在丹灶新能源工业园，步入广东峰华卓立科技股份有限公司（下称“峰华卓立”）的制造车间，首先映入眼帘的是一台颇具年代感的设备。
据展板信息显示，这是“中国3D打印第一人”、清华大学教授颜永年团队在1997年自主研发的PCM-1000试验机。峰华卓立董事长屈志介绍，PCM（Patternless Casting Manufacturing，无模铸型制造技术）拥有无需模具、提效率、降成本等综合优势。峰华卓立是我国首家实现铸造砂型3D打印机产业化、批量化生产的企业，PCM系列装备已升级迭代至第五代。
深耕同一细分领域近30年，该企业坚持以自主创新收获市场肯定，产品现已出口到俄罗斯、巴西、日本、白俄罗斯、印度等国家和地区。据广东省铸造行业协会出具的相关证明，峰华卓立的砂型（无模铸型）打印机产品在广东市场占有率达70%，位列全省第一。
峰华卓立的砂型（无模铸型）打印机产品。陈梦 摄
行业“资历”近30年
技术成果转化进入收获期
与传统铸造工艺相比，背靠PCM技术的3DP（Three-Dimension Printing，立体式喷墨打印法）砂型打印无需模具，直接打印砂型，能用更少的时间、更低的成本完成新产品开发和多品种、中小批量产品交付，还能实现复杂结构一体自由成型，精度优于传统砂型铸造，综合经济效益显著。
“3DP无模砂型打印技术能让铸件制造成本降低30%以上，生产周期缩减50%以上，未来将取代部分传统木模与金属模。”屈志介绍，从工商登记信息看，峰华卓立创办于2011年。而该企业初探3D打印领域，最早可追溯到28年前。
在1994年，峰华卓立的前身——佛山市峰华自动成型装备有限公司（下称“峰华公司”）联合创始人、清华大学教授颜永年带领团队率先提出PCM“无模铸型制造技术”，并开始进行工艺和设备的研究。1997年，该团队在清华大学快速成形中心研发出PCM-1000试验机，并打印了一些铸型。
峰华卓立车间入口处的PCM-1000试验机。 陈梦 摄
2002年，经过佛山市相关职能部门牵线搭桥，颜永年教授团队与佛山本地企业携手，就无模铸造技术研究项目开展产学研合作。2004年，颜永年教授团队与原广东省佛山水泵厂有限公司等共同出资，成立了峰华公司，开始对无模铸造技术进行产业化运作。
2006年，峰华公司推出了国内首台套基于微滴喷射技术的PCM-1200无模铸型快速制造装备。该设备将CAD计算机设计与传统砂型铸造工艺相结合，扫描速度每秒可达600mm，最大形成尺寸为1200mm*1000mm*600mm，能够快速、柔性、准确地制造内腔和表面较为复杂的铸造型芯。而且，当时该产品价格仅为国外同类产品的1/5。
“第一代PCM装备问世，让我们打开了技术和产品商用化的大门，并且更加坚定地走自主开发之路。”屈志说，至今，峰华卓立基于自主研发掌握核心技术，PCM无模铸型快速制造装备已更迭至第五代，在设备智能化、软件集成、稳定性、打印尺寸、精度、效率等方面已达到世界先进水平。
进入技术成果转化的收获期，企业快速在市场上开疆拓土。在产能和销售方面，峰华卓立年产超大型砂型3D打印装备30台，各类3DP中小型打印装备100台以上，峰华卓立母公司单体2021年销售收入同比翻番，预计2022年销售收入将过1亿元。
坚持自主开发
产品随需求升级走向全球
作为高技术新产品，峰华卓立PCM无模铸型快速制造装备的技术和市场发展，源于铸造业的升级需求。
铸造是制造业的基础，铸件在航空发动机、火箭发动机、燃气轮机、汽车发动机等各类装备中占有相当大的比例，对提高装备主机性能至关重要。以汽车为例，一辆汽车中有超过15％的零件通过铸造产生。
近年来，传统铸造业特别是砂型铸造业以降本增效为目标加快升级，让PCM设备迎来发展风口。据中国铸造业协会数据，2018年，我国铸件市场规模已近5000亿元，砂型铸件占整个铸件市场的80%；而砂模成本占砂型铸件近三成，超过1100亿元。
PCM工艺替代传统铸造，能够节省砂模成本，还能在多个方面实现降本增效。以汽车发动机缸体铸件为例，传统铸造工艺技术要求先制作模具，再经历多次修模后才做出铸型；而应用PCM工艺无需模具，铸件一次成型，还能显著缩短产品开发试制的周期，节省开发成本，加速产品入市时间。
峰华卓立PCM设备打印的铸件。陈梦 摄
2007年至2011年，峰华卓立对第一代PCM设备进行自动化升级，解决了储砂、自动送砂、自动称量、自动加入固化剂、自动铺砂等技术难题，实现了设备的全自动化运行，能够帮助客户大大节约铸件的制作周期和成本。
