王华明:3D打印热应理性降温

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/05/06 14:42:34
12月21日,当记者在北京航空航天大学见到王华明的时候,他刚刚获得了由光华设计基金会颁发的“中国设计贡献奖银质奖章”,而获奖理由则是他在增材制造技术方面所作出的杰出贡献。

  增材制造俗称“3D打印”,近几个月来,3D打印技术在中国的热度不断攀升,工信部副部长苏波近日在2012年增材制造技术国际论坛暨第六届全国增材制造技术学术会议上的表态更将这一热度推至高点。苏波表示,工信部未来将推动“3D打印”产业化,“3D打印”路线图和中长期发展战略也即将制定。

  然而,面对风起云涌的3D打印热潮,作为我国3D打印领域的权威专家,王华明却仍旧保持了低调冷静。他告诉记者,3D打印确实会给制造技术带来革命,但并不会如英国《经济学人》杂志所声称的那样成为第三次工业革命的引擎。与当下占据媒体眼球的“快速原型制造技术”相比,3D打印的另一技术方向——高性能金属构件直接制造技术才是该领域未来的技术制高点。

  为什么会“火”

  已是长江学者、大型金属构件激光直接制造教育部工程研究中心主任的王华明,从上世纪80年代就开始关注并研究3D打印技术。其所在的北京航空航天大学团队历经近20年的研究,在国际上首次全面突破了钛合金等难加工大型复杂整体关键构件激光成形工艺、成套装备和应用关键技术,使我国成为迄今为止世界上唯一突破大型整体钛合金关键构件激光成形技术并成功实现装机工程应用的国家。

  据记者了解,目前全国多个省市都在举行3D打印项目论证会,一轮由3D打印引发的“圈地运动”即将来临。不久的将来,不仅各个省市,甚至包括地级市,都会如雨后春笋般地出现3D打印产业园。但王华明认为,为了未来技术和产业的健康发展,3D打印应理性降温。

  仅仅短短几个月时间,3D打印为何就变得如此如火如荼?王华明认为,其起因大概有两个。

  今年3月19日,美国总统奥巴马在卡内基梅隆大学宣布了创立美国“制造创新国家网络”的计划,其目标是要重振美国的制造业。该计划决定,由美国联邦政府和工业部门共同斥资10亿美元,遴选出制造领域15项前沿、前瞻的技术,建立15个研究中心。4月17日,增材制造技术被确定为首个研究中心努力的方向。8月16日,美国“国家增材制造创新中心”正式宣告成立,成为“制造创新国家网络”计划的首个“样板示范”中心。

  其后,今年4月,英国《经济学人》发表封面文章称,“3D打印将推动第三次工业革命”,引发了全球科技界的关注,也成为我国3D打印热潮的直接推手。
并非“万能制造机”

  从打印器官、鲜肉到房子、飞机,经过媒体的渲染,3D打印俨然已是美国科幻作家罗伯特·希克利笔下的“万能制造机”。而事实上3D打印技术却并非如此神奇。

  据介绍,增材制造技术包括“快速原型制造技术”和“高性能金属构件直接制造技术”两大类。时下为大家所“热炒”的3D打印成果绝大多数都属于快速原型制造技术范畴,而3D打印只是实现快速原型制造的路径之一。

  王华明告诉记者,增材制造技术之所以被通称为3D打印,主要是因为其比较形象,易于理解。实际上,除3D打印外,快速原型制造技术还包括“立体印刷”、“叠层实体造型”、“熔融沉积造型”、“选择性激光烧结”等其他四种方式。

  肇始于上世纪80年代中期的原型制造技术目前已经比较成熟,去年中国3D打印2亿元人民币的产值基本上都来源于此。其基本原理是,通过数字化技术,数控系统先对所要打印的模型进行细致地切分,然后再通过“打印机”将材料一层层叠加起来,就可以形成原型实物。

  然而,和公众的理解有所偏差的是,基于快速原型制造技术打印出来的结果只是原型样品和模型。此外,绝大多数型号的3D打印机只能使用一种耗材,这也是其局限所在。

  王华明认为,快速原型制造技术最大的用途是服务于新产品的快速设计及优化以及顾客预体验、商业宣传等,同时也能大大缩短产品研制和投放的市场周期,降低产品研发和制造成本。

