中國工程院院士,、中國工程物理研究院研究員徐志磊：3D打印是第三次工業(yè)革命重要環(huán)...

5月29－31日,，由亞洲制造業(yè)協(xié)會,、中國3D打印技術(shù)產(chǎn)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(shù)產(chǎn)業(yè)大會在北京中國大飯店隆重舉行,。國內(nèi)外600多位代表出席會議，就3D打印技術(shù)發(fā)展趨勢,、3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化,、3D打印技術(shù)如何與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)合等議題展開討論。

中國工程院院士,、中國工程物理研究院研究員徐志磊
　　以下為中國工程院院士、中國工程物理研究院研究員徐志磊演講實(shí)錄：
　　非常高興今天到這樣一個會場來參加3D打印聯(lián)盟的成立會,，因?yàn)槲医佑|這個機(jī)會大概有比較長的時間,，但是我沒有參與這個行業(yè)里面的工作。在演講以前我先講一個故事,，很早以前我就聽說過一個故事,，德國人到美國去參觀，美國給他展示福特公司的汽車制造廠,，他說我這個零部件進(jìn)去汽車就出來,，每分鐘一輛，美國的成就就是福特公司的大規(guī)模生產(chǎn),，這好像是在世界大戰(zhàn)前后,。德國人就說，你可以把這個材料用零部件進(jìn)去,，變成汽車出來,，那么你們也可以讓牛進(jìn)去,，牛罐頭出來這樣的一個大規(guī)模生產(chǎn)線。他說我們德國可以做一個這樣的生產(chǎn)線,，我們把罐頭送進(jìn)去,，牛跑出來，那個時候好像是一種笑話,，但是現(xiàn)在就變得有可能實(shí)現(xiàn)的一種發(fā)展趨勢了，我想3D打印就能解決罐頭進(jìn)去牛出來,。
　　下面我非常簡單的介紹一下,，關(guān)于3D打印的話很長，不是簡單一段時間就能講清楚的,，我只能挑選一點(diǎn)東西給大家作一個簡單的介紹,。這個就是從80年代開始到90年代中間，那個時候它不叫3D打印,，我們在中國叫快速成型,。所以，這個從20年到30年的時間里,，并不是因?yàn)槲覀兊募夹g(shù)沒有發(fā)展到這個水平,，而是整個科學(xué)技術(shù)本身沒有發(fā)展到這個水平，我的理解是這樣的,，因?yàn)楝F(xiàn)在來說,，用激光打印來做零件，特別是下面這個地方,，發(fā)展得比較快主要是因?yàn)閯偛徘懊娑颊f了,，叫做個體化設(shè)計(jì)、個體化設(shè)計(jì),，網(wǎng)絡(luò)時代,，我們20年前還沒有網(wǎng)絡(luò)時代的時候，不可能發(fā)展得那么快,，3D打印的發(fā)展主要取決于計(jì)算機(jī)的能力,，材料制造能力，另外就是網(wǎng)絡(luò)的能力,，使得它能夠很快地發(fā)展起來,。
　　現(xiàn)在，我們有興趣的幾件事情,，我這里介紹一下,，這是一個側(cè)面，就像剛才說的冰山上的一角,，就是技術(shù)上有可能做的事情,，而且對我們的工藝體系有幫助的,，就是微孔泡沫金屬材料開發(fā)，用3D打印的辦法制造金屬泡沫材料,。金屬泡沫材料過去有很多辦法做,，比如說用發(fā)泡劑和金屬冶煉放在一起來做，但是那時候這種發(fā)泡劑密度很不均勻,，有開孔的,，也有閉孔的，不好做,，現(xiàn)在用3D打印技術(shù)來做這樣的材料,，可以做很好的發(fā)泡劑，這種金屬發(fā)泡劑的用處很大,，可以用在過濾等方面,。這個就是做成的圖象，圖象的發(fā)泡結(jié)構(gòu)比較均勻,。這個我們也在公司里做成一些零件,，將來準(zhǔn)備做一些高精密機(jī)床的著層，這個方面我們做了一些工作,。另外,，微泡結(jié)構(gòu)還可以做很多的事情，用3D打印做一種框架,，里面是組織結(jié)構(gòu)的,，然后可以填充其他的材料進(jìn)去，就變成非常有用的東西,。
　　另外,，關(guān)于合金來做，剛才已經(jīng)介紹很多了,，有很多優(yōu)點(diǎn),，加工的柔性度比較高，集成了貴重金屬的材料應(yīng)用,。這樣的話,，就可以在國防工業(yè)里面做很多有用的東西，我想對于國防工業(yè)采用金屬,，用3D打印技術(shù)來做,，可能是一個很好的方面。因?yàn)閲�防工業(yè)用的材料或者零部件,，它的數(shù)量不是特別的大,，當(dāng)然，即使是飛機(jī),，也不是成千上萬,，也就是上百,、上千就這么大了，它這個零件適合用3D打印來做,，精度很高,，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，而批量不是很大,，如果用傳統(tǒng)的技術(shù)來做,，可能它的生產(chǎn)條件、設(shè)備,、代價就很高,。比如說波音公司，或者像美國的F35,、F22，里面有多少零件是用3D打印做的,，估計(jì)還是有的,。比如說德國的奔馳、寶馬,，有一些零部件已經(jīng)開始使用3D打印來做了,。
