許小曙：3D打印是一場革命
導讀：9月24-25日，由工業和信息化部、新華通訊社指導，新華社《財經國家周刊》、工信部國際經濟技術合作中心、華制智能主辦的2016第二屆“中國制造2025與工業4.0全球年會”在北京國家會議中心隆重召開，500余位中外嘉賓云集。
本次年會以“智能制造體系構建和實施路徑”為主題，由24日的主論壇及25日的五個平行分論壇組成，特邀中、德兩國政府、企業等多方代表，剖析新工業革命時代全球經濟大勢，解讀德國“工業4.0”現狀，洞悉中德合作新動向。
通過分享中德最佳實踐經驗，解決中國制造業最迫切需求，為中國實現制造大國向制造強國轉變提供前沿趨勢和最佳實踐。52位中外演講嘉賓為現場500余位參會嘉賓帶來一場場思想盛宴，中德聯動，共襄智能制造產業盛舉。
如下為湖南華曙高科技有限責任公司董事長許小曙演講實錄，他分享的主題是《3D打印粉床技術、材料及應用》。
大家下午好，我今天來跟大家講一講，有關3D打印的一些基本的技術和應用情況。大家也知道，會議期間有很多專家、教授、老師，還有政府各級的官員，從大的宏觀的層面，闡述了中國制造2025，以及資本制造，在中國發展的前景，以及它的各種政策前景。那么今天我講的是很具體的技術，3D打印。
這兩天報告中間可以看出，中國制造2025的一個制造業產業的基礎技術，包括機器人技術，大家也了解的很多了，那么其中還有一個很重要的技術支撐，就是3D打印。那么3D打印技術為什么這么重要?因為它是新晉出來的，技術中間的一種革命手段，今天通過這個簡短的講演，分享一下我的體會。
首先看一個PPT，這就是很普通的市場上的一張照片，但是從這張照片中間可以指出一個問題，這里的四個客戶，他們每個人的衣服都是不一樣的，他們每個人都有手袋或者背袋，這些手袋和背袋也沒有一個是相同的，這告訴我們一個什么樣的問題呢?就是說其實我們消費顧客是在尋找個性化和多樣化的選擇，但是今天我們大平臺工業生產的產品比如說計算機、電視機，其實都不是千篇一律了，但它們也只有尺寸大小的不同，并沒有任何個性化因素在里面，這樣一來就造成了什么，我們進入商場，其實對于這種工業生產的產品來說，我們的選擇性其實并不多，我們在這種大規模生產的前提下面，必須要集中大量的人力、物力，集中地建立工廠，像富士康包括華為、蘋果，都是大規模的工廠，進行大規模的生產，這樣的話我們生產出的產品，幾乎是千篇一律的。
但是實際上我們的生產過程，如果從歷史發展角度來看其實并不是這樣的，這種大規模的生產，其實就是近一百年來的一個產物，其實我們從歷史上來看，我們的生產都是小規模的，小批量的，個性化的生產。比如說在古代，我們生產出來的打火具，是各種各樣的形狀，是小規模小批量的生產方法。打一把刀，鐵匠會根據你的需求、你個人的條件進行定制，你身強力壯可以打一把大的，重一點的刀，你力氣比較小就打一個小一點的刀。
為什么我們現在不這么做了呢?就是因為在一百年以前，我們發明了大規模生產的這種生產線，這種制造方法使得我們的生產成本不斷地降低，使得我們的物質極大的豐富，但是同時帶來最大的缺點，就是我們損失了個性化的生產。所以我們今天買的汽車也好，我們買的電視機也好，甚至包括我們的手機也好，都是大規模生產下的一種產品。
在這種情況下面，你很難做到，既有個性化又有積極效應，比如說像房子，你是很難看到個性化的，你甚至自己買一棟房子都找不到。
一個尺寸其實不能夠滿足所有人的要求。隨著我們消費者對個性化的要求越來越高，生產對產品的多樣性的要求也就越來越高。這里有個很簡單的例子，我們在座的應該知道在三四十年以前，我們中國人的衣服非常單調，基本上男同志就是藍色的或者草綠色的，但是今天我們可以看到，我們的服裝十分多樣，商店里面的每一款產品的數量都不會超過幾百件。所以這個個性化的發展，是人們對生活質量提高以后必然的要求。衣服是這樣的，那么電視機是不是這樣的呢?手機是不是這樣的呢?汽車是不是這樣的呢?一定會有這種趨勢。
那么3D打印為什么這么熱，就是因為它實際上就滿足了，或者說提供了一種大批量，個性化，并且在可控的成本之內的這種生產方法。它是一種全數字化的一種生產方式方法，比如說這里的3D打印技術，都是通過數字化的控制，控制這個設備對材料進行微量的加工，一層一層把這個產品做出來的。