  技术制高点

  去年全球3D打印产业的总产值是17.2亿美元,不到制造业总GDP的0.01%。据中国最早从事3D打印研究的中国工程院院士卢秉恒估算,即便3D打印保持每年30%以上的速度增长,到2020年全世界3D打印产业的总产值也只有50亿~60亿美元。在2012年增材制造技术国际论坛上,卢秉恒也呼吁,对3D打印应保持冷静。

  为什么已经发展了近30年,而3D打印技术的产值还这么低?王华明认为,“我们固然不能以GDP论英雄,但也可以之作为参考,对3D打印的重要性我们要客观加以认识。”

  王华明认为,实际上第三次工业革命早已开始,3D打印只是第三次工业革命的一个组成部分,而且有明确的细分市场。与快速原型制造技术相比,高性能金属构件直接制造技术对于制造领域的变革性作用更加明显。

  据记者了解,以传统制造方法生产金属零件,要经过模锻毛坯、铣削加工等工序。以JSF飞机上用的升力风扇钛合金整体叶盘为例,其锻件毛坯重达1500公斤,而最终零件则只有100公斤,其材料利用率只有6.67%。而利用高性能金属构件直接制造技术,则可以合金粉末为原料,通过激光熔化、逐层堆积的方式,从零件数模一步制造出高性能、大型的复杂构件,其最终成果在实用化之前只需少量后续加工,大大降低了材料的浪费度并节省了生产时间。
 “利用直接制造技术生产高性能、难加工的大型复杂整体构件,是先进制造技术的发展方向。”王华明认为,“它不仅可以解决一些重大装备制造中的瓶颈问题,也是未来抢占增材制造技术战略制高点的关键。”

  据悉,该技术自1992年问世伊始就受到国内外的高度关注,但由于存在“变形开裂”预防、“力学性能”控制等瓶颈,目前美国、英国、德国等国均主要集中于不锈钢、高温合金等小尺寸零件的激光成形,一直未能突破大型金属构件激光成形关键技术。

  而王华明所在团队历经近20年研究,通过产学研合作,率先攻克了上述难题,提出了钛合金等高活性、难加工金属大型结构件激光直接制造成套装备新原理,并研发出具有原创性核心技术、零件成形能力可达4000×3000×2000毫米、迄今为止世界最大的激光直接制造成套装备。其成果已应用于大型客机等飞机的研制。

  虽然已在国际竞争中占据了领先位置,但王华明并不满足。他告诉记者:“现在还仅仅只是一个开始。”

  他表示,直接制造的核心是做材料。基于此,未来他们还将研发出更多的材料、更好的性能、更高的精度,将直接制造技术应用到更广的领域12月21日,当记者在北京航空航天大学见到王华明的时候,他刚刚获得了由光华设计基金会颁发的“中国设计贡献奖银质奖章”,而获奖理由则是他在增材制造技术方面所作出的杰出贡献。

  增材制造俗称“3D打印”,近几个月来,3D打印技术在中国的热度不断攀升,工信部副部长苏波近日在2012年增材制造技术国际论坛暨第六届全国增材制造技术学术会议上的表态更将这一热度推至高点。苏波表示,工信部未来将推动“3D打印”产业化,“3D打印”路线图和中长期发展战略也即将制定。

  然而,面对风起云涌的3D打印热潮,作为我国3D打印领域的权威专家,王华明却仍旧保持了低调冷静。他告诉记者,3D打印确实会给制造技术带来革命,但并不会如英国《经济学人》杂志所声称的那样成为第三次工业革命的引擎。与当下占据媒体眼球的“快速原型制造技术”相比,3D打印的另一技术方向——高性能金属构件直接制造技术才是该领域未来的技术制高点。

  为什么会“火”

