【专题】华曙高科领航3D打印 中国“智”造走向世界——专访华曙高科董事长许小曙

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——新材料在线3D 打印系列人物访谈(二)

什么是3D 打印?它是快速成型技术的一种,是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。自20世纪90年代中期出现3D打印技术,到1986年开发出第一台商业3D 印刷机,再到2013年全球首次成功拍卖“ONO之神”3D打印艺术品,短短二十多年的时间,3D 打印得到了飞速发展。

如今,3D 打印技术已先后进入了航天航空、建筑、医疗、房屋建筑等领域,未来其应用范围将会越来越广阔。2012年,全球3D 打印设备市场规模为22.04亿美元,同比增长28.6%,2017年预计达到50亿美元,到2020年将达到108亿美元。巨大的市场缺口、广阔的发展前景,3D 打印这块沃土吸引了众多专家学者和企业家去探索、去挖掘。

经过多年的发展,我国3D 打印技术研究成果有哪些?行业现状如何?未来发展方向主要是什么?其技术难题和发展瓶颈如何解决?如何将3D 打印真正实现产业化?为此,新材料在线采访了众多3D 打印行业内的著名专家学者和知名企业家,共同探讨了3D 打印的现状和未来。

博士照片

许小曙博士,华曙高科创始人、董事长、技术研发部总监,福布斯杂志封面人物,美国AMUG(Additive Manufacturing Users Group)理事会唯一亚太地区理事。曾获得过“世界100位应用科学领域突出贡献奖”、“最佳人工智能奖”、世界研究与开发100奖(R&D100誉为工业界的诺贝尔奖)、“Dinosaur Award——恐龙奖”(终身成就奖)等世界级份量的奖项。以下是采访实录。(部分地方有所删减)

【新材料在线】:3D打印从提出理论发展到现在不到30年,却获得了飞速发展,未来前景十分广阔。当初,是什么契机使您当初认准并进入了这个行业?

【许小曙】:在美国的时候,我先后在美国焊接研究所、Trilogy 、3D Systems以及Solid Concepts 等3D打印公司工作,主要负责技术研发,特别是对“SLS技术(Selective Laser Sintering,即选择性激光烧结技术)”倾注了大量心血。国外3D打印技术进入制造领域比较早,但两家3D打印龙头企业采用技术垄断,严重阻碍了SLS的发展和应用普及。一个国家的富强少不了科学技术的支撑,而我国的传统制造业依旧以劳动密集型为主,所以当下我国急需普及3D打印技术来提升整个国家的制造水平,传统制造行业也急需新的血液。在这样的背景下,我怀揣一个报国梦,凭着一腔热血,回国发展。在对国内3D打印领域的市场环境进行了调查和分析后,我选择长沙作为公司注册地。一方面长沙是我的故乡,我始终有一种故土情节;另一方面,长沙作为后起的中部城市,具有扎实的制造业基础和良好产业结构,具备承载新兴产业发展的条件。

经过6年的发展,如今的华曙高科已成为工业级3D打印领航企业、全国唯一的3D打印智能制造示范基地,拥有包含“选择性激光烧结”与“选区激光熔化”技术的两大系列3D打印设备和3D打印材料,和高分子复杂结构增材制造国家工程实验室、全球性的应用开发体系和全球销售服务网络。核心技术均源于企业的自主知识产权,我们的产品更是走出了国门,销往美国、德国、俄罗斯、韩国等全球20多个国家,在未来,华曙高科还将不断拿出更多科研成果来回报祖国。

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高分子复杂结构增材制造国家工程实验室落户华曙高科

【新材料在线】:最近几年,3D打印的研发才真正有了规模,市场前景广阔。您认为当前国内的3D打印市场如何?未来的发展方向主要是什么?

【许小曙】:目前,我国的3D打印已经形成比较完善的技术体系,应用范围不断拓展,市场规模快速增长。我个人认为,当前国内3D打印市场呈现出三个特点:

首先,我国3D打印技术产业化仍处于起步阶段,与先进国家相比存在较大差距,但近年来,中国在这一领域正在大踏步地前进着,速度相当惊人,越来越多的资本、公司和优秀创意都涌向了3D打印领域。3D打印技术将会大大降低劳动力成本,这对于亟待转型的中国经济来说,具有非常重要的意义。

