2020年9月,廣東省科技廳牽頭省發(fā)改委、省工信廳等5部門編制印發(fā)了《廣東省培育激光與增材制造戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群行動(dòng)計(jì)劃(2021-2025年)》),“激光與增材制造”產(chǎn)業(yè)成為廣東省重點(diǎn)培育發(fā)展的十大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群之一,廣東的激光與增材制造產(chǎn)業(yè)隨之迎來首個(gè)省級(jí)層面的專題支持政策。
當(dāng)前,這一產(chǎn)業(yè)還有哪些“卡脖子”環(huán)節(jié)需要?jiǎng)?chuàng)新突破?如何形成技術(shù)和應(yīng)用的規(guī)范?面向普通消費(fèi)者的3D打印市場(chǎng)情況如何?日前,南都科創(chuàng)記者就以上問題對(duì)華南理工大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師楊永強(qiáng)進(jìn)行了訪談。
人物介紹:楊永強(qiáng)是華南理工大學(xué)增材制造實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人,該實(shí)驗(yàn)室自2002年以來,一直從事金屬零件增材制造技術(shù)研究,是我國(guó)最早系統(tǒng)開展SLM(激光選區(qū)熔化)成形技術(shù)的研究單位。楊永強(qiáng)同時(shí)也擔(dān)任中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)增材制造分會(huì)常務(wù)理事兼增材制造設(shè)計(jì)專委會(huì)主任、中國(guó)3D打印技術(shù)聯(lián)盟副理事長(zhǎng)以及廣東省增材制造(3D打?。﹨f(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)等。
楊永強(qiáng)
南都:由您牽頭的華南理工大學(xué)增材制造實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在哪些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了技術(shù)落地應(yīng)用?
楊永強(qiáng):華南理工大學(xué)的金屬3D打印從2002年開始起步,金屬3D打印,尤其是鋪粉式,精度高,技術(shù)難度也比較大。在國(guó)內(nèi)這個(gè)領(lǐng)域中,我們是做得最早的團(tuán)隊(duì),2004年就研發(fā)出了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)激光選區(qū)熔化快速成型機(jī),2007年實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。十幾年來,我們?cè)谝韵聨讉€(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化,或者說是應(yīng)用落地。
第一是設(shè)備方面,我們實(shí)現(xiàn)了激光選區(qū)融化設(shè)備集成產(chǎn)業(yè)板設(shè)備的系列化生產(chǎn),面向不同的應(yīng)用的場(chǎng)景推出專業(yè)機(jī)型,從成型尺寸最小的50×50毫米到650×650毫米,大概有五六個(gè)不同的機(jī)型。
第二是醫(yī)療領(lǐng)域,我們?cè)卺t(yī)學(xué)領(lǐng)域里面有兩個(gè)標(biāo)志性的應(yīng)用產(chǎn)品都已經(jīng)投向了市場(chǎng)和應(yīng)用。第一個(gè)是舌側(cè)正畸托槽個(gè)性化定制的項(xiàng)目,在美國(guó)和德國(guó)都申請(qǐng)了專利;第二個(gè)是膝關(guān)節(jié)領(lǐng)域的應(yīng)用,我們和北京大學(xué)第三附屬醫(yī)院合作了幾個(gè)科研項(xiàng)目,產(chǎn)生了20多項(xiàng)發(fā)明專利,不僅有專利,還有從專用設(shè)備研發(fā)、產(chǎn)品研發(fā)到臨床的驗(yàn)證,取得了比較好的臨床效果。這兩個(gè)產(chǎn)品已經(jīng)分別取得了二類和三類醫(yī)療許可證。除此之外,我們?cè)卺t(yī)學(xué)領(lǐng)域也做了很多科研探索,一些產(chǎn)品還處于科研驗(yàn)證階段。
第三是航空航天、模具、科研等領(lǐng)域的應(yīng)用。我們針對(duì)不同的新興領(lǐng)域做了很多相關(guān)硬件,對(duì)不銹鋼、鈦合金、鈷鉻合金、銅合金、純鉭、純鎢等材料做了大量的工藝實(shí)驗(yàn)。目前有大約十幾臺(tái)設(shè)備服務(wù)于這類行業(yè)。
南都:在增材制造行業(yè),您已深耕了十余年,您認(rèn)為目前這一領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化的情況如何?
