盧秉恒：中國制造2025與3D打印

上周五，應市科技部門邀請,，盧院士做客泉州科技創(chuàng)新大講堂,，以同樣的主題，為泉州各相關部門,、高校,、科研平臺負責人和企業(yè)代表300多人，講述了精彩的一課,。從中南海到泉州科技創(chuàng)新大講堂,，盧秉恒院士講述——
論“中國制造2025”

要補課，也要趕超跨越

盧秉恒說,，上世紀80年代以來,，從家電制造、汽車制造到飛機制造,，中國制造先后掀起三次浪潮,，逐步走向高端。得益于巨大市場,，目前,，中國已成為制造業(yè)世界第一大國,，制造業(yè)總量占世界總量的20%。制造業(yè)增加值占全國工業(yè)收入的86.70%,，占出口總量的 95.09%,。
　　然而，中國并不是一個制造強國,。比較中,、德、美三國,，德國的工業(yè)優(yōu)勢在于質量過硬,、基礎雄厚、工藝嚴謹,；美國的優(yōu)勢在于：社會創(chuàng)新,、高科技優(yōu)勢、集全球資源與精英,；而我們中國的重要優(yōu)勢在于：一個比較完整的工業(yè)體系,、內需市場巨大、人力資源豐富,。

按照德國工業(yè)4.0的劃分,，工業(yè)1.0到4.0的主要特征分別是機械化、電氣化,、自動化和智能化,。盧秉恒認為，目前,，中國制造應采取兩個策略：

一是追趕與跨越并舉,。面對存在的階段性差距，中國要在工業(yè)2.0,、3.0方面補課,，即質量優(yōu)先、研發(fā)機器人和高檔數控機床,，同時要推進實施“中國制造2025”,，大力發(fā)展工業(yè)4.0。

二是必須發(fā)揮政府科學而有力的調控作用,，匯集有限的社會資源,，做好協(xié)同創(chuàng)新。

他認為,，中國必須保護和充分利用巨大的市場需求,，以引導和支持裝備制造。同時,，注重各項計劃,、各個行業(yè)的互動協(xié)同發(fā)展,。在新產品研發(fā)時，就開始與國產化制造裝備并行,，注意第一罐奶粉效應,。而在民用領域，要培養(yǎng)人民的消費觀,，讓人人為培育民族工業(yè)作貢獻,。

對目前我國的共性技術缺位問題,，盧秉恒認為需要創(chuàng)新思路,，進行國家級創(chuàng)新中心建設。他以德國弗朗霍夫研究院和美國制造創(chuàng)新網絡計劃為例,，認為中國建設一批能協(xié)同社會創(chuàng)新資源,，為產業(yè)提供核心技術與共性技術的創(chuàng)新中心。避免科技資源的浪費和低水平的重復研究,。

在產學研協(xié)同方面,，企業(yè)要成為投資研發(fā)、應用成果,、集成成果的主體,。盧秉恒說，產品選擇是企業(yè)創(chuàng)新的起跑線,。企業(yè)應更多選擇“創(chuàng)新驅動”型的產品,，而不是只盯著眼下能賺錢的產品。這樣創(chuàng)新才不會輸在起跑線上,。要加強創(chuàng)新能力建設,。他舉例說，日本軸承的一個企業(yè),，實驗室面積和生產車間面積的比例是1∶1,，而我們國家同類型的大概不到5%。此外,，在大數據時代,，歐美許多企業(yè)都注重累積、分析產品數據,，用數據來提升商業(yè)策略和產品研發(fā),。

在人才協(xié)同方面，他認為要建立正確的學科評估標準,，引導創(chuàng)新與工程能力培養(yǎng),。倡導科研人員的論文更多地寫在產品上，寫在裝備上,。中國制造2025還需要培養(yǎng)一批工業(yè)4.0時代的企業(yè)家和科技領軍人,，既精通制造工藝,，又具有互聯(lián)網思維，能充分利用社會創(chuàng)新資源,。創(chuàng)新型社會還需要一大批創(chuàng)客,、極客，需要馬斯克式的人物,，有濃厚的科學興趣和強烈的創(chuàng)新欲,。

在全社會的協(xié)同機制方面，要加強科技計劃協(xié)同接力,。國家科研計劃應以標準,、基礎研究為先，重視產業(yè)化共性技術,，以創(chuàng)新思想,、發(fā)明專利為評審依據。

在金融與科技,、產業(yè)的協(xié)同方面,，改善制造業(yè)的資金環(huán)境。引導金融資金更多更快地流向實體經濟,、流向有潛力的先進制造業(yè),，加強對創(chuàng)新的支持力度。

論3D打印

上世紀最重要的制造技術創(chuàng)新 打印今天與未來的顛覆性科技

3D打印是一個顛覆性的創(chuàng)新技術,。

盧秉恒說,，3D打印技術，被美國自然科學基金會稱為上世紀最重要的制造技術創(chuàng)新,。麥卡錫報告列出了對人類生活有顛覆性影響的12項技術,，3D打印排在第九位，排在新材料和頁巖氣之前,。當時預測在2030年全世界將達到1萬億左右美元的效益,。2015年麥卡錫報告又將這一進程前移，認為2020年可達到5500億美元的效益,。

