對話學界大咖楊永強：突破技術瓶頸后,， 3D打印將迎消費新增長級

來源: 南方都市報

導讀：最新市場統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，增材制造技術（3D打�,。┦墙�年來迅速發(fā)展的激光技術產業(yè)化重要領域。其中，廣東省增材制造產業(yè)規(guī)模擴張迅速,，2015年僅為20億元，2019年已達到60億元,，年均增長31.6%,，市場上擁有約400家企業(yè)，接近全國一半,。

2020年9月,，廣東省科技廳牽頭省發(fā)改委、省工信廳等5部門編制印發(fā)了《廣東省培育激光與增材制造戰(zhàn)略性新興產業(yè)集群行動計劃（2021-2025年）》），“激光與增材制造”產業(yè)成為廣東省重點培育發(fā)展的十大戰(zhàn)略性新興產業(yè)集群之一,，廣東的激光與增材制造產業(yè)隨之迎來首個省級層面的專題支持政策,。

當前，這一產業(yè)還有哪些“卡脖子”環(huán)節(jié)需要創(chuàng)新突破,？如何形成技術和應用的規(guī)范,？面向普通消費者的3D打印市場情況如何？日前,，南都科創(chuàng)記者就以上問題對華南理工大學教授,、博士生導師楊永強進行了訪談。

△楊永強教授

人物介紹：楊永強是華南理工大學增材制造實驗室的負責人,，該實驗室自2002年以來,，一直從事金屬零件增材制造技術研究，是我國最早系統(tǒng)開展SLM（激光選區(qū)熔化）成形技術的研究單位,。楊永強同時也擔任中國機械工程學會增材制造分會常務理事兼增材制造設計專委會主任,、中國3D打印技術聯(lián)盟副理事長以及廣東省增材制造（3D打印）協(xié)會會長等,。

問：由您牽頭的華南理工大學增材制造實驗室研究團隊已經(jīng)在哪些領域實現(xiàn)了技術落地應用,？

楊永強：華南理工大學的金屬3D打印從2002年開始起步，金屬3D打印,，尤其是鋪粉式,，精度高，技術難度也比較大,。在國內這個領域中,，我們是做得最早的團隊，2004年就研發(fā)出了國內第一臺激光選區(qū)熔化快速成型機,，2007年實現(xiàn)了產業(yè)化,。十幾年來，我們在以下幾個領域實現(xiàn)了產業(yè)化,，或者說是應用落地,。

第一是設備方面，我們實現(xiàn)了激光選區(qū)融化設備集成產業(yè)板設備的系列化生產,，面向不同的應用的場景推出專業(yè)機型,，從成型尺寸最小的50×50毫米到650×650毫米，大概有五六個不同的機型,。

第二是醫(yī)療領域,，我們在醫(yī)學領域里面有兩個標志性的應用產品都已經(jīng)投向了市場和應用。第一個是舌側正畸托槽個性化定制的項目,，在美國和德國都申請了專利,；第二個是膝關節(jié)領域的應用,，我們和北京大學第三附屬醫(yī)院合作了幾個科研項目，產生了20多項發(fā)明專利,，不僅有專利,，還有從專用設備研發(fā)、產品研發(fā)到臨床的驗證,，取得了比較好的臨床效果,。這兩個產品已經(jīng)分別取得了二類和三類醫(yī)療許可證。除此之外,，我們在醫(yī)學領域也做了很多科研探索,，一些產品還處于科研驗證階段。

第三是航空航天,、模具,、科研等領域的應用。我們針對不同的新興領域做了很多相關硬件,，對不銹鋼,、鈦合金,、鈷鉻合金,、銅合金、純鉭,、純鎢等材料做了大量的工藝實驗,。目前有大約十幾臺設備服務于這類行業(yè)。

問：在增材制造行業(yè),，您已深耕了十余年,，您認為目前這一領域產業(yè)化的情況如何？

楊永強：從2002年到2012年,，這整整10年的時間里,，大家對3D打印不熟悉，或者是說這個技術沒有完全成熟,，應用方面受到很多限制,。2012年以后，全世界對3D打印都非常重視,。

在我國,，從國家有關部委到地方政府，都對3D打印產業(yè)給予很多政策和項目的支持,。國家層面,，工信部、科技部,、國家發(fā)改委等12個部委發(fā)布了兩份制造產業(yè)的發(fā)展規(guī)劃,，分別是《增材制造產業(yè)發(fā)展推進計劃（2015－2016年）》與《增材制造產業(yè)發(fā)展行動計劃(2017－2020年)》,，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,，上升到國家戰(zhàn)略，3D打印由此迎來發(fā)展的春天,。

實際上我是非�,？春眠@個領域的產業(yè)化前景。技術水平方面,，3D打印融合了最新的激光技術,、材料技術、自動化技術,、軟件技術等,，已經(jīng)成為先進制造技術的典型代表，應用領域非常廣泛,，從航空航天,、生物醫(yī)學、時尚珠寶到工業(yè)模具,、汽車甚至造船行業(yè)等都對3D打印都巨大需求,，這給國民經(jīng)濟和工業(yè)發(fā)展帶來了革命性的影響。

但是,，3D打印作為制造技術中的新分支,，產生的時間并不長，只有大約30多年的歷史,。因此,，技術的普及率還不夠，很多行業(yè)想不到可以使用這一技術,。我們都知道,，新技術的發(fā)展，尤其是制造技術,，往往會受到應用的牽動,。由于行業(yè)應用尚沒有完全興起，3D打印的發(fā)展規(guī)模還不是很大,。不過,，我認為，隨著國家制造業(yè)水平和人民生活水平的提高,，對工業(yè)產品和醫(yī)療產品會有更加個性化和更深層次的需求,，這是3D打印加快發(fā)展的契機。

