《超級(jí)裝備》專訪| 盧秉恒院士：有一種幸福叫有夢(mèng)想

智能裝備，是大型紀(jì)錄片《超級(jí)裝備》所要展現(xiàn)的重要內(nèi)容。3D打印，作為智能裝備的重要組成部分，將為人們呈現(xiàn)人類智慧、想象力與科技進(jìn)步之間的關(guān)系。2018年1月25日，中國(guó)3D打印技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物盧秉恒院士，在北京接受了總導(dǎo)演韓晶的訪問。

Q：盧院士您好!得知您剛剛病愈出院就趕去武漢開會(huì)，現(xiàn)在又舟車勞頓從武漢趕來北京接受《超級(jí)裝備》的訪問，非常感謝您對(duì)節(jié)目的支持。作為3D打印技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物，您第一次接觸3D打印是什么時(shí)候？

A：1992年我在美國(guó)做訪問學(xué)者，參觀了底特律的福特汽車工廠，他們用3D打印來開發(fā)汽車的樣車，當(dāng)時(shí)我看了很感興趣。1993年回國(guó)后，西安有個(gè)軍工廠想上這個(gè)技術(shù)，他們就找到我對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行論證。當(dāng)時(shí)，他們已經(jīng)安排好要進(jìn)口3D打印設(shè)備，后來因?yàn)榻?jīng)濟(jì)情況發(fā)生變化就沒有采購。我就想，既然國(guó)內(nèi)對(duì)3D打印那么感興趣，而進(jìn)口設(shè)備的價(jià)格又那么高，我們?yōu)槭裁床蛔约洪_發(fā)一個(gè)呢？

Q：一次偶然的機(jī)會(huì)您與3D打印初遇，回國(guó)后看到國(guó)內(nèi)又有需求，所以就決定去做這件事了。但我好奇的是，1993年您已經(jīng)年近半百了吧？一個(gè)人在四五十歲的時(shí)候，想重新開始做一件全新的事，而這件事國(guó)內(nèi)還沒有人做過，這需要非凡的勇氣。那么，到底是什么原因促使您作出決定，把自己的下半輩子跟3D打印牢牢捆綁在一起呢？

A：當(dāng)時(shí)也有人勸我，做這個(gè)技術(shù)開發(fā)需要很多資金，你沒有錢怎么辦？我覺得錢是人找來的，只要社會(huì)有這種需求，就肯定能找到錢做這項(xiàng)技術(shù)的開發(fā)。當(dāng)時(shí)我就用自己做科研剩余的一二十萬經(jīng)費(fèi)，先做了一個(gè)原理性研究。

94年我到北京參加一個(gè)先進(jìn)制造技術(shù)會(huì)議，當(dāng)時(shí)我是副教授，沒有安排我發(fā)言。到了自由發(fā)言環(huán)節(jié)，我就上臺(tái)把這項(xiàng)技術(shù)給大家作了介紹�？萍疾恳晃活I(lǐng)導(dǎo)聽了很感興趣，就讓我寫一份建議書給他。由于時(shí)間倉促，我只寫了四五頁紙就交給他了。半個(gè)月后，我接到一個(gè)通知，部里準(zhǔn)備派人來我那兒考察。

后來是當(dāng)時(shí)工藝司的副司長(zhǎng)崔賢杰來考察的。我加班做了一臺(tái)樣機(jī)，雖然很簡(jiǎn)陋，但是把原理都展現(xiàn)了，軟件硬件模型也都有。他看了以后很滿意，就跟西安交大簽了一份250萬元的支持協(xié)議。

若干年之后，我跟他又見面時(shí)，他告訴我，當(dāng)時(shí)他和我一握手，發(fā)現(xiàn)我手上有老繭，就覺得把項(xiàng)目交給這個(gè)人比較靠譜，因?yàn)檫@個(gè)人有實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)。我之前在工廠干了十一年，車銑铇磨全都做過，所以留下了老繭。

Q：跟你一握手就知道您是一位實(shí)干家，而不是空想家。從1993年您第一次接觸3D打印到今天，已經(jīng)二十五年過去了，3D打印這個(gè)詞也從陌生變成了耳熟能詳�，F(xiàn)在大家都知道，金屬打印和生物打印是3D打印技術(shù)領(lǐng)域比較重要的兩塊，而生物3D打印也正是您的團(tuán)隊(duì)的最大亮點(diǎn)，包括首例人工椎骨的打印并成功植入人體。您能談?wù)勆��?D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用以及它的未來前景嗎？