從制造方式來說,，鑄、鍛,、焊在制造過程中重量基本不變,，屬于等材制造，已有3000年歷史,。車銑刨磨機床通過材料的切削去除,，達到設計形狀，稱為減材制造，已有300年的歷史,。增材制造,，即3D打印技術，材料一點一點地累加,，形成需要的形狀,，才30年的歷史。

那么,，3D打印將帶來哪些變革呢,？

——產品開發(fā)周期與成本大幅下降。

3D打印可以制造形狀復雜的零件,，所想即所得,，它直接由設計數據驅動，不需要傳統(tǒng)制造必需的工裝夾具模具制造等生產準備,，編程簡單,，因此在產品創(chuàng)新設計與設計驗證中,，特別方便,。使產品開發(fā)周期與費用至少降低為一半，成為機電產品和裝備快速開發(fā)的利器,。

這種增材制造僅在需要的地方堆積材料,，材料利用率接近100%。航空航天等大型復雜結構件采用傳統(tǒng)切削加工,，往往95%—97%的昂貴材料被切除,。而采用3D打印，材料利用率由5%提升至85%,，制造周期由數月壓縮為幾天,。

此外，它可以快速,、低成本實現(xiàn)單件制造,，個性化制造。特別適合個性化醫(yī)療和高端醫(yī)療器械,。如人工骨,、手術模型、骨科導航模板等,。

——基于3D打印的再設計,，帶來產品、裝備的顛覆性變革,。

3D打印可以將數十個,、數百個甚至更多的零件組裝的產品一體化一次制造出來，大大簡化了制造工序,，節(jié)約了制造和裝配成本,。以3D打印新工藝的視角對產品,、裝備再設計，可以制造傳統(tǒng)制造技術無法實現(xiàn)的結構,，為設計創(chuàng)新提供了非常大的創(chuàng)新空間,。可能是3D打印為制造業(yè)帶來的最大效益所在,。

近兩年,，3D打印顯現(xiàn)出顛覆性變革。如GE公司做的飛機發(fā)動機的噴嘴,，把20個零件做成了一個零件,，成本材料大幅度的減少，還節(jié)省燃油15%,。美國3D打印的概念飛機,，重量可以減輕65%。而3D打印汽車,，可以把2萬個零件集成為40個,，6天打印完成且減重1/3,。

——互聯(lián)網+3D打�,。捍呱�萬眾創(chuàng)新、萬家創(chuàng)業(yè),。

“GE公司在網上發(fā)布了一條消息,，挑戰(zhàn)3D打印，將飛機的一個零部件讓創(chuàng)客設計,。第一名只用了原始結構的1/6的重量就完成了全部測試,，而設計者是19歲的年輕人。3D打印展現(xiàn)了全民創(chuàng)新的通途,�,！�

盧秉恒說，3D打印已經成為創(chuàng)客最歡迎的工具之一,。它可為可穿戴電子,、家居用品、文化產業(yè),、服裝設計等行業(yè)提供個性化定制生產模式,，有望引領生產從大批量制造走向個性化定制的第三次工業(yè)革命，有力促進大眾創(chuàng)新,，萬眾創(chuàng)業(yè),。

眼下，“互聯(lián)網+3D打印”的制造模式已經出現(xiàn)，即收集大眾的個性化需求,，由創(chuàng)客完成設計,，設計方案由3D打印件進行驗證；再由虛擬制造組織生產,，由物聯(lián)網來配送,。美國眾創(chuàng)公司,，15000名訪客,、6000名創(chuàng)客,。亞馬遜利用網絡銷售3D打印商品，營業(yè)額已達數十億美元,，利潤30%,�,！拔磥恚�這種模式將成為萬眾創(chuàng)新,、萬家創(chuàng)業(yè)的最佳技術途徑,�,！北R秉恒說。

——從增材到創(chuàng)材,，從創(chuàng)材到創(chuàng)生。

盧秉恒說,，利用3D打印高能束的集中能量，以3D打印設備作為材料基因組計劃的研制驗證平臺,，可以開發(fā)出超高強度,、超高韌性,、超高耐溫、超高耐磨的各種優(yōu)秀材料,，讓增材制造變成創(chuàng)材技術,。

此外,，3D打印還可以創(chuàng)生，即應用于組織支架制造,、細胞打印等技術,，實現(xiàn)生物活性器官的制造,，為生命科學研究和人類健康服務。比如,，最近我國首創(chuàng)了利用導航模板實現(xiàn)癌癥的靶向治療，避免了放療玉石俱焚的副作用,。


3D打印技術現(xiàn)狀：

既是技術井噴期,、產業(yè)起步期 也是企業(yè)的跑馬圈地期

據盧秉恒介紹,，目前，中國在3D打印的研究方面處于國際前列,，如論文和申請專利的數量處于世界第二。在應用方面,，我國工業(yè)級設備裝機量居全世界第四,，但金屬打印的商業(yè)化設備還主要依靠進口,。國產工業(yè)級裝備的關鍵器件、工業(yè)級3D打印材料等也基本依靠進口,。“從產業(yè)的發(fā)展看,，我們發(fā)展太慢,，企業(yè)小而散,。必須研發(fā)核心技術與原創(chuàng)技術，打造自己的創(chuàng)新鏈與產業(yè)鏈�,，F(xiàn)在國內已經有若干3D打印公司上市,，科技開始與資金結合，這是一個良好的開端,�,！�

