對話學界大咖楊永強：突破技術(shù)瓶頸后， 3D打印將迎消費新增長級

來源: 南方都市報

導讀：最新市場統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，增材制造技術(shù)（3D打�。┦墙�年來迅速發(fā)展的激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重要領(lǐng)域。其中，廣東省增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴張迅速，2015年僅為20億元，2019年已達到60億元，年均增長31.6%，市場上擁有約400家企業(yè)，接近全國一半。

2020年9月，廣東省科技廳牽頭省發(fā)改委、省工信廳等5部門編制印發(fā)了《廣東省培育激光與增材制造戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群行動計劃（2021-2025年）》），“激光與增材制造”產(chǎn)業(yè)成為廣東省重點培育發(fā)展的十大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群之一，廣東的激光與增材制造產(chǎn)業(yè)隨之迎來首個省級層面的專題支持政策。

當前，這一產(chǎn)業(yè)還有哪些“卡脖子”環(huán)節(jié)需要創(chuàng)新突破？如何形成技術(shù)和應(yīng)用的規(guī)范？面向普通消費者的3D打印市場情況如何？日前，南都科創(chuàng)記者就以上問題對華南理工大學教授、博士生導師楊永強進行了訪談。

△楊永強教授

人物介紹：楊永強是華南理工大學增材制造實驗室的負責人，該實驗室自2002年以來，一直從事金屬零件增材制造技術(shù)研究，是我國最早系統(tǒng)開展SLM（激光選區(qū)熔化）成形技術(shù)的研究單位。楊永強同時也擔任中國機械工程學會增材制造分會常務(wù)理事兼增材制造設(shè)計專委會主任、中國3D打印技術(shù)聯(lián)盟副理事長以及廣東省增材制造（3D打印）協(xié)會會長等。

問：由您牽頭的華南理工大學增材制造實驗室研究團隊已經(jīng)在哪些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了技術(shù)落地應(yīng)用？

楊永強：華南理工大學的金屬3D打印從2002年開始起步，金屬3D打印，尤其是鋪粉式，精度高，技術(shù)難度也比較大。在國內(nèi)這個領(lǐng)域中，我們是做得最早的團隊，2004年就研發(fā)出了國內(nèi)第一臺激光選區(qū)熔化快速成型機，2007年實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。十幾年來，我們在以下幾個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，或者說是應(yīng)用落地。

第一是設(shè)備方面，我們實現(xiàn)了激光選區(qū)融化設(shè)備集成產(chǎn)業(yè)板設(shè)備的系列化生產(chǎn)，面向不同的應(yīng)用的場景推出專業(yè)機型，從成型尺寸最小的50×50毫米到650×650毫米，大概有五六個不同的機型。

第二是醫(yī)療領(lǐng)域，我們在醫(yī)學領(lǐng)域里面有兩個標志性的應(yīng)用產(chǎn)品都已經(jīng)投向了市場和應(yīng)用。第一個是舌側(cè)正畸托槽個性化定制的項目，在美國和德國都申請了專利；第二個是膝關(guān)節(jié)領(lǐng)域的應(yīng)用，我們和北京大學第三附屬醫(yī)院合作了幾個科研項目，產(chǎn)生了20多項發(fā)明專利，不僅有專利，還有從專用設(shè)備研發(fā)、產(chǎn)品研發(fā)到臨床的驗證，取得了比較好的臨床效果。這兩個產(chǎn)品已經(jīng)分別取得了二類和三類醫(yī)療許可證。除此之外，我們在醫(yī)學領(lǐng)域也做了很多科研探索，一些產(chǎn)品還處于科研驗證階段。

第三是航空航天、模具、科研等領(lǐng)域的應(yīng)用。我們針對不同的新興領(lǐng)域做了很多相關(guān)硬件，對不銹鋼、鈦合金、鈷鉻合金、銅合金、純鉭、純鎢等材料做了大量的工藝實驗。目前有大約十幾臺設(shè)備服務(wù)于這類行業(yè)。

問：在增材制造行業(yè)，您已深耕了十余年，您認為目前這一領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化的情況如何？

