中國3D打印技術產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟顧問、南京師范大學副院長、教授楊繼全：3D打印在文化創(chuàng)意

5月29－31日，由亞洲制造業(yè)協(xié)會、中國3D打印技術產(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打印技術發(fā)展趨勢、3D打印技術產(chǎn)業(yè)化、3D打印技術如何與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結合等議題展開討論。

中國3D打印技術產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟顧問、南京師范大學副院長、教授楊繼全

　　以下為中國3D打印技術產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟顧問、南京師范大學副院長、教授楊繼全演講實錄：

　　楊繼全：我代表我們團隊作關于這個大會的文化產(chǎn)業(yè)的報告，我叫楊繼全，來自南京師范大學，同時我們團隊有兩個公司，一個是南京寶巖自動化，另外一個是是在常州的江蘇敦超電子科技公司。

　　我分四個方面介紹一下我們的團隊，首先介紹一下團隊的工作，其次結合這個大會的主題與文化創(chuàng)意方面做的三個子內(nèi)容，一個是建筑的3D打印，一個是彩色的3D打印，一個是我們做的公益事業(yè)，3D打印體驗店。

　　我們這個團隊從96年開始一直在3D打印方向做一些相關的工作，主要是三個工藝。其中一個工藝是SL工藝，一種是FDM，還有3DP，除了這三種之外，我們也做了其他的工作，包括生物打印、建筑打印。我們這個研發(fā)團隊包括五個研究小組，150人的技術研究和開發(fā)人員，分布在三個國家。目前我們這幾種產(chǎn)品有兩種品牌，一個是HOFI品牌，面向家庭和辦公的品牌，另外一個是DOGO品牌，是工業(yè)化和教育領域的品牌。我們現(xiàn)在有40多項專利，左邊這個是我們其中一家公司的辦公地點，右邊是我們兩座工廠的其中一座工廠。我們最近幾年研發(fā)的各種類型的3D打印設備有彩色的、有光密樹脂的。面向個人我們開發(fā)了一些非常簡易的可以DIY的小型3D打印設備，這種小設備非常廉價，材料也很環(huán)保，大家可以在展臺上看到。還有一個就是面向辦公和家用的3D小設備，最近有可能會在京東網(wǎng)采購到我們的東西。包括教育領域，我們也有自己的3D打印設備。

　　剛才我們看到的是一些低端的面向個人和辦公的一些3D小設備。在微細領域里面，我們也做了一部分工作，比如說左上角怎么去打印微細的導線，用金用銀去做細小的薄膜里面的導線，我們做了一部分工作，以及多材料的技術粉末的梯度材料制作方法。還有右邊我們做的是有MSL工藝的微小透明的樹脂件。

　　結合大會的主題，我簡要介紹一下我們在這方面做的一部分工作，其中一個工作是做建筑打印的，我們有一個課題組在做這方面的工作。提到建筑打印，往往很多人說建筑打印有什么好做的，跟普通的打印有什么區(qū)別？是不是僅僅作為一個模型可以看，而不能夠居住的。我說我們做的這個建筑打印是可以居住的，是類似于我們現(xiàn)在待的這樣一個建筑物，是具有實際功能居住的建筑物。你現(xiàn)在看到的下面這個圖是我們正在做的一個項目里面的一個園區(qū)，這個園區(qū)里面有五個建筑，其中一個建筑是十幾米高的，接近二十米高，每一個單體建筑都有成千上萬的體量，我們計劃在幾年內(nèi)這個工作因為涉及到一些機密，我就不再詳細說了，你會看到這樣一個建筑群在地球的某一個角落上。

　　建筑打印與常規(guī)的建筑物在哪些方面會有優(yōu)勢，為什么以打印的方式去做建筑？我們認為采用打印的方式去制造使用功能的建筑具有這樣幾個優(yōu)點，第一個，它的抗震性能大大增強，為什么這么說？我們都知道，大地震的時候，最先受損的其實一定是結構強度最弱的，一個常規(guī)的建筑都是有成千上萬個磚、混凝土、鋼筋以及其他不同成分的材質(zhì)組合在一起的，也就是說一個房屋它是有成千上萬個不同的零件拼接而成的。任何一個零件的薄弱都可能會導致整個性能的降低，如果采用3D打印來做的話，我們就可以把一個房子打印成一個零件，這一個零件的抗震性能遠遠比成千上萬個零件的抗震性能要大大增強。

