楊永強
華南理工大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師
楊永強教授:在所有增材制造技術(shù)里,金屬增材制造應(yīng)該是目前發(fā)展最快,也是應(yīng)用前景最好的技術(shù)之一。目前,它有幾個發(fā)展趨勢:一是,零件尺寸越做越大。現(xiàn)在增材制造出來的零件大部分尺寸較小、效率偏低,滿足不了工業(yè)發(fā)展的要求以及市場對于大型零部件的需求;二是,成型效率和制造精度進一步提升。供應(yīng)商、市場在這方面的要求也比較高;三是,比較完善的檢測系統(tǒng)和制造標(biāo)準(zhǔn)的出臺?,F(xiàn)在國內(nèi)很多設(shè)備制造商,以及國外比較有名的一些制造商在中國銷售設(shè)備,但是,現(xiàn)在我們制造產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)以及檢測的體系還沒完全建立起來。很多人說國外的設(shè)備做的好,國內(nèi)設(shè)備不好,這只是一個先入為主的觀念,沒有什么依據(jù),這也體現(xiàn)了制訂標(biāo)準(zhǔn)的重要性;四是,應(yīng)用端開發(fā)持續(xù)加快。無論是金屬增材制造還是3D打印,全球的應(yīng)用、市場份額都不是很高,尤其在國內(nèi),盡管現(xiàn)在炒的火熱,但真正的市場營收、經(jīng)濟效益并不明顯,甚至可以說比較少,主要的原因就在于應(yīng)用端還沒有充分開發(fā),在很多應(yīng)用領(lǐng)域,人們還不太了解和認(rèn)識金屬增材制造和3d打印技術(shù),不知道它能做什么,能做到什么程度?因此,應(yīng)用端是整個行業(yè)亟待開發(fā)的。 楊永強教授:金屬增材制造的工業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)域,主要有三個:第一個是航空航天。航空航天領(lǐng)域很多零部件都比較復(fù)雜,成本較高,3D打印與增材制造因為它的技術(shù)特點,特別適合在這一應(yīng)用領(lǐng)域大展拳腳。國外像GE公司,以及國內(nèi)很多航空航天的企業(yè)也都非常重視在這一領(lǐng)域的發(fā)展。 第二個是生物醫(yī)療。3D打印在生物醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用非常受矚目,且已經(jīng)普及——從模型,到一類器械、二類三類器械都已經(jīng)有成功案例,尤其是三類器械如植入體,這方面的應(yīng)用受到了國家、地方還有整個行業(yè)的高度重視。所以說生物醫(yī)療是3D打印未來發(fā)展非常大的一個市場領(lǐng)域。不過,這一領(lǐng)域尚需解決一個約束的瓶頸——先獲取醫(yī)療許可。 第三個是工業(yè)模具領(lǐng)域。在3D打印還叫“快速成型”的時候,就有很多預(yù)測說模具行業(yè)是3D打印最大的應(yīng)用領(lǐng)域。工業(yè)模具行業(yè)有著每年數(shù)千億的市場,可謂巨大。但3D打印在模具上的應(yīng)用還遠遠沒有達到它該獲得的市場份額,還僅處于起步階段,主要原因在于它的競爭對手CNC技術(shù)比較成熟,很多工業(yè)模具用CNC機床就可以做出來,對比之下3D打印還沒有太大的優(yōu)勢,但隨著工業(yè)的發(fā)展、技術(shù)的提高,3D打印適合于各種形狀復(fù)雜、曲面、可打印內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢會凸顯。隨著以功能需要為導(dǎo)向的3D打印越來越被認(rèn)可,當(dāng)3D打印達到最佳的性價比時,未來在工業(yè)模具領(lǐng)域會有非常大的發(fā)展空間。 楊永強教授:在我國,從國家有關(guān)部委,到地方政府,都對3D打印產(chǎn)業(yè)給予很多政策和項目的支持。