現年88歲的前航天工業(ye) 部部長林老把自己的家變成了一個(ge) 3D打印實驗室。  

　　4月14日，中國工業(ye) 報記者來到林老家中做主題為(wei) 3D創新和工業(ye) 裝備升級的采訪。采訪開始前，林老先帶著記者在他家參觀了一下。不大的房間，擺了4台規格不一的3D打印機，其中還有2台是林老自己“攢”的，4台打印機不分晝夜地工作，櫥櫃裏也擺滿了打出來的樣品：羅丹的思想者、駿馬、各種顏色的鬱金香，還有飛機螺旋的葉片。  

　　林老開心地對記者說：“現在我屋裏屋外都有花，外麵是種的，裏麵是打印出來的。”  

　　實際上，林老家展示的幾台機器是3D打印中最基礎的熔絲(si) 沉積成型，它成本低，精度不高，適合通過學校等向大眾(zhong) 推廣，“比如可以為(wei) 孩子打些玩具”。  

　　“下一個(ge) 階段，3D打印重點是要用到工業(ye) 中來，通過金屬材料3D打印技術製造一些關(guan) 鍵零部件。這裏要用到激光束、電子束和等離子束來加工。我感覺到，激光成型技術可能會(hui) 成為(wei) 決(jue) 定我國3D打印發展的重要一環。現在(國內(nei) )用的激光頭都是美國進口的，非常貴，而且容易受到控製。”林老告訴中國工業(ye) 報記者。  

　　因此，林老在今年春天給中央的一份報告中建議，把3D打印技術列為(wei) 國家重點項目來抓，“樹立幾個(ge) 典型，以點帶麵，不斷發展提高。”  

　　3D打印：與(yu) 以往切削工藝相反的增材製造  

　　談到3D打印，必須了解它能為(wei) 傳(chuan) 統工業(ye) 帶來哪些新的可能。  

　　其實，3D打印本質上並非印刷技術，而是一種增材製造技術，是將材料逐層添加形成製造對象的方法，與(yu) 傳(chuan) 統的以切削、模具鑄造為(wei) 主的製造方式完全不同。  

　　林老認為(wei) ，3D打印原理並不深奧，也沒有太難的技術關(guan) 鍵，它更合乎大自然的發展規律。  

　　“以飛機的起落架為(wei) 例，我們(men) 傳(chuan) 統的方法是切削加工，它的工序第一步是要建設一個(ge) 大鋼廠，可以製造出幾百噸的大鋼錠;第二步要萬(wan) 噸水壓機來做鍛件，還要熱處理，用非常大的熱處理爐;第三步是粗加工，要用幾十台大機床來完成;第四步要建設幾萬(wan) 噸的模鍛水壓機，這之後還需要再經過熱處理、粗加工、精加工，最後才能出來最終的零部件。”林老舉(ju) 例說明。  

　　“這一工程非常漫長，而且是減法工藝，最終成形的件用料可能隻占最初原材料的5%。而3D打印完全不同，它是從(cong) 無到有的過程，材料幾乎可以100%用上，如果打印精度夠了，後續的精加工也可以去掉。整個(ge) 加工工藝縮短了不止10倍，人力、物力成本節省得更多。這也可以充分說明3D打印的優(you) 越性。”  

　　從(cong) 一組具體(ti) 數據來看：相對於(yu) 目前國內(nei) 零部件45天以上的開發周期，3D打印技術依據零部件的複雜程度，隻需要1~7天的開發周期;從(cong) 用料的角度來說，目前我國利用激光打印製造的飛機中央翼根肋，傳(chuan) 統鍛件毛坯重達1607公斤，而利用激光成型技術製造的精坯重量僅(jin) 為(wei) 136公斤，節省了91.5%的材料。  

　　據介紹，目前國內(nei) 3D打印技術已在航空、軍(jun) 工領域率先使用，國產(chan) J-15戰鬥機、國產(chan) 大型客機C919等都采用了3D打印技術來打印部分零部件，但並不是所有的製造業(ye) 都適用於(yu) 3D打印。  

　　有專(zhuan) 家認為(wei) ，3D打印技術存在的意義(yi) 不在於(yu) 代替傳(chuan) 統製造業(ye) ，而在於(yu) 做傳(chuan) 統製造業(ye) 不能做、很難做，以及耗時長、成本高的領域。利用3D打印技術可以輕鬆實現一些個(ge) 性化強、設計複雜的產(chan) 品，這包括精密零部件、新產(chan) 品模具和人體(ti) 器官等。  

　　“以汽車工業(ye) 為(wei) 例，做模具、做樣品、做設計驗證，3D打印技術再合適不過了。還有個(ge) 性化的汽車，隨著技術進步，或許在不久的將來，汽車就可以實現小批次的個(ge) 性化定製。”林老說。 

