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齐声众口NO.42 | 华曙高科:湖南智造 逐梦增材

发布时间:2023-07-20 丨 阅读次数: 1435

2023年4月17日,华曙高科(股票代码:688433)在上交所科创板敲锣上市,成为今年湖南省首家科创板上市企业。14年前,华曙高科创始人、著名3D打印科学家许小曙博士放弃美国优厚待遇,回到长沙掀起3D打印制造业革命;而今,华曙高科已发展成国内增材制造领域的龙头和全球极少数同时具备3D打印设备、材料及软件自主研发与生产能力的增材制造企业,销售规模位居全球前列,成为湖南智造又一张闪亮的名片。







长沙营盘路走出来的世界增材大师




要想了解华曙高科的发展史,我们首先得了解公司创始人许小曙博士,他可谓是世界3D打印领域的传奇人物,打开百度词条,其头衔数不胜数,且都极具分量:“世界著名3D打印科学家、福布斯杂志封面人物、美国AMUG理事会唯一亚太地区理事,曾获‘世界100位应用科学领域突出贡献奖’、‘最佳人工智能奖’、世界研究与开发100奖(R&D100誉为工业界的诺贝尔奖)、‘Dinosaur Award——恐龙奖’(终身成就奖)等世界级份量的奖项”,那这个从营盘路走出来的长沙伢子是如何成为世界增材智造顶尖大师,又是如何带领华曙高科在长沙落地生根,发展成为国内增材制造领域的龙头?


华曙高科创始人、董事长许小曙博士


和很多同龄人一样,出生于50年代的许小曙也经历过那个特殊年代带来的特别经历,他年少时家住长沙营盘路,中学未毕业就下乡当知青,后又筑过铁路,修过机床。1976年,许小曙作为最后一届工农兵学员来到了刚刚复校的湘潭大学,成为了湘潭大学76级机械系的一名学生。在湘大学习期间,其过人的学习能力引起了多位教授的注意,惜才的导师们不仅同意了许小曙转数学系的申请,更是在大三时就破格招录其为计算机系的硕士研究生。后来,当许小曙博士在科研之路上越走越宽、越走越远时也不无庆幸地感言:“正是因为在湘大不平常的学习经历,给了我学习机械、数学、计算机三个专业的机会,使我的思维、眼界更开阔,为我以后的科研工作提供了独特的背景。


1986年11月,一心想在学术上、在科研上能取得更大成就的许小曙,赴美到美国科罗拉多矿业大学做访问学者并攻读博士学位。毕业之后,许小曙选择了到美国焊接研究所(AWI)工作,凭借其突出的能力,从资深科学家做到首席科学家,再到技术总监,使该研究所的整体科研实力得到了全面提升。1996年,许小曙博士获得“世界100位应用科学领域突出贡献奖”。该奖项每年在世界范围内评选100个最杰出的科技成就,被誉为“应用科学的诺贝尔奖”和美国科技界的“奥斯卡”奖。


1997年后,许小曙博士离开研究所转向实业界,加盟DTM公司(后成为3D Systems的一部分)。在DTM/ 3D Systems公司,许小曙博士作为技术总监致力于SLS(选择性激光烧结)技术工业化应用研究,领衔研发了对制造业有革命性影响的基于SLS技术的工业级3D打印机,被欧美誉为“SLS之父”。2011年,许小曙博士荣获美国“Dinosaur Award”(恐龙奖),该奖项由国际分层制造行业权威协会AMUG-Additive Manufacturing Users Group颁发给在选择性激光烧结技术和SLA领域做出长期卓越贡献以及具有领导力的人士,具有行业终身成就奖意义。

 



许小曙博士荣获“世界100位应用科学领域突出贡献奖” (左图)  

 许小曙博士(左)获颁“Dinosaur Award”(右图  


2008年,湘潭大学举办50周年校庆,许小曙博士作为特邀嘉宾特意回国发表了一场精彩的3D打印主题演讲。“3D打印是快速成型技术的一种,未来会在航天航空、建筑、医疗等领域得到广泛应用……”许小曙讲起3D打印,心中热血澎湃,但是他却发现听众的脸上透露出的不是兴奋,而是迷茫和怀疑。他猛然意识到,虽然3D技术在美国已经发展了20多年,应用范围和深度已经达到一个很高的水平,但这个产业和技术在国内关注度不高,甚至接近于空白。他心里暗暗思索,3D打印是非常有前景的技术,中国不能落后于人,国内制造业不能一直停留在以劳动密集型为主的阶段,急需普及3D打印技术来提升整个国家的制造水平,传统制造行业也急需新的血液。


