日本“獨此一家”

松浦機械製作所:支撐「世界產品製造」的金屬3D印表機廠商

財經

誕生於Koshihikari(越光)大米故鄉福井縣的工業用金屬3D印表機「金屬光造型複合加工機」,在製造業領域深受矚目。因為研發了在大量生產中必不可少的「模具」的製作過程中,將「造型」和「銑削」這兩道作業放在同一臺機器內完成的裝置,使工期和成本都能大幅縮減。而主導這一切的,就是當地的工具機生產中堅廠商——松浦機械製作所。

「造型」和「銑削」同時進行的劃時代產品

松浦機械製作所2002年11月研發的金屬光造型複合加工機,現已發展到了第4代,被命名為「LUMEX Avance-25」。該設備用雷射將鋪在加工臺上的金屬粉末燒結,層層累積形成立體物件造型,同時還可對其表面進行高速研磨銑削作業。

保存在開發室裏的LUMEX原型機(福井縣工業技術中心,左為主任研究員後藤基浩)

由此,模具製造精度得以大幅提高。使用LUMEX,可以在模具內部自由設置冷卻水管,因此倒入模具的樹脂的冷卻效果也大幅提升,提高了零件的生產效率。據說產品強度也不錯,甚至可能作為最終成品。這是世界上第1臺可以同時「複合」進行「造型」和「銑削」兩項操作的機械設備。

這樣一來,此前大概需要花費2週到約1個月時間的設計和加工過程,時間就能夠縮短到原來的3分之1,成本最大也能削減一半。如果採取全自動無人操作運行的話,還能壓縮人事費用。對於盡心思考削減成本的廠商來說,它是名副其實的「救世主」。

趁著流行熱潮,名稱也改為「金屬3D印表機」

在松浦機械製作所研發LUMEX的原型機(試驗機)之時,「3D印表機」這個詞還不常用。之所以取名「金屬光造型複合加工機」這一拗口名稱,也是這個原因。產品也並不是馬上就能普及開來的。當時,人們對於積層造型技術的認知度還很低,產品也很貴,每臺售價大約為7,000萬日圓。

第三代社長松浦勝俊

市場風向轉變是從2013年左右開始的。因為在家電量販店裏,已經開始銷售不到10萬日圓就能買到的個人用3D印表機。由於使用樹脂等材料來堆積造型,乍看就像是在空無一物的空間裏,突然憑空做出了立體物品。3D印表機被媒體大力推舉為「魔法箱」,形成了流行熱潮。

全社會對於能夠製作立體物品的技術本身的理解和認識也在逐漸加深擴展,這股熱潮也從個人層面擴大到產業界整體。國家通過補貼制度促進對3D印表機等尖端設備的投資,這也加速了3D印表機的普及。

即便如此,松浦機械製作所還是堅持「金屬光造型複合加工機」這個名稱。但到2014年改變了方針。松浦勝俊社長苦笑著說,「不管我們怎麼說這是『金屬光造型複合加工機』,這是『積層造型裝置』,人們總是反駁說『這不就是3D印表機嘛』。既然抵抗無用,那我們只好隨波逐流了」。現在已經稱其為「複合型金屬3D印表機」了。


LumexAvance-25 金屬光造型複合加工法的解說視訊(松浦機械製作所提供)

面對「高速加工無法保證精度」的問題

旋床、銑床、MC(即帶有自動更換工具功能的數值控制工具機),接下來就是LUMEX。現在,雖然MC占松浦機械製作所銷售額的95%,但松浦社長對LUMEX期待甚高,他說:「最近交易量在增加,感覺它的時代終於來臨了。希望到2020年為止能實現30億日圓左右的銷售額。」

任何事物都不會無中生有。LUMEX,也是在探索提高MC的生產效率過程之中誕生的。松浦機械製作所在追求高速度高精度的銑削加工技術過程中,碰到了一個難題。那就是,「如果要追求高速度,銑削工具就容易磨損,反而無法達成高精度」。

如何解決工具的摩損問題呢?松浦機械製作所的辦法是,「使用高速雷射的話,就能夠在不接觸工具本身情況下來切削製造物品。既無磨損,也不會退化。我們一直在考慮,能否將雷射應用於金屬加工(銑削加工)」(松浦社長語)。就在這一時期,機電製造巨頭松下電工(現Panasonic公司)前來邀請共同開發雷射和銑削加工技術。

