn)會(huì)成為國(guó)內(nèi)整個(gè)行業(yè)第一家可以賺到錢的企業(yè)。”提到這些,許小曙盡管面露喜悅之色,但并沒(méi)有太放在心上,因?yàn)閷?duì)他而言,自己的理想能否實(shí)現(xiàn),才是更重要的事。
改變制造業(yè)
“我想做直接運(yùn)用在產(chǎn)品上的東西,那才是改變制造業(yè)的東西,我的目標(biāo)是要提升裝備制造業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。”但要達(dá)到這個(gè)目標(biāo),國(guó)內(nèi)還有很長(zhǎng)的路要走。許小曙認(rèn)為,目前從市場(chǎng)方面來(lái)看,3D 打印主要有以下幾個(gè)大的方向。一是大型企業(yè)的研究機(jī)構(gòu)或是獨(dú)立的研究所,在那里,3D 打印機(jī)主要用于產(chǎn)品的研發(fā)、試制、功能驗(yàn)證等,這也是目前來(lái)講最容易打進(jìn)去的市場(chǎng),國(guó)外也是從這個(gè)市場(chǎng)起步,逐漸向產(chǎn)品層面去發(fā)展;二是高校、高等職業(yè)學(xué)校等培訓(xùn)基地;三是在醫(yī)療器械上的運(yùn)用,包括人體骨骼的取代,各種假肢、義肢的制造等,因?yàn)檫@屬于一對(duì)一,非常個(gè)性化的生產(chǎn)。從這些方面起步,在將來(lái)進(jìn)一步發(fā)展,3D 打印技術(shù)就會(huì)直接運(yùn)用于終端產(chǎn)品的生產(chǎn)。“畢竟,產(chǎn)品的直接生產(chǎn)是我們的未來(lái)。”
從過(guò)程上來(lái)看,從高附加值、小批量的產(chǎn)品開始,隨著成本的降低,覆蓋面會(huì)逐漸擴(kuò)大。許小曙認(rèn)為,這項(xiàng)技術(shù)最開始可能運(yùn)用于高附加值的軍工等行業(yè),像無(wú)人機(jī)、機(jī)器人等的制造,成本下降以后,最終一定會(huì)發(fā)展到民用行業(yè),包括用于手機(jī)、電視機(jī)這些產(chǎn)品的生產(chǎn),都是有可能的。
但從目前的情況來(lái)看,SLS 技術(shù)3D 打印機(jī)的應(yīng)用依然停留在高端工業(yè),國(guó)內(nèi)市場(chǎng)尚有待于開發(fā)。“想要使這種生產(chǎn)方式成為制造業(yè)的主流,我們面臨的問(wèn)題主要有兩個(gè),一是材料的局限性。我們目前能夠使用的材料也就二十種左右,材料的多樣性是第一個(gè)瓶頸。二是成本太高,其實(shí)在產(chǎn)品的性能上,已經(jīng)沒(méi)有任何問(wèn)題。”
成本太高在許小曙看來(lái),是制約這個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)很大的問(wèn)題,他常掛在嘴邊的一句話就是:“如果我能將生產(chǎn)成本降低一倍,我就能把市場(chǎng)擴(kuò)大十倍。”而這過(guò)高的成本,很大程度上,是指研發(fā)的成本。從設(shè)備上來(lái)說(shuō),湖南華曙生產(chǎn)的激光燒結(jié)3D 打印機(jī),其內(nèi)部的光學(xué)系統(tǒng),都是從國(guó)外進(jìn)口的,由于目前無(wú)法做到國(guó)產(chǎn)化,所以成本高昂。而從材料上來(lái)看,雖然湖南華曙能夠自主生產(chǎn)尼龍材料粉末,但在別的材料的研發(fā)上,仍然需要下很大功夫,比如金屬粉末的制造,以及可以替代金屬粉末的高分子材料,其中高分子材料的價(jià)格昂貴就取決于開發(fā)的工藝,而有的金屬材料,本身就十分昂貴。
所以,目前3D 打印在中國(guó)的市場(chǎng)并不大,許小曙估算應(yīng)該有幾個(gè)億左右,主要集中在高校和研究機(jī)構(gòu),離形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈,還有很長(zhǎng)的一段路要走,而其中用于終端生產(chǎn)的,恐怕連5% 都不到,與國(guó)外40% 左右的水平相比,差距還是很大的。但他認(rèn)為,這需要長(zhǎng)時(shí)間商業(yè)上的推廣,因?yàn)樵趪?guó)外,3D 打印機(jī)直接做產(chǎn)品的概念,興起于2003 到2004 年,距離目前已經(jīng)有將近十年的時(shí)間,而國(guó)內(nèi),其實(shí)是剛剛興起。盡管今年下半年以來(lái),3D 打印的概念在中國(guó)興起了一個(gè)熱潮,但許小曙依然認(rèn)為推廣的工作是極其難做的。因?yàn)檫@不光包括對(duì)未知者的知識(shí)普及,還包括了對(duì)已知者概念的重塑。針對(duì)目前媒體熱炒3D 概念的現(xiàn)象,他也表達(dá)了自己的看法:“目前對(duì)這個(gè)行業(yè)股票的熱炒,并沒(méi)有真正針對(duì)3D 這個(gè)行業(yè),因?yàn)檎嬲愕蒙?D 打印的企業(yè)還沒(méi)有能力上市,這是一個(gè)很不好的現(xiàn)象,這樣會(huì)把對(duì)我們整個(gè)行業(yè)的期待度提得很高,而實(shí)際上要走的路還很長(zhǎng),等到行業(yè)降溫的時(shí)候,人們會(huì)對(duì)3D打印整個(gè)行業(yè)失望,等到我們真正上市的時(shí)候,自然就沒(méi)有信心了。我覺(jué)得,這個(gè)行業(yè),應(yīng)該實(shí)事求是。”