“我在美国时就经常会想到邓小平总书记说过的话,他说‘送出去的这批人,现在不回来以后也会回来,哪怕只有10%回来,我们都赚了当初,面对众多的质疑,邓总理还是坚持将我们这些人送出国,每个月400美金的补助,相当于自己当时国内2年的工资。现在,是到了我们该回报祖国的时候了。”许小曙博士坚定了回国创业的决心。


惟楚有才,于斯为盛。2009年,湖南省启动实施了引进海外高层次人才的一项战略举措“百人计划”,计划用5年时间引进100名左右海外高层次人才,许小曙博士入选了第一批“百人计划”,同时成为湖南省特聘专家。在长沙市政府的大力支持下,2009年10月,由55岁科学家许小曙博士创办的中国3D打印民族品牌——华曙高科,在湖南长沙横空出世。




从0到1,打造“3D打印王国”




几乎所有的创业,最初都是举步维艰、九死一生。在“知天命”的年龄,许小曙博士选择抛弃国外优渥的待遇和舒适的生活环境,回国开始了艰苦的创业。为了节省开支,他最初将办公地点安置在长沙晚报大厦13楼一个80平米的办公室,而后转移到湖南大学科技园,租借了一个600平米的仓库,6个人和1台3D打印设备,便是华曙高科当年的全部家底。


公司成立后,许小曙博士带领研发团队,花了整整两年的时间、在几乎没有收入的情况下专注于研制自己的设备和材料。那时,几乎没有什么有经验的人可以聘用,凭着他对3D打印设备的多年研发经验,以及机械、数学、计算机、材料学等多学科研究基础,迅速成立了两支队伍,一支主攻设备,一支专攻材料。


与设备的研发相比,材料的研发难度无疑更大。彼时3D打印材料供应全部被国外垄断,而且即使像3D Systems、EOS这些全球最顶级的3D打印公司也都是购买第三方材料,因此公司董事会其他成员也提出了异议:为什么要耗费人力物力从原材料开始做起?


“要想做出自己的设备,就一定要从材料开始。国外的技术可以拿来用,但那样变不成自己的,我们也永远走不到这项技术的世界前列。更重要的是,目前运用SLS技术的激光烧结3D打印机售价过高,绝大部分人是用不起的,这显然大大制约了这项技术和产品的发展和推广,因此,为行业提供一款大家用得起的设备,一种大家用得起的材料,这才是我们应该要做成的”。


目光长远的许小曙博士力排众议,从零开始着手材料研发。一开始,考虑到国产材料的不稳定性,公司采购了国外的原材料来配方、制粉,但后来发现,由于国内的供应商不愿意花高价钱拿国外高质量的原材料,所以进口到中国的都是不合格产品,在这基础上生产出的最终材料显然也是不合格的。经过慎重考虑,团队决定启用国产原材料,一开始事情进展得较为顺利,但到了大批生产时候,尼龙粉末的质量又出现了明显下降。


在材料团队负责人边宏的记忆里,那是一段狼狈不堪的岁月:“足足有四个多月,我每天就重复做了一件事——往粒料里面加不同的溶剂,不同磨料,观察它的形状和球形度,可是怎么都无法达到预期效果。第一年里我们整个团队没有任何成果,每个人的心理压力极大,感觉看不到任何希望。”焦灼的团队开始议论纷纷:“在实验室里感觉挺简单的呀,怎么在实践中就这么费劲呢?”

 



华曙高科3D打印材料研发过程中的无数次尝试


功夫不负有心人,历经两年多成千上万次的实验、改进,终于有了丰厚的回报。2011年,华曙高科3D打印材料研发取得了初步成果,但是,捉襟见肘的公司没有资金购买进口材料检测仪器,于是,许小曙随身携带多个样品的3D打印材料,利用回美探亲的时间,在美国进行了材料样品的专业检测。他们发现,这批材料样品品质非常好,尤其以第三号基材的第二个配方最佳,许小曙笑着说:“这款材料,我们就叫它‘FS 3200PA’吧!”


