法國Alain院士報(bào)告：增材制造技術(shù)縱覽

   

IAME中國（西安）國際3D打印博覽會(huì)暨高峰論壇

報(bào)告主題：增材制造技術(shù)縱覽

報(bào)告人：Alain BERNARD法國國家技術(shù)科學(xué)院院士，南特中央理工學(xué)院教授，法國增材制造協(xié)會(huì)副會(huì)長（法國）

女士們、先生們，各位同行們，特別榮幸代表法國國家技術(shù)科學(xué)院來做演講，給大家介紹我們系統(tǒng)的想法，我們從盧院士演講中知道在整個(gè)行業(yè)中未來所面對(duì)的一些挑戰(zhàn)，尤其在制造行業(yè)中所面對(duì)的一些瓶頸，還有一些本身的特點(diǎn)。我們知道在制造行業(yè)中整個(gè)世界范圍內(nèi)，我們有很多的方法，有很多的學(xué)科都被融入進(jìn)來，我們確實(shí)是有很多成熟發(fā)展的階段，但是在人本思想的驅(qū)動(dòng)下，我們面對(duì)更多的挑戰(zhàn)問題，我們需要更多研究員攜手起來進(jìn)行合作，也需要共同去發(fā)展我們的行業(yè)和工業(yè)，包括我們的信息技術(shù)，還有最先進(jìn)的增材制造的一些理念和信息。我們提到有增材、減材、等材等等不斷更迭變化技術(shù)的概念和技術(shù)的層次，我現(xiàn)在想要跟大家介紹更多考慮全景的內(nèi)容。

我想跟大家聊到最多的一點(diǎn)是在未來發(fā)展中一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的集群，我們看到增材有非常廣闊的應(yīng)用，而且它需求的量也是逐步顯現(xiàn)，不斷地增加，我們?cè)谖磥硭�使用的增材，�?dāng)然是我們必須要讓它變的更為高效，更重要的碰到的一個(gè)挑戰(zhàn)性的問題，我們看到有一些破壞，我們使用過程中所產(chǎn)生的浪費(fèi)，尤其是在循環(huán)經(jīng)濟(jì)中，循環(huán)經(jīng)濟(jì)最為提倡要提高這種高效的應(yīng)用，而且也要考慮到生態(tài)環(huán)境的影響，在我們?nèi)ブ圃旌驮僦圃煺麄�(gè)環(huán)境中，我們看到這也是有很多應(yīng)用的場(chǎng)景和應(yīng)用的范圍。我們有很多這種原件跟它進(jìn)行對(duì)比，對(duì)它進(jìn)行研究，尤其最近這一段時(shí)間，米蘭理工學(xué)院研發(fā)出一些新的技術(shù)和新的應(yīng)用場(chǎng)景。

我們看到工業(yè)4.0的革命，其實(shí)我們演化出來最基礎(chǔ)的制造業(yè)的場(chǎng)景，我們有很多的挑戰(zhàn)，尤其是在靈活性、應(yīng)用性等等的特點(diǎn)都是不斷地突顯出來，尤其是我們需要實(shí)現(xiàn)這種可持續(xù)性的制作業(yè)的發(fā)展，這是我們外來發(fā)展前瞻性的場(chǎng)景，而且我們需要對(duì)此基于非常大的考慮，我們看到未來的時(shí)候，我們需要看到很多的設(shè)備由不同的組件來組成的，我們看到整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈它的增速情況都是非常大的，尤其在未來后期發(fā)展中，在銷售之后，它的后銷售期會(huì)有更多的步驟進(jìn)來，我們看到一些3D打印的部件和設(shè)計(jì)的設(shè)備，就像之前盧院士提到，在過去的發(fā)展中，尤其是在行業(yè)的發(fā)展中，尤其是在學(xué)術(shù)方面，我們很多的研究都是要不斷地去鋪開，涉及到各個(gè)層次和各個(gè)領(lǐng)域。

大家看一下，我們總共有7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)，我們有主軸性的，我們有很多不同的技術(shù)來幫助我們對(duì)設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代，尤其在應(yīng)用場(chǎng)景中，這是非常漂亮的我們需要做的事情，我們需要大家進(jìn)行團(tuán)隊(duì)化的運(yùn)作，尤其是進(jìn)入到很多的項(xiàng)目中去，尤其在增材制造方面，我們會(huì)有更多的考量和考慮，我們有很多的設(shè)備。當(dāng)然中國作為很強(qiáng)勁的競(jìng)爭者，尤其在裝備制造行業(yè)，中國的制造方會(huì)看到有法國的一些制造競(jìng)爭者，尤其在未來的發(fā)展中，我們看到人工智能，以及電子設(shè)備它這種智能化的發(fā)展會(huì)帶來更為廣闊戰(zhàn)斗的場(chǎng)景。

