新闻|履职|理论|人物|文化|健康|图片库
首页>> 委员沙龙

3D打印的今天和明天

2014-06-24 08:48:25 来源:中国政协传媒网 我有话说
0

    你需要一辆个性化自行车,或者需要给朋友准备一件特殊的礼物,或者需要换一颗坚固的牙齿,抑或是需要一顿精美的晚餐?这些,只需要一台打印机就够了。3D打印,一种将想法变成现实的技术,将对传统制造业产生哪些影响、给人们生活带来哪些改变、发展前景如何?今天委员沙龙将带大家一起走近3D打印。

    主持人:各位委员,大家好!今天委员沙龙的主题是3D打印的今天和明天。我们邀请的嘉宾是在3D打印领域方面比较知名的专家和实践者,他们是全国政协常委、民革中央副主席傅惠民先生,广东省政协委员、中国制笔协会副会长黄小喜先生,中国3D打印技术产业联盟董事长、北京航空航天大学教授、激光增材制造领域专家王华明先生,清华大学教授、博士生导师、3D生物制造领域专家林峰先生,中国3D打印技术产业联盟副理事长、南京紫金利德电子有限公司总经理连宁先生,泰尔时代公司董事长郭戈先生。首先请各位嘉宾用一句话来介绍本人跟3D打印之间的关系。

    傅惠民:我不是3D打印方面的专家,我是3D打印的推崇者。

    黄小喜: 我想说,3D打印的理想跟丰满,现实很骨干。

    王华明:我是学铸造的,就是用激光来铸造零件,现在叫3D打印,干这个事快20年了。

    林峰:3D打印给了我很多东西,很多机会,我希望能够把3D打印做得更好。

    连宁:3D让抽象变成现实,让世界更加精彩。

    郭戈:把3D打印带入千家万户,从工业产品变成民用消费产品。

    主持人:好,谢谢各位嘉宾。傅委员,您是从事航空航天小样本研究的,3D打印并不是你的研究方向,但是您今年的提案是关于3D打印技术的,为什么做这么一个提案?

    傅惠民:这是民革中央的党派提案,我带领有关方面的专家进行了调研,当时选择这个题目是出于三方面考虑。一是这个选题意义重大。3D打印技术属于新一代绿色高端制造业,加快3D打印发展,可以使我们国家在下一轮全球科技创新和产业竞争中处于有利地位,可以推动我国由工业大国向工业强国的转变。习近平总书记也非常重视3D打印技术及其产业发展,去年他在武汉东湖高新技术开发区考察时就强调要抓紧3D打印的产业化发展。二是3D打印整体上还处于起步阶段,虽然已经研究了几十年,但真正快速发展也就是最近几年。一项技术处于起步阶段,就不能完全依靠市场力量来推动,需要国家大力扶持,美国等发达国家对3D打印技术都给予了大力的扶持。我们国家也需要给予扶持,这是我们写这个提案的第二个原因。三是目前我国3D打印技术与美欧等发达国家相比,基本上是处于同一水平。如果政府有关部门能够及时给予扶持,未来我们就能够跟美欧等发达国家实现同步发展,甚至可以成为领跑者。正是基于这三方面考虑,我们组织有关专家进行调研,完成了党派提案,目的就是希望我们国家3D打印技术在世界上能够成为真正的领跑者。

    主持人:王教授,您能不能谈一谈,3D打印在国内外的发展状况?

    王华明:应该说,3D打印不是一种新方法,从提出到现在大概30年时间。在过去几十年里面,在机械产品设计、开发当中起了非常重要的作用,它产生的销售额可能不大,但是作用极端的大,缩短了产品研发周期,对降低研发成本起到很大作用。国外可能95%以上机电产品的设计,都会用到3D打印技术。这是一类。

    第二类,通过细胞打印,或者是跟生物可降解的高分子材料一起打印,可以培养人体组织、器官,这种制造技术和生物技术的结合,也是非常重要的一个方向。

    还有一种是金属类,利用分层做金属,我本人是做这一块的。主要用激光把粉末熔化了,一层层往上堆积。金属跟非金属相比,出现比较晚,大概90年代初开始。相对来说铸造也可能比较困难一些,难度也比较大一些,国内国外都差不多,最近7、8年发展非常快。北航从95年左右开始做, 2005年,取得一些实质性进展,做出了一些相对尺寸不是太大钛合金零件,开始在飞机上应用,在国内算是第一次。美国大概是从2002年开始就已经使用。2007年,有一个标志性成果,可以做到很大尺寸的飞机组成构件,可以实现应用,暂时领先于美国。未来的前景,我个人认为,金属这块可能竞争也会比较激烈。

    主持人:刚才王教授介绍了, 3D打印分三大类,他本人是一直在做金属类研发。而林峰教授研发的是生物打印。据我们了解,生物打印已经开始应用,比如假肢、牙齿、膝关节等。林教授,通过3D打印人体器官,大概多长时间能用于临床呢?3D打印人体器官,给生物制造会带来哪些影响?