A：首先，3D打印是一項(xiàng)完全數(shù)字化的技術(shù)，可以精確控制材料疊加到哪一個(gè)點(diǎn)，非常靈活。人體的骨骼、器官都是個(gè)性化的，形狀又很復(fù)雜，只有3D打印能滿足它復(fù)雜而個(gè)性化的需求，所以3D打印技術(shù)應(yīng)用于生物醫(yī)療領(lǐng)域，就得到了快速的發(fā)展。在骨科手術(shù)中，它可以為醫(yī)生提供手術(shù)方案和醫(yī)療模型，可以個(gè)性化再造由于交通事故、癌癥治療手術(shù)取掉的骨頭，而且人工內(nèi)置物做得非常精確。

就像我們用生物3D打印技術(shù)做的人工下頜骨，做了二十幾個(gè)病例，個(gè)個(gè)都很成功，給患者帶來了福音。

在科研上討論得最熱的怎么制造活性器官這方面，包括人造皮膚、人造角膜、人造心臟瓣膜，以及人造的肝臟、腎臟、心臟等，前景也非常廣闊。當(dāng)然，路也很長(zhǎng)，因?yàn)樯婕暗綄?duì)人體的影響，要非常謹(jǐn)慎，不能光看正面，還得考慮有沒有負(fù)面作用，要經(jīng)過大量的臨床驗(yàn)證，取得大量數(shù)據(jù)。

Q：您剛才為我們展望了通過生物3D打印技術(shù)打印活體器官的未來前景，這是不是意味著，在不遠(yuǎn)的將來，如果我們的某個(gè)臟器得了癌癥，我們可以打印一個(gè)新的臟器，來替換掉那個(gè)病變器官對(duì)吧？這讓我想起Facebook的創(chuàng)始人扎爾伯格以及《從零到一》的作者彼得·蒂爾，他們都曾對(duì)人類的壽命延長(zhǎng)抱有信心，甚至表示“長(zhǎng)生不老”將會(huì)在本世紀(jì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)。那么，您認(rèn)為通過3D打印技術(shù)結(jié)合合醫(yī)療手段，克服人體的衰老和病變，有可能在未來實(shí)現(xiàn)嗎？

A：延緩人體衰老以及人有沒有可能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽，這主要有待于基因科學(xué)的研究。今天早上我看到我們?cè)谶@方面又取得了很大進(jìn)展，上海的一家研究所克隆出兩只猴子，我想這也是人類在這方面取得的一大進(jìn)步吧。我們?cè)谏�活中的各種遭遇，因?yàn)槭軅�、局部病變�?dǎo)致一些器官受損，這個(gè)時(shí)候，3D打印技術(shù)就為再生醫(yī)學(xué)開辟了一條非常好的路。

制造活體器官，與基因科學(xué)相輔相成，基因科學(xué)延緩人體衰老，而3D打印技術(shù)則讓人體的各個(gè)器官都能健康地活著，萬一受損，我重新再造一個(gè)，這樣就不僅能延長(zhǎng)壽命，而且還能使臟器都處于一個(gè)健康的狀態(tài)。

Q：您描述的前景確實(shí)非常迷人，一些好萊塢電影也展現(xiàn)過類似情景。比如未來，我們能造出一些生化人或合成人，電影里也稱之為“加強(qiáng)人”，是把人體的一部分原生器官與人造器官組合在一起，變成更強(qiáng)悍的人類。也有人說，霍金在某種程度上很像未來人，因?yàn)槌�了他的大腦，身體的其它部分都可以被替換。您能否預(yù)測(cè)一下，如果我們真的要實(shí)現(xiàn)這一步，大概需要多久？

A:我認(rèn)為，局部的器官再造，應(yīng)該在十到二十年內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)，并且能夠?qū)嶋H應(yīng)用。但能不能與原來的大腦整合起來，還需要更深入的研究。讓人造臟器保持活動(dòng)是一回事，讓它能夠受更復(fù)雜的大腦的控制，是另一回事。

目前的醫(yī)學(xué)研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，人的壽命主要靠情緒影響，這是一個(gè)非常復(fù)雜的高級(jí)的生理過程。而我們現(xiàn)在研究的再生細(xì)胞還是一個(gè)較低層次的生物過程，要跟大腦很好的合作，還需要更深入的研究。此外，這里面是不是還有倫理學(xué)的問題，人類還要深入思考。

Q：說到人造器官，就不能不聯(lián)想到材料的革新。比如3D打印的骨骼，從最早的鈦合金，到后來的聚醚醚酮，也就是peek材料，您是怎么看待這個(gè)變化的？

A：3D打印工藝在不斷向前推進(jìn)，材料學(xué)也在不斷發(fā)展。以前用鈦合金打印人造骨骼，是因?yàn)樯�物相容性好，沒有副作用，但在替代某些器官時(shí)也會(huì)有問題。

比如，我們的牙齒用鈦合金做，總讓人看著像假牙，不太美觀，患者心理上會(huì)有壓力。再比如，頭蓋骨如果受損，用鈦合金修補(bǔ)，它的導(dǎo)熱性能不一樣，金屬導(dǎo)熱快又貼近頭皮，對(duì)環(huán)境溫度比較敏感，這會(huì)讓患者感覺頭皮涼颼颼的，很不舒服。

