在法国波尔多南部,VLM Robotics公司正引领着金属增材制造的新浪潮。这家拥有35名员工的企业,由工程师菲利普·弗莱(Philippe Verlet)领导,其核心战略是将传统机床基因与机器人技术及增材制造深度融合。弗莱认为,在供应链脆弱、地缘政治紧张以及工业主权意识觉醒的背景下,增材制造不应被简单贴上“3D打印”的标签,而应被视为一种全新的生产范式。其核心在于必须掌握从设计到交付的全链条数字连续性。
VLM Robotics的业务布局非常清晰,涵盖四大互补领域:机器人机床制造、与大型工业集团的研发合作、直接增材制造零件生产,以及嵌入式测量系统开发。弗莱强调,这四项业务不可分割:要销售机器,必须先证明能制造出合格零件,这需要深入研发项目;而要验证零件质量,则必须对生产过程进行精密仪器监测。这种闭环模式使企业能够深入航空航天、造船、能源、国防和航天等重工业领域。
针对为何选择大尺寸金属增材制造,弗莱指出这是战略性的市场区隔。通过聚焦大尺寸和金属材料,企业避开了桌面级塑料打印的红海,直接切入工业重型市场。在这些领域,零件重量可达数吨,尺寸远超传统机床极限。机器人技术因其巨大的工作空间,能够将增材、减材和检测工艺整合在同一单元内,完美适配Naval Group等合作伙伴的需求。
关于增材制造的“成熟度”争议,弗莱提出了独到见解。他认为,将增材制造与拥有数十年历史的锻造或铸造直接对比是不公平的。真正的成熟并非来自打印机本身,而是源于全流程的数字连续性。这包括上游的多物理场建模、用于预测零件行为的数字孪生、生产过程中的参数监控、自适应控制以及完整的可追溯性。弗莱将这种广义的制造模式称为“制造生态系统”,这正是其区别于单纯材料沉积设备的关键。
数字孪生技术在该公司的项目中扮演着核心角色。弗莱将其分为三个层级:首先是机器本身的性能孪生,确保其能维持所需的节拍和精度;其次是工艺孪生,用于预测材料逐层堆积时的晶体结构和热应力;最宝贵的是零件全生命周期历史孪生。由于许多零件是****的,无法通过破坏性测试来验证内部质量,数字孪生能够交付包含热、机械和物理历史数据的完整档案,这是零件认证的关键。为此,VLM Robotics甚至自主研发了嵌入式测量系统,以弥补市面传感器的不足。
目前,能源、造船、航天和国防是增材制造金属大尺寸应用最活跃的领域。在能源行业,该技术已应用于大型水轮机叶片制造及在役修复,并正被核能行业严肃评估,以解决大型核反应堆部件制造难题。造船领域,Naval Group已成功将大尺寸螺旋桨等零件(TRL 9级)应用于实船。航天领域则涉及Inconel合金火箭发动机部件。此外,隧道掘进机的大型部件制造及铸造模具开发也展现出显著的经济效益。
核能行业的介入尤为引人注目。随着传统锻造和铸造能力的流失,以及新反应堆对大型部件需求的增加,增材制造成为填补工业缺口的关键。尽管核能领域的认证流程漫长且严格,但在传统供应链断裂的倒逼下,新技术正逐步获得应用机会。弗莱指出,当旧有路径不再可行时,拥抱新技术已成为必然选择。
在人工智能的应用上,VLM Robotics采取了审慎而务实的态度。虽然AI在代码编写、算法优化等方面极大提升了生产力,但在涉及工业认证的环节,AI固有的不确定性使其无法独立承担质量验证责任。通过与法国原子能委员会(CEA)等机构合作,企业将AI定位为优化工具,而最终结果必须通过独立的物理测量来验证。例如,AI可优化热循环控制,但零件内的实际温度测量才是判定合格与否的唯一标准,绝不将认证权完全交给“黑箱”算法。
新冠疫情和乌克兰危机深刻改变了客户对供应链安全的诉求。疫情暴露了全球供应链的脆弱性,而地缘冲突则进一步将“工业主权”提升至战略高度。客户开始严肃追问:关键零件是否还能依赖美国软件、日本机器人和进口原材料?这种对本土化解决方案的迫切需求,为VLM Robotics等欧洲企业提供了巨大的市场机遇。
为响应这一主权需求,VLM Robotics正从机器、软件到材料全方位推进本土化。在硬件上,尝试在法国或欧洲设计并部分生产机器人,利用本地供应商提供线性轴、减速器(如Redex)及嵌入式电子元件;在软件上,积极采用法国新兴的CAM和仿真方案,降低对美系软件的依赖;在材料上,与法国特种金属线材生产商合作,开发钛合金、Inconel等高附加值材料。尽管在数控系统等领域仍依赖西门子等全球巨头,但在可替代环节,企业正全力构建自主可控的供应链。
面对中国这一全球增材制造的重要力量,弗莱对法欧竞争力持辩证看法。在钛等战略原材料上,中、俄占据全球主导地位,欧洲存在依赖风险,但增材制造的高材料利用率可部分缓解这一问题。在设备和人才方面,法国拥有造船、航天、航空、能源、国防等多元化产业集群,这是欧洲独有的优势。未来,法德及欧洲内部的深度合作将是构建主权制造体系的关键。
对于中国同行而言,VLM Robotics的案例揭示了从“单点设备突破”向“全链条数字生态构建”转型的必要性。在追求设备精度的同时,更需重视数字孪生、嵌入式传感及全流程数据追溯体系的搭建,这不仅是技术升级,更是应对全球供应链重构、提升高端制造自主可控能力的战略基石。