導(dǎo)讀:本刊記者曾經(jīng)多次采訪廣東省增材制造協(xié)會會長、華南理工大學(xué)教授楊永強,撰寫了《廣東搶占3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展先機——中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長、華南理工大學(xué)楊永強教授專訪》《華南理工大學(xué):金屬3D打印技術(shù)領(lǐng)域的翹楚》和《楊永強:冷眼看3D打印熱潮》3篇文章。
這3篇文章介紹了3D打印的發(fā)展前景及廣東3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)勢和制約因素,闡明了楊永強教授對廣東進一步推進3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、搶占3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)高地的建議;報道了華南理工大學(xué)在金屬3D打印技術(shù)的研發(fā)以及在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化等成果;揭開3D打印的神秘面紗,展示熱潮背后的冷靜思考。
今天,我們再次邀請楊永強教授介紹了近年增材制造產(chǎn)業(yè)扶持政策、廣東省增材制造協(xié)會的工作及進一步推動增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議;同時,作為我國金屬增材制造領(lǐng)域的重要專家、學(xué)者,楊永強教授還介紹了金屬增材制造的應(yīng)用及發(fā)展趨勢。
楊永強博士
談?wù)撸簩崒嵲谠谕七M產(chǎn)業(yè)發(fā)展
記者:請您談?wù)?,近幾年,國家和廣東出臺哪些政策有力支撐和推動增材制造(3D打?。┊a(chǎn)業(yè)發(fā)展?
楊永強:在我國,從國家有關(guān)部委到地方政府,都對3D打印產(chǎn)業(yè)給予很多政策和項目的支持。在國家層面,基于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的出發(fā)點,近年來,工信部、科技部、國家發(fā)改委等12個部委發(fā)布了兩份制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃,分別是《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃(2015-2016年)》與《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2017-2020年)》,在這兩個發(fā)展規(guī)劃里,都把金屬增材制造裝備、3D打印材料列為首要的發(fā)展對象之一。
這也可以看出,增材制造技術(shù)在中國制造里的重要地位。在地方層面,比如廣東省,于2014-2018年度連續(xù)4年推出了增材制造技術(shù)的重大專項,支持了很多項目;于2018-2020年度又參照科技部的重點研發(fā)計劃,投入大筆資金支持并制訂了激光和增材制造的重點研發(fā)計劃。
國家和地方的這些舉措的制定是為了實實在在地推進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。比如,廣東省2019年1月正式出臺的“促進科技創(chuàng)新十二條”,雖然沒有重點提及3D打印,但3D打印也是科技創(chuàng)新重點支持、重點發(fā)展的對象。此外,還有很多配套的政策。
這些政策吸引了大量的社會資金投入到3D打印行業(yè),促進了產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展。在這些政策、資金的支持下,國家級、省市級3D打印創(chuàng)新中心紛紛建立,甚至一些大企業(yè),都在相繼建立增材制造研發(fā)和創(chuàng)新中心。3D打印技術(shù)受重視程度由此可見。相信在各級各方的重視下,增材制造(3D打印)有著非常光明的前景。
記者:請您介紹廣東省增材制造(3D打印)產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖實施意義。