  已是长江学者、大型金属构件激光直接制造教育部工程研究中心主任的王华明,从上世纪80年代就开始关注并研究3D打印技术。其所在的北京航空航天大学团队历经近20年的研究,在国际上首次全面突破了钛合金等难加工大型复杂整体关键构件激光成形工艺、成套装备和应用关键技术,使我国成为迄今为止世界上唯一突破大型整体钛合金关键构件激光成形技术并成功实现装机工程应用的国家。

  据记者了解,目前全国多个省市都在举行3D打印项目论证会,一轮由3D打印引发的“圈地运动”即将来临。不久的将来,不仅各个省市,甚至包括地级市,都会如雨后春笋般地出现3D打印产业园。但王华明认为,为了未来技术和产业的健康发展,3D打印应理性降温。

  仅仅短短几个月时间,3D打印为何就变得如此如火如荼?王华明认为,其起因大概有两个。

  今年3月19日,美国总统奥巴马在卡内基梅隆大学宣布了创立美国“制造创新国家网络”的计划,其目标是要重振美国的制造业。该计划决定,由美国联邦政府和工业部门共同斥资10亿美元,遴选出制造领域15项前沿、前瞻的技术,建立15个研究中心。4月17日,增材制造技术被确定为首个研究中心努力的方向。8月16日,美国“国家增材制造创新中心”正式宣告成立,成为“制造创新国家网络”计划的首个“样板示范”中心。

  其后,今年4月,英国《经济学人》发表封面文章称,“3D打印将推动第三次工业革命”,引发了全球科技界的关注,也成为我国3D打印热潮的直接推手。
并非“万能制造机”

  从打印器官、鲜肉到房子、飞机,经过媒体的渲染,3D打印俨然已是美国科幻作家罗伯特·希克利笔下的“万能制造机”。而事实上3D打印技术却并非如此神奇。

  据介绍,增材制造技术包括“快速原型制造技术”和“高性能金属构件直接制造技术”两大类。时下为大家所“热炒”的3D打印成果绝大多数都属于快速原型制造技术范畴,而3D打印只是实现快速原型制造的路径之一。

  王华明告诉记者,增材制造技术之所以被通称为3D打印,主要是因为其比较形象,易于理解。实际上,除3D打印外,快速原型制造技术还包括“立体印刷”、“叠层实体造型”、“熔融沉积造型”、“选择性激光烧结”等其他四种方式。

  肇始于上世纪80年代中期的原型制造技术目前已经比较成熟,去年中国3D打印2亿元人民币的产值基本上都来源于此。其基本原理是,通过数字化技术,数控系统先对所要打印的模型进行细致地切分,然后再通过“打印机”将材料一层层叠加起来,就可以形成原型实物。

  然而,和公众的理解有所偏差的是,基于快速原型制造技术打印出来的结果只是原型样品和模型。此外,绝大多数型号的3D打印机只能使用一种耗材,这也是其局限所在。

  王华明认为,快速原型制造技术最大的用途是服务于新产品的快速设计及优化以及顾客预体验、商业宣传等,同时也能大大缩短产品研制和投放的市场周期,降低产品研发和制造成本。

  技术制高点

  去年全球3D打印产业的总产值是17.2亿美元,不到制造业总GDP的0.01%。据中国最早从事3D打印研究的中国工程院院士卢秉恒估算,即便3D打印保持每年30%以上的速度增长,到2020年全世界3D打印产业的总产值也只有50亿~60亿美元。在2012年增材制造技术国际论坛上,卢秉恒也呼吁,对3D打印应保持冷静。

  为什么已经发展了近30年,而3D打印技术的产值还这么低?王华明认为,“我们固然不能以GDP论英雄,但也可以之作为参考,对3D打印的重要性我们要客观加以认识。”

  王华明认为,实际上第三次工业革命早已开始,3D打印只是第三次工业革命的一个组成部分,而且有明确的细分市场。与快速原型制造技术相比,高性能金属构件直接制造技术对于制造领域的变革性作用更加明显。

