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增材制造“色彩论”

制造业是完成工业化，实现现代化的必由之路。中国明确提出要实施“制造强国”战略，大力发展实体经济。与此同时，世界经济正在向数字化转型，互联网、云计算、大数据，再到现在的区块链，可以说，在某种程度上，数字经济代表着人类世界的未来。

那么，当数字经济与制造业相遇，会发生什么？

是的，就产生了智能制造。而今天我要讲的增材制造，也就是大家常说的3D打印，正是处于数字经济和制造业交汇地带的一个创新产业。3D打印的设计、建模以及分布式加工都依托互联网，高度数字化，而最终打印成型环节又是实实在在的制造业。可以说，3D打印天生就是所有新兴产业中，制造业与数字经济融合中最紧密、最具代表性的一个。

从萌芽至今，经过30年发展，增材制造已经全面进入到应用阶段。前不久，国际数据公司发布了《全球半年刊3D打印支出指南》，IDC报告指出，全球3D打印支出预计在2018年达到120亿美元，比2017年增长20％。到2021年，全球3D打印支出将达到近200亿美元，5年复合增长率将达到20.5％。我认为，如果从中国的情况来看，这个增速实在是太保守！根据我们的统计，2017年，中国3D打印行业至少增长了50%，而且更重要的一点是，3D打印正在以加速度进入到各个领域的应用当中。

     为了更形象地展现3D打印与各产业的迅猛融合，我借用了颜色的概念，就是3D打印 红白黄绿青蓝紫，工信部的李方正博士听了说，这可以说是增材制造界的“色彩论”，那在这里，我就与各位分享一点粗浅的体会，供各位专家批判。

一、3D打印 红色

红色代表着航空航天及军工领域。航空航天毫无疑问是3D打印最可以大显身手的一个领域。最近有一部太空题材的新电影上映，叫做《太空救援》，讲的是苏联时期礼炮七号空间站与地球失联的故事，当时派出的宇航员发现，是一个感应器发生了故障，必须用锤子砸掉，我当时就想，如果那时候有3D打印技术，宇航员就可以在飞船里把坏了的零部件打印一个新的替换上了。

3D打印在航空航天工业的5大潜应用就包括：飞机机翼、空间站零件补给、无人机系统、复杂发动机零件、3D打印服务。它的优势显而易见，就是可以大幅缩短研发周期、快速零件修复、节约材料，降低成本。

2017年，空中客车公司首次将3D打印钛部件安装到A350系列飞机上。中国国产大飞机C919上也首次成功应用了3D打印的钛合金零件。尽管我们的大飞机比欧美晚了几十年，但在3D打印这一点上，我们做到了与世界几乎同步。C919上除了3D打印的中央翼缘条，还装载了23个3D打印零部件，分别应用在飞机主风挡窗框、机翼、机体衔接部位以及前机身和中后机身的登机门、服务门以及前后货舱门上。

再来看两个案例：

这个是三迪时空为客户定制的3D打印航天发动机教学模型，具备发动机内部基本的公共模块，具有可以模拟发动机工作过程的机械性能。

这个是三迪时空为客户定制的3D打印飞机扶手模型，利用SLA技术配合光敏树脂材料，所得打印件强度高、力学性能强，并具有一定的耐久性、精确性等特性，验证后，直接应用于飞机座椅。

二、3D打印 白色

白色象征着生物医疗技术。

3D打印技术在医学行业的主要“个性化”的应用， 除了包括已经开始使用的3D打印医疗模型、义齿及骨科植入物、手术导板、假肢等应用，还包括很多未来可能在临床应用的技术、产品，例如：可替代人体器官的人造器官。

请看几个例子：

三迪时空为某医院3D打印的1:1病变脊柱模型；3D打印的骨盆；

这是三迪时空为某三甲医院肿瘤科患者3D打印的用于术前指导的1：1肿瘤病变模型，能让医生更加直观的看到肿瘤与周围组织关系，提前做好手术规划，大大缩短了术中时间、减少出血量，也方便医生与患者及其家属沟通。

这是借助金属3D打印的胯关节半球——钛合金件；

3D打印矫形器和加拿大的一家假体制造商合作，向北美诊所和定制假体设备供应商提供一个全新的内部3D打印解决方案，这种软件目前被用在全球的700个设备上。

来自瑞典，查尔姆斯理工大学和萨尔格学院的一组研究人员宣布，3D打印人体软骨细胞在老鼠身上存活并生长。研究人员在生物打印机上，用混合有人体软骨细胞的水凝胶打印出一个组织。

广州迈普在全球第一个实现了基于生物増材制造技术的软组织修复产品产业化。目前，迈普开发的第一个再生型植入类医疗器械产品“睿膜”已经成功进入欧洲、亚洲高端市场，并与美国强生等跨国企业同台竞争。

三、3D打印 蓝色

蓝色代表着海洋产业。

国家海洋局前几天刚刚公布了一个数字，2017年我国海洋生产总值达到7.8万亿元。而3D打印技术在海洋产业具有非常好的发展前景。

三个方面的应用：

1、用于验证和改进船舶设计的模型；一些小批量、定制型船舶配套产品的制造；舰载无人机、无人艇，甚至小艇的制造等。

2、通过3D打印替换设备中有问题的零部件或者直接修补损坏的零部件，能够减少维修周期，降低维修成本，同时也更环保。

3、各种船上小物件和船员个人物品的3D打印，如油盖、泄水孔塞等小部件，可减少船上相关物件的贮备量，改善船员的工作条件。

来看两个具体的案例：

美国橡树岭国家实验室开发出美军首个3D打印的潜水艇艇体。该艇体长约9米，采用大面积增材制造，成本降低了90%；

3D打印珊瑚礁，保护海洋生态系统，使人造珊瑚礁也能具备同天然珊瑚礁一样的生态功能。

四 3D打印 绿色

绿色代表节能环保产业。3D打印制造技术促进绿色制造模式，非接触和无压力成形、近净成形能耗低、节约材料、污染物排放少；利用3D打印实现大型复杂零部件的修复再制造，节约资源能源。

