盧秉恒院士：泉企應(yīng)用3D打印技術(shù) 跑馬圈地正當(dāng)時(shí)

從中南海到泉州科技創(chuàng)新大講堂，盧秉恒院士講述——

泉企應(yīng)用3D打印技術(shù)：跑馬圈地正當(dāng)時(shí)!

核心提示

2015年8月21日，中南海。

70多歲的白發(fā)院士盧秉恒，走進(jìn)國務(wù)院第一會(huì)議室，在這里上了特殊的一課。

這是由李克強(qiáng)總理主持的本屆國務(wù)院第一次專題講座。臺(tái)下的“學(xué)生”，有國務(wù)院副總理，各部委領(lǐng)導(dǎo)、央企和金融機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人。講座題目是由總理親自選定的《先進(jìn)制造與3D打印》。

上周五，應(yīng)市科技部門邀請(qǐng)，盧院士做客泉州科技創(chuàng)新大講堂，以同樣的主題，為泉州各相關(guān)部門、高校、科研平臺(tái)負(fù)責(zé)人和企業(yè)代表300多人，講述了精彩的一課。 □本報(bào)記者 鄭意凡

人 物 名 片

盧秉恒，中國工程院院士，現(xiàn)為西安交通大學(xué)機(jī)械學(xué)院院長、先進(jìn)制造技術(shù)研究所所長，教授，博士生導(dǎo)師。作為我國最早從事快速成型(3D打印)與制造技術(shù)的知名專家和帶頭人之一，曾獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)等多項(xiàng)榮譽(yù)稱號(hào)，是快速制造(3D打印)國家工程技術(shù)研究中心主任，國務(wù)院機(jī)械學(xué)科評(píng)議組召集人，數(shù)控裝備國家重大專項(xiàng)專職技術(shù)負(fù)責(zé)人，國家973項(xiàng)目首席科學(xué)家，863計(jì)劃先進(jìn)制造領(lǐng)域?qū)＜摇?/p>

論“中國制造2025”

要補(bǔ)課，也要趕超跨越

盧秉恒說，上世紀(jì)80年代以來，從家電制造、汽車制造到飛機(jī)制造，中國制造先后掀起三次浪潮，逐步走向高端。得益于巨大市場(chǎng)，目前，中國已成為制造業(yè)世界第一大國，制造業(yè)總量占世界總量的20%。制造業(yè)增加值占全國工業(yè)收入的86.70%，占出口總量的 95.09%。

然而，中國并不是一個(gè)制造強(qiáng)國。比較中、德、美三國，德國的工業(yè)優(yōu)勢(shì)在于質(zhì)量過硬、基礎(chǔ)雄厚、工藝嚴(yán)謹(jǐn);美國的優(yōu)勢(shì)在于：社會(huì)創(chuàng)新、高科技優(yōu)勢(shì)、集全球資源與精英;而我們中國的重要優(yōu)勢(shì)在于：一個(gè)比較完整的工業(yè)體系、內(nèi)需市場(chǎng)巨大、人力資源豐富。

按照德國工業(yè)4.0的劃分，工業(yè)1.0到4.0的主要特征分別是機(jī)械化、電氣化、自動(dòng)化和智能化。盧秉恒認(rèn)為，目前，中國制造應(yīng)采取兩個(gè)策略：

一是追趕與跨越并舉。面對(duì)存在的階段性差距，中國要在工業(yè)2.0、3.0方面補(bǔ)課，即質(zhì)量?jī)?yōu)先、研發(fā)機(jī)器人和高檔數(shù)控機(jī)床，同時(shí)要推進(jìn)實(shí)施“中國制造2025”，大力發(fā)展工業(yè)4.0。

二是必須發(fā)揮政府科學(xué)而有力的調(diào)控作用，匯集有限的社會(huì)資源，做好協(xié)同創(chuàng)新。

他認(rèn)為，中國必須保護(hù)和充分利用巨大的市場(chǎng)需求，以引導(dǎo)和支持裝備制造。同時(shí)，注重各項(xiàng)計(jì)劃、各個(gè)行業(yè)的互動(dòng)協(xié)同發(fā)展。在新產(chǎn)品研發(fā)時(shí)，就開始與國產(chǎn)化制造裝備并行，注意第一罐奶粉效應(yīng)。而在民用領(lǐng)域，要培養(yǎng)人民的消費(fèi)觀，讓人人為培育民族工業(yè)作貢獻(xiàn)。

