重慶綠色智能技術研究院3D打印技術中心主任段宣明：微米量級的3D打印技術

5月29－31日，由亞洲制造業(yè)協(xié)會、中國3D打印技術產業(yè)聯(lián)盟、英國增材制造聯(lián)盟等單位共同主辦的2013年世界3D打印技術產業(yè)大會在北京中國大飯店隆重舉行。國內外600多位代表出席會議，就3D打印技術發(fā)展趨勢、3D打印技術產業(yè)化、3D打印技術如何與傳統(tǒng)產業(yè)結合等議題展開討論。

中國3D打印技術產業(yè)聯(lián)盟副理事長、重慶綠色智能技術研究院3D打印技術中心主任段宣明
　　以下為中國3D打印技術產業(yè)聯(lián)盟副理事長、重慶綠色智能技術研究院3D打印技術中心主任段宣明演講實錄：
　　2011年3月13日，全國兩會期間，中科院與重慶市政府簽署協(xié)議成立綠色智能技術研究院，我們這個園區(qū)是繼國家上海浦東、天津濱海之后的園區(qū)，一期工程大概占地300多畝，第一期工程基建投資是4.4億，建筑面積約11萬平方米，在8月份會入駐，現(xiàn)在正在進行裝修。到目前為止，我們的人員已經達到近400人，剛剛兩年時間內，我們的規(guī)模擴展非常大，到今年年底可以達到500人左右。
　　通過在我們的三個研究所下面，我們已經建立了22個研究中心和一個科研公共服務平臺，開展了很多工作，比如說這是一個購物機器人及還有一些機器人的設計。同時，我們結合重慶本地工業(yè)基礎和產業(yè)優(yōu)勢，在產品設計和智能制造裝備領域，促進設計綠色的智能化，已經為重慶市的企業(yè)服務了280多家。
　　從重慶研究院成立以來，得到了各級領導的關懷，這是國務院副總理，現(xiàn)在的委員長張德江委員長在重慶任市委書記期間視察重慶院的科技成果。重慶綠色智能技術研究院目前開始了3D打印的研究工作，這是作為研究院的重點，這個3D打印的定位，是我們要把它作為三個基地，做成一個3D打印開放式研發(fā)平臺。這三個基地一個是創(chuàng)新研究的基地，開展基礎研究，發(fā)展原創(chuàng)性的3D打印技術。第二個方面是要做成一個應用技術開發(fā)和服務基地，特別是針對重慶和相關制造業(yè)，比如說重慶的汽車、模具、國防軍工這類制造業(yè)。第三就是3D打印技術的產業(yè)化基地。
　　我們的發(fā)展目標就是頂天立地，頂天就是要做科學研究，立地就是要實現(xiàn)產業(yè)化。我們的發(fā)展戰(zhàn)略稱之為3C，也就是基礎研究、應用開發(fā)應用服務直到產業(yè)化，構建一個3D產業(yè)技術的完整價值鏈。我們的理念是創(chuàng)新、創(chuàng)意加上創(chuàng)造，簡稱為3C。
　　我們的團隊建設已經展開，特別重視學科領域的交叉，要研究開發(fā)應用并重，現(xiàn)在已經有包括數(shù)學、物理、化學、材料、光學、機械、控制等背景的研究人員20人，近期我們會擴展到50人左右的一個研究隊伍。我們也希望開展廣泛的合作，以3D打印中心作為一個核心團隊，希望和國內外高校、企業(yè)、科研院所甚至風險投資的基金進行合作，不僅僅是做研發(fā)，我們也希望產業(yè)化，從而促進3D打印技術的創(chuàng)新和產業(yè)發(fā)展。
　　我們目前正在進行的平臺建設，要搭建七個平臺，材料技術、工藝研究、表征測試、裝備研制平臺還有服務和產業(yè)化平臺。很多公司都知道我們最近的動作比較大，正在招標一批設備，這個大概是我們今年的投資，今年的硬件投資是在兩千萬，就是做這個平臺建設。我們入駐新的園區(qū)以后，辦公和實驗場所可以達到兩千平方米。特別是大家可以注意的是，在10月19號，白春禮院長在視察我院的時候，提出要牽頭科學院3D打印技術的發(fā)展。
