【科文旅研学副中心】2000㎡首饰、巧克力……通州这家示范中心可体验“3D打一切”

沉淀大运河千年记忆，激荡副中心科技发展，体验在乡村深处的科技奥秘……读万卷书，行万里路，今年以来，通州区科协继续探索科技、文旅和研学的融合发展，推出副中心科文旅精品研学线路，以科普基地作为教育载体，让科普研学融入传统课堂，寓教于乐，让学生走出第一课堂、主动参与社会实践、用脚步丈量知识的厚度和思维的广度、提升素质。

从古老的农业科技到前沿新时代科创探索，副中心的故事等待去发掘，去探索，去创造……今日起，【北青社区报副中心版】联合【通州区科学技术协会】，推出【科文旅研学副中心】专栏，让科普研学赋能文旅全业态，知行合一逐梦教育新理念，见证副中心“文旅科教”新发展。

随着“互联网+”、云计算、大数据、虚拟现实、物联网、区块链等新一代信息技术的快速发展，人工智能和3D打印技术应用正走进人们的日常生活。

3D打印技术是什么样的技术？在创新驱动下，我们通州从事3D打印的企业是如何从5个人的团队逐渐壮大，进而解决“卡脖子”问题的，本次科文旅研学营由爱因斯坦思维科学馆的老师带着运河中学的学生们一起探索3D打印的世界。

体验3D打印全接触式研学

刚刚进入展厅，大家的视线就被展厅中央的一座中央巨塔所吸引，巨塔采用螺旋上升式结构，每一个格子是一个组成的小单元。模型、工艺品……每层每格中都有3D打印产品。据工作人员介绍，这个结构体现了3D打印逐层叠加的技术原理，同时也象征着3D打印产业蒸蒸日上。

巨塔一侧有一排小型3D打印机，别看他们小，可是包含了碳纤维等多种新型材料的打印设备，甚至还能打印巧克力！滋滋滋……其中的一台碳纤维打印机正在工作着，一只栩栩如生的猫头鹰正在打印机里逐渐成型，这只猫头鹰将作为今天研学的奖品发给在接下来的活动中制作手工获得第一名的同学。

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直升机零件是不是只出现在新闻里，在这里你竟然能够看到用3D打印的直升机零件砂型模具，由于保密的原因，这里展出的只有很小一个零件模具的一半。

看似平平无奇的展示品，但是其中寻喊了不少玄机。下图中的龙，普通都是拼接而成，展示的确实3D打印一体成型，不用拼接，关节处也十分灵活。据介绍，这条3D龙采用金属3D打印一体成型工艺，打印速度快，精度高，表面质量佳，零件致密度高造型美观逼真。

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3D龙关节结构复杂，关节之间环环相扣，自由度极高。金属3D打印非常适合打印这种高难度的设计作品，对于复杂镂空或者嵌套多层的结构而言，传统工艺很难实现，通过3D龙3D打印可以快速完美呈现，再复杂的结构也能一次性成型，大幅降低生产制作成本，缩短生产制作周期。

在展厅的最后，墙上挂着一幅高达2米的3D打印毛主席画像。近看平平无奇，秘密藏在光线里。通过灯光一照射，人物纤毫毕现，这幅画像是用许多块打印出来的小方块组合而成，每块方块的不同部位的厚度不同，利用透光原理让人物形象显现。

生产制造少人工

最高能节省70%开模成本

整洁的厂房、白色简洁的3D打印机、数字智能化的生产设备……当记者走进生产车间，立即被眼前的景象所吸引。干净整洁的环境，完全颠覆了我们对铸造厂环境脏乱差的传统认知。

3D打印车间并没有想象中的人来人往的场景，“一名技术人员就能同时控制好几台机器，可以实现机器24小时不停歇，大大节省了人力成本。”北京京城增材科技有限公司副总经理张希文说，3D打印机生产时，只需技术人员将产品参数输入电脑，机器就会在指令下开始操作，经过几百上千层的堆积，仅仅十几个小时，所需要的构件打印就能完成。

张希文介绍，传统铸件的生产，需要模具制作，“就拿航空制造业来举例，利用3D打印技术，研发能够省下用来开模的钱，据我们统计，最高能够节省60%-70%的开模成本。”

从零开始到业绩翻番

5人团队决定解决“卡脖子”问题

谈起工厂里的3D打印机设备，张希文显得十分骄傲。据他介绍，车间里有两台名为JC1218的3D打印机设备，是公司自主研发生产的。“我们从2016年开始，从对市场的零认识，包括市场的销售额从零开始，一直到现在大概每年增长至少翻番1~2番的这样子。”

工作人员研发中

北京京城增材科技有限公司最初创业团队只有5名，主要任务是运营北京增材制造创新示范中心。刚刚创立之初，中心有1台国际顶级的3D砂型打印机、2台德国进口的金属3D打印机，“尽快将这几台高端设备运作起来并承接市场打印服务订单是我们5人小组的首要任务。”

