中国工程院院士 卢秉恒

3D打印正从增材到分材到创材

3D打印是一种增材制造，首先是制造概念的一种创新，因此可以制造出很多创新的结构，能够使制造模式创新，也就是支持个性化的定制生产。同时，不仅能够制造出产品的形状，而且也可以控制内部的组织，通过计算机控制，从一种材料的增量制造，发展到多种材料叠加在一个零件上实现分材制造，又从分材走向创材。

用3D打印的办法，可以创新出很多性质优良的合金元素，这是做材料基因计划的一个非常好的研发平台，同时在生物医疗方面可以从创材走向创生，可以制造人体自己的器官。因为这些制造技术的优越性，可以用任何的材料做任何的形状，在任何的场合制造。空客做了一个概念飞机，把飞机的重量减轻了65%，用3D打印可以一次完成。GE公司做的一个零件，把20个零件的发动机喷嘴集成在一起，不仅减了重，而且增效了15%。

3D打印可以把很多的材料集中在一个零件上，也可以把材料用在最需要的地方。据麦卡锡预测，在有可能影响社会和经济发展的12个颠覆性技术中，3D打印排在第九，2030年整个3D打印的效益将上升为6千亿-1.2万亿美金。现在很多人认为用3D打印出来的零件品种还非常少，可能比不上等材制造或者是减材制造，但是3D制造的单价是很贵的，比如GE做的发动机喷嘴，数量非常少价格非常高。可能不久的将来，3D打印在价格市场上可以做到与等材制造、减材制造三足鼎立。

3D打印能够做到智能工厂，因为工艺流程、转换便捷是一样的，材料的利用率接近100%，是可以实现众创众包的最好的形式，可以在家庭里就能实现设计和验证工作。2014年被称之为3D打印之年，我们可以看到很多从事信息化的公司、飞机制造的公司、机床的公司都纷纷介入3D打印，而金融界也在大力支持3D打印的企业。我们形容这是技术创新的井喷期，是产业的抢占发展期，是企业的跑马圈地期，这是一个大馅饼而不是一个陷阱。据3D打印联盟预测，中国3D打印5年内可能形成直接效益达到200-300亿元，制造业扩展效益达到1500亿元，基本上形成一个比较完整的产业链，一批制造企业把3D打印作为产品开发的必由之路。十年内基本上可以实现从产品的试制到航空航天、医疗行业的小批量的制造手段。

大批量生产回归个性化生产

3D打印最关键的一点，是可以支持制造模式的变革。从制造模式来说，第一次工业革命使手工业作坊变成工业化生产，社会分工明显形成。第二次工业革命是电气时代的到来，电机的发展形成汽车大批量的生产模式。第三次工业革命的特征，是信息时代用机器代替了人的智力，再次回归到多品种、小批量的生产，能够满足我们消费群体的个性化需求，所以这就形成一个集散制造的模式。

面对顾客的个性化、小批量、定制化的需求，我们怎么样保证仍然能以大批量生产的交货期或制造成本来完成这种制造?实际上就是把大批量生产回归到个性化生产。集散制造的概念就是首先把小众的需求继承为大众需求，众创就是把设定的任务分散下去，然后大家完成共同研发和设计工作。众包就是把任务分散到社会化的生产资源当中去，创意是没有极限的，创业是没有门槛的，信息就是财富。制造业的明天模式是什么?我觉得5-10年内，就可以实现一半以上的制造是个性化定制，一半以上的价值是创新设计者体现。

目前德国的制造质量是非常过硬的，研发的基础是非常雄厚的，他们企业的工艺是非常严谨的。美国的制造是非常创新的，具有高科技的优势，而且能够集成全球的资源和全球70亿人来挑选精英。我们中国的比较优势是有完整的工业体系，有比较大的内需市场，有比较好的人力资源，像我们的内需市场要支持我们制造发生三次浪潮式的蜕变，第一个就是以家电生产为代表，第二次浪潮的产品就是汽车，第三次浪潮就是目前攻克的飞机制造。我们每年有700万大学毕业生，这个数字比美国、日本、德国的总和还要多，但是我们基本上是在制造技术的中低端，我们的内需市场虽然很旺盛，但是我们不注意内需市场的保护和利用自己的市场拉动装备制造业的水平，人的素质还有待于提高。中国制造2025的五条原则是“创新驱动、质量为先、优化结构、绿色发展、人才为本”。我觉得必须做到全社会的协同，首先制造要和市场协同起来，第二就是我们的资金流向要有利于制造业的发展，现在实际上企业用资金的利息高于企业的纯利润。