楊永強：從2002年到2012年，這整整10年的時間里，大家對3D打印不熟悉，或者是說這個技術(shù)沒有完全成熟，應(yīng)用方面受到很多限制。2012年以后，全世界對3D打印都非常重視。

在我國，從國家有關(guān)部委到地方政府，都對3D打印產(chǎn)業(yè)給予很多政策和項目的支持。國家層面，工信部、科技部、國家發(fā)改委等12個部委發(fā)布了兩份制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，分別是《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃（2015－2016年）》與《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2017－2020年)》，在這兩個發(fā)展規(guī)劃里，都把金屬增材制造裝備、3D打印材料列為首要的發(fā)展對象之一，上升到國家戰(zhàn)略，3D打印由此迎來發(fā)展的春天。

實際上我是非�？春眠@個領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化前景。技術(shù)水平方面，3D打印融合了最新的激光技術(shù)、材料技術(shù)、自動化技術(shù)、軟件技術(shù)等，已經(jīng)成為先進制造技術(shù)的典型代表，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，從航空航天、生物醫(yī)學、時尚珠寶到工業(yè)模具、汽車甚至造船行業(yè)等都對3D打印都巨大需求，這給國民經(jīng)濟和工業(yè)發(fā)展帶來了革命性的影響。

但是，3D打印作為制造技術(shù)中的新分支，產(chǎn)生的時間并不長，只有大約30多年的歷史。因此，技術(shù)的普及率還不夠，很多行業(yè)想不到可以使用這一技術(shù)。我們都知道，新技術(shù)的發(fā)展，尤其是制造技術(shù)，往往會受到應(yīng)用的牽動。由于行業(yè)應(yīng)用尚沒有完全興起，3D打印的發(fā)展規(guī)模還不是很大。不過，我認為，隨著國家制造業(yè)水平和人民生活水平的提高，對工業(yè)產(chǎn)品和醫(yī)療產(chǎn)品會有更加個性化和更深層次的需求，這是3D打印加快發(fā)展的契機。

廣東在3D打印的技術(shù)研發(fā)和市場開拓方面具有很強實力

問：您剛才提到，3D打印已經(jīng)成為先進制造技術(shù)的典型代表，您認為廣東在這一領(lǐng)域的創(chuàng)新基礎(chǔ)如何？

楊永強：無論是人才團隊、技術(shù)基礎(chǔ)還是市場需求，廣東都有很強的積累。從人才角度看，我們應(yīng)該是國內(nèi)最早做金屬3D打印的團隊，雖然坐了10年的“冷板凳”，但是也積累了很多專利和研究成果。

這意味著什么？也就是說，在2002年到2012年這段時間里，國內(nèi)從事金屬3D打印的團隊以我們?yōu)橹�，而且形成的專利論文大部分都是我們團隊在做的工作，因此我們在這方面的基礎(chǔ)是非常好的。在這10年中我們也跟很多的企業(yè)合作過，包括廣東、北京等地。因此，現(xiàn)在市面上很多企業(yè)的技術(shù)源頭是和我們有關(guān)聯(lián)的。

受惠于政策，這些年廣東也引進了這一領(lǐng)域的高水平研究團隊，如西南交通大學、哈爾濱工業(yè)大學和北方的很多高校都在廣東建立了聯(lián)合研究院或者研究生院，還有一些非常好的企業(yè)研究單位也在廣州建立了分支機構(gòu)。

除此之外，廣東非常注重應(yīng)用，尤其是在科技的布局和規(guī)劃方面，對應(yīng)用基礎(chǔ)研究投入了大量經(jīng)費。在2014年到2017年這幾年間，廣東省專門實施了增材制造的重大專項，這幾年也在持續(xù)支持。并且，廣東作為制造大省，有著廣泛的產(chǎn)業(yè)需求，可以較好地實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)需求帶動科研發(fā)展。因此，放眼全國，廣東在3D打印領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)和市場開拓方面都有很強的實力。

問：廣東在2020年出臺了培育“雙十”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群行動計劃，其中就包含激光與增材制造。您認為這一計劃對產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展有哪些重要意義？

