1、3D打印是什么?
什么叫3D打???3D打印就是把我們三維的東西變成二維的來制造,就是一層一層來制造。大家都知道燕子自己壘窩就是銜泥巴一點一點壘起來,這就是3D打印,一點一點把一個三維的東西就造出來了。
九十年代的時候,請了一個美國的教授到我們那去講學,他就說3D打印這個概念是你們中國人發(fā)明的。我當時覺得很奇怪,我說有什么證據嗎?他說你們的長城就是增材制造出來的,一塊磚一塊磚壘起來的。我想是很有道理,但是為什么以前不叫3D打印,不叫增材制造呢?是因為以前沒有計算機,那是人工壘起來的。等到我們計算機得到了普及應用,八十年代,一個叫赫爾的美國人搞了一個發(fā)明,用計算機控制就可以把材料一點一點累加,從點到線,從線到面,從面到體,這一個增材制造的過程就叫三維打印。
2、3D打印技術,被認為是一項可以顛覆人類生活的技術,被廣泛應用在建筑、醫(yī)學、時尚、工業(yè)等領域。 三維打印機的這個原理有很多好處,任意復雜的形狀它都可以制造,所想即所得。第二個就是用任何材料都可以進行3D打印,可以用塑料、用金屬、用陶瓷、用水泥,甚至還可以用巧克力來進行3D打印。第三,還可以在任何的工作場合進行作業(yè)。我們現在的大機器生產都要在一個廠房里,一個車間里,一個工廠里。以后我們有了3D打印機,就可以在自己的辦公室里,在自己的家里,在車庫里做3D打印的工作,所以將會帶來非常多的變化。 我今天還給大家?guī)硪恍?D打印的物品,這就是用不同的彩色的材料打印的一個心臟模型。南京人民醫(yī)院曾向我們求援,一個七個月大的嬰兒,他的心臟不好,通過片子看到心臟有兩個洞,給嬰兒做手術把洞補上后卻依舊沒有痊愈。后來他們就找我們,我們根據這個小孩的CT的數據做了數據模型,然后打印出來以后發(fā)現那兩個洞雖然補好了,但還有其他好多小洞是片子上看不清楚的,我們把模型做出來以后,他們按照模型進行手術,最好把小孩治好了。我們西安交大在這方面做下頜骨的研究,用這個辦法做了二十幾個病例。現在我們拿到了國家藥監(jiān)局的第一個批號,這也是個性化高端醫(yī)療器械使用3D打印制造的第一個批號,不僅是我們國家,也是世界的第一個。 3D打印對我們的教學也有好處。我們這有學機械的學生吧,你們看一看,這個是一個鐘表的模型,我把它放大了,我用3D打印做一個,它的齒輪也是可以轉動的,這樣一個模型便于做教學。但是我們想做的那款發(fā)動機,是無人機的一個微型發(fā)動機。 大家都知道我們中國制造還有些缺憾,比如都說我們有“心臟病”。我們的飛機發(fā)動機我們還沒掌握制造技術。我們計算機的芯片百分之九十幾的都要進口,這就是我們的“心臟病”。那么現在我們要怎么克服這個“心臟病”?3D打印就可以克服它。比如飛機的發(fā)動機有很多零件,最復雜的就是葉輪,葉輪上面有很多葉片,還有燃燒室等,這些東西都很麻煩。但是使用3D打印制造,可以把制造過程大大簡化。以前要做這么一個發(fā)動機,大概需要幾年的時間,而現在有了這個手段,我們一個禮拜就可以制造一款發(fā)動機。包括像這樣復雜的葉輪,以前分別做,做好又焊接,或者是用一個整體的技術硬摳下去。那現在用3D打印,材料又省了,周期也快了,精度也更好。還有大家都很感興趣的C919大飛機,它的那根主梁,就是把飛機翅膀和飛機的機身連接起來的那根好幾米高的大梁,也是3D打印出來的,所以我們也為大飛機的開發(fā)發(fā)揮了作用。 那么3D打印還可以做什么呢?你們都是很喜歡時髦的東西,我們的鞋子是不是可以用3D打印去制造呢?其實這個已經做到了。以后也有可能可以設計時裝,比如在網上看到自己喜歡的樣式,都可以用3D打印去生產,你在家就可以成為一個企業(yè)家。隨著3D打印技術的發(fā)展,未來我們真正可以構建一個完全創(chuàng)新型的社會,激發(fā)我們每個社會成員的創(chuàng)造力。 3、3D打印的未來發(fā)展還需要大家的努力,更需要大家不斷創(chuàng)新和貢獻智慧。 那么3D打印今后發(fā)展下去,會有怎么樣的前景呢?我們將會在太空制造中進行應用,在太空中打印空間站所需要的零件。空間站的零件如果壞了,不再需要從地球發(fā)射上去,而是直接在太空站現場打印、現場更換,非常便利。那么現在我在設想,我們有沒有可能在太空中打印我們地球上所需要的產品和裝備。我想這是完全有可能的,雖然很多人認為在太空中打印很困難,但我是個樂觀主義者,我覺得在太空中打印有很多優(yōu)點。 太空是一個沒有重力或者微重力的空間,我們在地球上要做個十米長的零件,那這個設備可能要二十米長,做起來成本就很高。而在太空中,用一米長的設備就可以打印一百米、兩百米的零件,因為制造出來是沒有重量,不需要承載臺。不僅如此,在太空打印的時候,沒有空氣氧化。比如像我們現在機器里的鈦合金是需要密封,用氬氣來保護的。但如果是在太空中,就沒有那么多麻煩了。