几个案例：

阿迪达斯已经与环保组织合作，创建一个新的3D打印概念鞋，该款概念鞋的材料来自于海洋当中的塑料垃圾和回收的聚酯渔网制作而成。

     新加坡南洋理工大学的研究人员用燃煤残灰制造3D打印地聚合物砂浆，砂浆中添加了钢渣和一些化学物质，做成了新型混凝土。

   比利时的建筑师提出一个设计，整座城市是由一个个海螺形建筑物组成的，这些海螺型的建筑是用海洋上的塑料废物3D打印而成的。

五、3D打印 黑色

其实传统制造业也不都是黑色，但是，因为加工制造业使用模具的工艺和方式，所以用黑色来描述它。

主要应用：

一是验证手板，利用尼龙材质制作的汽车零配件手板件无论从速度上还是制作成本上，都比之前传统的注塑加工工艺要好出许多；

二是砂型蜡型铸造：许多汽 车零配件均可通过3D打印砂型、蜡型进行翻模制造，利用3D打印可直接实现砂型蜡型的打印制作。综合其时间成本及费用成本，3D打印工艺将原优于传统沙、蜡模具制作工艺。

三迪时空与发动机生产厂家合作，3D打印蜡模，完成客户的铸件试样，为快速完成优化改进部品提供有效辅助。

与山东豪迈将金属3D打印技术用于雪地轮胎模具的研发中。

汽车进气歧管：

协助上海泛亚汽车技术中心制作进气歧管，在一周内成功完成从部件设计、检测与调试，节约了近60%时间，成本费用降低了近70%，零部件通过了700小时的动态实验。

近日，西南地区某颇具实力的技术研究院牵头组建3D打印创新中心，项目总预算5000万，配备进口金属机，尼龙机、光敏树脂机以及三维扫描设备，服务于整个集团旗下100多家工业企业。还有，1月23日，上海悦瑞与SLM签订了金属打印批量化生产战略合作，印证了金属3D打印逐步走向大规模制造模式的事实。

六 3D打印 紫色

紫色充满了梦幻和神秘，所以，用它代表文化创意产业再合适不过。

3D打印在文化创意也拥有着十分广泛的应用，其独特的造型功能与精确的还原能力极大的激发了设计者的创意思维。

人像：通过三维扫描精准对人体进行扫描，再经过3DP工艺直接打印或通过SLA工艺进行上色处理。

食品：目前已有多个厂家生产了使用巧克力、煎饼、椰蓉、饼干等多种食材为原料的创意食品打印机。

文物修复及艺术造型：3D打印所独具的成型工艺，可让设计师更容易将独特的构思造型变为可能，如镂空结构、内腔结构等。

请看一下几个案例展示：

七、3D打印 黄色

黄色是金子的颜色，哦用来代表代表着珠宝首饰这一个门类。

珠宝首饰的制作过程：概念与设计：设计师将自己的构思手绘出草图，然后使用制图软件将草图以精确的尺寸进行电脑绘制，完成最初的设计图纸；

在珠宝首饰的制作过程中，3D打印完全可以取代工匠雕刻蜡以及胶模注蜡的制作过程，不仅缩短了生产制作周期，而且节省了生产成本。

    其实，3D打印能够加的颜色远远不止这些，而且，正如世界需要五彩斑斓的色彩一样，你很难说，哪一种产业的融合会更绚丽。黑色的传统产业看似附加值低，但是基数大，可改造的余地也大，白色的生物医疗产业、红色的航天军工产业高端大气上档次，需要突破的技术瓶颈也多。像画家调色一样，最重要的是，了解各种色彩的特性，饱和度、对比度，把握好色彩融合的速度、力度和进度。

三迪时空集团作为国家级服务型制造示范平台、国家中小企业公共服务示范平台，凝聚了大批行业内外的一流资源。

下一步，我们将加快建设中国3D打印创新产业基地，大力推进签约的国际合作项目，打造国际化大批量集群定制化智能工厂，推动3D打印产业国际化生态圈形成与完善，进而实现全球3D打印的资源共享。

其中，“物联互通智能制造平台”通过汇聚大量的设计师，还有400多家3D打印加工服务中心设备资源，对接着平台1360多家3D打印企业及10万多家应用企业，可以进行大数据挖掘、行业诊断和商业智能化分析，精准感知客户需求。

2017年6月，首家中国3D打印平台企业——三迪时空德国汉堡公司成立，目前已对接近20多项合作；

我们还牵头成立了国际增材制造创新中心及国际增材制造研究院；

2018年1月13日，中德3D打印协会成立大会暨首届研讨会在柏林举行，3D打印全球合作又迈出了坚实一步。

   最后借用宋代对汝窑名瓷色彩的描述结束我的演讲：“雨过天青云破处，这般颜色做将来”，让我们以大千世界为纸，以3D打印为笔墨，描绘出一幅壮美的产业新画卷。

（作者单位：三迪时空集团）