以智能机器人、3D打印制造和数字化制造技术为核心的智能制造技术，及基于信息物理系统(CPS)、工业物联网和工业互联网为主的“工业4.0”计划发展到现在，已初见成效。
11月27日，由讯通展览公司主办的“第六届3D打印智能装备展暨2019增材制造国际高峰论坛”在深圳国际会展中心举行，来自全国各地的优秀科学家和企业家汇聚一堂。在会上，多位嘉宾分享了其在3D打印领域中的思考和探索，AI报道在此为您分享3D打印技术的最新发展。
3D打印赋能传统制造
增材制造（Additive Manufacturing，AM），俗称3D打印，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、医用生物材料或塑料等可粘合材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的高新制造技术。
发展到现在，3D打印技术正在成为发达国家实现制造业回流、提升产业竞争力的重要载体。以3D打印为代表的数字化、智能化制造以及新型材料的应用将重塑国家和地区比较优势以及经济发展格局。
华南理工大学教授、广东增材制造协会会长杨永强表示，早在2015年，工信部、发改委和财政部就研究制定了《国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016）》，推动3D打印的发展。《2019-2025年中国增材制造市场运行态势和战略咨询研究报告》显示，在2015-2017年间，我国增材制造产业规模年均增速超30%。
华南理工大学教授、广东增材制造协会会长杨永强
3D打印主要的应用领域有航天航空、医疗、模具制造、汽车、教育科研和个性化定制。在会上，广东汉邦激光科技有限公司总经理刘建业介绍，3D打印可快速精密地制造出任意复杂形状的零件，解决了许多复杂结构零件的成形，减少工序缩短了加工周期，同时加快了新品上市的速度，极大地降低了成本。
汉邦激光总经理刘建业
“3D打印正为12万亿美元的制造业市场赋能。”刘建业表示，以模具制造为例，格力滚筒洗衣机里的内桶注塑模具，在年需求量、人工成本等同等条件下，传统机加工的生产周期为122S一件，日产量为590件；而采用3D打印技术生产内桶模具，生产周期为86S一件，日产量为830件。相比传统机加工，采用3D打印每年可节省1180小时，费用降低约20万元。“后桶模具由于采用随行水路，产品冷却均匀，后桶与电机轴承座的同轴度达到了0.08，达到了高端洗衣机的同轴度要求。”刘建业说道，“这就意味着在某种程度上可以以一部中端的价格生产高端产品。”此外，产品结构越复杂，其制造速度的作用对比就越显著。
没有想象力约束的优势
中国工程院院士、华中科技大学教授、中国机械工程学会理事长李培根在以《白云生处有人家》为主题的演讲分享道，在“顾客主义”的创新逻辑中，根据技术态和需求态可分为颠覆者、引领者、推进者和革新者四个部分。“目前大部分的中国企业都处于“推进者”角色，推动已出现的产业快速发展，如智能电视、智能牙刷等。然而我们在革新者这一块，却极度缺乏人才，缺乏超前的想象和大胆的创造。”
中国工程院院士、华中科技大学教授李培根
江苏永年激光成型技术有限公司董事长颜永年则认为3D打印可以改变这一现象。3D打印是一种“从0变1”的技术，创作者需要事先在自己的脑海里构造出需要打印的产品形状样式，而后设置好参数，通过数字技术材料打印机才能打印出来，这就非常考验创作者的想象力与创作能力，如何把自己脑海里的想象化为成品，这是一个挑战，也是3D打印的魅力。“3D打印技术最大的优势就是没有约束，创作者可以充分发挥想象力去创造新产品、新物件。”颜永年在会上说道。
永年激光董事长颜永年
除此之外，颜永年还认为3D打印的优势在大量的高技术领域中，3D打印技术可以进行复杂内部结构的制造，也就是说，以往需要多零部件组合的产品可以一次成型。在复杂内部结构方面，用于控制流体的运动的场合，如航空发动机、燃气轮机的机匣、燃油喷嘴、雷达的阀体等；在复杂点阵结构方面，用于流体紊流和扰动程度的场合，如换热器、散热器、氢能源膜支持结构等；在复杂集成结构方面，复杂内部结构可以与外部管道相集成；在拓扑优化结构方面，有薄壁蜂窝结构、BBS结构等。
“美国GE公司LEAP喷气发动机燃料喷嘴是3D打印最成功的应用之一。”颜永年表示，通过3D打印技术，LEAP喷气发动机燃料喷嘴部件数量由20减到1，库存减少95%、重量减少25%、寿命延长5倍，成本降低30%且年产量提升到3.5万~4万件。
3D打印的挑战
然而，3D打印不是万能的，作为新型的增材制造，3D打印也有其不足之处。
由于3D打印是凝固态的微晶结构，虽强度很大，但塑性、抗疲劳性、抗冲击性较低，对于无大量复杂内部结构但对塑性、抗疲劳性、抗冲击性要求较高的产品难以发挥优势。此外，低结构集成度、无需大量零件组装的场合也是3D打印的弱势区。“小但强度高、个性化定制是3D打印最好的应用之一。”颜永年说道。
目前，中国已成为全球第二大设备安装总量国家，使用率达到10.6%，而美国为第一，使用率达35.9%。杨永强表示，“与第一相比，我们还有很大的进步空间。”
杨永强认为，目前金属3D打印技术的挑战主要为增材制造闭环控制、在线监测、在线缺陷修复技术等方面不成熟，新原理创新增材制造装备等仍需大力研发。而在材料方面，高强铝合金粉末材料、生物医疗粉末材料、低成本高质量不锈钢粉末等的研发将会为金属增材制造带来更多的应用，值得期待。
随着工业4.0时代的到来，以智能机器人、3D打印制造和数字化制造技术为核心的智能制造技术的“工业4.0”计划正在不断革新着各产业链环节，从细微之处不断提升效率与质量。在未来，新一轮的全球制造业竞争或将是3D打印与机器人等高端装备的竞争。
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