楊永強教授：金屬增材製造將走向何方？

楊永強

華南理工大學教授，博士生導師

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談金屬增材製造的趨勢

楊永強教授：在所有增材製造技術里，金屬增材製造應該是目前發展最快，也是應用前景最好的技術之一。目前，它有幾個發展趨勢：一是，零件尺寸越做越大。現在增材製造出來的零件大部分尺寸較小、效率偏低，滿足不了工業發展的要求以及市場對於大型零部件的需求；二是，成型效率和製造精度進一步提升。供應商、市場在這方面的要求也比較高；三是，比較完善的檢測系統和製造標準的出台。現在國內很多設備製造商，以及國外比較有名的一些製造商在中國銷售設備，但是，現在我們製造產品的標準以及檢測的體系還沒完全建立起來。很多人說國外的設備做的好，國內設備不好，這只是一個先入為主的觀念，沒有什麼依據，這也體現了制訂標準的重要性；四是，應用端開發持續加快。無論是金屬增材製造還是3D列印，全球的應用、市場份額都不是很高，尤其在國內，儘管現在炒的火熱，但真正的市場營收、經濟效益並不明顯，甚至可以說比較少，主要的原因就在於應用端還沒有充分開發，在很多應用領域，人們還不太了解和認識金屬增材製造和3d列印技術，不知道它能做什麼，能做到什麼程度？因此，應用端是整個行業亟待開發的。

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談金屬增材製造工業應用

楊永強教授：金屬增材製造的工業化應用領域，主要有三個：第一個是航空航天。航空航天領域很多零部件都比較複雜，成本較高，3D列印與增材製造因為它的技術特點，特別適合在這一應用領域大展拳腳。國外像GE公司，以及國內很多航空航天的企業也都非常重視在這一領域的發展。

第二個是生物醫療。3D列印在生物醫療領域的應用非常受矚目，且已經普及——從模型，到一類器械、二類三類器械都已經有成功案例，尤其是三類器械如植入體，這方面的應用受到了國家、地方還有整個行業的高度重視。所以說生物醫療是3D列印未來發展非常大的一個市場領域。不過，這一領域尚需解決一個約束的瓶頸——先獲取醫療許可。

第三個是工業模具領域。在3D列印還叫「快速成型」的時候，就有很多預測說模具行業是3D列印最大的應用領域。工業模具行業有著每年數千億的市場，可謂巨大。但3D列印在模具上的應用還遠遠沒有達到它該獲得的市場份額，還僅處於起步階段，主要原因在於它的競爭對手CNC技術比較成熟，很多工業模具用CNC機床就可以做出來，對比之下3D列印還沒有太大的優勢，但隨著工業的發展、技術的提高，3D列印適合於各種形狀複雜、曲面、可列印內部結構的優勢會凸顯。隨著以功能需要為導向的3D列印越來越被認可，當3D列印達到最佳的性價比時，未來在工業模具領域會有非常大的發展空間。

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談增材製造相關扶持政策

楊永強教授：在我國，從國家有關部委，到地方政府，都對3D列印產業給予很多政策和項目的支持。分兩個層面說吧：一、國家層面，基於產業發展的出發點，近年來，工信部、科技部、發改委等十二個部委發布了兩份製造產業的發展規劃——分別是《增材製造產業發展推進計劃（2015-2016）》與《增材製造產業發展行動計劃(2017-2020)》，在這兩個發展規劃里，都把金屬增材製造裝備、3D列印材料列為首要的發展對象之一，這也可以看出，增材製造技術在中國製造里的重要地位；二、地方層面，比如說，2014-2018年，廣東省連續4年推出了專門的激光和增材的重大專項，支持了很多項目；2018-19年又參照國家的科技部的重點研發計劃，也投入大筆資金支持並制訂了激光和增材製造的重點研發計劃。

無論是國家還是地方的這些實實在在的舉措，主要目的是推進產業發展。比如說廣東省去年年底出台「促進科技創新十二條」，雖然沒有重點提及3D列印，但它也是科技創新重點支持、重點發展的對象。此外，還有很多配套的政策。

這些政策吸引了大量的社會資金投入到3D列印行業，促進了產業的繁榮發展。在這些政策、資金的支持下，國家級、省市級3D列印創新中心紛紛建立，甚至一些大企業，都在相繼建立增材製造研發和創新中心。可以看到，3D列印技術受到的重視可以說是前所未有的，沒有任何一個技術曾有如此待遇，相信在各級各方的重視下，金屬增材製造、3d列印有著非常光明的前景。

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談專利落地的產業化

楊永強教授：我們華南理工大學在金屬增材製造領域進行研發是從2002年開始的，也從那個時候開始進行專利上的布局。我們的專利大概分幾個方面，一是設備，設備的專利主要在關鍵技術和關鍵零部件方面；二是控制軟體和外觀設計專利；三是3D列印的創新應用。

