以智能機器人、3D打印製造和數字化製造技術為核心的智能製造技術，及基於信息物理系統(CPS)、工業物聯網和工業互聯網為主的“工業4.0”計劃發展到現在，已初見成效。
11月27日，由訊通展覽公司主辦的“第六屆3D打印智能裝備展暨2019增材製造國際高峰論壇”在深圳國際會展中心舉行，來自全國各地的優秀科學家和企業家匯聚一堂。在會上，多位嘉賓分享了其在3D打印領域中的思考和探索，AI報道在此為您分享3D打印技術的最新發展。
3D打印賦能傳統制造
增材製造（Additive Manufacturing，AM），俗稱3D打印，是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬、醫用生物材料或塑料等可粘合材料，按照擠壓、燒結、熔融、光固化、噴射等方式逐層堆積，製造出實體物品的高新制造技術。
發展到現在，3D打印技術正在成為發達國家實現製造業迴流、提升產業競爭力的重要載體。以3D打印為代表的數字化、智能化製造以及新型材料的應用將重塑國家和地區比較優勢以及經濟發展格局。
華南理工大學教授、廣東增材製造協會會長楊永強表示，早在2015年，工信部、發改委和財政部就研究制定了《國家增材製造產業發展推進計劃（2015-2016）》，推動3D打印的發展。《2019-2025年中國增材製造市場運行態勢和戰略諮詢研究報告》顯示，在2015-2017年間，我國增材製造產業規模年均增速超30%。
華南理工大學教授、廣東增材製造協會會長楊永強
3D打印主要的應用領域有航天航空、醫療、模具製造、汽車、教育科研和個性化定製。在會上，廣東漢邦激光科技有限公司總經理劉建業介紹，3D打印可快速精密地製造出任意複雜形狀的零件，解決了許多複雜結構零件的成形，減少工序縮短了加工週期，同時加快了新品上市的速度，極大地降低了成本。
漢邦激光總經理劉建業
“3D打印正為12萬億美元的製造業市場賦能。”劉建業表示，以模具製造為例，格力滾筒洗衣機裡的內桶注塑模具，在年需求量、人工成本等同等條件下，傳統機加工的生產週期為122S一件，日產量為590件；而採用3D打印技術生產內桶模具，生產週期為86S一件，日產量為830件。相比傳統機加工，採用3D打印每年可節省1180小時，費用降低約20萬元。“後桶模具由於採用隨行水路，產品冷卻均勻，後桶與電機軸承座的同軸度達到了0.08，達到了高端洗衣機的同軸度要求。”劉建業說道，“這就意味著在某種程度上可以以一部中端的價格生產高端產品。”此外，產品結構越複雜，其製造速度的作用對比就越顯著。
沒有想象力約束的優勢
中國工程院院士、華中科技大學教授、中國機械工程學會理事長李培根在以《白雲生處有人家》為主題的演講分享道，在“顧客主義”的創新邏輯中，根據技術態和需求態可分為顛覆者、引領者、推進者和革新者四個部分。“目前大部分的中國企業都處於“推進者”角色，推動已出現的產業快速發展，如智能電視、智能牙刷等。然而我們在革新者這一塊，卻極度缺乏人才，缺乏超前的想象和大膽的創造。”
中國工程院院士、華中科技大學教授李培根
江蘇永年激光成型技術有限公司董事長顏永年則認為3D打印可以改變這一現象。3D打印是一種“從0變1”的技術，創作者需要事先在自己的腦海裡構造出需要打印的產品形狀樣式，而後設置好參數，通過數字技術材料打印機才能打印出來，這就非常考驗創作者的想象力與創作能力，如何把自己腦海裡的想象化為成品，這是一個挑戰，也是3D打印的魅力。“3D打印技術最大的優勢就是沒有約束，創作者可以充分發揮想象力去創造新產品、新物件。”顏永年在會上說道。
永年激光董事長顏永年
除此之外，顏永年還認為3D打印的優勢在大量的高技術領域中，3D打印技術可以進行復雜內部結構的製造，也就是說，以往需要多零部件組合的產品可以一次成型。在複雜內部結構方面，用於控制流體的運動的場合，如航空發動機、燃氣輪機的機匣、燃油噴嘴、雷達的閥體等；在複雜點陣結構方面，用於流體紊流和擾動程度的場合，如換熱器、散熱器、氫能源膜支持結構等；在複雜集成結構方面，複雜內部結構可以與外部管道相集成；在拓撲優化結構方面，有薄壁蜂窩結構、BBS結構等。
“美國GE公司LEAP噴氣發動機燃料噴嘴是3D打印最成功的應用之一。”顏永年表示，通過3D打印技術，LEAP噴氣發動機燃料噴嘴部件數量由20減到1，庫存減少95%、重量減少25%、壽命延長5倍，成本降低30%且年產量提升到3.5萬~4萬件。
3D打印的挑戰
然而，3D打印不是萬能的，作為新型的增材製造，3D打印也有其不足之處。
由於3D打印是凝固態的微晶結構，雖強度很大，但塑性、抗疲勞性、抗衝擊性較低，對於無大量複雜內部結構但對塑性、抗疲勞性、抗衝擊性要求較高的產品難以發揮優勢。此外，低結構集成度、無需大量零件組裝的場合也是3D打印的弱勢區。“小但強度高、個性化定製是3D打印最好的應用之一。”顏永年說道。
目前，中國已成為全球第二大設備安裝總量國家，使用率達到10.6%，而美國為第一，使用率達35.9%。楊永強表示，“與第一相比，我們還有很大的進步空間。”
楊永強認為，目前金屬3D打印技術的挑戰主要為增材製造閉環控制、在線監測、在線缺陷修復技術等方面不成熟，新原理創新增材製造裝備等仍需大力研發。而在材料方面，高強鋁合金粉末材料、生物醫療粉末材料、低成本高質量不鏽鋼粉末等的研發將會為金屬增材製造帶來更多的應用，值得期待。
隨著工業4.0時代的到來，以智能機器人、3D打印製造和數字化製造技術為核心的智能製造技術的“工業4.0”計劃正在不斷革新著各產業鏈環節，從細微之處不斷提升效率與質量。在未來，新一輪的全球製造業競爭或將是3D打印與機器人等高端裝備的競爭。
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