廣東在3D打印的技術研發(fā)和市場開拓方面具有很強實力

問：您剛才提到,，3D打印已經(jīng)成為先進制造技術的典型代表,，您認為廣東在這一領域的創(chuàng)新基礎如何,？

楊永強：無論是人才團隊、技術基礎還是市場需求,，廣東都有很強的積累,。從人才角度看，我們應該是國內最早做金屬3D打印的團隊,，雖然坐了10年的“冷板凳”,，但是也積累了很多專利和研究成果。

這意味著什么,？也就是說,，在2002年到2012年這段時間里，國內從事金屬3D打印的團隊以我們?yōu)橹�,，而且形成的專利論文大部分都是我們團隊在做的工作,，因此我們在這方面的基礎是非常好的。在這10年中我們也跟很多的企業(yè)合作過,，包括廣東,、北京等地。因此,，現(xiàn)在市面上很多企業(yè)的技術源頭是和我們有關聯(lián)的,。

受惠于政策，這些年廣東也引進了這一領域的高水平研究團隊,，如西南交通大學,、哈爾濱工業(yè)大學和北方的很多高校都在廣東建立了聯(lián)合研究院或者研究生院，還有一些非常好的企業(yè)研究單位也在廣州建立了分支機構,。

除此之外，廣東非常注重應用,，尤其是在科技的布局和規(guī)劃方面,，對應用基礎研究投入了大量經(jīng)費。在2014年到2017年這幾年間,，廣東省專門實施了增材制造的重大專項,，這幾年也在持續(xù)支持。并且,，廣東作為制造大省,，有著廣泛的產業(yè)需求，可以較好地實現(xiàn)產業(yè)需求帶動科研發(fā)展,。因此,，放眼全國，廣東在3D打印領域的技術研發(fā)和市場開拓方面都有很強的實力,。

問：廣東在2020年出臺了培育“雙十”戰(zhàn)略性新興產業(yè)集群行動計劃,，其中就包含激光與增材制造,。您認為這一計劃對產業(yè)領域的創(chuàng)新發(fā)展有哪些重要意義？

楊永強：過去廣東省科技廳是通過重大專項支持增材制造,，后來按照國家科技部戰(zhàn)略布局,，結合廣東省實際的產業(yè)情況，把激光和增材制造放在一起,，叫激光和增材制造,。這個產業(yè)是一個朝陽產業(yè)，發(fā)展速度非�,？�,。

但是以前分散得比較厲害，各自為戰(zhàn),，或者是說遍地開花,，形成不了合力。這種明確的新興產業(yè)行動計劃出臺以后,，會引導,、推動增材制造行業(yè)邁向新的臺階。而且行動計劃是經(jīng)過全國相關領域的專家經(jīng)過充分的討論和研究以后提出來的,，它符合國家發(fā)展的政策和廣東省的實際情況,，可以引導這個行業(yè)向更高端以及大規(guī)模批量應用的方向發(fā)展，也能吸引研究團隊和社會資金的注入,，形成聚集作用,。

3D打印各領域要逐漸形成團體標準、行業(yè)標準等

問：在增材制造行業(yè),，您認為還有哪些“卡脖子”環(huán)節(jié)需要創(chuàng)新突破,？

楊永強：在高端產品以及一些關鍵零部件方面確實存在一些“卡脖子”的問題，比如高端的激光器,、光學振鏡等,，還比較依賴于國外技術。但是,，這幾年來政府和企業(yè)都加大了對這一領域的研究布局,，比如廣東省科技廳從2018年就開始支持光學元器件的重點研發(fā)，現(xiàn)在市場上涌現(xiàn)出了一些質量不錯的國產替代品,，在不久的將來,，我們很有可能會趕超國外水平。

問：在您看來,，3D打印在逐漸向生物或公共設備領域融合應用的過程中,，如何形成技術和應用的規(guī)范？

楊永強：一要遵循醫(yī)療許可證規(guī)定,。在醫(yī)學上,，不管是什么樣的新技術,，首先要遵守相關醫(yī)療產品的要求，拿到醫(yī)療許可證,。

其次是標準的制定,。各領域的應用要逐漸地形成團體標準、行業(yè)標準,、國家標準,，讓3D打印的產品有法可依，有標準可以參照,，這對行業(yè)的健康發(fā)展是非常有意義的,。

問：您認為面向普通消費者的3D打印能否在短期內迎來更大的普及發(fā)展？

楊永強：3D打印的分類很多,，從材料來看不僅僅只有金屬,，也有很多生物方面的，還有一些像高分子材料,、塑料,、尼龍甚至沙子等，都可以打印,。目前面向普通消費者的3D打印,，更多地是做一些創(chuàng)新的設計驗證。

比如,，在國外有很多發(fā)燒友,、創(chuàng)客，愿意用3D打印來制造他們設計的東西,。這樣的3D打印產品我們叫桌面機,，它本身的設備價格已經(jīng)非常低了，和普通的打印機價格差不多,，甚至更便宜,，辦公室或普通家庭花幾千塊錢就可以買一套。

可以明顯地看到,，3D打印已經(jīng)逐漸走下神壇、走入民間了,。雖然從國內來看,，消費市場的占有率還不是很大，但我相信隨著這一技術的廣泛普及以及更多年輕人的關注,，需求量會越來越大,，成本也會更加低廉，未來這一消費級的市場是非常有潛力的,。

當然,，這其中還需要突破一些技術瓶頸,。比如激光、激光器,、軟件系統(tǒng)等的大規(guī)模國產化,，目前這方面的高端產品我們還需要依賴進口，另外我們也還需要突破國外知識產權的限制,。把這些問題克服后,，這個市場會迎來爆發(fā)性增長。