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2014世界3D打印技术产业大会专家报道

  【中关村在线办公打印频道原创】冯涛:今天第一位发言的是颜永年教授,他是我们清华大学的教授,也是中国3D打印技术产业联盟首席顾问,有请颜老师。

  颜永年:各位领导,尊敬的各位专家学者,今天很荣幸让我来做这个汇报。今天我碰到了很多20年前搞3D打印的老朋友,之所以中国能够搞起来,就在于这些先行者、开拓者,大家凭着一股追求科学、追求真理的劲头开创了我们中国3D的先例。经过了几十年的发展,现在已经到了一个比较成熟的阶段。但是我们在应用的水平,我们做出关键的高端的结构件的应用水平,我觉得跟美国跟西方还有距离,但是这个距离不是很长了,很快就要赶上去共同的发展。我们很愿意跟国内外知名厂商、学者专家能够合作。

  我的题目是计算机继承激光三维打印增才制造。我是颜永年,我们还有中华清学老科技协会的代表,来了五位同志来参加我们的会议。

  我要报告的题目有六个方面,第一个什么是我们所谓的平台,L-SS平台什么意思,就是它的定义。我们知道激光加工有LaserWork的先例,很多的加工设备焊接切割,在一个网络下工作,这是德国斯图加特的。我们也看到这个有六台激光器,还有更多的激光加工设备,我们能不能把这个概念移植到3D正在成型的方面上来,这就是我的初衷。我们为什么要选这三种工艺?为什么叫L-SS?L就是(激光金属熔覆沉积、选择性金属激光荣华、选择性激光非金属烧结)。这三种工艺涵盖了基础3D打印或者工业级3D打印最核心的内容,我们想给它一个定义,也就是它的优点。将拥有LCD-SLM-SLS多种工艺的多台3D打印设备的信息资源和异构的数据,包括CAD模型、分层与路径规划、工业参数和激光使用系统的相关信息和数据,采用CIMS的技术原理和系统集成方法,实现在计算机管控下的优化配置,以大大提高信息共享度、资源利用率和揭晓节能,因为激光利用率还不是很高的,我们要节能。通过激光金属增材制造平台,这是它的定义。这里面有很多LCD、SLM的认识,这些不需要我们完全的开发,而是在全世界范围内优选中国和世界的一流品牌,我们主要做修复和制造兼顾,特别是修复方面。

  下面我把这两个工艺简单说一说,因为只有15分钟。LCD在美国并不叫LCD,有好多名字。最早是Keicher,它在国家实验室发明了LENS,后来它到了Optomec屋Design公司,进行了开发。我们国家2013年特种加工委员会,它的标准化委员会把这个LENS技术定为LCD-LaserCladddingDeposition,希望国际上了解我们LCD什么意思。

  LCD有很多优点,无偏析,我们做出来的件精度够不够,内部有没有缺陷,但是成分是均匀的,这个搞3D打印的一定要明确。很多人只注意柔性不注意偏析。现在我们高合金的结构件就是偏析问题不过关。3D打印恰恰在这方面能起非常关键的作用,我们要重视它。LCD可以自由沉积在任意形状结构表面,它做的结构件没有什么限制。很容易跟机器人不同形式的配合形成新的设备。还有其他很多优点,我都来不及说。

  LCD的技术指标,目前我们希望采购的,或者我们自己也能达到的,它比较高的沉积速率,这个可能不见得很高。光束直径不一定很小,可以到6毫米,层后是0.1到0.6毫米。

  LCD除了材料对激光有很低的反射率,高的反射率就不能用。其他都能用,应该很宽泛。这是它的原理图。这个就是同轴送粉和偏轴龙粉,我们比较偏爱的是同轴送粉。因为时间关系,只放这么一个录像,请放一下。

  (VCR播放)这个录像可以看出来,激光下来,粉末材料束流,它很形象地。但是它不是堆焊,它的工业密度非常高,堆焊是达不到的。这个是喷粉聚焦的情况,这也是录像,我们来不及看,不看了。喷头是一个核心,我们自己也做喷头,我们也引进喷头。这是我们公司引进德国通快公司的,从我们感觉到它很皮实。这也是通快公司的喷头。这是一个平面扫描,我们没有时间看了。这是全面扫描,这个看一下吧。当然我们现在做的平台底下也是有二维旋转的能力,加上上面三维的运动,所以这个叶片包括我们像水轮机叶片能不能用它来修复?

  这是我们平台里面常用的,通快公司的。二极管这种碟片式的我们认为比较适合,功率比较高。这是我们光纤的情况。

  这个是烧结的情况,原理图。我想根据我们使用的体会,就是说它非常复杂的结构自然而然用粉末来支撑,这一点大家应该不是特别体会。实际上这点保证了它做空心的、镂空的、镶嵌的复杂结构没有限制。

  这个是它一个核心的件,PFO,这个是它的功率、效能,还有保护。我们现在用的是通快,我们也可以换其他的公司来比较。这是国家同等级美国GSI的,我们都欢迎来用它。

  技术参数可以看出来它的功率一般要达到4000瓦以内。SLS大概30瓦到60瓦,我们愿意跟国内的公司合作,把他们的技术集成到我们的平台上来。还有其他的很多参数,15分钟来不及讲那么多。说明它是一个技术比较密集的一个设备,它的优点就是复杂性。我自己感觉,所有的工艺里面就是SLM/S能够做最复杂的东西。

  下面进入我们的主题,我想着重介绍4000瓦II平台,这个简单的介绍。我们一共做过昆山的第一个平台4000瓦的,在绵阳是1万瓦。另外现在还有几个公司在谈判,做的是第三、第四个平台。这个平台里面有5个3D单元,有一个激光单元,还有一个CIMS控制单元,七个小房间拼成一个大结构。

  我们目前主推的是II型,4000万L-SSII型平台。一个激光器可以分功率同时满足这三个的使用。一个就是直接成型,一个盘类修复,一个轴类修复。如果我们能把它装到车上开到现场把轴类进行修复,这是盘类的修复,这是机器人喷头。通过光导纤维传到各个单元。这是LCD我们希望做到三四米这么高的,这个是我们主推的平台。这个是400瓦的轴类、盘类。红的就是光纤,不同的角度我们都可以看出来。它实际上是无人化工厂的一个雏形,我们希望把它装到车上、船上,它可以移动到工地上去修复。从不同角度可以看出来,它里面有大量的机器人,实际上有三个机器人,这是CIMS。我们国家CIMS的发展,获得了世界大学领先奖,我们应该把这个技术发扬光大,结合起来。我们提出一种想法,核电主管我们做了很长时间的分析,实际上像这种结构如果去挤压很难挤,但是我们用LCD它没有偏析,初步成型。我们再去挤压一下,这种一个件1500万,做一套模具也不是很贵,但是我们现在的模具应该是比较通用的模具。

  这是我们现在的SLS,这是大型的轴类件,两米乘四米,这是轴类修复单元。这是在我们昆山的实验室里面机器人盘类修复单元,下部分做完了以后更高,这是盘类和轴类合并在一起的单元,这是我们CIMS控制中心,这是它的控图。这是第一个。

  第二个,我们现在跟它差别就是我们用了一个多功能设备,这台设备能焊接能切割,是不是对用户更方便一些?其他都一样,这个是多功能的设备。这个是它布置起来,红的就是它的光导纤维。这个平台是在昆山,我们10月份正式运行了,现在有一部分已经运行起来了,欢迎大家去参观,这是昆山的情况。第二个就是我很荣幸被四川绵阳做的1万瓦,

  红的是一期,蓝的是二期,得到了绵阳式政府的支持。如果一个地区搞这么一个平台,对3D技术的应用具有很好的推广作用,它在人才的培养、公司的成长,很快突破一些难点。有了这个平台它能积累经验,能有一定的学习功能。

  下面这个是继承管理系统原理图。它的功能很多,就这些。这是它的三级系统,这个是它的结构图功能,控制系统、数据库、可视化,这是数据中心系统。

  因为时间关系,我不能影响大家。这是轴类的修复,这是一个视频我来不及放了。

  这个我们叫巨无霸,很长的轴。现在我们做了4米,这个机器快完了,将来有可能会做到12米。这是表面的毛化。这是挤压模,挤压模在我们中国非常的需要,我们的包头挤一个钢管模具就要修,所以挤压模的修复是一个大事,如果用焊接的办法去修复,它热处理的问题很厉害,还需要加工热处理。如果是用激光修复,没有什么问题。所以挤压模的修复是一个很大的产业。

  我们大叶片10分钟一个,能不能里面不用那么高级的不锈钢?所以这个是很有前途的。还有多种材料,这个是在模具上面,导热很好的。这是手机模具,不同的材料中间有一个缓冲材料。一般来说可以提高它的寿命。

  这是原来的流道,这是我们现在的流道,冷却速度快、均匀。这是我们做的箱块,表面处理一下,打磨一下装上去就能用了。提高50%,还有潜力可以挖。所以我们3D打印SM金属用到模具上面大大促进了行业的生产效率。