第二個，我們可以采用3D打印的方式把它的建筑的壁以及內(nèi)部的結構采用最優(yōu)化的方式做成中空的以及任意結構的模式，所以它的材料可以大大節(jié)省。我們做了一個實驗，采用建筑方式做的房屋它的材料至少可以節(jié)省30%以上。在節(jié)省材料的同時，我還可以做到更好的保溫，因為我們內(nèi)部可以做成蜂窩狀結構，類似圖上右上角這樣一個板狀的東西，內(nèi)部可以根據(jù)你的需求，通過聲學的原理、通過力學的原理做到最優(yōu)化，所以它的壁厚可以做得很薄，現(xiàn)在常規(guī)的建筑一般是24厘米寬度，我們的打印建筑可以做到18甚至更薄，同時強度會大幅度增強。

　　第三個優(yōu)勢就在于它的設計可以突破常規(guī)，設計師不再局限于我怎么把它加工出來，它的成本有多高，我怎么能夠體現(xiàn)出它的設計創(chuàng)意方面，所以可以充分解放設計師的思想。一些非常復雜的東西到底怎么去實現(xiàn)呢？你看到右下角這個網(wǎng)狀結構，對于像我們現(xiàn)在這樣的一個房屋來講，它是一個平的，比如說樓頂是平的，怎么去打印？這種方式我們可以采取下方的網(wǎng)狀支撐結構，在計算機軟件里會自動生成做到結構的優(yōu)化和力學的優(yōu)化。

　　第四個方面，我們可以做成成本更低，因為這種材料跟我們現(xiàn)在用的環(huán)保材料性能幾乎接近，成本上沒有明顯增加，同時節(jié)省了大量的人力、大量的設備和費用，所以，總體上的成本略有降低。因為它可以24小時工作，不需要更多的工程監(jiān)理和人員的偷懶、人員的放假問題，工期可以有一定的縮短。

　　因為牽扯到這是一個很多家單位同時參與的項目，所以我不能夠介紹更多的內(nèi)容。你現(xiàn)在看到的是一個規(guī)劃圖，這塊地已經(jīng)拿下來的，是八千多平米，總共建筑面積是16000平米，這是一個設計圖，我們現(xiàn)在正在做的建筑就是這樣一個用雙手托起地球的建筑，這個建筑的總面積是300平米。

　　它未來的目標，你現(xiàn)在看到的是類似于霍比特人這樣的，我們認為未來的建筑就應該是依照人的居住功能而特意設計的一種自由性建筑，而不是像這種鋼筋混凝土式的冷冰冰的結構，也許有一天我們也可以到一個陌生的地域，用一臺打印機按照你所想就地取材，打印這樣一個建筑。

　　因為時間不多，我簡要介紹一下另外的一個工作，就是彩色3D打印，就是用3DP的工藝噴出來一種彩色黏結劑去做設備原料，文化創(chuàng)意尤其是動漫產(chǎn)業(yè)最好的表現(xiàn)形式就是色彩，如果沒有色彩，它跟其他的普通工藝區(qū)別就不明顯，在動漫領域里面都可以采取彩色3D打印去體現(xiàn)。

　　這種工藝到底怎么實現(xiàn)呢？首先，在計算機軟件里面建模，自己開發(fā)軟件對它進行數(shù)據(jù)處理，包括內(nèi)部材料的處理和定義，最后通過噴涂控制一層層成形。它的一個原理就是我在結構空間和材料空間里面可以實現(xiàn)色彩和結構以及材質(zhì)和結構之間的一一對應關系。這是做的一個數(shù)據(jù)分析，從左邊的模型進行細化、網(wǎng)格分化、處理和定義，實現(xiàn)彩色模型的渲染。內(nèi)部的材料分析確定過程以及每一個切片的材料的定義以及色彩的分布，最后從材料色彩到每一個噴頭之間的一一對應關系，我們通過這種數(shù)字化的方式來實現(xiàn)，這個噴頭是一千多個噴嘴，可以實現(xiàn)同時開關，來實行精確的打印。

