把砂型3D打印成本降到1元/kg，愛司凱與三家鑄造產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢供應商戰(zhàn)略簽約

導讀：隨著砂型3D打印技術在打印效率、打印尺寸、砂型性能等方面的不斷提升，以及3D打印砂型成本的不斷下降，已經(jīng)逐漸成為被傳統(tǒng)鑄造領域廣泛使用的一種創(chuàng)新技術路線。

2024 年 7 月 4 日，由中國鑄造協(xié)會主辦的“第二十二屆中國國際鑄造博覽會”在上海開幕，來自 50 多個國家和地區(qū)的1500多家鑄造產(chǎn)業(yè)上下游的知名展商亮相本次展會，成為推動鑄造行業(yè)轉型升級、走高質量發(fā)展道路的重要平臺。

△第二十二屆中國國際鑄造博覽會開幕儀式

△愛司凱董事長李明之先生受邀作為剪彩嘉賓出席開幕式

南極熊獲悉，砂型3D打印機制造商愛司凱重磅亮相本次展會，發(fā)布了三款生產(chǎn)線級的砂型3D打印設備T1814、T2518和BTHS2515出口版，并與三家在砂型鑄造產(chǎn)業(yè)鏈上的優(yōu)勢供應商簽訂戰(zhàn)略合作，從多個維度來推動3D打印技術幫助鑄造產(chǎn)業(yè)進一步的降本增效，實現(xiàn)綠色智能鑄造。

在中國鑄造協(xié)會的支持下，在協(xié)會會長張立波先生及眾多鑄造業(yè)大咖的見證下，“同心筑夢”愛司凱3D 打印+綠色智能鑄造產(chǎn)業(yè)鏈戰(zhàn)略合作儀式成功舉辦。對于當前我國的鑄造產(chǎn)業(yè)來講，這是一場具有深遠意義的簽約儀式，愛司凱攜手濟南圣泉集團、廣西蘭科資源再生利用有限公司、佛山市國恒網(wǎng)絡科技有限公司成功簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，四家企業(yè)強強聯(lián)手，共同致力于推進砂型 3D 打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為鑄造業(yè)客戶降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，開啟了行業(yè)發(fā)展的新篇章。

△佛山國恒科技董事長陳耀波（左一）、愛司凱董事長李明之（左二）、濟南圣泉集團材料事業(yè)部總經(jīng)理袁永（右二） 、廣西蘭科資源董事長戴偉平（右一）

愛司凱作為此次戰(zhàn)略合作的核心成員之一，經(jīng)歷近20年的深耕細作，已躋身為中國增材制造(3D工業(yè)打印)領域的創(chuàng)新先鋒，自主研發(fā)的“壓電噴墨打印頭”為國家工信部列入的3D打印核心部件，已經(jīng)商業(yè)化應用在工業(yè)增材制造主流領域的3D砂型、3D陶瓷打印產(chǎn)品中。

△愛司凱自研砂型3D打印機壓電打印噴頭

其砂型 3D 打印機憑借自研的壓電噴頭核心零部件，在行業(yè)內處于領先地位。通過不斷的技術創(chuàng)新和優(yōu)化，愛司凱的砂型 3D 打印解決方案能夠為鑄造企業(yè)提供高精度、復雜結構的砂型制造，大大提高了鑄造產(chǎn)品的質量和生產(chǎn)效率。本次展會上，最新發(fā)布的生產(chǎn)線級砂型3D打印設備，通過集中清砂系統(tǒng)和循環(huán)打印倉，進一步降低了鑄造企業(yè)的投資成本。

△愛司凱新發(fā)布的砂型3D打印機T1814

成立于1979年的濟南圣泉集團，產(chǎn)業(yè)覆蓋生物質精煉、高性能樹脂及復合材料、鑄造材料、健康醫(yī)藥、新能源等領域。高性能樹脂及復合材料產(chǎn)業(yè)是圣泉的主導產(chǎn)業(yè)，目前圣泉集團酚醛樹脂產(chǎn)能達65萬噸/年，呋喃樹脂年產(chǎn)能15萬噸，均位居全球前列。其生產(chǎn)的鑄造材料覆蓋冷芯盒樹脂、覆膜砂酚醛樹脂、堿性酚醛樹脂、涂料、固化劑、無機粘結劑、發(fā)熱保溫冒口、熔煉材料等一百多種，構建了完整鑄造材料產(chǎn)品體系。   