我們華南理工大學金屬材料增材製造團隊經多年的積累，已經申請了300多項專利，其中，發明專利授權的已經達到48項，實用新型專利授權的已經超過了120項。我們還有很多應用領域的創新專利，比如醫學應用，從口腔科到骨科，有很多關鍵技術的專利……華南理工把一些重點設備的發明專利以及一些重點的實用新型專利轉移給了雷佳增材公司進行產業化。

雷佳是一家2017年成立的科技型企業，它主要以生產金屬3D印表機為主，目前有DiMetal-50、DiMetal-100等小型金屬3D印表機以及DiMetal-280、DiMetal-300、DiMetal-500等大型多材料金屬3D印表機。這些設備都是因應用需求而開發的。此外，雷佳還承接加工服務等業務，在模具、醫學、精密零部件、珠寶首飾等等行業，也做了大量的加工服務和示範應用。由於一個企業發展有一定的規律，雷佳成立才兩年，設備主要在一些特定行業銷售，市場佔有率還有待提高。其實整個3D列印市場規模現在也不是很大，所有的企業都處在開發市場的起步階段，但雷佳是一家開拓性企業，相信在不久的將來，雷佳的產品會在某一些行業里大放異彩。

我們還把一些應用方面的專利轉移給了其它企業，比如做牙科正畸托槽的廣州瑞通生物科技有限公司。我們還和北京大學第三醫院合作，申請了20多項像膝關節方面的發明專利，通過授權和出售的方式賣給了北京某家醫療器械有限公司，由他們專門把3D列印的膝關節應用到臨床上，進行產業化和醫療許可。可以說，我們的技術專利，從專利申請、布局到專利轉化、應用等方面工作開展得十分順利。

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談金屬增材製造的產業布局

楊永強教授：目前整個3d列印的應用市場還有待開發，不光是雷佳，國內所有的3D列印設備製造商都肩負著開發市場的重要任務。雷佳在市場開發方面將著手在四個領域做一些準備與投入：一是醫學領域。醫學市場體量非常大，但醫學應用有一些准入門檻，比如3D列印產品須通過醫療器械管理部門和國家葯監局認證，以及個性化設計方面也需要制定一些標準等等，而且社會認知也需要一個過程。目前在這一領域，我們可以提供一些加工服務，比如幫醫院打一些樣品來做一些測試性的臨床試驗，但大規模生產還需要進一步開發；二是模具領域。工業模具的需求非常大，3d列印未來在這一領域的巨大能量是可預見的。只是目前的3D列印在兩個方面有所欠缺——一是表面質量和尺寸精度需要提高；二是成本過高。隨著市場的開發、材料和設備的逐漸成熟，成本逐漸下降，高性價比的3D列印在模具領域廣泛應用指日可待；三是珠寶首飾領域。其實非金屬的蠟膜和樹脂膜在珠寶首飾領域的應用已經很普遍，但金屬列印現在還處於初期階段，未來市場的發展空間非常大，我們在這方面還需要做大量的開拓性工作去開發市場；四是精密小型零部件領域。列印體積小、形狀複雜、需求量大的物件是3D列印的優勢所在，量產化是未來的發展方向，以此打破「3D列印只能做單件和小批量生產」的束縛，精密小型零部件將會是產生巨大經濟效益的領域。目前我們已經在這個領域做了一些嘗試，取得了不小的突破。

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談增材製造產業化的經驗與教訓

楊永強教授：對一種新的技術進行一些創新的開發其實並不是一件容易的事，要在增材製造行業扎穩腳跟，首先，你需要有敏銳的眼光，在整個科技發展的前沿發現並找到適合自己的突破口，即是根據自身的能力、自身的優勢選擇適合的技術領域，而不是盲目地對不擅長的事情大包大攬。比如我87年研究生畢業就進入了激光領域，在相長的時間裡，這個行業並沒有做起來，在我接觸激光3D列印技術後，我覺得這會是未來一個很有潛力的發展方向，便從激光行業轉到了增材製造技術上來，也算是比較早進入增材製造領域的。

第二點，長時間的堅持。我曾說過我在這個行業里坐了10年冷板凳，這話怎麼說的呢？就是我們剛剛開始金屬3D列印研究的時候，大家對此相當陌生，都覺得這是很好的技術，但當我們進行推廣的時候，他們就會說你的尺寸精度不夠，強度不行……缺點能給你說一大堆，但在挫折面前，你需要保持耐心，認準一個方向後，堅持不懈，幾年、幾十年……投入大量的精力去堅持。很多同行說我們華南理工大學的團隊在這個領域做的非常好，其實大家只看到我們今天的輝煌，沒看到我們前面那麼多年的心酸。人們從開始的不認識到認識，到現在有更多的人來主導、來投入這一技術領域，做研發、做生產，發展態勢很喜人。

第三，緊跟市場。我們做科研的，做論文、做技術研究，如果束之高閣並不會產生什麼社會效益，要緊跟市場，去做一些應用前景比較好且市場需求的技術開發。這些年來，我們華南理工大學一直就是這麼做的。

來源：3D列印商情

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