  据记者了解,以传统制造方法生产金属零件,要经过模锻毛坯、铣削加工等工序。以JSF飞机上用的升力风扇钛合金整体叶盘为例,其锻件毛坯重达1500公斤,而最终零件则只有100公斤,其材料利用率只有6.67%。而利用高性能金属构件直接制造技术,则可以合金粉末为原料,通过激光熔化、逐层堆积的方式,从零件数模一步制造出高性能、大型的复杂构件,其最终成果在实用化之前只需少量后续加工,大大降低了材料的浪费度并节省了生产时间。
 “利用直接制造技术生产高性能、难加工的大型复杂整体构件,是先进制造技术的发展方向。”王华明认为,“它不仅可以解决一些重大装备制造中的瓶颈问题,也是未来抢占增材制造技术战略制高点的关键。”

  据悉,该技术自1992年问世伊始就受到国内外的高度关注,但由于存在“变形开裂”预防、“力学性能”控制等瓶颈,目前美国、英国、德国等国均主要集中于不锈钢、高温合金等小尺寸零件的激光成形,一直未能突破大型金属构件激光成形关键技术。

  而王华明所在团队历经近20年研究,通过产学研合作,率先攻克了上述难题,提出了钛合金等高活性、难加工金属大型结构件激光直接制造成套装备新原理,并研发出具有原创性核心技术、零件成形能力可达4000×3000×2000毫米、迄今为止世界最大的激光直接制造成套装备。其成果已应用于大型客机等飞机的研制。

  虽然已在国际竞争中占据了领先位置,但王华明并不满足。他告诉记者:“现在还仅仅只是一个开始。”

  他表示,直接制造的核心是做材料。基于此,未来他们还将研发出更多的材料、更好的性能、更高的精度,将直接制造技术应用到更广的领域
管他呢,白菜化吧
直接制造的核心是做材料。基于此,未来他们还将研发出更多的材料、更好的性能、更高的精度,将直接制造技术应用到更广的领域
这个才对
期待,还是期待
现在还不成熟啊
要是真能达到这个境界就牛了,一边把各种矿石原料放进生产机器,另一边战斗机,战车就被制作完毕传送出来,各种科幻啊,这生产力杠杠的。
当时看到一群3d打印的众多hkc的时候我第一感觉是不是应该理性一点。。。。任何技术都会有短板,更何况我们在材料学里的短板更白。当时看到蛟龙介绍时,俄罗斯的钛合金壳体,美国的机械臂,我一阵白,,,唉!不要有点突破就忘乎所以呀!看到帖子又说跟大毛合作拉哒级潜艇是为了他们的单壳体技术,又白了我~咱们的3d打印技术还有好长的路要走呀!
理性之余还是忍不住激动,这个技术肯定大有所为,只是还需要时间以成熟之,
也许这项技术现在有这样那样的局限,可是,我相信她会慢慢不断完善,最终成为成熟的技术。我们(请允许我代表一下)兴高采烈是因为她是我兔为数不多的让BUG一般的MD在后面看尾灯的技术。所以,顶王华明教授!来自: Android客户端
管他呢,白菜化吧
我们独家掌握的技术领域,坚决不能白菜化!!

要尽可能长时间的保持“贵族化”,“垄断化”,
今天看了成龙大哥演的《十二生肖》,那里头的3D打印技术威猛啊,直接把铜首像的赝品打印出来-----------
蓝风吟 发表于 2012-12-27 23:43
要是真能达到这个境界就牛了,一边把各种矿石原料放进生产机器,另一边战斗机,战车就被制作完毕传送出来, ...
。。。单一材料么??
有老外试用3D打印的枪,结构打了一索子弹枪就散了
゛风_云ャ囝 发表于 2012-12-28 02:30
。。。单一材料么??
没看到我说的是“各种矿石原料"
当时看到一群3d打印的众多hkc的时候我第一感觉是不是应该理性一点。。。。任何技术都会有短板,更何况我们在 ...
结论正确,论据错误,2001都来不及用上何况蛟龙。
我兔 发表于 2012-12-28 02:40
有老外试用3D打印的枪,结构打了一索子弹枪就散了
你又演绎了啊。