分兩個層面說吧:一、國家層面,基于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的出發(fā)點,近年來,工信部、科技部、發(fā)改委等十二個部委發(fā)布了兩份制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃——分別是《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃(2015-2016)》與《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2017-2020)》,在這兩個發(fā)展規(guī)劃里,都把金屬增材制造裝備、3D打印材料列為首要的發(fā)展對象之一,這也可以看出,增材制造技術(shù)在中國制造里的重要地位;二、地方層面,比如說,2014-2018年,廣東省連續(xù)4年推出了專門的激光和增材的重大專項,支持了很多項目;2018-19年又參照國家的科技部的重點研發(fā)計劃,也投入大筆資金支持并制訂了激光和增材制造的重點研發(fā)計劃。 無論是國家還是地方的這些實實在在的舉措,主要目的是推進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。比如說廣東省去年年底出臺“促進科技創(chuàng)新十二條”,雖然沒有重點提及3D打印,但它也是科技創(chuàng)新重點支持、重點發(fā)展的對象。此外,還有很多配套的政策。 這些政策吸引了大量的社會資金投入到3D打印行業(yè),促進了產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展。在這些政策、資金的支持下,國家級、省市級3D打印創(chuàng)新中心紛紛建立,甚至一些大企業(yè),都在相繼建立增材制造研發(fā)和創(chuàng)新中心??梢钥吹剑?D打印技術(shù)受到的重視可以說是前所未有的,沒有任何一個技術(shù)曾有如此待遇,相信在各級各方的重視下,金屬增材制造、3d打印有著非常光明的前景。 楊永強教授:我們?nèi)A南理工大學(xué)在金屬增材制造領(lǐng)域進行研發(fā)是從2002年開始的,也從那個時候開始進行專利上的布局。我們的專利大概分幾個方面,一是設(shè)備,設(shè)備的專利主要在關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵零部件方面;二是控制軟件和外觀設(shè)計專利;三是3D打印的創(chuàng)新應(yīng)用。 我們?nèi)A南理工大學(xué)金屬材料增材制造團隊經(jīng)多年的積累,已經(jīng)申請了300多項專利,其中,發(fā)明專利授權(quán)的已經(jīng)達到48項,實用新型專利授權(quán)的已經(jīng)超過了120項。我們還有很多應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新專利,比如醫(yī)學(xué)應(yīng)用,從口腔科到骨科,有很多關(guān)鍵技術(shù)的專利……華南理工把一些重點設(shè)備的發(fā)明專利以及一些重點的實用新型專利轉(zhuǎn)移給了雷佳增材公司進行產(chǎn)業(yè)化。 雷佳是一家2017年成立的科技型企業(yè),它主要以生產(chǎn)金屬3D打印機為主,目前有DiMetal-50、DiMetal-100等小型金屬3D打印機以及DiMetal-280、DiMetal-300、DiMetal-500等大型多材料金屬3D打印機。這些設(shè)備都是因應(yīng)用需求而開發(fā)的。此外,雷佳還承接加工服務(wù)等業(yè)務(wù),在模具、醫(yī)學(xué)、精密零部件、珠寶首飾等等行業(yè),也做了大量的加工服務(wù)和示范應(yīng)用。由于一個企業(yè)發(fā)展有一定的規(guī)律,雷佳成立才兩年,設(shè)備主要在一些特定行業(yè)銷售,市場占有率還有待提高。其實整個3D打印市場規(guī)?,F(xiàn)在也不是很大,所有的企業(yè)都處在開發(fā)市場的起步階段,但雷佳是一家開拓性企業(yè),相信在不久的將來,雷佳的產(chǎn)品會在某一些行業(yè)里大放異彩。 我們還把一些應(yīng)用方面的專利轉(zhuǎn)移給了其它企業(yè),比如做牙科正畸托槽的廣州瑞通生物科技有限公司。我們還和北京大學(xué)第三醫(yī)院合作,申請了20多項像膝關(guān)節(jié)方面的發(fā)明專利,通過授權(quán)和出售的方式賣給了北京某家醫(yī)療器械有限公司,由他們專門把3D打印的膝關(guān)節(jié)應(yīng)用到臨床上,進行產(chǎn)業(yè)化和醫(yī)療許可??