楊永強教授：金屬增材制造將走向何方,？

來源：3D打印商情

楊永強

華南理工大學(xué)教授,，博士生導(dǎo)師

1談金屬增材制造的趨勢
楊永強教授：在所有增材制造技術(shù)里,，金屬增材制造應(yīng)該是目前發(fā)展最快,，也是應(yīng)用前景最好的技術(shù)之一。目前,，它有幾個發(fā)展趨勢：一是，零件尺寸越做越大�,，F(xiàn)在增材制造出來的零件大部分尺寸較小,、效率偏低，滿足不了工業(yè)發(fā)展的要求以及市場對于大型零部件的需求,；二是,，成型效率和制造精度進(jìn)一步提升。供應(yīng)商,、市場在這方面的要求也比較高,；三是，比較完善的檢測系統(tǒng)和制造標(biāo)準(zhǔn)的出臺�,，F(xiàn)在國內(nèi)很多設(shè)備制造商,，以及國外比較有名的一些制造商在中國銷售設(shè)備，但是,，現(xiàn)在我們制造產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)以及檢測的體系還沒完全建立起來,。很多人說國外的設(shè)備做的好，國內(nèi)設(shè)備不好,，這只是一個先入為主的觀念,，沒有什么依據(jù)，這也體現(xiàn)了制訂標(biāo)準(zhǔn)的重要性,；四是,，應(yīng)用端開發(fā)持續(xù)加快。無論是金屬增材制造還是3D打印，全球的應(yīng)用,、市場份額都不是很高,，尤其在國內(nèi)，盡管現(xiàn)在炒的火熱,，但真正的市場營收,、經(jīng)濟(jì)效益并不明顯，甚至可以說比較少,，主要的原因就在于應(yīng)用端還沒有充分開發(fā),，在很多應(yīng)用領(lǐng)域，人們還不太了解和認(rèn)識金屬增材制造和3d打印技術(shù),，不知道它能做什么,，能做到什么程度？因此,，應(yīng)用端是整個行業(yè)亟待開發(fā)的,。

2談金屬增材制造工業(yè)應(yīng)用
楊永強教授：金屬增材制造的工業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)域，主要有三個：

第一個是航空航天,。航空航天領(lǐng)域很多零部件都比較復(fù)雜,，成本較高，3D打印與增材制造因為它的技術(shù)特點,，特別適合在這一應(yīng)用領(lǐng)域大展拳腳,。國外像GE公司，以及國內(nèi)很多航空航天的企業(yè)也都非常重視在這一領(lǐng)域的發(fā)展,。

第二個是生物醫(yī)療,。3D打印在生物醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用非常受矚目，且已經(jīng)普及——從模型,，到一類器械,、二類三類器械都已經(jīng)有成功案例，尤其是三類器械如植入體,，這方面的應(yīng)用受到了國家,、地方還有整個行業(yè)的高度重視。所以說生物醫(yī)療是3D打印未來發(fā)展非常大的一個市場領(lǐng)域,。不過,，這一領(lǐng)域尚需解決一個約束的瓶頸——先獲取醫(yī)療許可。

第三個是工業(yè)模具領(lǐng)域,。在3D打印還叫“快速成型”的時候,，就有很多預(yù)測說模具行業(yè)是3D打印最大的應(yīng)用領(lǐng)域。工業(yè)模具行業(yè)有著每年數(shù)千億的市場,，可謂巨大,。但3D打印在模具上的應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到它該獲得的市場份額,，還僅處于起步階段，主要原因在于它的競爭對手CNC技術(shù)比較成熟,，很多工業(yè)模具用CNC機床就可以做出來,，對比之下3D打印還沒有太大的優(yōu)勢，但隨著工業(yè)的發(fā)展,、技術(shù)的提高,，3D打印適合于各種形狀復(fù)雜、曲面,、可打印內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢會凸顯,。隨著以功能需要為導(dǎo)向的3D打印越來越被認(rèn)可，當(dāng)3D打印達(dá)到最佳的性價比時,，未來在工業(yè)模具領(lǐng)域會有非常大的發(fā)展空間,。