2012年,华曙高科成功开发的从原料端全国产化并实现量产的首款尼龙粉末材料FS 3200PA让世界为之震惊。该材料色泽稳定,抗氧化性好,可制造高精度和可重复制备的零件,能应用于对机械性能和韧性要求高的产品。它的研制成功不但标志着国内企业打破了国外公司对材料的独家垄断,扭转了SLS技术应用受限于高价格原材料及垄断式经营模式而发展缓慢的困局,使材料及成品价格下降一半,促进国内SLS技术应用市场快速扩展,也使华曙高科一跃成为世界上第二家拥有核心材料制造技术的企业。随后,公司又成功研发并推出 FS3201PA-F 等新型复合材料,并与巴斯夫等大型国际化工企业进行合作,推出聚酰胺 6(PA6)、聚氨酯(TPU)、聚苯硫醚(PPS)类的多种SLS粉末材料,丰富产品体系,满足应用端的多样化需求。

 



有了材料研发突破的加持,华曙高科加快了后续的设备研发。2012年推出第一台高分子激光烧结设备FS401P,2014年搬入华曙高科3D打印产业园,2015年承接国家发改委高分子复杂结构增材制造国家工程实验室并推出首台金属激光打印设备FS271M,2019年推出高分子光纤激光烧结技术,2022年实现全球设备销量800台,在国内设备存量上仅次于联泰科技,并申报科创板。

 



经过10余年的发展,华曙高科现在已拥有开源可定制化的20余款金属、高分子工业级增材制造自主装备,并率先突破了金属和高分子超大尺寸3D打印的技术难题;攻克了高分子光纤激光烧结技术(Flight技术)和金属大幅面多激光技术,完全自主研发了“连续增材制造解决方案(CAMS)”和全套增材制造软件操作系统(包括BuildStar数据处理软件和MakeStar控制软件),以及超过40种3D打印材料和工艺,是国内唯一一家加载全部自主开发增材制造工业软件、控制系统的设备制造商。


如今,华曙高科在金属3D打印设备(SLM)以及非金属3D打印设备(SLS)都有成熟的产品线,随着应用端市场的打开,大量订单的涌现成了水到渠成的事情。航天层面,公司与深蓝航天合作,其航天发动机中80%的零部件均采用增材制造工艺生产,大幅减少了零部件数量并提高了产品生产速度以及产品的性能。航空方面,公司与飞而康达成长期战略合作,成为其重要的合作伙伴。汽车产业层面,公司与一汽大众、上海集团、潍柴动力、宝马、戴姆勒、巴斯夫等在汽车零部件优化设计、研发验证及小批量制造等方面开展3D打印创新应用。在医疗应用层面,公司与湘雅医院、上海九院、国家康复中心、北大口腔医院、爱尔创等在3D打印个性化植入物、数字化辅助医疗、义齿支架等方面开展增材制造数字化医疗应用,与医疗合作伙伴华翔医疗已将3D打印拓展到全国多家三甲医院。

 



从财务数据看,随着公司加大市场拓展和下游各应用领域需求释放影响,营收近三年保持高速增长,2022年实现营收4.57亿元,同比增长36.83%,三年营收CAGR达45.12%。2019年至2022年,公司净利润分别为0.41亿、1.17亿、0.99亿,其中2022年净利润同比下降原因主要是因为公司组建长沙增材制造(3D 打印)工业技术研究院,2021年验收合格后,将项目补助资金4000万元确认为政府补助,导致公司2021年非经常性损益金额较大。扣除非经常性损益后,公司2022年度归母净利润较2021年度增长25.06%。

 






助力义齿行业转型升级图片




作为工业级3D打印领航企业,华曙高科在国内率先为义齿加工行业定向研发了金属3D打印设备FS121M-D/E,推出经过市场验证的金属3D打印义齿应用,可以实现6小时打印150颗义齿的生产效率,以及包涵设备、材料、服务等在内的整套产业化解决方案,推动义齿行业由“传统制造”向“口腔数字化”转型升级。目前,华曙高科3D打印设备在国内义齿行业的装机量不断增长,每年打印的牙冠数量已超过100万颗。




同时,华曙高科的钴铬合金粉末材料FSCoCr相比国外进口同类材料,极具性价比,不仅性能优异,具有高球形度、低氧含量和杂质、高流动性、良好的生物相容性,并且能提供两种层厚自由选择,不同精细度和效率组合,松紧度可根据客户实际情况进行个性化补偿。打印的钴铬合金义齿成品致密性接近100%,无传统铸造牙的砂眼等缺陷,就位精准,壁厚稳定,减少车金工作量。




此外,针对义齿加工行业客户的特定需求,华曙高科专门组建了专业应用团队,提供一对一的深度技术支持,承诺售后团队2小时内提供反馈意见,48小时内赶到设备故障现场,消除客户的后顾之忧。



 

结语


“我们的目标是要进入世界前三强,让世界各地的用户都能使用华曙高科的3D打印技术,实现自己的3D打印梦想!”许小曙博士如是说。成功上市在企业发展史上无疑是一个重要里程碑,可以有效提升企业形象,帮助企业进一步拓宽融资渠道,扩大企业规模和发展经营,我们祝贺华曙高科成功上市,为湖南智造再添一家上市湘军,更祝愿公司再接再厉,实现中国3D打印世界的梦想!




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