對(duì)目前我國的共性技術(shù)缺位問題，盧秉恒認(rèn)為需要?jiǎng)?chuàng)新思路，進(jìn)行國家級(jí)創(chuàng)新中心建設(shè)。他以德國弗朗霍夫研究院和美國制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃為例，認(rèn)為中國建設(shè)一批能協(xié)同社會(huì)創(chuàng)新資源，為產(chǎn)業(yè)提供核心技術(shù)與共性技術(shù)的創(chuàng)新中心。避免科技資源的浪費(fèi)和低水平的重復(fù)研究。

在產(chǎn)學(xué)研協(xié)同方面，企業(yè)要成為投資研發(fā)、應(yīng)用成果、集成成果的主體。盧秉恒說，產(chǎn)品選擇是企業(yè)創(chuàng)新的起跑線。企業(yè)應(yīng)更多選擇“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)”型的產(chǎn)品，而不是只盯著眼下能賺錢的產(chǎn)品。這樣創(chuàng)新才不會(huì)輸在起跑線上。要加強(qiáng)創(chuàng)新能力建設(shè)。他舉例說，日本軸承的一個(gè)企業(yè)，實(shí)驗(yàn)室面積和生產(chǎn)車間面積的比例是1∶1，而我們國家同類型的大概不到5%。此外，在大數(shù)據(jù)時(shí)代，歐美許多企業(yè)都注重累積、分析產(chǎn)品數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)來提升商業(yè)策略和產(chǎn)品研發(fā)。

在人才協(xié)同方面，他認(rèn)為要建立正確的學(xué)科評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)創(chuàng)新與工程能力培養(yǎng)。倡導(dǎo)科研人員的論文更多地寫在產(chǎn)品上，寫在裝備上。中國制造2025還需要培養(yǎng)一批工業(yè)4.0時(shí)代的企業(yè)家和科技領(lǐng)軍人，既精通制造工藝，又具有互聯(lián)網(wǎng)思維，能充分利用社會(huì)創(chuàng)新資源。創(chuàng)新型社會(huì)還需要一大批創(chuàng)客、極客，需要馬斯克式的人物，有濃厚的科學(xué)興趣和強(qiáng)烈的創(chuàng)新欲。

在全社會(huì)的協(xié)同機(jī)制方面，要加強(qiáng)科技計(jì)劃協(xié)同接力。國家科研計(jì)劃應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)研究為先，重視產(chǎn)業(yè)化共性技術(shù)，以創(chuàng)新思想、發(fā)明專利為評(píng)審依據(jù)。

在金融與科技、產(chǎn)業(yè)的協(xié)同方面，改善制造業(yè)的資金環(huán)境。引導(dǎo)金融資金更多更快地流向?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)、流向有潛力的先進(jìn)制造業(yè)，加強(qiáng)對(duì)創(chuàng)新的支持力度。

論3D打印

上世紀(jì)最重要的制造技術(shù)創(chuàng)新 打印今天與未來的顛覆性科技

3D打印是一個(gè)顛覆性的創(chuàng)新技術(shù)。

盧秉恒說，3D打印技術(shù)，被美國自然科學(xué)基金會(huì)稱為上世紀(jì)最重要的制造技術(shù)創(chuàng)新。麥卡錫報(bào)告列出了對(duì)人類生活有顛覆性影響的12項(xiàng)技術(shù)，3D打印排在第九位，排在新材料和頁巖氣之前。當(dāng)時(shí)預(yù)測(cè)在2030年全世界將達(dá)到1萬億左右美元的效益。2015年麥卡錫報(bào)告又將這一進(jìn)程前移，認(rèn)為2020年可達(dá)到5500億美元的效益。

從制造方式來說，鑄、鍛、焊在制造過程中重量基本不變，屬于等材制造，已有3000年歷史。車銑刨磨機(jī)床通過材料的切削去除，達(dá)到設(shè)計(jì)形狀，稱為減材制造，已有300年的歷史。增材制造，即3D打印技術(shù)，材料一點(diǎn)一點(diǎn)地累加，形成需要的形狀，才30年的歷史。

那么，3D打印將帶來哪些變革呢?