以松下電工的基本技術為基礎,研發機械裝置

對於松下電工來說,縮短產品開發週期是關係到企業生死存亡的重大課題。松下電工從20世紀90年代初就開始研究開發雷射造型的技術。經歷無數失敗之後,終於開發出了用一臺機器實現從雷射燒結到製成產品的基本技術,並開始試製公司內部使用的機械,但結果始終不盡人意。於是,松下電工選擇了松浦機械製作所作為機械裝置的開發合作夥伴,因為松下電工自身作為用戶,十分認可松浦機械製作所生產的MC產品的優良。

福井縣工業技術中心所長勝木一雄說:「LUMEX就是在這裏誕生的。」

福井縣工業技術中心當時也在考慮,把雷射技術引入到本地的纖維、眼鏡架、機械製造等地方產業,推進加工方法上的創新,因此參加了文部科學省主導的「地域結集型共同事業」項目。金屬光造型複合加工機的開發,也是在這一框架下進行的,由包括福井大學等在內的產官學一體於2000年12月發起該項目。

福井縣工業技術中心所長勝木一雄,本身也是項目成員之一。他回顧當時的情況說,「縣裏希望探索雷射的應用,很偶然地和松下與松浦兩家開展的合作在時間上重合一致。於是便委託松浦正則社長(現為會長)統籌這一事業項目。在雷射的工業化應用不斷發展的那個時期,那樣一些成員集結在福井縣進行雷射應用的開發,看上去似乎是偶然的事情,但事實上卻有其必然性。」

Panasonic將其應用於家電生產

LUMEX的實際應用,首先始於共同開發的合作夥伴Panasonic。要想大量生產高品質的家電產品,首先要製作具有高精度和高強度的模具,然後通過往模具灌注金屬或樹脂來大量生產零件和零部件材料。

製作模具,需要擁有熟練的技能。有些模具需要兩個月才能做好,有些模具製作一個就要花費數千萬日圓。模具製作是不容失敗的產品製造基本技術。每次開發新產品,都需要製作新模具,因此模具製作費用也在不斷上漲。

如果引進使用LUMEX,那麼將比以往做法大幅降低成本,有助於提高產品的價格競爭力和國際競爭力。Panasonic採取的方針是,首先從插座和換氣扇的風扇入手,逐漸擴大到吹風機、刮鬍刀等。

LUMEX能夠高品質地製作自由度高的造型。不僅可以製作模具,也適合用來製造金屬零件本身。並不僅僅止步於製造「實驗樣品」,一些企業也開始用它實際製造汽車、智慧手機的零件。用來製造小型機器人的訂製零件也值得期待。將其應用於醫療方面製作人造骨骼或人造牙根等也已經開始。可以預見,將來還會有用於製造飛機零件或航空發動機零件、火箭零件的需求。

使用鈦為材料訂製的人造骨骼(左)和人造牙根(松浦機械製作所提供)

三菱重工業公司正在研討,使用金屬3D印表機作為計劃於2020年進行發射試驗的「新型主力火箭」零件的製造裝置。美國奇異公司(GE)等世界航空發動機巨頭也有意將金屬3D印表機引入發動機零件的製造裏。

與三菱商事聯手進軍美國市場

現在,出口已占松浦機械製作所銷售額的70%。其在德國、英國、加拿大、美國、臺灣等地都設有銷售點,並在31個國家和地區構建了代理商網路。松浦機械製作所目前在世界加工機械廠商銷售額排行榜上排第68位。(根據美國Gardner Publications公司發布的調查結果,2014年7月10日數據)

當然,起初松浦機械製作所並非全球性跨國企業。走到今天這一步,也曾歷盡坎坷。20世紀70年代連續遭遇「美元危機」(1971年)和「石油危機」(1974年),經營狀況陷入谷底。

使松浦機械製作所重新站起來的,是背水一戰開發的立式MC(主軸為垂直方向)。當時世界上的MC幾乎都是臥式的,還沒人採用立式,每臺售價也要4,000萬至5,000萬日圓。這個價格對於中小企業來說難以承受。與松浦機械製作所有交往的CBS索尼唱片公司社長大賀典雄(後來成為索尼公司社長)建議,「去做那些有特點的、別人做不了的、在美國也能暢銷的東西」,他的話起到了作用。1974年3月,在日本誕生了世界上第一臺立式MC,定價才1,600萬日圓,立即受到中小企業的歡迎。

而且,幸運女神開始垂青這種MC。美國的專業工具機貿易公司Method Machine Tool公司時任社長Clement·L·McIver,在名古屋的展會上第一次看到剛研發出來的這種機器,馬上就下了訂單,「我要那種立式MC。目前想買10臺」。在那個時代,只要每個月能賣出5臺,差不多就能養活全社員工了。最終雙方簽訂了1年購買14臺立式MC的契約。這是改變松浦機械製作所歷史的瞬間。

