中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟顧問、南京師范大學(xué)副院長、教授楊繼全：3D打印在文化創(chuàng)意

5月29－31日，由亞洲制造業(yè)協(xié)會、中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、英國增材制造聯(lián)盟等單位共同主辦的2013年世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會在北京中國大飯店隆重舉行。國內(nèi)外600多位代表出席會議，就3D打印技術(shù)發(fā)展趨勢、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3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟顧問、南京師范大學(xué)副院長、教授楊繼全

　　以下為中國3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟顧問、南京師范大學(xué)副院長、教授楊繼全演講實(shí)錄：

　　楊繼全：我代表我們團(tuán)隊(duì)作關(guān)于這個(gè)大會的文化產(chǎn)業(yè)的報(bào)告，我叫楊繼全，來自南京師范大學(xué)，同時(shí)我們團(tuán)隊(duì)有兩個(gè)公司，一個(gè)是南京寶巖自動化，另外一個(gè)是是在常州的江蘇敦超電子科技公司。

　　我分四個(gè)方面介紹一下我們的團(tuán)隊(duì)，首先介紹一下團(tuán)隊(duì)的工作，其次結(jié)合這個(gè)大會的主題與文化創(chuàng)意方面做的三個(gè)子內(nèi)容，一個(gè)是建筑的3D打印，一個(gè)是彩色的3D打印，一個(gè)是我們做的公益事業(yè)，3D打印體驗(yàn)店。

　　我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)從96年開始一直在3D打印方向做一些相關(guān)的工作，主要是三個(gè)工藝。其中一個(gè)工藝是SL工藝，一種是FDM，還有3DP，除了這三種之外，我們也做了其他的工作，包括生物打印、建筑打印。我們這個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)包括五個(gè)研究小組，150人的技術(shù)研究和開發(fā)人員，分布在三個(gè)國家。目前我們這幾種產(chǎn)品有兩種品牌，一個(gè)是HOFI品牌，面向家庭和辦公的品牌，另外一個(gè)是DOGO品牌，是工業(yè)化和教育領(lǐng)域的品牌。我們現(xiàn)在有40多項(xiàng)專利，左邊這個(gè)是我們其中一家公司的辦公地點(diǎn)，右邊是我們兩座工廠的其中一座工廠。我們最近幾年研發(fā)的各種類型的3D打印設(shè)備有彩色的、有光密樹脂的。面向個(gè)人我們開發(fā)了一些非常簡易的可以DIY的小型3D打印設(shè)備，這種小設(shè)備非常廉價(jià)，材料也很環(huán)保，大家可以在展臺上看到。還有一個(gè)就是面向辦公和家用的3D小設(shè)備，最近有可能會在京東網(wǎng)采購到我們的東西。包括教育領(lǐng)域，我們也有自己的3D打印設(shè)備。

　　剛才我們看到的是一些低端的面向個(gè)人和辦公的一些3D小設(shè)備。在微細(xì)領(lǐng)域里面，我們也做了一部分工作，比如說左上角怎么去打印微細(xì)的導(dǎo)線，用金用銀去做細(xì)小的薄膜里面的導(dǎo)線，我們做了一部分工作，以及多材料的技術(shù)粉末的梯度材料制作方法。還有右邊我們做的是有MSL工藝的微小透明的樹脂件。

　　結(jié)合大會的主題，我簡要介紹一下我們在這方面做的一部分工作，其中一個(gè)工作是做建筑打印的，我們有一個(gè)課題組在做這方面的工作。提到建筑打印，往往很多人說建筑打印有什么好做的，跟普通的打印有什么區(qū)別？是不是僅僅作為一個(gè)模型可以看，而不能夠居住的。我說我們做的這個(gè)建筑打印是可以居住的，是類似于我們現(xiàn)在待的這樣一個(gè)建筑物，是具有實(shí)際功能居住的建筑物。你現(xiàn)在看到的下面這個(gè)圖是我們正在做的一個(gè)項(xiàng)目里面的一個(gè)園區(qū)，這個(gè)園區(qū)里面有五個(gè)建筑，其中一個(gè)建筑是十幾米高的，接近二十米高，每一個(gè)單體建筑都有成千上萬的體量，我們計(jì)劃在幾年內(nèi)這個(gè)工作因?yàn)樯婕暗揭恍�機(jī)密，我就不再詳細(xì)說了，你會看到這樣一個(gè)建筑群在地球的某一個(gè)角落上。

　　建筑打印與常規(guī)的建筑物在哪些方面會有優(yōu)勢，為什么以打印的方式去做建筑？我們認(rèn)為采用打印的方式去制造使用功能的建筑具有這樣幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，第一個(gè)，它的抗震性能大大增強(qiáng)，為什么這么說？我們都知道，大地震的時(shí)候，最先受損的其實(shí)一定是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度最弱的，一個(gè)常規(guī)的建筑都是有成千上萬個(gè)磚、混凝土、鋼筋以及其他不同成分的材質(zhì)組合在一起的，也就是說一個(gè)房屋它是有成千上萬個(gè)不同的零件拼接而成的。任何一個(gè)零件的薄弱都可能會導(dǎo)致整個(gè)性能的降低，如果采用3D打印來做的話，我們就可以把一個(gè)房子打印成一個(gè)零件，這一個(gè)零件的抗震性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)比成千上萬個(gè)零件的抗震性能要大大增強(qiáng)。

