中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟顧問(wèn)楊永強(qiáng):3D打印技術(shù)炒得太熱,期望過(guò)高。
4月1日,中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟顧問(wèn)、華南理工大學(xué)教授楊永強(qiáng)接受媒體采訪時(shí)表示,由于3D打印個(gè)性化制造的特點(diǎn),在生物醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用前景很廣。但時(shí)下社會(huì)對(duì)3D打印技術(shù)的期望太高,3D技術(shù)還處于一個(gè)初級(jí)階段,需要政府、各行各業(yè)資金和人力資源的投入,研發(fā)很多相關(guān)技術(shù),大概5到10年后將是它的輝煌時(shí)代。
原理:就像搭積木
記者:能簡(jiǎn)單地講下3D打印技術(shù)的原理么?用門外漢容易理解的方式。
楊永強(qiáng):3D打印技術(shù)是一種通俗的說(shuō)法。3D打印專業(yè)術(shù)語(yǔ)叫做增材制造(Additive Manufacturing),是一種根據(jù)三維數(shù)據(jù)模型累加材料制造實(shí)體零件的方法,通常是一層一層的疊加,與其相對(duì)應(yīng)的是去除加工。它是以三維的數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ),首先在計(jì)算機(jī)中設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字化的模型,這個(gè)模型是立體的實(shí)物,比如一條輪船,然后把這個(gè)物體用計(jì)算機(jī)的特殊軟件分割成很多很小的單元,先做成二維的,把二維的累積在一起就成三維的了。通俗地講,就是我們把原來(lái)是立體的東西分割成很多個(gè)小單元,3D打印就是把小單元,比如層片材料制造好之后,像搭積木一樣累積起來(lái)變成一個(gè)立體的、三維的東西。
記者:現(xiàn)在可以打印出多種材質(zhì)的組合物嗎?比如完整的一輛汽車?
楊永強(qiáng):多種材料3D打印技術(shù)目前還屬于前瞻性前沿技術(shù),還沒(méi)有發(fā)展到成熟階段。你剛提到的多種材料的3D打印理論上是可以的,現(xiàn)在也有些設(shè)備是可以做兩種材料,但是還不能說(shuō)所有的材料組合都能做,目前還處于技術(shù)研發(fā)階段。
記者:你是何時(shí)開(kāi)始關(guān)注3D打印技術(shù)的?
楊永強(qiáng):我本人之前是從事焊接和激光加工的,在2001年,我在德國(guó)弗朗霍夫激光技術(shù)研究所做訪問(wèn)學(xué)者,與他們一起研究金屬打印設(shè)備原型機(jī)。2002年回國(guó)以后我們繼續(xù)進(jìn)行金屬打印設(shè)備和工藝研究,已經(jīng)堅(jiān)持做了10多年研究工作。3D打印技術(shù)所涉及的材料很多,不同的材料打印技術(shù)差別很大。之前我們是從事焊接技術(shù)研究,所以我們的專長(zhǎng)是研究金屬零件的打印成型。
我們開(kāi)發(fā)的3D打印設(shè)備的關(guān)鍵元器件是從國(guó)外進(jìn)口,但是核心的機(jī)械結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、控制、材料是我們自己研發(fā)。準(zhǔn)確地說(shuō)我們學(xué)校在精密金屬零件3D打印設(shè)備和技術(shù)有特色,處于國(guó)際先進(jìn)、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。
記者:材料是3D打印的瓶頸,國(guó)內(nèi)在材料技術(shù)研發(fā)方面是什么狀況?未來(lái)需要攻克的難題有哪些?
楊永強(qiáng):材料的確是大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)瓶頸,開(kāi)發(fā)一種3D打印的專用材料需要的成本很高,而之前的市場(chǎng)很小,所以國(guó)內(nèi)的企業(yè)一般都不會(huì)做這個(gè),F(xiàn)在大家對(duì)這個(gè)也比較重視,我相信慢慢會(huì)有人做起來(lái)。
應(yīng)用:航空航天和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域前景廣
記者:國(guó)際上3D打印技術(shù)最尖端的應(yīng)用是在哪個(gè)領(lǐng)域?