但是peek材料就沒有這個(gè)問題，它的導(dǎo)熱性能和人體骨骼相差不多，強(qiáng)度也非常好，高于我們骨骼的強(qiáng)度，雖然比金屬差一點(diǎn)，但作為人體骨骼替代物，已經(jīng)足夠了。

Q：除了3D打印技術(shù)之外，現(xiàn)在又出現(xiàn)4D打印這個(gè)詞了。3D打印是一個(gè)空間概念，那么4D打印，是不是指三維空間再加上一個(gè)時(shí)間維度呢?

A：4D打印，實(shí)際上是用一種智能材料來做3D打印。通過控制環(huán)境的變化，比如溫度、磁場(chǎng)的改變，使它的形狀也隨之改變。

比如，打印一個(gè)零件，我們可以先做好一個(gè)容器，但里面還要安裝復(fù)雜的管道，用3D打印可能就裝不進(jìn)去了，那我就用4D打印，先打印出一根線材放進(jìn)去，然后改變溫度或者電磁場(chǎng)，對(duì)它進(jìn)行誘導(dǎo)，它就會(huì)變成我們所設(shè)計(jì)的彎彎曲曲的形狀。把一個(gè)不容易裝進(jìn)去的復(fù)雜的東西，變成一個(gè)小東西裝進(jìn)去，再讓它發(fā)生變形，恢復(fù)它的功能。

有了4D打印，我們就可以打印直線，打印二維的東西，然后通過環(huán)境的改變，把它變成三維的東西，這就是4D打印的優(yōu)勢(shì)。

Q：這聽上去確實(shí)有很大的想象空間。一個(gè)人有夢(mèng)想是一種幸福，記得在西安交大第一次采訪您時(shí)，您讓我分享了您的太空3D打印之夢(mèng)。今天，當(dāng)我們第二次訪問您的時(shí)候，您能讓更多的觀眾也分享您的夢(mèng)想嗎？

A：在太空打印東西，也是始于人們的需求。我們把空間站建在太空，我們到其他星球去工作，我們的設(shè)備和零件同樣會(huì)有損耗和損壞。如果從地球上打印好發(fā)射到太空，那么發(fā)射成本會(huì)很高。不如發(fā)送一臺(tái)3D打印設(shè)備到空間站，空間站有什么零件需要更換，我們就直接打印出來進(jìn)行更換，這樣時(shí)間短，代價(jià)低。

當(dāng)然，太空3d打印我們需要面對(duì)一些新的問題，但是太空打印也有很多優(yōu)勢(shì)。如果我們?cè)诘厍蛏弦�制造一個(gè)十米長(zhǎng)的東西，我們的工業(yè)母機(jī)可能需要超過十米，越大的產(chǎn)品需要更大的裝備，費(fèi)用會(huì)很高。但是在太空，我們可以用一臺(tái)小設(shè)備打印出大東西。太空沒有重力，所以打印的東西不會(huì)變形，也不需要支撐，會(huì)帶來很多方便。

再比如，我們?cè)谔�空建造太陽能電站，太空的太陽能是非常純凈的，沒有地球大氣層的遮擋，發(fā)電效率比地球高五倍。利用太空的無限空間和很廉價(jià)的能量，把地球上的一些制造活動(dòng)搬到太空中去，我只要發(fā)射一些粉末材料或者素材到太空，就可以在太空打印出高速列車或者大飛機(jī)，然后再緩慢降落在地面，供地球上的人們使用，這就大大節(jié)省了在地球上制造這些東西所需要的能量和空間。我們可以用節(jié)省下來的空間去建造高檔住宅，進(jìn)行綠化，改變地球的生態(tài)環(huán)境。

我覺得這個(gè)可能性是存在的，所以我愿意為這個(gè)夢(mèng)想，帶領(lǐng)年輕人一起去奮斗！

Q：您的設(shè)想是未來我們可以在太空建造太空打印工廠，利用取之不盡、用之不竭的太陽能，和太空的失重環(huán)境，用一臺(tái)小機(jī)器打印出理論上可以無限大的東西，然后讓這些東西返回地球?yàn)槿祟惙��?wù)，節(jié)省地球空間、材料和能源。我覺得這個(gè)夢(mèng)想不僅僅屬于盧院士您個(gè)人，它也是每一個(gè)中國(guó)人的夢(mèng)想。創(chuàng)新、智能、未來，這是紀(jì)錄片《超級(jí)裝備》要著重表現(xiàn)的內(nèi)容，希望我們能夠早日實(shí)現(xiàn)這個(gè)美好的夢(mèng)想。非常感謝您！


來源：快速制造國(guó)家工程研究中心