法國(guó)Alain院士報(bào)告：增材制造技術(shù)縱覽

   

IAME中國(guó)（西安）國(guó)際3D打印博覽會(huì)暨高峰論壇

報(bào)告主題：增材制造技術(shù)縱覽

報(bào)告人：Alain BERNARD法國(guó)國(guó)家技術(shù)科學(xué)院院士，南特中央理工學(xué)院教授，法國(guó)增材制造協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)（法國(guó)）

女士們,、先生們，各位同行們，特別榮幸代表法國(guó)國(guó)家技術(shù)科學(xué)院來(lái)做演講,，給大家介紹我們系統(tǒng)的想法，我們從盧院士演講中知道在整個(gè)行業(yè)中未來(lái)所面對(duì)的一些挑戰(zhàn),，尤其在制造行業(yè)中所面對(duì)的一些瓶頸,，還有一些本身的特點(diǎn)。我們知道在制造行業(yè)中整個(gè)世界范圍內(nèi),，我們有很多的方法,，有很多的學(xué)科都被融入進(jìn)來(lái)，我們確實(shí)是有很多成熟發(fā)展的階段,，但是在人本思想的驅(qū)動(dòng)下,，我們面對(duì)更多的挑戰(zhàn)問(wèn)題，我們需要更多研究員攜手起來(lái)進(jìn)行合作,，也需要共同去發(fā)展我們的行業(yè)和工業(yè),，包括我們的信息技術(shù)，還有最先進(jìn)的增材制造的一些理念和信息,。我們提到有增材,、減材、等材等等不斷更迭變化技術(shù)的概念和技術(shù)的層次，我現(xiàn)在想要跟大家介紹更多考慮全景的內(nèi)容,。

我想跟大家聊到最多的一點(diǎn)是在未來(lái)發(fā)展中一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的集群,，我們看到增材有非常廣闊的應(yīng)用，而且它需求的量也是逐步顯現(xiàn),，不斷地增加,，我們?cè)谖磥?lái)所使用的增材，當(dāng)然是我們必須要讓它變的更為高效,，更重要的碰到的一個(gè)挑戰(zhàn)性的問(wèn)題,，我們看到有一些破壞，我們使用過(guò)程中所產(chǎn)生的浪費(fèi),，尤其是在循環(huán)經(jīng)濟(jì)中,，循環(huán)經(jīng)濟(jì)最為提倡要提高這種高效的應(yīng)用，而且也要考慮到生態(tài)環(huán)境的影響,，在我們?nèi)ブ圃旌驮僦圃煺麄�(gè)環(huán)境中,，我們看到這也是有很多應(yīng)用的場(chǎng)景和應(yīng)用的范圍。我們有很多這種原件跟它進(jìn)行對(duì)比,，對(duì)它進(jìn)行研究,，尤其最近這一段時(shí)間，米蘭理工學(xué)院研發(fā)出一些新的技術(shù)和新的應(yīng)用場(chǎng)景,。

我們看到工業(yè)4.0的革命,，其實(shí)我們演化出來(lái)最基礎(chǔ)的制造業(yè)的場(chǎng)景，我們有很多的挑戰(zhàn),，尤其是在靈活性,、應(yīng)用性等等的特點(diǎn)都是不斷地突顯出來(lái)，尤其是我們需要實(shí)現(xiàn)這種可持續(xù)性的制作業(yè)的發(fā)展,，這是我們外來(lái)發(fā)展前瞻性的場(chǎng)景,，而且我們需要對(duì)此基于非常大的考慮,，我們看到未來(lái)的時(shí)候,，我們需要看到很多的設(shè)備由不同的組件來(lái)組成的，我們看到整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈它的增速情況都是非常大的,，尤其在未來(lái)后期發(fā)展中,，在銷(xiāo)售之后，它的后銷(xiāo)售期會(huì)有更多的步驟進(jìn)來(lái),，我們看到一些3D打印的部件和設(shè)計(jì)的設(shè)備,，就像之前盧院士提到，在過(guò)去的發(fā)展中,，尤其是在行業(yè)的發(fā)展中,，尤其是在學(xué)術(shù)方面，我們很多的研究都是要不斷地去鋪開(kāi),，涉及到各個(gè)層次和各個(gè)領(lǐng)域,。