楊永強(qiáng):一個(gè)是航空航天,一個(gè)是生物醫(yī)學(xué)。國(guó)外做到了非常核心的東西,比如非常復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)核心部件,而國(guó)內(nèi)在航空航天領(lǐng)域還是處于打印毛坯件的水平。
另外,生物醫(yī)學(xué)方面將來(lái)的應(yīng)用前景更可觀些。國(guó)外已有技術(shù)可以打印細(xì)胞,雖然這個(gè)是有預(yù)先性的,不是馬上可以做。比如,如果一個(gè)人的肝臟損壞了,可以提取這個(gè)人的肝臟細(xì)胞去培養(yǎng),然后將細(xì)胞分成一個(gè)一個(gè)的,之后像打印機(jī)的噴頭一樣,打印出一個(gè)肝臟,在特殊的環(huán)境下培養(yǎng)讓其存活,最后將其植入到人體中。
據(jù)說(shuō)美國(guó)已經(jīng)有人用3D打印技術(shù)成功制造了人造膀胱,當(dāng)然,這項(xiàng)技術(shù)離臨床應(yīng)用還有距離,還處于試驗(yàn)階段,因?yàn)獒t(yī)學(xué)方面的應(yīng)用還需要許可和批準(zhǔn)。
記者:歐美最好的3D技術(shù)研究室有哪些?你們和他們之間有合作交流過(guò)嗎?
楊永強(qiáng):在設(shè)備方面,技術(shù)最好的是企業(yè),像德國(guó)的幾家公司如EOS,SLM-Solution,ConceptLaser,還有美國(guó)的3D System等。這些是企業(yè),它們有自己的研究室,主導(dǎo)著設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)。至于工藝和應(yīng)用研究,位于德國(guó)亞琛的佛朗霍夫激光技術(shù)研究所(ILT)、漢堡的北方激光中心(LZN)以及美國(guó)奧斯汀大學(xué)有個(gè)研究所也在做這個(gè)。我們與德國(guó)的研究所學(xué)術(shù)交流比較多,每年佛朗霍夫激光技術(shù)研究所的所長(zhǎng)Poprawe教授都會(huì)來(lái)中國(guó)做學(xué)術(shù)交流。
德國(guó)在金屬材料方面最強(qiáng),在其他材料德國(guó)EOS公司和美國(guó)3D System一直相互競(jìng)爭(zhēng)。美國(guó)在各種材料方面的應(yīng)用都不錯(cuò),美國(guó)是根據(jù)自己的戰(zhàn)略需求(在做),如在國(guó)防和航空航天領(lǐng)域去研發(fā)一些東西,所以有些東西不太愿意拿出來(lái)跟大家交流。以色列在光固化技術(shù)方面比較強(qiáng),這也是3D打印的一個(gè)核心技術(shù)。
記者:國(guó)內(nèi)做3D打印技術(shù)的主要研究所有哪些?它們的研究側(cè)重點(diǎn)有區(qū)別嗎?
楊永強(qiáng):研究3D整體技術(shù)的單位目前主要是清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)和華南理工大學(xué)。1980年代末清華大學(xué)、華中科技大學(xué)和西安交通大學(xué)就開(kāi)始做3D技術(shù)的研究。清華是做FDM技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)是將塑料融化后用很細(xì)的噴嘴噴出來(lái),做3D打印,但這個(gè)精度不高,做零件不行,后來(lái)清華在生物醫(yī)學(xué)方面的3D打印做得不錯(cuò)。華中科技大學(xué)做粉末燒結(jié)技術(shù),如塑料、尼龍,把材料燒成粉末后,打印產(chǎn)品,現(xiàn)在華中科技大學(xué)在砂型方面做得不錯(cuò)。西安交通大學(xué)樹(shù)脂光固化比較好。它們都產(chǎn)業(yè)化了,有相應(yīng)的公司,但規(guī)模都不大,前幾年能維持生存就很不錯(cuò)了。
記者:目前,政府對(duì)3D技術(shù)的研究所提供了