而關於LUMEX,松浦機械製作所與三菱商事締結了獨家銷售契約,從2014年1月開始,進軍北美市場。主要通過三菱商事在美國當地的企業法人MC Machinery Systems(MMS),在美國市場以模具產業界為對像開始進行銷售。LUMEX和MC不一樣,需要專業的銷售知識和專用的App。基於這一判斷,松浦機械製作所與在北美模具產業界掌握有強大客戶基礎的MMS進行合作,展開了銷售攻勢。

以產品系列化來對抗競爭對手的出現

松浦機械製作所正在計劃建設總部工廠,選址在位於日本列島反弓形狀中央位置的福井市。就是在這塊土地上,首任社長松浦敏男依靠在東京當學徒學到的技術,1935年8月回到故鄉創辦了承包製造旋床零件的工廠。那時他21歲。

坐落在一片田地當中的松浦機械製作所總部工廠

「創始人是一位職業超人。他能一下就直感出機器好壞來,『這個長得不錯,是美女,應該好賣』。而前任社長(松浦正則)第6感也非常強,屬於『就這麼做』立即付諸行動的類型。第1任社長構築了產品製造的基礎,前任社長則把它變成生意往世界去推銷。我的工作,就是把他們打下的基礎發展壯大」,第3任社長松浦勝俊說道。

排名世界第30位的Sodick公司(橫濱市)發布消息稱,將從今年10月開始銷售金屬3D印表機新產品。終於出現了競爭對手。對此,松浦社長表示歡迎,「用戶的選擇增多了,推廣金屬積層造型複合加工技術的夥伴增加了」。雖然現在LUMEX只有單一機型,但「更大尺寸產品的製造需求也是有的。今後將形成系列產品」,表明了以此進行對抗的方針。

松浦機械製作所還參與籌劃了從2014年度啟動的世界最高水準的下一代工業用3D印表機技術開發的國家工程。目標是比歐美的產品精度高5倍,造型速度快10倍。松浦勝俊社長「雖然身處福井的偏僻鄉下,但1年有近3分之1時間是去海外推銷產品」,他的商業奔波之路今後也還將繼續。

【公司概要】
株式會社 松浦機械製作所
地址:〒910-8530 福井縣福井市漆原町1-1
法人代表:松浦勝俊
業務內容:MC的製造與銷售/金屬光造型複合加工機的製造與銷售/電腦輔助設計與製造(CAD‧CAM)系統的銷售
資本金:9,000萬日圓
員工人數:292名
電話:0776-56-8100
網站:http://www.matsuura.co.jp/japan/index.html
1935年 創辦松浦機械製作所,開始承接加工旋床零件的業務
1936年 開始生產旋床
1940年 在戰時體制下,停止製造旋床
1945年 勝見工廠毀於空襲,關閉第2工廠
1945年 戰爭結束
1957年 開始生產和銷售銑床
1960年 從個人經營的街道小廠改組為股份公司
1961年 開始生產和銷售世界上第1臺程序控制的自動銑床
1964年 開發數位控制的自動銑床
1974年 開始生產立式MC
1985年 與美國National Machinery公司合作
1988年 在加拿大成立Elliott Machinery公司 在英國成立Beaumont公司(松浦機械製作所出資20%)
1991年 在英國成立松浦技術歐洲中心
1993年 MC累計出貨量達10,000臺
1996年 在英國萊斯特郡(Leicestershire)成立面向歐洲的生產銷售基地Matsuura Machinery
1999年 開始生產和銷售線性馬達驅動的線性馬達MC
2001年 在德國成立Matsuura Europe GmbH公司
2002年 與松下電工合作共同研發世界首臺「金屬光造型複合加工機」
2003年 在美國麻薩諸塞州(Massachusetts)新成立北美銷售基地MMTS
2009年 研發了5軸複合MC「CUBLEX-63」
2013年 在美國明尼蘇達州(Minnesota)成立Matsuura Machinery USA公司
2014年 參與籌劃日本經濟產業省的「下一代工業用3D印表機」技術開發工程

採訪、撰文:長澤孝昭(Nippon Communications Foundation 高級編輯、記者)

標題圖片:松浦機械製作所技術本部AM技術總經理漆崎幸憲

松浦機械製作所 LUMEX Avance-25 MC 積層造型裝置 福井縣工業技術中心 模具