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圈地运动即将来临 3D打印应理性降温

2012-12-27 09:01 来源：科学网责编：王岑

摘要：: 近几个月来，3D打印技术在中国的热度不断攀升，目前全国多个省市都在举行3D打印项目论证会，一轮由3D打印引发的“圈地运动”即将来临。对于风起云涌的3D打印热潮，我们应该如何看待？

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　　肇始于上世纪80年代中期的原型制造技术目前已经比较成熟，去年中国3D打印2亿元人民币的产值基本上都来源于此。其基本原理是，通过数字化技术，数控系统先对所要打印的模型进行细致地切分，然后再通过“打印机”将材料一层层叠加起来，就可以形成原型实物。

　　然而，和公众的理解有所偏差的是，基于快速原型制造技术打印出来的结果只是原型样品和模型。此外，绝大多数型号的3D打印机只能使用一种耗材，这也是其局限所在。
王华明认为，快速原型制造技术最大的用途是服务于新产品的快速设计及优化以及顾客预体验、商业宣传等，同时也能大大缩短产品研制和投放的市场周期，降低产品研发和制造成本。
技术制高点

　　去年全球3D打印产业的总产值是17.2亿美元，不到制造业总GDP的0.01%。据中国最早从事3D打印研究的中国工程院院士卢秉恒估算，即便3D打印保持每年30%以上的速度增长，到2020年全世界3D打印产业的总产值也只有50亿~60亿美元。在2012年增材制造技术国际论坛上，卢秉恒也呼吁，对3D打印应保持冷静。
为什么已经发展了近30年，而3D打印技术的产值还这么低？王华明认为，“我们固然不能以GDP论英雄，但也可以之作为参考，对3D打印的重要性我们要客观加以认识。”

　　王华明认为，实际上第三次工业革命早已开始， 3D打印只是第三次工业革命的一个组成部分，而且有明确的细分市场。与快速原型制造技术相比，高性能金属构件直接制造技术对于制造领域的变革性作用更加明显。

　　据记者了解，以传统制造方法生产金属零件，要经过模锻毛坯、铣削加工等工序。以JSF飞机上用的升力风扇钛合金整体叶盘为例，其锻件毛坯重达1500公斤，而最终零件则只有100公斤，其材料利用率只有6.67%。而利用高性能金属构件直接制造技术，则可以合金粉末为原料，通过激光熔化、逐层堆积的方式，从零件数模一步制造出高性能、大型的复杂构件，其最终成果在实用化之前只需少量后续加工，大大降低了材料的浪费度并节省了生产时间。

　　“利用直接制造技术生产高性能、难加工的大型复杂整体构件，是先进制造技术的发展方向。”王华明认为，“它不仅可以解决一些重大装备制造中的瓶颈问题，也是未来抢占增材制造技术战略制高点的关键。”

　　据悉，该技术自1992年问世伊始就受到国内外的高度关注，但由于存在“变形开裂”预防、“力学性能”控制等瓶颈，目前美国、英国、德国等国均主要集中于不锈钢、高温合金等小尺寸零件的激光成形，一直未能突破大型金属构件激光成形关键技术。

　　而王华明所在团队历经近20年研究，通过产学研合作，率先攻克了上述难题，提出了钛合金等高活性、难加工金属大型结构件激光直接制造成套装备新原理，并研发出具有原创性核心技术、零件成形能力可达4000×3000×2000毫米、迄今为止世界最大的激光直接制造成套装备。其成果已应用于大型客机等飞机的研制。

　　虽然已在国际竞争中占据了领先位置，但王华明并不满足。他告诉记者：“现在还仅仅只是一个开始。”他表示，直接制造的核心是做材料�；诖耍蠢此腔菇蟹⒊龈嗟牟牧稀⒏玫男阅堋⒏叩木�，将直接制造技术应用到更广的领域。