我国增材制造工艺实现突破,3D打印可谓是时下最时髦的技术之一

by admin on 2019年12月21日

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模具企业的发展必须引进精益管理思想,面对愈趋激烈的市场竞争,粗放的工厂管理已严重不合时宜。工厂管理的好坏,直接影响企业在市场中的竞争力与生命力,工厂必须面对如下问题。

我国3D打印产业的发展阶段已从概念导入期步入快速发展期,相关工艺技术实现突破,具体应用也加速落地。但我国在原材料方面仍然依赖进口,制约了国内增材制造技术的发展。因此,未来要推动产业合作,加强生产企业和用户需求对接,并在重点领域加强推广应用,着力提升社会公众对3D打印的认知与认可。
在5月11日举行的AMCC2017新闻发布会上,中国电子信息产业发展研究院副院长、中国增材制造产业联盟秘书长王鹏表示,我国增材制造产业已经建成了较为完善的产业体系,整体技术水平明显提高,部分制造工艺装备接近或达到国际先进水平,正从概念导入期步入快速发展期。
据中国增材制造产业联盟统计,2016年我国增材制造产业规模已达80亿元,产业规模实现较快增长。工信部装备工业司机械处处长佘伟珍透露说,“全球的增材制造产业都处于起步阶段,中国还要在材料、装备、工艺、应用等方面加大培育力度,完善产业政策体系。工信部正在抓紧编制《国家增材制造产业发展行动计划》,并将尽快出台征求意见稿”。我国增材制造工艺实现突破
2016产业规模已达80亿 工艺技术实现突破
刚刚试飞成功的C919为了减重,首次成功应用了专利3D打印钛合金零件。增材制造又名3D打印,“作为一种新型制造技术,3D打印与互联网融合后,将给制造业带来变革性的影响”。杭州先临三维科技股份有限公司执行总裁、董事会秘书黄贤清说。
目前,我国增材制造工艺技术水平加速提升,一批工艺装备、关键零部件、软件系统实现突破。比如,湖南华曙高科技有限公司开发出全球首款开源一体化工业级3D打印智能控制系统;易博三维研制出国内首台微型金属桌面增材制造装备;佛山峰华卓立新开发出的阵列喷嘴全自动砂型增材制造机,打印的砂型各项参数接近国外水平;中航迈特研发的真空感应气雾化制粉炉突破国外技术封锁,并形成年产10台的制备能力。
不仅如此,增材制造的行业应用也在不断拓展深化。目前,航空航天、汽车、机械装备等领域零部件模具开发成效显著,例如华科三维为玉柴的新产品六缸四气门发动机研发制作砂型,使其铸件制造周期由原来的5个月-6个月缩短至20天以内。
医学应用领域的探索方兴未艾。据介绍,目前国内的3D打印牙齿、骨骼修复技术已经成熟,并在各大骨科医院、口腔医院快速普及,华曙高科与医疗机构合作已经成功实施术前规划、手术模拟等患者辅助临床治疗500多例,相关应用技术已处于国内领先水平。广州迈普应用3D打印技术开发的硬脑膜产品—“睿膜”已获得美国FDA、国家食品药品监督管理总局、欧盟CE的批准,目前已应用于近万名患者的脑膜修复手术。
产业应用落地开花
“在国家政策的推动下,我国增材制造产业化取得重大进展,已经从研发转入产业化应用。”王鹏说。