圣泉集團也重磅亮相本屆鑄造展，據(jù)南極熊了解，圣泉集團針對愛司凱的砂型3D打印壓電噴頭，專門開發(fā)了一款高性能的呋喃樹脂材料，作為砂型3D打印中的粘結劑，‌具有優(yōu)秀的耐蝕性能、‌耐熱性能及機械性能，能夠為砂型 3D 打印提供優(yōu)質的原材料保障，提高砂型的強度和穩(wěn)定性，而且成本大幅下降。

△圣泉集團展出的3D打印呋喃樹脂

廣西蘭科資源主要為鑄造行業(yè)提供鑄造廢砂及其他鑄造固體廢棄物的全方位綜合利用解決方案、量身定制中試服務、設備交鑰匙工程以及投資運營管理，擁有先進的廢砂再生處理的產(chǎn)業(yè)化工藝技術和核心裝備技術。通過自主研發(fā)的技術及裝備對鑄造廢砂進行再生處理后產(chǎn)出的再生砂性能優(yōu)于新砂，可100%替代新砂，實現(xiàn)廢砂零排放，同時減少了90%新砂開采量，可為鑄造企業(yè)降低20%的用砂成本、顯著降低鑄件廢品率和縮短鑄件清理工時，是優(yōu)質的鑄造再生循環(huán)利用成套環(huán)保設備的供應商。

3D打印砂的回收再利用，是每一家鑄造廠都需要解決的問題，在鑄造過程中產(chǎn)生的廢砂和廢渣，廣西蘭科能夠通過先進的技術和工藝進行回收處理，將其轉化為可再利用的原材料，減少對新資源的開采和使用。同時，廣西蘭科還能夠對鑄造企業(yè)產(chǎn)生的廢水、廢氣進行有效處理，實現(xiàn)達標排放，為鑄造產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

佛山國恒科技在數(shù)字化和智能化領域具有深厚的技術積累和豐富的應用經(jīng)驗。在此次合作中，國恒科技將以自身積累的數(shù)萬個不同類型的砂型鑄造案例數(shù)據(jù)為基礎，為鑄造廠商提供數(shù)字化的解決方案，包括生產(chǎn)過程的數(shù)字化監(jiān)控、質量追溯系統(tǒng)、智能供應鏈管理等。

通過國恒科技的數(shù)字化技術，鑄造企業(yè)能夠實時監(jiān)控砂型 3D 打印的生產(chǎn)過程，及時發(fā)現(xiàn)和解決生產(chǎn)中的問題，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。質量追溯系統(tǒng)能夠確保每一個鑄造產(chǎn)品的質量可追溯，為客戶提供更加可靠的產(chǎn)品。智能供應鏈管理則能夠優(yōu)化原材料的采購和配送，降低庫存成本，提高供應鏈的響應速度。   

在簽約儀式之后，南極熊對愛司凱董事長李明之進行了采訪，李明之表示：“愛司凱解決了卡脖子的打印噴頭問題，圣泉集團提供了更有競爭力的樹脂材料，蘭科系統(tǒng)性的鑄造砂回收解決方案，國恒的大量鑄造案例，將鑄造廠在引入砂型3D打印技術所面臨的一系列問題一次性解決掉。我們相信砂型3D打印就會在鑄造廠里實現(xiàn)真正的生產(chǎn)化應用，而不僅僅是研發(fā)的應用。我們四方現(xiàn)在提供的方案，可以將砂型的打印成本降低到1元/kg左右，而且解決了砂回收問題、環(huán)境問題，我們稱之為綠色智能鑄造，同時降低了鑄造企業(yè)在工藝、軟件方面的試錯成本。我們認為這樣可以徹底地提高鑄造廠對使用3D 打印的信心，讓中國整個的鑄造產(chǎn)業(yè)在全世界最具競爭力，這就是我們這次戰(zhàn)略合作簽約的目的�！�   

此次愛司凱與圣泉集團、蘭科資源、國恒科技的戰(zhàn)略合作，具有多方面的重要意義。從技術創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級、環(huán)境保護多個維度支持鑄造業(yè)轉型升級，展望未來，四家企業(yè)將攜手共進，不斷深化合作領域，拓展市場空間。預計在未來幾年內，砂型 3D 打印產(chǎn)業(yè)將取得更加顯著的發(fā)展成果，為鑄造業(yè)的轉型升級注入強大動力。相信在四家企業(yè)的共同努力下，砂型 3D 打印產(chǎn)業(yè)將迎來更加美好的明天，為我國鑄造業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻。

