盧秉恒：3D打印重構(gòu)社會(huì)生產(chǎn)生活方式

　　導(dǎo)讀：為應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，我國(guó)制定《中國(guó)制造2025》，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、智能轉(zhuǎn)型、強(qiáng)化基礎(chǔ)、綠色發(fā)展，加快從制造大國(guó)轉(zhuǎn)向制造強(qiáng)國(guó)。在這一過(guò)程中，智能制造是主攻方向，也是從制造大國(guó)轉(zhuǎn)向制造強(qiáng)國(guó)的根本路徑。2015年8月23日，中共中央政治局常委、國(guó)務(wù)院總理主持國(guó)務(wù)院專題講座，討論加快發(fā)展先進(jìn)制造與3D打印，開講人是中國(guó)工程院院士、西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院院長(zhǎng)盧秉恒。

　　

專訪西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院院長(zhǎng)盧秉恒

　　在進(jìn)入“工業(yè)4.0”時(shí)代的今天，信息化廣泛而深入地融合到各行業(yè)，作為能體現(xiàn)“工業(yè)4.0”特點(diǎn)的3D打印，有何變革意義，我國(guó)的3D打印技術(shù)在全球處于何種位置，3D打印對(duì)普通人的生產(chǎn)、生活有何影響？
　　
　　記者：里夫金提出互聯(lián)網(wǎng)與新能源的結(jié)合引發(fā)第三次工業(yè)革命，您對(duì)第三次工業(yè)革命是怎么認(rèn)識(shí)的？
　　
　　盧秉恒：次工業(yè)革命是發(fā)明蒸汽機(jī)，勞動(dòng)變成機(jī)器化，體力、畜力勞動(dòng)讓機(jī)器代替，從手工業(yè)作坊變成工業(yè)化生產(chǎn)。第二次工業(yè)革命，有了電磁場(chǎng)理論，人們發(fā)明了電動(dòng)機(jī)，可以用電力提供動(dòng)力，機(jī)床也發(fā)明了，人們能夠大批量生產(chǎn)產(chǎn)品，以福特汽車大批量的生產(chǎn)方式為代表，建立了公差、互換性理論，制造的零件可以互換，大批量制造使汽車變得很便宜，形成大批量制造模式。
　　
　　第三次工業(yè)革命根本上是信息化廣泛而深入地進(jìn)入各種領(lǐng)域。從數(shù)控機(jī)床發(fā)展到智能機(jī)床，生產(chǎn)線也是智能的，可以監(jiān)控制造過(guò)程，發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題可以更換刀具、調(diào)整機(jī)床。信息化可以把人們的消費(fèi)需求集中起來(lái)，做個(gè)性化設(shè)計(jì)，用3D打印、智能軟件控制生產(chǎn)出需要的單件產(chǎn)品，用批量生產(chǎn)、交貨的成本和交貨期生產(chǎn)個(gè)性化的商品。形成一種新的生產(chǎn)模式。我認(rèn)為第三次工業(yè)革命的特征是信息與工業(yè)技術(shù)融合，能夠生產(chǎn)個(gè)性化東西，機(jī)器不但代替了人的體力，而且還代替智力。在此背景下，我國(guó)提出“互聯(lián)網(wǎng)+”的概念是非常適時(shí)的。
　　
　　記者：近年來(lái)，3D打印成為熱詞，有哪些具體用途？它的變革意義是什么？
　　
　　盧秉恒：3D打印的用途，一是產(chǎn)品的快速開發(fā)，像快速制造模型、模具、首件。二是生產(chǎn)個(gè)性化的產(chǎn)品。三是材料節(jié)約型制造，這在航空航天領(lǐng)域表現(xiàn)明顯，社會(huì)價(jià)值也比較大。四是用3D打印的觀點(diǎn)對(duì)我們現(xiàn)有的產(chǎn)品、裝備進(jìn)行再設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)一體化、換熱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等等，可以形成許多設(shè)計(jì)創(chuàng)新，使人們的創(chuàng)新設(shè)計(jì)不再受到可制造性的約束。五是用3D打印進(jìn)行再制造，對(duì)某些器件進(jìn)行修復(fù)。如以前飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片磨損了只能整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)廢，現(xiàn)在可以用3D打印進(jìn)行修復(fù)，花費(fèi)很少的材料與工時(shí)，使昂貴的發(fā)動(dòng)機(jī)再生。
　　
　　3D打印是比較符合工業(yè)4.0特征，一是3D打印通過(guò)計(jì)算機(jī)可以把制造過(guò)程控制到零件結(jié)構(gòu)的每一個(gè)點(diǎn)；二是自動(dòng)化制造過(guò)程中沒(méi)有中間障礙。目前，在CAD、CAM、數(shù)控加工的制造過(guò)程中，存在自動(dòng)化孤島。把圖紙變成驅(qū)動(dòng)數(shù)控的程序，首先要對(duì)制造產(chǎn)品有工序過(guò)程設(shè)計(jì)，毛坯從哪里來(lái)，加工分幾道工序，先后順序如何，要采用什么樣的設(shè)備，要準(zhǔn)備什么樣的工裝卡具等等，這些東西是很復(fù)雜的專門知識(shí)，這一系列的路徑排列組合，讓人們陷入困惑，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的CAPP是很難的。從863計(jì)劃開始，我們要做計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)（CAPP），直到現(xiàn)在也沒(méi)有這樣商業(yè)化的軟件，因?yàn)閱?wèn)題太復(fù)雜了、零件品種、加工工序太多了、排列組合的可能性太多了，人們不可能窮盡和完全掌握它。