  冯涛:感谢颜教授的精彩报告。下面大家有什么问题?可以问一个问题。如果没有什么问题,再次感谢颜老师,因为颜老师每次都有很多新的内容。

  下一个发言是stratasys公司的汪祥艮总经理,stratasys公司我们3D打印行业都比较熟,设备占有率最高、种类最多、材料也最多,接下来有请汪总。

  汪祥艮:各位来宾、各位专家,女士们先生们,大家上午好。我叫汪祥艮,是stratasys公司负责大中华区的。时间比较短,我就简单地在颜教授比较精彩、专业的基础之上简单跟大家分享两点。

  第一,3D打印主要是干什么的,第二3D打印主要在哪些领域尤其是工业领域主要是干什么的。

  3D打印是一个非常热门的话题,我也在这里赶一下时髦,看看奥巴马讲的这一段线D打印在未来给我们的工业带来的一些变化。他说3D打印有可能对我们今天所有的一些制作方式带来一次变革,也就是大家经常提到的所谓的3D打印带来的第三次的工业革命。

  究竟3D打印是做什么的呢?其实非常简单的一个道理,设计师的一个灵感,然后它要通过三维建模,建模以后有一个非常重要的环节,是要做一个快速的原形。传统的做法是通过开模具做原型,做原型的目的是什么呢?是做一些设计方案的验证、优化。确定这个设计忙按之后再进行批量的生产。所以今天3D打印它主要的价值或者主要的作用,一块是在快速原型这一块占的比例是非常之高的,当然还有一块是在我们叫数字直接制造,就是直接制造的一些终端产品,主要在两个领域,一个是快速原型,第二是直接的终端产品。这两块的应用是主要的。

  针对一些不同环节的使用,都需要不同的产品,stratasys公司作为全球3D打印的主要领导者,我们都有针对于不同的应用领域有不同的产品。比如说我们针对一些概念模型的,我们叫灵感系列的产品,有针对一些设计领域的设计产品,还有一些直接制造的系列产品。

  都有谁在使用3D打印机呢?可以这么讲,所有应用3D打印建模从事产品设计开发的工程师、设计师,或者对设计感兴趣的个人都已经或者可能会使用3D打印的技术或者设备,因为3D打印能够很便捷方便地把设计师的想法、理念变成一个实体的东西,有了这些实体的东西以后,能够加速促进他们无论是设计还是终端产品这个环节提高了效率,缩短了周期。

  正因为3D打印的优势,越来越多的客户在使用3D打印。我上面的这些LOGO大家都比较清楚,它代表了不同的领域、不同行业、不同规模或者不同性质的客户,大家一看就知道它涉及到的行业面非常之宽。

  3D打印的应用趋势,刚才我已经提到。首先今天主流的是在快速原型这一块,越来越多随着技术的发展,材料越来越多,在直接制造这个领域里面占的比例也会越来越大,当然还会有一些消费类的产品或者个性化定制产品,这也是未来一个很大的趋势,在这里的应用也是越来越广泛。

  下面再举几个非常简单的例子。在直接制造里面今天有几块,一个是牙科、汽车、国防和航空航天这些领域,因为这些领域都有自己的一些特点,个性化、特殊性的需求,这些都是非常符合于3D打印这么一个数字化制造的优势,在这些领域里面能够得到充分的体现。

  直接制造除了终端的产品除了在生产制造里面,我有一些工装、夹具,都是我们直接制造的领域。

  牙科可能不能用太多的语言来表达,主要是用在一些固定模型制作,牙套、金属支架的领域,对患者来讲用口腔的扫描获取的这些数据,经过一些处理之后就可以用3D打印进行制作。主要的一个作用,比如说在种植导板这一块可以用于精确的定位,作为一个工具使用。

  汽车领域,除了整车厂,一些汽车零配件的制造商也越来越多使用到3D打印技术。这里面除了一些工装夹具,还有一些概念车也好,或者新款发布之前,车灯、测试市场用的这些应用,好多都是用3D打印打印出来的。汽车装备、一些工具。

  航空航天这里边,包括一些航空电子设备的机架,舱内的娱乐设施系统。大家看一下这些图,可能就明白它主要是在什么方面去使用了。我们想说的是终端产品的制造,我们的设备本身就是我们的一个应用的案例。比如说我们有一款设备叫Fortus900,有30多个配件,本身就是这台机器出来的。曾经有人开玩笑说,是不是买一台3D打印机再打印出一台3D打印机?某种意义上来讲,是可以实施的。

  冯涛:下一个发言是德国EOS公司中国区总经理吴承轩。EOS在工业领域做得最优秀的公司,它有多款设备,主要是在我们工业界应用。

  吴承轩:各位贵宾、各位先生女士大家好,我叫吴承轩,我代表德国EOS,目前负责大中华区的工作。今天很简短的跟大家分享一下目前在3D打印制造特别在EOS在发展领域应用的情况。

  非常简单的介绍一下我们公司,1989年成立于德国慕尼黑,创办人本身也是从事激光研究的专家。目前在全球销售超过1500多套设备,因为我们公司都是在工业级别的设备,这个数字看起来不多,但是我们在全球的市场份额是最大的。

  公司从成立以来都是非常迅速的增长,目前整个的规模,年度营收应该在1.3亿欧元的年营收,员工全球超过500多位,EOS每年把营业额的15%投入到研发的经费里,它也累计到了相当多的专利。

  目前我们在全球设有4个技术中心,当然我们在全球都设有分公司,除了总部北美亚太区和新加坡以外,去年在上海也成立了全球第四个技术中心,这也说明了我们对中国市场未来发展的潜力。

  当然作为一个通用型的技术,我们在相当多的行业领域都有它潜在的应用,所以目前的客户也遍及在各个领域,包括航空、航天、医疗等等。

  前面几位专家也讲到了,为什么这个技术会在过去这一段时间发展得这么迅速?它基于对技术的特殊性,是能够过去的传统加工技术所不能达到的。最基本的一个概念就是自有成型的概念,发挥创意,以设计为导向的制造,所以过去我们在做设计的时候,往往都是碍于传统加工工坊的限制,必须要去屈就这个设计和制造的公法来做设计,这往往导致我们的设计并不是以我们所要设计这个产品或零部件功能最优化的方案来做设计。

  第二,我们现在已经慢慢走出过去最传统的应用,逐渐进入一个真正的制造领域。当然这是一个过程,所以我们现在不断地根据实际应用的发展逐步走向作为一个生产型的技术或设备来发展。

  第三,我们结合了过去以大规模标准化生产,进入到一个结合客制与批量化生产的概念。主要原因就是因为我们所有设计的变化都是能够在前端的软件上来完成,而不是在我的生产线上来完成。

  基于前面提到的三个基本的概念,或者技术的特点和优势,我们就可以在各个行业领域里面去找到它核心的应用。我们关注主要的行业分别有六大类,分别是航空航天、医疗、工业自动化、模具、汽车以及其它的一些消费相关的产品。

  举一些实际应用的案例,航空航天也是我们发展较快的、应用比较广泛的领域,其中有很多的原因,因为航空航天不是真正意义上的大批量,而且它的设计都更复杂化,而且它都是一个高附加价值、高单价的一些产品。其中又以航空发动机为它的一个最具有代表性的应用。

  我们可以看到上面所有全球最主要的航空发动机的一个供应链里面,都已经在大量使用这样的技术,其中又以GE作为业界的一个代表。这是GE工厂的一个角落,可以看到它从传统加工的模式,希望走向一个很智能的自动化的生产链。其实GE做这个研究已经超过10年的时间了,在去年正式宣布,它第一个产品通过它航空标准的认证,在即将装配到它下一个型号的发动机上面。这个零部件是一个燃油喷嘴,它结合了原来需要透过19个零部件装配而成所达到的功能呢,它现在经过重新的设计,把它集成成单一的零部件,一次打印生产,同时降低了25%的重量之外通过内部流道的设计降低它在运转过程中产生的一些问题,然后提升它燃油的效率,这对GE作为一个发动机的厂家来讲,就是它最大的一个核心竞争力的提升。所以GE也计划在未来持续的应用,发动机有上万个零部件,可以想象在未来的发展潜力,生产这一个零部件需要的设备可能就是上百台。除了GE以外,当然所有的发动机厂家都在跟进。

  这是一个空客的案例,它也是基于前面提到的自由成型的概念达到优化之后达到它的减重的目的。我们公司也针对不同行业的应用去发展它所需要的材料,好比说在飞机上它就必须是一个抗燃的材料。

  这是我特地准备的一张幻灯片,SPACEX,这是它的创办人,第一次外包给民营的企业来发展下一代可回收式的无载人或载人的飞行器。他作为现代版的一个“钢铁人”,在他的屏幕电脑上直接操作三维的建模,把一个非常复杂的零部件打印出来。

  在汽车行业里面,其实还是大量在使用这个技术作为最传统的应用,也是在产品开发前期的一个打样,但是对汽车行业来讲这也是非常重要的一环,因为汽车行业在竞争环境的情况下需要缩短产品开发的周期以达到缩短产品上市的周期的一个目的。

  当然汽车未来我们也朝向一个节能的发展,大家也在尝试如何充分利用这种新的制造技术,能够进一步减轻汽车整体的重量来达到减排的目的。

  模具刚刚颜老师也提过,是一个非常好的应用。它虽然不是直接生产零部件,但是通过间接的方式,结合非常传统的生产工艺就是注塑成型,透过自有成型的概念,我们可以设计出水路,大大缩短整个注塑的周期和冷却的周期,就能够提升注塑模具这么一个传统的行业它自身的竞争力。