第二個(gè)，我們可以采用3D打印的方式把它的建筑的壁以及內(nèi)部的結(jié)構(gòu)采用最優(yōu)化的方式做成中空的以及任意結(jié)構(gòu)的模式，所以它的材料可以大大節(jié)省。我們做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，采用建筑方式做的房屋它的材料至少可以節(jié)省30%以上。在節(jié)省材料的同時(shí)，我還可以做到更好的保溫，因?yàn)槲覀儍?nèi)部可以做成蜂窩狀結(jié)構(gòu)，類似圖上右上角這樣一個(gè)板狀的東西，內(nèi)部可以根據(jù)你的需求，通過聲學(xué)的原理、通過力學(xué)的原理做到最優(yōu)化，所以它的壁厚可以做得很薄，現(xiàn)在常規(guī)的建筑一般是24厘米寬度，我們的打印建筑可以做到18甚至更薄，同時(shí)強(qiáng)度會大幅度增強(qiáng)。

　　第三個(gè)優(yōu)勢就在于它的設(shè)計(jì)可以突破常規(guī)，設(shè)計(jì)師不再局限于我怎么把它加工出來，它的成本有多高，我怎么能夠體現(xiàn)出它的設(shè)計(jì)創(chuàng)意方面，所以可以充分解放設(shè)計(jì)師的思想。一些非常復(fù)雜的東西到底怎么去實(shí)現(xiàn)呢？你看到右下角這個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對于像我們現(xiàn)在這樣的一個(gè)房屋來講，它是一個(gè)平的，比如說樓頂是平的，怎么去打印？這種方式我們可以采取下方的網(wǎng)狀支撐結(jié)構(gòu)，在計(jì)算機(jī)軟件里會自動生成做到結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和力學(xué)的優(yōu)化。

　　第四個(gè)方面，我們可以做成成本更低，因?yàn)檫@種材料跟我們現(xiàn)在用的環(huán)保材料性能幾乎接近，成本上沒有明顯增加，同時(shí)節(jié)省了大量的人力、大量的設(shè)備和費(fèi)用，所以，總體上的成本略有降低。因?yàn)樗�可�?4小時(shí)工作，不需要更多的工程監(jiān)理和人員的偷懶、人員的放假問題，工期可以有一定的縮短。

　　因?yàn)闋砍兜竭@是一個(gè)很多家單位同時(shí)參與的項(xiàng)目，所以我不能夠介紹更多的內(nèi)容。你現(xiàn)在看到的是一個(gè)規(guī)劃圖，這塊地已經(jīng)拿下來的，是八千多平米，總共建筑面積是16000平米，這是一個(gè)設(shè)計(jì)圖，我們現(xiàn)在正在做的建筑就是這樣一個(gè)用雙手托起地球的建筑，這個(gè)建筑的總面積是300平米。

　　它未來的目標(biāo)，你現(xiàn)在看到的是類似于霍比特人這樣的，我們認(rèn)為未來的建筑就應(yīng)該是依照人的居住功能而特意設(shè)計(jì)的一種自由性建筑，而不是像這種鋼筋混凝土式的冷冰冰的結(jié)構(gòu)，也許有一天我們也可以到一個(gè)陌生的地域，用一臺打印機(jī)按照你所想就地取材，打印這樣一個(gè)建筑。

　　因?yàn)闀r(shí)間不多，我簡要介紹一下另外的一個(gè)工作，就是彩色3D打印，就是用3DP的工藝噴出來一種彩色黏結(jié)劑去做設(shè)備原料，文化創(chuàng)意尤其是動漫產(chǎn)業(yè)最好的表現(xiàn)形式就是色彩，如果沒有色彩，它跟其他的普通工藝區(qū)別就不明顯，在動漫領(lǐng)域里面都可以采取彩色3D打印去體現(xiàn)。

　　這種工藝到底怎么實(shí)現(xiàn)呢？首先，在計(jì)算機(jī)軟件里面建模，自己開發(fā)軟件對它進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，包括內(nèi)部材料的處理和定義，最后通過噴涂控制一層層成形。它的一個(gè)原理就是我在結(jié)構(gòu)空間和材料空間里面可以實(shí)現(xiàn)色彩和結(jié)構(gòu)以及材質(zhì)和結(jié)構(gòu)之間的一一對應(yīng)關(guān)系。這是做的一個(gè)數(shù)據(jù)分析，從左邊的模型進(jìn)行細(xì)化、網(wǎng)格分化、處理和定義，實(shí)現(xiàn)彩色模型的渲染。內(nèi)部的材料分析確定過程以及每一個(gè)切片的材料的定義以及色彩的分布，最后從材料色彩到每一個(gè)噴頭之間的一一對應(yīng)關(guān)系，我們通過這種數(shù)字化的方式來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)噴頭是一千多個(gè)噴嘴，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)開關(guān)，來實(shí)行精確的打印。