楊永強:2017年發(fā)布的廣東省增材制造(3D打印)產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖(以下簡稱路線圖)對于廣東增材制造(3D打?。┘夹g(shù)發(fā)展起到了指導(dǎo)性的作用。雖然作為制造業(yè)大省和強省的廣東省的3D打印產(chǎn)業(yè)規(guī)模在整體上處于國內(nèi)領(lǐng)先水平,但其關(guān)鍵核心技術(shù)儲備和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面與國際先進水平相比還存在一些差距,在政策引導(dǎo)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、標準體系、關(guān)鍵技術(shù)和人才等方面都亟待突破。
我們經(jīng)過兩年的時間撰寫,先后在廣東省各個領(lǐng)域的企業(yè)與研究機構(gòu)進行調(diào)研,同時也借鑒了國內(nèi)外相關(guān)路線圖的經(jīng)驗。整體上,路線圖較為全面地剖析了廣東省3D打印產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、發(fā)展方向、重點產(chǎn)業(yè)等。此外,路線圖還就廣東省的具體情況,設(shè)定了廣東省增材制造(3D打印)產(chǎn)業(yè)的總體戰(zhàn)略目標,界定了3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)范圍,通過3D打印產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和全方位市場需求研究、3D打印技術(shù)研發(fā)需求和廣東省產(chǎn)業(yè)的共性技術(shù)需求分析制定路線圖;同時,對原材料生產(chǎn)能力、材料性能和成本等方面的問題提出改進意見,從而提高裝備、關(guān)鍵元器件和集成系統(tǒng)的研發(fā)生產(chǎn)能力。
談協(xié)會:加快區(qū)域產(chǎn)業(yè)化與市場化進程
記者:作為廣東省增材制造協(xié)會會長,請您介紹一下協(xié)會基本情況。
楊永強:為了更好地整合廣東省增材制造行業(yè)上下游資源,華南理工大學(xué)聯(lián)合廣東省內(nèi)代表性的3D打印企業(yè)于2015年10月組織發(fā)起籌備廣東省增材制造協(xié)會(以下簡稱協(xié)會),在廣東省經(jīng)濟和信息化委員會、廣東省科學(xué)技術(shù)廳、廣東省發(fā)展和改革委員會的指導(dǎo)下,在廣東省社會組織管理局的管理下,于2016年4月28日召開成立大會暨第一屆第一次委員大會,在2016年8月18日,經(jīng)廣東省民政廳批準正式成立。
協(xié)會致力于加快華南地區(qū)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化與市場化進程,積極開展關(guān)鍵共性技術(shù)聯(lián)合攻關(guān),建立3D打印培育和應(yīng)用示范基地,普及3D打印基礎(chǔ)知識及技能培訓(xùn),完善3D打印技術(shù)研發(fā)人才培養(yǎng)體系等工作。
記者:廣東省增材制造協(xié)會提供的服務(wù)有哪些?
楊永強:協(xié)會緊密團結(jié)會員單位,積極搭建公共服務(wù)平臺,開展國際交流與合作,成為吸引人才和技術(shù)資源的強大“磁場”。協(xié)會為會員提供如下服務(wù):通過信息宣傳平臺與窗口,提高會員單位知名度;參與制定行業(yè)標準和規(guī)范,推進行業(yè)可持續(xù)發(fā)展:把握國家和省、市(區(qū))等產(chǎn)業(yè)支持政策,解讀產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢,指導(dǎo)并幫助企業(yè)申請相關(guān)項目獎勵或扶持;多方位滿足企業(yè)發(fā)展需求,搭建企業(yè)與政府、投資機構(gòu)、媒體與用戶之間的溝通橋梁;積極開展國際交流與合作,組織國內(nèi)增材制造企事業(yè)單位參與國際有關(guān)組織的活動,在國際增材制造行業(yè)發(fā)揮積極作用;承擔政府相關(guān)部門或會員單位委托的相關(guān)事項。