而且，该系列设备的应用效益快速提升。2008年8月，峰华卓立为东北地区某大型汽车研发企业试制发动机缸体，首个样本制作周期为15天。到2010年10月，峰华卓立为华中某大型发动机厂试制发动机缸体，制作周期缩短到不足10天。
得益于对PCM领域的先入优势和技术优势，峰华卓立现有佛山、成都两大生产基地，客户包括中国工程物理研究院，以及广西玉柴、上汽、比亚迪、潍柴动力、安德里茨集团等知名企业，涵盖汽车、军工、航空航天、船舶、泵阀、新能源、轨道交通、工程机械、矿山机械、建筑、模具等领域。
更难得的是，峰华卓立从第三代PCM装备开始踏上国际竞争舞台，首台套在2017年出口印度。至今，该公司产品已出口到俄罗斯、巴西、日本、白俄罗斯、印度等国家和地区，出口订单占比近三成。
深耕3D打印
切入打印材料新赛道
最近，峰华卓立新动作不断。
基于在砂型3D打印领域积累的多重优势，该企业正通过自主研发继续发力，将技术延伸到金属、陶瓷、复合材料等领域。近三年，该公司金属、陶瓷装备完成知识产权申报，2022年开始推出成套技术产品及服务。
3D打印材料是3D打印技术发展的物质基础，金属、陶瓷、复合材料是3D打印领域的新兴赛道。据Wohlers Associates Inc发布行业统计显示，在3D打印下游应用行业，汽车工业、消费电子以及航空航天占比最大，金属、陶瓷、复合材料将成为3D打印材料的“引爆点”。
关于峰华卓立的3DP金属和陶瓷工艺装备，屈志介绍，该企业正着力研发第二代金属/陶瓷/复合材料3D打印机。金属/陶瓷3D打印的打印速度最快将缩短到不到10秒/层，后处理工艺与砂型3D打印完全不同，可打印各种金属和陶瓷材料，而且能成形3D打印砂型 铸造工艺所不能生产的硬质合金等难熔难变形合金。而且，其产品打印精度从砂型的±0.3mm提高到±0.05mm，几乎提升了一个数量级，能实现的产品复杂程度也将远超过3D打印砂型 铸造的成形工艺。
今年，峰华卓立还推出了第五代PCM系列装备和3D打印设备数字化平台，同时推进研发第六代装备。为满足日益增加的大批量定制化生产需求，第六代产品将进一步提高打印速度，设备更集成、体积更小，还将从单机版变革为更适合数字化智造的柔性生产线。未来，绿色、环保、智能智能化、集成化、多网络控制将继续是峰华卓立PCM系列装备的升级方向。
从全球范围看，3D打印产业将进入高速增长期。据中研普华产业研究院预测，2020年至2026年，全球3D打印产值将保持20%的年均复合增幅，到2026年市场规模有望达到372亿美元。
峰华卓立发展至今，最让屈志自豪的，是企业的核心技术从概念、原理、落地到产业化应用，全程来自自主开发。在他看来，自主开发优势将是企业进一步提高竞争力，在全球市场开疆拓土的“王牌”。
“从砂型PCM-300到PCM-2500系列装备，再到金属、陶瓷、复合材料的3D打印技术和装备，我们的目标是彻底突破各行业关键零部件制造的‘卡脖子’问题，致力于成为全球3D打印技术领导者，创民族品牌，立行业标杆。”屈志说。
观察眼
自主创新，要耐得住寂寞
一分耕耘，一分收获，自主创新都是“艰难困苦，玉汝于成”。在高技术新兴领域，不少企业奋力攻坚关键技术创新,有的熬过了“寂寞期”，有的在研发路上折戟。
这些故事的共通点之一是“韧性”。只因从产品研发到市场投入，或需很长的时间等待，甚至长时间却等来一个错的结果，企业研发要有充分的心理准备和安排。
峰华卓立就是如此。用屈志的话来说，所幸的是，经历了长期“不计成本”的投入，峰华卓立终于迎来技术转化收获期，扭亏为盈。背后原因是，企业自创始时起，自主研发的目标越是瞄准行业顶尖或“无人区”，就越要“耐得住寂寞”。
具体来说，“寂寞期”的难熬之处在于，在技术突破出现曙光之前，企业要持续不断地投入，不可急功近利。技术人员也不能因为今天努力了，明天还见不到成果，就灰心丧气。
所幸的是，功夫不负有心人。正如四年前，颜永年教授在第五届3D打印技术产业大会新闻发布会上说：“当3D打印技术走出实验室，它的发展动力在于应用。”如今，正是3D打印市场的高速增长期，正是峰华卓立大展拳脚之时。
【撰文】陈梦 赵进
【作者】 陈梦
【来源】 南方报业传媒集团南方 客户端
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