南極熊導讀：從1949年到2010年，中國制造業發展了數十年后，已經成為門類最齊全的第一制造業大國，擁有全球產業門類最齊全、產業體系最完整的制造業。2023年中國制造業總產值占全球總比值的35%，比剩余2-9名加起來還要多，中國成為了全球制造業名副其實的主導力量。

制造業的工藝和技術不斷演變。不同時代，有著不同的主流工藝和技術；背后的實體是中國無數的工廠、無數的企業。現在回頭來看，那些勇立潮頭的企業，早早接受和應用最新的技術，樂于“吃螃蟹”，在特定的細分賽道上引領風騷。

3D打印正在引發新一輪的制造業工藝變革，特別是SLM等金屬3D打印技術，在航空航天等領域已經成為剛需 。但是，對于粘結劑噴射金屬3D打印技術，業界普遍存在質疑。而有的企業已經使用這項技術實現了幾十萬件量級的終端零部件應用。不過，不深入到這些企業當中，很難深刻體會到它的價值和趨勢。也許現在仍不完美，但機會就在其中，昶聯作為先行者之一已經確立了清晰的產業鏈優勢。

△昶聯金屬材料應用制品（廣州）有限公司，擁有自己獨立的工業園區

2024年6月，南極熊深入國內MIM金屬注射成型的領頭羊之一 昶聯金屬材料應用制品（廣州）有限公司（以下簡稱“昶聯”），對總經理廖志雄先生以及惠普3D打印與數字制造集團中國區業務負責人趙華先生進行了特別專訪。

△惠普3D打印與數字制造集團中國區業務負責人趙華（左）、南極熊主編黎海雄（中）、昶聯總經理廖志雄（右）。廖志雄先生是香港人，祖籍廣東潮汕，說著一口濃厚的港式普通話，50多歲，卻從事MIM金屬注射成形超過30年，資深的制造業前輩，對技術細節了如指掌，平易近人不喜歡論資排輩。桌面上擺放著MIM注射成型金屬零件、3D打印金屬零件、金屬粉末材料、熱等靜壓金屬零件等。

MBJ 3D打印“吃螃蟹”的人

最近幾年，粘結劑噴射金屬3D打印技術（Metal Binder Jetting，簡稱MBJ），憑借靈活性高、打印速度快等優勢，作為最有可能被一般工業大規模應用的新興工藝，被工業界人士逐漸關注。使用MBJ來制造零件成型階段依靠3D打印，后續工序的脫脂燒結、熱等靜壓、CNC、定型、拋光、鍍膜等，都借鑒成熟的MIM（Metal Injection Molding）金屬粉末注射成型技術。而選區激光熔化（SLM）金屬3D打印技術雖然沒有脫脂燒結的環節，但仍然需要包含去支撐在內一連串的后處理工序。

△三種金屬成型工藝MIM、MBJ、SLM的對比圖。昶聯在金屬表面處理和加工方面擁有先進的技術和設備，涵蓋了整個金屬加工工藝的全流程，包括粉末制造MIM/3D打印、脫脂燒結、熱等靜壓 (HIP) 、滲氮、CNC 加工中心和金屬表面處理（包括噴砂、打磨拋光、溜光、電漿拋光、鐳射打標、拉絲、真空鍍膜 (PVD) 噴油、微弧氧化等)。

年銷售額近十億元的金屬制品大廠昶聯，核心業務是金屬粉末注射成型MIM。昶聯曾率先引進國內首條連續脫脂燒結爐（德國克萊默步進梁式連續爐）,最先實現了內地MIM產品量產化，應用于制造3C部件, 醫療部件, 智能家居部件, 傳統手表部件, 通信行業和汽車部件 。昶聯也是一家擁有原材料開發、模具設計制造、注塑成型生產、表面處理及熱等靜壓綜合應用等全產業鏈的企業，是全球大型的金屬粉末注射成型生產與粉末冶金工藝拓展基地之一。在粘結劑噴射金屬3D打印技術推出之后，昶聯積極布局，如今已經部署了6臺HP惠普的金屬3D打印系統（價值數千萬元）并且實現多領域的應用。

△南極熊實拍：昶聯的粘結劑噴射金屬3D打印車間，安裝了6臺惠普金屬機

MIM龍頭勇立3D打印潮頭

創業于1935年的中南集團，1978年在廣州南沙投資建立手表廠，并于1992年成立昶聯金屬材料應用制品（廣州）有限公司并引進金屬粉末注射成型，1998年開始量產，制造了諾基亞手機的第一個金屬注射成型MIM零件，那時候一臺手機價格在7000到8000元不等；后來往后的十多年內，一直保持國內MIM龍頭老大的地位。三四十年過去了，發展到現在，中國的制造業越來越卷，生產成本也越來越透明，但昶聯每年交付的高精密金屬零件仍高達500噸左右。