其次,国家目前高度重视这一技术,已经把3D打印作为重要的战略性新兴产业,国家政策层面的推动与扶持给我们3D打印从业者带来更多的信心。今年初,国家工业和信息化部、发展改革委、财政部研究制定颁布《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》,无疑给3D打印产业发展注入了一支强心剂;国家主席习近平、总理李克强也明确表示要加快3D打印等新技术产业的发展;同时,科技部等有关部门正在对国家重点研发计划增材制造(3D打印)立项,计划用三年的时间,投入约20亿元研发3D打印主流技术和主流装备,并对重点应用领域研发作出示范。可以说无论是领导重视还是政策资金支持,3D打印已经处于国家重点扶持行业的战略位置。

第三,越来越多的新兴企业进入3D打印市场,3D打印技术也成为中国制造业追逐的热点。在此大背景下,3D打印产业将迎来巨大的发展机遇和挑战,因此企业只有加强核心技术研发,加快3D打印产业发展,才能引领行业发展潮流。在这个理念指引下,华曙高科囊括全球顶尖的3D打印技术研发人才,并由超过20年运营经验的欧洲最大的3D打印服务商德国LSS(Laser-Sinter Service) 公司提供应用研发支持,为全球客户提供具有世界品质的3D打印解决方案。

目前由于受制于技术瓶颈、市场、产业等多方面因素,我国3D打印技术与传统大批量标准化生产模式的并存、互补,这才是制造业的发展趋势

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华曙高科生产车间

【新材料在线】:如今3D打印市场火热,可产业化却依旧是困扰着大家的一个难题,贵公司是如何解决这一难题的?能否和我们分享一些宝贵的经验。

【许小曙】:产业化应用能否跟进仍是3D打印产业加速发展面临的重要瓶颈,对于国内企业来说,材料、技术、成本、人才等诸多问题都有待解决和完善。

从我创立华曙开始,就一直在探索3D打印产业化模式。有几点我认为是必须要坚持的:首先是以技术创新为核心,只有拥有核心的技术才能有可靠的市场竞争力与话语主动权。这也是我们愿意花几年的时间、在几乎没有收入的情况下专注于研制自己的设备和材料,而没有被许多外界因素所干扰的原因,事实证明这个做法是正确的;其次是人才培养与团队建设,这一点我们一直都十分重视。人才一直都是企业赖以生存的根本,因此以人为本是我们的企业文化中的一项重要精神。向着成为一家向市场提供高品质设备、材料产品及整体解决方案服务,拥有完善产业体系、成熟运营模式的国际优秀3D打印企业的目标,我们一直在努力。

还有一点是开放式3D打印平台理念。欧美3D打印龙头企业起步都比我们早,在过去几十年的营销策略上都是采取封闭式手段,比如材料和设备的绑定,使得客户都不能使用第三方材料,更不能研发适用于自己产品的材料,实践证明这种营销手段极大地制约了3D打印技术的发展。华曙高科致力于提供开放式3D打印平台,我们鼓励用户使用不同的3D打印材料,我认为只有整个3D打印行业都来参与技术创新和材料研发,整个行业才能得到迅猛的扩展。

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图为3D打印的钴铬合金烤瓷牙,经济耐用,是最具性价比的医用牙科材料

【新材料在线】:有人认为3D打印的成本太高,对大规模产业化推广有很大的影响,您对3D打印未来的价格走势有什么预见?如果要对3D打印的大规模应用实现时间做一个预期,您觉得是多少年?

【许小曙】:3D打印的成本高低与否其实应该结合它的价值来评价,不能一概而论。就传统制造而言,物体形状越复杂,个性化程度越高、生产量越小、制造成本越高,但如果采用3D打印一次成型,它不仅将大大降低制造成本,还将大大缩短制造时间。3D打印有其适用的领域,比如航空航天、军工、医疗、手板、电动工具、科研等,但3D打印要实现大规模生产,还有一段距离。当然,未来3D打印的技术应用,成本肯定将会进一步下降,因为随着技术的成熟、运用程度的提高、产业规模的扩大,各方面成本都会有所降低

在国外,3D技术应用比国内要广泛,中国3D行业目前还处在一个发展阶段。但是长期的积累给我们的制造业转型打下了良好的市场与产业基础,结构优化、转型升级进程的持续推进也将使中国制造业产生新的生命力。因此我认为,我国3D技术大规模应用将在未来的十年里,在不同行业、不同领域逐步实现,为了实现这一愿景,我们在提升技术水平、探索产业模式、加速市场发展等方面还有很多工作要做。

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图为3D打印汽车空调组件,省去了以往模具、重复修改等环节,大大提高了效率

【新材料在线】:现在3D打印被称为是开启“第三次工业革命”的钥匙。我们知道,前两次工业革命都给人们的生活带来了翻天覆地的变化,那么您认为3D打印这片“钥匙”会给我们的日常生活和工业发挥在那带来怎样的革命性变化?

