趙龍

“3D打印在制造類型中屬于增材制造，與等材制造和減材制造相比，增材制造僅僅有 30多年的發(fā)展歷史，作為一個(gè)全新的技術(shù)發(fā)展?jié)摿薮??！苯张e行的“3D打印研究院考察團(tuán) -百人行”活動(dòng)上，盧秉恒院士在以“增材制造技術(shù)的國(guó)內(nèi)外進(jìn)展及產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)”為題的報(bào)告中如是說(shuō)。

3D打印改變制造業(yè)

作為智能制造的重要技術(shù)，3D打印是典型的信息化和制造相結(jié)合，產(chǎn)品的“每一個(gè)點(diǎn)”都是由計(jì)算機(jī)控制的。曾經(jīng)有包括資深專家在內(nèi)的很多人，對(duì) 3D打印技術(shù)是否適用于航空航天領(lǐng)域存有疑問(wèn)。一個(gè)零件存在著上億個(gè)“打印點(diǎn)”，任何一個(gè)點(diǎn)打印不好，機(jī)器在使用時(shí)都會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。其實(shí)，正是因?yàn)橹悄芑?3D打印是微觀的制造、微觀的控制，計(jì)算機(jī)可以控制到每一個(gè)“點(diǎn)”上，所以 3D打印零件的材料強(qiáng)度非常好，殘品率低于鑄造。在航空航天領(lǐng)域，傳統(tǒng)鍛造的材料利用率不足 3%～10%，采用 3D打印技術(shù)能節(jié)約大量貴重材料，并提高零件表面的耐磨性，甚至是抗擠壓性。

據(jù)盧院士介紹，在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)領(lǐng)域，如果比原來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率提高 15%，就可以認(rèn)為是新一代的發(fā)動(dòng)機(jī)。美國(guó)某飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴過(guò)去是 20多個(gè)零件的裝配體，相應(yīng)要求每一個(gè)零件都要做到嚴(yán)謹(jǐn)和精密加工。現(xiàn)在，該公司采用 3D打印技術(shù)生產(chǎn)，使整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴成為一個(gè)零件，徹底淘汰了舊的生產(chǎn)工藝。經(jīng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該款發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率提高了 15%以上。這就相當(dāng)于研發(fā)出了新一代飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。通常研發(fā)一款新的發(fā)動(dòng)機(jī)要花費(fèi)幾十億甚至上百億美元才能做到。

3D打印技術(shù)的發(fā)展同時(shí)帶動(dòng)了材料科學(xué)的創(chuàng)新。盧院士介紹了美國(guó)正在研發(fā)的某型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的零件，可以承受 3315℃高溫。“以前最好的材料能耐 2000℃，如果到3000℃以上，什么東西也都熔化了。但是 3D打印的某些材料可以耐到 3000℃，甚至 5000℃?！北R院士認(rèn)為，用這種概念可以創(chuàng)造出很多新的材料，獲得更高的強(qiáng)度。

盧院士特別指出，在發(fā)展 3D打印裝備的同時(shí)，還要注重開(kāi)發(fā)具體的應(yīng)用技術(shù)，比如航空航天和汽車等重點(diǎn)領(lǐng)域，把各個(gè)工程領(lǐng)域的應(yīng)用做好才能取得最大的效益。

從“物聯(lián)網(wǎng)”到“務(wù)聯(lián)網(wǎng)”

3D打印帶來(lái)的不僅是工藝和材料上的創(chuàng)新，更是生產(chǎn)模式的創(chuàng)新。眾籌、眾創(chuàng)和眾包等都是基于互聯(lián)網(wǎng)的崛起而迅速發(fā)展的新興市場(chǎng)模式。盧院士在接受采訪時(shí)談到，制造業(yè)的服務(wù)化趨勢(shì)凸顯，但工業(yè) 4.0中的“務(wù)聯(lián)網(wǎng)”這一理念還沒(méi)有得到充分的重視。

