盧秉恒：中國制造2025與3D打印

上周五，應市科技部門邀請，盧院士做客泉州科技創(chuàng)新大講堂，以同樣的主題，為泉州各相關部門、高校、科研平臺負責人和企業(yè)代表300多人，講述了精彩的一課。從中南海到泉州科技創(chuàng)新大講堂，盧秉恒院士講述——
論“中國制造2025”

要補課，也要趕超跨越

盧秉恒說，上世紀80年代以來，從家電制造、汽車制造到飛機制造，中國制造先后掀起三次浪潮，逐步走向高端。得益于巨大市場，目前，中國已成為制造業(yè)世界第一大國，制造業(yè)總量占世界總量的20%。制造業(yè)增加值占全國工業(yè)收入的86.70%，占出口總量的 95.09%。
　　然而，中國并不是一個制造強國。比較中、德、美三國，德國的工業(yè)優(yōu)勢在于質(zhì)量過硬、基礎雄厚、工藝嚴謹；美國的優(yōu)勢在于：社會創(chuàng)新、高科技優(yōu)勢、集全球資源與精英；而我們中國的重要優(yōu)勢在于：一個比較完整的工業(yè)體系、內(nèi)需市場巨大、人力資源豐富。

按照德國工業(yè)4.0的劃分，工業(yè)1.0到4.0的主要特征分別是機械化、電氣化、自動化和智能化。盧秉恒認為，目前，中國制造應采取兩個策略：

一是追趕與跨越并舉。面對存在的階段性差距，中國要在工業(yè)2.0、3.0方面補課，即質(zhì)量優(yōu)先、研發(fā)機器人和高檔數(shù)控機床，同時要推進實施“中國制造2025”，大力發(fā)展工業(yè)4.0。

二是必須發(fā)揮政府科學而有力的調(diào)控作用，匯集有限的社會資源，做好協(xié)同創(chuàng)新。

他認為，中國必須保護和充分利用巨大的市場需求，以引導和支持裝備制造。同時，注重各項計劃、各個行業(yè)的互動協(xié)同發(fā)展。在新產(chǎn)品研發(fā)時，就開始與國產(chǎn)化制造裝備并行，注意第一罐奶粉效應。而在民用領域，要培養(yǎng)人民的消費觀，讓人人為培育民族工業(yè)作貢獻。

對目前我國的共性技術缺位問題，盧秉恒認為需要創(chuàng)新思路，進行國家級創(chuàng)新中心建設。他以德國弗朗霍夫研究院和美國制造創(chuàng)新網(wǎng)絡計劃為例，認為中國建設一批能協(xié)同社會創(chuàng)新資源，為產(chǎn)業(yè)提供核心技術與共性技術的創(chuàng)新中心。避免科技資源的浪費和低水平的重復研究。

在產(chǎn)學研協(xié)同方面，企業(yè)要成為投資研發(fā)、應用成果、集成成果的主體。盧秉恒說，產(chǎn)品選擇是企業(yè)創(chuàng)新的起跑線。企業(yè)應更多選擇“創(chuàng)新驅(qū)動”型的產(chǎn)品，而不是只盯著眼下能賺錢的產(chǎn)品。這樣創(chuàng)新才不會輸在起跑線上。要加強創(chuàng)新能力建設。他舉例說，日本軸承的一個企業(yè)，實驗室面積和生產(chǎn)車間面積的比例是1∶1，而我們國家同類型的大概不到5%。此外，在大數(shù)據(jù)時代，歐美許多企業(yè)都注重累積、分析產(chǎn)品數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)來提升商業(yè)策略和產(chǎn)品研發(fā)。

在人才協(xié)同方面，他認為要建立正確的學科評估標準，引導創(chuàng)新與工程能力培養(yǎng)。倡導科研人員的論文更多地寫在產(chǎn)品上，寫在裝備上。中國制造2025還需要培養(yǎng)一批工業(yè)4.0時代的企業(yè)家和科技領軍人，既精通制造工藝，又具有互聯(lián)網(wǎng)思維，能充分利用社會創(chuàng)新資源。創(chuàng)新型社會還需要一大批創(chuàng)客、極客，需要馬斯克式的人物，有濃厚的科學興趣和強烈的創(chuàng)新欲。