  在工业方面,其实我们最近也看到很多这方面的发展,上个月才到台湾进行了演讲,刚好看到一个新闻是富士康的郭台铭先生,他和日本软银签订了帮他们代工机器人的合作。所以我们可以预期未来在工业自动化或者是机器人方面会有长足的发展,我相信在这个领域的一个应用,肯定会结合3D打印生产制造一些相关的技术。

  这也是一个视频,不过我们直接跳过,它是一个传统的注塑设备,后面结合了一些整个自动化流水线的流程。它当中需要用到大量的夹制具、托盘等等。那么所有的这些零部件,都是要随着它所要自动夹具或者摆放终端产品的改变而去改变的,像类似这样的应用,就不适合用传统的方式加工开模具等等,直接透过设计直接打印,直接装配到生产线,这也就意味着提升了你整个生产线,快速反映产品变化的灵活性。

  这边还有一段视频提到,其实我们常常有一个迷失,这个技术目前还是它的材料非常的脆弱,它只能用来看外观,实际上我们所做的,都足以满足工业环境上的应用。汪总提到设备里面很多3D打印的零部件,我们的设备也是,所以大家都是朝着同样的方向发展。

  FESTO是一家很有趣的公司,也是一家德国的企业,他们的特长专业就是能大量去模仿大自然生物的一些活动的方式,然后模拟出这些动作,这是它主要的灵感来源。

  齿科,是一个非常发展成熟的应用,完完全全发挥了这一个技术的优势。因为它是真正意义上做到百分之百的定制,以及大批量生产这么一个概念。未来整个齿科都会朝着一个完全数字化发展,所以未来你可能到牙科诊所里面,不需要要求你拿一个牙模,直接拿一个扫描器在你口腔里面扫描牙齿,直接取得一个数据。包括在骨科,在定制化的植入或者医疗器械都是非常适合这样的一个,能够以成本优势的情况下做到定制化的一个生产这么一个特性。

  最后提到我们其他的消费品,当然很多,包括珠宝类、灯具等等。现在运动鞋也开使用这个方式打印了。我们现在也在跟英国的一家企业合作贵金属的一家打印。

  接下来很快地代过,我们怎么看这个市场发展。这是2010年,每一个新技术的发展,到它真正大量的应用在实际的工业领域里面都有一个过程,这个过程往往都有一个相似曲线,通常都会经过大量的关注之后,然后回归到它的一个基本的应用面,然后慢慢持续稳定的发展。3D打印被放到差不多接近顶点的地方,似乎有一点过热的情况。在2013年,它在去年很有趣的把这个工业的3D打印和一般消费性的3D打印做了一个区隔,他把一些消费型的3D打印还是放在比较接近顶端的部位,但是在工业级别的3D打印已经把它归纳到在谷底往上升的初升段,我们也有类似的看法,甚至认为在底端的工业级3D打印可能要再往上一点。

  为什么我们会认为它会继续持续稳定的发展?主要就是它有一个完整的产业链。这是在过去国外已经形成的一个产业链,就是有像Eectrolux公司,像Materialise是欧洲最大的供应商,来服务终端的制造业,透过这个服务来把产品最终卖到消费市场。对于这样新型技术的发展,企业在导入这种新型的生产技术过程当中肯定有一个认证和评估的过程,通常在这样的过程当中,他不会立马采购这样的设备,所以通过这样服务商的服务,他就可以尝试不同的应用和设计等等,透过这样的服务商来帮他做一个打样甚至是小批量的生产,他能够慢慢扩散他的一个应用,从一个产品到上百个产品,然后就形成一个正向的衔环,然后形成一个产业发展的方向。

  很高兴的是,我看到中国在这方面,在三四年前中间的这一个服务平台是空缺的,但是在过去几年的发展,我们看到有相当多的,不管是企业也好,或者是政府单位也好,都是希望投入这样的一个不管是公共的服务平台或者是企业的专业的服务商角色的定位的发展,所以我们也相当看好在这样的一个基础建设的前提之下,这个工业级的应用在国内能够蓬勃地发展。

  前面上页看到右手边还有一个创新的商业模式,其实就是B2C的互联网的模式,我认为在国内中国的电子商务的发展这么快速蓬勃的情况之下,未来不排除国内也会出现类似的shapeways的传奇企业。

  冯涛:下一个发言是英国Renishaw公司BobBennett公司。Renishaw公司非常有名,几年前开始进入3D打印领域。

  在我的演讲当中,我想强调的是到底我们面临什么样的挑战,我们在运用3D打印来设计这些不同的金属材料元件的时候,我还会谈一下3D打印的应用,包括3D打印在我们的展览当中展示的这种应用。

  给大家介绍一下Renishaw这个公司,我们有几个部门,几年前我们收购了一个比较小的公司,叫MTT,这是一个英国的公司,主要是制作增材材料的,我们把它的技术做到我们的业务当中。包括两个部分,一个是医疗,比如说像机床等等,这些都是度量学的设备。这个是牙科的、医药的,还有我们的产品线,增材技术包括了医疗和度量学。我们的牙科部门其实是用这个增材制造的3D打印的技术,用镉和钛合金作为材料。

  我们的公司收入达到了5亿美元,我们18%的收入都是再投入到研发当中,所以我们是一个纯粹的技术公司。我们全球都有员工,我们在中国的员工是达到120个,在中国设立了办事处。MPT就是我所来自的部门。

  这是我们工厂的照片,在末端就是我们的办公室,我们在英国有很大的技术公司,还有中国的上海也是覆盖亚太区,还有美国的芝加哥,还有在德国也有我们重要的技术中心。

  我们这个机器的制造工厂拥有非常现代的生产线,同时我们也在开发新的产品,我把它叫做资源集团工程,包括软工程、激光、软纤维等等这些工程技术。

  在上海我们将制造一个新的工厂,它的面积是4000平方米。我们的技术支持和应用服务都是在这个新的工厂当中。这是我们当前的设备,是AM250,就是增材制造250系统。它是200瓦到400瓦,对于这个汽油的消耗也非常低,每小时是10升。它也是支持铝合金和相关的一些材料。

  在应用来讲的话,我们在做很多的原形,很多都是制造的技术,我们现在在英国航空公司包括军事的一些设备都在用我们的技术。航空领域也是我们增长迅速的一个领域。还有机床制造,比如说IBC,这是德国的分公司,而且我们是全球提供相应的服务。而且在流程和处理材料方面,在重庆和金华我们都有相关的研发。

  我想跟大家分享的是这个设计的过程当中,AM提供的一些优势,我们如何确定这个部件是符合或者是适合用AM。AM主要的优势,首先它在打印非常薄的这种壁是非常有优势的,基于这种激光的系统,是用小直径的光束,所以低于200微米都是可以使用这种技术。

  在这个图上你可以看到,它是智能的通道,还有这个轴在这里,而且是非常轻量的结构,这是在航空领域使用的一个结构,极大地减少了它的重量。在这里我们还有这样的一个部件,这是一个智能的插件。这是空客使用的结构。

  是不是这些部件适合用AM或者3D打印呢?非常明显的是,上面的这两个图,这是廉价制造的,而且是很快被制造的,只要有流程就可以。但是EDS的零部件,你看到它原始的设计被进行了优化,它可以介绍它的质量,这也是AM应该用的领域,对这些部件你从来不会用AM,也有一两个部件可能需要很快来进行制造,3D打印就可以实现这一点。但是对于大规模的应用和优化的话,显然不是很恰当的。

  一个挑战,对我们来讲在3D的金属打印,这是它的这种吊架,悬挂45度是需要有一个支撑的,但是并不是支撑的结构,更多的像一个角,把它进行一个恰当角度的悬挂,这样的话可以减少不必要的冲击。

  在这里可以看到这个部件,因为它没有得到支撑,所以最终出现了故障,所以我们需要固定金属的支架。这样的话,这个部件的表面就离这个粉末更远,这样的话推开它在这个部分它的粉末其实已经是受到了影响。在这里你可以看到,这很好展示了不应该做什么,20%必须要有完全的支撑。

  对这些悬挂的件来讲,这张图给大家介绍的是,在一个垂直的平面上是非常容易的,没有任何的问题,但是一旦接近45度,任何悬挂的表面都可能会失效。所以支撑结构,必须要被采用。

  另外一个被悬的方案,看一下悬挂的切面。在这里,不是在这个领域应用支撑结构。可以在设计之后应用上去,这取决于这个部件最终应用在哪里。对于这个孔状的部件也是需要支持的。如果不需要支撑,我们能够转的最大的孔就是在10毫米以内。如果说我们有很大直径的需求,那我们就可以把这个部件的几何形状给它进行一个改变,这样来去避免使用45度的支撑结构。

  对于这个冷却通道,一般情况下它是圆的,没有问题。但是对于大的几何体的话,或者大的直径的这些部件,最好是用弧形的或者是椭圆形,这样的话可能会带来很大的波动。

  这里有一个阀体,这里是没有支撑的,但是圆的直径的话,带来中间的支持,确实是可以解决的。我们可以看到这个方向的配置,这是很重要的,如果有这样的一个很好的角度的放置,它可能就会支撑自己的表面。