談體會:認準一個方向堅持不懈
記者:如何進一步推動增材制造(3D打印)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,請談?wù)勀慕?jīng)驗及建議。
楊永強:我認為,對一種新的技術(shù)進行一些創(chuàng)新的開發(fā)其實并不是一件容易的事,要在增材制造行業(yè)扎穩(wěn)腳跟,第一,需要具有敏銳的眼光,根據(jù)自身的能力、自身的優(yōu)勢,發(fā)現(xiàn)并找到在整個科技發(fā)展的前沿適合自己的突破口。比如1987年研究生畢業(yè)后,我就進入了激光領(lǐng)域,在相當長的時間里,這個行業(yè)并沒有做起來,在接觸激光3D打印技術(shù)后,覺得這會是未來一個很有潛力的發(fā)展方向,便從激光行業(yè)轉(zhuǎn)到了增材制造技術(shù)上來,也算是比較早進入增材制造領(lǐng)域的。
第二,持續(xù)地堅持。我在這個行業(yè)里曾經(jīng)坐了10年冷板凳。就是剛剛開始金屬3D打印研究的時候,大家對此相當陌生,都覺得這是很好的技術(shù),但當我們進行技術(shù)推廣的時候,就會遇到很多的困難,比如,產(chǎn)品的尺寸精度不夠、強度不行等等缺點常被人詬病。面對挫折,需要保持耐心,認準一個方向后,堅持不懈,幾年、幾十年……投入大量的精力去堅持?,F(xiàn)在,我們?nèi)A南理工大學(xué)團隊在這個領(lǐng)域取得非常好的成績,大家看到的是我們今天的輝煌,但沒看到的是我們之前的努力和付出。人們漸漸地從最開始認識這項技術(shù),到現(xiàn)在有更多的人來主導(dǎo)、來投入這一技術(shù)領(lǐng)域,做研發(fā)、做生產(chǎn),發(fā)展態(tài)勢趨好。
第三,緊跟市場。我們做科研的,寫論文、做技術(shù)研究,如果將相關(guān)成果束之高閣并不會產(chǎn)生什么社會效益,而要緊跟市場,去做一些應(yīng)用前景比較好且市場有需求的技術(shù)開發(fā)。我們?nèi)A南理工大學(xué)一直堅持這個理念,并取得了可喜的成果。
對進一步推動廣東省增材制造(3D打?。┊a(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議主要有兩點:一是建議在政策方面對3D打印產(chǎn)品給予補貼優(yōu)惠政策,帶動3D打印技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,就像政府補貼新能源汽車一樣。二是建議政府設(shè)立產(chǎn)業(yè)基金支持長線投資,扶持產(chǎn)業(yè)發(fā)展。那種“短平快”的短線投資缺乏持續(xù)性,會對企業(yè)甚至整個行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生不利的影響。
談問題:四大瓶頸需逐一解決
記者:請您談?wù)劷饘僭霾闹圃斓膽?yīng)用及發(fā)展趨勢。
楊永強:金屬增材制造(3D打?。┍环Q為“增材制造(3D打?。┗使谏系拿髦椤保情T檻最高、前景最好、最前沿的技術(shù)之一。金屬增材制造的工業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)域有很多,目前熱點領(lǐng)域主要有三個:第一個是航空航天領(lǐng)域。航空航天領(lǐng)域里很多零部件都比較復(fù)雜、成本較高,而增材制造(3D打?。┑募夹g(shù)特點正好適合在這一領(lǐng)域應(yīng)用。國外像GE公司,以及國內(nèi)很多航空航天企業(yè)也都非常重視在這一領(lǐng)域的發(fā)展。
第二個是生物醫(yī)療領(lǐng)域。生物醫(yī)療是3D打印未來發(fā)展非常大的一個市場領(lǐng)域,從模型到一類、二類、三類器械都已經(jīng)有成功案例,尤其是三類器械如植入體,這方面的應(yīng)用已經(jīng)普及并受到了國家、地方還有整個行業(yè)的高度重視。當然,先獲取醫(yī)療許可證,是這一領(lǐng)域尚需解決的一個約束瓶頸。
