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楊永強教授:3D打印技術炒得太熱,期望過高

激光制造網(wǎng) 來源:東方早報2013-04-23 我要評論(0 )   

中國3D打印技術產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟顧問楊永強:3D打印技術炒得太熱,期望過高 4月1日,中國3D打印技術產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟顧問、華南理工大學教授楊永強接受《東方早報上海經(jīng)濟評論》的記者采...

 中國3D打印技術產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟顧問楊永強:3D打印技術炒得太熱,期望過高

  4月1日,中國3D打印技術產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟顧問、華南理工大學教授楊永強接受《東方早報·上海經(jīng)濟評論》的記者采訪時表示,由于3D打印個性化制造的特點,在生物醫(yī)療領域的應用前景很廣。但時下社會對3D打印技術的期望太高,3D技術還處于一個初級階段,需要政府、各行各業(yè)資金和人力資源的投入,研發(fā)很多相關技術,大概5到10年后將是它的輝煌時代。


 

  

原理:就像搭積木

  上海經(jīng)濟評論:能簡單地講下3D打印技術的原理么?用門外漢容易理解的方式。

  楊永強:3D打印技術是一種通俗的說法。3D打印專業(yè)術語叫做增材制造(Additive Manufacturing),是一種根據(jù)三維數(shù)據(jù)模型累加材料制造實體零件的方法,通常是一層一層的疊加,與其相對應的是去除加工。它是以三維的數(shù)據(jù)模型為基礎,首先在計算機中設計一個數(shù)字化的模型,這個模型是立體的實物,比如一條輪船,然后把這個物體用計算機的特殊軟件分割成很多很小的單元,先做成二維的,把二維的累積在一起就成三維的了。通俗地講,就是我們把原來是立體的東西分割成很多個小單元,3D打印就是把小單元,比如層片材料制造好之后,像搭積木一樣累積起來變成一個立體的、三維的東西。

 

  上海經(jīng)濟評論:現(xiàn)在可以打印出多種材質的組合物嗎?比如完整的一輛汽車?

  楊永強:多種材料3D打印技術目前還屬于前瞻性前沿技術,還沒有發(fā)展到成熟階段。你剛提到的多種材料的3D打印理論上是可以的,現(xiàn)在也有些設備是可以做兩種材料,但是還不能說所有的材料組合都能做,目前還處于技術研發(fā)階段。

 

  上海經(jīng)濟評論:你是何時開始關注3D打印技術的?

  楊永強:我本人之前是從事焊接和激光加工的,在2001年,我在德國弗朗霍夫激光技術研究所做訪問學者,與他們一起研究金屬打印設備原型機。2002年回國以后我們繼續(xù)進行金屬打印設備和工藝研究,已經(jīng)堅持做了10多年研究工作。3D打印技術所涉及的材料很多,不同的材料打印技術差別很大。之前我們是從事焊接技術研究,所以我們的專長是研究金屬零件的打印成型。

  我們開發(fā)的3D打印設備的關鍵元器件是從國外進口,但是核心的機械結構、設計、控制、材料是我們自己研發(fā)。準確地說我們學校在精密金屬零件3D打印設備和技術有特色,處于國際先進、國內領先水平。

 

  上海經(jīng)濟評論:材料是3D打印的瓶頸,國內在材料技術研發(fā)方面是什么狀況?未來需要攻克的難題有哪些?

  楊永強:材料的確是大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的一個瓶頸,開發(fā)一種3D打印的專用材料需要的成本很高,而之前的市場很小,所以國內的企業(yè)一般都不會做這個。現(xiàn)在大家對這個也比較重視,我相信慢慢會有人做起來。

 

 應用:航空航天和醫(yī)學領域前景廣

  上海經(jīng)濟評論:國際上3D打印技術最尖端的應用是在哪個領域?

  楊永強:一個是航空航天,一個是生物醫(yī)學。國外做到了非常核心的東西,比如非常復雜的發(fā)動機核心部件,而國內在航空航天領域還是處于打印毛坯件的水平。

  另外,生物醫(yī)學方面將來的應用前景更可觀些。國外已有技術可以打印細胞,雖然這個是有預先性的,不是馬上可以做。比如,如果一個人的肝臟損壞了,可以提取這個人的肝臟細胞去培養(yǎng),然后將細胞分成一個一個的,之后像打印機的噴頭一樣,打印出一個肝臟,在特殊的環(huán)境下培養(yǎng)讓其存活,最后將其植入到人體中。

  據(jù)說美國已經(jīng)有人用3D打印技術成功制造了人造膀胱,當然,這項技術離臨床應用還有距離,還處于試驗階段,因為醫(yī)學方面的應用還需要許可和批準。

 

  上海經(jīng)濟評論:歐美最好的3D技術研究室有哪些?你們和他們之間有合作交流過嗎?

  楊永強:在設備方面,技術最好的是企業(yè),像德國的幾家公司如EOS,SLM-Solution,ConceptLaser,還有美國的3D System等。這些是企業(yè),它們有自己的研究室,主導著設備的關鍵技術。至于工藝和應用研究,位于德國亞琛的弗朗霍夫激光技術研究所(ILT)、漢堡的北方激光中心(LZN)以及美國奧斯汀大學有個研究所也在做這個。我們與德國的研究所學術交流比較多,每年弗朗霍夫激光技術研究所的所長Poprawe教授都會來中國做學術交流。

  德國在金屬材料方面最強,在其他材料德國EOS公司和美國3D System一直相互競爭。美國在各種材料方面的應用都不錯,美國是根據(jù)自己的戰(zhàn)略需求(在做),如在國防和航空航天領域去研發(fā)一些東西,所以有些東西不太愿意拿出來跟大家交流。以色列在光固化技術方面比較強,這也是3D打印的一個核心技術。

 

  上海經(jīng)濟評論:國內做3D打印技術的主要研究所有哪些?它們的研究側重點有區(qū)別嗎?

