中国工程院院士卢秉恒：我国增材制造行业进入快速发展阶段

近日，中国工程院院士、西安交通大学教授卢秉恒谈到我国增材制造行业发展时表示，增材制造（3D打印）最近几年发展非常快，年增长率保持在20%～40%。其中，熔融沉积成型技术（FDM）尤其迎合了创客的需要和教育的需要，发展十分迅速。最近较为流行的光固化技术（SLA）也在产品开发中发挥了重要作用。

创新技术不断涌现

最近几年，增材制造创新技术不断涌现，比如面曝光技术，应用光固化原理，材料可以像拉拔一样快速成型，效率提高50倍～100倍。再比如一体技术金属打印，实际上是用光固化的材料加上金属粉末或陶瓷粉末进行打印，打印以后需要进行脱脂、烧结。

其实，许多传统制造技术都可以与3D打印技术相结合。例如铸造技术，利用层层堆积的概念，用一层层薄层铸造来形成3D打印新的技术。卢秉恒团队有一个专利就是在每一层铸造中采取锻打的方法来提高强度，增加结构材料的致密度来提高性能。他们做了很多堆焊实验，认为这是大型结构件高效的制造方法，可以达到每小时5千克甚至10千克。

功能梯度材料受到重视

复合材料的应用也是一个非常重要的方面。例如汽车、飞机和航天设备，都需要在减轻重量的同时保持高强度或高刚度，这时就可用到复合材料。纤维复合材料具有比强度高、比模量大、热稳定性好、可设计性强、重量轻等特点。纤维复合材料包括长纤维复合材料和短纤维复合材料。长纤维复合材料在车身的制造方面还存在许多技术难关，它在一些表面较展开的曲面比较容易制造，但是在曲面变化较大的凹凸结构中则较难实现。这时，也可以用短纤维复合材料或树脂复合材料解决这个问题，达到很好的强度。

3D打印在各种高端制造领域得到了较大发展。

在医疗领域，3D打印对于实现精准医疗具有广阔的应用前景，从影像诊断、三维数据设计、骨骼等结构打印到临床手术，3D打印能够实现个性化组织再生和修复。目前，3D打印在医疗器械制造和专业医疗辅助器械方面的应用发展较为成熟。3D打印技术较为典型的医疗应用包括构建手术规划模型、医疗培训教学、手术导板、3D打印植入物以及假肢、助听器等康复医疗器械。医疗器械领域可以充分发挥3D打印特性化的特点。2000年，卢秉恒团队做了3D打印用于下额骨特性化替换的试验，2018年2月，“个体化下颌骨重建假体”获得国内首张个体化定制骨科内植物器械注册证。

卢秉恒认为，目前，我国3D打印在应用领域进展良好，但是在原创的装备、原创的技术方面与发达国家相比仍有较大差距，希望能够通过多学科交叉，包括材料领域、信息领域、生物医疗领域的交叉来推动3D打印技术的创新。

3D打印未来发展趋势

“微纳结构增材制造工艺与装备”被科技部列为重大共性关键技术类项目，目标是以微机电系统、传感器、微纳光学、精密医疗器件等为应用对象，开展器件制造应用实验，形成具有重大应用前景的新型功能器件原型，实现具有微纳特征的三维结构与功能一体化制造。目前，智能制造需要很多的传感器，在微电子工业制造领域可能需要上百万件，但是在某些定制化领域，只需要少量、多批度的传感器，这时3D打印就能发挥重要作用。3D打印具有能够制造复杂形状的优势，它可以对产品结构进行改造、进行再设计，使很多零件结合成一个零件。

第一，3D打印产业将逐渐成为各行各业产品开发的利器。今后5～10年，也许各个领域都会用3D打印技术开发自己的产品和装备。

第三，大型企业跨界介入，促进行业发展。例如GE公司，用3D打印技术革新了汽车发动机的零件。他们还专门成立了增材制造公司，并投入大量资金来进行研发活动。

卢秉恒描画了增材制造发展的路线图：

在应用发展方面，逐步从20世纪的产品原型走向3D打印开发，再走向批量生产；

在产业发展方面，从装备发展到各个领域，再发展到尖端科技；