它有幾個特點，第一個特點就是它的生產過程是全數字化的一個控制過程，是不需要人為干預的。第二個就是說它的生產過程中間是一體化，我們3D打印行業里面有一句話，我一臺設備可以取代一個車間，因為按照通常的方式方法生產一個產品，它需要經過不同的工藝過程，包括制造，包括車接，包括一些其他的裝配，焊接，這些工藝過程中間有很多是非數字化的過程，有的人說中國機床已經很數字化了，但是其實所謂的數字化到了電機就停止了，最后的加工還是用的刀具在切在磨。
那么3D打印它這個生產過程是一個真正的全數字化的過程，它實際上把一個物體全部化成了點，就像我們現在看到的熒光屏，我們看到的是連續性的畫面，其實是有無數的點組成的，那么3D打印就是把非常細小的物體，每一個細小的點都通過非常細小的材料，通過物理和化學的方法，把他們結合在一起形成物體。所以3D打印生產過程當中，它可以制造出非常復雜的形狀，不需要借助任何其他的輔助工具，我們說模具這種東西都省了。所以從歷史上，3D打印是第一次把工具的復雜性和工具的加工成本完全隔離開的一種技術，如果我們用傳統的方法生產，越是復雜的東西，中間加工的成本肯定越高，但是對于3D打印來說，做一塊磚頭和做一個非常復雜的發動機葉片的成本幾乎一模一樣的。
就像我在一個電腦上面顯示一個黑色的四方塊，和打印一個絢麗色彩的照片，其實對于打印機來說，它的成本是一樣的。這里我們談到的三種技術，今天我想特別強調一下，就是粉床技術，為什么我想強調一下粉床技術呢?因為我本身是搞粉床技術的，當然還有一點大家要注意到，我剛才談到的一個特點，就是3D打印實際上是把一個物體離散化了，這實際上是我們今天談信息革命，實際上是把信息搞的離散化，其實信息是存在了幾千年，幾萬年，為什么以前這樣的信息沒有像今天得到不同的意義，就在于我們的信息革命，把信息離散化，變成了零和一，最簡單，就是把非常復雜的東西，無論是聲音、圖片還是思想，最后把它變成零和一，分解成為最簡單的元素，再重新組合，這個時候有了信息革命。
那么制造業實際上將來也會沿著這條路線往前走，這也是3D打印為什么這么熱的一個原因。在今天3D打印領域里面，一般談到微米，十個微米到一百微米的范圍，顆粒，用這么小的顆粒粉來組成這個產品。將來隨著技術的發展，這種顆粒會變得越來小，甚至最后會達到分子的級別，有了這么小的顆粒，我們再把這個顆粒通過物理和化學的方法，把它組織起來，把它分層制造出來，這就是3D打印最原始的概念，是增量的制造的方法，所以它的制造過程當中，是把每一個微小的顆粒單獨對待，這樣的話它給人帶來無限的想象空間。我們知道以前都是把一個物體看成是一個整體，把一個東西制造也好，把物體看作整體，3D打印把這個物體已經完全離散化了，它里面的每一個顆粒，都可能是不同的，都可以區別對待。最后就可以帶來無窮無盡的想象力，就像我們的信息，我們的聲音，我們的圖像，一旦離散化以后，我們可以做各種各樣的處理，一個道理。
所以為什么現在做3D打印這個小眾市場，但是它發展的前景，其實就在于它能夠把我們整個制造業的方式方法，帶到一個全新的維度，就是我們的制造從微觀開始的，我們不是從宏觀開始的，我可以從微觀結構方面，對它進行控制，對它進行改變。當然我剛才談到了現在還沒有實現的，3D打印提供了這樣的可塑性，大家談到很多的人體器官打印，為什么人體器官可以通過3D打印生成，為什么不能通過別的方法，關鍵就在這個地方，人體器官是有很復雜的，各種各樣的細胞所組成的。
如果我要做一個肝臟和一個腎臟，不是說這些細胞我們做不出來，現在的生命科學在體外通過干細胞，培養出不同的細胞，血管細胞，皮膚細胞，這都沒問題，但是這些細胞并不能組成一個肝臟，因為必須要組合在一起，把特定的放在一起，這就是3D打印的特點，你要通過微觀的材料把特定的放在這里，這就是為什么別的技術很難做到這一點。我們要做工業生產，比如我可以把不同的材料，通過完全不同的比例來進行混合，這里面就談到3D打印很重要的概念，比如我生產一個鋼鐵，鋼鐵里面要耐磨要耐溫，外面要有韌性，現在傳統的方法就是把它做成兩層貼合起來，但是最大的缺點就是外面是耐磨，它是兩層，你有很好的方法把它結合起來，中間的痕跡就是它的缺點。
