中航重机精心布局3D打印—以信息技术深度嵌入为代表的智能装备和产品试点示范

文=李明思

中航工业的飞机订单＋王华明教授国家认可的钛合金3D打印技术＋中航重机的钛及钛合金材料＋中航重机的锻造和液压技术，中航重机布局3D打印的成果正逐步显现。

在全民炒股的当下，或许赤裸裸的股价更能说明问题。从2015年5月4日起，中航重机的股价就定格在了30.76元，很多人预测开盘后或能连板甚至翻倍。其实，就在两年半前的2012年11月份，其股价仅为5.8元。

中航重机股价两年来5倍多的飙升与风靡全球的3D打印技术有着千丝万缕的联系，因为这项技术正在进入中国高端装备制造业——航空航天行业。随着北航材料学院材料加工工程系主任、长江学者特聘教授王华明研发团队以技术入股的方式加盟，中航重机的3D打印逐渐从研发进入商业化阶段。

英国《经济学人》杂志在《第三次工业革命》一文中，将3D打印技术作为第三次工业革命的重要标志之一。3D打印技术已成为现代模型、模具和零件制造的有效手段，它简化产品的制造程序，缩短产品的研制周期，提高效率并降低成本，其发展将会深刻影响先进制造业、工业设计业、生产性服务业、文化创意业、电子商务业及制造业信息化工程。

3D打印(即3D printing)，是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。运用该技术进行生产的主要流程是：应用计算机软件，设计出立体的加工样式，然后通过特定的成型设备(俗称“3D打印机”)，用液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印”出产品。

3D打印是“增材制造”(Additive Manufacturing)的主要实现形式。“增材制造”的理念区别于传统的“去除型”制造。“增材制造”无需原坯和模具，能直接根据计算机图形数据，通过增加材料的方法生成任何形状的物体，简化产品的制造程序，缩短产品的研制周期，提高效率并降低成本。

3D打印技术的推出对航空航天、国防军工可谓重大利好，因为这个板块的产品多为复杂形状、尺寸微细、特殊性能的零部件、构件。在各种展览中，3D打印制造的大型合金主承力构件更是将当前的飞机零部件制造推向高科技前沿，但同时价格不菲，一个小小的钛合金飞机零部件就价值10万元。

中航重机正是其中的佼佼者。早在2011年，中航重机就曾经披露过再生金属合金战略规划，投资32.7亿形成33万吨（全亚洲规模最大）钛合金生产能力，销售110亿元，盈利7.4亿元。2012年12月，中航重机再次公告，中航上大关于中航工业再生战略金属及合金工程（一期）项目一阶段可行性研究报告，2013年建成投产，实现销售29亿，利润3.1亿。

与此同时，业内的翘楚王华明刚刚以“大型钛合金结构件激光直接制造技术”将中国的3D打印技术推向了世界的前沿。王华明与中航重机一拍即合，加盟其专为3D打印成立的子公司中航激光。

说白了中航重机将成为中国航空钛材、钛合金制造、航空锻件的最大企业，中航重机自然备受新技术的青睐。

在整个事情的演变发展过程中，我们看到，中航工业的飞机订单＋王华明国家认可的钛合金3D打印最高技术＋中航重机的钛及钛合金材料＋中航重机的锻造和液压技术，事实上已局部垄断了飞机制造的钛合金关键部件。那么钛合金在飞机上的使用究竟有多少？有专家作了如下计算：以大飞机为例，王华明提出的比例是20%。运-20重220吨，推算其中钛合金每架在44吨左右，相当于需求1.2亿元钛合金材料。未来装配数量，据报道分析是300架，需求是360亿元。C919最近媒体披露，每架飞机需求钛合金紧固件20万件，首批订单数100架，就是2000万个钛合金紧固件，2018年每年将递增至150架，需求钛合金紧固件3000万件。

而且，3D打印的速度超乎想象，仅需55天便可以在实验室中打造出C919机头的四个主风挡窗框，若向国外公司定制，则需至少两年以上时间，且成本也会相应增加许多，并且以此项技术所打印出的钛合金零部件很可能大规模应用于我国新一代战斗机之上。