盡管有各種各樣的困難,但許小曙對(duì)于3D打印的將來(lái)卻十分的看好。對(duì)此,他用一種很明了的方式來(lái)解讀了這個(gè)行業(yè)的未來(lái)。他覺(jué)得,盡管目前3D 打印僅僅適用于小批量的生產(chǎn),但這必定有一個(gè)平衡點(diǎn)在里面,具體平衡點(diǎn)的大小取決于產(chǎn)品的復(fù)雜程度和其他一些因素,產(chǎn)品越復(fù)雜平衡點(diǎn)越高,則SLS 越顯出它的優(yōu)勢(shì)。比如某件商品,做1000 件以里,用3D 打印較便宜,而做1000 件以上,開模比較節(jié)省成本,那么這個(gè)平衡點(diǎn)就是1000。今后,隨著人工成本的不斷增長(zhǎng),3D 打印成本的不斷下降,平衡點(diǎn)上的數(shù)值一定會(huì)越來(lái)越大,因?yàn)閺睦碚撋现v,這項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)之一,就是基本不需要熟練工人,如果在有一天平衡點(diǎn)能達(dá)到10000,那么3D 打印便會(huì)取代很多傳統(tǒng)的制造方法。這個(gè)趨勢(shì)將是不可逆的。
此外,從消費(fèi)觀念的變化這一角度來(lái)看,個(gè)性化的產(chǎn)品會(huì)逐漸成為市場(chǎng)主流,這一點(diǎn)從不斷更新?lián)Q代的手機(jī)上已經(jīng)看出了趨勢(shì)。在將來(lái),每個(gè)人都會(huì)希望自己的東西就是唯一的,拿平常穿的衣服來(lái)說(shuō),二十年前,中國(guó)人幾乎穿著一樣的衣服,可如今,撞衫已經(jīng)成了一件非常尷尬的事情,這樣個(gè)性化的生產(chǎn)趨勢(shì)也是不可逆的。
有這兩個(gè)不可逆,這個(gè)市場(chǎng)一定會(huì)呈十倍、百倍的增長(zhǎng)。許小曙舉例說(shuō),在二十年前,數(shù)控加工中心剛剛問(wèn)世的時(shí)候,成本相當(dāng)昂貴,也只有一些高端、軍工的行業(yè)才用得起,而在今天,已經(jīng)普及到了相當(dāng)?shù)某潭,如果在?dāng)時(shí)來(lái)描述今天的景象,那時(shí)沒(méi)人會(huì)相信。因此3D 打印整個(gè)產(chǎn)業(yè)的方向是正確的,也許路還很遠(yuǎn),但沒(méi)有錯(cuò),這個(gè)產(chǎn)業(yè)能夠起到的作用會(huì)越來(lái)越多。
但從另一個(gè)角度和層面來(lái)說(shuō),數(shù)控加工中心的例子并不能完全代表3D 打印技術(shù)的未來(lái)。因?yàn)閿?shù)控加工中心能做出來(lái)的東西是有限的,而3D打印要比它高一個(gè)層次。如果提升到制造業(yè)理論的高度來(lái)看,縱觀整個(gè)人類社會(huì)生產(chǎn)技術(shù)水平的發(fā)展,從手工生產(chǎn)時(shí)代小批量、個(gè)性化的生產(chǎn),再到工業(yè)化大生產(chǎn)時(shí)代大批量、單一化的生產(chǎn),將來(lái)一定會(huì)進(jìn)展到大批量、個(gè)性化生產(chǎn)。許小曙認(rèn)為,3D 打印是目前為止唯一一個(gè)可以用于大批量、個(gè)性化生產(chǎn)的方式,并且不是運(yùn)用在單一領(lǐng)域,而是各個(gè)行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域。它提供了一種全自動(dòng)化、全數(shù)字化的工業(yè)生產(chǎn)模式,給出了一種方向,一種通用的制造理論。
“就拿之前媒體上報(bào)道的用3D 打印機(jī)打印出一塊肉的新聞來(lái)說(shuō),那塊肉好不好吃、能不能吃,這都不重要,它只是為了證明這個(gè)理論可以運(yùn)用到非常多的實(shí)踐中去,打印一塊肉加強(qiáng)了這樣一種概念,就是這不只是單純的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題,而是一個(gè)全新的制造業(yè)的思維理論。就像當(dāng)年電機(jī)的應(yīng)用、流水生產(chǎn)線的應(yīng)用一樣,這都不是一個(gè)具體的制造發(fā)明,而是一個(gè)理論,要在這樣的高度來(lái)考慮這個(gè)問(wèn)題。”許小曙說(shuō)。
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本文標(biāo)題:一位世界級(jí)3D 打印技術(shù)專家的長(zhǎng)沙實(shí)踐
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