他们打印的不是枪,是一个塑料弹夹,打完了弹夹也报废了。

枪他们美国民间还打不了全金属的。
如果能用硅胶等做材料,就能打印出谍中谍里面的人皮面具或者充气娃娃。硬的要打,软的也要
技术总得有个发展成熟的过程,按照科学规律一步步来,一定会取得好的成果。
结论正确,论据错误,2001都来不及用上何况蛟龙。
w我貌似记得看过报道说20的机体已经打印出来了,难道我凌乱了。。。。那报道说正因为3d打印我们的生产进度大大提高
这文章看似白裤衩其实红的很啊
汉家天下 发表于 2012-12-27 21:41
管他呢,白菜化吧
集约还是粗放?
警惕3D打印房地产化!
完全看完之后总结就一句话。王华明:3D打印,老子天下第一!
w我貌似记得看过报道说20的机体已经打印出来了,难道我凌乱了。。。。那报道说正因为3d打印我们的生产进度 ...
八股里是31吧
凡事不能过分神化。
w我貌似记得看过报道说20的机体已经打印出来了,难道我凌乱了。。。。那报道说正因为3d打印我们的生产进度 ...
31001才是进度超快,j20没有进度快的报道
蓝风吟 发表于 2012-12-28 02:40
没看到我说的是“各种矿石原料"
什么时候突破多耗材打印,这玩意才有前途
现在只能是单一耗材
leonardo 发表于 2012-12-28 08:25
什么时候突破多耗材打印,这玩意才有前途
现在只能是单一耗材
不是说已经搞定9种材料了么,其他的正在研究~
警惕的是3D打印一起步就复制光伏产品的后尘
看看光伏的惨状,就可以预知未来3D打印的情况
macaoeric 发表于 2012-12-28 08:27
不是说已经搞定9种材料了么,其他的正在研究~
一次打印只能使用一种材料
就像黑白打印机而不是彩色打印机

不是你平常见到的材料就能直接去用来打印
3D打印用的耗材是粉末,还必须有一定的流动性
不然就等着堵喷头吧
材料制造才是是基础中的基础。
娘娘的机体不过关,弱点就是不是一体成型技术,所以这方面娘娘可能还不如35,关停生产线也有可能有这方面的考虑,所以说好的超音速巡航,到底娘娘能不能能做到什么程度,还是个未知。
20的机体设计明显是出于超音速的,也难怪刚出的时候童子把她当做了歼轰。既然是出于超音速,TG一定会吸取MD的失败经验,3D打印是必须的,可能SF参与了机身设计就是这么来的。
楼上好几个没仔细看,这不是bkc而是更加hkc了………
当时就说了嘛,这东西很有用,但不是处处有用,不必神话之。
我兔 发表于 2012-12-28 02:40
有老外试用3D打印的枪,结构打了一索子弹枪就散了
那个是塑料打印的零件,当然会散了
北京野人 发表于 2012-12-28 07:08
你又演绎了啊。

他们打印的不是枪,是一个塑料弹夹,打完了弹夹也报废了。
似乎是"下机匣"
2012-12-28 16:25 上传



核心提示:今年夏天,一位名叫迈克尔·格斯里克(Michael Guslick)的AR-15爱好者在某个AR-15网络论坛上,详细介绍了自己在可3D打印枪支方面进行的试验。事实上,格斯里克透露,他将一部分3D打印部件组装在了AR-15步枪上,并成功发射了200发子弹,这比分布式防御组织的成绩要好很多。

分布式防御组织借助由一台Objet三维打印机打印出来的下机匣(图中枪支中部的浅色部分)组装而成的AR-15半自动步枪。

三个月前,分布式防御组织(Defense Distributed)幕后的枪械制造者宣布,他们打算用3D打印技术制造一款可以开火并具有杀伤力的枪械,任何人都可以通过互联网在家里下载这款枪支的设计图,然后借助3D打印技术制造出来。现在他们已开始进行3D打印枪支部件,并且进行实弹射击测试。他们把试验进展的情况用视频记录了下来。

上周末,由分布式防御组织发起的“维基武器”项目创始人科迪·威尔逊(Cody Wilson)在YouTube网站上发布了一段视频,记录了该组织对一把采用了3D打印出的下机匣部件的AR-15半自动步枪进行的实弹测试,下机匣是受到美国政府严格管制的枪支部件,其本身作为枪体,用以连接枪管、枪柄、弹匣及其他部件。(点击视频。)

