重慶綠色智能技術(shù)研究院3D打印技術(shù)中心主任段宣明：微米量級(jí)的3D打印技術(shù)

5月29－31日，由亞洲制造業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、英國(guó)增材制造聯(lián)盟等單位共同主辦的2013年世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會(huì)在北京中國(guó)大飯店隆重舉行。國(guó)內(nèi)外600多位代表出席會(huì)議，就3D打印技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、3D打印技術(shù)如何與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)合等議題展開討論。

中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長(zhǎng)、重慶綠色智能技術(shù)研究院3D打印技術(shù)中心主任段宣明
　　以下為中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長(zhǎng)、重慶綠色智能技術(shù)研究院3D打印技術(shù)中心主任段宣明演講實(shí)錄：
　　2011年3月13日，全國(guó)兩會(huì)期間，中科院與重慶市政府簽署協(xié)議成立綠色智能技術(shù)研究院，我們這個(gè)園區(qū)是繼國(guó)家上海浦東、天津?yàn)I海之后的園區(qū)，一期工程大概占地300多畝，第一期工程基建投資是4.4億，建筑面積約11萬(wàn)平方米，在8月份會(huì)入駐，現(xiàn)在正在進(jìn)行裝修。到目前為止，我們的人員已經(jīng)達(dá)到近400人，剛剛兩年時(shí)間內(nèi)，我們的規(guī)模擴(kuò)展非常大，到今年年底可以達(dá)到500人左右。
　　通過在我們的三個(gè)研究所下面，我們已經(jīng)建立了22個(gè)研究中心和一個(gè)科研公共服務(wù)平臺(tái)，開展了很多工作，比如說這是一個(gè)購(gòu)物機(jī)器人及還有一些機(jī)器人的設(shè)計(jì)。同時(shí)，我們結(jié)合重慶本地工業(yè)基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和智能制造裝備領(lǐng)域，促進(jìn)設(shè)計(jì)綠色的智能化，已經(jīng)為重慶市的企業(yè)服務(wù)了280多家。
　　從重慶研究院成立以來，得到了各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷，這是國(guó)務(wù)院副總理，現(xiàn)在的委員長(zhǎng)張德江委員長(zhǎng)在重慶任市委書記期間視察重慶院的科技成果。重慶綠色智能技術(shù)研究院目前開始了3D打印的研究工作，這是作為研究院的重點(diǎn)，這個(gè)3D打印的定位，是我們要把它作為三個(gè)基地，做成一個(gè)3D打印開放式研發(fā)平臺(tái)。這三個(gè)基地一個(gè)是創(chuàng)新研究的基地，開展基礎(chǔ)研究，發(fā)展原創(chuàng)性的3D打印技術(shù)。第二個(gè)方面是要做成一個(gè)應(yīng)用技術(shù)開發(fā)和服務(wù)基地，特別是針對(duì)重慶和相關(guān)制造業(yè)，比如說重慶的汽車、模具、國(guó)防軍工這類制造業(yè)。第三就是3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化基地。
　　我們的發(fā)展目標(biāo)就是頂天立地，頂天就是要做科學(xué)研究，立地就是要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。我們的發(fā)展戰(zhàn)略稱之為3C，也就是基礎(chǔ)研究、應(yīng)用開發(fā)應(yīng)用服務(wù)直到產(chǎn)業(yè)化，構(gòu)建一個(gè)3D產(chǎn)業(yè)技術(shù)的完整價(jià)值鏈。我們的理念是創(chuàng)新、創(chuàng)意加上創(chuàng)造，簡(jiǎn)稱為3C。
　　我們的團(tuán)隊(duì)建設(shè)已經(jīng)展開，特別重視學(xué)科領(lǐng)域的交叉，要研究開發(fā)應(yīng)用并重，現(xiàn)在已經(jīng)有包括數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、材料、光學(xué)、機(jī)械、控制等背景的研究人員20人，近期我們會(huì)擴(kuò)展到50人左右的一個(gè)研究隊(duì)伍。我們也希望開展廣泛的合作，以3D打印中心作為一個(gè)核心團(tuán)隊(duì)，希望和國(guó)內(nèi)外高校、企業(yè)、科研院所甚至風(fēng)險(xiǎn)投資的基金進(jìn)行合作，不僅僅是做研發(fā)，我們也希望產(chǎn)業(yè)化，從而促進(jìn)3D打印技術(shù)的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