在全社會的協(xié)同機制方面，要加強科技計劃協(xié)同接力。國家科研計劃應以標準、基礎研究為先，重視產(chǎn)業(yè)化共性技術，以創(chuàng)新思想、發(fā)明專利為評審依據(jù)。

在金融與科技、產(chǎn)業(yè)的協(xié)同方面，改善制造業(yè)的資金環(huán)境。引導金融資金更多更快地流向?qū)嶓w經(jīng)濟、流向有潛力的先進制造業(yè)，加強對創(chuàng)新的支持力度。

論3D打印

上世紀最重要的制造技術創(chuàng)新 打印今天與未來的顛覆性科技

3D打印是一個顛覆性的創(chuàng)新技術。

盧秉恒說，3D打印技術，被美國自然科學基金會稱為上世紀最重要的制造技術創(chuàng)新。麥卡錫報告列出了對人類生活有顛覆性影響的12項技術，3D打印排在第九位，排在新材料和頁巖氣之前。當時預測在2030年全世界將達到1萬億左右美元的效益。2015年麥卡錫報告又將這一進程前移，認為2020年可達到5500億美元的效益。

從制造方式來說，鑄、鍛、焊在制造過程中重量基本不變，屬于等材制造，已有3000年歷史。車銑刨磨機床通過材料的切削去除，達到設計形狀，稱為減材制造，已有300年的歷史。增材制造，即3D打印技術，材料一點一點地累加，形成需要的形狀，才30年的歷史。

那么，3D打印將帶來哪些變革呢？

——產(chǎn)品開發(fā)周期與成本大幅下降。

3D打印可以制造形狀復雜的零件，所想即所得，它直接由設計數(shù)據(jù)驅(qū)動，不需要傳統(tǒng)制造必需的工裝夾具模具制造等生產(chǎn)準備，編程簡單，因此在產(chǎn)品創(chuàng)新設計與設計驗證中，特別方便。使產(chǎn)品開發(fā)周期與費用至少降低為一半，成為機電產(chǎn)品和裝備快速開發(fā)的利器。

這種增材制造僅在需要的地方堆積材料，材料利用率接近100%。航空航天等大型復雜結(jié)構(gòu)件采用傳統(tǒng)切削加工，往往95%—97%的昂貴材料被切除。而采用3D打印，材料利用率由5%提升至85%，制造周期由數(shù)月壓縮為幾天。

此外，它可以快速、低成本實現(xiàn)單件制造，個性化制造。特別適合個性化醫(yī)療和高端醫(yī)療器械。如人工骨、手術模型、骨科導航模板等。

——基于3D打印的再設計，帶來產(chǎn)品、裝備的顛覆性變革。

3D打印可以將數(shù)十個、數(shù)百個甚至更多的零件組裝的產(chǎn)品一體化一次制造出來，大大簡化了制造工序，節(jié)約了制造和裝配成本。以3D打印新工藝的視角對產(chǎn)品、裝備再設計，可以制造傳統(tǒng)制造技術無法實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，為設計創(chuàng)新提供了非常大的創(chuàng)新空間�？赡苁�3D打印為制造業(yè)帶來的最大效益所在。

近兩年，3D打印顯現(xiàn)出顛覆性變革。如GE公司做的飛機發(fā)動機的噴嘴，把20個零件做成了一個零件，成本材料大幅度的減少，還節(jié)省燃油15%。美國3D打印的概念飛機，重量可以減輕65%。而3D打印汽車，可以把2萬個零件集成為40個，6天打印完成且減重1/3。