　　這個就是航空工業(yè)用得比較多，我們一起來的專家有些是北航出來的,，他們很理解,，這個東西做得比較多，我這里也會詳細(xì)介紹,。在航空工業(yè)也好,、航空航天，還有其他的軍事工業(yè)來說,，3D打印大概是最容易進(jìn)入與發(fā)展的一個方向,，是很快就可以產(chǎn)生效益的方向，這是很重要的,。特殊的材料,，比如像鋁合金、鈹合金,，現(xiàn)在也正在開發(fā)這方面的3D打印材料,，這是它們性能的一些圖紙。
　　還有一些非金屬材料在生物上面用的PEK的塑料,，鋼性能的非金屬材料,，用這個來做就做得蠻好，生物結(jié)構(gòu)材料里面用得還是相當(dāng)可以的�,，F(xiàn)在還有一個重要的東西,，就是還是先在實(shí)驗(yàn)室階段,，美國國家實(shí)驗(yàn)室他們用微光固化的材料做一種復(fù)合的材料結(jié)構(gòu)，使得這個材料變成可以設(shè)計(jì)的,，可以設(shè)計(jì)出一種原來沒有這個材料的,，我們現(xiàn)在把它用人工的方法來合成、設(shè)計(jì)這種新的材料,。比如說兩種不同的材料融合在一起,，用3D打印兩個噴嘴復(fù)合一個材料出來，這種技術(shù)在大學(xué)也是可以開發(fā)的,。
　　這個圖我特別感興趣,，也非常有意思，他用塑料的設(shè)計(jì)做一個結(jié)構(gòu),，可以用非金屬材料能夠做到重量比較輕,、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比較高，能夠在一定程度上跟金屬材料的強(qiáng)度進(jìn)行比較,。這種他用自己設(shè)計(jì)的八角形的航架結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)新材料,，將來不管對于航空行業(yè)還是其他行業(yè)，這個都是非常有意義的,，現(xiàn)在還處于研究階段,。
　　因?yàn)?D打印的方法很多，可以有立體結(jié)構(gòu),，有也可以用可控的電泳沉積進(jìn)去,，把材料一層一層積上去，因此他們用噴墨打印的出來來做一個微結(jié)構(gòu)的技術(shù),，各自之間的距離是1微米的水平,，也希望我們國家能夠從學(xué)校里面從這個領(lǐng)域去開發(fā)很多微結(jié)構(gòu)的材料，這也是一個材料科學(xué)的問題,。
　　這個圖是用鋁框架,，做的時候是鋁的，把氧化銅裝進(jìn)去,，本身鋁合金是一種燃燒,，帶有可以起爆炸藥的性能的，銅合金放進(jìn)去以后,，它就可以做成非常好的復(fù)合型武器材料,。這個是美國的一個實(shí)驗(yàn)室做的，有了3D打印以后,，他們就可以設(shè)計(jì)一些新的完全沒有人知道的材料,。
　　前面已經(jīng)很多專家講過了，我們還是面臨很多的問題和挑戰(zhàn),，挑戰(zhàn)主要是精度和效率,，因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在看到展示臺上的所有材料,，塑料材料精度在0.1毫米左右，表面光滑度也不是很高,，這個東西當(dāng)然有很高的前景,。但是真正要作為機(jī)械工程的零部件來說，它的精度是很不夠的,，所以,，我們希望能夠爭取把金屬材料的精度能夠做到0.01，或者10個微米,、20個微米,，40個微米也可以用，希望能夠做到這個水平,，這有可能變成用3D打印直接做零件,，而不是翻模具重新來搞。
　　另外一個,，你要把這個精度分辨得極高以后,，它必然帶來的問題就是效率比較低，在精度和效率中間要深化研究這個問題,。再一點(diǎn)，比如說燒結(jié)也好,、熔化也好,，又跟物理性能有很大的關(guān)系，如果它還來不及熔化,、來不及凝固,，也來不及兩個微克的時間，能夠很好的融合,，或者是擴(kuò)散融合,，直接融合，這個物理過程是非常矛盾的,，所以我們正好需要在這個領(lǐng)域里面開展很多科學(xué)研究來解決這類問題,。還有就是做出來的零件，本身能不能達(dá)到原來的強(qiáng)度和水平,，這也是一個很大的挑戰(zhàn),。
　　第三個挑戰(zhàn)，并不是傳統(tǒng)的3D打印材料里面都可以拿過來用,，因此有必要開發(fā)更好的材料,，能不能用3D打印來做，這樣的話,，這個范圍應(yīng)用就很多,，真正的高精度,、高強(qiáng)度的材料做起來難度也很大，因?yàn)橐淮?D打印做出來以后,，還有長期應(yīng)用,、疲勞應(yīng)用等等問題，還有一段過程,。關(guān)于成型的范圍,，有的又要很大，又要很薄,。下面是工藝穩(wěn)定性,，真正做到零部件的生產(chǎn)，難度非常大,。
　　這個問題就是第三次工業(yè)革命,，我們現(xiàn)在看到的，能夠想到的,，像美國公司來給我介紹情況,，看起來是非常有前途的，但是我們需要解決問題相當(dāng)多,。因此除了我們的產(chǎn)能聯(lián)盟,，除了我們的公司能夠在市場上占有一席之地，我想我們的大學(xué),、研究所更多的精力應(yīng)該去研究這個里面的光源,、材料、制造零部件的3D打印設(shè)備,，這些也是非常重要的,，這是我們提出來的，不然我們怎么能夠體現(xiàn)3D打印用到第三次工業(yè)革命,，關(guān)于第三次工業(yè)革命是不是完全能夠?qū)崿F(xiàn),，這有待于我們很重要的大家的努力，3D打印就是在第三次工業(yè)革命之內(nèi)重要的一個環(huán)節(jié),，也是重要的領(lǐng)域,，希望我們共同來攻關(guān)。來自中國3d打印聯(lián)盟