他認為：3D打印從質和量兩方面對國家戰(zhàn)略地位和今后的科技發(fā)展都產生重大影響的技術,。目前，該技術正處于一個技術的井噴期,，產業(yè)的起步期，企業(yè)的跑馬圈地期,。我們應該抓緊標準的研究,，擁有話語權,。在航空件和高端醫(yī)療器械方面，要積極研究面對3D打印個性化制造產品準入的標準,，以有利于新技術的應用。要加強基礎研究,，發(fā)展原創(chuàng)技術,，在3D打印的新材料研發(fā),，顯著提升打印件的質量和打印效率等方面有創(chuàng)新技術；要建立創(chuàng)新體系,，為企業(yè)提供核心技術和共性技術,；要攻克關鍵核心器件，打造產業(yè)鏈,；要引導金融資本,，助推3D打印企業(yè)做大做強,，形成若干個具備國際競爭規(guī)模的企業(yè)。

談泉州如何嫁接3D打印技術

產業(yè)應用潛力大 可成立公共研究平臺

在現(xiàn)場提問環(huán)節(jié)和后續(xù)專訪中,，盧秉恒認真回答了一系列問題,。

——3D打印技術目前市場應用如何,，市場爆發(fā)點在哪？泉州哪些產業(yè)領域可從中找到新商機,？

盧秉恒說，目前,，3D打印技術主要用于航空航天,、汽車等高端裝備制造,，以及醫(yī)療，文化創(chuàng)意等需要個性化和快速響應的產業(yè),，還有教育領域,。比如,，在汽車零配件、輕工產品,、家電等產品開發(fā)中,，可降低產品開發(fā)周期與費用一半以上,；在個性化醫(yī)療方面，在骨替代物制造,、牙科整形與修補等方面已經有初步應用，效果顯著,；在航空航天產品研發(fā)中,，可以制造與鍛件性能媲美的大型構件等,。這些技術正在成為改造傳統(tǒng)行業(yè)和創(chuàng)造新型企業(yè)的重要工具和方向。

“中國有十三億人,，細分市場之下,，僅在高端醫(yī)療服務方面，就有很多需求,，很大的爆發(fā)力,。對于泉州來說,，鞋服產業(yè)的創(chuàng)新設計，裝備制造業(yè)的提升等,，3D打印技術都大有用武之地,。關鍵是要有一大批學科交叉人才，把技術研究透了,，然后與產業(yè)鏈銜接到位,。”

　——目前,，泉州3D打印企業(yè)約有500多家,，但規(guī)模較小，產值較低,；另一方面,，也缺乏3D打印技術的研發(fā)力量，企業(yè)單獨研發(fā)成本較高,。對此，政府和企業(yè)要如何行動起來,？

盧秉恒說，可以建一個3D打印的公共研發(fā)平臺,，實現(xiàn)共性技術攻關和技術共享，為中小企業(yè)研發(fā)服務,�,！罢�府可以牽頭成立引導資金,，找一些企業(yè)家來投資，辦一個實體的公司,，來運作這個平臺。哪家企業(yè)要產品開發(fā),，都可以到這個平臺來做,。這樣你有CAD設計,，然后有3D打印驗證,。如果這個產品還有缺陷,，立刻就進行改正,。這樣很快進入一個周期，原來可能你設計一個新產品需要半年,，現(xiàn)在有3D打印的幫助可能一個星期就完成了,�,！�

盧秉恒透露，西安交通大學將與泉州企業(yè)和高校就3D打印技術應用與人才培養(yǎng)方面,，達成一系列合作,。

【新聞背景】
14至15日,，應市科技部門邀請，原航空航天工業(yè)部部長林宗棠與中國工程院盧秉恒院士一行來泉考察3D打印技術發(fā)展情況,。期間，考察組一行前往晉江工業(yè)設計成果館,、石獅星期YI眾創(chuàng)空間,、九牧廚衛(wèi)有限公司,、云尚三維科技公司等參觀考察，與企業(yè)和科技部門負責人展開多場座談,，詳細了解泉州3D打印技術發(fā)展和應用情況，探討促成相關研究機構與泉州企業(yè),、高校達成合作,。

據了解,，近年來，泉州3D打印企業(yè)不斷涌現(xiàn),，部分企業(yè)開始嘗試將3D打印技術用于產品成型開發(fā)和服務,。我市作為“中國制造2025”首個地方試點，3D打印技術發(fā)展前景十分廣泛,，特別是在鞋服紡織,、建筑材料、工藝制品等我市優(yōu)勢傳統(tǒng)行業(yè)領域中采用3D打印技術“打印”出產品零部件,，能大幅度降低生產成本和材料的浪費，有效提升產品附加值和企業(yè)核心競爭力,。


轉自：泉州同城