楊永強(qiáng):從2002年到2012年,這整整10年的時(shí)間里,大家對(duì)3D打印不熟悉,或者是說這個(gè)技術(shù)沒有完全成熟,應(yīng)用方面受到很多限制。2012年以后,全世界對(duì)3D打印都非常重視。
在我國(guó),從國(guó)家有關(guān)部委到地方政府,都對(duì)3D打印產(chǎn)業(yè)給予很多政策和項(xiàng)目的支持。國(guó)家層面,工信部、科技部、國(guó)家發(fā)改委等12個(gè)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(jìn)計(jì)劃(2015-2016年)》與《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2017-2020年)》,在這兩個(gè)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(duì)象之一,上升到國(guó)家戰(zhàn)略,3D打印由此迎來發(fā)展的春天。
實(shí)際上我是非??春眠@個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化前景。技術(shù)水平方面,3D打印融合了最新的激光技術(shù)、材料技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、軟件技術(shù)等,已經(jīng)成為先進(jìn)制造技術(shù)的典型代表,應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,從航空航天、生物醫(yī)學(xué)、時(shí)尚珠寶到工業(yè)模具、汽車甚至造船行業(yè)等都對(duì)3D打印都巨大需求,這給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)發(fā)展帶來了革命性的影響。
但是,3D打印作為制造技術(shù)中的新分支,產(chǎn)生的時(shí)間并不長(zhǎng),只有大約30多年的歷史。因此,技術(shù)的普及率還不夠,很多行業(yè)想不到可以使用這一技術(shù)。我們都知道,新技術(shù)的發(fā)展,尤其是制造技術(shù),往往會(huì)受到應(yīng)用的牽動(dòng)。由于行業(yè)應(yīng)用尚沒有完全興起,3D打印的發(fā)展規(guī)模還不是很大。不過,我認(rèn)為,隨著國(guó)家制造業(yè)水平和人民生活水平的提高,對(duì)工業(yè)產(chǎn)品和醫(yī)療產(chǎn)品會(huì)有更加個(gè)性化和更深層次的需求,這是3D打印加快發(fā)展的契機(jī)。
廣東在3D打印的技術(shù)研發(fā)和市場(chǎng)開拓方面具有很強(qiáng)實(shí)力。
南都:您剛才提到,3D打印已經(jīng)成為先進(jìn)制造技術(shù)的典型代表,您認(rèn)為廣東在這一領(lǐng)域的創(chuàng)新基礎(chǔ)如何?
楊永強(qiáng):無論是人才團(tuán)隊(duì)、技術(shù)基礎(chǔ)還是市場(chǎng)需求,廣東都有很強(qiáng)的積累。從人才角度看,我們應(yīng)該是國(guó)內(nèi)最早做金屬3D打印的團(tuán)隊(duì),雖然坐了10年的“冷板凳”,但是也積累了很多專利和研究成果。
這意味著什么?也就是說,在2002年到2012年這段時(shí)間里,國(guó)內(nèi)從事金屬3D打印的團(tuán)隊(duì)以我們?yōu)橹鳎倚纬傻膶@撐拇蟛糠侄际俏覀儓F(tuán)隊(duì)在做的工作,因此我們?cè)谶@方面的基礎(chǔ)是非常好的。在這10年中我們也跟很多的企業(yè)合作過,包括廣東、北京等地。因此,現(xiàn)在市面上很多企業(yè)的技術(shù)源頭是和我們有關(guān)聯(lián)的。
受惠于政策,這些年廣東也引進(jìn)了這一領(lǐng)域的高水平研究團(tuán)隊(duì),如西南交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)和北方的很多高校都在廣東建立了聯(lián)合研究院或者研究生院,還有一些非常好的企業(yè)研究單位也在廣州建立了分支機(jī)構(gòu)。
除此之外,廣東非常注重應(yīng)用,尤其是在科技的布局和規(guī)劃方面,對(duì)應(yīng)用基礎(chǔ)研究投入了大量經(jīng)費(fèi)。在2014年到2017年這幾年間,廣東省專門實(shí)施了增材制造的重大專項(xiàng),這幾年也在持續(xù)支持。并且,廣東作為制造大省,有著廣泛的產(chǎn)業(yè)需求,可以較好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)需求帶動(dòng)科研發(fā)展。因此,放眼全國(guó),廣東在3D打印領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)和市場(chǎng)開拓方面都有很強(qiáng)的實(shí)力。
南都:廣東在2020年出臺(tái)了培育“雙十”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群行動(dòng)計(jì)劃,其中就包含激光與增材制造。您認(rèn)為這一計(jì)劃對(duì)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展有哪些重要意義?