——產(chǎn)品開發(fā)周期與成本大幅下降。

3D打印可以制造形狀復(fù)雜的零件，所想即所得，它直接由設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，不需要傳統(tǒng)制造必需的工裝夾具模具制造等生產(chǎn)準(zhǔn)備，編程簡(jiǎn)單，因此在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)驗(yàn)證中，特別方便。使產(chǎn)品開發(fā)周期與費(fèi)用至少降低為一半，成為機(jī)電產(chǎn)品和裝備快速開發(fā)的利器。

這種增材制造僅在需要的地方堆積材料，材料利用率接近100%。航空航天等大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件采用傳統(tǒng)切削加工，往往95%—97%的昂貴材料被切除。而采用3D打印，材料利用率由5%提升至85%，制造周期由數(shù)月壓縮為幾天。

此外，它可以快速、低成本實(shí)現(xiàn)單件制造，個(gè)性化制造。特別適合個(gè)性化醫(yī)療和高端醫(yī)療器械。如人工骨、手術(shù)模型、骨科導(dǎo)航模板等。

——基于3D打印的再設(shè)計(jì)，帶來產(chǎn)品、裝備的顛覆性變革。

3D打印可以將數(shù)十個(gè)、數(shù)百個(gè)甚至更多的零件組裝的產(chǎn)品一體化一次制造出來，大大簡(jiǎn)化了制造工序，節(jié)約了制造和裝配成本。以3D打印新工藝的視角對(duì)產(chǎn)品、裝備再設(shè)計(jì)，可以制造傳統(tǒng)制造技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，為設(shè)計(jì)創(chuàng)新提供了非常大的創(chuàng)新空間。可能是3D打印為制造業(yè)帶來的最大效益所在。

近兩年，3D打印顯現(xiàn)出顛覆性變革。如GE公司做的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴嘴，把20個(gè)零件做成了一個(gè)零件，成本材料大幅度的減少，還節(jié)省燃油15%。美國3D打印的概念飛機(jī)，重量可以減輕65%。而3D打印汽車，可以把2萬個(gè)零件集成為40個(gè)，6天打印完成且減重1/3。

——互聯(lián)網(wǎng)+3D打印：催生萬眾創(chuàng)新、萬家創(chuàng)業(yè)。

“GE公司在網(wǎng)上發(fā)布了一條消息，挑戰(zhàn)3D打印，將飛機(jī)的一個(gè)零部件讓創(chuàng)客設(shè)計(jì)。第一名只用了原始結(jié)構(gòu)的1/6的重量就完成了全部測(cè)試，而設(shè)計(jì)者是19歲的年輕人。3D打印展現(xiàn)了全民創(chuàng)新的通途。”

盧秉恒說，3D打印已經(jīng)成為創(chuàng)客最歡迎的工具之一。它可為可穿戴電子、家居用品、文化產(chǎn)業(yè)、服裝設(shè)計(jì)等行業(yè)提供個(gè)性化定制生產(chǎn)模式，有望引領(lǐng)生產(chǎn)從大批量制造走向個(gè)性化定制的第三次工業(yè)革命，有力促進(jìn)大眾創(chuàng)新，萬眾創(chuàng)業(yè)。

眼下，“互聯(lián)網(wǎng)+3D打印”的制造模式已經(jīng)出現(xiàn)，即收集大眾的個(gè)性化需求，由創(chuàng)客完成設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案由3D打印件進(jìn)行驗(yàn)證;再由虛擬制造組織生產(chǎn)，由物聯(lián)網(wǎng)來配送。美國眾創(chuàng)公司，15000名訪客、6000名創(chuàng)客。亞馬遜利用網(wǎng)絡(luò)銷售3D打印商品，營業(yè)額已達(dá)數(shù)十億美元，利潤30%。“未來，這種模式將成為萬眾創(chuàng)新、萬家創(chuàng)業(yè)的最佳技術(shù)途徑。”盧秉恒說。

