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2015/4/30
宗贵升:3D打印思维


  2015年3月26日—29日,全球瞩目的博鳌亚洲论坛2015年年会在海南博鳌国际会议中心隆重举办。本届年会首次开设了“3D打印、数字制造与第三次工业革命”分论坛。中国工业和信息化部部长苗圩作为讨论嘉宾应邀出席了3D打印分论坛,与其他嘉宾一起就第三次工业革命、3D打印技术发展、商业化应用等议题展开了热烈的讨论与深度的探讨。

  本次3D打印论坛邀请了三帝打印科技有限公司董事长兼CEO、中国粉末冶金战略联盟3D打印专业委员会主任宗贵升博士作为主持人。宗贵升博士1991年毕业于3D打印选区激光烧结技术发源地美国德克萨斯大学,获材料科学与工程博士学位,专攻3D打印研究,先后获得20多项专利。1993年即主持研发了中国第一台商品化工业级3D打印设备,当时命名为快速成型机。二十年来,宗贵升博士及北京隆源成型团队在航天航空、汽车、摩托车、五金、机械设备制造领域积极推广3D打印,培养了众多3D打印行业的人才及用户。

  作为浸润行业多年的专业人士,宗贵升博士也在实践中不断学习、思考和总结,并善以3D打印思维来看待当前炙手可热的3D打印行业。


  3D打印与工业革命:

  核心科技创新通常会带来工业革命,而工业革命又会推动科技的发展。前两次工业革命中,英美等发达国家抓住了先机,实现了飞跃。今天,第三次工业革命正在积极酝酿,中国并没有在起跑线上落后太多,有的领域甚至处在领先地位,这是中国经济实现跨越的一个巨大机会。

  触发第三次工业革命的技术一般认为是信息与通讯技术(ICT)。ICT技术的发展和应用,特别是ICT技术和制造业的结合,就产生了智能制造。3D打印是智能制造的核心技术之一,它是工业革命中的“将军”,有不可替代的功能。无论多么复杂的3D设计都能制造出来。3D打印是一个有效的补充工具,而不是替代工具。

  数字化制造可以用“3D+”来描述:3D+产品设计,3D+增材制造,3D+减材制造……就组成了数字化制造。

  3D打印和其他新兴产业一样,不论其技术多强大,仍需要自身依托的市场有一定的工业基础,拥有广泛的使用人群。中国众多用户和庞大的制造业基础是个优势。

  3D打印与智能制造:

  全球制造业挑战不断升级,制造业比以往任何时期都变化得快。为了在竞争中不败,我们要提高效率(尤其是能源和资源的利用效率),缩短产品入市的时间(缩短开发时间、制造复杂产品的能力、快速获取和分析大数据的能力),并增强灵活性(大量个性化产品、急剧变化的市场、高生产率的要求),这就推动了智能制造的发展。

  智能化是工业自动化与网络化发展的一个高峰,3D打印是这个发展过程中的关键部件,是智能时代的基本要素和实现者。无论多么智能化,总要通过工具和手段去实现,而3D打印就是实现的工具和手段。

  走进将来的智能制造工厂,我们可以看到连接,恒开,智能,软件和数据控制的各种独立设备(如3D打印),机器对机器和机器对产品的沟通全部与人互动,物联网触发并提供用于决策的信息和数据(如产品告诉钻床要钻多深),实时处理和传送信息,工作人员可自己或团体作出决策(社会团体决策),整个产业生态系统会产生深刻的变化。

  3D打印的应用:

  目前,3D打印的应用主要分三个层面:一是高端层面——航空航天、汽车、医疗等方面的应用已非常成熟,实现了缩减开发周期、缩减开发成本、直接制造等;二是专业人士应用——工程师、设计师等做设计验证,快速模型模具;三是民用层面——桌面3D打印机可以作为很好的创客工具。3D打印应用的关键是在产品设计、制造方法选择,应用领域选择等方面运用3D打印思维,而不是用传统思维。比如,用智能手机挖土,肯定不如铁锹。

  3D打印思维的例子:比如传统制造的汽车排气管,是由多个零件组装而成,而3D打印可以一次把整个部件打印出来;世界首辆3D打印汽车只有40个零部件,而传统汽车零部件超过2万个……

  国家当前对工业制造业提出了转型升级的任务和目标,我们要分析当前国内实际的工业发展状况,来研究3D打印可以适用于哪些领域——如铸造,3D打印对铸造企业的升级改造可以见效很快;再就是高端应用,今年发布的首个“国家计划”中,就重点提出要发展增材制造在航空、医疗领域的应用。

  3D打印与创新、创业:

  2010年,中国取代美国而成为了全球制造业大国,但非制造业强国。因此,中国需要通过创新来提升制造业。今年两会中将“大众创业万众创新”、“创客”写入政府工作报告中,也显示出中国政府对创业、创新的重视。一些没有核心技术、缺乏创新、靠低劳动力成本制造低附加值产品的劳动密集型企业会受到影响。

  3D打印是一个很好的创新工具,比如为创客所用,以及在教育领域中的应用等(在学校普及,创新从学生抓起),这些应用也能创业。中国要想从一个制造大国变成一个制造强国,3D打印在“大众创业、万众创新”上,一定会起到很好的作用。

  3D打印3.0时代:万物互联,万物打印!

  继打印原型(快速成型)、原型验证的3D打印1.0时代,间接、直接模具制造(砂模、铸造)的3D打印2.0时代之后,打印直接应用件的3D打印3.0时代已经开始,只是暂在局部发展,还未全面推开。比如,波音公司有大约300种不同的飞机零部件是3D打印的。3D打印的3.0时代,应该想要什么,就可以打印什么,想到即可制造。

  可以预见的是,未来,在智能制造的大背景下,将3D打印技术与物联网技术、大数据、云计算、机器人、智能材料等其他先进技术结合,将成为若干智能制造平台上的某个部分,从而实现万物互联,万物打印!(文/佳语原文刊于2015.5月《中国科技信息》)

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