我們不僅僅是要關(guān)注異件的方面，我們還要放到整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的方面，我們有不同的產(chǎn)品，產(chǎn)品類別是不同的，我們還要關(guān)注到功能性的產(chǎn)品，光生產(chǎn)是不夠的，要有更多價(jià)值鏈的賦予，有很多專業(yè)需要跨專業(yè)，跨行業(yè)進(jìn)行合作，這方面合作前景比較大，尤其是軟件和硬件需要更多的結(jié)合，而且這也是非常明顯的狀況，像計(jì)算機(jī)、機(jī)器人等等行業(yè)的發(fā)展，也是不斷地融合到增材制造行業(yè)中的。如果不是最為迅猛的這些技術(shù)浪潮的涌現(xiàn)，我們更多考慮到技術(shù)的層面。它整個(gè)價(jià)值鏈的鋪開基于增材制造行業(yè)所展開的，我們需要對(duì)這個(gè)價(jià)值鏈有不同的切分，第一個(gè)部分是對(duì)價(jià)值鏈進(jìn)行設(shè)計(jì)，我們需要對(duì)整個(gè)價(jià)值鏈的工作進(jìn)行置備，比如原材料的部分，原材料是價(jià)值鏈最重要的一個(gè)部分。而且還有在整個(gè)原材料使用之后，制造之后，它回收處理的情況也是需要我們考慮到，在價(jià)值鏈循環(huán)處理的部分。

可持續(xù)性的發(fā)展，還要必須在整個(gè)價(jià)值鏈實(shí)現(xiàn)可控的情況。我們需要對(duì)人才進(jìn)行培育，我們需要讓后期的生產(chǎn)人員具備相當(dāng)?shù)募夹g(shù)能力，具備相當(dāng)?shù)募记珊凸δ�，我們不斷地向前發(fā)展，尤其是在歐洲這個(gè)領(lǐng)域中，很多制作業(yè)也變的越來越有效，很多時(shí)候根據(jù)客戶的下單情況根據(jù)定單生產(chǎn)。

我們看最基礎(chǔ)的部分，過程中我們?cè)絹碓矫靼椎揭粋�(gè)非常重要的情況，我們?cè)谡麄�(gè)價(jià)值鏈中有很多的參與者，互相之間會(huì)產(chǎn)生互動(dòng)的最主要的關(guān)鍵性元素，對(duì)于整個(gè)價(jià)值鏈我們想給它賦予價(jià)值的話，我們有很多的環(huán)節(jié)它需要密切進(jìn)行整合和互動(dòng)。我們需要跟不同的行業(yè)，不同的方面進(jìn)行溝通，有些時(shí)候需要技術(shù)方面的咨詢，有些時(shí)候需要對(duì)價(jià)值鏈進(jìn)行管控。

另外一個(gè)部分增材制造業(yè)有哪些關(guān)鍵的參與者？從這張圖中我們看到，我們?cè)诤芏鄷r(shí)候?qū)＜液蛯W(xué)者有很多不同的爭論和討論，第一個(gè)部分是功能方面的整合最重要，我們現(xiàn)在大家打開來一個(gè)視野，我們?cè)?8世紀(jì)的時(shí)候已經(jīng)提到功能的問題，我們?cè)谠O(shè)計(jì)產(chǎn)品的時(shí)候，產(chǎn)品的功能是我們最為主導(dǎo)的一個(gè)因素，因?yàn)槲覀兩�產(chǎn)產(chǎn)品的時(shí)候就要考慮到這個(gè)產(chǎn)品是用于什么用的？從這個(gè)角度講我們有融合的趨勢(shì)，比如說對(duì)于具體的一些功能，我們對(duì)于市場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，對(duì)于產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)產(chǎn)品的功能。這一部分應(yīng)該是非常容易理解的，我們有很多的模子，我們生產(chǎn)車間會(huì)有很多的模具，這些都會(huì)幫助我們生產(chǎn)產(chǎn)品，讓產(chǎn)品具有特定的功能，這也是取決于我們對(duì)于這個(gè)產(chǎn)品所賦予的功能的定義，來去更多的考慮這部分，其他的技術(shù)來比較，像材料學(xué)和其他的學(xué)比較，我們更多基于需求進(jìn)行生產(chǎn)，而且我們還有探測(cè)器的部分，我們可以放入智能化的東西，我們可以通過遙感器或者探測(cè)器來獲取最基礎(chǔ)的信息，從而進(jìn)入下一步的發(fā)展。