    林峰:实际上,这个问题也是我们一直在思考的,用三维打印的方式来做器官,什么时候能做出来,我想至少还得10年到15年。即使做出来,也是非常简单的器官,要做到复杂器官,可能还有很多工作要做,而且大部分不是三维打印就能实现的,它可能涉及到生物学、遗传、发育等诸多问题。我们的目标是希望人工构建一些跟组织器官类似的细胞结构,希望这种结构可以变成一个真正的有功能的组织或者器官,在这个过程里,我们做的这些体外细胞结构或者生物结构,可以帮助我们做一些细胞学、病理学、药理学等方面研究,同时也可以用来做再生医学的可以降解的支架,帮助组织再生,像骨、皮肤、血管组织的再生等。

    三维打印的基本原理,是把复杂的三维结构变成二维平面加工,再把它们堆叠起来,叫分层制造。它有两个特点:一是个性化,完全是用三维数字化模型来驱动制造,比如个性化植入体、植入物,像头盖骨、牙、关节等,这是个性化的。另一个是复杂性,通过材料堆积一点点成型,不是从表面切削,像皮肤、血管、骨头等内外不一样的结构,包括肝脏的血管网、肝小叶等复杂结构的组织,现在其它技术不太好实现,三维打印技术有可能会做出来。这两个特点在我们生物医学里面都有应用需求。

    主持人:林教授,未来多少年能够打印一个活灵活现的人出来呢?

    林峰:真正要打出一个器官很难,打出一个活人来就更难,而且还要有思想,能说话,更难。实际上,三维打印提供了一种技术手段,这个手段是给各行业各学科各技术领域应用,为他们提供更多的研究基础。三维打印是综合交叉非常重要的技术。我想,未来我们可以分四个层次:第一,没有相容性做体外模型;第二,有相容性做体内植入物;第三,有相容性同时这个材料能降解再生;第四,细胞直接打印。在第三个层次里,我们直接把支架放在骨头里就能长出骨头来,现在有长出血管的,一些内脏、心肌、神经导管这些东西能长出来。

    主持人:接下来我们问问3D打印的实践者连宁先生,您认为3D打印技术最先可以在哪个领域推广?

    连宁:从打印飞机到打印手枪,从打印房子到打印巧克力,从打印一个人的形象到从打印人体器官,可以说,在人们生活和工作的任何地方都可以被应用进去。从目前来看,3D打印集中在工业设计、产品研发和一些工业实际零件的制作。另外,在教育尤其是培养年轻人智力开发方面,也已经得到了很好的应用。3D打印是一项需要不断完善不断提升的新技术,尽管刚才王教授讲到,我国已经把3D打印技术应用到飞机制造中,但并不是很普及很广泛,所以还需要各位科学家和企业家共同努力和发展,才能将这个技术更好在更多领域广泛应用。

    主持人:现在社会对3D打印技术期望值是比较高的,认为3D打印技术和数字化技术是引领第三次工业革命的重要因素, 3D打印也是在这种环境下迎来了它的第一个春天。中国是制造业大国,随着3D打印技术的兴起,它强大的创造力能给制造业带来哪些影响?黄委员一直在制造业领域工作,现在要进军3D领域,这个问题请您回答。

    黄小喜:我在传统制造业待了20多年,做办公文具、教育用品。我们公司每年新开发的产品有一两千个,要做模型,每年做模型大概需要2千多万,后来接触到3D打印机后,在创新体系和模型制造方面很快推动新产品开发速度,成本下降很多,一个新模型不到一天就做出来了。原来从做模具到做模型,最快也要一个星期,通常要一个月。从这一点来看,就说明了3D打印对传统产业效益和创新成本的推动作用。

    主持人:但是,我们也了解到,3D打印要代替传统产业还有很长的路要走。3D打印产业化推广有哪些瓶颈?

    郭戈:主要两个问题。一是应用还比较少。虽然在各行业都有应用,但在行业应用领域不够深、不够广,很多行业用在研发阶段,制造环节用的就非常少,普通人很难看到3D打印的东西,这是主要问题。如果能进入生产领域,我想会大大推进3D打印技术快速向前发展,任何一个技术的创新都是非常重要的,但是创新更离不开这项技术的应用和市场需求以及用户的体验,用户的利益和反馈。只有做到满足用户足够多的需求,你的市场量足够大,这个行业才能够快速向前发展。另外一个问题,个性化建模也是局限它发展的瓶颈。对于大部分人,可以直接购买现有的工业产品,如果是自己来设计,99%的人都不太现实,这就需要软件建模技术有突破才能让3D打印技术再进一步推广。我们现在在一些中小学做推广,一旦中小学生都能够根据自己的想法去创造3D模型,这项技术就能在全社会得到更大推广和应用。