——從增材到創(chuàng)材，從創(chuàng)材到創(chuàng)生。

盧秉恒說，利用3D打印高能束的集中能量，以3D打印設(shè)備作為材料基因組計(jì)劃的研制驗(yàn)證平臺(tái)，可以開發(fā)出超高強(qiáng)度、超高韌性、超高耐溫、超高耐磨的各種優(yōu)秀材料，讓增材制造變成創(chuàng)材技術(shù)。

此外，3D打印還可以創(chuàng)生，即應(yīng)用于組織支架制造、細(xì)胞打印等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生物活性器官的制造，為生命科學(xué)研究和人類健康服務(wù)。比如，最近我國首創(chuàng)了利用導(dǎo)航模板實(shí)現(xiàn)癌癥的靶向治療，避免了放療玉石俱焚的副作用。

3D打印技術(shù)現(xiàn)狀：

既是技術(shù)井噴期、產(chǎn)業(yè)起步期 也是企業(yè)的跑馬圈地期

據(jù)盧秉恒介紹，目前，中國在3D打印的研究方面處于國際前列，如論文和申請(qǐng)專利的數(shù)量處于世界第二。在應(yīng)用方面，我國工業(yè)級(jí)設(shè)備裝機(jī)量居全世界第四，但金屬打印的商業(yè)化設(shè)備還主要依靠進(jìn)口。國產(chǎn)工業(yè)級(jí)裝備的關(guān)鍵器件、工業(yè)級(jí)3D打印材料等也基本依靠進(jìn)口。“從產(chǎn)業(yè)的發(fā)展看，我們發(fā)展太慢，企業(yè)小而散。必須研發(fā)核心技術(shù)與原創(chuàng)技術(shù)，打造自己的創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈。現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)有若干3D打印公司上市，科技開始與資金結(jié)合，這是一個(gè)良好的開端。”

他認(rèn)為：3D打印從質(zhì)和量?jī)煞矫鎸?duì)國家戰(zhàn)略地位和今后的科技發(fā)展都產(chǎn)生重大影響的技術(shù)。目前，該技術(shù)正處于一個(gè)技術(shù)的井噴期，產(chǎn)業(yè)的起步期，企業(yè)的跑馬圈地期。我們應(yīng)該抓緊標(biāo)準(zhǔn)的研究，擁有話語權(quán)。在航空件和高端醫(yī)療器械方面，要積極研究面對(duì)3D打印個(gè)性化制造產(chǎn)品準(zhǔn)入的標(biāo)準(zhǔn)，以有利于新技術(shù)的應(yīng)用。要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，發(fā)展原創(chuàng)技術(shù)，在3D打印的新材料研發(fā)，顯著提升打印件的質(zhì)量和打印效率等方面有創(chuàng)新技術(shù);要建立創(chuàng)新體系，為企業(yè)提供核心技術(shù)和共性技術(shù);要攻克關(guān)鍵核心器件，打造產(chǎn)業(yè)鏈;要引導(dǎo)金融資本，助推3D打印企業(yè)做大做強(qiáng)，形成若干個(gè)具備國際競(jìng)爭(zhēng)規(guī)模的企業(yè)。

談泉州如何嫁接3D打印技術(shù)

產(chǎn)業(yè)應(yīng)用潛力大 可成立公共研究平臺(tái)

在現(xiàn)場(chǎng)提問環(huán)節(jié)和后續(xù)專訪中，盧秉恒認(rèn)真回答了一系列問題。

——3D打印技術(shù)目前市場(chǎng)應(yīng)用如何，市場(chǎng)爆發(fā)點(diǎn)在哪?泉州哪些產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域可從中找到新商機(jī)?

