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强大的欧洲制造背后,年研发经费超过150亿的Fraunhofer如何发挥中坚力量?

导读: 拿3D打印行业来说,主流的粉末床选择性激光融化技术就来自于Fraunhofer应用研究促进机构,我们所熟知的几家主流金属3D打印设备用的无一不包含来自Fraunhofer的专利授权。

对于科研界而言,德国Fraunhofer(弗劳恩霍夫)应用研究促进机构的存在神秘却又触手可及,一边是Fraunhofer不显山露水的低调,另一边是其专利技术渗透到我们生活的方方面面,甚至是MP3刚流行的时候,这个生活中的流行技术也是来自于Fraunhofer应用研究促进机构的。就拿3D打印行业来说,主流的粉末床选择性激光融化技术就来自于Fraunhofer应用研究促进机构,我们所熟知的几家主流金属3D打印设备用的无一不包含来自Fraunhofer的专利授权。而不仅仅是金属,Fraunhofer在陶瓷、玻璃、塑料、硬质合金以及各行各业的应用领域也有着广泛且深入的研究。

图片:Fraunhofer的发明专利与转化情况(2011-2015),来源:Fraunhofer

平均每天就会有两个专利,Fraunhofer应用研究促进机构是欧洲最大的应用科研机构,成立于1949年,以德国历史上著名的科学家、发明家和企业家Joseph von Fraunhofer命名。目前拥有69家研究所及其它独立研究机构和24,500多名优秀的科研人员和工程师,分布于德国各地。年度研究总经费达21亿欧元(年度研究经费超过140亿人民币)。其中大约19亿欧元来自于科研合同。超过70%的研究经费来自于工业合同、由政府资助的研究项目及国际合作项目。

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图片:Fraunhofer组织架构,来源:Fraunhofer

Fraunhofer的发展本身像一部推进科技改变生活的写实画卷,同时也见证了科技改变生活的神奇魅力。而Fraunhofer是如何感知科技发展需求的?在3D打印领域的发展成就与现状是怎样的?作为一个拥有2万多研究人员的庞大的有机组织,Fraunhofer是如何做到管理激励以及有效沟通的?本期,小编特别与网友分享《Insights.视角》人物采访系列之Fraunhofer篇,本期对话的嘉宾是Fraunhofer IPT非常规制造工艺和技术集成部主管Kristian Arntz博士,同时Arntz博士是Fraunhofer的分支机构ACAM-增材制造研发中心的总裁。

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图片:3D科学谷Kitty Wang(左), ACAM-增材制造研发中心总裁及Fraunhofer IPT非常规制造工艺和技术集成部主管Kristian Arntz博士

Kristian Arntz博士毕业于亚琛工业大学(RWTH),是激光加工领域的资深专家。自2003年以科学家的身份加入Fraunhofer以来期间经历过负责激光材料加工部,再到负责IPT非常规制造工艺和技术集成部并领导ACAM增材制造研发中心的发展,至今Arntz博士在Fraunhofer已经工作了14个年头。

商业化的研发机构

开拓未来是Fraunhofer应用研究促进机构的一大使命,研究工作完全面向人们需求的领域:健康、安全、通讯、能源和环境。Arntz博士表示,Fraunhofer的研究人员很少有中间离开的,很多人终身为这个研究机构服务并且感到骄傲,人员的稳定对于Fraunhofer持续稳定的推出科研成果尤为重要。Fraunhofer致力于打造技术、设计产品、改进方法和技术,从而通过富有创造性的研究开辟新的前景。

关于Fraunhofer的商业模式,Arntz博士介绍说Fraunhofer专注于研发,大量的专利技术由Fraunhofer开发出来,并授权给各行各业的企业和Fraunhofer孵化出来的企业,这种模式的优势是即使这些企业被其他的企业收购了,这些专利技术的转让费用仍然需要新的公司来继承。这使得Fraunhofer不需要担心技术转化过程中企业的经营风险,在商业世界中强者获得最终的生存权利,而无论是哪家在商业上更成功,Fraunhofer只需要保证其专利技术满足市场的需求并具有领先性就可以获取用来持续经营的利润。此外,Fraunhofer还提供研究生培训,并培养博士。在中国,Fraunhofer就与清华大学以及其他多所院校形成了多年的合作关系。

为了保持对市场需求的敏感度,Fraunhofer联合了工业界的大型企业形成了一个庞大的科研界上下游产业链系统,这些工业界企业向Fraunhofer提出自己的研发需求,由Fraunhofer领导来解决这些难题。当然,在这个过程中,Arntz博士提出,需要注意的一点是,企业必须接受这个解决方案他们不能独自享有。另外,在项目的团队组成中,企业不能因为有其竞争对手存在而拒绝竞争对手进入到项目中。这一点,让笔者联想到了美国增材制造创新中心的联合知识产权理念,America Makes的会员单位提交项目申请,获取资金支持,完成科研项目,所获得的知识产权成为CDIP联合知识产权,归America Makes所有并按照会员级别分享。为什么西方国家都存在这样的联合知识产权合作模式?这或许是值得思考的地方。

设备、软件、材料、工艺…全面开花的3D打印

Arntz博士介绍说,Fraunhofer在粉末床激光融化的加工工艺以及材料方面正在进行一系列的创新,目前不少经过粉末床激光融化技术加工出来的产品的致密度高于铸造,有些情况下产品的金相结构优于铸造带来的结果。针对于多激光束加工技术,Fraunhofer目前还在探索在不使用振镜的情况下,将激光束集成到一列中,通过快速的轴向移动来实现粉末融化路径的激光扫描工作。

3D打印业界很多人对于Fraunhofer推出的入门级粉末床激光融化设备感到印象深刻。之前,Fraunhofer和亚琛应用技术大学的Goethelab联手推出一个新的入门级金属3D打印机,仅售3万欧元。Arntz博士介绍说之所以是入门级的设备,这款设备并不是用于生产领域的,不带振镜,速度不如工业级的粉末床激光融化设备快,这款设备用来满足教学、实验和一些普通的需求。Fraunhofer研究机构和亚琛大学提供一个全面的服务包,包括在3D打印过程中各个阶段的支持和培训。

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图片:Fraunhofer入门级金属3D打印机,来源:Fraunhofer

笔者看到,入门级的设备是Fraunhofer为普及金属3D打印的一个尝试,而Fraunhofer的主要精力用在前沿技术的研发上。不仅仅Arntz博士所在的Fraunhofer IPT在研究金属3D打印技术,Fraunhofer ILT的研究人员还开发了用于涂层和修复金属部件的增材制造方法-EHLA超高速激光材料沉积技术。EHLA工艺在效率和速度方面均优于现有的抗腐蚀和耐磨损涂层保护方法。Fraunhofer可以在短时间内使用EHLA技术在大面积的零部件上沉积十分之一毫米的薄层,并且节约资源,加工过程具有经济性。

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图片:Fraunhofer的EHLA技术,来源:Fraunhofer

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