　　我們目前正在進(jìn)行的平臺(tái)建設(shè)，要搭建七個(gè)平臺(tái)，材料技術(shù)、工藝研究、表征測(cè)試、裝備研制平臺(tái)還有服務(wù)和產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)。很多公司都知道我們最近的動(dòng)作比較大，正在招標(biāo)一批設(shè)備，這個(gè)大概是我們今年的投資，今年的硬件投資是在兩千萬(wàn)，就是做這個(gè)平臺(tái)建設(shè)。我們?nèi)腭v新的園區(qū)以后，辦公和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所可以達(dá)到兩千平方米。特別是大家可以注意的是，在10月19號(hào)，白春禮院長(zhǎng)在視察我院的時(shí)候，提出要牽頭科學(xué)院3D打印技術(shù)的發(fā)展。
　　下面，我就相關(guān)的技術(shù)問題做一些討論。我們知道，在目前的各種3D打印技術(shù)里面，利用液體光敏樹脂紫外光固化是從我們這里誕生的，作為精度來說，它是目前其他技術(shù)無(wú)法比擬的。但是這個(gè)技術(shù)對(duì)我們來說，可能精度能夠達(dá)到微米量級(jí)，雖然我們以前做了很多工作，特別是在高精度或者說超高精度上面怎么來做這個(gè)事情。比如我們要做得更小、更精密，我們?nèi)绾蝸碜鲞@個(gè)事情�，F(xiàn)在我們用的紫色激光是一個(gè)單光子過程，只要這個(gè)激光通過，它都會(huì)發(fā)生固化反應(yīng)，而我們可以用另外一個(gè)新的物理運(yùn)作，叫多光子過程，這個(gè)時(shí)候，在光斑以內(nèi)，它可以做得更小。這個(gè)是有抑制效果在里面，比如說光斑這么大，但是真正發(fā)生光固化反應(yīng)的只是非常小的一點(diǎn)，這樣的話，可以做到更小。比如說在知道在2001年的時(shí)候，日本大阪大學(xué)發(fā)表了一個(gè)叫納米牛這個(gè)結(jié)構(gòu)，分辨率可以做到120納米。對(duì)于精度的要求，我們一直在做這方面的研究，從2001年日本人發(fā)表了120納米，到2005年他們達(dá)到100納米，從2007年以后，我們的工作一直在超越他們，達(dá)到了80納米、50納米、35納米，現(xiàn)在我們可以做到20納米。比如說這個(gè)結(jié)構(gòu)就是23納米，甚至十幾納米。當(dāng)然，不光可以做到更小，而且表面的粗糙度可以控制到4—10個(gè)納米�？梢园阉�做成三維的，所以我們稱這是微納尺度的3D打印，可以做牛、也可以做成馬，也可以做成一個(gè)人。而且這個(gè)可以做成非常多的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，比如說這是各種各樣的功能材料，還有，比如說我們可以把它放在我們的血管里做血管的清理工作。實(shí)際上我們還可以做金屬的，比如說我們金屬的線條可以做到120納米，現(xiàn)在甚至可以做到40納米、30納米，而且可以把它做成三維的各種各樣的形狀。
我們這里講的是微納的3D打印，現(xiàn)在可能大家關(guān)注的是宏觀的，整個(gè)3D打印技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)，昨天大家就有很多討論。歸納起來包括材料的問題、精度的問題，以及產(chǎn)品功能性的問題，我們?cè)谒伎嫉木褪菑奈覀儎偛胖v的微納尺度超高精度3D打印技術(shù)擴(kuò)展到宏觀尺度高精度3D打印技術(shù)，我們需要針對(duì)一系列的應(yīng)用來進(jìn)行高精度3D打印，精度提高以后，是不是應(yīng)用可以提高得更多。材料方面的工作，這里就不多講了。
　　最后，我介紹一下重慶在這方面的一些基礎(chǔ)工作。重慶是國(guó)家非常重要的一個(gè)工業(yè)制造基地，我們的材料非常發(fā)達(dá)，包括化學(xué)和材料工業(yè)，也可以做聚合物材料。但是目前的工業(yè)主要是針對(duì)大宗的應(yīng)用，比如說我的規(guī)模要多少萬(wàn)噸，或者是幾十萬(wàn)噸、上百萬(wàn)噸，比如說鋼鐵要上千萬(wàn)噸，它并不是針對(duì)我們3D打印行業(yè)來做的。重慶3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)現(xiàn)狀，我們?cè)谘芯�、開發(fā)、服務(wù)方面已經(jīng)有一些基礎(chǔ)，比如說除了中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院以外，重慶大學(xué)也在這方面有研究，在直接的3D打印技術(shù)的企業(yè)方面，重慶可能比較少，比如說有德固工業(yè)，也是做桌面級(jí)的打印機(jī)，當(dāng)然還比較小。但是我們重慶有大量的潛在用戶，比如說長(zhǎng)安汽車，軍工大集團(tuán)，像嘉陵建設(shè)等等，它對(duì)3D打印的需求是非常旺盛的。
