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3D打印与智能制造——中者问来源:学习时报    作者:石伟李红    2016-04-14编者按强调:“我们必须增强忧患意识,敏锐把握世界科技创新发展趋势,紧紧抓住和用好新一轮科技革命和产业变革的机遇。”当前,以信息技术与制造技术深度融合为特征的智能制造模式,正在引发整个制造业的深刻变革。作为制造业有代表性的颠覆性技术,3D打印正逐步成为世界各国抢占未来产业制高点的焦点领域。要推动中国制造由大变强,实现向智能制造转型,必须了解认知3D打印和智能制造。为此,我们专门采访了中者:卢院士,您好。作为我国机械制造与自动化领域的著名科学家,您在国内倡导并开拓了3D打印等先进制造技术的研究。能否请您给我们介绍一下,什么是3D打印? 卢秉恒:从制造方式上看,制造技术可以分为三类。一种是等材制造,铸、锻、焊在制造过程中重量基本不变,已经有3000年历史了。一种是减材制造,车铣刨磨机床通过材料的切削去除,达到设计形状,已有300年的历史。还有一种是增材制造,在制造过程中材料一点一点地累加,形成需要的形状,才30年的历史。 3D打印就是增材制造技术,原理是将计算机设计出的三维模型分解成若干层平面切片,然后把打印材料按切片图形逐层叠加,最终堆积成完整的物体。 3D打印是一项颠覆性的创新技术,被美国自然科学基金会称为20世纪最重要的制造技术创新。麦卡锡报告列出了对人类生活有颠覆性影响的12项技术,3D打印排在第九位,在新材料和页岩气之前。麦卡锡报告预测在2030年3D打印将在全世界达到1万亿美元左右的效益。2015年麦卡锡报告又将这一进程前移,认为增材制造2020年可达到5500亿美元的效益。记者:您刚才说3D打印是一项颠覆性的创新技术,那么它与传统制造技术相比具有什么样的特点和优势呢? 卢秉恒:3D打印的特点和优势很多。 3D打印应用非常广泛。3D打印可以打印许多材料、任意复杂形状、任意批量,可以应用于各工业和生活领域,可以在车间、办公室及家里实现制造。在理论上,3D打印无处不在,无所不能。但许多材料的打印、工艺的成熟度、打印成本、效率等尚不尽如人意,需要多学科交叉的创新研究,使之更好、更快、更廉价。 3D打印支持产品快速开发。3D打印可以制造形状复杂的零件,所想即所得。直接由设计数据驱动,不需要传统制造必须的工装夹具模具制造等生产准备,编程简单。在产品创新设计与设计验证中,特别方便,可以使产品开发周期与费用至少降低为一半。3D打印已经成为机电产品和装备快速开发的利器。 3D打印是节材制造技术。航空航天等大型复杂结构件,传统上往往采用切削加工,95%~97%的昂贵材料被切除。相比而言,3D打印仅在需要的地方堆积材料,材料利用率接近100%。3D打印大大节约了材料和制造成本。在航空航天装备研发及制造中有极其重要的价值。 3D打印是个性化制造技术。3D打印可以快速、低成本实现单件制造,使单件制造的成本接近批量制造。因此,3D打印特别适合个性化医疗和高端医疗器械,如人工骨、手术模型、骨科导航模板等。3D打印还是再制造技术,可以用于修复磨损零部件的再制造,如飞机发动机叶片、轧钢机轧辊等。它可以以极少的代价,获得超值。所以,3D打印应用在军械、远洋轮、海洋钻井平台乃至空间站的现场制造上,都具有特殊的优势。 3D打印开拓