△南極熊實拍：昶聯MIM批量生產制造的手表表帶和表殼終端產品

? 2014年，昶聯就開始注重碳排放問題，開始布局3D打印。從研發到生產金屬3D打印粉末材料，并于2017年購買了第一臺SLM 金屬3D打印機（德國SLM solutions）來測試，此后便開始進攻牙科行業。
? 2019年，與世界知名終端客戶聯合開發及采用粘結劑噴射金屬3D打印技術，實現大量生產及交付數十萬件數量級的外觀零件。

△南極熊實拍：惠普金屬3D打印樣件 包括高爾夫球頭，歧管，醫療部件，汽車部件，工藝測試件。

昶聯在 2019 年引入了惠普3D打印設備，與客戶共同開發終端應用。
現有量產設備包括惠普S100粘結劑噴射金屬3D打印機、 S100固化站和S100構建單元，其中打印平臺的大小為 430mm x 309mm x 140mm 。

△南極熊實拍：昶聯的惠普金屬3D打印機

△南極熊實拍：昶聯的惠普金屬3D打印固化機

01
大批量制造與后處理問題

南極熊：粘結劑噴射金屬3D打印技術，合適多大批量的制造？

惠普趙華：MBJ粘結劑噴射金屬3D打印技術，一般用于中大批量的制造，除了設備的裝機量，最重要的是裝機之后打印出來的用來做終端產品的零件數量。從上下游工藝的完整度，到整個實現在最終產品的中大批量的生產，無論是幾千件、幾萬件、甚至幾十萬件的真正應用，昶聯在全球來說，已經屬于頂端的了。惠普的金屬3D打印機，和MJF尼龍3D打印機一樣，最早是在歐美發布，歐美的裝機量總體上要比中國多一些。歐美對3D打印的應用定位有所不同。因為歐美傳統的加工技術供應并不像亞洲或者國內這么充足，所以對3D打印的定位，很多時候即便是幾百件幾千件的一些中小批量，會覺得非常適合使用惠普3D打印。歐美的MetalJet金屬客戶開發了很多垂直行業應用為他們帶來充分的性能和交付成本價值，但是每個應用單次的生產數量更多是數百到數千件量級居多。

惠普和昶聯的合作，雖然相比國外應用要晚一點，但是整個3D打印應用生態系統，無論是廣度還是深度，都是非常領先的了。

昶聯廖志雄：昶聯應用粘結劑噴射金屬3D打印生產的零件項目中，已經交付的最多的已達幾十萬量級了。

要想做這種量級的應用，需要一個完善的生態技術系統才能干得了，不光是3D打印，還要涉及原材料開發、打印工藝、燒結工藝、HIP熱等靜壓、拋光打磨、CNC等。需要從頭到尾有配套能力，這是為什么我們昶聯在國內可能比歐美更容易實現。話又說回來，昶聯如此完整的生產配套，即使在國內，其實也是少見。

例如某種零件3D打印并燒結出來后，如果需要達到最頂級磨光效果，就需要非常高的致密度，我們園區內的熱等靜壓設備就可以處理，不需外協，實現閉環。

△南極熊實拍：昶聯工模制造中心。要想用MIM技術來生產金屬零件，需要先制造模具，昶聯獨立的工模制造中心有80多臺設備，可以制造高精密的模具。

△南極熊實拍：MIM注塑成型車間。不銹鋼等金屬顆粒原料，送入MIM注塑機，在模具中注射成金屬零件。昶聯有270臺注塑機，應用材料包括不銹鋼 (316L, 304L, 17-4PH, 無鎳不銹鋼)，鈦，鎢。

△南極熊實拍：連續燒結爐。昶聯擁有 9 臺連續燒結爐，其中 8 臺為步進梁式連續脫脂燒結爐。步進梁式連續脫脂燒結爐主要由進出料段，催化脫脂段（酸脫），低溫脫脂，高溫燒結段和冷卻段組成，通過橫向傳送帶連接，年原料消耗量超過 500 噸，特別適合于大批量產品的生產。