　　這是兩種材料的一個(gè)半球型的模型制作流程，對于一些自然界里面或者是人工的模型，往往會要表現(xiàn)它的一些異常狀態(tài)，比如說我們看到這樣一個(gè)肝臟，因?yàn)槿梭w部位會有變異，怎么樣人醫(yī)生和病人探討他現(xiàn)在病情惡化情況，這個(gè)在醫(yī)療領(lǐng)域里是非常重要的。我們現(xiàn)在給醫(yī)生提供的一些模型往往都是用SL工藝或者是其他的一些單色模型提供的。這種對于病人的病變部位的準(zhǔn)確把握，往往是很難判斷，因?yàn)樗鼪]有色彩的體現(xiàn)和表現(xiàn)力，如果通過彩色3D打印的話，我們就可以很容易的告訴病人，你的病變位置在什么地方，病變狀態(tài)可以通過顏色來表示輕重。

　　與這種工藝相配套的，我們也開發(fā)了相關(guān)的成形材料和黏結(jié)劑，它的目標(biāo)是做什么呢？是開發(fā)這種類生物體的，或者類自然界的五彩斑斕的生物體或者植物體，但這是一種目標(biāo)，我們采用的是多材料的彩色3D打印工藝。

第三個(gè)目標(biāo)，我們是秉承著3D打印要想造福于社會，受惠于每一個(gè)普通民眾，必須讓更多的人參與到3D打印中來，所以我們跟政府有關(guān)機(jī)關(guān)合作，建更多的3D打印體驗(yàn)店，讓很多普通群眾享受到什么是3D打印，能夠創(chuàng)造他的作品。

　　這是我們在南京市科技館建設(shè)的一個(gè)3D打印體驗(yàn)店，里面的各種設(shè)備、模型、應(yīng)用案例都是我們公司自己開發(fā)的。它的整個(gè)運(yùn)作流程是這樣，有三個(gè)方面，如果你需要掃描人體，你可以到體驗(yàn)店里掃描一下，很快就可以把你的數(shù)據(jù)獲取之后給中間后臺的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，通過3D打印出來。還有一個(gè)就是我們開發(fā)了一個(gè)軟件，允許普通人用筆之類的東西在觸摸屏上畫你所想要的造型，同樣也是通過后臺的處理3D打印來實(shí)現(xiàn)。還有一種就是允許你在我們的網(wǎng)站上下載你需要的模型，后臺會處理進(jìn)行打印。

　　人體掃描是非常快速的掃描方式，可以進(jìn)行優(yōu)質(zhì)快掃描，在掃描的同時(shí)，它也可以準(zhǔn)確測出每個(gè)人的身高、體重、腰圍，進(jìn)行自動測量，并且為您提供一些健康的數(shù)據(jù)，比如說過于偏胖、偏瘦，或者是什么方面的問題。它另外一個(gè)特點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)彩色的數(shù)據(jù)掃描，跟我們前面講到的彩色3D打印能夠很好的結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)人體的彩色復(fù)制。在人體工程學(xué)方面的應(yīng)用，可以為你提供基本的指導(dǎo)，比如你可以穿多大尺號的衣服。另外在公共安全領(lǐng)域里，我們可以做多人體的模式識別，什么是人體的模式識別，我們在公共安全領(lǐng)域里經(jīng)常會說我要識別人臉、識別人的眼睛，但是它還不是人體的完全信息，如果有人體掃描的話，我們可以建人體的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)這個(gè)人的全方位特征的自動識別。


　　前期的工作做了三個(gè)攝像頭需要轉(zhuǎn)動，現(xiàn)在的工作是四個(gè)攝像頭，不需要轉(zhuǎn)動，這是一個(gè)案例，我們建立一個(gè)人體的數(shù)據(jù)庫，可以實(shí)現(xiàn)人體基本信息的識別，也可以給你提供日常的提議和幫助。對于普通群眾，我們也有這方面的各種各樣的服務(wù)，比如說可以做一套國際象棋，還有普通的動漫造型，這些都是為普通群眾無償進(jìn)行打印和設(shè)計(jì)的。

　　最后，我簡單提到一點(diǎn)就是3D打印它在文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)方面的應(yīng)用是非常非常快的，在一些新的應(yīng)用，包括建筑領(lǐng)域應(yīng)用還有彩色3D打印應(yīng)用需要我們政產(chǎn)學(xué)研多方面的密切配合，才能夠更快更好地健康發(fā)展。另外一點(diǎn)，就是3D打印產(chǎn)業(yè)如果要向一個(gè)真正的產(chǎn)業(yè)邁進(jìn)，必須要讓更多的民眾參與進(jìn)來。來自3d打印聯(lián)盟