——互聯(lián)網(wǎng)+3D打�。捍呱�萬眾創(chuàng)新、萬家創(chuàng)業(yè)。

“GE公司在網(wǎng)上發(fā)布了一條消息，挑戰(zhàn)3D打印，將飛機的一個零部件讓創(chuàng)客設計。第一名只用了原始結(jié)構(gòu)的1/6的重量就完成了全部測試，而設計者是19歲的年輕人。3D打印展現(xiàn)了全民創(chuàng)新的通途�！�

盧秉恒說，3D打印已經(jīng)成為創(chuàng)客最歡迎的工具之一。它可為可穿戴電子、家居用品、文化產(chǎn)業(yè)、服裝設計等行業(yè)提供個性化定制生產(chǎn)模式，有望引領生產(chǎn)從大批量制造走向個性化定制的第三次工業(yè)革命，有力促進大眾創(chuàng)新，萬眾創(chuàng)業(yè)。

眼下，“互聯(lián)網(wǎng)+3D打印”的制造模式已經(jīng)出現(xiàn)，即收集大眾的個性化需求，由創(chuàng)客完成設計，設計方案由3D打印件進行驗證；再由虛擬制造組織生產(chǎn)，由物聯(lián)網(wǎng)來配送。美國眾創(chuàng)公司，15000名訪客、6000名創(chuàng)客。亞馬遜利用網(wǎng)絡銷售3D打印商品，營業(yè)額已達數(shù)十億美元，利潤30%�！拔磥�，這種模式將成為萬眾創(chuàng)新、萬家創(chuàng)業(yè)的最佳技術途徑�！北R秉恒說。

——從增材到創(chuàng)材，從創(chuàng)材到創(chuàng)生。

盧秉恒說，利用3D打印高能束的集中能量，以3D打印設備作為材料基因組計劃的研制驗證平臺，可以開發(fā)出超高強度、超高韌性、超高耐溫、超高耐磨的各種優(yōu)秀材料，讓增材制造變成創(chuàng)材技術。

此外，3D打印還可以創(chuàng)生，即應用于組織支架制造、細胞打印等技術，實現(xiàn)生物活性器官的制造，為生命科學研究和人類健康服務。比如，最近我國首創(chuàng)了利用導航模板實現(xiàn)癌癥的靶向治療，避免了放療玉石俱焚的副作用。


3D打印技術現(xiàn)狀：

既是技術井噴期、產(chǎn)業(yè)起步期 也是企業(yè)的跑馬圈地期

據(jù)盧秉恒介紹，目前，中國在3D打印的研究方面處于國際前列，如論文和申請專利的數(shù)量處于世界第二。在應用方面，我國工業(yè)級設備裝機量居全世界第四，但金屬打印的商業(yè)化設備還主要依靠進口。國產(chǎn)工業(yè)級裝備的關鍵器件、工業(yè)級3D打印材料等也基本依靠進口�！皬漠a(chǎn)業(yè)的發(fā)展看，我們發(fā)展太慢，企業(yè)小而散。必須研發(fā)核心技術與原創(chuàng)技術，打造自己的創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈�，F(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)有若干3D打印公司上市，科技開始與資金結(jié)合，這是一個良好的開端�！�

他認為：3D打印從質(zhì)和量兩方面對國家戰(zhàn)略地位和今后的科技發(fā)展都產(chǎn)生重大影響的技術。目前，該技術正處于一個技術的井噴期，產(chǎn)業(yè)的起步期，企業(yè)的跑馬圈地期。我們應該抓緊標準的研究，擁有話語權(quán)。在航空件和高端醫(yī)療器械方面，要積極研究面對3D打印個性化制造產(chǎn)品準入的標準，以有利于新技術的應用。要加強基礎研究，發(fā)展原創(chuàng)技術，在3D打印的新材料研發(fā)，顯著提升打印件的質(zhì)量和打印效率等方面有創(chuàng)新技術；要建立創(chuàng)新體系，為企業(yè)提供核心技術和共性技術；要攻克關鍵核心器件，打造產(chǎn)業(yè)鏈；要引導金融資本，助推3D打印企業(yè)做大做強，形成若干個具備國際競爭規(guī)模的企業(yè)。