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像“華為造手機”一樣造3D打印機！實地探訪愛司凱杭州工廠
2024年5月，南極熊曾實地走訪了砂型3D打印機生產(chǎn)廠商愛司凱的杭州工廠，深入了解了這家公司是如何走上3D打印之路的。

△愛司凱董事長李明之（左）、南極熊潘學松（右），位于愛司凱杭州工廠

靠CTP設備起家做到全球前三

本次南極熊實地探訪，受到愛司凱董事長李明之先生的親自接待，他帶領我們參觀了愛司凱的研發(fā)和生產(chǎn)大樓。李明之告訴南極熊，其實愛司凱最早是做計算機直接制版機（CTP）起家，這是一種將數(shù)字化的印前圖文信息直接轉移到印版上的設備，這些設備主要用于報紙、雜志等需要大批量印刷的領域。愛司凱目前在CTP設備方面已經(jīng)做到全球前三的位置，就連國際大廠日本富士的CTP設備也是由愛司凱貼牌生產(chǎn)的。CTP設備需要用激光在鋁板上進行精密雕刻，因此，愛司凱掌握了精密運動控制的關鍵技術，并且將這套精密運動控制技術應用于砂型3D打印機的開發(fā)當中。

△愛司凱的計算機直接制版機（CTP）生產(chǎn)車間

△愛司凱為日本富士貼牌生產(chǎn)的CTP設備

像“華為造手機”一樣造3D打印機

在生產(chǎn)大樓的一樓，我們終于看到了愛司凱的砂型3D打印機生產(chǎn)線，工人們正在組裝多個型號的砂型3D打印機， 包括可打印1.8米尺寸的左右雙工作砂箱打印設備S1800，和集中式清粉的風暴T1800、T2515產(chǎn)線方案，以及出口型博通漢斯BTHS2515、BTHS4025。

△愛司凱砂型3D打印機生產(chǎn)車間

△愛司凱集中式清粉的風暴T1800、T2515產(chǎn)線方案，通過軌道將打印倉運送到指定位置進行清粉，多臺打印設備匹配一套清粉裝備。這是一套真正的3D打印產(chǎn)線全流程方案，而非是傳統(tǒng)鑄造廠產(chǎn)線升級方案。

李明之表示：“與國內其他砂型3D打印機廠商不同，愛司凱砂型3D打印機的核心在于使用了自研的壓電打印噴頭，而其他廠商只能使用進口的噴頭。愛司凱自研打印噴頭就好比華為造手機使用麒麟芯片，奇瑞造車使用自研發(fā)動機一樣，將核心部件掌握在自己手中，我們不能被國外‘卡脖子’” 。

據(jù)南極熊了解，愛司凱從2012年就開始立項研發(fā)壓電式噴墨打印頭，前前后后投資了數(shù)億元，可謂是十年磨一劍。與到處采購零件，快速組裝銷售賺錢相比，李明之顯然是選擇了一條更艱難的道路。很多核心零部件之所以沒有國產(chǎn)化，一方面是其技術門檻高研發(fā)投入大，另一方面是國內缺少配套的加工設備。比如想生產(chǎn)芯片，但沒有光刻機，可謂是“巧婦難為無米之炊”。

△3D打印壓電噴頭在潔凈房內生產(chǎn)

愛司凱為了研發(fā)生產(chǎn)這個小小的打印噴頭，需要配備一整套的加工設備，這些設備往往也是被國際巨頭壟斷的或者由于國內需求量太小，根本沒有人造。愛司凱只能自己去造這些設備，比如噴頭各部件：噴孔板打孔設備、切割設備、涂覆設備、熱壓設備、曝光設備、檢測儀器等。這些設備都被放在四樓2000平米的潔凈房內用于生產(chǎn)打印噴頭。而且，就連打印頭上的主芯片，愛司凱也給出了自己的解決方案。

△為了研發(fā)壓電式打印噴頭，愛司凱又造了一批加工設備

△高速相機下拍攝的1滴墨水的噴射過程

在重重困難之下，經(jīng)過多年的持續(xù)開發(fā)愛司凱終于還是取得了突破，推出了國產(chǎn)的壓電式打印噴頭，打破了國內在這一領域的空白，并大幅降低了這一核心零部件的成本。目前，愛司凱的噴墨打印頭有512孔和1024孔兩種，分辨率分別為200dpi和400dpi。量產(chǎn)的512噴頭已使用在公司全系列3D砂模和3D陶瓷打印機上，部分MEMS工藝的512噴頭正在細分市場進行試用和測試；立式傳統(tǒng)1024噴頭和立式MEMS1024也已進入研發(fā)樣品的小批量測試階段。由于采用自研噴頭，可以根據(jù)3D打印材料的特性，選擇噴頭流道的材料，從材料兼容性上大大提高噴頭壽命。根據(jù)不同打印材料，為客戶定制不同材質噴頭，為多元化材料的在3D上的應用提供支持。

