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3D打印:智能装备革新的必答题

2026-01-20 09:23 来源:晋江经济报

日前,在泉州众智凯嘉激光科技有限公司,记者看到,传统鞋模的开发、生产已经被完全颠覆。有别于以往的繁复过程,如今的金属鞋模开发,早已接入AI工具,通过建模试样后,由3D金属打印机,就可以实现精确制作。这样的开发制造流程,不仅极大地节约了开发时间,还节约了开发成本,推动更多创想落地。

技术日渐成熟下,3D打印正为面临成本上升、竞争加剧与定制化需求攀升的工程机械企业,打开了一扇通向柔性制造与创新驱动的新窗口,更悄然重塑晋江根基深厚的工程机械行业。

“铁疙瘩”遇见数字化

走进位于晋江芯智造产业园的联麒科技研发车间,传统铸件厂、鞋模厂的油污气味与切削噪声已然不见,干净整洁的车间上,整齐排放着一台台工业级金属3D打印机。

相隔不到20公里的泉州众智凯嘉激光科技有限公司,已经打印成型的高精度鞋模、机械件等码放整齐。透过金属3D打印机的观察口,一个个精细的金属零部件,在激光的作用下不断烧结,逐渐从无到有地“生长”出来。

没有了金属屑的纷飞、车床的噪声,车间里的工作人员清一色是年轻人。“一个人可以看6台机器。”泉州众智凯嘉激光科技有限公司技术人员告诉记者,传统鞋模制造工序烦琐、周期冗长、个性化设计受限,而众智凯嘉的金属3D打印技术能依据设计图纸快速精准成型复杂鞋模结构,大幅缩短制作周期的同时,充分满足鞋企对个性化、定制化鞋模的迫切需求。

“通过金属3D打印技术,可助力当地鞋企将模具生产周期缩短50%以上,个性化定制成本降低30%。”联麒科技相关负责人介绍,3D打印技术以三维模型数据为基础,用液体、粉末等离散材料,通过分层堆叠构建物理对象,既能突破传统制造中复杂构件的加工瓶颈,又优化部件设计、加速批量化生产。

联麒科技与安元模具的合作就是典型案例,安元引入金属打印设备为本地龙头企业定制鞋模,不仅精度更高,还助力其缩短了研发周期,形成了“品牌—模具厂—设备商”三方共赢的局面。“这种模式正快速复制,有效破解了晋江鞋业‘研发慢、迭代难、精度差’等问题。”

做得不仅更快了,而且更精了。去年4月,联泰科技宣布量产金属鞋模3D打印机——Fuees430。该机器可实现鞋模的蜂窝减重设计,使得鞋模切割变形量可控制在0.4mm以内,在批量化生产精度提升的同时,提高了鞋模打印效率,还有效降低了打印成本。

“放在两年前,制作一个用于测试的金属原型,需要开模、铸坯、多道机床加工,至少三周时间,成本上万元。”3D打印领域高级工程师、众智凯嘉3D技术总监李本章说,“现在,我们用打印的塑料原型进行结构验证和流体模拟测试,设计迭代速度提高了十倍不止。”

晋江市智能装备行业协会秘书长黄文彬告诉记者,众智凯嘉的3D金属打印技术引起了行业许多企业的关注。“首先在‘快速试错、小批量响应’上展现了巨大优势,这正好切中我们许多企业的痛点。其次,在研发速度和创新能力上,也有很大的潜力。我们希望引导企业走创新型路线,3D金属打印技术就是一个很好的突破口。”

规模优势走向技术优势

从联麒科技到众智凯嘉,众多3D金属打印技术在晋江涌现,但,为何是现在?

有业内人士告诉记者,多年来,尽管众多制造企业都知晓3D打印技术的重要性,但受限于打印材料成本、材料种类、打印精度、打印效率、批量化打印等多重因素的影响,许多3D打印技术大多只能应用于高价值的医学、航天、高端汽车等领域,而在快消品领域,3D打印技术无法满足要求。

然而,去年下半年以来,这样的情况正在转变。以“拓竹”为代表的家用级高精度3D打印机的走红,就是一个明确的信号。随后,众多3D打印消费级品牌涌现,也推动了整个消费级3D打印机市场走俏。在深圳、义乌,3D打印农场成为新的生意模式。

在深圳,联泰科技就打造了其3D打印工厂,覆盖树脂、金属等多种材料,满足不同行业需求。

规模的背后不仅昭示着技术的进一步成熟,更表明了入局门槛“变低”了。

李本章展示了一个由金属3D打印机制作的轻量化连接件。该部件内部是仿生学的蜂窝结构,传统切削工艺无法一体成型,而打印件在保证强度的同时,重量减轻了35%。“重量对工程机械的能耗和机动性至关重要。以前为了实现减重,需要把多个零件焊接组装,现在一次打印成型,可靠性更高,还省去了大量装配工序。”

更深刻的变革发生在供应链。由于整体研发周期缩短,落地效率提升,许多装备企业就不需要预备太多件。有企业负责人坦言,“这不仅节省了仓储成本,还改变了我们与客户的关系,我们从单纯的制造商变成了提供快速解决方案的服务商。”

革新的“甜蜜”与“苦涩”

尽管前景诱人,但晋江工程机械行业的“3D打印之路”并非坦途。

首先是技术与人才的鸿沟。“最大的困难不是买设备,而是用得好。”鸿展模具负责人邱绍恒坦言。操作3D打印机需要兼具材料学、机械设计、软件编程知识的复合型人才,这在传统技工为主的晋江非常稀缺。企业往往需要高薪从外地引进,或对现有员工进行长期培训。

其次是成本与规模的矛盾。要知道,工业级3D打印机,尤其是金属打印机,购置成本动辄数百万元。而打印耗材,如特种金属粉末、高性能聚合物,价格远高于传统原材料。这些对于以中小批量、多品种为主的晋江企业而言,只有当打印件带来的性能提升或节省的综合成本足够显著时,这笔投资才划算。

“目前,它更适合高附加值、复杂结构或急需的部件,全面替代传统大规模生产还不现实。”一名行业从业者参观完3D金属打印后告诉记者,“开发环节可能用得多,但是量产还是需要传统工艺配合。”

行业标准与信任的建立也是一大挑战。由于工程机械领域对安全性、耐久性要求极高。一个3D打印的金属零件,其疲劳强度、长期稳定性是否与锻件完全一致?这些都缺乏统一的行业认证标准和长期服役数据,也让一些保守的客户心存疑虑。

尽管如此,3D打印趋势不变。展望未来,晋江的探索者们看到的不仅仅是单一的3D打印技术。

在行业前沿企业的构想中,3D打印将与其他技术深度融合。例如,通过物联网传感器收集机械设备在真实工况下的运行数据,优化零件设计,再通过3D打印生成性能更优的“进化版”部件。AI等新工具的引入,也可用于优化打印路径、预测材料性能,甚至自动设计出最优的轻量化结构。

未来的竞争,是供应链敏捷性和创新速度的竞争,是面向全球的竞争。3D打印为代表数字化制造技术,让晋江的中小工程机械企业有可能凭借快速响应和灵活创新,与国内外巨头同台竞技,从“规模优势”向“技术优势”跨越。

记者:柯国笠 编辑:王芳