    帶動裝備工業(ye) 升級 “叫3D創新更合適”  

　　林老在那份給中央的報告中，沒有用“3D打印”，而用了“3D創新”。  

　　“這一技術稱為(wei) 3D創新更合適。因為(wei) 3D打印的前提是3D設計。”林老告訴記者，“3D設計與(yu) 3D打印的結合，才是3D打印產(chan) 業(ye) 基本的產(chan) 業(ye) 模式。”  

　　林老說，沒有好的3D設計，3D打印無法進行。3D設計可以采取包括3D建模或3D掃描兩(liang) 種方式來實現，也可以兩(liang) 種方式相結合，實現一個(ge) 好的3D模型。  

　　林老把3D打印稱為(wei) “3D創新”，還有一個(ge) 重要原因就是，我國可以通過3D打印這一技術，提升傳(chuan) 統工業(ye) 的創新能力和競爭(zheng) 力，在製造裝備上，也“完全可以通過3D創新來趕超發達國家”。  

　　在最近召開的全國裝備工業(ye) 工作會(hui) 議上公布的數據顯示，2013年我國裝備製造業(ye) 產(chan) 值規模突破20萬(wan) 億(yi) 元，占全球比重超過三分之一，穩居世界首位。“20萬(wan) 億(yi) 的產(chan) 值，體(ti) 量已經夠大，而且今後五年還會(hui) 保持世界第一的體(ti) 量，但存在的問題是創新力不夠，根據聯合國的排名，我國裝備製造業(ye) 的綜合競爭(zheng) 力排名第七。”林老說。  

　　“這就需要不斷地技術創新與(yu) 結構調整，3D創新可以在這裏麵起到重要作用，尤其在產(chan) 品設計、樣品試製、產(chan) 品模具等方麵，發揮巨大作用。”林老說，“若能大力開發3D創新等技術，提高質量，加強服務，創建世界級品牌，在不遠的將來，(裝備製造業(ye) )趕超世界先進水平，是完全有可能的。”  

　　雖然林老的期望很高，但也應該看到，目前，我國的3D創新仍處在初級階段。以產(chan) 值來論，2013年美國3D創新產(chan) 業(ye) 產(chan) 值為(wei) 30億(yi) 美元，中國隻有3億(yi) ~4億(yi) 美元的產(chan) 業(ye) 規模。  

　　在企業(ye) 規模上，歐洲3D打印企業(ye) 的銷售規模一般都在10億(yi) 元人民幣左右，美國3D打印企業(ye) 營收甚至在30億(yi) 元人民幣，而國內(nei) 還沒有一家企業(ye) 收入過億(yi) ，甚至超過5000萬(wan) 元的企業(ye) 都沒有幾家。  

　　推進難題：舊工業(ye) 設備和工藝思維的桎梏  

　　未來，3D創新在哪裏會(hui) 遇到問題?這也是林老非常願意談的一個(ge) 話題。  

　　首先是，老設備對創新的桎梏。林老說：“為(wei) 什麽(me) 在傳(chuan) 統工業(ye) 領域不容易創新?因為(wei) 舊設備已經很成熟了，成百上千萬(wan) 元的投資進去了，工人用得也很順手，一時之間很難接受新的製造手段，需要一個(ge) 過程。”  

　　其次，增材製造的質量到底怎麽(me) 樣，也是個(ge) 需要求證的問題。“雖然北航的王華明教授說，製造出來的部件比模鍛件質量還好，但我心裏還有個(ge) 問號，要通過檢測設備的反複檢測來證明它。尤其是涉及到航天、航空的一些關(guan) 鍵件，一定要做到萬(wan) 無一失。”林老說。  

　　因此，如何檢測製造出來零件的強度和精度，以及質量的一致性，成了一個(ge) 難題，“這需要檢驗設備、檢驗手段都要跟上”，林老說，“但目前我國在這方麵隻有少數實驗室能完成一部分的測試。”  

　　再其次，3D創新這一理念在廣大的工藝設計人員中接受度並不高，大家的思維還停留在“減法工藝”時代，這也是個(ge) 大問題。“很多人，包括像我這樣的老工程師，都認為(wei) 3D很‘玄’，不敢去嚐試，實際上當你真的去做了，會(hui) 發現沒有那麽(me) ‘玄’。”  #p#分頁標題#e#

　　林老告訴記者，十幾年前，航空領域的一些工藝人員、科研人員就開始搞3D創新，但多集中在清華大學、北京航天航空大學、華中科大、華南理工、西北工大等一些高校和研究院所，普通工程師接受度較低。  