楊永強(qiáng):過去廣東省科技廳是通過重大專項(xiàng)支持增材制造,后來按照國(guó)家科技部戰(zhàn)略布局,結(jié)合廣東省實(shí)際的產(chǎn)業(yè)情況,把激光和增材制造放在一起,叫激光和增材制造。這個(gè)產(chǎn)業(yè)是一個(gè)朝陽產(chǎn)業(yè),發(fā)展速度非??臁?br />
但是以前分散得比較厲害,各自為戰(zhàn),或者是說遍地開花,形成不了合力。這種明確的新興產(chǎn)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃出臺(tái)以后,會(huì)引導(dǎo)、推動(dòng)增材制造行業(yè)邁向新的臺(tái)階。而且行動(dòng)計(jì)劃是經(jīng)過全國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的專家經(jīng)過充分的討論和研究以后提出來的,它符合國(guó)家發(fā)展的政策和廣東省的實(shí)際情況,可以引導(dǎo)這個(gè)行業(yè)向更高端以及大規(guī)模批量應(yīng)用的方向發(fā)展,也能吸引研究團(tuán)隊(duì)和社會(huì)資金的注入,形成聚集作用。
3D打印各領(lǐng)域要逐漸形成團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。
南都:在增材制造行業(yè),您認(rèn)為還有哪些“卡脖子”環(huán)節(jié)需要?jiǎng)?chuàng)新突破?
楊永強(qiáng):在高端產(chǎn)品以及一些關(guān)鍵零部件方面確實(shí)存在一些“卡脖子”的問題,比如高端的激光器、光學(xué)振鏡等,還比較依賴于國(guó)外技術(shù)。但是,這幾年來政府和企業(yè)都加大了對(duì)這一領(lǐng)域的研究布局,比如廣東省科技廳從2018年就開始支持光學(xué)元器件的重點(diǎn)研發(fā),現(xiàn)在市場(chǎng)上涌現(xiàn)出了一些質(zhì)量不錯(cuò)的國(guó)產(chǎn)替代品,在不久的將來,我們很有可能會(huì)趕超國(guó)外水平。
南都:在您看來,3D打印在逐漸向生物或公共設(shè)備領(lǐng)域融合應(yīng)用的過程中,如何形成技術(shù)和應(yīng)用的規(guī)范?
楊永強(qiáng):一要遵循醫(yī)療許可證規(guī)定。在醫(yī)學(xué)上,不管是什么樣的新技術(shù),首先要遵守相關(guān)醫(yī)療產(chǎn)品的要求,拿到醫(yī)療許可證。
其次是標(biāo)準(zhǔn)的制定。各領(lǐng)域的應(yīng)用要逐漸地形成團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),讓3D打印的產(chǎn)品有法可依,有標(biāo)準(zhǔn)可以參照,這對(duì)行業(yè)的健康發(fā)展是非常有意義的。
南都:您認(rèn)為面向普通消費(fèi)者的3D打印能否在短期內(nèi)迎來更大的普及發(fā)展?
楊永強(qiáng):3D打印的分類很多,從材料來看不僅僅只有金屬,也有很多生物方面的,還有一些像高分子材料、塑料、尼龍甚至沙子等,都可以打印。目前面向普通消費(fèi)者的3D打印,更多地是做一些創(chuàng)新的設(shè)計(jì)驗(yàn)證。
比如,在國(guó)外有很多發(fā)燒友、創(chuàng)客,愿意用3D打印來制造他們?cè)O(shè)計(jì)的東西。這樣的3D打印產(chǎn)品我們叫桌面機(jī),它本身的設(shè)備價(jià)格已經(jīng)非常低了,和普通的打印機(jī)價(jià)格差不多,甚至更便宜,辦公室或普通家庭花幾千塊錢就可以買一套。
可以明顯地看到,3D打印已經(jīng)逐漸走下神壇、走入民間了。雖然從國(guó)內(nèi)來看,消費(fèi)市場(chǎng)的占有率還不是很大,但我相信隨著這一技術(shù)的廣泛普及以及更多年輕人的關(guān)注,需求量會(huì)越來越大,成本也會(huì)更加低廉,未來這一消費(fèi)級(jí)的市場(chǎng)是非常有潛力的。
當(dāng)然,這其中還需要突破一些技術(shù)瓶頸。比如激光、激光器、軟件系統(tǒng)等的大規(guī)模國(guó)產(chǎn)化,目前這方面的高端產(chǎn)品我們還需要依賴進(jìn)口,另外我們也還需要突破國(guó)外知識(shí)產(chǎn)權(quán)的限制。把這些問題克服后,這個(gè)市場(chǎng)會(huì)迎來爆發(fā)性增長(zhǎng)。
出品:南都科創(chuàng)工作室
統(tǒng)籌:南都記者徐勁聰
采寫:南都記者程小妹 實(shí)習(xí)生 盧盈江 來源:南方都市報(bào) |
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