盧秉恒說，目前，3D打印技術(shù)主要用于航空航天、汽車等高端裝備制造，以及醫(yī)療，文化創(chuàng)意等需要個(gè)性化和快速響應(yīng)的產(chǎn)業(yè)，還有教育領(lǐng)域。比如，在汽車零配件、輕工產(chǎn)品、家電等產(chǎn)品開發(fā)中，可降低產(chǎn)品開發(fā)周期與費(fèi)用一半以上;在個(gè)性化醫(yī)療方面，在骨替代物制造、牙科整形與修補(bǔ)等方面已經(jīng)有初步應(yīng)用，效果顯著;在航空航天產(chǎn)品研發(fā)中，可以制造與鍛件性能媲美的大型構(gòu)件等。這些技術(shù)正在成為改造傳統(tǒng)行業(yè)和創(chuàng)造新型企業(yè)的重要工具和方向。

“中國有十三億人，細(xì)分市場(chǎng)之下，僅在高端醫(yī)療服務(wù)方面，就有很多需求，很大的爆發(fā)力。對(duì)于泉州來說，鞋服產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，裝備制造業(yè)的提升等，3D打印技術(shù)都大有用武之地。關(guān)鍵是要有一大批學(xué)科交叉人才，把技術(shù)研究透了，然后與產(chǎn)業(yè)鏈銜接到位。”

——目前，泉州3D打印企業(yè)約有500多家，但規(guī)模較小，產(chǎn)值較低;另一方面，也缺乏3D打印技術(shù)的研發(fā)力量，企業(yè)單獨(dú)研發(fā)成本較高。對(duì)此，政府和企業(yè)要如何行動(dòng)起來?

盧秉恒說，可以建一個(gè)3D打印的公共研發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)共性技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)共享，為中小企業(yè)研發(fā)服務(wù)。“政府可以牽頭成立引導(dǎo)資金，找一些企業(yè)家來投資，辦一個(gè)實(shí)體的公司，來運(yùn)作這個(gè)平臺(tái)。哪家企業(yè)要產(chǎn)品開發(fā)，都可以到這個(gè)平臺(tái)來做。這樣你有CAD設(shè)計(jì)，然后有3D打印驗(yàn)證。如果這個(gè)產(chǎn)品還有缺陷，立刻就進(jìn)行改正。這樣很快進(jìn)入一個(gè)周期，原來可能你設(shè)計(jì)一個(gè)新產(chǎn)品需要半年，現(xiàn)在有3D打印的幫助可能一個(gè)星期就完成了。”

盧秉恒透露，西安交通大學(xué)將與泉州企業(yè)和高校就3D打印技術(shù)應(yīng)用與人才培養(yǎng)方面，達(dá)成一系列合作。

【新聞背景】

14至15日，應(yīng)市科技部門邀請(qǐng)，原航空航天工業(yè)部部長林宗棠與中國工程院盧秉恒院士一行來泉考察3D打印技術(shù)發(fā)展情況。期間，考察組一行前往晉江工業(yè)設(shè)計(jì)成果館、石獅星期YI眾創(chuàng)空間、九牧廚衛(wèi)有限公司、云尚三維科技公司等參觀考察，與企業(yè)和科技部門負(fù)責(zé)人展開多場(chǎng)座談，詳細(xì)了解泉州3D打印技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用情況，探討促成相關(guān)研究機(jī)構(gòu)與泉州企業(yè)、高校達(dá)成合作。

據(jù)了解，近年來，泉州3D打印企業(yè)不斷涌現(xiàn)，部分企業(yè)開始嘗試將3D打印技術(shù)用于產(chǎn)品成型開發(fā)和服務(wù)。我市作為“中國制造2025”首個(gè)地方試點(diǎn)，3D打印技術(shù)發(fā)展前景十分廣泛，特別是在鞋服紡織、建筑材料、工藝制品等我市優(yōu)勢(shì)傳統(tǒng)行業(yè)領(lǐng)域中采用3D打印技術(shù)“打印”出產(chǎn)品零部件，能大幅度降低生產(chǎn)成本和材料的浪費(fèi)，有效提升產(chǎn)品附加值和企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。 放大 縮小 默認(rèn)