访谈对话：中国3D打印技术产业联盟顾问杨永强教授

HYK0615

pstatus"> 本帖最后由 HYK0615 于 2013-5-18 15:43 编辑

近日，中国3d打印技术产业联盟顾问、华南理工大学教授杨永强接受媒体采访时表示，由于3D打印个性化制造的特点，在生物医疗领域的应用前景很广。但时下社会对3D打印技术的期望太高，3D技术还处于一个初级阶段，需要政府、各行各业资金和人力资源的投入，研发很多相关技术，大概5到10年后将是它的辉煌时代。

原理：就像搭积木

记者：能简单地讲下3D打印技术的原理么？用门外汉容易理解的方式。

        杨永强：3D打印技术是一种通俗的说法。3D打印专业术语叫做增材制造（Additive Manufacturing），是一种根据三维数据模型累加材料制造实体零件的方法，通常是一层一层的叠加，与其相对应的是去除加工。它是以三维的数据模型为基础，首先在计算机中设计一个数字化的模型，这个模型是立体的实物，比如一条轮船，然后把这个物体用计算机的特殊软件分割成很多很小的单元，先做成二维的，把二维的累积在一起就成三维的了。通俗地讲，就是我们把原来是立体的东西分割成很多个小单元，3D打印就是把小单元，比如层片材料制造好之后，像搭积木一样累积起来变成一个立体的、三维的东西。

记者：现在可以打印出多种材质的组合物吗？比如完整的一辆汽车？

        杨永强：多种材料3D打印技术目前还属于前瞻性前沿技术，还没有发展到成熟阶段。你刚提到的多种材料的3D打印理论上是可以的，现在也有些设备是可以做两种材料，但是还不能说所有的材料组合都能做，目前还处于技术研发阶段。

记者：你是何时开始关注3D打印技术的？

        杨永强：我本人之前是从事焊接和激光加工的，在2001年，我在德国弗朗霍夫激光技术研究所做访问学者，与他们一起研究金属打印设备原型机。2002年回国以后我们继续进行金属打印设备和工艺研究，已经坚持做了10多年研究工作。3D打印技术所涉及的材料很多，不同的材料打印技术差别很大。之前我们是从事焊接技术研究，所以我们的专长是研究金属零件的打印成型。我们开发的3D打印设备的关键元器件是从国外进口，但是核心的机械结构、设计、控制、材料是我们自己研发。准确地说我们学校在精密金属零件3D打印设备和技术有特色，处于国际先进、国内领先水平。

记者：材料是3D打印的瓶颈，国内在材料技术研发方面是什么状况？未来需要攻克的难题有哪些？

        杨永强：材料的确是大规模产业化的一个瓶颈，开发一种3D打印的专用材料需要的成本很高，而之前的市场很小，所以国内的企业一般都不会做这个。现在大家对这个也比较重视，我相信慢慢会有人做起来。

应用：航空航天和医学领域前景广

记者：国际上3D打印技术最尖端的应用是在哪个领域？

        杨永强：一个是航空航天，一个是生物医学。国外做到了非常核心的东西，比如非常复杂的发动机核心部件，而国内在航空航天领域还是处于打印毛坯件的水平。

另外，生物医学方面将来的应用前景更可观些。国外已有技术可以打印细胞，虽然这个是有预先性的，不是马上可以做。比如，如果一个人的肝脏损坏了，可以提取这个人的肝脏细胞去培养，然后将细胞分成一个一个的，之后像打印机的喷头一样，打印出一个肝脏，在特殊的环境下培养让其存活，最后将其植入到人体中。据说美国已经有人用3D打印技术成功制造了人造膀胱，当然，这项技术离临床应用还有距离，还处于试验阶段，因为医学方面的应用还需要许可和批准。

记者：欧美最好的3D技术研究室有哪些？你们和他们之间有合作交流过吗？

        杨永强：在设备方面，技术最好的是企业，像德国的几家公司如EOS，SLM-Solution，ConceptLaser，还有美国的3D System等。这些是企业，它们有自己的研究室，主导着设备的关键技术。至于工艺和应用研究，位于德国亚琛的佛朗霍夫激光技术研究所（ILT）、汉堡的北方激光中心（LZN）以及美国奥斯汀大学有个研究所也在做这个。我们与德国的研究所学术交流比较多，每年佛朗霍夫激光技术研究所的所长Poprawe教授都会来中国做学术交流。

        德国在金属材料方面最强，在其他材料德国EOS公司和美国3D System一直相互竞争。美国在各种材料方面的应用都不错，美国是根据自己的战略需求（在做），如在国防和航空航天领域去研发一些东西，所以有些东西不太愿意拿出来跟大家交流。以色列在光固化技术方面比较强，这也是3D打印的一个核心技术。