  我们再来看这个格子状的这个结构。在这里这张图并没有遵循我刚才讲的这些规则,因为它更多的是采用增值制造,非常必要的精格的结构。

  我们再来看一下在汽车和赛车当中,他们应用的结构。因为像这种交通工具,它的速度非常快,所以我们必须要去采用非常特殊的结构,这也是一个很好的例子,用这个增材打印机技术来应用到这个特殊的领域。

  还有DELPHI系统,在这里可以看到这是大众公司的一个汽车部件。这需要几个助理,比如说对机器铸件的制造。来看一下在后续的这种处理,如何减少这些作业流程。这是最初的一个设计,非常好,四面都有一些通道,而且这些通道进行了平滑处理,这样的话我们就可以减少后续的处理流程。

  我们再把金属件扩展厚度,红色的部分都是固定的几何体,绿色的部分都是在设计领域可以来进行改造的。所以,我们用这些突破软件就可以来优化这些部件承受影力和压力。最终的效果是什么样的呢?在这里我们可以看到,这是一个部件的图片,它这样一个有机的形状可以能够接受最大的扭曲和最大的变形压力。

  我们可以看到,很多的这些承受硬力的部分都进行了平滑的处理,而且重量也减少到了1.2公斤。各个不同的一些通道基本上这个长度都是一样的,可以看到它的这个流量是进行了很好的平衡,这也是1.279的模型。

  还可以制造一些混合的工具。在这里大家可以看到,这是直孔,这个机器很容易就可以实现,然后在上面把这个冷却的通道设计在上部。在这里也是同样的道理,在部件的内部怎么来设计和制造出非常复杂的冷却通道。

  我们再来看一下这个冷却的效率。看来这个部件,这是实时的一个数据。你可以看到它加热和冷却是非常迅速的,因为所有的这些通道是尽量地接近于表面的。

  这是传统的熔件,用3D打印就可以创造出这样一个非常复杂的冷却系统。可以看到和传统的部件相比的话,我们看到它可以实现一个非常大的部件,而且它对热的反射效率是非常高的,这个冷却的通道显然是非常昂贵的,但是它的投资回报也是可以在三个月之内收回投资。

  关于第三个3D打印的自行车,EmpireCycles是我们的一个分公司,主要是制造高端的比赛用的自行车,主要是用碳钛合金和光纤,用钛,它的强度更高,这种技术可以证明。

  现在所有的这些框架它都是铝合金做的高合金。首先我们要看一下在前面这个座位的支撑部分怎么来进行优化。这个图给大家来解释到底哪一些支撑可以是去掉的。这也是我们软件最后形成的一个优化的设计,但是一开始只是一个比较粗劣的方式,最终进行更多的优化,这是第一个版本,这里有很多支撑的结构。这是中空的结构,也是钛做的。但是最重要的呢,是它减少了某些不必要的地方,这里太平了,这里也是。这个是平的,这个是弧形的,一些不必要的地方就可以去掉了,我们就把整个的这个架子,我们在以我们的平台上制造出来的这个架子。它达到了欧洲的标准,而且比标准做得要好。最后,我们把整个的车框架建造出来,这三天多一点就做出了这个框架。

  所以这个说明什么问题呢?首先我们设计有更大的自由度,如果说我们的设计师懂得3D打印的话,他们就知道我们的工艺的话,就可以通过他们的设计来对有关的形状,这样的话对于有关的弯曲度进行好的设计,这样的话可以在技术上有这样成熟的技术,而且在商业上也有很好的应用前景。

  冯涛:感谢BobBennett先生非常专业的精彩的介绍。下一个发言是美国3DSystems的章群总经理。3DSystems是我们这个行业最大的,也是87年推出了第一款SLA的设备,接下来有请章总。

  我叫章群。今天我的线时代。我们都知道,三维打印其实有差不多三十年的历史了,当初的时候做一个快速原形的设备,我们工程师在设计生产制造的时候作为一个辅助工具。它都是像一个小房间一样的大机器,你需要专业的培训进行操作。一般人不知道什么叫快速成型,你跟他说RP他可能不懂。但是现在我们走到商场里面,你可以到打印商店,找到自己的人偶。很多小孩可以把自己的名字或者图案打印在iPhone的壳子上面,我们也可以通过它制作自己喜欢的手镯、项链或者是鞋子。另外一方面,从专业制造角度上来讲,三维打印也是到了一个前所未有的境界。以前不可以想象的复杂结构,还有功能上、物理上不可以达到的性能,我们都可以通过三维打印来实现。所以我们现在的这个三维打印的2.0时代,它不仅是在上面专业级的应用上有非常多的发展和应用,在面向消费受众这边我们有更多的产品、更多的材料、更好玩的东西。

  简单介绍一下3D系统公司。我们公司在这个行业可以说是最早的涉入者。现在我们在全球有超过1000个员工,我们有超过1000个专利,我们有超过100个不同的打印技术,全球有9个研发中心。除了打印相关的内容以外,我们力图把自己放开打印以外的角色,我们希望通过更多的引入,比如说打印的内容,我们有基于扫描的检测工具,我们有基于云计算的打印服务,我们希望通过整个的包括打印机、打印材料、打印服务和打印的内容形成一个有机的生态环境给我们的用户,给我们的合作伙伴提供最充分的使用体验。

  现在各位看到的是我们的三维打印机的图片。在右边我们可以看到,我们叫它个人节,它一般都很小,操作非常容易,很多小孩也可以操作,价位在2万美金,差不多15万人民币以内。中间的我们叫它专业级打印机,它的零售价格在2万到35万美金这样一个区间值。这样一个打印机被我们广大的工程技术人员在使用,包括中小业业主、大公司部门级的工程师、设计师他们在使用。在这张图右边,我们叫它生产级的打印机,这些打印机相对来讲看起来非常的庞大,他们可以达到的几何结构的复杂性,也是我们现在在三维打印这个行业里面要求最高的。一般来讲,像航空航天、医疗、汽车、运输都会大量使用这种生产级别的打印机。

  我给大家简单地介绍一下材料。我们有这么多的打印机,相应的有超过100多种不同的材料。我们有蜡型、尼龙、金属、橡胶和其他的综合性的粉末。每一种材料都有不同的物理性能,它们所代表的是我们在实际生活中很多不同的应用。比如说这个蜡,我们可以自然想到它的熔点很低,我们可以用涂蜡法来制作几何物体,而且用非常低的成本。尼龙我们可以用SLS的技术,金属,前面几位专家提到过,金属的产品随时都可以看到,日常生活中、工作中和专业的领域有非常多的专业的应用

  我这边简单介绍几个重点的行业。在汽车里面大量的使用到要求非常高的这种塑料或者尼龙。我们看右上角有一个很大的汽车面台,我们公司有全球最大的SLA的三维打印机,可以做到1.5米这么长的面台。还有这种汽车引擎的热导系统,它需要耐很高的温度。我们也有SLS的打印机可以供他们来使用,设计这样的导流系统,或者他们要求有透明材料的车灯或者其他的一些零件。

  在航空和国防领域,我们现在看到的是一家SF35战斗机,它了面有超过35个不同的零件是用三维打印机制作的,不是用传统的方式。

  口腔也是前面几位专家都提到过的,非常高兴的跟大家分享,我们有口腔领域最完整的解决方案,最小的像咖啡壶这样的小机器,一直到金属的,我们可以制作金属超过10个牙齿这样的长桥。这样的应用,特别是在我们这么大的人口基数的国家,随着我们生活水准的增加,我们对口腔清洁和美观的要求越来越高,我们相信我们现在去口腔诊所定制这种咬合牙模,很快地会被牙齿扫描非常快速地做出牙模所取代。

  教育也是我们三维打印这个概念最普及、最开始的领域。我们在中学、小学、大学都可以听到3D打印。现在我们的孩子们,可以用我们的桌面三维打印机来打印他们所设计的东西,他们并不需要看着来设计,用手就可以放在这个平台上进行设计。除了教育当然还有消费市场,都会非常广泛地应用到3D打印。

  我们刚才说到高端制造级别的3D打印机。这样的打印机我们有三类,我们可以从这张图上,从上往下来看。左上面是一个全球最大的SLA的3D打印机,中间是我们的金属打印机,最下面的是我们的SLS的打印机。当我们提到专业级的打印机,我们自然就有一些应用上的要求。这些要求呢,有代表性的有这样几个。准确性就是我们大家经常谈到的精度、公差这样子。第二是它的细节或者我们叫它分辨率。第三个就是表面有多光滑多粗糙。基于这几个有代表性的要求,我们可以从我们很多的打印技术跟不同的打印材料里面选择相对客户最合适的一个。首先是ProX950这样的一个打印机,像一个小岗亭那么大,里面可以坐两三个人。这边有个视频,我被要求只有15分钟,所以就没有办法跟大家分享这个视频。如果各位在会后有需要的话,我可以跟各位分享一下。

  我们都知道SLA是第一个3D打印的技术,除此之外在SLA这边我们有最广泛的材料,广泛的材料代表更多的应用。我们这边有耐高温的,有透明的材料。加上精确性还有这么好的材料,非常低廉的成本,所以SLA被大量使用在3D打印产业。全球所有3D打印的零件,个人不算,有一半是SLA的零件,而我们有全球最好的SLA的设备。