我順著這個思路想,在太空中是不是可以打印一個巨大的太陽能電池,那么能量的來源就可以源源不斷了。我們就有可能在太空中制造我們的高速列車,制造我們的飛機然后把它緩緩地降落到我們地球上使用。這樣是不是我們一些制造的企業(yè)都可以搬到太空中去了,那么剩下的地方干什么?我們可以建別墅,建運動場供大家休閑娛樂,多好的一件事,不過要真正實現還是需要大家巨大的努力。 現在中國提出建設制造強國、科技強國這兩個強國的任務,正好就在你們的肩上,而這個三十年、五十年,正好就是你們以最充沛的精力工作的時候。所以我希望你們都能夠有所創(chuàng)新,為我們中國的崛起貢獻你們的力量。 但是談到創(chuàng)新大家都覺得很難,但是也很容易。我們大家再反思一下這個3D打印,3D打印做了些什么事呢?我們原來的鑄鍛焊老祖宗發(fā)明三千多年了,那就是一種等材制造,就在制造過程中材料的質量沒有增加也沒有減少。還有切削加工,把大的切成小的,那是做減法的,而3D打印是做加法的。所以你看從等于零,發(fā)展到減,減號再發(fā)展到加號,這么一來就帶來了一大批的科技創(chuàng)新。再講3D打印本身這個技術,難不難呢?實際上想明白了并不難。它主要就是把三維的東西怎么變成二維、變成一維來制造,搞明白了并不復雜,但是我們真的要實現技術,還是要付出不懈努力的。 4、從一名工人到如今的科研事業(yè),工程實踐經驗幫助自己攻克科研的困難。 我是文革中畢業(yè),畢業(yè)以后就到工廠去了,在工廠干了十一年,當了五年半的工人,后來做了一個小工廠的廠長然后又來讀書的。當時我在廠里要開發(fā)一個產品,但這個模具很難做。到了八十年代末,我們請了一個美國的教授來講學,他就講到了這個技術,不用模具直接就把一個比較復雜的零件做出來。當時我沒弄明白,直到1992年我去了美國三大汽車公司。當時九十年代我們中國人自己做不了汽車的,我們更難想象每個家庭都有汽車。就在那兒我發(fā)現了這個技術,很神奇地一下子就把一個零件給做出來了,這使我感到震驚,我認為這個先進技術是非常必要的。所以我回來就把原來出國前剩下的十幾萬科研經費全部投進去,招了幾個研究生就一起干了。 其實很多的同事都勸我:“你干那玩意干啥?那玩意沒有兩三百萬根本干不成的,你就這十來萬想干這個東西,你瘋了?”但是我看到這個東西在工業(yè)中確實有用,我覺得應該研究。 1994年,我們科技部開了一個關于先進制造技術的會議。后來我很感謝那個會給了一個大家自由發(fā)言的機會,我就跳上臺去,當著幾百個科研工作者的面,我就直接報告了,我說這項先進的制造技術希望能得到國家的支持。當時科技部的一位秘書長在底下坐著,下來后他就找到我,問我能不能寫個建議書?我說可以,我一晚上就寫好了第二天就交給他了,交給他也并沒有抱多大希望。 但是半個多月以后我接到通知,說科技部準備到我那兒去考察。我當時還在外地出差,接到通知后趕緊跑回學校,十天就把一個架子做出來了??萍疾縼砜疾斓念^一天晚上我做實驗,一切都挺好。到了晚上我關機去吃晚飯,吃完回來一開其他都好,但那激光器不亮了。那個激光器是我之前和西北大學一個老師合作的,我把那個老師請過來,我說我們兩個就在這兒守一夜你也得給我弄亮了,什么時候亮你什么時候回家,我在這兒陪著你。到晚上十點,我還給他買了個盒飯。那個老師也非常合作,他整到十一點終于修好了,然后我讓幾個研究生一夜不睡地守著,確保激光器正常工作。第二天安全地把整個演示做完了??萍疾康乃鹃L非常高興地就把這個事情委托給我們了,他和我握手就發(fā)現我手上的繭子,他說這個任務交給你很合適,你能干下來。其實這些繭子是我之前在工廠工作時留下的,在工廠工作的時間里,我最大的收獲是能夠自己操作機床,進行機械設計。這些經驗在科技攻關中大大幫助了我,在最緊張的時候,哪個零件沒人加工了,我自己開機床就能把它加工出來,裝上去,所以工程經驗對我們搞工程科學研究的人來說是非常有價值的。 5、在平凡的崗位上做平凡的事情,要耐得住寂寞,有執(zhí)著和韌勁,才能成為平凡崗位上的不平凡者。 所以我勸你們不光要學習理論,還要能夠把這些理論活學活用。道理是很簡單的,但是我們要去琢磨,要敢于探索,才會有新的發(fā)明。但是要真正實現發(fā)明,我們還有一個工程實踐經驗——持之以恒。我記得華中科技大學的一任校長楊叔子院士,他認為,世界是“傻子”創(chuàng)造的。我覺得這非常有道理,人就是要有一股傻勁,認準了目標,堅持下去就會成功。 我送給大家?guī)拙湓?,談不上是詩,是我自己寫的,叫作“聚一束神光,熔女媧晶石,繪天下神奇,鼎中華輝煌”,這也是我們描述3D打印很形象的一段話,就是說把激光或者是電子束聚在一點上,把難熔的金屬、陶瓷都熔化了,然后就會出現神奇的景象。從整體來說,我們就希望把大家的智力合在一起,協(xié)同創(chuàng)新,真正能夠繪我們中華之輝煌,謝謝大家!