西安铂力特激光成形技术有限公司是中国领先的金属增材制造技术全套解决方案提供商。在“工业4.0、中国制造2025”等背景下,铂力特公司以科技创新加速产业发展,加快金属3D打印技术与信息化技术深度融合,重点以金属3D打印智能制造装备研究、金属3D打印智能制造工厂建设、金属3D打印在线智能制造云平台建设等方面工作为核心,实现金属3D打印技术的创新发展和转型升级。通过物联网、大数据、云平台等新概念加速“互联网+”与“3D打印+”深度融合,形成3D打印智能制造新业态,为大众创业、万众创新提供新思路。铂力特公司紧跟“中国制造2025”的步伐,2015年8月被评为“2015年两化融合典型示范企业”。
 
1.  金属3D打印智能制造装备研制进展情况
公司根据金属3D打印技术特点,结合用户需求,加快金属3D打印技术向自动化、智能化、全数字化生产方向发展,通过智能化控制、工艺方案数字化设计、数字化制造等系统与金属3D打印设备的集成,打造智能化金属3D打印高端装备。
在激光立体成形方面,公司通过信息集成技术,实现激光器、运动机床、光路保护、成形控制软件、过程监控、材料输送、气体保护等子系统的无缝高效集成,已经成功研制出可用于大型复杂结构件加工制造、重大装备修复再制造的C600、C1000、LSF-V等系列型号的成形修复多功能装备——激光立体成形智能制造装备(LSF),以及LSF-IV、LFR-M等型号的修复再制造专用装备——激光成形修复装备(LFR)。设备通过在线监测系统实现了熔池的在线实时监测,确保钛合金、高温合金、不锈钢等材料的高性能致密金属材料的高柔性化制造。
在选择性激光熔化成形装备方面,公司通过自主研发突破了目前国内外先进的双向铺粉技术,成功应用于公司S300型选择性激光熔化成形装备,使SLM铺粉效率提高至少30%,该设备使用性能可与国外同系列设备媲美,较国际知名品牌德国EOS设备,铂力特公司S300型选择性激光熔化成形设备可成形尺寸更大、加工过程更智能,生产制造全过程可实现无人值守,目前该设备技术代表了国内3D打印设备的顶尖水平。
公司计划在3~5年内,持续推进智能化激光立体成形、激光成形修复、激光选区熔化成形装备国产化进程,重点发展满足航空、航天、医疗、能源、模具等行业需求的S200型(用于教学、医疗等小规模个性化定制金属3D产品)、S310型(主要为航空航天行业量身定制)、S600型激光选区熔化成形装备(用于大尺寸构件的激光选区熔化增材制造),打造数值化、智能化金属3D打印国产品牌,全面提升我国传统制造业信息化、智能化装备水平。
 
2.  金属3D打印智能/数字制造工厂进展情况
公司金属3D打印智能/数字制造工厂是以公司金属3D打印智能制造装备为基础,总装集成模型信息化处理、制造工艺过程信息智能化控制、工艺方案数字化设计、数字化制造等系统,建立规模化金属3D打印智能/数字制造示范线,解决金属3D打印定制化产品批量化生产问题。
2.1 金属3D打印模型信息化处理系统的建立
金属3D打印模型信息化处理系统是金属3D打印模型前处理软件系统,可以根据工艺需要对模型进行处理。在工艺方案数字化设计系统,工作人员可以根据金属3D打印成形规律与构件结构特点,设计构件总体成形方案,包括成形方式、添加成形辅助支撑、数据处理、切片分层、路径优化等。数字化制造系统是设备制造系统根据数字设计系统导出文件,直接进行数字化制造。制造工艺过程信息智能化控制系统是计算机控制系统通过传感器等元器件对金属3D打印制造现场、工艺参数等进行监控,并实现意外信息处理。计算机通过控制软件检测模块可实现工作现场温度、杂质气体、含氧量、湿度等工艺参数的监控,现场参数一旦出现异常,计算机软件控制系统自动报警。
2.2智能工厂体制机制逐步形成
金属3D打印数字化制造工厂的金属3D打印业务从设计到生产实行全数字化办公,即:通过三维CAD软件实现构件工业设计,然后通过上述信息化处理技术与智能化制造装备融合,实现金属构件的全数字化制造。在管理上采用信息化办公管理系统,并延伸应用于项目管理工作中,通过ERP、PLM管理系统可以直接了解项目进展情况,使企业管理更加高效便捷。
2.3 智能工厂的建设
公司激光立体成形产业化基地建设项目总投资2.05亿元,作为“西安市2015年重点建设项目”于2015年4月正式开工。项目前期勘察、设计等前期工作均已按时完成,工程现场正在进行地基建设,已于2015年12月中旬地基完成,2016年2月厂房混凝土结构与钢结构于按时完成。数字化智能制造工厂总装集成C600、S300,购置M280设备,自研/购置专业软件3-matic、Streamics、MCS+BP、Magics,并应用T3、ERP、PLM系统分别实现公司财务、供应链、产品生命权周期管理,确保公司金属3D打印智能/数字工厂的高效运营。项目建成后将带动金属3D打印产业向数字化、智能化设计制造方向发展。
 