第三個是工業(yè)模具領(lǐng)域。工業(yè)模具行業(yè)有著巨大的市場(每年數(shù)千億元的市場),但目前解決3D打印在模具上的應(yīng)用僅處于起步階段,它的競爭對手計算機數(shù)據(jù)(CNC)技術(shù)比較成熟,很多工業(yè)模具用CNC機床就可以做出來,對比之下3D打印還沒有太大的優(yōu)勢;但隨著工業(yè)的發(fā)展、技術(shù)的提高,3D打印適合于各種形狀復(fù)雜、曲面,可打印內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢會凸顯。隨著以功能需要為導(dǎo)向的3D打印越來越被認可,當3D打印達到最佳的性價比時,未來3D打印在工業(yè)模具領(lǐng)域會有非常大的發(fā)展空間。
在所有增材制造技術(shù)里,金屬增材制造技術(shù)應(yīng)該是目前發(fā)展最快,也是應(yīng)用前景最好的技術(shù)之一。但該技術(shù)目前主要有4個問題:一是尺寸小,無法滿足市場對大尺寸的需求,而未來發(fā)展的趨勢要求尺寸越來越大,比如造船業(yè)。二是精度不夠高,3D打印產(chǎn)品的精度無法媲美用數(shù)控機床生產(chǎn)出來的產(chǎn)品;目前最有效的解決方法就是復(fù)合制造,也就是將3D打印和傳統(tǒng)的工藝相結(jié)合。三是效率較低,現(xiàn)在3D打印速度普遍比較慢,比如,有的大零件打印需要一兩個月的時間,如果在打印期間出現(xiàn)狀況,整個零件就會報廢,造成巨大的損失,有的甚至損失上百萬元,因此,效率問題是目前制約3D打印發(fā)展的一個非常大的問題。
所以,如何提高效率,是這個行業(yè)必須要解決的問題。四是一種機器只能用一種材料打印。但是實際上,一個零件里可能會有很多種不同的功能需求,在不同的位置可能也有不同的材料需求。如果3D打印能同時打印多種材料,就可以滿足這些需求。
根據(jù)行業(yè)需求,解決以上4個問題也就是金屬增材制造領(lǐng)域發(fā)展趨勢:零件尺寸越做越大,以滿足工業(yè)發(fā)展的要求以及市場對于大型零部件的需求;進一步提升成型效率、制造精度和多種材料金屬增材制造技術(shù),以滿足供應(yīng)商、市場在這方面的高要求。此外,要出臺比較完善的檢測系統(tǒng)和制造標準,以規(guī)范行業(yè)發(fā)展;持續(xù)加快開發(fā)應(yīng)用端,提高市場營收和經(jīng)濟效益。
【人物簡介】
楊永強,華南理工大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。歷任華南理工大學(xué)焊接研究所所長,機械電子工程系主任,中葡合資廣東華歐焊接工程研究中心主任,中國—烏克蘭巴頓焊接研究院院長等?,F(xiàn)任廣東省增材制造協(xié)會會長、中國3D打印產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟副理事長、中國機械工程學(xué)會特種加工分會常務(wù)理事、中國機械工程學(xué)會生物制造分會理事、廣東省3D打印標準化委員會主任、廣東省激光協(xié)會監(jiān)事長等。
在增材制造領(lǐng)域率先提出并實施“制造改變設(shè)計”的理念,當選為中國機械工程學(xué)會增材制造分會常務(wù)理事兼增材制造設(shè)計專委會主任。楊永強教授長期從事3D打印、激光加工等技術(shù)領(lǐng)域科研工作,是國內(nèi)最早開展激光選區(qū)熔化增材制造設(shè)備、工藝和應(yīng)用研究的學(xué)者。研發(fā)出的Dimetal-50、Dimetal-100、Dimetal-280和Dimetal-400等金屬3D打印設(shè)備,在個性化定制醫(yī)療器械、模具、航空航天零部件等多方面得到應(yīng)用推廣。
2013年以來承擔包括科技部國際合作項目、國家自然科學(xué)基金、廣東省重點研發(fā)計劃和重大專項等項目60余項。發(fā)表有關(guān)學(xué)術(shù)論文270余篇,其中,獲收錄SCI索引170篇。獲得授權(quán)國內(nèi)外發(fā)明專利56件。
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