许小曙：3D打印是一场革命
导读：9月24-25日，由工业和信息化部、新华通讯社指导，新华社《财经国家周刊》、工信部国际经济技术合作中心、华制智能主办的2016第二届“中国制造2025与工业4.0全球年会”在北京国家会议中心隆重召开，500余位中外嘉宾云集。
本次年会以“智能制造体系构建和实施路径”为主题，由24日的主论坛及25日的五个平行分论坛组成，特邀中、德两国政府、企业等多方代表，剖析新工业革命时代全球经济大势，解读德国“工业4.0”现状，洞悉中德合作新动向。
通过分享中德最佳实践经验，解决中国制造业最迫切需求，为中国实现制造大国向制造强国转变提供前沿趋势和最佳实践。52位中外演讲嘉宾为现场500余位参会嘉宾带来一场场思想盛宴，中德联动，共襄智能制造产业盛举。
如下为湖南华曙高科技有限责任公司董事长许小曙演讲实录，他分享的主题是《3D打印粉床技术、材料及应用》。
大家下午好，我今天来跟大家讲一讲，有关3D打印的一些基本的技术和应用情况。大家也知道，会议期间有很多专家、教授、老师，还有政府各级的官员，从大的宏观的层面，阐述了中国制造2025，以及资本制造，在中国发展的前景，以及它的各种政策前景。那么今天我讲的是很具体的技术，3D打印。
这两天报告中间可以看出，中国制造2025的一个制造业产业的基础技术，包括机器人技术，大家也了解的很多了，那么其中还有一个很重要的技术支撑，就是3D打印。那么3D打印技术为什么这么重要?因为它是新晋出来的，技术中间的一种革命手段，今天通过这个简短的讲演，分享一下我的体会。
首先看一个PPT，这就是很普通的市场上的一张照片，但是从这张照片中间可以指出一个问题，这里的四个客户，他们每个人的衣服都是不一样的，他们每个人都有手袋或者背袋，这些手袋和背袋也没有一个是相同的，这告诉我们一个什么样的问题呢?就是说其实我们消费顾客是在寻找个性化和多样化的选择，但是今天我们大平台工业生产的产品比如说计算机、电视机，其实都不是千篇一律了，但它们也只有尺寸大小的不同，并没有任何个性化因素在里面，这样一来就造成了什么，我们进入商场，其实对于这种工业生产的产品来说，我们的选择性其实并不多，我们在这种大规模生产的前提下面，必须要集中大量的人力、物力，集中地建立工厂，像富士康包括华为、苹果，都是大规模的工厂，进行大规模的生产，这样的话我们生产出的产品，几乎是千篇一律的。
但是实际上我们的生产过程，如果从历史发展角度来看其实并不是这样的，这种大规模的生产，其实就是近一百年来的一个产物，其实我们从历史上来看，我们的生产都是小规模的，小批量的，个性化的生产。比如说在古代，我们生产出来的打火具，是各种各样的形状，是小规模小批量的生产方法。打一把刀，铁匠会根据你的需求、你个人的条件进行定制，你身强力壮可以打一把大的，重一点的刀，你力气比较小就打一个小一点的刀。
为什么我们现在不这么做了呢?就是因为在一百年以前，我们发明了大规模生产的这种生产线，这种制造方法使得我们的生产成本不断地降低，使得我们的物质极大的丰富，但是同时带来最大的缺点，就是我们损失了个性化的生产。所以我们今天买的汽车也好，我们买的电视机也好，甚至包括我们的手机也好，都是大规模生产下的一种产品。
在这种情况下面，你很难做到，既有个性化又有积极效应，比如说像房子，你是很难看到个性化的，你甚至自己买一栋房子都找不到。
一个尺寸其实不能够满足所有人的要求。随着我们消费者对个性化的要求越来越高，生产对产品的多样性的要求也就越来越高。这里有个很简单的例子，我们在座的应该知道在三四十年以前，我们中国人的衣服非常单调，基本上男同志就是蓝色的或者草绿色的，但是今天我们可以看到，我们的服装十分多样，商店里面的每一款产品的数量都不会超过几百件。所以这个个性化的发展，是人们对生活质量提高以后必然的要求。衣服是这样的，那么电视机是不是这样的呢?手机是不是这样的呢?汽车是不是这样的呢?一定会有这种趋势。
那么3D打印为什么这么热，就是因为它实际上就满足了，或者说提供了一种大批量，个性化，并且在可控的成本之内的这种生产方法。它是一种全数字化的一种生产方式方法，比如说这里的3D打印技术，都是通过数字化的控制，控制这个设备对材料进行微量的加工，一层一层把这个产品做出来的。