催生大众创业万众创新

互联网+3D打印是一个催生大众创业、万众创新的非常好的形式，可以很好地支持制造，主要的理由就是传统的制造技术工艺路径太复杂了，要想实现自动化的编程花的力气很大。比如CAD和数控加工之间有一个CAPT技术，从上世纪80年代到现在也没有实现，这中间就形成了自动化的孤岛。但是3D打印数据的流动是非常方便的，因为3D打印的数据格式是统一的，工艺过程也是比较一致的。

3D打印是产品开发的利器，前面是数字化过程，后面通过3D打印出来原形以后，可以用各种方法去复制模具，也就是3D打印和传统的制造技术相结合，能够形成各种批量的生产模式，可以方便制造几十件，也可以方便制造几千件到几十万件，我们的技术证明，已经能够把产品的开发周期和费用降低为原来的三分之一到十分之一。目前3D打印产品开发已经在全国推广示范了50-60家企业，应用在家电企业、汽车企业模具和个性化医疗，还有文化创意产品。

3D打印还支持我们构建CAD分析和产品开发验证平台，这就补足了中国企业的短板——生产能力过剩，产品开发能力严重不足。这个平台如果打造好了，就可以让企业不仅应用自己的资源开发业务，更利用全社会、全世界的资源突破企业的围墙，让知识流动起来。这当然还需要一些机制体制的创新。

很多人都有众创的欲望，也有很多创新的思想，但是怎么样用软件表达出来?只有经过工程师训练的人才可以进行设计，现在提出一个挑战，能不能开发一些大众甚至是中小学生都可以掌握的CAD软件，来表达他们的设计思想?这也就是我们做软件、网络工程的人一起需要完成的工作。

我们要实现“中国制造2025”的任务，关键是以人为本，要实现众创也罢、众包也罢，首先企业的管理者要有先进的理念，我们每个参加创新的人要有创新的能力。我们现在的教育还需要改革，培养工业4.0的企业家和科研的领域人，既要有互联网的思维又要精通专业知识、制造工艺，没有制造工艺是完不成任务的，而且在新硬件时代，不仅仅需要大数据、软件，同时还需要很多先进的硬件，这个时候需要大批的创客。这些人可能有三分之一在大学里，三分之一在孵化器里，还有三分之一在自家车库里，他们不追求名利，追求的是创新能力的实现。我们的大学怎么去培养?是不是要做一些创客的实验室、极客的工作室，让大学生都有可能充分利用一些仪器、材料来实现创新，这样的人才到社会上去，才可以真正的完成企业的创新任务和实现自己的创业。

中国工程院院士 卢秉恒

3D打印正从增材到分材到创材

3D打印是一种增材制造，首先是制造概念的一种创新，因此可以制造出很多创新的结构，能够使制造模式创新，也就是支持个性化的定制生产。同时，不仅能够制造出产品的形状，而且也可以控制内部的组织，通过计算机控制，从一种材料的增量制造，发展到多种材料叠加在一个零件上实现分材制造，又从分材走向创材。

用3D打印的办法，可以创新出很多性质优良的合金元素，这是做材料基因计划的一个非常好的研发平台，同时在生物医疗方面可以从创材走向创生，可以制造人体自己的器官。因为这些制造技术的优越性，可以用任何的材料做任何的形状，在任何的场合制造。空客做了一个概念飞机，把飞机的重量减轻了65%，用3D打印可以一次完成。GE公司做的一个零件，把20个零件的发动机喷嘴集成在一起，不仅减了重，而且增效了15%。

3D打印可以把很多的材料集中在一个零件上，也可以把材料用在最需要的地方。据麦卡锡预测，在有可能影响社会和经济发展的12个颠覆性技术中，3D打印排在第九，2030年整个3D打印的效益将上升为6千亿-1.2万亿美金。现在很多人认为用3D打印出来的零件品种还非常少，可能比不上等材制造或者是减材制造，但是3D制造的单价是很贵的，比如GE做的发动机喷嘴，数量非常少价格非常高。可能不久的将来，3D打印在价格市场上可以做到与等材制造、减材制造三足鼎立。

3D打印能够做到智能工厂，因为工艺流程、转换便捷是一样的，材料的利用率接近100%，是可以实现众创众包的最好的形式，可以在家庭里就能实现设计和验证工作。2014年被称之为3D打印之年，我们可以看到很多从事信息化的公司、飞机制造的公司、机床的公司都纷纷介入3D打印，而金融界也在大力支持3D打印的企业。我们形容这是技术创新的井喷期，是产业的抢占发展期，是企业的跑马圈地期，这是一个大馅饼而不是一个陷阱。据3D打印联盟预测，中国3D打印5年内可能形成直接效益达到200-300亿元，制造业扩展效益达到1500亿元，基本上形成一个比较完整的产业链，一批制造企业把3D打印作为产品开发的必由之路。十年内基本上可以实现从产品的试制到航空航天、医疗行业的小批量的制造手段。