分布式防御组织此番实验的结果是:他们通过3D打印自制部件组装成的AR-15半自动步枪在仅发射六颗子弹后,便断裂散架了。

但是,威尔逊仍然认为他们对这款“部分可下载打印”武器的首次试验是成功的学习经历。威尔逊表示,比如,在下一次打印时,该组织可能会用更厚实的材料或设计加强棱条来加强“缓冲弹簧”——即在机匣后部连接枪柄的薄型螺纹弹簧。在他进行实弹测试那天,我和他进行了交谈,他告诉我说:“我们会尝试一下,看看能否造出性能更好的来。这是一个积极有益的事情。我们正在借鉴开源软件开发模式:以下是我们从此番试验中得到的所有信息,这样人们就可以立即受益于我们已经做的事情以及学到的东西。”

对于枪械爱好者而言,下机匣具有特别重要的意义:它是枪支的核心部件,受到美国联邦枪支管制法律的严格监管,而且可以通过序列号进行跟踪。现在你可以在家里打印出自己的下机匣,而且在无需接受背景审查——甚至无需出示个人身份证明的情况下,你可以在许多州购买到枪支的所有其他部件。

分布式防御组织并不是第一批对由3D打印机匣组装而成的AR-15步枪进行测试的爱好者,甚至也不是第一个把测试经过录制成视频的。今年夏天,一位名叫迈克尔·格斯里克(Michael Guslick)的AR-15爱好者在某个AR-15网络论坛上,详细介绍了自己在可3D打印枪支方面进行的试验。事实上,格斯里克透露,他将一部分3D打印部件组装在了AR-15步枪上,并成功发射了200发子弹,这比分布式防御组织的成绩要好很多。

但是,分布式防御组装拥有一个更宏大的目标。该组织最终打算从零开始3D打印出一把完整的枪支,而不只是某个枪支部件。但是,要想制造所谓的“维基武器”(威尔逊说看上去很可能不会像AR-15半自动步枪),需要得到美国联邦政府发放的合法制造枪支许可证。该组织在六周前已向美国烟酒枪械管理署提交了申请枪支制造许可证的报告,但还没有得到回复。威尔逊表示,他在此期间效仿格斯里克,对自己在3D打印社区网站Thingiverse上发布的AR-15设计图进行测试,实际上相当于一种富有教育意义的活动。“我们只是想稍微做番尝试,我们认为我们可以在这方面作出贡献,”威尔逊说,“在我们开始破坏现状之前,我们想做些不太会引起争议的尝试。”

然而,对于旨在让任何人在自家车库里按下键就能制造致命武器的“维基武器”项目而言,监管问题可能是“最没有争议”(意即肯定会遭致非议)的要素了。当分布式防御组织第一次通过在众筹网站Indiegogo上募资而公开亮相之后,该组织很快就被Indiegogo以违反该网站服务条款而遭到拒绝。在该组织通过其他渠道再次募集到资金并且从Stratasys公司租了一台3D打印机之后,这家3D打印机公司了解到该组织的意图,于是便收回了那台3D打印机。

但分布式防御组织的自由主义理想也吸引到了一些支持者,其中一位支持者向他们提供了用来打印其AR-15半自动步枪部件的那台高端Objet3D打印机。在他们把这段视频在YouTube网站上发布后的几个小时之内,其他支持者纷纷发表了给予肯定的评价。有位支持者写道:“看起来不错……继续努力!”

另一位支持者补充道:“哥们儿,继续研发吧。这是自古登堡公版图书项目(Gutenberg press)以来最伟大的事情。”
似乎是"下机匣"
打完两三枪,有时一枪就报废的东西
shentt1 发表于 2012-12-28 16:32
打完两三枪,有时一枪就报废的东西
发展到可以打几百枪,就够用了,足够警察头痛了,以后枪支管理方法完全作废.

犯人轻松自制枪支,用完就毁掉.警察连罪证都找不到.
人家正主都这么谦虚,此技术何愁不白菜?