△南極熊實拍：昶聯HIP量產爐

△南極熊實拍：昶聯HIP試驗爐。HIP 是一種先進的制造工藝，利用高溫高壓同時作用，使金屬或陶瓷制品經受各方向同等壓力，促進材料的致密化和微結構的優化。最終得到優異的抗疲勞等機械性能，耐腐蝕性和耐磨性。從而使制件得以燒結和致密化的工藝技術。昶聯於2014年開始引入設備，并開始工藝技術的應用開發，目前擁有 2 臺量產爐和 1 臺試驗爐。

△南極熊實拍：CNC加工中心。昶聯共擁有 500 臺機臺，機臺品牌包括兄弟、津上、精雕等。CNC 加工中心批量性設備的投入，可快速解決復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題。

△南極熊實拍：昶聯MIM零件自動尺寸及自動外觀檢查車間。金屬制品零件做好之后，還需要檢測尺寸和外觀，看看產品是否合格。每年幾千萬上億個零件的出貨，要檢查下來全靠自動化，否則得上數百質檢工人。昶聯MIM零件自動尺寸及自動外觀檢查車間共有1044套設備。
02
終端客戶不夠理解3D打印
南極熊：真正批量應用的終端產品客戶，對于用3D打印工藝來做，會不會提出額外的疑問或者要求？
昶聯廖志雄：目前來說，多數客戶還不太清楚3D打印可以給他們帶來什么好處。現在還處于開發階段。我們需要更多的精力和時間去做溝通工作，客戶需要時間來消化，才會出現更多適合3D打印的產品設計。現階段大部分只是把現有的產品改一下，讓它適合3D打印。
現在互動不夠，不是我們和客戶自己的互動不夠，而是在認知層面，客戶對3D打印的理解還不夠，因此需要我們更多的合作去推廣和挖掘。

其實，對比沖壓鍛造等工藝，把材料變成粉末，然后用3D打印技術來制造零件，從制粉至完成拋光打磨外觀處理的整個制程，對于整個ESG（環境、社會和公司治理）的計算，不論是新造粉料或再生粉料，在能耗計算方面，粉體工業（MIM及3D打印）都是更具能耗效益的。
惠普趙華：3D打印用于原型或者小批量，對于多數人來說，是非常簡單易懂的概念。一旦到了終端產品上，就涉及到工程師、設計師、ID、采購、供應鏈等多層次的復雜人員體系，是一個集體行為，不是一兩個人就可以決定的，需要時間去影響和為他們帶來清晰可見的價值。
03
MBJ 與 MIM 對比
MBJ的設計自由度高，能打印結構復雜的產品，不需要模具，可同時驗證不同設計，生產周期短，能快速迭代。適合樣板及小批量階段：雖然MBJ的單件價格較高，但能節省模具費用，在小批量生產的效益較高。
傳統MIM工藝，大批量性生產時周期快，適合大單量。雖然模具費用高，但分攤的模具成本所占的比例較低，所以批量性時效益和效率有更大的提升。

△昶聯的MIM模具

△南極熊實拍：昶聯MIM 樣件 - 后工序包括，表面處理 - 噴射，拋光，PVD。組裝 – 玻璃，塑料
昶聯廖志雄：有一個細節，客戶現階段普遍不理解為什么粘結劑噴射金屬3D打印出來的零件表面粗糙度不如MIM的好。其實這是因為3D打印用的粉末粒徑比較粗，沒有MIM的細。所以多多少少都需要再表面加CNC處理，才能做到好的光滑度、公差。
但是有個問題，MIM技術不容易做太大的零件，而Metal Binder Jetting有自己的優勢，例如生產3C數碼的中框。
最明顯的例子是，有個產品幾百克，除了3D打印之外，沒有其他辦法來減重。打印成空心的，就實現了減重，產品的運費也就減少了。可能用3D打印的生產環節的成本貴15%，但是后續的物流等方面的成本，節省了不止15%。這些后續影響，很多人都還意識不到。
04
MBJ 工藝天花板
南極熊：MBJ 技術目前還有很多不成熟的地方，進步空間很大。但是會有自己本身的天花板嗎？
惠普趙華：不同的技術都會有自己的發展，不同3D打印工藝的天花板，一般取決于效率、質量、成本。借用工業2D產業這幾十年的發展歷史來說，廣義上也是按照摩爾定律的發展速度，每18到24個月性能就翻一番。
從速度上說，惠普的3D打印技術，從20多秒一層，到現在的10多秒一層，如果要更快，不是技術達不到，而是需要結合市場來做到一個平衡點，所以說速度上還有很大的提升空間。