梢哉f,我們的技術(shù)專利,從專利申請、布局到專利轉(zhuǎn)化、應(yīng)用等方面工作開展得十分順利。 楊永強教授:目前整個3d打印的應(yīng)用市場還有待開發(fā),不光是雷佳,國內(nèi)所有的3D打印設(shè)備制造商都肩負著開發(fā)市場的重要任務(wù)。雷佳在市場開發(fā)方面將著手在四個領(lǐng)域做一些準(zhǔn)備與投入:一是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。醫(yī)學(xué)市場體量非常大,但醫(yī)學(xué)應(yīng)用有一些準(zhǔn)入門檻,比如3D打印產(chǎn)品須通過醫(yī)療器械管理部門和國家藥監(jiān)局認(rèn)證,以及個性化設(shè)計方面也需要制定一些標(biāo)準(zhǔn)等等,而且社會認(rèn)知也需要一個過程。目前在這一領(lǐng)域,我們可以提供一些加工服務(wù),比如幫醫(yī)院打一些樣品來做一些測試性的臨床試驗,但大規(guī)模生產(chǎn)還需要進一步開發(fā);二是模具領(lǐng)域。工業(yè)模具的需求非常大,3d打印未來在這一領(lǐng)域的巨大能量是可預(yù)見的。只是目前的3D打印在兩個方面有所欠缺——一是表面質(zhì)量和尺寸精度需要提高;二是成本過高。隨著市場的開發(fā)、材料和設(shè)備的逐漸成熟,成本逐漸下降,高性價比的3D打印在模具領(lǐng)域廣泛應(yīng)用指日可待;三是珠寶首飾領(lǐng)域。其實非金屬的蠟?zāi)ず蜆渲ぴ谥閷毷罪楊I(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)很普遍,但金屬打印現(xiàn)在還處于初期階段,未來市場的發(fā)展空間非常大,我們在這方面還需要做大量的開拓性工作去開發(fā)市場;四是精密小型零部件領(lǐng)域。打印體積小、形狀復(fù)雜、需求量大的物件是3D打印的優(yōu)勢所在,量產(chǎn)化是未來的發(fā)展方向,以此打破“3D打印只能做單件和小批量生產(chǎn)”的束縛,精密小型零部件將會是產(chǎn)生巨大經(jīng)濟效益的領(lǐng)域。目前我們已經(jīng)在這個領(lǐng)域做了一些嘗試,取得了不小的突破。 楊永強教授:對一種新的技術(shù)進行一些創(chuàng)新的開發(fā)其實并不是一件容易的事,要在增材制造行業(yè)扎穩(wěn)腳跟,首先,你需要有敏銳的眼光,在整個科技發(fā)展的前沿發(fā)現(xiàn)并找到適合自己的突破口,即是根據(jù)自身的能力、自身的優(yōu)勢選擇適合的技術(shù)領(lǐng)域,而不是盲目地對不擅長的事情大包大攬。比如我87年研究生畢業(yè)就進入了激光領(lǐng)域,在相長的時間里,這個行業(yè)并沒有做起來,在我接觸激光3D打印技術(shù)后,我覺得這會是未來一個很有潛力的發(fā)展方向,便從激光行業(yè)轉(zhuǎn)到了增材制造技術(shù)上來,也算是比較早進入增材制造領(lǐng)域的。 第二點,長時間的堅持。我曾說過我在這個行業(yè)里坐了10年冷板凳,這話怎么說的呢?就是我們剛剛開始金屬3D打印研究的時候,大家對此相當(dāng)陌生,都覺得這是很好的技術(shù),但當(dāng)我們進行推廣的時候,他們就會說你的尺寸精度不夠,強度不行……缺點能給你說一大堆,但在挫折面前,你需要保持耐心,認(rèn)準(zhǔn)一個方向后,堅持不懈,幾年、幾十年……投入大量的精力去堅持。很多同行說我們?nèi)A南理工大學(xué)的團隊在這個領(lǐng)域做的非常好,其實大家只看到我們今天的輝煌,沒看到我們前面那么多年的心酸。人們從開始的不認(rèn)識到認(rèn)識,到現(xiàn)在有更多的人來主導(dǎo)、來投入這一技術(shù)領(lǐng)域,做研發(fā)、做生產(chǎn),發(fā)展態(tài)勢很喜人。 第三,緊跟市場。我們做科研的,做論文、做技術(shù)研究,如果束之高閣并不會產(chǎn)生什么社會效益,要緊跟市場,去做一些應(yīng)用前景比較好且市場需求的技術(shù)開發(fā)。這些年來,我們?nèi)A南理工大學(xué)一直就是這么做的。
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