  我们可以看到层厚可以做到50微米。这个SLA的技术,它是一个非常快的技术,成本低廉。

  这就是我们提到的不同类别的材料,有透明的、耐高温的,还有这种含蜡的成分,特别容易铸造。

  第二类的是生产级别的打印技术,我们叫它SLS。SLS是通过激光来烧结尼龙或者塑料的粉末。大家看到的是我们在去年12月推出的ProX500。

  SLS它用激光来烧结粉末,跟它用激光来固态粉末有什么差别呢?有很多细小的管洞,你没有办法把这个结构拿出来,SLS就有这个优势,你可以非常自由地设计,你任意摆放也可以。它可以非常接近注塑成型或者超过,而且我们有非常多的不同类别的粉末可以选择。在经常可以遇到热的环境,或者遇到很复杂的环境里面,SLS就是一个非常受欢迎的技术。它现在已经广泛使用到各行各业,包括医疗。比如说我们这个是变换的脚步支撑或者是手部的夹板。利用SLS做的零件非常轻,也非常的灵活。

  金属呢,我们刚才提到它是一个我们日常生活工作中经常碰到的一种材料。用金属来做三维打印机的打印材料,我们可以得到金属的零件。现在我们也可以看到市面上有很多不同的三维打印机厂都在用金属做打印材料,但是我们的打印机有个什么特性呢?我这边给大家介绍一下。首先我们的这个金属打印有一个专利,这个专利就是在扑完粉以后有一个大滚轮把这个粉末压紧的过程。通过把这个粉末压紧我们可以得到什么呢?首先你这个粉末有非常紧密的密度,它的致密性非常好。第二你在不同的打印平台的空间,它会都非常均匀,就是不同批次的打印,每一次打印在不同的打印区域,零件的这种结果是非常相似的。第三通过压件的过程,我们可以应用到更小颗粒的粉末。

  这边有一些应用,我们就很快地略过。我们可以看这个连线,非常小的细节,刚才提到这个压结的过程,密度可以超过铸件的99%,有一些力学性能都会超过。

  刚才前面一位专家提到这种框架结构,是非常适合3D打印来做的。另外我们提供给用户一个软件,通过这个软件用户可以自己选择相关的材料,工程师可以把材料调到完全满足对材料的需求。这样的话,我们所有的客户,不管是他需要不锈钢也好还是铝合金陶瓷也好,他可以使用我们的平台进行大量的打印。

  我会花很短的时间看一下我们专业级的3D打印机。主要是有两种,一种是全彩色的3D打印机,大家看到的这一台叫660,现在在国内有超过50%以上的三维体验店面向消费者的机器都是660。它的特点就是全彩色、高输出,非常高的速度,每一小时可以打印一英寸2.5厘米。另外它的材料成本非常低廉,它是用石膏粉的综合性粉末,一立方差不多8毛钱人民币。同时非常安全,在医院、学校都可以非常方便地使用它。我们有超过几百万种不同的颜色,你可以打非常大的彩色模型。另外我们在今年也推出了基于塑料粉末的彩色三维打印机4500。它除了有彩色的性能以外同时提供塑料的力学性能,这样的话给那些既有彩色需求,又对材料本身的物理性能优需求的用户提供了最好的结合方案。

  基于粉末的全彩色三维打印机以外,我们有另外一个系列叫3510系列,还有5000系列。这两个系列它们的打印技术我们叫多喷射,它的工作原理就像下雨一样,从热的打印头里面喷出很多业态的光敏速度的颗粒,它里面有很多蜡的成分,它从打印团里面掉下来固定成型,掉到前面一层的模型上面,然后再进行固化。这个技术的特性跟前面的SLA有点像,但是它的特点在于,它是一个非常经济的成本,可以达到比较接近SLA这样的细节。SLA是一种材料,既做支撑又做模型。它的特点是细节非常好,做非常好的孔洞,这种风扇的叶片,你都可以看到每一个插角。另外它的这个准确性非常高,它的精度可以达到千分之一到千分之二。同时我们也有非常多的材料供大家选择。

  另外它除了有非常高的性能之外使用起来也非常方便。它的后处理我们用一个烤箱,你做完一板模型以后,你把整板的模型放到烤箱里面,差不多20分钟以后你再回来,它就全部都化掉了,一些白色蜡的知识结构,你就可以用了。它的材料有很多,我们有ABS这样的材料,也有PP这种硬材料,还有含蜡材料非常高的塑料材料,我们也纯蜡的材料,大家现在对生活的要求越来越高,越来越多的人有很多件不同的珠宝,我们如果去华南,大部分生产的蜡型机都是我们生产的CPS。

  今年我们也推出了一款新的MGM技术的机器叫5500,这台机器跟3500不同的一点是它有三种机材,有白色应用的塑料,也黑色软软的材料,还有一种透明的材料。这三种机材你可以任意搭配,对于那种他要求软硬结合,或者黑白不同,或者是透明跟不透明相结合的应用呢,5500是一个最好的选择,我们可以看一下这些典型的应用。

  我们最近也刚刚推出一台新的刚才提到过的桌面型的咖啡机器,这种机器它的技术像一个投影机一样,就是有一个投影机,打出一个画面来固化业态的光影数值。它的规律原理是这样的,右下角有一个投影机,通过一个反射的镜片,把某一个界面的光照上去,上面是一个倒放的光敏数值,把它固化。我们用它来实现珠宝和口腔的一些特别多的细小细节的要求,我们可以看到每一个的零件的模型,5毛钱、8毛钱,但是传统上我们需要两到三块美金,这是大大节省了我们的使用成本。

  我们通过人工智能、机器人、云计算、传感技术加上我们的三维打印,我们现在创造了一个毁灭性的或者是一个全新的格局。这样的格局呢,它深入到我们每一个人的生活当中。这边有很多医学上的应用。

  我们现在讲到的三维打印2.0时代就是我刚才提到的这样几个差别,我们从快速成型到现在更高端的三维打印,或者把它推到消费市场,从一个单独的设备到一个有打印机、有设计平台、有检测、有软件这样的一个综合体验的生态系统,从单蔡老这样一个传统的方式早现在,都是多财来,从批次打印到连续打印,从以打印机、以机器为导向的一个市场,一个销售方式,一个体验,到现在以活动为主的、体验为主的时代,这是一个全新的时代,我们再不把3D打印机当做一个固定的机器,我们把它当成一个生态环境中非常有力量的工具。

  冯涛:感谢章总的介绍。今天上午这个段最后一个发言,是Drexel大学的JackKeverian教授,JackKeverian教授是92年最早到中国最早介绍3D打印的技术,应该说也是我们中国3D打印技术的引领者。

  JackKeverian:大家早上好,今天想给大家介绍几个所选的增材制造过程当中的挑战和机遇,我是JackKeverian,来自于美国Drexel大学。给大家介绍一下我的资质,为什么可以来讲3D打印。在这个过程当中,我有25年的经验,我以前在GE工程部门,后来是美国Drexel大学的教授,之后我成为了一个3D打印的倡导者。在这个大学我也是教这个课程的,这么多年我这个课程从这个原形转向的快速的部件的制造这些线年都演讲过,而且我也在阿尔尼亚对这个线D制造协会的会员。

  我在95年的时候,从Drexel大学退休,我们要和当前的大规模的制造业流程来进行对比,我们现在这个生活的标准也是规模经济的一个结果,也是大规模的制造,我们日常的产品带来了生活质量的提升。产品大规模的生产,是基于这个标准,可以相互更换的,可以更替的这些部件。其实最早的大规模的生产可以是最受到中国欢迎,战国时期中国已经有了一些大的制造的过程。

  可以看到SLA,后来它把所有的层都进行了固化,实现了整体的打印,这个过程需要软件的开发,建立起数字的模型。这个多层的结构,这里面有很多的挑战,在很多的制造过程当中都应用了它来生产零部件的设备。增材制造有一些特殊的特征,这些部件达到一定的规模水平才可以实现。

  我建议要发展的领域,我们要选择一部分的规模和增材制造的领域,这样才能够促进未来效益的提升。

  我想给大家建议,我觉得全面的技术经济的分析是非常必要的,在投入时间和资金之前,我们必须要选择最适合自己生产的零部件。

  这里面谈到了我们应用的这些大规模部件制造的领域。大家都非常的熟悉,所以我就不会一个个去读,在我为大会提供的论文当中,大家可以找到我们比较适用的零部件的清单。

  现在这个3D打印其实它是最早的平面分层打印,它可以提供很多的大规模生产的基础,这个部分呢,它是通过增材的方式,并不是去除材料的方式来进行打印或者制造的。其中一些流程,它的一些特征其实可以是非常适用于零部件的制造,比如说像塑料部件的制造,还有工具和模具的制造,还有金属件以及铸件的制造当中都可以使用到3D打印。

  我们谈到在这个塑料部件,它也是大规模生产零部件领域非常重要的部分,它的可用性以及材料的多样性增加了初始的资本投入,最初的资本投入它最终能够实现成本的减少,也就是通过单位成本的减少实现了投资的回报。

  在右边我们可以看到增材的生产它的一个特殊的情况,首先我们要去开发新的材料,而且要开发出低成本的计算机控制的,没有工具就可以生产相应的零部件,还有将来要复制的机器,另外要开发一些生产力比较强的一些机床工具。