  楊永強:研究3D整體技術的單位目前主要是清華大學、華中科技大學、西安交通大學和華南理工大學。1980年代末清華大學、華中科技大學和西安交通大學就開始做3D技術的研究。清華是做FDM技術,這項技術是將塑料融化后用很細的噴嘴噴出來,做3D打印,但這個精度不高,做零件不行,后來清華在生物醫(yī)學方面的3D打印做得不錯。華中科技大學做粉末燒結技術,如塑料、尼龍,把材料燒成粉末后,打印產(chǎn)品,現(xiàn)在華中科技大學在砂型方面做得不錯。西安交通大學樹脂光固化比較好。它們都產(chǎn)業(yè)化了,有相應的公司,但規(guī)模都不大,前幾年能維持生存就很不錯了。

 

  上海經(jīng)濟評論:目前,政府對3D技術的研究所提供了哪些支持?

  楊永強:現(xiàn)在都在講扶持,包括我們學校,也會投資金做平臺建設,像我們?。◤V東省)的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)重大專項,也把3D打印技術列入重點支持項目。另外,國家科技部、工信部和很多省市的科技部門今年都把3D打印技術作為優(yōu)先支持對象。

 

現(xiàn)狀:公眾對3D打印期待值太高

  上海經(jīng)濟評論:你們研究室主要招收有哪些技術背景的研究員?3D技術的發(fā)展需要怎樣的人才?

  楊永強:我們研究室主要是以老師和研究生為主,大概有20人。我招收學生的主要研究方向是機械電子工程,還需要軟件和設計方面的人才?,F(xiàn)在我們也會招收材料加工方向的學生,我們學校有一個國家人體組織功能重建工程中心和生物系在合作,聯(lián)合招收一些學生,應用方面也和醫(yī)院的醫(yī)學博士生有聯(lián)合培養(yǎng)計劃。所以3D打印可以說是一個交叉學科。

 

  上海經(jīng)濟評論:你們研究室已經(jīng)有能應用到市場的研究了嗎?

  楊永強:我們正在做應用的工作,我們選擇應用時首先做的是牙科個性化正畸托槽,就是小孩牙齒長得不整齊需要糾正時用的,我們現(xiàn)在打印的托槽不是黏在牙齒外面的,是黏在牙齒的內側。每個人牙齒的內側輪廓不一樣,3D打印技術出來之前都是用鑄造的方法做出標準的產(chǎn)品,比如大中小號去套。3D打印就比較個性化,也可以實現(xiàn)定制化。這個技術是我們的專利技術,目前已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化,有人投資,已經(jīng)做好了產(chǎn)品注冊,正在做臨床推廣的工作。另外,在醫(yī)學植入體比如個性化的膝關節(jié)的3D打印,我們也聯(lián)合醫(yī)院——北京大學第三醫(yī)院在進行合作研究。#p#分頁標題#e#

 

  上海經(jīng)濟評論:你們的研發(fā)成果應用到市場時會出現(xiàn)什么問題?

  楊永強:雖然目前國內都覺得3D打印技術是個很好的技術,但是市場開放方面還是受到一定限制,人們覺得很好玩,但工業(yè)應用成本昂貴,還需要市場孕育一段時間。還有行業(yè)標準需要建立,這也是個國際問題,因為3D打印的產(chǎn)品類型很多,所以標準的建立也很復雜。另外,像剛提到的細胞打印,就可能涉及到倫理學問題。

 

  上海經(jīng)濟評論:你覺得3D技術的黃金年代,可能會在何時到來?

  楊永強:我覺得大概5到10年。但我有一些擔憂,現(xiàn)在媒體社會把3D打印炒作得過熱,好的方面是大家更加重視這個技術,不好的方面就是對這個技術的期望值太高,3D技術還處于一個初級階段,需要政府、各行各業(yè)投入資金和人力資源研發(fā)很多關鍵技術。像光伏、LED行業(yè),也一度非常熱,但是一旦過了熱度大家就不關注了?,F(xiàn)在3D技術捧得有些虛高,我擔心以后大家反而對其反感。

 

  上海經(jīng)濟評論:上一波3D打印技術關注度較高是什么時候?

  楊永強:其實3D打印技術已經(jīng)起伏好幾次了,在2000年的時候,也是個高峰,全國很多地方都建立了生產(chǎn)力促進中心,就是買光固化的設備,當時3D打印是叫作快速成型,被認為是比較前沿的技術,但是后來受到CNC技術(數(shù)控加工,是數(shù)字化加工的一種,也是去除加工的形式)的競爭,很多快速成型能做的事情,CNC也能做,而快速成型出來的東西在精度和效率方面都是比較低的,所以慢慢工業(yè)上就萎縮了,3D打印也要找自己的出路。當然,這10年3D打印技術發(fā)展很快,達到可以與鑄造精度相媲美的技術水平了,但與一般的工業(yè)應用還是有距離的。不過,在航空航天和醫(yī)學方面我覺得是很有前景的。3D打印可以試圖在局部、復雜零件上替代CNC,但目前,跟CNC相比較而言,3D打印技術只是個補充。

 

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