　　這是兩種材料的一個半球型的模型制作流程，對于一些自然界里面或者是人工的模型，往往會要表現(xiàn)它的一些異常狀態(tài)，比如說我們看到這樣一個肝臟，因為人體部位會有變異，怎么樣人醫(yī)生和病人探討他現(xiàn)在病情惡化情況，這個在醫(yī)療領域里是非常重要的。我們現(xiàn)在給醫(yī)生提供的一些模型往往都是用SL工藝或者是其他的一些單色模型提供的。這種對于病人的病變部位的準確把握，往往是很難判斷，因為它沒有色彩的體現(xiàn)和表現(xiàn)力，如果通過彩色3D打印的話，我們就可以很容易的告訴病人，你的病變位置在什么地方，病變狀態(tài)可以通過顏色來表示輕重。

　　與這種工藝相配套的，我們也開發(fā)了相關的成形材料和黏結劑，它的目標是做什么呢？是開發(fā)這種類生物體的，或者類自然界的五彩斑斕的生物體或者植物體，但這是一種目標，我們采用的是多材料的彩色3D打印工藝。

第三個目標，我們是秉承著3D打印要想造福于社會，受惠于每一個普通民眾，必須讓更多的人參與到3D打印中來，所以我們跟政府有關機關合作，建更多的3D打印體驗店，讓很多普通群眾享受到什么是3D打印，能夠創(chuàng)造他的作品。

　　這是我們在南京市科技館建設的一個3D打印體驗店，里面的各種設備、模型、應用案例都是我們公司自己開發(fā)的。它的整個運作流程是這樣，有三個方面，如果你需要掃描人體，你可以到體驗店里掃描一下，很快就可以把你的數(shù)據(jù)獲取之后給中間后臺的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，通過3D打印出來。還有一個就是我們開發(fā)了一個軟件，允許普通人用筆之類的東西在觸摸屏上畫你所想要的造型，同樣也是通過后臺的處理3D打印來實現(xiàn)。還有一種就是允許你在我們的網(wǎng)站上下載你需要的模型，后臺會處理進行打印。

　　人體掃描是非常快速的掃描方式，可以進行優(yōu)質(zhì)快掃描，在掃描的同時，它也可以準確測出每個人的身高、體重、腰圍，進行自動測量，并且為您提供一些健康的數(shù)據(jù)，比如說過于偏胖、偏瘦，或者是什么方面的問題。它另外一個特點就是可以實現(xiàn)彩色的數(shù)據(jù)掃描，跟我們前面講到的彩色3D打印能夠很好的結合起來，實現(xiàn)人體的彩色復制。在人體工程學方面的應用，可以為你提供基本的指導，比如你可以穿多大尺號的衣服。另外在公共安全領域里，我們可以做多人體的模式識別，什么是人體的模式識別，我們在公共安全領域里經(jīng)常會說我要識別人臉、識別人的眼睛，但是它還不是人體的完全信息，如果有人體掃描的話，我們可以建人體的數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)這個人的全方位特征的自動識別。


　　前期的工作做了三個攝像頭需要轉動，現(xiàn)在的工作是四個攝像頭，不需要轉動，這是一個案例，我們建立一個人體的數(shù)據(jù)庫，可以實現(xiàn)人體基本信息的識別，也可以給你提供日常的提議和幫助。對于普通群眾，我們也有這方面的各種各樣的服務，比如說可以做一套國際象棋，還有普通的動漫造型，這些都是為普通群眾無償進行打印和設計的。

　　最后，我簡單提到一點就是3D打印它在文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)方面的應用是非常非常快的，在一些新的應用，包括建筑領域應用還有彩色3D打印應用需要我們政產(chǎn)學研多方面的密切配合，才能夠更快更好地健康發(fā)展。另外一點，就是3D打印產(chǎn)業(yè)如果要向一個真正的產(chǎn)業(yè)邁進，必須要讓更多的民眾參與進來。來自3d打印聯(lián)盟