從質量上說，現在開放的工藝，針對某一款產品應用來說，你會通過調整不同的因素來改變質量，例如打印的控制算法、粉末的鋪設、粉末材料本身等多維度。從成本上說，規模化可以帶來很好的成本優勢。
昶聯廖志雄： SLM金屬3D打印技術，完全在同一機臺上完成，不能分拆工序。而Metal Binder Jetting打印完了之后，就可以到下一個工序做固化和拆包，不需要占用機臺時間。
材料的多樣性上，Metal Binder Jetting其實都是驗證了可行的，只是市場驅動力沒有那么強，如果找到合適的應用，可以規模化應用。
粘結劑，也有很大的提升空間。我們也有團隊在與惠普合作研究。

05
如何計算3D打印的價格
南極熊：國內不少3D打印服務商，往往是按照克重來計費。昶聯對客戶提供Metal Binder Jetting 3D打印服務，是否也是按照重量計價？
昶聯廖志雄：這只是一個初步的概念，昶聯都是做終端零部件的，關鍵是要看后工序有多少。在整個產品價值中，后工序所占到的比例往往會遠遠大于3D打印制備坯料的環節。我們也和不少客戶溝通過，看看是否需要打印、后處理等分開報價，因為后處理的要求差別太大。
我們MIM做出來的生坯，或者3D打印出來的生坯，在成本結構里只是改變其中的一兩道工藝，分開報價也不是太難。但是對于終端客戶來說，不需要自己去找一個個的供應鏈，層層報價。
南極熊：昶聯的6臺惠普金屬3D打印機，開機率怎么樣？
昶聯廖志雄：按照3C行業的習慣是以半年來算，開機率大概是50%。做一款產品，需要設計溝通、打樣、調整等過程，會占用機臺時間。如果是量產幾千幾萬件同一件產品，這個才是連續的生產的有效開機。這樣綜合算下來，與3C制造行業慣例一樣開機率可以說是50%。
如果是一整年都是源源不斷生產已經驗證好的產品，不需要摸索和測試過程，結合不同行業的季節性混合，那么開機率就會高很多。
06
要想做好應用不容易
南極熊：如果一家制造業公司只擁有MBJ 3D打印機，沒有配套設備，發展起來會不會有困難？
昶聯廖志雄：我們已經有MIM注塑和燒結、熱等靜壓等，用3D打印來做，只是取代了注塑這個環節，后面的工藝我們都有，都同樣需要用。所以做得比較順利。但是只有3D打印這個環節，其他都需要交給下游的話，做起來的確不容易。

△金屬件熱等靜壓處理樣品
南極熊：3D打印在昶聯內部的地位怎么樣？
昶聯廖志雄：昶聯內部在2024年新成立了單獨的3D打印部門，以前是并在大產線里面，雖然做了很多年，但是我們現在特別重視，所以也請你們南極熊來做報道曝光。
我們集團的風格都是穩健發展，不冒進。在江西也有工廠，真正大批量應用的話，可以增加更多的3D打印機。
07
MIM大廠對3D打印的期待
南極熊：作為MIM行業的大廠，你們對3D打印有什么期待？
昶聯廖志雄：其實對于整個3D打印的行業，相對于工藝技術，我更期望看到更多適合3D打印的設計，它可以很靈活、很方便得去做有價值的產品。不要有“用3D打印來做讓成本便宜點” 這種思維。更應該去充分利用3D打印對產品設計的靈活性、減重（空心、拓撲強化結構））、減少裝配（多個零件整合成一個）等，所帶來的后期利益最大化。
其實，MIM相對傳統的鍛造和沖壓，有個明顯的優勢就是可以實現整合，把零件數量減少。3D打印則更進一步，比MIM的整合度更高。
從1988年在中南創發工作開始，我從事這個行業幾十年了，需要花時間和客戶去溝通解釋這些。現在我們的MIM業務收入每年是幾億到10億左右。
我很期待3D打印可以輔助MIM行業更上一層樓，成為粉體工業的耀眼明珠。
<專訪完>

專訪完之后，工作人員帶南極熊參觀了昶聯園區里的工廠車間，包括MIM注射成型、連續燒結爐、熱等靜壓爐、CNC 加工中心、自動打磨機、MBJ金屬3D打印、鎂鋁合金注射成型等車間，還有測量室、實驗室等。如此大型、完整工藝鏈條的金屬制品工廠，南極熊還是第一次見。3D打印車間在其中占的份額還非常小，但已經逐漸成為一個重要的工藝補充，并且有希望逐漸走向主要地位。