“務(wù)聯(lián)網(wǎng)”作為一個(gè)新概念，是由歐盟首先提出的。IBM的“智慧的地球（Smarter Planet）”發(fā)展戰(zhàn)略與“務(wù)聯(lián)網(wǎng)”異曲同工。這一戰(zhàn)略得到美國(guó)政府的高度重視，其核心是：無(wú)處不在的智能對(duì)象，被無(wú)處不達(dá)的網(wǎng)絡(luò)與人連接在一起，再被無(wú)所不能的超級(jí)計(jì)算機(jī)調(diào)度和控制?；ヂ?lián)網(wǎng)已經(jīng)不單純是一個(gè)技術(shù)平臺(tái)，更是一個(gè)提供業(yè)務(wù)服務(wù)的平臺(tái)。人們對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的使用也從最初的信息共享，基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用系統(tǒng)，發(fā)展到基于云計(jì)算的大規(guī)模服務(wù)。越來(lái)越多的服務(wù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供。

3D打印促進(jìn)了“務(wù)聯(lián)網(wǎng)”的發(fā)展，使人們的創(chuàng)新精神得到鼓勵(lì)。隸屬于企業(yè)內(nèi)的設(shè)計(jì)師以往對(duì)于工作之外的創(chuàng)新力不從心。今后，創(chuàng)新設(shè)計(jì)成果可以放在網(wǎng)絡(luò)云端，產(chǎn)業(yè)化制造并進(jìn)行銷售。設(shè)計(jì)師不再僅僅屬于某個(gè)企業(yè)，萬(wàn)眾創(chuàng)新的時(shí)代從此開(kāi)啟。消費(fèi)者在網(wǎng)上選擇自己喜歡的產(chǎn)品后，或在自己家里或委托其他服務(wù)方 3D打印出產(chǎn)品。眾籌、眾包及個(gè)性化、定制式設(shè)計(jì)制造是制造業(yè)正在發(fā)展的一個(gè)新模式?！拔覀兛梢酝ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種各樣的需求，形成大的訂單。”

現(xiàn)在 3D打印可能把個(gè)人創(chuàng)業(yè)變得非常簡(jiǎn)單。這對(duì)現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)模式、社會(huì)生產(chǎn)模式都會(huì)帶來(lái)非常大的沖擊，如同電商對(duì)商鋪所帶來(lái)的沖擊一樣猛烈。這一切都是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)興起帶來(lái)的變革。新模式的誕生驗(yàn)證了管理大師德魯克20多年前的預(yù)見(jiàn)，組織更像一個(gè)個(gè) NGO和社區(qū)，而不是公司。不要想當(dāng)然地認(rèn)為公司制就是人類最好的生產(chǎn)方式，公司制不過(guò)是人類社會(huì)近 150年來(lái)選擇的一種生產(chǎn)方式。

同時(shí)，“務(wù)聯(lián)網(wǎng)”也為制造業(yè)提供了服務(wù)生態(tài)環(huán)境，加速了制造業(yè)的服務(wù)化。制造企業(yè)可通過(guò)服務(wù)聯(lián)網(wǎng)提供的外部資源，輕松發(fā)展各種深度服務(wù)。這也讓 3D打印有了更多的用武之地。在服務(wù)聯(lián)網(wǎng)中，以前很難聯(lián)系到一起的服務(wù)有可能得以連接，通過(guò)相互配合共同向外提供服務(wù)。這種現(xiàn)象將促進(jìn)不同產(chǎn)業(yè)的聚合，將使 3D打印為消費(fèi)者提供更多更直接的服務(wù)。

3D打印的 10個(gè)發(fā)展趨勢(shì)

在此次活動(dòng)的主題報(bào)告中，盧院士特別指出了 3D打印的 10個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。