目前,我国增材制造已涌现出杭州先临三维科技股份有限公司、西安铂力特激光成形技术有限公司、湖南华曙高科技有限责任公司、鑫精合激光科技发展(北京)有限公司、青岛三迪时空网络科技有限公司等具有一定竞争力的装备制造和服务企业,以及渭南高新区3D打印产业培育基地、安徽春谷3D打印智能装备产业园等产业集聚区。
“总体上看,我国增材制造产业化进程明显加速,基本形成了以环渤海地区、长三角地区、珠三角地区为核心,以中西部地区为纽带的产业空间发展格局。”工信部赛迪研究院装备工业研究所所长左世全告诉《经济日报》记者。
目前,北京、陕西、广东、湖北、上海等地基本形成产品设计、专用材料、关键器件、装备、工业应用等各个环节的完整产业链条,产业发展势头良好。据统计,2015年,广东省从事增材制造业务的企业超过400家,实现产值近30亿元。截至2015年,陕西省增材制造产业规模达到8亿元,申请的增材制造领域发明专利已达1000余件,占全国专利数量50%以上。北京市从事增材制造技术研发、生产与服务的企业达70家以上,2016年实现销售收入约5亿元。湖北省已拥有增材制造相关企业和研究机构几十家,2015年产值超过5亿元。
应用推广待加强
左世全表示,3D打印技术集合了大规模生产和手工生产的优点,能实现高效率、低成本的生产方式,代表着未来智能制造的方向。3D打印技术在消费电子业、航空业、汽车制造业、生物医学以及个性化消费品等领域的商业化应用,将大大提高制造业的生产效率、生产精度,同时起到节材节能的良好效果。
“增材制造的应用是制约行业发展的主要瓶颈之一。”王鹏坦言,目前国内消费市场对增材制造的认识还不足。同时,由于工业级增材制造设备的昂贵成本和维护费用,使中小企业望而却步,还需要较长时间的市场培育。
此外,左世全还指出,目前我国只开发出钛合金、高强钢等30余种金属和非金属材料,而且金属材料成形品的物理性能不稳定,镍基合金、钴铬合金、光敏树脂、耐高温高强度工程塑料等尚不具备批量生产能力。部分材料还基本依赖进口,但国外材料价格高昂,垄断性强,制约了我国增材制造技术的推广应用。当前我国增材制造应用主要集中在航空航天、军工等垄断性行业以及医疗等高壁垒性领域。
左世全建议,要开展分领域的技术、产业、应用领域的研讨会和对接会,搭建产业与政府、产业链上下游的对接通道,推动产业合作,加强生产企业和用户需求对接,加快技术的推广应用。
“7月份将在杭州举办的AMCC2017展览,规模预计为20000平方米,届时会有近300家增材制造相关企业集中亮相,有600多家来自航空航天、机械等重点应用领域的用户单位莅临现场合作洽谈。这是一个推广增材制造应用的好平台。”王鹏说。
据了解,展会主办方还将联合相关政府主管部门举办《国家增材制造产业发展行动计划(2017-2020年)》编制意见征询会,并召开中国增材制造产业联盟会员大会、《中国增材制造产业发展报告(2017)》报告发布等多元化配套活动。
王鹏表示,中国增材制造产业联盟将选择医疗、教育、模具等重点领域加强推广应用,并着力提升社会公众对增材制造的认知与认可。联盟还将组织研究并发布“增材制造技术路线图”,为行业和企业提供参考。

