卢秉恒：中国制造2025与3D打印

　　1月15日，由泉州由市科技局主办的第21期科技创新大讲堂邀请了中国工程院院士、西安交通大学教授卢秉恒做了一场关于中国制造2025和3D打印的专题讲座。泉州该市副市长陈灿辉，泉州市科技局局长严等有关领导和泉州来自高校、科研平台、企业的300多名代表参加了会议。

　　卢秉恒介绍了中国制造业发展现状、中国制造2025年发展规划、全球3D打印主流技术以及将带来的重大科技突破。

　　中国制造2025与协同创新

　　卢秉恒指出，与中国、德国、美国相比，德国的产业优势在于质量过硬、基础扎实、技术严谨；美国的优势在于社会创新、高科技优势、全球资源和精英；中国的重要优势是比较完整的工业体系、巨大的内需市场和丰富的人力资源。

　　在他看来，面对我们之间的阶段性差距，中国需要追赶和跨越同步进行，必须充分发挥政府科学有力的监管作用，集中有限的社会资源，做好协同创新。针对我国共性技术的缺乏，需要创新思路，建设国家创新中心。

　　在这方面，中国可以参考德国设立科研。机构，美国组建制造业创新网络，探索适应中国国情、实现“中国制造2025”任务的途径，建设一批能与社会创新资源合作、为行业提供核心技术和共性技术的创新中心，避免科技资源浪费和低水平重复研究。

　　在产学研合作方面，企业应该成为R&D投资、应用成果和集成成果的主体。产学研形成了一种长效的合作机制，把科研机构调动和发挥人员和企业创新的积极性。

　　在全社会的协调机制方面，要加强科技计划的协调，根据技术的成熟程度，各部委通力合作，形成接力。国家科研计划应优先考虑标准和基础研究，重视产业化共性技术，以创新思想和发明专利作为评价依据。

　　从金融、科技和产业协同的角度改善制造业的资本环境。目前我国制造业企业的贷款利率往往达到7-8%，而制造业企业的净利润普遍低于我国的贷款利率。引导财政资金更多更快地流向实体经济和有潜力的先进制造业，加强资金对创新的支持，让创新力量及时得到资金支持，是《中国制造2025》顺利实施的重要关键问题。

　　在人才协作方面，建立正确的学科评价标准，引导创新和工程能力培养。中国制造2025还需要培养一批工业4.0时代的企业家和技术领袖，他们精通制造技术，具有互联网思维，能够充分利用社会创新资源。创新型社会也需要大量的创客、极客、马斯克式的人物，对科学有浓厚的兴趣，对创新有强烈的渴望。

　　3D打印成为制造业战略高地。

　　《中国制造2025》的主要方向和驱动技术是发展智能制造。智能制造主要由工业互联网和底层智能组成。其中，底层智能主要包括机器人、智能制造装备和3D打印。

　　卢秉恒认为，如果机器人是今天的技术，那么3D打印是对今天和明天，甚至后天影响更深远的技术。3D打印制造具有以下特点和优势:

　　支持产品快速开发，3D打印直接由设计数据驱动，无需传统制造所必需的夹具、模具制造等生产准备，编程简单。在产品创新设计和设计验证中尤其方便。

　　节材制造，3D打印属于增材制造，材料只堆在需要的地方，材料利用率接近100%。如航空航天等大型复杂结构件采用传统切削加工，往往95%-97%的昂贵材料被去除。

　　个性化制造可以快速、低成本地实现单件制造，使单件制造的成本接近批量制造。尤其适用于个性化医疗和高端医疗器械。如人工骨、手术模型、骨科导航模板等。

　　再制造用于修复磨损零件，如飞机发动机叶片、轧机轧辊等。，成本小，价值大。在军械、远洋船舶、海上钻井平台甚至空间站的领域制造上有着特殊的优势。

　　为创新设计开辟新的空间，可以创造传统制造技术无法实现的结构，为设计创新提供了非常大的创新空间。几十个、几百个甚至更多零件组装的产品可以一次制造完成，大大简化了制造工艺，节约了制造和组装成本。从3D打印新技术的角度重新设计产品和设备，可能是3D打印给制造业带来的最大好处。

　　3D打印已经成为最受创客欢迎的工具，将有效推动大众创新创业。通用电气公司公司互联网上发布了一条消息，挑战3D打印，并让制造商设计飞机的一部分。第一名只用原结构的1/6完成了所有测试，设计者是一个19岁的年轻人。亚马逊利用互联网销售3D打印商品，营业额高达数十亿美元，利润高达30%。所以，互联网加3D打印=创新创业的最佳技术途径。

　　创彩，3D打印出了一种耐高温3315℃的高温合金，用于龙飞船2号，大大增强了飞船推力。利用3D打印高能束的集中能量，以3D打印设备为材料基因组计划的研究验证平台，可以开发出各种超高强度、超高韧性、超耐高温、超高耐磨的优异材料，增材制造成为一项创造性技术。

　　创造应用于组织支架制造、细胞打印等技术，实现生物活性器官的制造，创造某种意义上的生命。为生命科学研究和人类健康服务。

　　“创造材料，创造生命，无疑会给材料科学与技术、生命科学与医学技术、制造业带来巨大的颠覆性变革。我们现在就需要布局，努力抢占这个战略高地。”卢秉恒说。

　　中国3D打印现状及突破方向

　　据卢秉恒介绍，目前，中国在3D打印方面的研究处于国际前列，如论文数量和专利申请量均居世界第二。在应用方面，我国工业设备装机量居世界第四，但金属印刷的商用设备和国产工业设备的关键器件主要依赖进口。工业级3D打印材料的研究才刚刚起步，除了个别研发能力强的。公司除了开发少量材料，3D打印的材料基本依赖进口。

　　他说，3D打印是一项从质和量两方面对国家战略地位和未来科技发展都有重大影响的技术。3D打印技术正处于技术的井喷期、产业的起步期和企业的跑马圈地期。

　　“从工业发展的速度来看，我们发展得太慢了。美国有两家最大的3D打印公司。公司今年达到了近10亿美元的规模。而我们的企业基本上是校办企业，最多时产值10多亿人民币。目前，进口设备正在大举进攻中国市场，金属印刷设备与国外的材料、软件、设备、技术一体化销售。中国必须发展核心技术和原创技术，打造自己的创新链和产业链。"

　　3D打印的任意性为产品和设备的创新设计打开了巨大的空间，将给各行业带来巨大的利益。卢秉恒建议中国应密切关注标准的研究。3D打印的数据标准可能会影响设备和应用。在航空零部件和高端医疗器械方面，要积极研究面向3D打印的个性化制造产品的准入标准，以利于新技术的应用。此外，要加强基础研究，开发原创技术，在3D打印新材料研发方面有创新技术，能显著提高打印零件的质量和打印效率；要建立创新体系，为企业提供核心技术和共性技术； 要攻克关键核心器件，打造产业链；要引导金融资本，助推3D打印企业做大做强，形成一批具有国际竞争规模的企业。