3.  金属3D打印在线智能制造云平台发展思路
公司计划在未来3年内,将利用“互联网+”新业态,结合金属3D打印数字化工厂,建立金属3D打印在线智能制造云平台,在全国建立多家金属3D打印数字化工厂终端,形成以铂力特公司为中心向各数字化工厂终端输送产品工艺技术,实现订单、生产的统一调配,实现金属3D打印产能的统筹管理,同时为社会提供大量的投资创业、就业机会。
 
4.  金属3D打印智能/数字化制造工厂取得的成效
4.1智能工厂框架初步形成
金属3D打印数字化制造工厂生产所涉及的信息化处理与信息化控制技术不同于传统工业制造的体力化、原始化生产模式,是在计算机软件设计前提下,实现工艺过程的计算机自动控制,并实现直观的GUI监控。目前公司激光立体成形、激光成形修复、激光选区熔化成形装备均已初步配备金属3D打印模型处理系统、制造工艺过程控制系统、工艺方案设计系统等,后续将进行金属3D打印信息化模型处理系统、制造工艺过程智能化控制系统、工艺方案设计系统、数字化制造系统等子系统的优化与集成,使整个工作系同有机融合于一体,完全实现数字化设计制造全过程。
4.2实现快速制造、提升经济效益
公司利用全数字化设计与生产,通过OA管理系统可以直接了解项目进展情况,应用ERP系统保证数据的一致性和准确性,在传统复杂异性结构件的加工方面大大提高了生产效率,使得年产值和销售业绩成倍增长。2014年主营业务收入9156万元,实现利润总额1255万元。2015年10月底合同签订额已达到1.5亿元。
4.3管理效率大幅提升
西安铂力特激光成形技术有限公司在管理上采用信息化办公管理系统,并延伸应用于项目管理工作中,通过OA管理系统可以直接了解项目进展情况,使企业管理更加高效便捷。在生产能力、加工装置不断增加的情况下,铂力特公司全数字化、智能化设备,可制备更大成形尺寸的产品,加工过程更智能,全过程可实现无人值守,一人可看管三台设备,人员利用率极高。
4.4金属3D打印技术成果
西安铂力特激光成形技术有限公司在激光立体成形技术领域已经自主研发出C600、LSF-V、LSF-VI、C1000等系列激光立体成形装备,形成了激光立体成形及修复产业化示范线;激光选区熔化成形技术领域,自主研制并总装集成了S300型选择性激光熔化成形装备,形成了选择性激光熔化成形产业化示范线;在装备配套集成方面,铂力特公司利用自主研发的LSF、SLM系列增材制造装备已经为国内航空航天、能源、汽车、模具行业企业配套大量增材制造装备,形成了增材制造装备产业化示范线。在上述产业化基础上,铂力特公司积极推进增材制造技术工程化应用研究工作,取得了世界最高一次成形金属增材制造构件——C919中央翼缘条,以及滑轨、机匣、壳体、叶片等激光立体成形新产品,格栅、蜂窝、空心叶片、轻量化减重结构、牙齿/骨骼类医疗植入体、水冷回路模具等选择性激光熔化成形新产品,发动机叶片修复、煤机修复、机匣/壳体等修复产品,为增材制造技术推广进行了大量的工程化应用研究与验证,为我国多个重点型号的研制解决了加工制造难题,同时大幅度缩短了研发迭代周期,降低了试制成本。
 
5.  金属3D打印智能/数字制造工厂实践的示范作用
西安铂力特激光成形技术有限公司不断贯彻信息化和金属3D打印技术的深度融合,不断研发数字化、智能化金属3D打印装备,提升生产制造、供应链管理、产品营销及服务等环节的智能决策水平和经营效率。金属3D打印智能/数字制造工厂建设具有示范作用:
1)金属3D打印智能/数字化制造工厂,以智能化、数字化、信息化的3D打印技术为基础,制造与研发并行,着力将铂力特公司打造成3D打印行业的龙头企业。
2)金属3D打印智能/数字化制造工厂,必须以市场需求为导向,立足于解决生产经营、发展建设和企业管理实际问题,继续加强工作现场、生产装备的在线监测系统的智能化程度,建立工业化与信息化融合的现代化的典型示范产业。
3)将不断加快装备研发进展,保证装备研发的迭代周期,推进金属3D打印装备国产化和软件国产化,不断降低设备价格,努力形成知识产权,提高市场占有率。