楊永強：過去廣東省科技廳是通過重大專項支持增材制造，后來按照國家科技部戰(zhàn)略布局，結(jié)合廣東省實際的產(chǎn)業(yè)情況，把激光和增材制造放在一起，叫激光和增材制造。這個產(chǎn)業(yè)是一個朝陽產(chǎn)業(yè)，發(fā)展速度非�？�。

但是以前分散得比較厲害，各自為戰(zhàn)，或者是說遍地開花，形成不了合力。這種明確的新興產(chǎn)業(yè)行動計劃出臺以后，會引導、推動增材制造行業(yè)邁向新的臺階。而且行動計劃是經(jīng)過全國相關(guān)領(lǐng)域的專家經(jīng)過充分的討論和研究以后提出來的，它符合國家發(fā)展的政策和廣東省的實際情況，可以引導這個行業(yè)向更高端以及大規(guī)模批量應(yīng)用的方向發(fā)展，也能吸引研究團隊和社會資金的注入，形成聚集作用。

3D打印各領(lǐng)域要逐漸形成團體標準、行業(yè)標準等

問：在增材制造行業(yè)，您認為還有哪些“卡脖子”環(huán)節(jié)需要創(chuàng)新突破？

楊永強：在高端產(chǎn)品以及一些關(guān)鍵零部件方面確實存在一些“卡脖子”的問題，比如高端的激光器、光學振鏡等，還比較依賴于國外技術(shù)。但是，這幾年來政府和企業(yè)都加大了對這一領(lǐng)域的研究布局，比如廣東省科技廳從2018年就開始支持光學元器件的重點研發(fā)，現(xiàn)在市場上涌現(xiàn)出了一些質(zhì)量不錯的國產(chǎn)替代品，在不久的將來，我們很有可能會趕超國外水平。

問：在您看來，3D打印在逐漸向生物或公共設(shè)備領(lǐng)域融合應(yīng)用的過程中，如何形成技術(shù)和應(yīng)用的規(guī)范？

楊永強：一要遵循醫(yī)療許可證規(guī)定。在醫(yī)學上，不管是什么樣的新技術(shù)，首先要遵守相關(guān)醫(yī)療產(chǎn)品的要求，拿到醫(yī)療許可證。

其次是標準的制定。各領(lǐng)域的應(yīng)用要逐漸地形成團體標準、行業(yè)標準、國家標準，讓3D打印的產(chǎn)品有法可依，有標準可以參照，這對行業(yè)的健康發(fā)展是非常有意義的。

問：您認為面向普通消費者的3D打印能否在短期內(nèi)迎來更大的普及發(fā)展？

楊永強：3D打印的分類很多，從材料來看不僅僅只有金屬，也有很多生物方面的，還有一些像高分子材料、塑料、尼龍甚至沙子等，都可以打印。目前面向普通消費者的3D打印，更多地是做一些創(chuàng)新的設(shè)計驗證。

比如，在國外有很多發(fā)燒友、創(chuàng)客，愿意用3D打印來制造他們設(shè)計的東西。這樣的3D打印產(chǎn)品我們叫桌面機，它本身的設(shè)備價格已經(jīng)非常低了，和普通的打印機價格差不多，甚至更便宜，辦公室或普通家庭花幾千塊錢就可以買一套。

可以明顯地看到，3D打印已經(jīng)逐漸走下神壇、走入民間了。雖然從國內(nèi)來看，消費市場的占有率還不是很大，但我相信隨著這一技術(shù)的廣泛普及以及更多年輕人的關(guān)注，需求量會越來越大，成本也會更加低廉，未來這一消費級的市場是非常有潛力的。

當然，這其中還需要突破一些技術(shù)瓶頸。比如激光、激光器、軟件系統(tǒng)等的大規(guī)模國產(chǎn)化，目前這方面的高端產(chǎn)品我們還需要依賴進口，另外我們也還需要突破國外知識產(chǎn)權(quán)的限制。把這些問題克服后，這個市場會迎來爆發(fā)性增長。