增材制造 听听青年科学家们是怎么看的

2016年4月22-24日，由中国机械工程学会、中国机械工程学会增材制造技术分会、中国机械工程学会特种加工分会主办的第二届全国增材制造青年科学家论坛在西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室成功举办，论坛聚集了来自清华大学、西安交通大学、西北工业大学、华中科技大学、北京科技大学、第四军医大学、中国商飞、上海飞机设计研究院等全国知名科研院所的青年骨干，小编有幸参加了此次论坛，聆听了各位青年才俊对增材制造创新与制造的谈论，并有幸与其中青年科学家进行交流和探讨，下面小编就带大家直击此次论坛画面，分享这次的增材制造领域的饕殄盛宴。

此次论坛共分为三个分论坛，分别是生物3D打印，创新工艺、装备与应用以及增材制造创新设计，小编跑遍三个会场，由于每个论坛报告人数众多，小编在这里不能一一展现，仅选取各会场最具代表性的观点与大家分享青年科学家眼中的增材制造。

生物3D打印

生物3D打印论坛采取的是以生物与医疗相结合的形势展现目前增材制造最具前沿的生物学术成果和工程应用。生物医疗3D打印的从最初的体外研究模型到最后成功打印器官要历经四个阶段的发展历程，即从非生物相容性到生物相容性，从不可降解到而降解，从非活性到活性。目前生物医疗3D打印技术虽然已经迈过第一阶的发展，至第二阶段，但是由于3D打印还没有形成产业化，所以第一阶段的发展并不完善。随着3D打印技术的不断成熟，未来个性化医疗定制与活性器官打印移植术将会让人们无惧癌症等病症的侵袭，这将是引发生物医疗界的一项革命性技术成果。

问：老师您好，我是西北工业大学的3D打印方向的研究生，刚才听您讲到生物医疗打印内置物目前已经有多起成功应用于临床的案例，但是现在还没有形成产业化，我想请问您要想生物医疗3D打印能够成熟应用于医学需要克服哪些方面的困难？或者说目前面临的问题有哪些？谢谢。

【王磊副教授，第四军医大学】

老师：对于生物医疗3D打印而言，虽然已经有临床应用的成功案例，而且也是个性化应用的案例，3D打印要想在生物医学领域形成产业化发展，可以从以下四个方面入手思考：

1、欠缺CFDA认证和批准导致3D打印植入器械面临的巨大风险，缺乏行业标准和监管体系导致市场混乱。

目前临床应用的都是成功的案例，医学手术本来就存在风险，一旦在手术中发生意外，由于缺乏CFDA认证和批准，缺乏行业标准和监管体系，那么医院和医生就会面临着民事赔偿，甚至对簿公堂也是屡见不鲜的事儿，这就对医院和医生造成了很大的顾虑。

2、医疗3D打印产业化步履艰难，大部还停留在第一阶段，少数医院和企业进入第二阶段的研究，3D打印植入物目前还只是在临床试用阶段。

加快3D打印研发力度，加大资金投入，加快人才培养，目前国内最缺的资源不是资金，不是政策，是专业人才。

3、3D打印改变了制造方式，但个性化植入器械在临床的必要性有多大？相关风险与利益是否成正比？这需要相关产业资讯机构出具相关产业报告。

4、医用3D打印合作平台的建立。就像我之前PPT里面讲的一样，科研院所，企业，医院之间要多沟通交流，尤其是与政府之间多沟通交流，推动3D打印发展的动力还是在于政策导向。

创新工艺、装备与应用

创新工艺、装备与应用分会场立足于工业3D打印，集中展现了金属增材制造的最新科研成果与工艺、设备的应用概况，只要涉及到激光立体成形，激光表面工程以及原材料的使用情况等。由于工业3D打印的成本问题，现在其应用发展还是主要集中于航空航天领域，依然没有延伸至民用工业领域。以我国民用大飞机C919为例，其中就有多达几十个零部件，包括摇臂，舱门门栓等零部件采用3D打印技术生产制造，且已经通过中国民航局相关适应性航行的检测，达到标准使用要求。

工业3D打印技术根据粉末输送情况可分为送分工艺和铺粉工艺，现在工业中使用最多的还是集中在铺粉工艺的使用上，即SLM和SLS上，对于送粉工艺的金属3D打印而言，因其稳定性不高还缺乏大规模工业应用。

问：老师您好，我想问一下目前阻碍工业3D打印应用普及的一大障碍就是成本问题，如果要想3D打印技术在民用工业上实现大规模应用，除了技术本身的发展成熟外，怎么才能做到降低成本？谢谢。

【梁恩泉，上海飞机设计研究院】

老师：目前，单件生产成本的确不是3D打印技术的优势，但是3D打印工业应用是要用于零部件的量产的，3D打印由于本身的近净成形性或者净形成性优势，这就使得相比较与传统工艺而言，节省掉了时间成本，这个成本是很高的。比如C919大飞机的中央翼缘条零件，长3m多，如果采用传统技术制造我们只能向国外订购，从最初的下订单到制作，到零件部到手装机使至少也得一年多的时间，如果使用3D打印技术，我们在三个月内就可以制作出五件近净成形件，这个优势是不言而喻的。再者就是，一个材料成本的节省，3D打印不需要传统工艺那么多的材料了，所以也节约了一个材料成本。所以，看3D打印技术的应用成本要看到量产后从时间等多角度考量综合成本，单件是制作可能会成本很高，但是长时间量产的话，平均成本就不会高了。谢谢。

增材制造创新设计

增材制造创新设计分论坛的焦点在于材料结构设计，采用拓扑优化的结构设计模型，集中展现增材制造自由成形的优势。由于增材制造不再受限于物体形状的限制，这就最大程度的发挥了拓扑优化的使用，采用计算模拟手段让计算机自动计算出物体在保证性能的前提下最优的结构设计，既节约了材料也为创新设计提供了生机。

问：老师您好，3D打印让结构设计和优化最大程度的得到了释放，对于很多网状的物体结构采用3D打印技术制作的话，不同技术其表面粗糙度的程度是怎样的呢？他能做的最小的孔径是多大？谢谢。

【陈文炯副教授，大连理工大学】

老师：对于网状的空格结构物体采用不同技术制作得到的表面质量也是不一样的，以EBM和SLM这两者为例，EBM比SLM制作的物体的表面粗糙度要差，一般EBM表面粗糙度为100-200微米，而SLM可以达到50-100微米级。EBM能够制作小于40微米的孔径，SLM会更小，为10-40微米。

在经济压力下行压力加大的情况下，以制造业为基础的整个实体经济发展滞缓，增材制造技术为制造业带来了一丝曙光和光明，此次论坛汇聚了全国各地的青年科学家，让我们看到了未来支撑起整个增材制造的中坚。

特此感谢各位老师给予的耐心回答和交流。

本文作者窗前听雨，微信Maggeing（加时请注明公司-姓名-职位以便备注）