我們必須考慮到智能化的問題，我們會(huì)設(shè)定一些特定的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)會(huì)有特定的功能，比如說它會(huì)具備保形冷卻的功能，減震的功能。右邊的圖是一個(gè)醫(yī)療器械，在我們生產(chǎn)的時(shí)候，這是非常獨(dú)特的醫(yī)療器械，它是精準(zhǔn)的測(cè)試的儀式，采取了機(jī)器人控制的原理，我們需要對(duì)功能進(jìn)行整合，對(duì)于增材制造方面，我們需要把我們的關(guān)注點(diǎn)放在材料使用的層次，我們要減少材料的需求，我們可能需要一些新的材料，這些新的材料非常貴，我們使用的時(shí)候就要盡可能優(yōu)化材料的使用。

現(xiàn)在階段我們可以使用很多的軟件，軟件會(huì)幫助我們的設(shè)計(jì)者選擇最性能優(yōu)良的，對(duì)產(chǎn)品性能特別匹配的材料，有些時(shí)候我們需要把一些材料的性能進(jìn)行優(yōu)化，比如材料的量需要對(duì)此進(jìn)行改良，或者對(duì)它進(jìn)行增量，有些時(shí)候我們對(duì)它的密切進(jìn)行很好的改良，比如增加它的密度，需要有30%材料的減少，我們就可以設(shè)模對(duì)它比較，那種材料更適合我們產(chǎn)品的生產(chǎn)。這部分中我們?nèi)绻�選擇對(duì)的材料，可以更好更優(yōu)化減少材料的需求，這也是一個(gè)平衡的過程。如果說大家有很好的檢測(cè)，也只是在未來性能考量的部分中，我們需要有這樣一個(gè)模擬的過程來考慮材料的性能。

另外一個(gè)部分是我們所要看到的零的額外的費(fèi)用，比如有很多除了結(jié)構(gòu)性以外，它材料具有相對(duì)的復(fù)雜性和多樣性，比如在20年之前，我們有一個(gè)非常復(fù)雜的設(shè)備生產(chǎn)我們的產(chǎn)品，在瑞典瑞士和其他的歐洲國家，我們有大規(guī)模生產(chǎn)的需求，所以在大規(guī)模生產(chǎn)需求的時(shí)候要考慮到制造業(yè)的制模。在一些其他的領(lǐng)域，尤其現(xiàn)在社會(huì)的發(fā)展過程中，我們有很多大規(guī)模生產(chǎn)的設(shè)備，我們研發(fā)了很多家用性的產(chǎn)品尤其是具有同樣生產(chǎn)功能的，大規(guī)模產(chǎn)業(yè)功能的家庭性的設(shè)備或者產(chǎn)品。但是我們一下子就可以把它的成本更好管控下來，把成本降下來，也是同樣一種類型功能的產(chǎn)品。

最底下左邊這個(gè)圖也是我們產(chǎn)品在設(shè)計(jì)之初，我們就使用了增材制造的工藝和方法，設(shè)計(jì)的時(shí)候設(shè)計(jì)是非常復(fù)雜的，因?yàn)樵O(shè)計(jì)很多想法是不斷地要柔和，在盧院士的講解中，我們知道創(chuàng)新性是非常重要的，因?yàn)楹芏鄤?chuàng)新性是多領(lǐng)域，多學(xué)科的一種跨學(xué)科的延伸，它可以幫助我們實(shí)現(xiàn)復(fù)雜化和多樣性的功能，我們?yōu)榱烁�好推進(jìn)這個(gè)部分的發(fā)展，我們還要考慮到生態(tài)的問題，這是給我們的環(huán)境帶來越來越少的影響，我們需要非常具有創(chuàng)新性的想法，在這個(gè)行業(yè)中不僅要做到精準(zhǔn)，甚至要提高我們科技的能力，但最重要的一部分是要有新材料的引進(jìn)來做創(chuàng)新。