△愛司凱3D打印壓電噴頭及結構

愛司凱為什么選擇了一條最艱難的路？

在參觀完愛司凱的研發(fā)、生產(chǎn)廠房之后，南極熊為之震驚，沒想到愛司凱竟然真的為了制造這個小小的噴頭，投入了如此巨大的精力和研發(fā)成本。但是，南極熊依然心存疑慮，在其他廠商紛紛想辦法快速推出打印設備，盡快實現(xiàn)盈利的背景下。愛司凱卻選擇了苦熬十年，為了年銷售百臺級別的砂型3D打印機，噴頭千個級別的用量，投資幾個億去研發(fā)打印噴頭，這到底值不值得？

李明之表示：“這是一項“卡脖子”的技術，國內總要有人去做，如果我們都不做，那我們將一直被卡脖子�？杀�的是，在我們推出打印噴頭之后，同行并不相信我們能夠做噴頭。而實際上我們的打印噴頭與進口的相比，在性能、兼容性、使用壽命及應用成本方面均具備優(yōu)勢，愛司凱的噴頭壽命超過1000億次，而且在砂型機的服務周期中噴頭的更換成本也更低。而且經(jīng)過我們的長期運行驗證之后，這個打印噴頭未來還能用于噴繪等領域，用量級別在數(shù)萬個。”

△愛司凱董事長李明之手持傾盡心血研發(fā)的打印噴頭

由于壓電打印噴頭技術之前一直掌握在日本富士等極少數(shù)國外廠商手中，因此3D打印機設備廠商如果想對噴頭做一些定制化的開發(fā)幾乎是不可能的。而如果擁有了自研噴頭，則掌握了完全的主動權。

愛司凱為了適應各種不同的墨水，針對打印噴頭做了很多適應性的開發(fā)。以環(huán)氧樹脂墨水為例，其粘度在200-2000mPa.s，導致流體阻力增加。愛司凱3D樹脂類專用噴頭通過增加流道截面積，配備熱循環(huán)系統(tǒng)（保證噴頭在80-100攝氏度下穩(wěn)定工作）和高電壓驅動系統(tǒng)來實現(xiàn)穩(wěn)定的打印。

△愛司凱為客戶提供的砂型3D打印設備

對于有機酸類的墨水來講，其化學性能較為活潑，對金屬材料有腐蝕、對高分子材料有溶脹現(xiàn)象。為了打印這種材料，AMSKY固化劑專用噴頭更換了流道材料（單晶硅、硅酸鹽），更換了粘結劑（耐強酸），并在液體流過的界面增加半導體級涂層（耐強堿強酸）。

對于水基墨水來講，主溶劑為水，容易產(chǎn)生氣泡。溶質密度偏大，固含量偏高，容易沉淀。AMSKY陶瓷類專用噴頭通過增加脫氣單元，增加回流流道截面積，更改為正壓供墨系統(tǒng)等方式實現(xiàn)對水基墨水的噴墨打印。

未來的路該怎么走

南極熊相信，在SLM 選擇性激光熔融金屬3D打印機開始紛紛采用國產(chǎn)激光器一樣，BJ粘結劑噴射3D打印機未來也會采用國產(chǎn)打印噴頭，這是一條必經(jīng)之路�，F(xiàn)在BJ粘結劑噴射3D打印技術正在崛起，未來的潛力巨大，這項技術不但能夠打印砂型，還可以打印陶瓷和金屬，甚至尼龍等材料，這些都需要用到打印噴頭。到那時，愛司凱的長線策略將會真正的綻放出應有的光芒。

本次愛司凱的探訪之旅，南極熊除了震驚之外同時也充滿了期待。因為不但看到壓電打印噴頭這一核心器件的突破之路，李明之還向南極熊展示了另外一項黑科技，是SLM金屬3D打印設備中的一個核心零部件，這項技術有望大幅降低8激光金屬機的價格。在這里先賣個關子，等到產(chǎn)品正式發(fā)布之時，南極熊再來揭秘。