3談增材制造相關(guān)扶持政策
楊永強教授：在我國，從國家有關(guān)部委,，到地方政府,，都對3D打印產(chǎn)業(yè)給予很多政策和項目的支持。分兩個層面說吧：一,、國家層面,，基于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的出發(fā)點，近年來,，工信部,、科技部、發(fā)改委等十二個部委發(fā)布了兩份制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃——分別是《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計劃（2015-2016）》與《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2017-2020)》,，在這兩個發(fā)展規(guī)劃里，都把金屬增材制造裝備,、3D打印材料列為首要的發(fā)展對象之一,，這也可以看出，增材制造技術(shù)在中國制造里的重要地位,；二,、地方層面，比如說,，2014-2018年,，廣東省連續(xù)4年推出了專門的激光和增材的重大專項，支持了很多項目,；2018-19年又參照國家的科技部的重點研發(fā)計劃,，也投入大筆資金支持并制訂了激光和增材制造的重點研發(fā)計劃。

無論是國家還是地方的這些實實在在的舉措,，主要目的是推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,。比如說廣東省去年年底出臺“促進(jìn)科技創(chuàng)新十二條”，雖然沒有重點提及3D打印，但它也是科技創(chuàng)新重點支持,、重點發(fā)展的對象,。此外，還有很多配套的政策,。

這些政策吸引了大量的社會資金投入到3D打印行業(yè),，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展。在這些政策,、資金的支持下,，國家級、省市級3D打印創(chuàng)新中心紛紛建立,，甚至一些大企業(yè),，都在相繼建立增材制造研發(fā)和創(chuàng)新中心�,？梢钥吹�,，3D打印技術(shù)受到的重視可以說是前所未有的，沒有任何一個技術(shù)曾有如此待遇,，相信在各級各方的重視下,，金屬增材制造、3d打印有著非常光明的前景,。

4談專利落地的產(chǎn)業(yè)化
楊永強教授：我們?nèi)A南理工大學(xué)在金屬增材制造領(lǐng)域進(jìn)行研發(fā)是從2002年開始的,，也從那個時候開始進(jìn)行專利上的布局。我們的專利大概分幾個方面,，一是設(shè)備,，設(shè)備的專利主要在關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵零部件方面；二是控制軟件和外觀設(shè)計專利,；三是3D打印的創(chuàng)新應(yīng)用,。

我們?nèi)A南理工大學(xué)金屬材料增材制造團(tuán)隊經(jīng)多年的積累，已經(jīng)申請了300多項專利,，其中,，發(fā)明專利授權(quán)的已經(jīng)達(dá)到48項，實用新型專利授權(quán)的已經(jīng)超過了120項,。我們還有很多應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新專利,，比如醫(yī)學(xué)應(yīng)用，從口腔科到骨科,，有很多關(guān)鍵技術(shù)的專利……華南理工把一些重點設(shè)備的發(fā)明專利以及一些重點的實用新型專利轉(zhuǎn)移給了雷佳增材公司進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化,。

雷佳是一家2017年成立的科技型企業(yè)，它主要以生產(chǎn)金屬3D打印機為主,，目前有DiMetal-50,、DiMetal-100等小型金屬3D打印機以及DiMetal-280,、DiMetal-300、DiMetal-500等大型多材料金屬3D打印機,。這些設(shè)備都是因應(yīng)用需求而開發(fā)的,。此外，雷佳還承接加工服務(wù)等業(yè)務(wù),，在模具,、醫(yī)學(xué)、精密零部件,、珠寶首飾等等行業(yè),，也做了大量的加工服務(wù)和示范應(yīng)用。由于一個企業(yè)發(fā)展有一定的規(guī)律,，雷佳成立才兩年,，設(shè)備主要在一些特定行業(yè)銷售，市場占有率還有待提高,。其實整個3D打印市場規(guī)�,，F(xiàn)在也不是很大，所有的企業(yè)都處在開發(fā)市場的起步階段,，但雷佳是一家開拓性企業(yè),，相信在不久的將來，雷佳的產(chǎn)品會在某一些行業(yè)里大放異彩,。

我們還把一些應(yīng)用方面的專利轉(zhuǎn)移給了其它企業(yè),，比如做牙科正畸托槽的廣州瑞通生物科技有限公司。我們還和北京大學(xué)第三醫(yī)院合作,，申請了20多項像膝關(guān)節(jié)方面的發(fā)明專利,，通過授權(quán)和出售的方式賣給了北京某家醫(yī)療器械有限公司，由他們專門把3D打印的膝關(guān)節(jié)應(yīng)用到臨床上,，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化和醫(yī)療許可,。可以說,，我們的技術(shù)專利，從專利申請,、布局到專利轉(zhuǎn)化,、應(yīng)用等方面工作開展得十分順利。

