1月15日，由泉州由市科技局主辦的第21期科技創(chuàng)新大講堂邀請了中國工程院院士、西安交通大學(xué)教授盧秉恒做了一場關(guān)于中國制造2025和3D打印的專題講座。泉州該市副市長陳燦輝，泉州市科技局局長嚴(yán)等有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和泉州來自高校、科研平臺、企業(yè)的300多名代表參加了會議。
盧秉恒介紹了中國制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、中國制造2025年發(fā)展規(guī)劃、全球3D打印主流技術(shù)以及將帶來的重大科技突破。
中國制造2025與協(xié)同創(chuàng)新
盧秉恒指出，與中國、德國、美國相比，德國的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢在于質(zhì)量過硬、基礎(chǔ)扎實(shí)、技術(shù)嚴(yán)謹(jǐn)；美國的優(yōu)勢在于社會創(chuàng)新、高科技優(yōu)勢、全球資源和精英；中國的重要優(yōu)勢是比較完整的工業(yè)體系、巨大的內(nèi)需市場和豐富的人力資源。
在他看來，面對我們之間的階段性差距，中國需要追趕和跨越同步進(jìn)行，必須充分發(fā)揮政府科學(xué)有力的監(jiān)管作用，集中有限的社會資源，做好協(xié)同創(chuàng)新。針對我國共性技術(shù)的缺乏，需要創(chuàng)新思路，建設(shè)國家創(chuàng)新中心。
在這方面，中國可以參考德國設(shè)立科研。機(jī)構(gòu)，美國組建制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，探索適應(yīng)中國國情、實(shí)現(xiàn)“中國制造2025”任務(wù)的途徑，建設(shè)一批能與社會創(chuàng)新資源合作、為行業(yè)提供核心技術(shù)和共性技術(shù)的創(chuàng)新中心，避免科技資源浪費(fèi)和低水平重復(fù)研究。
在產(chǎn)學(xué)研合作方面，企業(yè)應(yīng)該成為R&D投資、應(yīng)用成果和集成成果的主體。產(chǎn)學(xué)研形成了一種長效的合作機(jī)制，把科研機(jī)構(gòu)調(diào)動和發(fā)揮人員和企業(yè)創(chuàng)新的積極性。
在全社會的協(xié)調(diào)機(jī)制方面，要加強(qiáng)科技計(jì)劃的協(xié)調(diào)，根據(jù)技術(shù)的成熟程度，各部委通力合作，形成接力。國家科研計(jì)劃應(yīng)優(yōu)先考慮標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)研究，重視產(chǎn)業(yè)化共性技術(shù)，以創(chuàng)新思想和發(fā)明專利作為評價(jià)依據(jù)。
從金融、科技和產(chǎn)業(yè)協(xié)同的角度改善制造業(yè)的資本環(huán)境。目前我國制造業(yè)企業(yè)的貸款利率往往達(dá)到7-8%，而制造業(yè)企業(yè)的凈利潤普遍低于我國的貸款利率。引導(dǎo)財(cái)政資金更多更快地流向?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)和有潛力的先進(jìn)制造業(yè)，加強(qiáng)資金對創(chuàng)新的支持，讓創(chuàng)新力量及時(shí)得到資金支持，是《中國制造2025》順利實(shí)施的重要關(guān)鍵問題。
在人才協(xié)作方面，建立正確的學(xué)科評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)創(chuàng)新和工程能力培養(yǎng)。中國制造2025還需要培養(yǎng)一批工業(yè)4.0時(shí)代的企業(yè)家和技術(shù)領(lǐng)袖，他們精通制造技術(shù)，具有互聯(lián)網(wǎng)思維，能夠充分利用社會創(chuàng)新資源。創(chuàng)新型社會也需要大量的創(chuàng)客、極客、馬斯克式的人物，對科學(xué)有濃厚的興趣，對創(chuàng)新有強(qiáng)烈的渴望。
3D打印成為制造業(yè)戰(zhàn)略高地。
《中國制造2025》的主要方向和驅(qū)動技術(shù)是發(fā)展智能制造。智能制造主要由工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和底層智能組成。其中，底層智能主要包括機(jī)器人、智能制造裝備和3D打印。
盧秉恒認(rèn)為，如果機(jī)器人是今天的技術(shù)，那么3D打印是對今天和明天，甚至后天影響更深遠(yuǎn)的技術(shù)。3D打印制造具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢:
支持產(chǎn)品快速開發(fā)，3D打印直接由設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)驅(qū)動，無需傳統(tǒng)制造所必需的夾具、模具制造等生產(chǎn)準(zhǔn)備，編程簡單。在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)驗(yàn)證中尤其方便。
節(jié)材制造，3D打印屬于增材制造，材料只堆在需要的地方，材料利用率接近100%。如航空航天等大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件采用傳統(tǒng)切削加工，往往95%-97%的昂貴材料被去除。
個性化制造可以快速、低成本地實(shí)現(xiàn)單件制造，使單件制造的成本接近批量制造。尤其適用于個性化醫(yī)療和高端醫(yī)療器械。如人工骨、手術(shù)模型、骨科導(dǎo)航模板等。
