卢秉恒：3D打印重构社会生产生活方式
——专访西安交通大学机械工程学院院长卢秉恒
- 发布时间：2015-12-04
- 浏览次数：1277
专访西安交通大学机械工程学院院长卢秉恒
记者：里夫金提出互联网与新能源的结合引发第三次工业革命，您对第三次工业革命是怎么认识的？
卢秉恒：次工业革命是发明蒸汽机，劳动变成机器化，体力、畜力劳动让机器代替，从手工业作坊变成工业化生产。第二次工业革命，有了电磁场理论，人们发明了电动机，可以用电力提供动力，机床也发明了，人们能够大批量生产产品，以福特汽车大批量的生产方式为代表，建立了公差、互换性理论，制造的零件可以互换，大批量制造使汽车变得很便宜，形成大批量制造模式。
第三次工业革命根本上是信息化广泛而深入地进入各种领域。从数控机床发展到智能机床，生产线也是智能的，可以监控制造过程，发现有问题可以更换刀具、调整机床。信息化可以把人们的消费需求集中起来，做个性化设计，用3D打印、智能软件控制生产出需要的单件产品，用批量生产、交货的成本和交货期生产个性化的商品。形成一种新的生产模式。我认为第三次工业革命的特征是信息与工业技术融合，能够生产个性化东西，机器不但代替了人的体力，而且还代替智力。在此背景下，我国提出“互联网+”的概念是非常适时的。
记者：近年来，3D打印成为热词，有哪些具体用途？它的变革意义是什么？
卢秉恒：3D打印的用途，一是产品的快速开发，像快速制造模型、模具、首件。二是生产个性化的产品。三是材料节约型制造，这在航空航天领域表现明显，社会价值也比较大。四是用3D打印的观点对我们现有的产品、装备进行再设计，在结构一体化、换热结构的优化等等，可以形成许多设计创新，使人们的创新设计不再受到可制造性的约束。五是用3D打印进行再制造，对某些器件进行修复。如以前飞机发动机叶片磨损了只能整台发动机报废，现在可以用3D打印进行修复，花费很少的材料与工时，使昂贵的发动机再生。
3D打印是比较符合工业4.0特征，一是3D打印通过计算机可以把制造过程控制到零件结构的每一个点；二是自动化制造过程中没有中间障碍。目前，在CAD、CAM、数控加工的制造过程中，存在自动化孤岛。把图纸变成驱动数控的程序，首先要对制造产品有工序过程设计，毛坯从哪里来，加工分几道工序，先后顺序如何，要采用什么样的设备，要准备什么样的工装卡具等等，这些东西是很复杂的专门知识，这一系列的路径排列组合，让人们陷入困惑，实现自动化的CAPP是很难的。从863计划开始，我们要做计算机辅助工艺过程设计（CAPP），直到现在也没有这样商业化的软件，因为问题太复杂了、零件品种、加工工序太多了、排列组合的可能性太多了，人们不可能穷尽和完全掌握它。
而3D打印把这些工序过程变成了一个过程，其数据格式是统一的，不存在CAPP自动化、智能化的瓶颈。3D打印消除了自动化孤岛，能体现“工业4.0”的特点。
记者：在“工业4.0”时代，企业的出路和发展方向在哪里？
卢秉恒：工业4.0是指工业、信息物理系统融合，现在我们到了信息时代，信息对我们的生活对制造业会产生重大影响，因此我们要把物理系统各个数据接口做好，符合标准。这样一来，我们在自动化、智能化的推进过程中就没有障碍和孤岛了。
记者：“互联网+”、3D打印、“工业4.0”对人们的生产生活有什么具体的影响？
卢秉恒：它们改变人们的生活和工作模式，人们以后可以不在商场挑商品，可以自己设计自己需要的商品，把自己的需求发布到网上，很多创客进行设计，然后分包组织生产，再进行物理配送。如此一来，它使社会生产模式发生了变化，给创新带来更大的空间。
人们不再受单位的约束，设计师可能就是自由职业者，这使得社会生产的组织模式、社会生活的模式发生很大变化。今天你可以设计飞机，明天可以设计时装。个人的创新能力可以大程度地得到发挥，形成一个真正创新型社会。
随着个性化消费时代的到来，大批量的生产如果设计出现偏差，产销不对路，就卖不出去造成浪费。现在海尔跟用户一起设计，体现用户需求，这个产品肯定是用户需求的。个性化、定制化变成可能，是因为信息化提供了个性化设计制造的平台。
记者：我国3D打印技术在世界上处于何种位置？未来进一步发展还面临哪些瓶颈？
卢秉恒：我国3D打印研究工作做得不错，排在世界前列。我国3D打印的数量在世界上第二。3D打印在某些方面的研究处于全球地位，像北京航空航天大学教授王华明用打印出飞机起落架，现在批量列装；2001年，西安交大做个性化的下颌骨修复，当时中国媒体报道，而直到2012年欧洲才做例。但是在3D打印的产业化、应用方面，我国还有差距，我国的装机量在世界上第四，我国制造业占世界的五分之一，是世界，从这点来看，3D打印跟我国整体制造业还是不匹配的。由于3D打印许多技术还有待发展，所以现在我们有经过努力实现并跑的机遇。我们可以抓紧科技革命、产业变革机遇，利用自有的优势，走到世界前列。
3D打印材料是世界范围的难题，很多工程材料目前还不适合用3D打印，打印的效率、成本都划不来，这还需要深入研究。我国在发展上的瓶颈主要有：缺少原创、在核心器件的开发不够等，尤其这一产业规模小，在各个制造领域应用3D打印还缺少研究。市场好了才能带动发展，而应用上存在瓶颈，例如进入航空航天、医疗领域时都需要标准，医疗产品没有个性化的标准，难以进入应用。我们2001年突破颌面骨修复技术，成果早就很成熟，申报认证有六七年了，由于缺乏国家标准，一直没有批复下来，没有标准就不能发证，就不能大规模应用。用于航空也很难，没有标准，无法衡量是否符合适航标准就不能大规模应用。而这两个行业应用前景广阔，但是都缺乏标准。