我們也需要去改善其他的一些方面，比如說像其他新的法國的公司，他們有的時(shí)候會(huì)考慮，比如操作機(jī)器的人，機(jī)器的運(yùn)作會(huì)不會(huì)對(duì)人身帶來一些影響？所以我們更為考慮人的安全和人健康的情況，這是比較人本主義的一個(gè)想法。我們更多考慮到備件的問題，這主要是根據(jù)客戶的需求進(jìn)行量身訂作，一旦客戶有需求，比如需要5個(gè)不同類型的功能，或者在任何地方，任何時(shí)候，我們只要能夠知道客戶的需求，如果說這個(gè)客戶的需求是航空類使用還是海洋方面的使用，我們就可以很快找到相關(guān)精準(zhǔn)對(duì)接的模型，來對(duì)此進(jìn)行裝配件的制備。我們還要考慮到數(shù)字化的物流體系，從設(shè)計(jì)開始已經(jīng)有物流的存在，到產(chǎn)品生產(chǎn)之后進(jìn)行配送，也是跟我們的電子物流息息相關(guān)，我們未來想要減少整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的浪費(fèi)，所以也是要優(yōu)化數(shù)字化的物流網(wǎng)絡(luò)，尤其在整個(gè)世界范圍內(nèi)，我們看到有很多海上陸上，以及各種類型的交通網(wǎng)絡(luò)。我們現(xiàn)在看到中國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)非常強(qiáng)大，我們想要把價(jià)值鏈更好地發(fā)揮，就要考慮到數(shù)字化物流的網(wǎng)絡(luò)。

數(shù)據(jù)為王，我們有很多的技術(shù)在這一塊可以使用，我們有更多標(biāo)準(zhǔn)化的制定來更加強(qiáng)價(jià)值鏈的價(jià)值，提供更多附加價(jià)值。在這部分發(fā)展中我們應(yīng)該整合各個(gè)不同領(lǐng)域的技術(shù)，像制造行業(yè)中的格式化，還有我們整體展現(xiàn)的技術(shù)，我們看到有很多的挑戰(zhàn)展現(xiàn)在我們面前，我們一旦設(shè)計(jì)出來產(chǎn)品，我們應(yīng)該更多考慮到我們不再需要工具，我們有很多空間可以彌合，有很多技術(shù)已經(jīng)非常成熟了。像市場(chǎng)方面我們有很多的競(jìng)爭對(duì)手，有一些傳統(tǒng)的產(chǎn)品我們會(huì)碰到很多的競(jìng)爭者，我們最主要碰到的挑戰(zhàn)是原材料的問題，原材料直接影響到我們產(chǎn)品應(yīng)用的范圍，對(duì)于同一個(gè)批次的原材料，我們可以達(dá)到最高級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)。最上面的圖片，有些時(shí)候我們需要更多減少在整個(gè)價(jià)值產(chǎn)業(yè)鏈中對(duì)材料的浪費(fèi)，右邊下邊這一幅圖，我們有6家設(shè)備制造商，所以大家可以算一下他們一個(gè)月的產(chǎn)量大概有多少，我們現(xiàn)在變的越來越高效。

左邊這幅圖是一個(gè)批次的產(chǎn)品，主要是生產(chǎn)輪胎的產(chǎn)品，像汽車行業(yè)中輪構(gòu)的生產(chǎn)需要很多產(chǎn)品這就涉及到裝備制造業(yè)，所以我們需要往這個(gè)方向發(fā)展，這個(gè)產(chǎn)品需要很多年的使用，所以要考慮到它的持久耐用性，我們也運(yùn)用到了3D打印技術(shù)。

最后一個(gè)部分是高效性，我們需要降低風(fēng)險(xiǎn)和很多的挑戰(zhàn)，從這個(gè)角度來看，這也就是為什么我們今天有這樣的會(huì)議，我們也有很多攝像頭在我們的技術(shù)中。在三個(gè)月之前，我們有很多合作的人根據(jù)這種技術(shù)做相關(guān)的合作，尤其像中國的一些企業(yè)，我們可以更多跟他們?nèi)〉煤献�，在這個(gè)圖片中有很多的產(chǎn)品，產(chǎn)品的類別非常多樣，我們有很多產(chǎn)品的設(shè)備，我們需要把它放再一個(gè)系統(tǒng)化的構(gòu)架中去考慮。

最后一個(gè)部分我想跟大家更多闡明一個(gè)問題，我們功能可以更多的設(shè)計(jì)，但是在增材制造行業(yè)中有很多不同應(yīng)用的場(chǎng)景，當(dāng)然我們可以根據(jù)需求進(jìn)行生產(chǎn)，從這個(gè)角度講，我們可以很好地降低產(chǎn)品原材料的使用，根據(jù)數(shù)字化的情況，我們有很多數(shù)字化的技術(shù)，幫助我們獲取最基礎(chǔ)的信息，更好地優(yōu)化我們的價(jià)值鏈。在兩年之前我有機(jī)會(huì)參觀北京合作伙伴的公司，同時(shí)我們看到整個(gè)鑄造和制造業(yè)確實(shí)沿著這個(gè)路線圖去發(fā)展的。

