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盧秉恒
1月15日，由泉州市科技局主辦的第21期科技創(chuàng)新大講堂邀請(qǐng)了中國(guó)工程院院士、西安交通大學(xué)教授盧秉恒作《中國(guó)制造2025與3D打印》的專題講座，泉州市副市長(zhǎng)陳燦輝、泉州市科技局局長(zhǎng)顏志煌等相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及泉州各高校、科研平臺(tái)、企業(yè)代表300多人參加會(huì)議。
盧秉恒在報(bào)告會(huì)上介紹了我國(guó)制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、中國(guó)制造2025發(fā)展規(guī)劃、世界3D打印主流技術(shù)和將帶來(lái)的科技重大突破等。
中國(guó)制造2025與協(xié)同創(chuàng)新
盧秉恒指出，比較中、德、美三國(guó)，德國(guó)的工業(yè)優(yōu)勢(shì)在于質(zhì)量過(guò)硬、基礎(chǔ)雄厚、工藝嚴(yán)謹(jǐn)；美國(guó)的優(yōu)勢(shì)在于社會(huì)創(chuàng)新、高科技優(yōu)勢(shì)、集全球資源與精英；中國(guó)的重要優(yōu)勢(shì)在于擁有一個(gè)比較完整的工業(yè)體系、內(nèi)需市場(chǎng)巨大、人力資源豐富。
他認(rèn)為，面對(duì)我們存在的階段性差距，中國(guó)需要追趕與跨越并舉，必須發(fā)揮政府科學(xué)而有力的調(diào)控作用，匯集有限的社會(huì)資源，做好協(xié)同創(chuàng)新。對(duì)目前我國(guó)的共性技術(shù)缺位，需要?jiǎng)?chuàng)新思路，進(jìn)行國(guó)家級(jí)創(chuàng)新中心建設(shè)。
對(duì)此，我國(guó)可參考德國(guó)組建科研機(jī)構(gòu)、美國(guó)組建制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)做法路徑，探索適用我國(guó)國(guó)情及能實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造2025任務(wù)的道路，建設(shè)一批能協(xié)同社會(huì)創(chuàng)新資源，為產(chǎn)業(yè)提供核心技術(shù)與共性技術(shù)的創(chuàng)新中心，避免科技資源的浪費(fèi)和低水平的重復(fù)研究。
在產(chǎn)學(xué)研協(xié)同方面，企業(yè)要成為投資研發(fā)、應(yīng)用成果、集成成果的主體。產(chǎn)學(xué)研形成長(zhǎng)效合作機(jī)制，把科研機(jī)構(gòu)、人員與企業(yè)創(chuàng)新的積極性調(diào)動(dòng)和發(fā)揮出來(lái)。
在全社會(huì)的協(xié)同機(jī)制方面，應(yīng)加強(qiáng)科技計(jì)劃協(xié)同，按技術(shù)成熟度，各部委分工協(xié)作，各計(jì)劃形成接力。國(guó)家科研計(jì)劃應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)研究為先，重視產(chǎn)業(yè)化共性技術(shù)，以創(chuàng)新思想、發(fā)明專利為評(píng)審依據(jù)。
在金融與科技、產(chǎn)業(yè)的協(xié)同方面，改善制造業(yè)的資金環(huán)境。目前我國(guó)制造企業(yè)貸款利率往往達(dá)7-8%，而制造企業(yè)的純利潤(rùn)一般低于我國(guó)的貸款利率。引導(dǎo)金融資金更多更快地流向?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)、流向有潛力的先進(jìn)制造業(yè)，加強(qiáng)資金對(duì)創(chuàng)新的支持力度，讓創(chuàng)新力量及時(shí)得到資金支持，是中國(guó)制造2025能否順利實(shí)施的重要關(guān)鍵問(wèn)題。
在人才協(xié)同方面，建立正確的學(xué)科評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)創(chuàng)新與工程能力培養(yǎng)。中國(guó)制造2025還需要培養(yǎng)一批工業(yè)4.0時(shí)代的企業(yè)家和科技領(lǐng)軍人，既精通制造工藝，又具有互聯(lián)網(wǎng)思維，能充分利用社會(huì)創(chuàng)新資源。創(chuàng)新型社會(huì)還需要一大批創(chuàng)客、極客，需要馬斯克式的人物，有濃厚的科學(xué)興趣和強(qiáng)烈的創(chuàng)新欲。
3D打印成為制造業(yè)戰(zhàn)略高地
中國(guó)制造2025的主攻方向和帶動(dòng)性技術(shù)是發(fā)展智能制造。智能制造主要是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和底層智能化兩部分。其中，底層智能化主要包括機(jī)器人、智能制造裝備和3D打印。
盧秉恒認(rèn)為，如果說(shuō)機(jī)器人是今天的技術(shù)，那么3D打印是更加深刻影響今天和明天、乃至后天的技術(shù)。3D打印制造有如下特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)：
支持產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)，3D打印直接由設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，不需要傳統(tǒng)制造必須的工裝夾具模具制造等生產(chǎn)準(zhǔn)備，編程簡(jiǎn)單。在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)驗(yàn)證中，特別方便。
節(jié)材制造，3D打印屬于增材制造，僅在需要的地方堆積材料，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%的昂貴材料被切除。