大家看一下,，我們總共有7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)，我們有主軸性的,，我們有很多不同的技術(shù)來(lái)幫助我們對(duì)設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代,，尤其在應(yīng)用場(chǎng)景中，這是非常漂亮的我們需要做的事情,，我們需要大家進(jìn)行團(tuán)隊(duì)化的運(yùn)作,，尤其是進(jìn)入到很多的項(xiàng)目中去，尤其在增材制造方面,，我們會(huì)有更多的考量和考慮,，我們有很多的設(shè)備。當(dāng)然中國(guó)作為很強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)者,，尤其在裝備制造行業(yè),，中國(guó)的制造方會(huì)看到有法國(guó)的一些制造競(jìng)爭(zhēng)者，尤其在未來(lái)的發(fā)展中,，我們看到人工智能,，以及電子設(shè)備它這種智能化的發(fā)展會(huì)帶來(lái)更為廣闊戰(zhàn)斗的場(chǎng)景。

我們不僅僅是要關(guān)注異件的方面,，我們還要放到整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的方面,，我們有不同的產(chǎn)品，產(chǎn)品類(lèi)別是不同的,，我們還要關(guān)注到功能性的產(chǎn)品,，光生產(chǎn)是不夠的，要有更多價(jià)值鏈的賦予,，有很多專(zhuān)業(yè)需要跨專(zhuān)業(yè),，跨行業(yè)進(jìn)行合作，這方面合作前景比較大,，尤其是軟件和硬件需要更多的結(jié)合,，而且這也是非常明顯的狀況，像計(jì)算機(jī),、機(jī)器人等等行業(yè)的發(fā)展,，也是不斷地融合到增材制造行業(yè)中的。如果不是最為迅猛的這些技術(shù)浪潮的涌現(xiàn),，我們更多考慮到技術(shù)的層面,。它整個(gè)價(jià)值鏈的鋪開(kāi)基于增材制造行業(yè)所展開(kāi)的，我們需要對(duì)這個(gè)價(jià)值鏈有不同的切分,，第一個(gè)部分是對(duì)價(jià)值鏈進(jìn)行設(shè)計(jì),，我們需要對(duì)整個(gè)價(jià)值鏈的工作進(jìn)行置備，比如原材料的部分，原材料是價(jià)值鏈最重要的一個(gè)部分,。而且還有在整個(gè)原材料使用之后,，制造之后，它回收處理的情況也是需要我們考慮到,，在價(jià)值鏈循環(huán)處理的部分,。

可持續(xù)性的發(fā)展，還要必須在整個(gè)價(jià)值鏈實(shí)現(xiàn)可控的情況,。我們需要對(duì)人才進(jìn)行培育,，我們需要讓后期的生產(chǎn)人員具備相當(dāng)?shù)募夹g(shù)能力，具備相當(dāng)?shù)募记珊凸δ�,，我們不斷地向前發(fā)展,，尤其是在歐洲這個(gè)領(lǐng)域中，很多制作業(yè)也變的越來(lái)越有效,，很多時(shí)候根據(jù)客戶(hù)的下單情況根據(jù)定單生產(chǎn),。

我們看最基礎(chǔ)的部分，過(guò)程中我們?cè)絹?lái)越明白到一個(gè)非常重要的情況,，我們?cè)谡麄�(gè)價(jià)值鏈中有很多的參與者,，互相之間會(huì)產(chǎn)生互動(dòng)的最主要的關(guān)鍵性元素，對(duì)于整個(gè)價(jià)值鏈我們想給它賦予價(jià)值的話,，我們有很多的環(huán)節(jié)它需要密切進(jìn)行整合和互動(dòng),。我們需要跟不同的行業(yè)，不同的方面進(jìn)行溝通,，有些時(shí)候需要技術(shù)方面的咨詢(xún),，有些時(shí)候需要對(duì)價(jià)值鏈進(jìn)行管控。