【许小曙】:3D打印以其特有的技术属性,正逐步推进制造业转型发展的步伐,它对我们的日常生活和工业化带来的革命性变化,我想主要是在制造方式、消费模式、生产模式上进行的革新

1、在高端制造业功能产品的直接制造上,使用频率会越来越高。3D打印在精密化、高端化产品制造领域除了具备研制速度方面的优势外,更能制造出特殊、复杂形状的产品直接使用,弥补传统制造市场响应迟缓、产品同质化等缺陷。

2、以需求为导向的个性化定制将成为一种新的消费模式。消费者可以根据自己的创意,设计出自己想要的数字模型,然后通过3D打印机来实现实物制造,创新思想和个性化需求可以得到充分的体现。

3、3D打印与互联网+ 技术结合,形成与大数据相结合的分布式制造,改变以往集中生产的模式。

结合3D打印“个性化定制”的优点,建立以大数据为支撑的设计师平台,从端到端的设计、制造、组装、运输、发行和操作产品等成本及流程的不断优化,打造出以3D打印机为工具的遍布世界各地的分布式制造点,为制造点周边的普通用户提供个性化定制的产品,实现社会化大生产,这也是未来工业生产的一种模式。

【新材料在线】:第十三个五年规划目前正在制定之中,我们知道今年新材料界石墨烯和3D打印的呼声都很高,您认为这一次3D打印有望纳入十三五规划吗?

【许小曙】:近年在我国制造业转型智能化的大背景下,3D打印技术全面开花。3D打印具有生产周期短、自动化、绿色环保的特点,在制造、医疗、教育、考古、建筑和军事等领域正从实验室快速走向实际应用。随着3D打印技术的日趋成熟,未来将为人类生活提供更多便利,并助力国家经济快速发展。所以我认为其很有可能会被纳入十三五规划中,这也是我本人希望看到的。

【新材料在线】:在公司的发展过程中,您印象最深的事件是什么?这个事件给发展带来了什么影响?

【许小曙】:在华曙高科不断发展的过程中,我们秉承开源理念,积极推动3D打印的技术创新,打破欧美国家对3D打印的技术封锁,满足客户各种个性化的需求,与客户共生共荣。

在开源理念的引领下,我们研发了全球首款开源可定制化金属3D打印机FS271M。 这台3D打印机能够利用其开放式一体化系统,使客户根据自己的需要更换材料,自行设置参数,无需另行付费。华曙的开源理念是欢迎更多人、更多公司、更多行业能够参与到3D打印产业的大发展中来,我们不做3D打印行业中的IOS,而是要做Android。因此,华曙将投入更大精力进行设备和材料研发,并带动一批人、一批公司、一批行业投身3D打印行业发展,不断促进我国3D打印产业的不断进步,真正实现百家争鸣的良性市场竞争格局。

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华曙高科研发出全球首款开源可定制化金属3D打印机FS271M

【新材料在线】:经过七年的发展,华曙高科取得了极大的成就和荣耀,目前已成为3D 行业内的知名企业之一。未来,贵公司的发展方向和规划是什么呢?

【许小曙】:华曙高科是工业级3D打印领航企业、全国唯一的3D打印智能制造示范基地,一直以来致力于打造包括设备研发制造、材料研发生产、产品加工服务及技术服务支持在内的完整产业链,成为全球范围内最具影响力的工业级3D打印整体解决方案供应商之一。

在未来,我们将会在3D打印设备、材料、应用研发等领域进一步突破,使3D打印在技术上越来越多样化,同时我们也将与航空航天、汽车、医疗、智能制造等领域客户共同努力,使3D打印在各个行业发挥其应有的价值,真正实现3D打印智能制造新模式与全产业的融合、带动经济转型升级。另外,我们还将进一步加速国际合作和市场拓展,持续推进与世界五百强德国巴斯夫(BASF)公司、法国Prodways公司、德国LSS公司等合作伙伴的战略合作。作为工业级3D打印领航企业和民族企业代表,华曙将用中国“智”造推动产业进步。

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