　　總體來說，重慶的3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前景，首先重慶是一個(gè)重要的制造業(yè)基地，包括從化工、汽車、摩托以及裝備制造、電子信息等，包括現(xiàn)在重慶正在發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)、機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，都是可以跟3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)相結(jié)合的。非常重要的一點(diǎn)，就是說現(xiàn)在重慶的兩江新區(qū)有非常優(yōu)惠的政策，他們現(xiàn)在也在策劃如何做3D打印，是不是要做3D打印產(chǎn)業(yè)園�？萍贾�撐方面，我們的機(jī)構(gòu)和大學(xué)在這方面也提供了強(qiáng)有力的支撐。
　　最后，我簡(jiǎn)單的說一些想法。第一，3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要政產(chǎn)學(xué)研用的共同努力，我們通過廣泛合作、協(xié)同創(chuàng)新才能將蛋糕做大。第二，目前公眾和企業(yè)對(duì)3D打印技術(shù)的認(rèn)識(shí)實(shí)際上比較膚淺，我們?cè)趯?duì)公眾進(jìn)行普及，比如說昨天的中央電視臺(tái)《對(duì)話》節(jié)目，這是對(duì)公眾的普及，但同時(shí)實(shí)際上有很多用戶的企業(yè)，他們對(duì)3D打印并不清楚，要為他們做些什么事？我的想法就是說我們真正需要逐個(gè)的企業(yè)去深入、去挖掘需求，發(fā)掘需求，拓展我們的應(yīng)用，這樣的話，才真正把3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來。第三，3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)雖然在重慶現(xiàn)在還非常薄弱，但是我們重慶有非常多的用戶對(duì)3D打印技術(shù)有非常多的需求，而且我們重慶有非常好的條件和優(yōu)惠政策，所以說在重慶市具有廣闊的發(fā)展前景。
　　我也希望我們的聯(lián)盟可以有機(jī)會(huì)去重慶考察，和政府以及企業(yè)進(jìn)行一些交流，把重慶也作為一個(gè)3D打印技術(shù)的重要聚點(diǎn)，推動(dòng)中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。謝謝！
杭州先臨三維藝術(shù)總監(jiān)：你剛才說能打一個(gè)納米級(jí)的小馬，如果打一個(gè)10公分的馬呢？
　　段宣明：10公分就不需要我們這樣的技術(shù)，實(shí)際上它跟樹脂光固化技術(shù)是一個(gè)類型，只是它可以做得更小、更精細(xì)。
　　杭州先臨三維藝術(shù)總監(jiān)：我們經(jīng)常遇到這樣的問題，在復(fù)制古代文物的時(shí)候，我們的掃描技術(shù)是夠的，但是3D打印或者說精雕出來的東西，精度不夠，如果用你這個(gè)技術(shù)似乎能達(dá)到精度要求，但是是不是成本比較高？
　　段宣明：成本也不高，只是設(shè)備上稍微高一點(diǎn)，后面的工作都是一樣的。
　　杭州先臨三維藝術(shù)總監(jiān)：這種超精細(xì)的打印，最大能打多大？
　　段宣明：現(xiàn)在我們沒有做到太大，做到幾百個(gè)微米。我們現(xiàn)在正在發(fā)展的一種技術(shù)就是說可以大面積，而且非�？焖俚淖鋈�維制造，就是跨尺度的三維制造，比如說這是宏觀尺度，但是里面有很多微米量級(jí)甚至納米量級(jí)的結(jié)構(gòu)，所以我們就說宏微納的跨尺度技術(shù)。
　　杭州先臨三維藝術(shù)總監(jiān)：現(xiàn)在只是納米尺度嗎？
段宣明：現(xiàn)在是微納尺度。
　　杭州先臨三維藝術(shù)總監(jiān)：我們?cè)趶?fù)制一個(gè)古代佛像的時(shí)候，大體來說做得挺像，但是一遇到邊線的時(shí)候，比如說嘴唇、眼簾的邊線，這樣地方就完全不像了。
　　段宣明：我了解你這個(gè)思路，因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在正在研發(fā)的技術(shù)或者說是裝備，就是說大面積的時(shí)候我可以非�？�，因?yàn)槟悴恍枰�精�?xì)的地方，我可以非常快地做。我們這個(gè)技術(shù)只是做精細(xì)的那一部分，這樣的話，可以把兩種技術(shù)結(jié)合起來，所以我們叫跨尺度的高精度的打印。
　　杭州先臨三維藝術(shù)總監(jiān)：這個(gè)什么時(shí)候能投入到使用中間？
　　段宣明：是這樣的，因?yàn)槲覀冃枰�研發(fā)經(jīng)費(fèi)，有這個(gè)研發(fā)經(jīng)費(fèi)的話，可能一年左右就可以出來。
　　杭州先臨三維藝術(shù)總監(jiān)：實(shí)際上我在工作中遇到這種需求是非常多的，像博物館復(fù)制古代的文物，他們有很多的資金。
　　段宣明：這樣吧，我們下來可以討論，比如說怎么樣保證這個(gè)研發(fā)能夠更快的進(jìn)行，各個(gè)方面的問題。
來自中國(guó)3d打印產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