　　下面，我就相關的技術問題做一些討論。我們知道，在目前的各種3D打印技術里面，利用液體光敏樹脂紫外光固化是從我們這里誕生的，作為精度來說，它是目前其他技術無法比擬的。但是這個技術對我們來說，可能精度能夠達到微米量級，雖然我們以前做了很多工作，特別是在高精度或者說超高精度上面怎么來做這個事情。比如我們要做得更小、更精密，我們如何來做這個事情。現(xiàn)在我們用的紫色激光是一個單光子過程，只要這個激光通過，它都會發(fā)生固化反應，而我們可以用另外一個新的物理運作，叫多光子過程，這個時候，在光斑以內，它可以做得更小。這個是有抑制效果在里面，比如說光斑這么大，但是真正發(fā)生光固化反應的只是非常小的一點，這樣的話，可以做到更小。比如說在知道在2001年的時候，日本大阪大學發(fā)表了一個叫納米牛這個結構，分辨率可以做到120納米。對于精度的要求，我們一直在做這方面的研究，從2001年日本人發(fā)表了120納米，到2005年他們達到100納米，從2007年以后，我們的工作一直在超越他們，達到了80納米、50納米、35納米，現(xiàn)在我們可以做到20納米。比如說這個結構就是23納米，甚至十幾納米。當然，不光可以做到更小，而且表面的粗糙度可以控制到4—10個納米。可以把它做成三維的，所以我們稱這是微納尺度的3D打印，可以做牛、也可以做成馬，也可以做成一個人。而且這個可以做成非常多的復雜結構，比如說這是各種各樣的功能材料，還有，比如說我們可以把它放在我們的血管里做血管的清理工作。實際上我們還可以做金屬的，比如說我們金屬的線條可以做到120納米，現(xiàn)在甚至可以做到40納米、30納米，而且可以把它做成三維的各種各樣的形狀。
我們這里講的是微納的3D打印，現(xiàn)在可能大家關注的是宏觀的，整個3D打印技術面臨的挑戰(zhàn)，昨天大家就有很多討論。歸納起來包括材料的問題、精度的問題，以及產品功能性的問題，我們在思考的就是從我們剛才講的微納尺度超高精度3D打印技術擴展到宏觀尺度高精度3D打印技術，我們需要針對一系列的應用來進行高精度3D打印，精度提高以后，是不是應用可以提高得更多。材料方面的工作，這里就不多講了。
　　最后，我介紹一下重慶在這方面的一些基礎工作。重慶是國家非常重要的一個工業(yè)制造基地，我們的材料非常發(fā)達，包括化學和材料工業(yè)，也可以做聚合物材料。但是目前的工業(yè)主要是針對大宗的應用，比如說我的規(guī)模要多少萬噸，或者是幾十萬噸、上百萬噸，比如說鋼鐵要上千萬噸，它并不是針對我們3D打印行業(yè)來做的。重慶3D打印技術產業(yè)的一個現(xiàn)狀，我們在研究、開發(fā)、服務方面已經有一些基礎，比如說除了中科院重慶綠色智能技術研究院以外，重慶大學也在這方面有研究，在直接的3D打印技術的企業(yè)方面，重慶可能比較少，比如說有德固工業(yè)，也是做桌面級的打印機，當然還比較小。但是我們重慶有大量的潛在用戶，比如說長安汽車，軍工大集團，像嘉陵建設等等，它對3D打印的需求是非常旺盛的。