另外一個(gè)部分增材制造業(yè)有哪些關(guān)鍵的參與者,？從這張圖中我們看到,，我們?cè)诤芏鄷r(shí)候?qū)＜液蛯W(xué)者有很多不同的爭(zhēng)論和討論，第一個(gè)部分是功能方面的整合最重要,，我們現(xiàn)在大家打開(kāi)來(lái)一個(gè)視野,，我們?cè)?8世紀(jì)的時(shí)候已經(jīng)提到功能的問(wèn)題，我們?cè)谠O(shè)計(jì)產(chǎn)品的時(shí)候,，產(chǎn)品的功能是我們最為主導(dǎo)的一個(gè)因素,，因?yàn)槲覀兩�產(chǎn)產(chǎn)品的時(shí)候就要考慮到這個(gè)產(chǎn)品是用于什么用的,？從這個(gè)角度講我們有融合的趨勢(shì),，比如說(shuō)對(duì)于具體的一些功能，我們對(duì)于市場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查,，對(duì)于產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì),，設(shè)計(jì)產(chǎn)品的功能。這一部分應(yīng)該是非常容易理解的，我們有很多的模子,，我們生產(chǎn)車(chē)間會(huì)有很多的模具,，這些都會(huì)幫助我們生產(chǎn)產(chǎn)品，讓產(chǎn)品具有特定的功能,，這也是取決于我們對(duì)于這個(gè)產(chǎn)品所賦予的功能的定義,，來(lái)去更多的考慮這部分，其他的技術(shù)來(lái)比較,，像材料學(xué)和其他的學(xué)比較,，我們更多基于需求進(jìn)行生產(chǎn)，而且我們還有探測(cè)器的部分,，我們可以放入智能化的東西,，我們可以通過(guò)遙感器或者探測(cè)器來(lái)獲取最基礎(chǔ)的信息，從而進(jìn)入下一步的發(fā)展,。

我們必須考慮到智能化的問(wèn)題,，我們會(huì)設(shè)定一些特定的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)會(huì)有特定的功能,，比如說(shuō)它會(huì)具備保形冷卻的功能,，減震的功能。右邊的圖是一個(gè)醫(yī)療器械,，在我們生產(chǎn)的時(shí)候,，這是非常獨(dú)特的醫(yī)療器械，它是精準(zhǔn)的測(cè)試的儀式,，采取了機(jī)器人控制的原理,，我們需要對(duì)功能進(jìn)行整合，對(duì)于增材制造方面,，我們需要把我們的關(guān)注點(diǎn)放在材料使用的層次,，我們要減少材料的需求，我們可能需要一些新的材料,，這些新的材料非常貴,，我們使用的時(shí)候就要盡可能優(yōu)化材料的使用。

現(xiàn)在階段我們可以使用很多的軟件,，軟件會(huì)幫助我們的設(shè)計(jì)者選擇最性能優(yōu)良的,，對(duì)產(chǎn)品性能特別匹配的材料，有些時(shí)候我們需要把一些材料的性能進(jìn)行優(yōu)化,，比如材料的量需要對(duì)此進(jìn)行改良,，或者對(duì)它進(jìn)行增量，有些時(shí)候我們對(duì)它的密切進(jìn)行很好的改良,，比如增加它的密度,，需要有30%材料的減少,，我們就可以設(shè)模對(duì)它比較，那種材料更適合我們產(chǎn)品的生產(chǎn),。這部分中我們?nèi)绻�選擇對(duì)的材料,，可以更好更優(yōu)化減少材料的需求，這也是一個(gè)平衡的過(guò)程,。如果說(shuō)大家有很好的檢測(cè),，也只是在未來(lái)性能考量的部分中，我們需要有這樣一個(gè)模擬的過(guò)程來(lái)考慮材料的性能,。