张希文回忆，当时5人团队清一色的机械专业技术人员，从没有涉及过3D打印行业，“我们先从怎样操作设备入手，反复的打印实践积累经验，我们于2017年底从市场开始承接打印服务订单。”

经过三年的努力，他们陆续开拓了航空航天、液压、汽车领域的客户，在砂型打印服务小领域里我们的服务质量小有名气，获得了市场用户的认可。

进口机器

随着几年打印服务，团队发现打印服务用户随着使用砂型量的增加有购买打印设备的需求，当时市场都是进口设备，国产设备真正能够量产服务的凤毛麟角。“国外的设备是从2000年就起步了，但是因为后来随着贸易摩擦，被限制出口，即使出口给我们企业，这些设备的价格也很高，比原来多出几百万。”彼时，国内也有做此种机器的，但是大多出生产出的产品不稳定。

此外，这些机器的售后服务也是一大难点，机器坏了往往需要半年时间去等待维修，所花的时间成本巨大，于是团队便决定研发拥有自己知识产权的机器。“我们团队经过市场研判，分析是个极佳的企业发展新赛道，决定尽快自主开发研制大尺寸工业级的3D砂型打印机。”张希文说。

失败试纸堆成小山

解决3D打印卡脖子问题

为了生产出我们国家自主拥有知识产权的3D打印机，这个起初只有5个人的团队付出了艰辛的努力。

研发新产品一般都需要立项但时间不等人，团队碰到的第一重困难就是资金问题。“研发新产品一般都需要备两台份的零部件特别是周期较长的进口件，设备初期我们的立项还没通过，研发资金还没到位，我们就用自有一点儿公司经营资金研发设备，备了一台份的零部件。”

研发团队把自动控制、电气、打印工艺开发、机械等技术人员组成一个研发团队，开始了探索性的研发设备。不懂的领域团队人员及时学习充电，独立开发控制软件。

为了将研发提上日程，研发团队的队员们几乎吃住在公司，每天分成多班倒，保证研究速度。“我们经历300多次的失败，用来打印的光敏纸都堆成了一座小山。”

业务部部长刘晓亮仍然记得那是2021年11月25日的凌晨两点，经过再一次将代码输入机器，随着打印头最后一次打印，一块完整的试块被打印出来。“当时大家特别激动，深夜敲开了了附近已经歇业的烧烤店的大门，庆祝我们的成功。”

研发成功当日合照

据了解，JC1218砂型打印机开发目标是开发成功国内领先的呋喃砂型工业打印机，打印砂型芯适用于有色（铝、镁、铜）、铸铁、铸钢等铸件生产使用要求。3D砂型打印机能直接快速制造模具，特别是在周期长、精度差、甚至成本更高的传统造型产品领域上，用砂型3D打印是最佳选择；再有3D砂型打印能一次制作出形状复杂特别是内腔复杂的模具，这个是相对于传统造型技术很难做到或者根本做不到的优势；3D砂型打印模具的数模经过设计人员的拓扑优化能很好的减重从而提高原材料的利用率达到绿色低碳环保的目的。

从高端智造到日常科普

将服务渗透到千万家的日常生活

北京市增材制造创新示范中心暨北京京城增材科技有限公司（以下简称中心）位于北京市通州台湖镇，展厅占地1200平米，集展示和打印服务于一体的综合体，依托于航空航天的3D打印服务经验，中心围绕3D打印开展从工业应用走向日常生活的科普活动。

中心是北京市政府“十三五规划提出发展先导产业而专门成立的增材制造科技型公司，是通州教委，科委指定的3D打印教育科普基地。拥有国际先进的大尺寸工业级 3D 砂型打印机、金属激光3D 打印机碳纤维打印机及五轴数控加工中心。已为航空、航天、汽车、液压等行业提供了 1200 多种基于砂型 3D 打印技术的复杂铸件试制及小批生产的研发。

3D打印（学名“增材制造”），区别于传统的成型方式，仅有30多年发展历史。目前已经广泛应用于制造业、航空航天医疗、文创、艺术等众多领域，影响着我们生活的各个方面。由此，中心将带领大家从生活中用到的不同3D打印工艺、设备、材料等方面零距离感受3D打印。根据需要中心还可以进行3D打印相关外延技术普及，如3D扫描、成品检测等方面，深度了解生活中可以用到的3D打印技术。

张希文表示，未来，中心将致力于将大型3D打印设备国产化，同时造福国内企业，“我们目前通过设备国产化之后，把成本降了下来。我国目前是世界上最大的铸件生产国及消费国。大概国内有26,000家制造企业，我们是想把这个设备推给这些企业，让他们享受优质低价的机器，享受到科技带来的红利。”

北京市增材制造创新示范中心

地址：

北京市增材制造创新示范中心

北京市通州区京城重工营销中心东门旁

购买设备、预约参观：13466328052 白女士

备注：预约参观需提前联系

文/北青社区报记者 刘睿韬

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