　　
　　而3D打印把這些工序過(guò)程變成了一個(gè)過(guò)程，其數(shù)據(jù)格式是統(tǒng)一的，不存在CAPP自動(dòng)化、智能化的瓶頸。3D打印消除了自動(dòng)化孤島，能體現(xiàn)“工業(yè)4.0”的特點(diǎn)。
　　
　　記者：在“工業(yè)4.0”時(shí)代，企業(yè)的出路和發(fā)展方向在哪里？
　　
　　盧秉恒：工業(yè)4.0是指工業(yè)、信息物理系統(tǒng)融合，現(xiàn)在我們到了信息時(shí)代，信息對(duì)我們的生活對(duì)制造業(yè)會(huì)產(chǎn)生重大影響，因此我們要把物理系統(tǒng)各個(gè)數(shù)據(jù)接口做好，符合標(biāo)準(zhǔn)。這樣一來(lái)，我們?cè)谧詣?dòng)化、智能化的推進(jìn)過(guò)程中就沒(méi)有障礙和孤島了。
　　
　　記者：“互聯(lián)網(wǎng)+”、3D打印、“工業(yè)4.0”對(duì)人們的生產(chǎn)生活有什么具體的影響？
　　
　　盧秉恒：它們改變?nèi)藗兊纳詈凸ぷ髂Ｊ剑藗円院罂梢圆辉谏虉?chǎng)挑商品，可以自己設(shè)計(jì)自己需要的商品，把自己的需求發(fā)布到網(wǎng)上，很多創(chuàng)客進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后分包組織生產(chǎn)，再進(jìn)行物理配送。如此一來(lái)，它使社會(huì)生產(chǎn)模式發(fā)生了變化，給創(chuàng)新帶來(lái)更大的空間。
　　
　　人們不再受單位的約束，設(shè)計(jì)師可能就是自由職業(yè)者，這使得社會(huì)生產(chǎn)的組織模式、社會(huì)生活的模式發(fā)生很大變化。今天你可以設(shè)計(jì)飛機(jī)，明天可以設(shè)計(jì)時(shí)裝。個(gè)人的創(chuàng)新能力可以大程度地得到發(fā)揮，形成一個(gè)真正創(chuàng)新型社會(huì)。
　　
　　隨著個(gè)性化消費(fèi)時(shí)代的到來(lái)，大批量的生產(chǎn)如果設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差，產(chǎn)銷不對(duì)路，就賣不出去造成浪費(fèi)。現(xiàn)在海爾跟用戶一起設(shè)計(jì)，體現(xiàn)用戶需求，這個(gè)產(chǎn)品肯定是用戶需求的。個(gè)性化、定制化變成可能，是因?yàn)樾畔⒒峁┝藗€(gè)性化設(shè)計(jì)制造的平臺(tái)。
　　
　　記者：我國(guó)3D打印技術(shù)在世界上處于何種位置？未來(lái)進(jìn)一步發(fā)展還面臨哪些瓶頸？
　　
　　盧秉恒：我國(guó)3D打印研究工作做得不錯(cuò)，排在世界前列。我國(guó)3D打印的數(shù)量在世界上第二。3D打印在某些方面的研究處于全球地位，像北京航空航天大學(xué)教授王華明用打印出飛機(jī)起落架，現(xiàn)在批量列裝；2001年，西安交大做個(gè)性化的下頜骨修復(fù)，當(dāng)時(shí)中國(guó)媒體報(bào)道，而直到2012年歐洲才做例。但是在3D打印的產(chǎn)業(yè)化、應(yīng)用方面，我國(guó)還有差距，我國(guó)的裝機(jī)量在世界上第四，我國(guó)制造業(yè)占世界的五分之一，是世界，從這點(diǎn)來(lái)看，3D打印跟我國(guó)整體制造業(yè)還是不匹配的。由于3D打印許多技術(shù)還有待發(fā)展，所以現(xiàn)在我們有經(jīng)過(guò)努力實(shí)現(xiàn)并跑的機(jī)遇。我們可以抓緊科技革命、產(chǎn)業(yè)變革機(jī)遇，利用自有的優(yōu)勢(shì)，走到世界前列。
　　
　　3D打印材料是世界范圍的難題，很多工程材料目前還不適合用3D打印，打印的效率、成本都劃不來(lái)，這還需要深入研究。我國(guó)在發(fā)展上的瓶頸主要有：缺少原創(chuàng)、在核心器件的開發(fā)不夠等，尤其這一產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，在各個(gè)制造領(lǐng)域應(yīng)用3D打印還缺少研究。市場(chǎng)好了才能帶動(dòng)發(fā)展，而應(yīng)用上存在瓶頸，例如進(jìn)入航空航天、醫(yī)療領(lǐng)域時(shí)都需要標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)療產(chǎn)品沒(méi)有個(gè)性化的標(biāo)準(zhǔn)，難以進(jìn)入應(yīng)用。我們2001年突破頜面骨修復(fù)技術(shù)，成果早就很成熟，申報(bào)認(rèn)證有六七年了，由于缺乏國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，一直沒(méi)有批復(fù)下來(lái)，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)就不能發(fā)證，就不能大規(guī)模應(yīng)用。用于航空也很難，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法衡量是否符合適航標(biāo)準(zhǔn)就不能大規(guī)模應(yīng)用。而這兩個(gè)行業(yè)應(yīng)用前景廣闊，但是都缺乏標(biāo)準(zhǔn)。