另外一個(gè)部分是我們所要看到的零的額外的費(fèi)用,，比如有很多除了結(jié)構(gòu)性以外，它材料具有相對(duì)的復(fù)雜性和多樣性,，比如在20年之前,，我們有一個(gè)非常復(fù)雜的設(shè)備生產(chǎn)我們的產(chǎn)品，在瑞典瑞士和其他的歐洲國(guó)家,，我們有大規(guī)模生產(chǎn)的需求,，所以在大規(guī)模生產(chǎn)需求的時(shí)候要考慮到制造業(yè)的制模。在一些其他的領(lǐng)域,，尤其現(xiàn)在社會(huì)的發(fā)展過(guò)程中,，我們有很多大規(guī)模生產(chǎn)的設(shè)備，我們研發(fā)了很多家用性的產(chǎn)品尤其是具有同樣生產(chǎn)功能的,，大規(guī)模產(chǎn)業(yè)功能的家庭性的設(shè)備或者產(chǎn)品,。但是我們一下子就可以把它的成本更好管控下來(lái)，把成本降下來(lái),，也是同樣一種類(lèi)型功能的產(chǎn)品,。

最底下左邊這個(gè)圖也是我們產(chǎn)品在設(shè)計(jì)之初，我們就使用了增材制造的工藝和方法,，設(shè)計(jì)的時(shí)候設(shè)計(jì)是非常復(fù)雜的,，因?yàn)樵O(shè)計(jì)很多想法是不斷地要柔和，在盧院士的講解中,，我們知道創(chuàng)新性是非常重要的,，因?yàn)楹芏鄤?chuàng)新性是多領(lǐng)域，多學(xué)科的一種跨學(xué)科的延伸,，它可以幫助我們實(shí)現(xiàn)復(fù)雜化和多樣性的功能,，我們?yōu)榱烁�好推進(jìn)這個(gè)部分的發(fā)展，我們還要考慮到生態(tài)的問(wèn)題,，這是給我們的環(huán)境帶來(lái)越來(lái)越少的影響,，我們需要非常具有創(chuàng)新性的想法，在這個(gè)行業(yè)中不僅要做到精準(zhǔn),，甚至要提高我們科技的能力,，但最重要的一部分是要有新材料的引進(jìn)來(lái)做創(chuàng)新,。

我們也需要去改善其他的一些方面,，比如說(shuō)像其他新的法國(guó)的公司,，他們有的時(shí)候會(huì)考慮，比如操作機(jī)器的人,，機(jī)器的運(yùn)作會(huì)不會(huì)對(duì)人身帶來(lái)一些影響,？所以我們更為考慮人的安全和人健康的情況，這是比較人本主義的一個(gè)想法,。我們更多考慮到備件的問(wèn)題,，這主要是根據(jù)客戶(hù)的需求進(jìn)行量身訂作，一旦客戶(hù)有需求,，比如需要5個(gè)不同類(lèi)型的功能,，或者在任何地方，任何時(shí)候,，我們只要能夠知道客戶(hù)的需求,，如果說(shuō)這個(gè)客戶(hù)的需求是航空類(lèi)使用還是海洋方面的使用，我們就可以很快找到相關(guān)精準(zhǔn)對(duì)接的模型,，來(lái)對(duì)此進(jìn)行裝配件的制備,。我們還要考慮到數(shù)字化的物流體系，從設(shè)計(jì)開(kāi)始已經(jīng)有物流的存在,，到產(chǎn)品生產(chǎn)之后進(jìn)行配送,，也是跟我們的電子物流息息相關(guān)，我們未來(lái)想要減少整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的浪費(fèi),，所以也是要優(yōu)化數(shù)字化的物流網(wǎng)絡(luò),，尤其在整個(gè)世界范圍內(nèi)，我們看到有很多海上陸上,，以及各種類(lèi)型的交通網(wǎng)絡(luò),。我們現(xiàn)在看到中國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)非常強(qiáng)大，我們想要把價(jià)值鏈更好地發(fā)揮,，就要考慮到數(shù)字化物流的網(wǎng)絡(luò),。