它有几个特点，第一个特点就是它的生产过程是全数字化的一个控制过程，是不需要人为干预的。第二个就是说它的生产过程中间是一体化，我们3D打印行业里面有一句话，我一台设备可以取代一个车间，因为按照通常的方式方法生产一个产品，它需要经过不同的工艺过程，包括制造，包括车接，包括一些其他的装配，焊接，这些工艺过程中间有很多是非数字化的过程，有的人说中国机床已经很数字化了，但是其实所谓的数字化到了电机就停止了，最后的加工还是用的刀具在切在磨。
那么3D打印它这个生产过程是一个真正的全数字化的过程，它实际上把一个物体全部化成了点，就像我们现在看到的荧光屏，我们看到的是连续性的画面，其实是有无数的点组成的，那么3D打印就是把非常细小的物体，每一个细小的点都通过非常细小的材料，通过物理和化学的方法，把他们结合在一起形成物体。所以3D打印生产过程当中，它可以制造出非常复杂的形状，不需要借助任何其他的辅助工具，我们说模具这种东西都省了。所以从历史上，3D打印是第一次把工具的复杂性和工具的加工成本完全隔离开的一种技术，如果我们用传统的方法生产，越是复杂的东西，中间加工的成本肯定越高，但是对于3D打印来说，做一块砖头和做一个非常复杂的发动机叶片的成本几乎一模一样的。
就像我在一个电脑上面显示一个黑色的四方块，和打印一个绚丽色彩的照片，其实对于打印机来说，它的成本是一样的。这里我们谈到的三种技术，今天我想特别强调一下，就是粉床技术，为什么我想强调一下粉床技术呢?因为我本身是搞粉床技术的，当然还有一点大家要注意到，我刚才谈到的一个特点，就是3D打印实际上是把一个物体离散化了，这实际上是我们今天谈信息革命，实际上是把信息搞的离散化，其实信息是存在了几千年，几万年，为什么以前这样的信息没有像今天得到不同的意义，就在于我们的信息革命，把信息离散化，变成了零和一，最简单，就是把非常复杂的东西，无论是声音、图片还是思想，最后把它变成零和一，分解成为最简单的元素，再重新组合，这个时候有了信息革命。
那么制造业实际上将来也会沿着这条路线往前走，这也是3D打印为什么这么热的一个原因。在今天3D打印领域里面，一般谈到微米，十个微米到一百微米的范围，颗粒，用这么小的颗粒粉来组成这个产品。将来随着技术的发展，这种颗粒会变得越来小，甚至最后会达到分子的级别，有了这么小的颗粒，我们再把这个颗粒通过物理和化学的方法，把它组织起来，把它分层制造出来，这就是3D打印最原始的概念，是增量的制造的方法，所以它的制造过程当中，是把每一个微小的颗粒单独对待，这样的话它给人带来无限的想象空间。我们知道以前都是把一个物体看成是一个整体，把一个东西制造也好，把物体看作整体，3D打印把这个物体已经完全离散化了，它里面的每一个颗粒，都可能是不同的，都可以区别对待。最后就可以带来无穷无尽的想象力，就像我们的信息，我们的声音，我们的图像，一旦离散化以后，我们可以做各种各样的处理，一个道理。
所以为什么现在做3D打印这个小众市场，但是它发展的前景，其实就在于它能够把我们整个制造业的方式方法，带到一个全新的维度，就是我们的制造从微观开始的，我们不是从宏观开始的，我可以从微观结构方面，对它进行控制，对它进行改变。当然我刚才谈到了现在还没有实现的，3D打印提供了这样的可塑性，大家谈到很多的人体器官打印，为什么人体器官可以通过3D打印生成，为什么不能通过别的方法，关键就在这个地方，人体器官是有很复杂的，各种各样的细胞所组成的。
如果我要做一个肝脏和一个肾脏，不是说这些细胞我们做不出来，现在的生命科学在体外通过干细胞，培养出不同的细胞，血管细胞，皮肤细胞，这都没问题，但是这些细胞并不能组成一个肝脏，因为必须要组合在一起，把特定的放在一起，这就是3D打印的特点，你要通过微观的材料把特定的放在这里，这就是为什么别的技术很难做到这一点。我们要做工业生产，比如我可以把不同的材料，通过完全不同的比例来进行混合，这里面就谈到3D打印很重要的概念，比如我生产一个钢铁，钢铁里面要耐磨要耐温，外面要有韧性，现在传统的方法就是把它做成两层贴合起来，但是最大的缺点就是外面是耐磨，它是两层，你有很好的方法把它结合起来，中间的痕迹就是它的缺点。
