增材制造 聽聽青年科學家們是怎么看的

2016年4月22-24日，由中國機械工程學會、中國機械工程學會增材制造技術分會、中國機械工程學會特種加工分會主辦的第二屆全國增材制造青年科學家論壇在西安交通大學機械制造系統工程國家重點實驗室成功舉辦，論壇聚集了來自清華大學、西安交通大學、西北工業大學、華中科技大學、北京科技大學、第四軍醫大學、中國商飛、上海飛機設計研究院等全國知名科研院所的青年骨干，小編有幸參加了此次論壇，聆聽了各位青年才俊對增材制造創新與制造的談論，并有幸與其中青年科學家進行交流和探討，下面小編就帶大家直擊此次論壇畫面，分享這次的增材制造領域的饕殄盛宴。

此次論壇共分為三個分論壇，分別是生物3D打印，創新工藝、裝備與應用以及增材制造創新設計，小編跑遍三個會場，由于每個論壇報告人數眾多，小編在這里不能一一展現，僅選取各會場最具代表性的觀點與大家分享青年科學家眼中的增材制造。

生物3D打印

生物3D打印論壇采取的是以生物與醫療相結合的形勢展現目前增材制造最具前沿的生物學術成果和工程應用。生物醫療3D打印的從最初的體外研究模型到最后成功打印器官要歷經四個階段的發展歷程，即從非生物相容性到生物相容性，從不可降解到而降解，從非活性到活性。目前生物醫療3D打印技術雖然已經邁過第一階的發展，至第二階段，但是由于3D打印還沒有形成產業化，所以第一階段的發展并不完善。隨著3D打印技術的不斷成熟，未來個性化醫療定制與活性器官打印移植術將會讓人們無懼癌癥等病癥的侵襲，這將是引發生物醫療界的一項革命性技術成果。

問：老師您好，我是西北工業大學的3D打印方向的研究生，剛才聽您講到生物醫療打印內置物目前已經有多起成功應用于臨床的案例，但是現在還沒有形成產業化，我想請問您要想生物醫療3D打印能夠成熟應用于醫學需要克服哪些方面的困難？或者說目前面臨的問題有哪些？謝謝。

【王磊副教授，第四軍醫大學】

老師：對于生物醫療3D打印而言，雖然已經有臨床應用的成功案例，而且也是個性化應用的案例，3D打印要想在生物醫學領域形成產業化發展，可以從以下四個方面入手思考：

1、欠缺CFDA認證和批準導致3D打印植入器械面臨的巨大風險，缺乏行業標準和監管體系導致市場混亂。

目前臨床應用的都是成功的案例，醫學手術本來就存在風險，一旦在手術中發生意外，由于缺乏CFDA認證和批準，缺乏行業標準和監管體系，那么醫院和醫生就會面臨著民事賠償，甚至對簿公堂也是屢見不鮮的事兒，這就對醫院和醫生造成了很大的顧慮。

2、醫療3D打印產業化步履艱難，大部還停留在第一階段，少數醫院和企業進入第二階段的研究，3D打印植入物目前還只是在臨床試用階段。

加快3D打印研發力度，加大資金投入，加快人才培養，目前國內最缺的資源不是資金，不是政策，是專業人才。

3、3D打印改變了制造方式，但個性化植入器械在臨床的必要性有多大？相關風險與利益是否成正比？這需要相關產業資訊機構出具相關產業報告。

4、醫用3D打印合作平臺的建立。就像我之前PPT里面講的一樣，科研院所，企業，醫院之間要多溝通交流，尤其是與政府之間多溝通交流，推動3D打印發展的動力還是在于政策導向。

創新工藝、裝備與應用

創新工藝、裝備與應用分會場立足于工業3D打印，集中展現了金屬增材制造的最新科研成果與工藝、設備的應用概況，只要涉及到激光立體成形，激光表面工程以及原材料的使用情況等。由于工業3D打印的成本問題，現在其應用發展還是主要集中于航空航天領域，依然沒有延伸至民用工業領域。以我國民用大飛機C919為例，其中就有多達幾十個零部件，包括搖臂，艙門門栓等零部件采用3D打印技術生產制造，且已經通過中國民航局相關適應性航行的檢測，達到標準使用要求。

工業3D打印技術根據粉末輸送情況可分為送分工藝和鋪粉工藝，現在工業中使用最多的還是集中在鋪粉工藝的使用上，即SLM和SLS上，對于送粉工藝的金屬3D打印而言，因其穩定性不高還缺乏大規模工業應用。

問：老師您好，我想問一下目前阻礙工業3D打印應用普及的一大障礙就是成本問題，如果要想3D打印技術在民用工業上實現大規模應用，除了技術本身的發展成熟外，怎么才能做到降低成本？謝謝。

【梁恩泉，上海飛機設計研究院】

老師：目前，單件生產成本的確不是3D打印技術的優勢，但是3D打印工業應用是要用于零部件的量產的，3D打印由于本身的近凈成形性或者凈形成性優勢，這就使得相比較與傳統工藝而言，節省掉了時間成本，這個成本是很高的。比如C919大飛機的中央翼緣條零件，長3m多，如果采用傳統技術制造我們只能向國外訂購，從最初的下訂單到制作，到零件部到手裝機使至少也得一年多的時間，如果使用3D打印技術，我們在三個月內就可以制作出五件近凈成形件，這個優勢是不言而喻的。再者就是，一個材料成本的節省，3D打印不需要傳統工藝那么多的材料了，所以也節約了一個材料成本。所以，看3D打印技術的應用成本要看到量產后從時間等多角度考量綜合成本，單件是制作可能會成本很高，但是長時間量產的話，平均成本就不會高了。謝謝。

增材制造創新設計

增材制造創新設計分論壇的焦點在于材料結構設計，采用拓撲優化的結構設計模型，集中展現增材制造自由成形的優勢。由于增材制造不再受限于物體形狀的限制，這就最大程度的發揮了拓撲優化的使用，采用計算模擬手段讓計算機自動計算出物體在保證性能的前提下最優的結構設計，既節約了材料也為創新設計提供了生機。

問：老師您好，3D打印讓結構設計和優化最大程度的得到了釋放，對于很多網狀的物體結構采用3D打印技術制作的話，不同技術其表面粗糙度的程度是怎樣的呢？他能做的最小的孔徑是多大？謝謝。

【陳文炯副教授，大連理工大學】

老師：對于網狀的空格結構物體采用不同技術制作得到的表面質量也是不一樣的，以EBM和SLM這兩者為例，EBM比SLM制作的物體的表面粗糙度要差，一般EBM表面粗糙度為100-200微米，而SLM可以達到50-100微米級。EBM能夠制作小于40微米的孔徑，SLM會更小，為10-40微米。

在經濟壓力下行壓力加大的情況下，以制造業為基礎的整個實體經濟發展滯緩，增材制造技術為制造業帶來了一絲曙光和光明，此次論壇匯聚了全國各地的青年科學家，讓我們看到了未來支撐起整個增材制造的中堅。

特此感謝各位老師給予的耐心回答和交流。

本文作者窗前聽雨，微信Maggeing（加時請注明公司-姓名-職位以便備注）