數(shù)據(jù)為王，我們有很多的技術(shù)在這一塊可以使用,，我們有更多標(biāo)準(zhǔn)化的制定來(lái)更加強(qiáng)價(jià)值鏈的價(jià)值,，提供更多附加價(jià)值。在這部分發(fā)展中我們應(yīng)該整合各個(gè)不同領(lǐng)域的技術(shù),，像制造行業(yè)中的格式化,，還有我們整體展現(xiàn)的技術(shù)，我們看到有很多的挑戰(zhàn)展現(xiàn)在我們面前,，我們一旦設(shè)計(jì)出來(lái)產(chǎn)品,，我們應(yīng)該更多考慮到我們不再需要工具,，我們有很多空間可以彌合，有很多技術(shù)已經(jīng)非常成熟了,。像市場(chǎng)方面我們有很多的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,，有一些傳統(tǒng)的產(chǎn)品我們會(huì)碰到很多的競(jìng)爭(zhēng)者，我們最主要碰到的挑戰(zhàn)是原材料的問(wèn)題,，原材料直接影響到我們產(chǎn)品應(yīng)用的范圍,，對(duì)于同一個(gè)批次的原材料，我們可以達(dá)到最高級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn),。最上面的圖片,，有些時(shí)候我們需要更多減少在整個(gè)價(jià)值產(chǎn)業(yè)鏈中對(duì)材料的浪費(fèi)，右邊下邊這一幅圖,，我們有6家設(shè)備制造商,，所以大家可以算一下他們一個(gè)月的產(chǎn)量大概有多少，我們現(xiàn)在變的越來(lái)越高效,。

左邊這幅圖是一個(gè)批次的產(chǎn)品,，主要是生產(chǎn)輪胎的產(chǎn)品，像汽車(chē)行業(yè)中輪構(gòu)的生產(chǎn)需要很多產(chǎn)品這就涉及到裝備制造業(yè),，所以我們需要往這個(gè)方向發(fā)展,，這個(gè)產(chǎn)品需要很多年的使用，所以要考慮到它的持久耐用性,，我們也運(yùn)用到了3D打印技術(shù),。

最后一個(gè)部分是高效性，我們需要降低風(fēng)險(xiǎn)和很多的挑戰(zhàn),，從這個(gè)角度來(lái)看,，這也就是為什么我們今天有這樣的會(huì)議，我們也有很多攝像頭在我們的技術(shù)中,。在三個(gè)月之前,，我們有很多合作的人根據(jù)這種技術(shù)做相關(guān)的合作，尤其像中國(guó)的一些企業(yè),，我們可以更多跟他們?nèi)〉煤献�,，在這個(gè)圖片中有很多的產(chǎn)品，產(chǎn)品的類(lèi)別非常多樣,，我們有很多產(chǎn)品的設(shè)備,，我們需要把它放再一個(gè)系統(tǒng)化的構(gòu)架中去考慮。

最后一個(gè)部分我想跟大家更多闡明一個(gè)問(wèn)題,，我們功能可以更多的設(shè)計(jì),，但是在增材制造行業(yè)中有很多不同應(yīng)用的場(chǎng)景，當(dāng)然我們可以根據(jù)需求進(jìn)行生產(chǎn),，從這個(gè)角度講,，我們可以很好地降低產(chǎn)品原材料的使用,，根據(jù)數(shù)字化的情況，我們有很多數(shù)字化的技術(shù),，幫助我們獲取最基礎(chǔ)的信息,，更好地優(yōu)化我們的價(jià)值鏈。在兩年之前我有機(jī)會(huì)參觀北京合作伙伴的公司,，同時(shí)我們看到整個(gè)鑄造和制造業(yè)確實(shí)沿著這個(gè)路線圖去發(fā)展的,。

對(duì)于結(jié)論的部分,，我們能做的事情還有很多,，盧院士剛才給大家展現(xiàn)出來(lái)很多應(yīng)用場(chǎng)景，新材料的涌現(xiàn)我們會(huì)變的更為靈活,，我們有更靈活的裝配件,，很多不同的制造階段中，這些功能會(huì)不停地整合,，尤其是對(duì)于配件的量級(jí),，它會(huì)變的越來(lái)越大，比如說(shuō)有些時(shí)候,，它有向宏觀和微觀發(fā)展的趨勢(shì),，像微觀領(lǐng)域中會(huì)發(fā)展到納米級(jí)別，我們可以看到在整個(gè)設(shè)計(jì)中,，增材制造可以考慮這個(gè)零件的設(shè)計(jì)和材料的特性,，而且制造后可以考慮到產(chǎn)品種類(lèi)和定制的問(wèn)題，我們需要使用必要的材料,，而且減少能源的消耗,，減少制造的時(shí)間，而且減少對(duì)環(huán)境的影響,。