  另外就是粉末的使用,现在所有的金属件都是要大规模地生产,这就需要我们将来在利用粉末制作产品的时候具有非常好的高性能的物理特性。在这方面也是有一个最开始初始的投资成本,你必须要有一定的规模才能减少你每个单位产品的成品。另外增材制造也有一些挑战。首先我们应该增加它的密度,有的时候需要增加,有的时候需要减少。另外如何来开发一些低成本的计算机控制的自动增材制造的机器。有的时候我们可能是选择逐层的打印还是烧结的做法,这个是需要我们在将来考虑的。另外还有一些模具,我们大学也在这方面做了一些研究,在论文当中也谈到了这一点。

  另外这个模具以及铸件也需要比较高的精度,另外一些铸造的工具、金属的模具都需要高的精确度。另外我们也需要考虑到成本的问题,特别是初始的投资成本和单位的成本,右边是我们的一些机会,将来需要更加强调低成本的一些增材的工艺,另外要开发一些不是用激光的工艺,这样的话才能更好地进行制造。

  现在我想来再强调刚才说过的一点,我们大规模的生产已经成功了,因为他可以满足大规模的市场。另外他也可以使我们标准化,减少成本,如果说对于某一个产品的需求少的话,我们的设计,大规模的生产工艺就可能会造成单位成品的成本过高,这样的话就不利于我们的生产。大规模的生产在我们的文化的进步方面有很重要的作用,这些工艺在我们的生活会产生非常大的影响,在今后也会继续产生很大的影响。

  为了要大规模制造定制化的产品,我们要减少相关的一些机床的工具,这样的话,我们现在的一些做法往往是层叠地制造,将来我们要增加将来一台打印机可以同时打印多个部件的能力,这样的话呢,我们可以用计算机的一些辅助软件来帮助我们达到这一点。如果说我们将来能够做到这一点的话,我们就可以做一些牙套,用立体的SLA的技术或者其他的一些技术,在美国我们已经做到了这一点。在新墨西哥我们每天生产4万个牙套。我想给你看这个小的录像,大家可能会很感兴趣。

  非常感谢播放这个录像,大家会觉得这个牙套的生产非常有意思,一个大的工厂来做定制化的大规模的生产。如果说大家感兴趣的话,我相信将来会有更多的工厂。这是我们下一代的企业家可能会改变世界的一种大规模的生产方式。

  非常感谢大家,我也希望大家能够在这个领域里更有耐心,并且我们能够活得更长,可以看到这个行业的发展。我们从86年开始,也就是28年之前,我们首先开始发展相关的技术,现在我们达到了这个程度,很多人都会活得够长,会见证下一代出色的3D技术的发展,谢谢大家。

  杨栓昌:茶歇之后的第二个环节是科技对话。我先给大家介绍一下,坐在第一位的是湖南华曙高科公司总裁、中国3D打印技术产业联盟副理事长许小曙,坐在第二位的是刚才给我们做的精彩演讲的JackKeverian教授。第三位是余金湖先生,安徽西锐三维打印科技公司董事长。第四位是张文武先生,中科院宁波材料所研究员、中国3D打印技术产业联盟副理事长,后位是王小新,海信模具公司研究所所长,我是中国电子信息产业研究院副院长杨栓昌,我们是工信部的事业单位。下面由我非常荣幸地给大家主持这场对话。

  我想刚才通过几位嘉宾的演讲,我们首先来梳理一下我们的增材制造的一些概念。我想在座的很多都是增材制造的业内人士,也有很多包括记者,还有很多方方面面的金融人士,大家都对3D打印特别的充满期待,因为从今天在场的人数就可以看出。

  关于3D打印呢,我们试图从定义上这么定义,大家可以梳理一下,那就是以3D的数字模型为基础,用堆积成型技术然后逐层把材料堆积起来完成一个实体,这就是增材打印技术,或者形象的叫3D打印技术。它是现代信息技术,或者SAT和制造技术的融合,是先进制造业的一个重要的组成部分。我想今天这个线D打印打印和传统产业的融合,或者说传统产业转型升级的融合。刚刚在几位专家讲到的,因为我们从传统的产业,什么是传统产业?传统产业的制造方式最典型的就是标准化制造、规模化生产,这是两个非常典型的特征。而3D打印两个非常典型的特征是个性化的一个定制产品,所以它是属于相对来说少的概念。从刚才几位专家的演讲种,特别是JackKeverian教授讲的,看到的我们未来会向大规模定制生产,这个可以说就是和我们这个话题要结合的。下面我们就想请几位专家给我们阐述他们在与3D打印和传统工业领域融合方面的一些经验。

  许小曙:谢谢各位来宾能够来这个会议,也谢谢会议的主持者。刚才我和我们的几位同事在说,这是3D打印的第二次会议就来了这么多人,这么大的规模。这说明什么?这说明3D打印在中国的发展趋势是一种,就像我们中国很多其他产业一样,是超速度的在发展。

  回到我们刚才的主题,3D打印和传统产业,很多人有一个误解,就是3D打印会不会把传统产业全部取代?很多人也来问我,这个东西你能不能做?那个东西你能不能做?这个是我们在3D打印发展过程的一个误区,就是说总是把3D打印和传统产业变成一个对立面,传统产业可以做的你能不能做?总是这个问题跳出来。其实我觉得3D打印不是一个完全取代传统产业的技术,它实际上是对产业制造过程当中的一个革命性的概念提出来了。所以很多东西不是说你能做的我现在能不能做的这样一个概念,而是我现在能做一些东西以前做不了的,或者以前不敢想的,这才是3D打印对我们制造业带来的革命性的影响,就是我们能够使将来的设计和制造变得更加复杂、更加个性化,并且更加方面,而这些是传统制造业当中所不能做的,这个我们在这次会议上已经看到了很多这样的例子了,特别在医疗,在一些尖端的制造业当中有很多这样的例子出来了,这是我的看法,就是它不是和传统制造业相对立的,而是带来一个新的技术,这个技术对制造业以及整个人的生活生存方式带来革命性的影响,这些影响在我们今后十年、二十年当中会逐步体现出来。

  杨栓昌:我想理解许总的意思,就是说3D打印它是对传统制造业的一个补充,传统制造方式的一个补充,非常有益的一个补充,而不是一种颠覆性的、取代性的一种技术。

  我想今天在座的有我们海信模具公司的研究所所长,因为3D打印技术,大家知道在模具的这个过程当中是非常有效的一种手段,可以大大节省实质产品的时间,也是我们工业量当中比较大的一种产品,所以我想请我们王总给我们讲一讲。

  王小新:各位来宾大家好,非常高兴有机会跟大家在一起交流。刚才在几位专家的报告当中大家看到了3D打印在模具当中的应用。今天这个主题是3D打印如何和传统产业结合。应该说模具是一个传统产业,它是标准化、大批量的生产的重要的工装装备。在这种装备和我们3D打印这种个性化的生产,这种小批量的生产,它是一个看起来离得非常远的产业。包括我们以前内部在讨论的时候,如果都用3D打印来生产是不是就不需要模具了?我感觉模具是3D打印和传统产业结合的一个最佳的接口,一个最佳的切入点。为什么这么说呢?因为我们模具是用来生产大批量塑件的,模具的生产效率、生产成本都是效率非常高、成本非常低,非常适合于我们大批量的制造。但是模具本身它是一个个性化的单一的产品,一个产品必须对应一套模具,这套模具只能生产这个产品,所以只要开发新品,不管是家电也好、汽车也好,还有其他的各个产业类别,只要开发新品就需要新开发模具。所以模具本身,它是一个单件的,是一个个性化的产品。所以在模具里面应用3D打印的技术,然后再应用到我们的大批量的生产当中,我感觉这和我们3D打印,和我们的传统产业一个最佳的接口。

  刚才也看了教授和专家的例子当中有很多的应用,3D打印技术可以把模具做得更完美、更复杂,可以更好地发挥模具大批量生产的制造的优势。一个最简单的例子,异形的水道,我们传统的是用钻、铣等手段加工这个模具,但是就水道来说只能打直孔,最多打斜孔。我们3D打印技术最有特长,也是最拿手的,所以在这方面呢,刚才许总也说是一个非常好的补充,它可以把我们传统的制造方法做得更完美、更完善,更好地去发挥它的作用,这是我感觉一个最好的接口或者切入点。

  杨栓昌:我很感兴趣的是,你们现在海信是不是已经在用这种模具制造咱们的电器产品?

  王小新:我们现在在尝试,因为这个3D打印目前来说它的成本和制造的尺寸,现在在一些小的零件上,就是模具上面那些小的制件上来做然后把它镶到整个模具上去,如果整个模具全部用3D来做,不管成本还是效率目前都不具备。

  杨栓昌:目前在这种轻工当中节省时间有一个什么样的概念?就是通过3D打印做模具,能够和传统的这种做模具节约时间。

  王小新:设计制造模具本身这个过程没有时间明显的差异,但是它在后期的生产,你比如说看到它的冷却更均匀了,效率更高了,原来成型需要60秒,现在可以30秒,它为后续大批量的生产提供了非常好的帮助,但是在模具本身的制造过程当中,这个没有明显的变化。

  杨栓昌:在座的有我们安徽西锐三维打印科技公司董事长余金湖先生,他们公司主要是在做一些激光的打印设备,我想听听他对于他所从事的这个装备产品以及传统产业升级有什么高见?