3D打印可以把这两种材料有机地结合在一起，进行变化，从刚性变成柔性材料，从耐高温的材料变成柔性材料，这种生产方法也只有3D打印能够做到。
这个是一个视频，稍微放一下，看一看，这是一个粉床技术简单的视频，这就是我们公司生产设备的，所以你看所有的材料，都是粉的，二十到五十之间，所以这里你看到的这个平面，现在可以说是相当以荧光屏的界面，实际上是有很多无数小点的，这个打的地区，把这个微小的粉粘贴在一起，或者融合在一起，然后再一层层叠加起来，这个粉是高新材料，也可以是金属材料，甚至可以是生物材料。
所以3D打印给我们带来革命性的影响就在于，传统的方法我们在制造和设计生产的时候，我们一定要考虑好它的复杂性，它的可装备性，还有它的功能，都要完整地考虑。那么3D打印实际上是，它可以把这些都可以排除在外，给我们的设计带来无限的想象空间，我们有一句话叫做，你画得出来我就做得出来，它中间不需要你设计人员考虑到，这个东西需要什么样的模具，需要什么样的工具，能不能脱模，这个夹具能不能夹稳，这个都不用考虑了。
比如说这是一款非常复杂的灯，这个灯是上海的一家公司设计的，这家公司完全就是用3D打印设计的，许许多多我们日常生活中所用到的物品，从灯具到衣服到领带，都是通过3D打印来生产的，如果有兴趣可以去这家公司网站上看一看。
那么这里我想跟大家稍微谈一下，时间不多，就是一些应用领域，刚才谈到了航空航天，是我们3D打印目前来说应用的比较好的一个领域。应该是昨天，3D打印已经飞机上面有一段历史了，从2014年生产的飞机，你们现在坐的波音的飞机，从737到最近的起飞机，你坐的飞机都有3D打印的技术。最后的起飞机上面有两百多个，但是用在关键部分还必须通过金属3D打印实现，金属3D打印最近才真正成熟，GE公司是第一个把3D打印用在关键技术上面的，这就是GE公司，GE公司现在有八十台金属3D打印，每件都在生产几百件金属的作品，并且为了使得这个3D打印在应用，就在以前用重金买下了，我们这个行业里面，两家龙头公司，一家在瑞典，一家在德国。做到什么程度了，在国外的时候，他用了十倍的年销售额，花了他的十倍，他的收购价是这两家公司的年销售额的十倍，我不是搞经济的，但是我听说这个价钱是非常高的。大家可以去到网上查一下，GE公司。
说了这么一些例子，所以航空航天是3D打印运用非常重要的领域，这个是离子发动机的部件，这个叶片既薄，上面的孔洞又非常复杂，通过传统的方法来去展示非常难的。这是我们国家发动机的混合机生产的一个页面，一个部件，这也是我们最近做的。第二步就是医疗，医疗是一个跟典型的个性化产业，因为每个人都不一样。现在3D打印主要是用于复制，现在很实在的例子就是植入。
病人因为事故整个胸骨前面全都粉碎性骨折，要用钛合金给鼓起来，每个人的胸骨都是不同的，所以我们通过这位客人为他量身定制了他的胸骨，这个案例我们已经做了好几次了，这样的案例很多的，大约每个月都有一百人。时间关系我不会讲太多，还有就是我们知道牙齿现在很贵，几千块钱一颗，3D打印也有做的。
另外我刚才提到的模具，对于模具来说，这个是我们为鞋场定制的模具，这个模具现在来说有个问题就是资本太大，另外成本高，所以他用在大批量生产的时候，目前受到限制。那么做模具，反过头来，因为一幅模具可以用很多年，最后我可以直接把一个鞋做出来，我们也有研究，但实际上打印那个鞋子，成本是很高的，那么我们用3D打印做模具，来生产，所以模具是3D打印的一个很好的应用领域。
这是一台赛车，赛车的话，有很多的部件都可以直接生产，这是辆赛车，今年要代表我们长沙理工大学，去参加世界发动机赛车的，大概里面有三四个部件有金属的，有高等材料的，全部是3D打印的。比如说在设计过程当中，通过3D打印就可是从一个最开始简单的形状，最后变成一个非常复杂的情况，汽车每减重一公斤，对它都是不一样的。所以它把一个很简单的几何图形变成一个非常复杂的镂空的这么一个设计，可以减轻重量和不影响它的程度，这种复杂的结构只有3D打印能够生产我就说这么一点，谢谢大家。
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