记者：国内做3D打印技术的主要研究所有哪些？它们的研究侧重点有区别吗？

        杨永强：研究3D整体技术的单位目前主要是清华大学、华中科技大学、西安交通大学和华南理工大学。1980年代末清华大学、华中科技大学和西安交通大学就开始做3D技术的研究。清华是做FDM技术，这项技术是将塑料融化后用很细的喷嘴喷出来，做3D打印，但这个精度不高，做零件不行，后来清华在生物医学方面的3D打印做得不错。华中科技大学做粉末烧结技术，如塑料、尼龙，把材料烧成粉末后，打印产品，现在华中科技大学在砂型方面做得不错。西安交通大学树脂光固化比较好。它们都产业化了，有相应的公司，但规模都不大，前几年能维持生存就很不错了。

        记者：目前，政府对3D技术的研究所提供了哪些支持？

        

                杨永强：现在都在讲扶持，包括我们学校，也会投资金做平台建设，像我们省（广东省）的战略新兴产业重大专项，也把3D打印技术列入重点支持项目。另外，国家科技部、工信部和很多省市的科技部门今年都把3D打印技术作为优先支持对象。        

        

现状：公众对3D打印期待值太高         

        

记者：你们研究室主要招收有哪些技术背景的研究员？3D技术的发展需要怎样的人才？        

        

                杨永强：我们研究室主要是以老师和研究生为主，大概有20人。我招收学生的主要研究方向是机械电子工程，还需要软件和设计方面的人才。现在我们也会招收材料加工方向的学生，我们学校有一个国家人体组织功能重建工程中心和生物系在合作，联合招收一些学生，应用方面也和医院的医学博士生有联合培养计划。所以3D打印可以说是一个交叉学科。        

        

记者：你们研究室已经有能应用到市场的研究了吗？        

        

                杨永强：我们正在做应用的工作，我们选择应用时首先做的是牙科个性化正畸托槽，就是小孩牙齿长得不整齐需要纠正时用的，我们现在打印的托槽不是黏在牙齿外面的，是黏在牙齿的内侧。每个人牙齿的内侧轮廓不一样，3D打印技术出来之前都是用铸造的方法做出标准的产品，比如大中小号去套。3D打印就比较个性化，也可以实现定制化。这个技术是我们的专利技术，目前已经产业化，有人投资，已经做好了产品注册，正在做临床推广的工作。另外，在医学植入体比如个性化的膝关节的3D打印，我们也联合医院——北京大学第三医院在进行合作研究。        

        

记者：你们的研发成果应用到市场时会出现什么问题？        

        

                杨永强：虽然目前国内都觉得3D打印技术是个很好的技术，但是市场开放方面还是受到一定限制，人们觉得很好玩，但工业应用成本昂贵，还需要市场孕育一段时间。还有行业标准需要建立，这也是个国际问题，因为3D打印的产品类型很多，所以标准的建立也很复杂。另外，像刚提到的细胞打印，就可能涉及到伦理学问题。        

        

记者：你觉得3D技术的黄金年代，可能会在何时到来？        

        

                杨永强：我觉得大概5到10年。但我有一些担忧，现在媒体社会把3D打印炒作得过热，好的方面是大家更加重视这个技术，不好的方面就是对这个技术的期望值太高，3D技术还处于一个初级阶段，需要政府、各行各业投入资金和人力资源研发很多关键技术。像光伏、LED行业，也一度非常热，但是一旦过了热度大家就不关注了。现在3D技术捧得有些虚高，我担心以后大家反而对其反感。        

        

记者：上一波3D打印技术关注度较高是什么时候？        

        

                杨永强：其实3D打印技术已经起伏好几次了，在2000年的时候，也是个高峰，全国很多地方都建立了生产力促进中心，就是买光固化的设备，当时3D打印是叫作快速成型，被认为是比较前沿的技术，但是后来受到CNC技术（数控加工，是数字化加工的一种，也是去除加工的形式）的竞争，很多快速成型能做的事情，CNC也能做，而快速成型出来的东西在精度和效率方面都是比较低的，所以慢慢工业上就萎缩了，3D打印也要找自己的出路。当然，这10年3D打印技术发展很快，达到可以与铸造精度相媲美的技术水平了，但与一般的工业应用还是有距离的。不过，在航空航天和医学方面我觉得是很有前景的。3D打印可以试图在局部、复杂零件上替代CNC，但目前，跟CNC相比较而言，3D打印技术只是个补充。