展望3D打印技术发展路线图_卢秉恒

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中国信息化周报/2013年/7月/29日/第005版

趋势

展望3D打印技术发展路线图

中国工程院院士卢秉恒

3D打印技术，在很多地方可以跟传统制造技术相结合，发挥很大的作用。它像一个秤砣，秤砣虽小压千斤，作用很大。

3D打印技术的推广具有实际的意义。当然它只是一个新的想法，目前暂时还不能形成很大的产值。3D打印的应用领域非常广泛，它的应用领域的多少，在一定程度上体现了一个国家的创新程度。

美国的3D打印技术的普及程度很高，而我们国家则较低。所以，目前我们迫切需要完成从制造大国走向制造强国、从中国制造到中国创造的转变。3D打印是一个很好的工具。

美国希望通过人工智能、机器人、三维制造来占领制造业的高端。有一位美国学者提到，他们要用3D技术来实现在美国发明，在美国制造。这样一来，该是轮到中国人为他们的制造业担忧了。对此，我们应该予以高度的重视。

技术起源与探索

美国很早就开始对3D打印技术进行探索。1979年，他们提出用3D打印制造飞机涡轮盘。1985年，他们开始进行钛合金打印，并将这项成果公之于众。2000年以后，其战机上开始使用3D打印零件。2012年，他们开始测试新一代的3D打印机，其打印出的零部件可以用于空间站。在月球上，他们计划用月球上的材料进行建筑打印，建造月球基地。在这一发展历程中，他们探索出了很多的东西。

中国在3D打印技术方面的探索，实际上也已经将近20年了。不仅在研发方面，在一些应用领域上也进行了很好的尝试。应该说，3D打印技术并不是一个新鲜的事物，但它为公众所知晓是最近一两年的事情。

我们用3D打印技术进行了一些家电产品以及零部件的开发，现在已产生了很大的影响。在一些领域，我们较好地完成了产品开发、实践方面的探索。

可以说，目前3D打印技术的发展已经有了良好的起点，当然，同国外的先进水平相比，我们还有很大的差距，而且尚未形成很好的产业链。

目前，在3D打印技术领域，我们在全国各地已建立了20多个服务、生产中心，这些中心已发挥了其应有的价值，正进行一些探索性的服务工作。

当然，类似的工作在美国已成形，譬如制作牙套，有的公司购买150台3D打印设备做牙套，其服务规模已很大。我们在这方面的差距还比较大，但我们的探索从未间断。

云制造背景下的制造业新模式

3D打印技术将会对制造业产生怎样的影响?它会带来制造技术的一场革命。此前，云制造的概念已多次被提及，两者相结合，就会出现一种崭新的模式。这样设计师将不再是某一个企业的设计师，他的作品——好的设计将放在云端共享，任何人都可以下载、付费、使用，这将影响企业组织模式的演化。

还有一个最直接的影响就是，3D打印可以打印出传统加工无法加工的东西。例如在一个项目中，国外已通过3D打印技术把三百多个零件简化成三个零件，原来设计师无法完成设计的东西，现在都可以设计了。这样一来，创新设计的路径就得到了拓展。

目前，在国外的工业界，已经把3D打印技术作为产品开发模式中必经的一个工序，设计师要把他的设计付诸生产，中间耍经过这样一个阶段:通过3D打印进行验证，完成装备、力学等方

面的验证。

有人担心，3D打印会不会冲击传统技术，甚至会颠覆传统技术，使传统技术没有立足之地。我认为不会。我们可以看到，制造技术已经存在了几千年，现在我们仍然离不开它，制造技术里的很多东西，其生命期是非常长的。

3D打印技术的出现，使得传统的制造技术有了更广阔的天地。3D打印技术在很多地方可以同传绕的制造技术相结合，发挥很大的作用。它像一个秤砣，秤砣虽小压千斤，作用很大。

譬如在飞机制造领域，我们可以完成某些零部件的小批量生产。甚至我们可以探索一下，有没有可能打印出飞机的机身。还有航空航天领域的很多冷却装置，也包括我们民用的一些冷却装置，可以采用3D打印技术，提高效率。

3D打印技术可以让人们发挥自己的想象力，3D打印技机最终可以出现在每个人的办公桌上，甚至进入家庭。

3D打印路线图初探

探索3D打印的路线图是世界各国都非常关注的问题。美国、英国、澳大利亚都在做相应的探索。国外对3D打印路线图的探索最典型的应用是发动机的研发，一些企业展开了大量的技术专利并购，以保护企业的发展前景。

今天我们共同讨论3D打印技术发展的路线图，我们希望从3D技术发展到4D打印，最后发展到5D打印。

何谓4D打印?媒体上已经做过相关的报道。实际上通过智能材料打印成一个结构，在温度、环境发生变化以后，这种材料就变形了，就会变成我们在工作状态下需要的结构，这就是4D打印的概念。

5D打印的概念就是现在的细胞打印，我们需要的活体、器官可以通过打印的方式实现。

在3D打印应用方面，我们希望拓展从上个世纪80年代开始的原形发展理念，完善实现批量制造所需的技术。在批量制造形状复杂的产品时，传统的制造技术没有办法实现，而3D打印可以很好地实现。

上个世纪80年代以来，3D打印的研发基本上集中于高校和一些科技型企业，发展到今天，可能要面临一个技术扩散的阶段。从航空航天等尖端领域，到日常消费品的制造领域，3D打印技术都大有用武之地。

我们的探索将由科技界延展至企业界、金融界，3D打印技术将运用到全社会的协同创新上。具体的路线图是:从塑料三维打印方面普及到汽车、电器等产品的开发，最后深入到千家万户；在航空航天结构件，或者飞机发动机的关键件上，3D打印技术的目标是将产品开发的周期降低一半，费用降低一半；3D打印技术还将成功地扩展到陶瓷、生物材料制造等多个领域。

在产业方面，我们希望在5年内，3D打印技术能够形成产业链，完成主要材料和关键元器件的开发，包括树脂的、基础类的装备，3D打印的比例达到60%到80%；与此同时，涉及3D打印技术的软件领域应该形成一个行业，实现在各个行业都有应用，并形成一定的示范效应。

3D打印技术的10年目标是，其能够在价值较大的元器件国产化制造上有所作为，并成为航空航天复杂零件的小批量制造的手段。