5談金屬增材制造的產(chǎn)業(yè)布局
楊永強教授：目前整個3d打印的應(yīng)用市場還有待開發(fā),，不光是雷佳,，國內(nèi)所有的3D打印設(shè)備制造商都肩負(fù)著開發(fā)市場的重要任務(wù)。雷佳在市場開發(fā)方面將著手在四個領(lǐng)域做一些準(zhǔn)備與投入：一是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,。醫(yī)學(xué)市場體量非常大,，但醫(yī)學(xué)應(yīng)用有一些準(zhǔn)入門檻,，比如3D打印產(chǎn)品須通過醫(yī)療器械管理部門和國家藥監(jiān)局認(rèn)證，以及個性化設(shè)計方面也需要制定一些標(biāo)準(zhǔn)等等,，而且社會認(rèn)知也需要一個過程,。目前在這一領(lǐng)域，我們可以提供一些加工服務(wù),，比如幫醫(yī)院打一些樣品來做一些測試性的臨床試驗,，但大規(guī)模生產(chǎn)還需要進(jìn)一步開發(fā)；二是模具領(lǐng)域,。工業(yè)模具的需求非常大,，3d打印未來在這一領(lǐng)域的巨大能量是可預(yù)見的。只是目前的3D打印在兩個方面有所欠缺——一是表面質(zhì)量和尺寸精度需要提高,；二是成本過高,。隨著市場的開發(fā)、材料和設(shè)備的逐漸成熟,，成本逐漸下降,，高性價比的3D打印在模具領(lǐng)域廣泛應(yīng)用指日可待；三是珠寶首飾領(lǐng)域,。其實非金屬的蠟?zāi)ず蜆渲�膜在珠寶首飾領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)很普遍,，但金屬打印現(xiàn)在還處于初期階段，未來市場的發(fā)展空間非常大,，我們在這方面還需要做大量的開拓性工作去開發(fā)市場,；四是精密小型零部件領(lǐng)域。打印體積小,、形狀復(fù)雜,、需求量大的物件是3D打印的優(yōu)勢所在，量產(chǎn)化是未來的發(fā)展方向,，以此打破“3D打印只能做單件和小批量生產(chǎn)”的束縛,，精密小型零部件將會是產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益的領(lǐng)域。目前我們已經(jīng)在這個領(lǐng)域做了一些嘗試,，取得了不小的突破,。

6談增材制造產(chǎn)業(yè)化的經(jīng)驗與教訓(xùn)
楊永強教授：對一種新的技術(shù)進(jìn)行一些創(chuàng)新的開發(fā)其實并不是一件容易的事，要在增材制造行業(yè)扎穩(wěn)腳跟,，首先,，你需要有敏銳的眼光，在整個科技發(fā)展的前沿發(fā)現(xiàn)并找到適合自己的突破口,，即是根據(jù)自身的能力,、自身的優(yōu)勢選擇適合的技術(shù)領(lǐng)域，而不是盲目地對不擅長的事情大包大攬,。比如我87年研究生畢業(yè)就進(jìn)入了激光領(lǐng)域,，在相長的時間里,，這個行業(yè)并沒有做起來，在我接觸激光3D打印技術(shù)后,，我覺得這會是未來一個很有潛力的發(fā)展方向,，便從激光行業(yè)轉(zhuǎn)到了增材制造技術(shù)上來，也算是比較早進(jìn)入增材制造領(lǐng)域的,。

第二點,，長時間的堅持。我曾說過我在這個行業(yè)里坐了10年冷板凳,，這話怎么說的呢,？就是我們剛剛開始金屬3D打印研究的時候，大家對此相當(dāng)陌生,，都覺得這是很好的技術(shù),，但當(dāng)我們進(jìn)行推廣的時候，他們就會說你的尺寸精度不夠,，強度不行……缺點能給你說一大堆,，但在挫折面前，你需要保持耐心,，認(rèn)準(zhǔn)一個方向后,，堅持不懈，幾年,、幾十年……投入大量的精力去堅持,。很多同行說我們?nèi)A南理工大學(xué)的團(tuán)隊在這個領(lǐng)域做的非常好，其實大家只看到我們今天的輝煌,，沒看到我們前面那么多年的心酸,。人們從開始的不認(rèn)識到認(rèn)識，到現(xiàn)在有更多的人來主導(dǎo),、來投入這一技術(shù)領(lǐng)域,，做研發(fā)、做生產(chǎn),，發(fā)展態(tài)勢很喜人,。

第三，緊跟市場,。我們做科研的,，做論文、做技術(shù)研究,，如果束之高閣并不會產(chǎn)生什么社會效益，要緊跟市場,，去做一些應(yīng)用前景比較好且市場需求的技術(shù)開發(fā),。這些年來,，我們?nèi)A南理工大學(xué)一直就是這么做的。