可见，从机头，到起落架，再到整个机身、发动机的整体3D打印钛合金需求，是一个天文数字。随着运-20，C919到第五代钛合金机身战机的成批量生产和建制装备，中航重机的布局将再次加大。在中航成飞和沈飞的下一代战斗机的设计研发中，激光钛合金成形技术已经得到了广泛运用。通过这一技术，正在研制的两型第五代战斗机歼-20和歼-31采用钛合金的主体结构，成功降低了飞机的结构重量，提高了战机的推重比；依托激光钛合金成形造价低、速度快的特点，沈飞在一年之内连续组装出歼-15、歼-16、歼-31等多型战斗机并且进行试飞。

有如此眼光的中航重机是一家怎样的企业？

资料显示，其全称为中航重机股份有限公司，前身为贵州力源液压股份有限公司，于1996年11月在上交所上市，是中国航空工业企业首家上市公司，被誉为“中国航空工业第一股”。2007年该公司进行重大资产重组，向中国贵州航空工业（集团）有限责任公司、贵州盖克航空机电有限责任公司、中航投资有限公司、贵州金江航空液压有限责任公司等特定对象发行股份购买资产。2009年公司更名为中航重机股份有限公司。

该公司以航空锻造业务为核心，依托航空工业拓展非航空领域，是国内锻铸与液压产品的领先生产商，现有锻铸、液压、新能源投资三大主业，产品大量应用于国内外航空航天、工程机械、新能源等领域，是我国最具竞争力的高端装备制造企业。2011年7月投资设立中航激光子公司宣布正式进入3D打印领域，与行业领军人王华明研究团队合作保证公司技术领先优势。王华明所带领的北航团队使我国成为继美国之后世界上第二个掌握飞机钛合金结构件激光快速成形及在飞机上装机应用技术的国家。以至于，中航工业董事长林左鸣表示，中国近年来在航空航天领域取得了一系列重大突破，离不开增材制造技术的飞速发展。今年两会，李克强总理对航天航空业的肯定更让中航工业为首的行业翘楚信心倍增。

军用飞行器的相关设备，由于特殊需要，设计非常复杂，传统生产思路从来是做“减”法。通过切割、磨削、腐蚀、熔融等工序制作零部件，然后再拼装或焊接成最终产品。这种制造思路，工艺复杂，难度超群，还会造成原材料的巨大浪费，成本不菲。例如，F22战斗机的机翼和机身连接件，用传统工艺制造，需要三个锻件拼装而成。此时，3D打印的技术优势就凸显出来，使用钛合金激光3D打印技术，便可一气呵成。

面对广受热捧的技术，王华明却坦言，由于强度和质量控制问题，飞机的关键部件还难以使用3D打印，传统铸造、锻造等制造产业不可替代，3D打印在成本、质量和稳定性上，都还不能与传统制造业相比。

国际上也是两种声音并存。以美国为首的部分发达国家，将3D打印视作制造业复兴的重要方向；同时，国内外也有不少业内人士认为，这项技术成本高、质量不稳定，其未来前景看空。

美国总统奥巴马在2013年国情咨文中多次提及3D打印，将其视作美国实现制造业复兴的重要途径，这让其风靡一时。在这份国情咨文中，奥巴马展望了未来美国经济发展的蓝图，他特别强调了两大方向：产业回归和3D打印技术的广泛应用，“工人们将在美国学习和使用3D打印，这项技术可能颠覆整个工业体系”。奥巴马的言论，经过媒体解读和放大，迅速成为全球舆论焦点。

但是，不可否认的是，目前媒体上炒作的商业3D打印，多用于“娱乐目的”，仅仅是增材技术在非金属模型领域的应用，并不代表该项技术的发展方向。只有高端装备制造领域的高性能金属构件生产才能真正发挥3D打印的高科技优势，整个打印过程宛如春蚕吐丝般，层层包裹，形成最终完美的形态。