3D打印可以把這兩種材料有機地結合在一起，進行變化，從剛性變成柔性材料，從耐高溫的材料變成柔性材料，這種生產方法也只有3D打印能夠做到。
這個是一個視頻，稍微放一下，看一看，這是一個粉床技術簡單的視頻，這就是我們公司生產設備的，所以你看所有的材料，都是粉的，二十到五十之間，所以這里你看到的這個平面，現在可以說是相當以熒光屏的界面，實際上是有很多無數小點的，這個打的地區，把這個微小的粉粘貼在一起，或者融合在一起，然后再一層層疊加起來，這個粉是高新材料，也可以是金屬材料，甚至可以是生物材料。
所以3D打印給我們帶來革命性的影響就在于，傳統的方法我們在制造和設計生產的時候，我們一定要考慮好它的復雜性，它的可裝備性，還有它的功能，都要完整地考慮。那么3D打印實際上是，它可以把這些都可以排除在外，給我們的設計帶來無限的想象空間，我們有一句話叫做，你畫得出來我就做得出來，它中間不需要你設計人員考慮到，這個東西需要什么樣的模具，需要什么樣的工具，能不能脫模，這個夾具能不能夾穩，這個都不用考慮了。
比如說這是一款非常復雜的燈，這個燈是上海的一家公司設計的，這家公司完全就是用3D打印設計的，許許多多我們日常生活中所用到的物品，從燈具到衣服到領帶，都是通過3D打印來生產的，如果有興趣可以去這家公司網站上看一看。
那么這里我想跟大家稍微談一下，時間不多，就是一些應用領域，剛才談到了航空航天，是我們3D打印目前來說應用的比較好的一個領域。應該是昨天，3D打印已經飛機上面有一段歷史了，從2014年生產的飛機，你們現在坐的波音的飛機，從737到最近的起飛機，你坐的飛機都有3D打印的技術。最后的起飛機上面有兩百多個，但是用在關鍵部分還必須通過金屬3D打印實現，金屬3D打印最近才真正成熟，GE公司是第一個把3D打印用在關鍵技術上面的，這就是GE公司，GE公司現在有八十臺金屬3D打印，每件都在生產幾百件金屬的作品，并且為了使得這個3D打印在應用，就在以前用重金買下了，我們這個行業里面，兩家龍頭公司，一家在瑞典，一家在德國。做到什么程度了，在國外的時候，他用了十倍的年銷售額，花了他的十倍，他的收購價是這兩家公司的年銷售額的十倍，我不是搞經濟的，但是我聽說這個價錢是非常高的。大家可以去到網上查一下，GE公司。
說了這么一些例子，所以航空航天是3D打印運用非常重要的領域，這個是離子發動機的部件，這個葉片既薄，上面的孔洞又非常復雜，通過傳統的方法來去展示非常難的。這是我們國家發動機的混合機生產的一個頁面，一個部件，這也是我們最近做的。第二步就是醫療，醫療是一個跟典型的個性化產業，因為每個人都不一樣。現在3D打印主要是用于復制，現在很實在的例子就是植入。
病人因為事故整個胸骨前面全都粉碎性骨折，要用鈦合金給鼓起來，每個人的胸骨都是不同的，所以我們通過這位客人為他量身定制了他的胸骨，這個案例我們已經做了好幾次了，這樣的案例很多的，大約每個月都有一百人。時間關系我不會講太多，還有就是我們知道牙齒現在很貴，幾千塊錢一顆，3D打印也有做的。
另外我剛才提到的模具，對于模具來說，這個是我們為鞋場定制的模具，這個模具現在來說有個問題就是資本太大，另外成本高，所以他用在大批量生產的時候，目前受到限制。那么做模具，反過頭來，因為一幅模具可以用很多年，最后我可以直接把一個鞋做出來，我們也有研究，但實際上打印那個鞋子，成本是很高的，那么我們用3D打印做模具，來生產，所以模具是3D打印的一個很好的應用領域。
這是一臺賽車，賽車的話，有很多的部件都可以直接生產，這是輛賽車，今年要代表我們長沙理工大學，去參加世界發動機賽車的，大概里面有三四個部件有金屬的，有高等材料的，全部是3D打印的。比如說在設計過程當中，通過3D打印就可是從一個最開始簡單的形狀，最后變成一個非常復雜的情況，汽車每減重一公斤，對它都是不一樣的。所以它把一個很簡單的幾何圖形變成一個非常復雜的鏤空的這么一個設計，可以減輕重量和不影響它的程度，這種復雜的結構只有3D打印能夠生產我就說這么一點，謝謝大家。
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