大批量生产回归个性化生产

3D打印最关键的一点，是可以支持制造模式的变革。从制造模式来说，第一次工业革命使手工业作坊变成工业化生产，社会分工明显形成。第二次工业革命是电气时代的到来，电机的发展形成汽车大批量的生产模式。第三次工业革命的特征，是信息时代用机器代替了人的智力，再次回归到多品种、小批量的生产，能够满足我们消费群体的个性化需求，所以这就形成一个集散制造的模式。

面对顾客的个性化、小批量、定制化的需求，我们怎么样保证仍然能以大批量生产的交货期或制造成本来完成这种制造?实际上就是把大批量生产回归到个性化生产。集散制造的概念就是首先把小众的需求继承为大众需求，众创就是把设定的任务分散下去，然后大家完成共同研发和设计工作。众包就是把任务分散到社会化的生产资源当中去，创意是没有极限的，创业是没有门槛的，信息就是财富。制造业的明天模式是什么?我觉得5-10年内，就可以实现一半以上的制造是个性化定制，一半以上的价值是创新设计者体现。

目前德国的制造质量是非常过硬的，研发的基础是非常雄厚的，他们企业的工艺是非常严谨的。美国的制造是非常创新的，具有高科技的优势，而且能够集成全球的资源和全球70亿人来挑选精英。我们中国的比较优势是有完整的工业体系，有比较大的内需市场，有比较好的人力资源，像我们的内需市场要支持我们制造发生三次浪潮式的蜕变，第一个就是以家电生产为代表，第二次浪潮的产品就是汽车，第三次浪潮就是目前攻克的飞机制造。我们每年有700万大学毕业生，这个数字比美国、日本、德国的总和还要多，但是我们基本上是在制造技术的中低端，我们的内需市场虽然很旺盛，但是我们不注意内需市场的保护和利用自己的市场拉动装备制造业的水平，人的素质还有待于提高。中国制造2025的五条原则是“创新驱动、质量为先、优化结构、绿色发展、人才为本”。我觉得必须做到全社会的协同，首先制造要和市场协同起来，第二就是我们的资金流向要有利于制造业的发展，现在实际上企业用资金的利息高于企业的纯利润。

催生大众创业万众创新

互联网+3D打印是一个催生大众创业、万众创新的非常好的形式，可以很好地支持制造，主要的理由就是传统的制造技术工艺路径太复杂了，要想实现自动化的编程花的力气很大。比如CAD和数控加工之间有一个CAPT技术，从上世纪80年代到现在也没有实现，这中间就形成了自动化的孤岛。但是3D打印数据的流动是非常方便的，因为3D打印的数据格式是统一的，工艺过程也是比较一致的。

3D打印是产品开发的利器，前面是数字化过程，后面通过3D打印出来原形以后，可以用各种方法去复制模具，也就是3D打印和传统的制造技术相结合，能够形成各种批量的生产模式，可以方便制造几十件，也可以方便制造几千件到几十万件，我们的技术证明，已经能够把产品的开发周期和费用降低为原来的三分之一到十分之一。目前3D打印产品开发已经在全国推广示范了50-60家企业，应用在家电企业、汽车企业模具和个性化医疗，还有文化创意产品。

3D打印还支持我们构建CAD分析和产品开发验证平台，这就补足了中国企业的短板——生产能力过剩，产品开发能力严重不足。这个平台如果打造好了，就可以让企业不仅应用自己的资源开发业务，更利用全社会、全世界的资源突破企业的围墙，让知识流动起来。这当然还需要一些机制体制的创新。

很多人都有众创的欲望，也有很多创新的思想，但是怎么样用软件表达出来?只有经过工程师训练的人才可以进行设计，现在提出一个挑战，能不能开发一些大众甚至是中小学生都可以掌握的CAD软件，来表达他们的设计思想?这也就是我们做软件、网络工程的人一起需要完成的工作。

我们要实现“中国制造2025”的任务，关键是以人为本，要实现众创也罢、众包也罢，首先企业的管理者要有先进的理念，我们每个参加创新的人要有创新的能力。我们现在的教育还需要改革，培养工业4.0的企业家和科研的领域人，既要有互联网的思维又要精通专业知识、制造工艺，没有制造工艺是完不成任务的，而且在新硬件时代，不仅仅需要大数据、软件，同时还需要很多先进的硬件，这个时候需要大批的创客。这些人可能有三分之一在大学里，三分之一在孵化器里，还有三分之一在自家车库里，他们不追求名利，追求的是创新能力的实现。我们的大学怎么去培养?是不是要做一些创客的实验室、极客的工作室，让大学生都有可能充分利用一些仪器、材料来实现创新，这样的人才到社会上去，才可以真正的完成企业的创新任务和实现自己的创业。