创新驱动增材制造的发展

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1、创新驱动增材制造的发展卢秉恒[简介]卢秉恒院士：1945年出生，1967年毕业于合肥工业大学机械工程专业，1986年获西安交通大学工学壮学隹曾赴美帥i曲isan大学作高级访问学者及客座研究，现为中国工程院院士，西安交通大学教授、触生导师，兼任快速制造国家工程研究中心推、国务院机诫学科评议组召集人、中国机械工程学会增材制造是现代制造技术的革命性发明。增材制造从上世纪80年代发明以来，迅速产业化，应用于各工业领域，产生了优异的效益。上世纪末，增材制造被美国自然科学基金称之为“20世纪最具性的制造技术”。我们知道，制造技术从

2、制造原理上可为三类：第一类技术是在制造过程中，材料仅发生了形状的变化，其质量（重量）基本上没有发生变化，可称之为等材制造，如铸锻焊等；第二类技术是在制造过程中，材料在不断减少，可称之为减材制造，如车、铣、创、磨等；第三类技术是在制造过程中，材料不断增加，称之为增材制造，如激光快速成型、3D打印等。等材制造已经发展了几千年了，减材制造发展几百年了，增材制造仅仅30年的发展史。从分类可知，增材制造相对于等材制造、减材制造就是制造技术三足鼎立的—大发明，是制造原理的—个重大突破。它的出现，使计算机对制造过程的控制，可以细化到

3、—个点，因此，也只有到了信息化时代，才能付诸实现。增材制造为创新设计释放了巨大的空间。增材制造新工艺，可以使所想即可得，使人们的设计思想不再受到可制造性的约束，为人们的设计创新开辟了巨大的空间。如任意复杂形状（包括内部形状，采用传统制造刀具不可达的方位），多零件、多材料集成为—体等要求，对于传统制造可能不可想象，现在采用增材制造均可轻易实现。人们采用增材制造工艺已经实现了许多热交换结构的创新，实现了最优的换热效率；GE公司采用增材制造用一个零件代替原设计20个零件组成的飞机发动机喷嘴，减重25%，增效15%，制造成本大

4、幅度降低，已大批量生产；美国公司还采用增材制造，成形了能耐热3300多度的复合材料航天发动机零件，可能是其龙飞船2号推力200倍于龙飞船1号的关键。3D打印是创新产品开发的利器。汽车车身设计，零部件制造、家电轻工产品、建筑设计，时尚消费品等等的新产品开发必须经过3D打印的验证，已成为其产品开发程序。因此，带来的好处是使开发周期，开发费用降低为原来的11/3-1/10。FORD汽车公司全面采用3D打印技术开发其汽车发动机，助力了企业的复苏。因此，美国为实现其重振制造业，在美国发明、在美国制造的口号，2012年第—个由国家

5、资助的先进制造技术研究计划就是3D打印。3D打印在发达国家已成为其创新产品开发的利器。3D打印（增材制造）技术有巨大的可创新空间。增材制造技术是一个发展仅30年的技术，相对于等材、减材制造，完全是一个全新的、有待发展的技术，尚处于萌芽期，发展期。无论是打印材料、打印工艺、打印装备在各个工业领域、文化创意、社会生活领域，均有巨大的创新空间。需要创新的技术，创新的装备，创新的应用和创新的商业模式。在研究方面，需要材料和材料的打印工艺创新，2-3年来，在国内外3D打印热的推动下，科研工、技术专家、企业家乃至创客群，倾注了高度

6、热情和创新精神，使食材、建材、金属、非金属等等形形色色的材料进入实验和探索，各种打印应用的能源，器件被发明，说明其创新的空间巨大。当然，这是一项学科交叉技术，需要学科交叉和基础研究的支撑。特别是应用于航空航天的结构件强度、刚度、耐高韫等等性能和制造标准的建立与实现，需要系统的研究和雄厚的实验数据支持的创新。3D打印可能创新出引发社会重大变革的生产和商业模式。在我们进入了信息化和云时代，为了适应人们越来越强烈的个性化消费趋势，我提出了网络环境的集散制造模式，而3D打印就是支持集散制造的最适合工艺和制造方法。因为3D打印具

7、有制造工艺相同，制造数据—致、报价简单等等优势，适合集成创客群形成设计资源集成，适合集成分散的3D打印设备形成集成制造资源，集成soho-族的个性化需求为集成订单。反之，它又可以通过网络实现设计和制造任务的分包，因此3D打印最支持集散制造模式。集散制造可能成为新一代的生产模式，商业摸式，引发第三次工业革命。创新是赢得3D打印竞争的重要途径。3D打印热在国内外都吸引了众多的参与者。引燃了大众的创新热情。人们在了解、学习、研究、介入。各项研究、应用及产业不断涌现。这说明了创新驱动正在深入人心，对构建刨新型社会大有补益。但也

8、难免有些人盲目进入，浮躁和追逐短期利益的现象也有出现。国内两年来，涌现了200多家制造桌面型3D打印机，不少缺乏核心技术，仅仅买来零部件，粗糙装配，低价竞争。可能事与愿违。进入信息社会后，依靠信息不对称发家是不现实的。3D打印需要的是创新。创新可以是多层次的。有知识创新、原理创新，更有大量的技术创新，工艺创新，结构创新、装备创新和