  余金湖:谢谢,各位早上好。其实我接触3D打印时间并不久,但是自从接触以后,我觉得可能比许教授更接近一点,我原来是做传统制造,激光切割、等离子切割,然后我还做了一个新的概念,今天大家可能也听说过叫“云制造”,我以前一直在研究云制造这个概念。我给大家想象一个场景,比如说今天我想要一个瓶子,但是不想要这种标准的瓶子,我想要我想要的东西,可是不知道怎么做,我就可以把我的想法放到云端去。这个云有这个想法,我来帮他设计,他把它设计的结果由你来确认,我是用户我确认,这个东西是我想要的,或者我可以简单地来改一改,发到云端谁来帮我做不知道。可以换成好几家比较,比较完了以后我觉得他家质量好、价格便宜、性价比高我就让他做,物流网就可以直接给你了。这就是未来云制造的概念。

  其中一个最重要的概念,当然我讲设计很重要,中间就是个性化制造,因为每个云的想法不一样,因为未来一定会进入个性化制造,那你现在的大规模生产就不适合个性化制造。所以未来的个性化,根据你的需求,3D打印非常确切地适应了未来的云制造,这是个性化的要求。我看过一篇报道,上个星期任总在浙商大会讲了一个概念,叫互联网智能制造,实际上就是云制造的概念,我一直在做这个东西,差不多四年多的研究。我原来研究的时候,那时候我不知道3D打印,我就把我传统的激光切割作为中间一环,我想某一家买这个产品,做某一件事情,还是批量的。但是我一旦接触到3D打印以后,我就知道了云制造3D打印是最重要的一环,个性化制造。

  所以这个就是说,3D打印是传统产业的一个补充,明天可能就是颠覆。为什么这么讲呢?我在想我们传统的产业是解决了我们的温饱问题,简单的需求。我们讲云制造这一块,云计算、3D打印、物流,也就是智能制造这一块是把我们的生活往前面更提升了一个档次。什么意思呢?我们通过云制造这个概念可以达到我们个性化的要求,以前是大众化的需求,我想要什么就买,大家都是一样的。随着我们生活质量的提高我们也有个性化的需求,就是云制造,3D打印就可以解决这个问题。

  所以我现在在3D打印这方面很“发疯”,我所有的精力基本上都投入到了3D打印,我相信未来的3D打印一定会,我到美国国家都去看,看他们最好的3D打印是什么样子,美国国家现在都在很发疯似的做,包括我们台湾的工业园,台湾很多也在做。

  随着我们大量科研人员的投入,我们一定会在设备的造价、材料的价格会有所下降。我前两天刚看了一个报道,美国的一家公司已经把高分子材料的注塑机做的价格差不多了,设备的价格肯定会大幅度下降,我们做出来的产品的价格会大幅度下降,将来就一定会大量广泛地用起来。我认为未来的3D打印打印制造应该是个革命。

  杨栓昌:互联网制造、网络制造、异地协同制造,包括很多的创客,他刚才点到。我个人对于3D打印为什么在近两年里会这么火,会这么受关注?因为这项技术的发展应该说也是二三十年前的一些事情,包括刚才国外的这位JackKeverian教授讲的,已经是二三十年前的一些产品,所以我个人对它的观点是随着现代互联网,或者说这种移动互联网的一个快速的发展,它会走到一个前台,那就是大连创客的出现。这个创客可能是分布在世界各地,它有一些创新的观点,通过一些简单的装置,能够快速地演示出来他要干的是一个什么东西,所以这是一个非常符合现代的制造模式,所以它是站在了一个当下的环节,站在了时代上的特点。

  关于JackKeverian教授呢,我们知道他是在这个领域研究非常早的,可以说他和颜永年教授曾经的一些联系促成了在我们中国有一些3D打印技术的快速发展。刚才他讲了一个大规模定制化生产的例子是牙托,所以我更感兴趣,希望教授能够讲一讲在我们传统的工业制造领域有哪些未来的趋势是可以给我们谈到的。

  许小曙:刚才教授的大概的意思,3D打印在大批量生产过程当中还是有一些例子的,比如说今天上午谈到的做牙套的例子这个规模已经相当大了,但是3D打印要广泛地应用到这个过程当中,也是比较高的。

  杨栓昌:3D打印在传统的工业领域现在做直接的零部件是很重要的一个方向,接下来请张文武先生给我们讲一讲有关材料方面在支持3D打印和传统工业转型升级方面的一些思考。

  张文武:我虽然来自中科院宁波材料所,但是并不是材料方面的专家,我想先谈一下对整个产业整体的观点,再谈一点材料方面。我刚从美国的会议回来,这里又紧接着一个盛况空前的3D打印会议。现在我们正在进入一个时代,我们目前的时代是大型的企业占绝对优势的,但是我们正在进入一个新的时代,小我可能真正打败这个大型的企业,他不再具备不对称的优势。用中文来说,就是创新为王、速度为王,谁的速度快,谁创新的效率高,谁就能赢得天下,未来所比的是这个智能,是这个制造,是这个创客集中的程度。我们来看一下有几种观点,但是我个人觉得应该纠正两方面的偏见,一个方面不应该把3D打印作为制造业的万能药,什么都能做。因为从理论上来说,三维增材制造只是咱们制造当中三分之一的几分之一,也就是说我们有增材制造,有减材制造,还有大量的等材制造。表面处理、表面强化、刷漆等一系列的工艺。所以说它肯定不是包打天下。相应的来讲,跟传统产业的结合上,这就很自然了,大家应该是相得益彰、互惠共赢的趋势。我刚才讲到创新为王,市场所讲究的不是你这个技术怎么样,这个不是用户所需要的,用户所需要的是价值,我们应该重视的是这个创新怎么样找到最优、最理想的工程解,来解决真正用户所需要的燃眉之急或者是大众的需求,无论是汽车还是通信,还是各个行业里面,这是我想提的第一个观点,过于夸大3D打印这个是不对的。

  但另外一点,我跟好多人意见上有一点不太一样的,大家觉得如果说它是一种简单的补充,或者是一个改进的配角的话,这个观点有点悲观。我这次到美国一个很深的感受,美国人是不是真的忽悠咱们?到美国和这些政府的官员交流,他们是非常坚定的相信3D打印会带来这样的产业革命。

  我个人在这方面也是有一些认识的,就是说3D打印或者说数字化的制造,这个广义来说是数字化的制造,这种技术它都具有一个共性,那就是说它基本上解决了制造成本、复杂程度以及制造匹量之间的关系。但是智能化、数字化的制造不仅仅是三维增材制造业,包括咱们的数控加工。比如说我在月亮上放一个CNC的,我能把网络信息传过去,它同样可以进行这种分布式、个性化的制造。都具备一个特征,我前期工艺时间之后,它的成本相对就变平了。现在我们所看到的情况是三维增材制造,它的成本比传统的制造高,无论是从材料,还是制造工艺,还是速度,还是精度,很多方面总体上还偏弱,但并不排除从理论上它有可能超越传统的去除加工。大家应该看到一些例子,有人在做纳米级的三维成型,这个原则上来说,实际上我们看到的是一场比较深刻的变革,过去我们是对大块的材料进行去除加工,铸造的话是很大匹的材料合在一起进行制造。黄卫东老师有一个很好的观点,凭什么大块的可以控制,小的无法控制它的材料强度、各方面的质量呢?所以说有一个很好的观点,三维增材制造意味着功能优先的制造实在正在来临,我们现在正处于一个交替的状态。我们这个变革面临着一系列的绿色、智能、分布、个性化和网络化,这几化的话,不仅仅是对三维增材制造,对其他的制造也是适用的。

  我们如果看一下的话,我说三百年前实际上没有工厂这种生产方式的,是手工业作坊。一百多年前才出现了大规模的工厂,这是随着大规模的能量出现。我们可以预测一下,10年之内有可能是3D打印技术快速发展的阶段,无论是制造工艺还是材料方面,都会有大规模的成本下降、技术工艺的成熟,甚至有可能15年左右3D打印技术出现非常大的变化,跟目前看到的技术可能是很不一样的。我个人比较关注的一个方向就是说,各种各样的制造方法融合多一起的,而不是说非要单打独斗的。

  杨栓昌:这个观点非常对,刚才张总有一个概念是说增材制造、减材制造和等材制造,我想比较形象一点的就是,减材制造就像传统的机床,都是靠往下去东西,这是减材。等材呢,大量的锻造,等体积的锻造,表面处理也属于等材的这种制造,这是从所谓的增材制造和传统相区别的,区别在哪、对比在哪,可能就在这个上面是一些不同的区别。而在整个的制造方式上,任何一个技术都会走向互联网的制造,所以那些是没有区别的,而是在等、减、增这三个字上。

  张文武:市场是最后的判断者,最后这个创新方面哪个是最终在制造成本、创新速度、功能的集成度这方面能够占优的线D打印本身它是有很鲜明的特点的。有些人提到标准化,但是3D增材制造大家可能忽略了一个现象,它实际上是把智能和信息的标准化推到极致。过去是硬件的标准化,这个已经实行得非常好了,现在通过互联网,通过全球网络,通过云制造,它可以把智能标准化、互换化,这是应该大家引起重视的。