再制造用于修復(fù)磨損零件，如飛機(jī)發(fā)動機(jī)葉片、軋機(jī)軋輥等。，成本小，價(jià)值大。在軍械、遠(yuǎn)洋船舶、海上鉆井平臺甚至空間站的領(lǐng)域制造上有著特殊的優(yōu)勢。
為創(chuàng)新設(shè)計(jì)開辟新的空間，可以創(chuàng)造傳統(tǒng)制造技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，為設(shè)計(jì)創(chuàng)新提供了非常大的創(chuàng)新空間。幾十個、幾百個甚至更多零件組裝的產(chǎn)品可以一次制造完成，大大簡化了制造工藝，節(jié)約了制造和組裝成本。從3D打印新技術(shù)的角度重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品和設(shè)備，可能是3D打印給制造業(yè)帶來的最大好處。
3D打印已經(jīng)成為最受創(chuàng)客歡迎的工具，將有效推動大眾創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。通用電氣公司公司互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布了一條消息，挑戰(zhàn)3D打印，并讓制造商設(shè)計(jì)飛機(jī)的一部分。第一名只用原結(jié)構(gòu)的1/6完成了所有測試，設(shè)計(jì)者是一個19歲的年輕人。亞馬遜利用互聯(lián)網(wǎng)銷售3D打印商品，營業(yè)額高達(dá)數(shù)十億美元，利潤高達(dá)30%。所以，互聯(lián)網(wǎng)加3D打印=創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的最佳技術(shù)途徑。
創(chuàng)彩，3D打印出了一種耐高溫3315℃的高溫合金，用于龍飛船2號，大大增強(qiáng)了飛船推力。利用3D打印高能束的集中能量，以3D打印設(shè)備為材料基因組計(jì)劃的研究驗(yàn)證平臺，可以開發(fā)出各種超高強(qiáng)度、超高韌性、超耐高溫、超高耐磨的優(yōu)異材料，增材制造成為一項(xiàng)創(chuàng)造性技術(shù)。
創(chuàng)造應(yīng)用于組織支架制造、細(xì)胞打印等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生物活性器官的制造，創(chuàng)造某種意義上的生命。為生命科學(xué)研究和人類健康服務(wù)。
“創(chuàng)造材料，創(chuàng)造生命，無疑會給材料科學(xué)與技術(shù)、生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)技術(shù)、制造業(yè)帶來巨大的顛覆性變革。我們現(xiàn)在就需要布局，努力搶占這個戰(zhàn)略高地。”盧秉恒說。
中國3D打印現(xiàn)狀及突破方向
據(jù)盧秉恒介紹，目前，中國在3D打印方面的研究處于國際前列，如論文數(shù)量和專利申請量均居世界第二。在應(yīng)用方面，我國工業(yè)設(shè)備裝機(jī)量居世界第四，但金屬印刷的商用設(shè)備和國產(chǎn)工業(yè)設(shè)備的關(guān)鍵器件主要依賴進(jìn)口。工業(yè)級3D打印材料的研究才剛剛起步，除了個別研發(fā)能力強(qiáng)的。公司除了開發(fā)少量材料，3D打印的材料基本依賴進(jìn)口。
他說，3D打印是一項(xiàng)從質(zhì)和量兩方面對國家戰(zhàn)略地位和未來科技發(fā)展都有重大影響的技術(shù)。3D打印技術(shù)正處于技術(shù)的井噴期、產(chǎn)業(yè)的起步期和企業(yè)的跑馬圈地期。
“從工業(yè)發(fā)展的速度來看，我們發(fā)展得太慢了。美國有兩家最大的3D打印公司。公司今年達(dá)到了近10億美元的規(guī)模。而我們的企業(yè)基本上是校辦企業(yè)，最多時(shí)產(chǎn)值10多億人民幣。目前，進(jìn)口設(shè)備正在大舉進(jìn)攻中國市場，金屬印刷設(shè)備與國外的材料、軟件、設(shè)備、技術(shù)一體化銷售。中國必須發(fā)展核心技術(shù)和原創(chuàng)技術(shù)，打造自己的創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈。"
3D打印的任意性為產(chǎn)品和設(shè)備的創(chuàng)新設(shè)計(jì)打開了巨大的空間，將給各行業(yè)帶來巨大的利益。盧秉恒建議中國應(yīng)密切關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)的研究。3D打印的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可能會影響設(shè)備和應(yīng)用。在航空零部件和高端醫(yī)療器械方面，要積極研究面向3D打印的個性化制造產(chǎn)品的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，以利于新技術(shù)的應(yīng)用。此外，要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，開發(fā)原創(chuàng)技術(shù)，在3D打印新材料研發(fā)方面有創(chuàng)新技術(shù)，能顯著提高打印零件的質(zhì)量和打印效率；要建立創(chuàng)新體系，為企業(yè)提供核心技術(shù)和共性技術(shù)； 要攻克關(guān)鍵核心器件，打造產(chǎn)業(yè)鏈；要引導(dǎo)金融資本，助推3D打印企業(yè)做大做強(qiáng)，形成一批具有國際競爭規(guī)模的企業(yè)。