3D打印可谓是时下最时髦的技术之一,只需轻点鼠标,就可把汽车、飞机、玩具、服装道具、建筑、甚至人的面孔和器官打印出来。然而,之前发生的几起因版权问题而导致的叫停事件,给这一新兴行业蒙上了一层阴影。据媒体报道,英国一商家用3D打印机制作了英国某游戏公司出品的流行桌面游戏“战锤”中的人物实体模型,引发权利人不满,游戏厂商向该商家发出了停业“命令”,系列报道引发国内外关注。

  1. 工厂利益与员工利益紧密捆绑

美国知名经济杂志《连线》对3D打印的知识产权问题做出一个假设:当3D打印机组合一个3D扫描仪时,知识产权问题将成为一句“空话”。理论上讲,如果拥有一台3D打印机和3D扫描仪,将对任何看得见的物体通过这套组合设备进行还原,这种行为要比版权侵权或抄袭专利严重得多。3D打印的知识产权保护对象分为实物和扫描或设计生产的模型文件两种,本文从3D技术原理出发,分别对其涉及到的版权、商标和专利权知识产权等问题进行探讨。

有些工厂为了节省成本,一切均以工厂利益至上。对待员工利益是能抠就抠,工作环境不好,吃的不好,住的不好。如果是这样的工厂,员工一定是处于应付式的工作状态!事实上,员工利益是工厂利益之源泉,如果员工利益得不到保障,工厂的长远利益也将得不到根本的支持。

3D打印技术的缘起

工厂必须认真考虑员工的所得利益,设计合理的薪酬体系,人性化的激励机制必不可少。关心员工利益,可以大幅提高工厂的凝聚力。从长远来看,在员工利益方面多一些投入,产生的正能量最终会使工厂获得多倍的利益回报!

3D打印听起来很新鲜,但这项技术并不是新生事物,而是已经发展了大约30年的快速成型技术的一种。简单而言,即设计人员通过计算机绘成的三维模型,或是以三维扫描仪对实物进行三维建模,将这些数据输入3D打印机形成指令,使用堆叠的方法使材料一层一层堆积起来并形成最终的成品,这种技术在工业上被称为“增材制造技术”,这类技术的特点在于几乎可以造出任何形状的物品。根据模型的尺寸以及复杂程度,用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天,而用三维打印的技术则可以将时间缩短为几个小时,当然打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度也对打印时间有所影响。

  1. 工厂内、外环境营造

为何3D打印在最近如此火爆?成本的降低和媒体的宣传是最大助因。快速成型技术最初应用在工业领域,由于材料、设备等成本过高并没有得到大规模应用和普及。2008年是DIY制造的一个转折点,一款名为RepRap的低成本3D打印机在当年发布,其独特之处在于设计、制造及分销的方式。受开源软件模型的启发,RepRap设计也采用开源方式,也就是说,整个设计不受任何专利保护,任何人可以进行修改并共享改进成果。

需要营造好两个环境:工厂内部环境和工厂外部环境。

这吸引了大量爱好者积极参与到这一设计中来,使其不断创新和改进。后来,RepRap的创新和派生速度远快于同类商业3D打印机,一定程度降低了制造成本,促使个性化定制时代快速到来。2012年,美国制定了重振制造业计划,由美国联邦政府和工业部门共同斥资10亿美元,遴选出制造领域15项前沿、前瞻技术,建立15个研究中心。2013年4月17日,“增材制造技术”被确定为首个研究中心努力的方向。

必须最大限度地找出工厂的内耗,有些企业的部分员工不但自己不创造价值,还到处给创造价值的员工找麻烦,最后在工厂内部形成“谁干活多,谁死得快”这样的环境氛围,搞得有能力的员工呆不住,剩下一堆互相推诿的人。看似好笑,很多中大型企业就多少存在这种情况!创造一个顺畅、人际工作关系和谐、部门间无缝合作的内部环境,是企业留住人才的法宝。很多人才的离职并非工资原因,而是干得不爽!

另外,媒体的宣传也起到了推波助澜的作用。英国《经济学人》杂志曾发表封面文章,称3D打印将推动第3次工业革命,这一文章引发全球科技界的关注,这也成为我国3D打印热潮的直接推手。随后,各国主要媒体都对3D打印进行了宣传和报道,这一技术逐渐走进公众视线。

工厂外部环境主要指外部协作单位。和上下游单位形成良好的合作关系,有助于树立一个企业在行业良好的口碑。不要总以为人家供应商是来赚你的钱,非得把人家的利润榨干,如果人家没法活了,你还如何享受后续的服务?企业的发展其实也要依赖于合作伙伴的技术支持与服务。

实物版权保护的可分性原则

  1. 工厂核心能力的形成、发展

3D打印领域涉及版权、专利和商标等知识产权问题,其中,关系最密切的当属版权问题,这是由于3D打印本身实质上是一种复制,而著作权法所要禁止的恰恰就是非法复制。对于实物和模型文件,应怎样受到3种权利的保护?

