盧秉恒院士：泉企應用3D打印技術 跑馬圈地正當時

從中南海到泉州科技創新大講堂，盧秉恒院士講述——

泉企應用3D打印技術：跑馬圈地正當時!

核心提示

2015年8月21日，中南海。

70多歲的白發院士盧秉恒，走進國務院第一會議室，在這里上了特殊的一課。

這是由李克強總理主持的本屆國務院第一次專題講座。臺下的“學生”，有國務院副總理，各部委領導、央企和金融機構負責人。講座題目是由總理親自選定的《先進制造與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代表300多人，講述了精彩的一課。 □本報記者 鄭意凡

人 物 名 片

盧秉恒，中國工程院院士，現為西安交通大學機械學院院長、先進制造技術研究所所長，教授，博士生導師。作為我國最早從事快速成型(3D打印)與制造技術的知名專家和帶頭人之一，曾獲得國家科技進步二等獎，國家技術發明二等獎等多項榮譽稱號，是快速制造(3D打印)國家工程技術研究中心主任，國務院機械學科評議組召集人，數控裝備國家重大專項專職技術負責人，國家973項目首席科學家，863計劃先進制造領域專家。

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，中國已成為制造業世界第一大國，制造業總量占世界總量的20%。制造業增加值占全國工業收入的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，德國的工業優勢在于質量過硬、基礎雄厚、工藝嚴謹;美國的優勢在于：社會創新、高科技優勢、集全球資源與精英;而我們中國的重要優勢在于：一個比較完整的工業體系、內需市場巨大、人力資源豐富。

按照德國工業4.0的劃分，工業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2.0、3.0方面補課，即質量優先、研發機器人和高檔數控機床，同時要推進實施“中國制造2025”，大力發展工業4.0。

二是必須發揮政府科學而有力的調控作用，匯集有限的社會資源，做好協同創新。

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、各個行業的互動協同發展。在新產品研發時，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，要培養人民的消費觀，讓人人為培育民族工業作貢獻。

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

在產學研協同方面，企業要成為投資研發、應用成果、集成成果的主體。盧秉恒說，產品選擇是企業創新的起跑線。企業應更多選擇“創新驅動”型的產品，而不是只盯著眼下能賺錢的產品。這樣創新才不會輸在起跑線上。要加強創新能力建設。他舉例說，日本軸承的一個企業，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，歐美許多企業都注重累積、分析產品數據，用數據來提升商業策略和產品研發。

在人才協同方面，他認為要建立正確的學科評估標準，引導創新與工程能力培養。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還需要培養一批工業4.0時代的企業家和科技領軍人，既精通制造工藝，又具有互聯網思維，能充分利用社會創新資源。創新型社會還需要一大批創客、極客，需要馬斯克式的人物，有濃厚的科學興趣和強烈的創新欲。

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

在金融與科技、產業的協同方面，改善制造業的資金環境。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，加強對創新的支持力度。

論3D打印

上世紀最重要的制造技術創新 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，因此在產品創新設計與設計驗證中，特別方便。使產品開發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、低成本實現單件制造，個性化制造。特別適合個性化醫療和高端醫療器械。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，可以制造傳統制造技術無法實現的結構，為設計創新提供了非常大的創新空間。可能是3D打印為制造業帶來的最大效益所在。

近兩年，3D打印顯現出顛覆性變革。如GE公司做的飛機發動機的噴嘴，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。

——互聯網+3D打印：催生萬眾創新、萬家創業。

“GE公司在網上發布了一條消息，挑戰3D打印，將飛機的一個零部件讓創客設計。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打印展現了全民創新的通途。”

盧秉恒說，3D打印已經成為創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、服裝設計等行業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革命，有力促進大眾創新，萬眾創業。

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

——從增材到創材，從創材到創生。

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，可以開發出超高強度、超高韌性、超高耐溫、超高耐磨的各種優秀材料，讓增材制造變成創材技術。

此外，3D打印還可以創生，即應用于組織支架制造、細胞打印等技術，實現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，最近我國首創了利用導航模板實現癌癥的靶向治療，避免了放療玉石俱焚的副作用。

3D打印技術現狀：

既是技術井噴期、產業起步期 也是企業的跑馬圈地期

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，我國工業級設備裝機量居全世界第四，但金屬打印的商業化設備還主要依靠進口。國產工業級裝備的關鍵器件、工業級3D打印材料等也基本依靠進口。“從產業的發展看，我們發展太慢，企業小而散。必須研發核心技術與原創技術，打造自己的創新鏈與產業鏈。現在國內已經有若干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略地位和今后的科技發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，產業的起步期，企業的跑馬圈地期。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，發展原創技術，在3D打印的新材料研發，顯著提升打印件的質量和打印效率等方面有創新技術;要建立創新體系，為企業提供核心技術和共性技術;要攻克關鍵核心器件，打造產業鏈;要引導金融資本，助推3D打印企業做大做強，形成若干個具備國際競爭規模的企業。

談泉州如何嫁接3D打印技術

產業應用潛力大 可成立公共研究平臺

在現場提問環節和后續專訪中，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，市場爆發點在哪?泉州哪些產業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，以及醫療，文化創意等需要個性化和快速響應的產業，還有教育領域。比如，在汽車零配件、輕工產品、家電等產品開發中，可降低產品開發周期與費用一半以上;在個性化醫療方面，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行業和創造新型企業的重要工具和方向。

“中國有十三億人，細分市場之下，僅在高端醫療服務方面，就有很多需求，很大的爆發力。對于泉州來說，鞋服產業的創新設計，裝備制造業的提升等，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，然后與產業鏈銜接到位。”

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

盧秉恒說，可以建一個3D打印的公共研發平臺，實現共性技術攻關和技術共享，為中小企業研發服務。“政府可以牽頭成立引導資金，找一些企業家來投資，辦一個實體的公司，來運作這個平臺。哪家企業要產品開發，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和高校就3D打印技術應用與人才培養方面，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打印技術發展情況。期間，考察組一行前往晉江工業設計成果館、石獅星期YI眾創空間、九牧廚衛有限公司、云尚三維科技公司等參觀考察，與企業和科技部門負責人展開多場座談，詳細了解泉州3D打印技術發展和應用情況，探討促成相關研究機構與泉州企業、高校達成合作。

據了解，近年來，泉州3D打印企業不斷涌現，部分企業開始嘗試將3D打印技術用于產品成型開發和服務。我市作為“中國制造2025”首個地方試點，3D打印技術發展前景十分廣泛，特別是在鞋服紡織、建筑材料、工藝制品等我市優勢傳統行業領域中采用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核心競爭力。 放大 縮小 默認