個(gè)性化制造，可以快速、低成本實(shí)現(xiàn)單件制造，使單件制造的成本接近批量制造。特別適合個(gè)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)磨損零部件的再制造，如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、軋鋼機(jī)軋輥等，以極少的代價(jià)，獲得超值。應(yīng)用在軍械、遠(yuǎn)洋輪、海洋鉆井平臺(tái)、乃至空間站的現(xiàn)場(chǎng)制造，具有特殊的優(yōu)勢(shì)。
開(kāi)拓創(chuàng)新設(shè)計(jì)的新空間，可以制造傳統(tǒng)制造技術(shù)無(wú)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?？梢詫?shù)十個(gè)、數(shù)百個(gè)甚至更多的零件組裝的產(chǎn)品一體化一次制造出來(lái)，大大簡(jiǎn)化了制造工序，節(jié)約了制造和裝配成本。以3D打印新工藝的視角對(duì)產(chǎn)品、裝備再設(shè)計(jì)，可能是3D打印為制造業(yè)帶來(lái)的最大效益所在。
3D打印已經(jīng)成為創(chuàng)客最歡迎的工具，將有力促進(jìn)大眾創(chuàng)新，萬(wàn)眾創(chuàng)業(yè)。GE公司在網(wǎng)上發(fā)布了一條消息，挑戰(zhàn)3D打印，將飛機(jī)的一個(gè)零部件讓創(chuàng)客設(shè)計(jì)。第一名只用了原始結(jié)構(gòu)的1/6的重量就完成了全部測(cè)試，而設(shè)計(jì)者是19歲的年輕人。亞馬遜利用網(wǎng)絡(luò)銷(xiāo)售3D打印商品，營(yíng)業(yè)額已達(dá)數(shù)十億美元，利潤(rùn)30%。所以互聯(lián)網(wǎng)+3D打印=萬(wàn)眾創(chuàng)新、萬(wàn)家創(chuàng)業(yè)的最佳技術(shù)途徑。
創(chuàng)材，3D打印制造出了耐溫3315℃的高溫合金，用于龍飛船2號(hào)，大幅度增強(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)備作為材料基因組計(jì)劃的研制驗(yàn)證平臺(tái)，可以開(kāi)發(fā)出超高強(qiáng)度、超高韌性、超高耐溫、超高耐磨的各種優(yōu)秀材料，增材制造變成為創(chuàng)材技術(shù)。
創(chuàng)生，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，一定意義上的創(chuàng)造生命。為生命科學(xué)研究和人類(lèi)健康服務(wù)。
“創(chuàng)材與創(chuàng)生，無(wú)疑是將要為材料科學(xué)和技術(shù)、生命科學(xué)和醫(yī)療技術(shù)、為制造業(yè)帶來(lái)巨大顛覆性變革。我們現(xiàn)在就需要布局，爭(zhēng)取搶占這一戰(zhàn)略性高地。”盧秉恒說(shuō)。
中國(guó)3D打印現(xiàn)狀與突破方向
據(jù)盧秉恒介紹，目前，中國(guó)在3D打印方面的研究方面處于國(guó)際前列，如論文和申請(qǐng)專利的數(shù)量處于世界第二。在應(yīng)用方面，我國(guó)工業(yè)級(jí)設(shè)備裝機(jī)量據(jù)全世界第四，但金屬打印的商業(yè)化設(shè)備及國(guó)產(chǎn)工業(yè)級(jí)裝備的關(guān)鍵器件還主要依靠進(jìn)口。工業(yè)級(jí)3D打印材料的研究剛剛起步，除了個(gè)別研發(fā)能力強(qiáng)的公司研發(fā)了少量材料外，3D打印的材料基本依靠進(jìn)口。
他表示，3D打印從質(zhì)和量?jī)煞矫鎸?duì)國(guó)家戰(zhàn)略地位和今后的科技發(fā)展都產(chǎn)生重大影響的技術(shù)。3D打印技術(shù)正處于一個(gè)技術(shù)的井噴期，產(chǎn)業(yè)的起步期，企業(yè)的跑馬圈地期。
“從產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度來(lái)看，我們發(fā)展的太慢。美國(guó)有兩家最大的3D打印公司，今年達(dá)到近10億美元的規(guī)模。而我們企業(yè)基本是校辦企業(yè)起家，最多1個(gè)多億人民幣產(chǎn)值。現(xiàn)在進(jìn)口設(shè)備正大舉進(jìn)攻中國(guó)市場(chǎng)，金屬打印裝備，國(guó)外實(shí)行材料、軟件、設(shè)備、工藝一體化捆綁銷(xiāo)售。中國(guó)必須研發(fā)核心技術(shù)與原創(chuàng)技術(shù)，打造自己的創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈。”
3D打印的任意性為產(chǎn)品和裝備的創(chuàng)新設(shè)計(jì)開(kāi)辟了巨大的空間，為各行業(yè)會(huì)帶來(lái)巨大的效益。盧秉恒建議，中國(guó)應(yīng)該抓緊標(biāo)準(zhǔn)的研究，3D打印的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可能影響到裝備和應(yīng)用兩個(gè)方面。在航空件和高端醫(yī)療器械方面，要積極研究面對(duì)3D打印個(gè)性化制造產(chǎn)品準(zhǔn)入的標(biāo)準(zhǔn)，以有利于新技術(shù)的應(yīng)用。此外，要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，發(fā)展原創(chuàng)技術(shù)，在3D打印的新材料研發(fā)，顯著提升打印件的質(zhì)量和打印效率等方面有創(chuàng)新技術(shù)；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)，形成若干個(gè)具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)規(guī)模的企業(yè)。