（1）3D打印走向 5個(gè)any，可以在任何領(lǐng)域，在任何場(chǎng)所，用任何材料，打印出任何形狀、任何數(shù)量的產(chǎn)品。

（2）3D適合個(gè)性化制造，將開(kāi)創(chuàng)以個(gè)性化制造生產(chǎn)為主的時(shí)代。

（3）3D打印從控形制造走向控形控性制造，逐點(diǎn)瞬態(tài)熱歷程及其歷史效應(yīng)將被深入研究。

（4）3D打印的裝備走向智能化，把控形控性研究的優(yōu)化工藝固化在軟件中。

（5）基于用 3D打印工藝的產(chǎn)品和裝備再設(shè)計(jì)是 3D打印取得效益的重要途徑。

（6）3D打印從增量走向增材，是實(shí)現(xiàn)節(jié)約型制造的最佳途徑。

（7）3D打印從宏觀結(jié)構(gòu)走向微觀結(jié)構(gòu)，與微納科技融合。

（8）3D打印正在由3D發(fā)展到4D乃至5D打印，組織支架制造及細(xì)胞打印正在成為人體器官再創(chuàng)的主要途徑。

（9）3D打印將帶來(lái)重大的科技創(chuàng)新，在多領(lǐng)域成為科技創(chuàng)新的平臺(tái)。

（10）未來(lái) 3D打?。ㄔ霾闹圃欤┡c等材制造和減材制造將從技術(shù)概念上的三分天下走向價(jià)值分享的三分天下。

3D打印逐漸走向智能化

3D打印的歷史只有 30多年，如今無(wú)論是從技術(shù)、材料、設(shè)備和應(yīng)用都實(shí)現(xiàn)了大幅突破。3D打印裝備在逐漸走向智能化，能感知，能反饋。通過(guò)軟件與傳感器的精確控制，為提高產(chǎn)品的性能質(zhì)量、延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命提供可靠的保障。盧院士指出，現(xiàn)在 3D打印在工業(yè)領(lǐng)域和生活領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)還是較少的，全世界只有 30億美金左右的產(chǎn)值，與數(shù)萬(wàn)億美元的制造市場(chǎng)相比差距甚遠(yuǎn)。但是，3D打印就像剛剛發(fā)出的一個(gè)小芽，這個(gè)小芽以后會(huì)長(zhǎng)成為參天大樹(shù)，會(huì)形成茂密森林?，F(xiàn)在 3D打印還處于技術(shù)的發(fā)展期，產(chǎn)業(yè)的萌芽期，還有很大的發(fā)展空間。

“每一個(gè)科研工作者，應(yīng)該是各種各樣的夢(mèng)想家，要有各種各樣的夢(mèng)，才能激發(fā)我們創(chuàng)造的熱情。 ”盧院士認(rèn)為，3D打印目前雖然還存在著一些問(wèn)題，還需要更多的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及投資支持。但這些都是發(fā)展中的問(wèn)題，工程技術(shù)人員、科學(xué)家們正在努力探索，問(wèn)題必將逐一得到解決。不過(guò)，企業(yè)涉足 3D打印領(lǐng)域暫時(shí)還不要太“任性”，畢竟這個(gè)市場(chǎng)才剛剛發(fā)展起來(lái)。

本次活動(dòng)由 e創(chuàng)客網(wǎng)總編江彥發(fā)起，并與北京 3D打印研究院共同組織。在聆聽(tīng)了盧院士的報(bào)告后，與會(huì)者還參觀了北京3D打印研究院。研究院建筑面積約為3500平方米，擁有上百臺(tái)系列化三維掃描和 3D打印設(shè)備，是目前國(guó)內(nèi)規(guī)模最大、設(shè)備最齊全的 3D打印中心。北京 3D打印研究院由北京城市學(xué)院和西安交大快速制造國(guó)家工程研究中心共同組建，院長(zhǎng)盧秉恒為 3D打印領(lǐng)域唯一中國(guó)工程院院士。

記者手記

3D打印對(duì)于制造業(yè)而言已經(jīng)不是一個(gè)新概念，快速成型技術(shù)一直貫穿應(yīng)用于產(chǎn)品的研發(fā)流程。筆者的理解是，這輪 3D打印技術(shù)來(lái)襲，目標(biāo)是制造。3D打印已經(jīng)從研發(fā)開(kāi)始轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)深度融合后，必將給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)變革性影響。新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在興起?！?D打印研究院考察團(tuán) -百人行”活動(dòng)為行業(yè)人士提供了交流機(jī)會(huì)，并對(duì) 3D打印技術(shù)、應(yīng)用及發(fā)展前景進(jìn)行了深入的探討。endprint