對(duì)于結(jié)論的部分，我們能做的事情還有很多，盧院士剛才給大家展現(xiàn)出來很多應(yīng)用場(chǎng)景，新材料的涌現(xiàn)我們會(huì)變的更為靈活，我們有更靈活的裝配件，很多不同的制造階段中，這些功能會(huì)不停地整合，尤其是對(duì)于配件的量級(jí)，它會(huì)變的越來越大，比如說有些時(shí)候，它有向宏觀和微觀發(fā)展的趨勢(shì)，像微觀領(lǐng)域中會(huì)發(fā)展到納米級(jí)別，我們可以看到在整個(gè)設(shè)計(jì)中，增材制造可以考慮這個(gè)零件的設(shè)計(jì)和材料的特性，而且制造后可以考慮到產(chǎn)品種類和定制的問題，我們需要使用必要的材料，而且減少能源的消耗，減少制造的時(shí)間，而且減少對(duì)環(huán)境的影響。

我們需要強(qiáng)大軟件的支持，需要大量驗(yàn)證的過程，所以我們需要很多模擬性的工作，當(dāng)然這不是一件簡單的事情，我們需要建模，進(jìn)行很多模擬的實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)都要變的更為高效，這些實(shí)驗(yàn)促進(jìn)產(chǎn)品走向生產(chǎn)的進(jìn)程。如果這些產(chǎn)品智能化之后，我們需要對(duì)它進(jìn)行控制，比如現(xiàn)在有很多熱源的選擇，像電弧，電子束，激光束，新的熱源不斷地產(chǎn)生，我們?cè)谡麄�(gè)向前推動(dòng)的過程中，我們已經(jīng)在法國取得了一些比較好的項(xiàng)目。我們整個(gè)環(huán)節(jié)都是對(duì)它進(jìn)行監(jiān)控的，在產(chǎn)品生產(chǎn)鏈的中間，還有產(chǎn)品生產(chǎn)之后的環(huán)節(jié)，如果想要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力的提升我們都是非常有信心，我們需要不斷地開發(fā)和研發(fā)，更好適應(yīng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，尤其是在不同領(lǐng)域中形成不同跨界的融合，

在很多其他方面中，我們都有一些瓶頸需要突破，很明顯，我們至少有一個(gè)更強(qiáng)勁的對(duì)于智能設(shè)備的控制，我們有非常大的獨(dú)特性。增材制造有很大的獨(dú)特性，它有很多不同的步驟和階段，比如它有智能化結(jié)合的階段，也有和機(jī)器人結(jié)合的階段。如果可以的話，我想給大家用一個(gè)簡短的視頻做結(jié)尾，這個(gè)展現(xiàn)增材制造工廠的未來，首先我們有一個(gè)控制室，在這個(gè)控制室可以決定預(yù)算，并且對(duì)此進(jìn)行掃描，制造階段會(huì)對(duì)設(shè)備進(jìn)行考量。這個(gè)盒子有循環(huán)使用材料的過程，我們有很多的解決方案，對(duì)于在整個(gè)盤子上面很多零件對(duì)它進(jìn)行分類，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)有一些可能的問題產(chǎn)生，對(duì)此進(jìn)行監(jiān)控，我們會(huì)有系統(tǒng)的步驟，這就是我們?cè)霎a(chǎn)制造工廠未來的場(chǎng)景，我們會(huì)變的越來越靈活，而且未來就在我們眼前，而且會(huì)有很多機(jī)器人進(jìn)入到我們生產(chǎn)的環(huán)節(jié)中去。

我們現(xiàn)在做一個(gè)總結(jié)，我們需要強(qiáng)調(diào)在生產(chǎn)過程中技巧和技能的打磨需要對(duì)此進(jìn)行培訓(xùn)，我們需要支持?jǐn)?shù)字化的發(fā)展，尤其是開發(fā)更多強(qiáng)有力的工具，幫助我們更好進(jìn)行生產(chǎn)。而且我們必須更多了解到功能性是最主要的產(chǎn)品的特性，要以產(chǎn)品的功能性為主。當(dāng)然，我們也是未來產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展的先驅(qū)者和領(lǐng)導(dǎo)者，我們希望中法之間能夠建立合作的紐帶，尤其是作為工程師的領(lǐng)域，還有法國技術(shù)部門，我們需要有更多新的技術(shù)層次，更多進(jìn)行深度的合作和討論，謝謝大家的聆聽。