工厂都有各自的特点和长处,在当今市场竞争中获取竞争优势,这是市场对工厂管理提出的挑战。

版权法意义上的作品,是指在文学、艺术和科学领域内具有独创性并能以某种有形形式复制的智力成果。专利不保护纯艺术设计,版权不保护功能,而在实际案例中,版权和专利客体的界限并不能够清晰地划分,这是由于有些作品既有艺术性,又有实用性。美国法院通过很多案例判决逐渐确立了一项判断标准:可分性原则。这一原则的确立有个逐渐演变的过程:1976年,在“靠背有图案的椅子”一案中,可分性原则表述为“如果一个物体既具有艺术性又具有实用性,版权不能延伸保护整个物体,而只能限制于该物体上能够独立存在的艺术特征”;在1980年,这一原则表述为“是否给予版权保护,要看艺术元素是否在该物体中起首要作用”。

一般地理解,核心能力是指在原有专长基础上发扬长处和克服弱点,但这是不够的,因为竞争对手也很容易做到这点,必须从新的角度来看待这个问题。核心能力是有形和无形资源的结合体,是一种制度化的相互依存、创新和实战的知识体系,它包含了一系列的经验和知识。

在1987年的案例中,其判断原则追溯到设计或制造意图的考虑,表述为“如果该物体的设计元素在设计时很大程度上没有考虑其实用性或功能性,那就可以获得独立的版权保护”;2004年确定的原则是至今最获认可的,表述为“如果设计元素为非功能性的且在设计时就没有考虑工业生产或其他实用性的压力,是可以获得版权保护的。如果该设计元素在设计时受到了制造和使用物体的要求或影响,他们就不太可能获得版权保护。”比如,一个类似头盔的美发辅助教学用具,由于头盔具有实用性,则该头盔不受版权保护,但是头盔前侧的面部具有艺术性,且由于该工厂在设计该面部时是雇佣了专门的设计师,没有考虑制造用途,只进行艺术设计,因此该面部可以得到版权的保护

通常有形资源表现为工厂的人力资源、生产设备、制造工艺和工作环境,无形资源表现为人员工作素质、企业文化、工厂制度、经验知识、知识管理和工厂信誉等。

我国去年3月公布的著作权法修改草案中,“实用艺术作品”被添加到了受保护范围内,具有实际用途和艺术效果的3D打印作品的外观将可能获得著作权法的保护,这对3D打印行业的有序发展极为有利。但是,怎样具体判定一件3D打印作品兼具实用性及艺术性,著作权法与专利法对3D打印作品的外观设计保护如何分工配合,需要等待司法解释或配套的实施细则来更加明确。

  1. 工厂管理的规范化

模型文件的版权保护

工厂是否实行了规范化的制度管理,是衡量一个工厂的管理是否有战斗力、能否有持续性和高效的条件之一。不应由于更换员工而又实行另一套带有个性化的做法。不管工厂特色如何,其基本管理是不变的,需要用制度确定下来,形成大家的共识。

模型文件可以分为扫描生成的模型文件和设计生成的模型文件,对应于实用性物品和创意物品,其版权保护结果不一。由实用性物品扫描生成的模型文件不能受版权保护,这是由于扫描者未有原创性付出,而且其打印出的产品也不能获得版权保护;对创意物品扫描生成的模型文件,该创意物品原件具有版权,但该文件扫描者由于未付出创意性劳动,因此扫描文件也不具备版权,但是如果复制需要获得物品创造者的允许,而不是扫描者。

没有做到这一点,从长远来看,工厂的管理是不稳定的,基本在低水平上徘徊,难上新的台阶,其一般表现为工厂制度不完善,任务时常难按时完成,出问题难找到原因,经常推委、扯皮。值得一提的是,规范化而不是只停留在纸面上的文件。