　　總體來說，重慶的3D打印技術產業(yè)發(fā)展的前景，首先重慶是一個重要的制造業(yè)基地，包括從化工、汽車、摩托以及裝備制造、電子信息等，包括現(xiàn)在重慶正在發(fā)展的新興產業(yè)、機器人產業(yè)，都是可以跟3D打印技術產業(yè)相結合的。非常重要的一點，就是說現(xiàn)在重慶的兩江新區(qū)有非常優(yōu)惠的政策，他們現(xiàn)在也在策劃如何做3D打印，是不是要做3D打印產業(yè)園。科技支撐方面，我們的機構和大學在這方面也提供了強有力的支撐。
　　最后，我簡單的說一些想法。第一，3D打印技術產業(yè)的發(fā)展，需要政產學研用的共同努力，我們通過廣泛合作、協(xié)同創(chuàng)新才能將蛋糕做大。第二，目前公眾和企業(yè)對3D打印技術的認識實際上比較膚淺，我們在對公眾進行普及，比如說昨天的中央電視臺《對話》節(jié)目，這是對公眾的普及，但同時實際上有很多用戶的企業(yè)，他們對3D打印并不清楚，要為他們做些什么事？我的想法就是說我們真正需要逐個的企業(yè)去深入、去挖掘需求，發(fā)掘需求，拓展我們的應用，這樣的話，才真正把3D打印技術的產業(yè)發(fā)展起來。第三，3D打印技術產業(yè)雖然在重慶現(xiàn)在還非常薄弱，但是我們重慶有非常多的用戶對3D打印技術有非常多的需求，而且我們重慶有非常好的條件和優(yōu)惠政策，所以說在重慶市具有廣闊的發(fā)展前景。
　　我也希望我們的聯(lián)盟可以有機會去重慶考察，和政府以及企業(yè)進行一些交流，把重慶也作為一個3D打印技術的重要聚點，推動中國3D打印技術產業(yè)的發(fā)展。謝謝！
杭州先臨三維藝術總監(jiān)：你剛才說能打一個納米級的小馬，如果打一個10公分的馬呢？
　　段宣明：10公分就不需要我們這樣的技術，實際上它跟樹脂光固化技術是一個類型，只是它可以做得更小、更精細。
　　杭州先臨三維藝術總監(jiān)：我們經常遇到這樣的問題，在復制古代文物的時候，我們的掃描技術是夠的，但是3D打印或者說精雕出來的東西，精度不夠，如果用你這個技術似乎能達到精度要求，但是是不是成本比較高？
　　段宣明：成本也不高，只是設備上稍微高一點，后面的工作都是一樣的。
　　杭州先臨三維藝術總監(jiān)：這種超精細的打印，最大能打多大？
　　段宣明：現(xiàn)在我們沒有做到太大，做到幾百個微米。我們現(xiàn)在正在發(fā)展的一種技術就是說可以大面積，而且非常快速的做三維制造，就是跨尺度的三維制造，比如說這是宏觀尺度，但是里面有很多微米量級甚至納米量級的結構，所以我們就說宏微納的跨尺度技術。
　　杭州先臨三維藝術總監(jiān)：現(xiàn)在只是納米尺度嗎？
段宣明：現(xiàn)在是微納尺度。
　　杭州先臨三維藝術總監(jiān)：我們在復制一個古代佛像的時候，大體來說做得挺像，但是一遇到邊線的時候，比如說嘴唇、眼簾的邊線，這樣地方就完全不像了。
　　段宣明：我了解你這個思路，因為我們現(xiàn)在正在研發(fā)的技術或者說是裝備，就是說大面積的時候我可以非常快，因為你不需要精細的地方，我可以非常快地做。我們這個技術只是做精細的那一部分，這樣的話，可以把兩種技術結合起來，所以我們叫跨尺度的高精度的打印。
　　杭州先臨三維藝術總監(jiān)：這個什么時候能投入到使用中間？
　　段宣明：是這樣的，因為我們需要研發(fā)經費，有這個研發(fā)經費的話，可能一年左右就可以出來。
　　杭州先臨三維藝術總監(jiān)：實際上我在工作中遇到這種需求是非常多的，像博物館復制古代的文物，他們有很多的資金。
　　段宣明：這樣吧，我們下來可以討論，比如說怎么樣保證這個研發(fā)能夠更快的進行，各個方面的問題。
來自中國3d打印產業(yè)聯(lián)盟