　　從(cong) 企業(ye) 層麵來說，雖有不少企業(ye) ，采用了熔絲(si) 、光化、粉末、激光、電子束等多種方式來做3D創新，但總體(ti) 上都是各自為(wei) 政，分散經營，水平參差不齊，研發經費投入比較有限，與(yu) 國外差距較大。 

建議將3D創新列為(wei) 國家重大科技項目  

　　書(shu) 接上文，林老對3D創新如何發展有自己的看法。  

　　他對中國工業(ye) 報記者說，“進行3D創新，首先是設計人員、工藝人員在思想上有個(ge) 大的轉變。我們(men) 能不能通過媒體(ti) 在全行業(ye) 開展一次設計工藝大討論，抓幾個(ge) 典型，讓大家意識到，原來製造還可以這麽(me) 搞。”  

　　此外，在給黨(dang) 中央、國務院的報告中，林老還提出三點建議：  

　　第一，建議黨(dang) 中央、國務院把3D創新列為(wei) 國家重中之重的項目，要像過去抓國家重大技術裝備一樣，狠抓100個(ge) 研發創新重點，逐個(ge) 突破，由點到麵，不斷發展，不斷提高。  

　　“3D創新不是某一行業(ye) 的事情，它具有普遍性，航天、醫療、汽車、船舶、消費品都能用到，不能單叫哪個(ge) 部門、哪個(ge) 公司去搞。可以選幾個(ge) 行業(ye) ，在每個(ge) 行業(ye) 抓幾個(ge) 典型，把這事兒(er) 帶起來。”林老說。  

　　第二，建議在全國大中小學播撒10萬(wan) 顆3D創新的種子，增加教材，贈送3D打印機，從(cong) 娃娃抓起，培養(yang) 千萬(wan) 個(ge) 既能動手又能動腦的3D創新能手。  

　　“我曾經問過很多老朋友、老領導，他們(men) 都不了解3D打印技術，我去到學校問一個(ge) 三年級的小學生知道電腦嗎，他說知道，但問3D打印，孩子完全不知道。如果能播種10萬(wan) 顆種子，那相當於(yu) 為(wei) 未來培養(yang) 了10萬(wan) 個(ge) 3D創新能手，10萬(wan) 人再影響10萬(wan) 人，就可能是100萬(wan) 甚至1000萬(wan) 人。”林老說。現在這項工作已經在南京、北京的幾個(ge) 小學展開。  

　　第三，建議創建“中國3D創新聯合體(ti) ”，組織結構上采用虛實結合的模式，組織調動全國的力量，並與(yu) 發達國家合作共贏，趕超世界先進水平。如，基於(yu) 上述3D創新聯合體(ti) ，再創建10萬(wan) 台的3D打印機，其中金屬打印機超過千台，年產(chan) 值可以達到100億(yi) 美元。  

　　目前，林老的這一報告已經得到黨(dang) 中央和國務院的批示，要求有關(guan) 部門要“密切跟蹤全球3D技術發展趨勢，支持國內(nei) 研究有序發展，爭(zheng) 取重點突破。”“我國若能抓住3D創新的先機，迎頭趕上，將對更好更快地實現中國夢，產(chan) 生意想不到的重大貢獻。”林老說。  

　　背景鏈接  

　　3D打印，沒那麽(me) 神秘  

　　3D打印實際上是一種增材製造技術，它是利用光固化和紙層疊等方式實現快速成型的一種製造方式。  

　　為(wei) 什麽(me) 叫“打印?”因為(wei) 它與(yu) 普通打印機工作原理基本相同，將打印機內(nei) 裝上粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，與(yu) 電腦連接後，通過一層又一層的多層打印方式，最終把計算機上的藍圖變成實物。  

　　3D打印技術每一層的打印過程分為(wei) 兩(liang) 步，首先在需要成型的區域噴灑一層特殊膠水，然後是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會(hui) 迅速固化黏結，而沒有膠水的區域仍保持鬆散狀態。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體(ti) 模型將會(hui) 被“打印”成型，打印完畢後隻要掃除鬆散的粉末即可“刨”出模型，而剩餘(yu) 粉末還可循環利用。  

　　3D打印是數字與(yu) 物理世界的交融，它最終還是需要使用軟件去設計數字化模型，然後迅速進行概念驗證。打印時，軟件通過電腦輔助設計技術(CAD)完成一係列數字切片，並將這些切片的信息傳(chuan) 送到3D打印機上，後者會(hui) 將連續的薄型層麵堆疊起來，直到一個(ge) 固態物體(ti) 成型。  

　　3D打印機與(yu) 傳(chuan) 統打印機最大的區別在於(yu) 它使用的“墨水”是實實在在的原材料。堆疊薄層的形式有多種多樣。  

　　目前，美國是3D打印相關(guan) 軟件開發的領導者，而德國則在3D打印設備製造方麵有很強的領先優(you) 勢。