我們需要強(qiáng)大軟件的支持,，需要大量驗(yàn)證的過(guò)程，所以我們需要很多模擬性的工作,，當(dāng)然這不是一件簡(jiǎn)單的事情,，我們需要建模，進(jìn)行很多模擬的實(shí)驗(yàn),，這些實(shí)驗(yàn)都要變的更為高效,，這些實(shí)驗(yàn)促進(jìn)產(chǎn)品走向生產(chǎn)的進(jìn)程。如果這些產(chǎn)品智能化之后,，我們需要對(duì)它進(jìn)行控制,，比如現(xiàn)在有很多熱源的選擇，像電弧,，電子束,，激光束,，新的熱源不斷地產(chǎn)生，我們?cè)谡麄�(gè)向前推動(dòng)的過(guò)程中,，我們已經(jīng)在法國(guó)取得了一些比較好的項(xiàng)目,。我們整個(gè)環(huán)節(jié)都是對(duì)它進(jìn)行監(jiān)控的，在產(chǎn)品生產(chǎn)鏈的中間,，還有產(chǎn)品生產(chǎn)之后的環(huán)節(jié),，如果想要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力的提升我們都是非常有信心，我們需要不斷地開(kāi)發(fā)和研發(fā),，更好適應(yīng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì),，尤其是在不同領(lǐng)域中形成不同跨界的融合，

在很多其他方面中,，我們都有一些瓶頸需要突破,，很明顯，我們至少有一個(gè)更強(qiáng)勁的對(duì)于智能設(shè)備的控制,，我們有非常大的獨(dú)特性,。增材制造有很大的獨(dú)特性，它有很多不同的步驟和階段,，比如它有智能化結(jié)合的階段,，也有和機(jī)器人結(jié)合的階段。如果可以的話,，我想給大家用一個(gè)簡(jiǎn)短的視頻做結(jié)尾,，這個(gè)展現(xiàn)增材制造工廠的未來(lái)，首先我們有一個(gè)控制室,，在這個(gè)控制室可以決定預(yù)算,，并且對(duì)此進(jìn)行掃描，制造階段會(huì)對(duì)設(shè)備進(jìn)行考量,。這個(gè)盒子有循環(huán)使用材料的過(guò)程,，我們有很多的解決方案，對(duì)于在整個(gè)盤(pán)子上面很多零件對(duì)它進(jìn)行分類(lèi),，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)有一些可能的問(wèn)題產(chǎn)生,，對(duì)此進(jìn)行監(jiān)控，我們會(huì)有系統(tǒng)的步驟,，這就是我們?cè)霎a(chǎn)制造工廠未來(lái)的場(chǎng)景,，我們會(huì)變的越來(lái)越靈活，而且未來(lái)就在我們眼前,，而且會(huì)有很多機(jī)器人進(jìn)入到我們生產(chǎn)的環(huán)節(jié)中去,。

我們現(xiàn)在做一個(gè)總結(jié)，我們需要強(qiáng)調(diào)在生產(chǎn)過(guò)程中技巧和技能的打磨需要對(duì)此進(jìn)行培訓(xùn)，我們需要支持?jǐn)?shù)字化的發(fā)展,，尤其是開(kāi)發(fā)更多強(qiáng)有力的工具,，幫助我們更好進(jìn)行生產(chǎn)。而且我們必須更多了解到功能性是最主要的產(chǎn)品的特性,，要以產(chǎn)品的功能性為主,。當(dāng)然，我們也是未來(lái)產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展的先驅(qū)者和領(lǐng)導(dǎo)者,，我們希望中法之間能夠建立合作的紐帶,，尤其是作為工程師的領(lǐng)域，還有法國(guó)技術(shù)部門(mén),，我們需要有更多新的技術(shù)層次,，更多進(jìn)行深度的合作和討論，謝謝大家的聆聽(tīng),。