  杨栓昌:这一阶段的讨论就到这,因为我们下面还要进入另外的一个所谓的思想辩论会,我想会调动更多的代表来发言,所以我想这个环节我们就暂时到这,下面有请我们五位专家台下就坐。

  因为这个环节呢,所谓的思想辩论会,按照大会的设计,除了我们两位以外更多的希望调动大家对3D打印的一些观点,谈出你们自己的一些认识。我想在史老师先坐下的时候请他先休息一下,我想先请一些我们在座的给我们简单说两句,谈谈你们自己独到的观点。

  林部长:我是老学童,88岁,小学生。清华大学毕业以后,1949年参加工业建设,在工业部门干过,在企业也搞过总设计师,后来又让我当部长,干了60多年,脑子里头没有3D。后来我们航空部门,我已经不当部长好几十年了,他们用这个3D打印把飞机关键的零部件搞出来了,不得了啊。刚才讲的这个。你好比一个汽轮架,过去一个什么工业呢?第一个要搞个大钢厂炼钢,这个规模得多大?得费多少钱?完了以后再建设一个水压机厂,1.2万吨,现在是小的。我搞的那个变成两台1.6万吨了,要搞这么大的一个厂,自由的造。锻压了你需要大炉子,那个工程不得了。这个工程还不行,锻压了以后还要热处理,热处理以后要初加工,那个厂子要多大多大,还有这么一套设备。完了以后还不行,还得搞模锻,我搞过6万吨的模锻水压机,要成功了把我调到北京去了,这个项目丢了。现在我们颜教授要搞12万吨的模锻,我说我只能在旁边鼓励鼓励,我干不了了,88岁了。要搞12万吨的模锻,旁边是7万吨,这个工程搞不了,搞起来还不行,还要热处理,还得要精加工,这才能搞出来。

  现在我们改了,就是3D打印,你把粉末搞得好一点,这个3D打印一下子就出来了。它的质量、强度、韧性都超过了模锻架,你看看这样一个事情,假如说成功的话,那对我们这个工业建设会起一个多大的作用?都不要了,什么大钢厂、大锻压、热处理、初加工,什么什么模锻,通通不要就行了。

  所以这个变化我听了以后感觉非常内疚,我搞了60多工业了,脑子没有3D,而且国家这个重要的部门还叫我去领导,我怎么来领导呢?这不是对不起党、对不起国家,非常内疚。这个时候我就下决心当老学童,从头开始学,所以就拜师父,这都是我师父,实际上他们都比我小多了,颜永年是我师父,史玉升也是我师父,从头学。我认为这件事情可能对我们中华民族伟大复兴会起到一个非常重要的、意想不到的作用,特别是在创新方面,我们现在国家的数量没有问题,我们有很多已经是世界第一了,大概有200种工业产品世界第一了,但是我们的质量不行,我们的品牌不行,到现在为止世界名牌我们中国一个都没有,世界顶级名牌。所以现在的关键是什么?不是数量是质量,质量关键是什么?创新,创新,再创新。

  3D打印,我现在叫它3D创新,要包括3D的实际,3D的扫描再加上3D打印。这个3D创新对创新会起到意想不到的、非常重要的作用。所以我给中央写了一个报告,中央领导同志就批了三条,主要领导同志,一条,密切跟踪国外发展趋势,我们很好地向他们学习,大家合作共赢。第二条,要积极支持,有序发展。我们中国干事情就大家一哄而起,弄到最后不了了之。中央指示要积极支持、有序发展。第三条最重要,力争重点突破,这个花样很多了,我们抓什么?对工业建设来讲,最重要的是什么?要抓一个什么重点?这个事请多指教,谢谢。

  杨栓昌:完全超出我的想象,林部长用激情的话语给大家总结了他那么长时间的工作。史老师来了,在我想请他在3D打印在工业领域的应用,给我们谈他他的思想。

  史玉升:谢谢。尊敬的林部长,确实是我们的老部长,最早的万能级的水压机就是他搞的,我们很敬佩他,他刚才讲的话令我热血沸腾、心潮澎湃,他做得非常好,我们要学习。

  3D打印在制造领域的应用,我先谈一下它处于什么地位。3D打印属于一种增材打印的方法,如果分成三大类的话,第一种方法我们叫等材制造,就是铸造锻压焊接,刚才林部长说这个锻造,我们叫等材制造的方法,模具模锻进去多少材料、出来多少材料,中间有一些损耗我们可以忽略。这种发展了几千年的历史,从我们国家有文字记载以来,过去帝王喝的酒杯这都是铸造的,几千年的历史。但是现在还是离不开,天上飞的、地上跑的还是离不开等材制造。第二种方法就是减材制造,机床加工这种方法,我们拿一个大零件的毛坯,把不需要的磨掉,大量的材料被剪掉了,发展了几百年的历史。

  3D打印发展多少年历史呢?接近30年的历史,3D打印比喻刚出生的小孩,非常年轻,虽然年轻,但是它的成长潜力是非常巨大的,它和传统的制造方法相比的话,可以说到目前显示出的趋势是无孔不入、无所不在,范围非常广泛。3D打印出来以后,传统的方法是不是会去掉?不可能的,因为现在有些新闻宣传,3D打印出来就把传统业颠覆的,这不可能的。就像等材制造出来以后也没有把减材制造颠覆掉。我自己认为,3D打印出来以后是对传统方法的补充和完善,就是过去有些传统方法做不了东西,我们可以用3D打印方法做,过去用传统方法做,这个是耗能耗材、污染环境,我们和它结合以后就可以避免这方面的缺陷。所以我们说3D打印的出现对传统方法是一个补充完善。但是3D打印方法出来以后有个革命性的变革,我认为是个非常革命性的变革,为什么看得比较重呢?我经常说一句线D打印出来以后对传统的设计理论方法可以进行全面的提升。如果针对3D打印的方法我们叫面向性能的设计,现在大家都是关心制造,但对设计还没有谈到。刚才林部长说得非常好,3D里面还有一个3D设计再3D打印、3D测量,对3D设计提出了很高的地位。如果有3D打印的方法以后我们就要面向性能的设计,传统的方法我说是面向工艺的设计,就传统方法我们设计出来以后,你设计得再理想再好,如果制造不出来你是纸上谈兵白设计,所以我们主要是有先进的设计理论和方法,只要设计出来就可以做出来,这种方法出来以后,我们可以设计出的航空零部件更轻、结构更好。汽车设计出的尾气排放可以排放更少,用它的复杂结构实现传统工业无法完成的。所以3D打印潜力无限。但是它很年轻,有些东西现在还达不到,但是不等于这个小孩不行,今天不行明天就可以,明天不行后天就可以,未来会很强壮,这是我的认识。

  杨栓昌:史老师从技术角度给大家又讲了一课。我想了解的是,史老师在做实际3D打印的设备,因为这几年3D打印的设备在社会上应该说是走了好多台,我想听听他在产业方面,从他的企业来看是一个什么样的情况,给大家简单介绍一下。

  从产业化角度来说,我们研究3D打印,美国研究得比较早,但是我们学术界一直在做,慢慢由学术界转到产业化,但是3D打印真正要发展起来是应用需求迁移的,现在从全球的角度来看,3D打印的产值并不大,它和传统来比几乎是个零头,非常小。但是这个技术它发展很快,来自美国咨询报告每年都在增长,速度增长很快,飞机如果起跑的话,过去是慢慢滑行,现在该到飞起来的时候了,但是飞起来的过程中,这个3D打印的话现在遍地开花的是这种五世桌面型的、开源的、低成本的,但是它不能解决工业性的问题,将来线D打印要解决工业性的问题,这个事难度还是很大的,它牵扯到设计、工艺、装备一系列的问题。我们这个公司原来就是从学校研究的成果,当时没钱,政府不可能给那么多钱,我们从市场上拿钱,所以要开一个公司把它从市场上拿钱,政府不给钱我们就自己研究开发。从目前的趋势来看,我们主要做工业3D打印装备,全世界有300多套工业级3D打印装备,主要是四个方面,一个是粉末材料的,有金属的,有非金属的,包括塑料和陶瓷。也有这个片状的,最早是用纸来做,我们还有液体的材料,工业级的我们都在做。

  现在的发展趋势是,我们在国内的用户大量的用于提升和改造传统产业,3D打印主要用于这些领域。所以今天下午我的报告是,用3D打印技术改造提升传统产业,现在直接用于打印航母航天零部件,这些还是量比较少,量非常少,真正用于改造传统产业的这种3D打印的设备时用量非常大。我只举个例子,我用这种技术打印铸造业的蜡膜等,现在3D打印一打印就完了。这些用料非常大,这就是对传统制造技术的改进和提升,用料非常大。目前我们做到现在,我们金属的设备只销售了十几台,但是跟传统产业结合的线台了,而且现在我们不但是在国内,我们也出口国外,像巴西这好几台,他们也是用改造和提升传统产业,当然现在新加坡、英国和俄罗斯,都采用了我们的工业装备。从目前来看,改造提升传统产业的量是非常大的,当时直接制造零件也是在发展,在发展过程当中有一个标准的问题,没有一系列的标准也不敢用,你改造和提升它在后台是不变。

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