    林峰:3D打印是一项非常神奇、非常有发展前景的技术,但是现阶段,一些媒体、一些对技术了解不太全面的人,对3D打印的介绍有些不科学,不契合实际的渲染,我们对3D打印还是应该抱着客观、理性的态度来看待。我个人并不认为,3D打印是一项替代性非常强的技术,或者第三次工业革命的说法。现代制造业和3D打印两项技术是相辅相成,相互弥补的。3D打印技术有它的优势和特点,但是真正在大批量、规模化、低成本的生产空间,如果使用3D打印技术,肯定不合适。虽然随着技术不断向前发展,3D打印成本也会逐渐下降,但是再怎么下降,也不可能像现代制造业规模化生产低成本。3D打印技术还是一个学科交叉非常多的技术,光靠3D打印技术本身的人来研究3D技术是远远不够的。比如数据获取,如果连图都不会画,有打印机有什么用;比如打印材料,现在能够用作3D打印的材料,跟生活需求之间的差距还非常之大。

    王华明:坦率地说,3D打印确实是一个变革性的技术,但是跟互联网、信息技术不能相提并论,更不能说是第三次工业革命。3D打印最核心的东西是把三维结构变成二维实现,理论上任何复杂的形状都能实现,从这方面来讲有很大变革性意义,但它的市场份额并不高。举一个例子,2012年全球3D打印总销售23亿美元,在整个制造业的份额,不足一家企业。

    3D打印还有很多弊端。第一,打印的材料是有限的,基本手段靠黏结剂,靠加热软化烧结,靠熔化,靠热塑性的材料,加热不软的材料打不了。第二,打出来尺寸是有限的。第三,做出来的东西品质是有限的,一层层粘在一起,强度不会太高。第四,精度达不到。

    那么,什么情况下采用3D打印比较适合呢?一是材料贵。像飞机上使用的钛合金,价钱很高,传统方法需要练铸锭、开模具,再动用万吨级的水压机压成模锻件,然后再去大量加工。而用3D打印技术,要比传统锻造便宜,时间要快,打印出来东西也很精。二是零件大。用3D打印,材料越难加工,零件越大,优势越明显。三是结构复杂。像医学上用的头盖骨、颈椎、牙齿等一些结构复杂的东西,比传统铸造要快得多。总之,3D打印不可能颠覆传统产业。

    主持人:在座的有3D打印的实践者,我们来听一听他们在实践中遇到的一些问题,对3D打印产业未来之路有什么高见?

    连宁:3D打印技术的存在和发展面临困境。从2011年2012年,全球3D打印技术加起来也不过20亿美金,数据可以反映,3D打印行业的存在和发展是非常困难的。不仅在中国,全球所有3D打印企业,都处在一个艰难发展过程中。但是我们国家领导人对这方面很重视,对3D打印未来发展做过相关批示,工信部、科技部、教育部、发改委都在做3D打印发展规划,政府重视了,发展就有希望。我有两点建议:一是国家在扶持3D打印产业过程中,要追求深层次的发展,而不是打以牺牲技术牺牲质量的价格战,最后行程恶性循环,把一项好技术葬送了。二是在3D打印规模还没有形成的时候,政府应该更多关注它的发展潜力,而不仅仅是看有没有收益,能不能为社会提供更多的税收。

    黄小喜:3D发展必须依靠消费市场,如果能够把3D产业发展引向消费市场,才有一个长期可发展动力,而不应该仅仅停留在做创新模型等方面。美国几家公司做了很好的尝试,通过消费市场形成了盈利,这个消费市场特点是,3D打印的个性化定制。随着人们生活水平越来越高,对定制化要求越来越高,未来形成的全平台,把云服务、开发、制造、配送连在一起,形成整合体系,就能够形成3D产业发展强大的推动力。想象一下,未来你可以设计出自己喜欢的东西,市场上找不到,只有在这个平台可以实现定制化产品,这会形成庞大的服务平台,和老百姓生活联系在一起。当然,培育消费市场首先要从软件的简易化方面努力,让更多的人能够用3D设计,把自己的想法设计出来,才有一种创新感、满足感、新奇感,整个产业才能够完整发展出来。

    主持人:这是很神奇的一件事情,能够将想法变为现实,令人期待。好的,今天通过现场演示以及嘉宾介绍,让我们对3D打印有了新的认识和了解,我们也希望3D打印技术能成为未来改变我们生活方式的技术之一。谢谢!

[责任编辑:芸子]
注册 我有话说
查看评论 发表评论

请您文明上网,理性发言并遵守相关规定