談泉州如何嫁接3D打印技術

產(chǎn)業(yè)應用潛力大 可成立公共研究平臺

在現(xiàn)場提問環(huán)節(jié)和后續(xù)專訪中，盧秉恒認真回答了一系列問題。

——3D打印技術目前市場應用如何，市場爆發(fā)點在哪？泉州哪些產(chǎn)業(yè)領域可從中找到新商機？

盧秉恒說，目前，3D打印技術主要用于航空航天、汽車等高端裝備制造，以及醫(yī)療，文化創(chuàng)意等需要個性化和快速響應的產(chǎn)業(yè)，還有教育領域。比如，在汽車零配件、輕工產(chǎn)品、家電等產(chǎn)品開發(fā)中，可降低產(chǎn)品開發(fā)周期與費用一半以上；在個性化醫(yī)療方面，在骨替代物制造、牙科整形與修補等方面已經(jīng)有初步應用，效果顯著；在航空航天產(chǎn)品研發(fā)中，可以制造與鍛件性能媲美的大型構(gòu)件等。這些技術正在成為改造傳統(tǒng)行業(yè)和創(chuàng)造新型企業(yè)的重要工具和方向。

“中國有十三億人，細分市場之下，僅在高端醫(yī)療服務方面，就有很多需求，很大的爆發(fā)力。對于泉州來說，鞋服產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新設計，裝備制造業(yè)的提升等，3D打印技術都大有用武之地。關鍵是要有一大批學科交叉人才，把技術研究透了，然后與產(chǎn)業(yè)鏈銜接到位。”

　——目前，泉州3D打印企業(yè)約有500多家，但規(guī)模較小，產(chǎn)值較低；另一方面，也缺乏3D打印技術的研發(fā)力量，企業(yè)單獨研發(fā)成本較高。對此，政府和企業(yè)要如何行動起來？

盧秉恒說，可以建一個3D打印的公共研發(fā)平臺，實現(xiàn)共性技術攻關和技術共享，為中小企業(yè)研發(fā)服務�！罢�府可以牽頭成立引導資金，找一些企業(yè)家來投資，辦一個實體的公司，來運作這個平臺。哪家企業(yè)要產(chǎn)品開發(fā)，都可以到這個平臺來做。這樣你有CAD設計，然后有3D打印驗證。如果這個產(chǎn)品還有缺陷，立刻就進行改正。這樣很快進入一個周期，原來可能你設計一個新產(chǎn)品需要半年，現(xiàn)在有3D打印的幫助可能一個星期就完成了�！�

盧秉恒透露，西安交通大學將與泉州企業(yè)和高校就3D打印技術應用與人才培養(yǎng)方面，達成一系列合作。

【新聞背景】
14至15日，應市科技部門邀請，原航空航天工業(yè)部部長林宗棠與中國工程院盧秉恒院士一行來泉考察3D打印技術發(fā)展情況。期間，考察組一行前往晉江工業(yè)設計成果館、石獅星期YI眾創(chuàng)空間、九牧廚衛(wèi)有限公司、云尚三維科技公司等參觀考察，與企業(yè)和科技部門負責人展開多場座談，詳細了解泉州3D打印技術發(fā)展和應用情況，探討促成相關研究機構(gòu)與泉州企業(yè)、高校達成合作。

據(jù)了解，近年來，泉州3D打印企業(yè)不斷涌現(xiàn)，部分企業(yè)開始嘗試將3D打印技術用于產(chǎn)品成型開發(fā)和服務。我市作為“中國制造2025”首個地方試點，3D打印技術發(fā)展前景十分廣泛，特別是在鞋服紡織、建筑材料、工藝制品等我市優(yōu)勢傳統(tǒng)行業(yè)領域中采用3D打印技術“打印”出產(chǎn)品零部件，能大幅度降低生產(chǎn)成本和材料的浪費，有效提升產(chǎn)品附加值和企業(yè)核心競爭力。


轉(zhuǎn)自：泉州同城