对实用性物品设计生成的模型文件,理论上具有版权,根据模型文件打印的物品不会侵犯该模型文件的版权,如果不经过授权,而为了制造物品而复制文件则可能侵权。对于创意物品经设计而成的模型文件。毋庸置疑,文件和物品都是具有独立的版权的。

  1. 工厂业绩、职工绩效评估

其他知识产权问题

工厂的业绩如果不能进行有效的评估,就很难准确找到关键的问题在哪,下一步的工作重点就难掌握好,仅凭一些不完全的数据和经验或感觉处理工作,造成工厂发展缓慢,过着依然如旧的日子。

3D打印可能会涉及商标权侵权。如果一个已注册商标未经商标所有者许可使用到商品中,商品就是假冒,商标也将被侵犯。3D打印面临的难题是,尽管模型文件复制了产品上的商标,但如果消费者打印产品进行个人使用而且不进行销售,这就不是商标使用。如果某人创造并公开包含有已注册商标的模型文件,事情将变得复杂。虽然包含商标或许就是商标使用,但问题是商标是否用在注册商品上或与注册商品相关联。如果复制商品不展现或不使用原始制造商的商标,那么这种复制很可能就不是假冒。

完善的职工绩效评估系统,主要是肯定成绩发扬长处,帮助找出和改正存在的不足,并且定计划限期改正。从中既可以发现人才,培育企业后备力量,也可解决“会做的不如会说”的常见不合理现象。

3D打印与专利保护有着千丝万缕的关系。专利可以保护产品、制造方法和外观设计,在3D打印领域,要复制的产品以及产品的外观设计只要满足专利的授权条件是可以获得专利保护的。但是,专利权人在物理世界中维权会很困难,在3D打印这种半物理半虚拟网络化的世界中,专利权人需要证明有人确实在物理世界复制了其专利产品,就更加困难。另外,和商标保护类似,专利权的保护也只限于商业使用,出于非商业目的的使用就不会造成专利侵权。

  1. 知人善任

在发明、实用新型、外观设计三种专利中,与3D打印关系最密切的应该是外观设计专利。目前,我国正在积极争取加入《工业品外观设计国际注册海牙协定》,这是世界知识产权组织负责管理的一个专门用于简化外观设计保护程序的国际机制。通过海牙协定,申请人只需要以一种语言、缴纳一种货币向世界知识产权组织国际局提出一份国际申请,即可在众多成员国申请保护,且一份申请可包括多达100件不同的外观设计,避免了因各国程序和语言不同所带来的种种不便。这对于我国3D打印产业也是利好消息。

应该要有“责任永远大于权力”的观念。很多人一开始就问“我有什么权力?我能得到什么?”接着才问“我该做什么?”这样的人,工厂不应委任其有任何管理的职责。

相反,具有“责任永远大于权力”的观念,并落实到工作态度上,以主动的精神去承担工作责任和关心工厂的发展,工作刻苦、努力,团结合作,这样的职工,工厂应加强培养、委以重任。

  1. 生产的敏捷性

有的工厂互相推诿,把一件事情当皮球踢来踢去,最后全都不干活,简单的事情,处理起来极其复杂,还谈什么生产敏捷性!的确很多工厂在这方面效果不尽人意。

究其原因有很多种,重点要减少管理层次,赋予责任人足够的管理责权。

  1. 信息化管理与企业文化

对于模具企业而言,其竞争力的外在表现形式就是质量、成本、时间和服务。目前行业内比较成熟的作法是通过信息化管理手段,促进模具企业以较低的成本,在规定的交货期内,为客户提供质量适合的模具和优质的服务,达到在激烈的市场竞争中处于有力地位。

企业文化是工厂长期以来在工作中积淀下来的,为大家共识的做法,是工厂管理的一种提升。良好的企业文化是工厂核心能力形成的源泉。营造比别人学得更快的工厂内部环境,培养年轻员工迅速成长,为工厂不断造就高素质的后备力量,是使企业永远立于不败之地的基本做法。

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