1、3D打印是什么?
什么叫3D打?。?strong style="BOX-SIZING: border-box !important; WORD-WRAP: break-word !important; MAX-WIDTH: 100%; PADDING-BOTTOM: 0px; PADDING-TOP: 0px; PADDING-LEFT: 0px; MARGIN: 0px; PADDING-RIGHT: 0px">3D打印就是把我們?nèi)S的東西變成二維的來(lái)制造,就是一層一層來(lái)制造。大家都知道燕子自己壘窩就是銜泥巴一點(diǎn)一點(diǎn)壘起來(lái),這就是3D打印,一點(diǎn)一點(diǎn)把一個(gè)三維的東西就造出來(lái)了。
九十年代的時(shí)候,請(qǐng)了一個(gè)美國(guó)的教授到我們那去講學(xué),他就說(shuō)3D打印這個(gè)概念是你們中國(guó)人發(fā)明的。我當(dāng)時(shí)覺(jué)得很奇怪,我說(shuō)有什么證據(jù)嗎?他說(shuō)你們的長(zhǎng)城就是增材制造出來(lái)的,一塊磚一塊磚壘起來(lái)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?yàn)橐郧皼](méi)有計(jì)算機(jī),那是人工壘起來(lái)的。等到我們計(jì)算機(jī)得到了普及應(yīng)用,八十年代,一個(gè)叫赫爾的美國(guó)人搞了一個(gè)發(fā)明,用計(jì)算機(jī)控制就可以把材料一點(diǎn)一點(diǎn)累加,從點(diǎn)到線,從線到面,從面到體,這一個(gè)增材制造的過(guò)程就叫三維打印。
2、3D打印技術(shù),被認(rèn)為是一項(xiàng)可以顛覆人類(lèi)生活的技術(shù),被廣泛應(yīng)用在建筑、醫(yī)學(xué)、時(shí)尚、工業(yè)等領(lǐng)域。 三維打印機(jī)的這個(gè)原理有很多好處,任意復(fù)雜的形狀它都可以制造,所想即所得。第二個(gè)就是用任何材料都可以進(jìn)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(lái)進(jìn)行3D打印。第三,還可以在任何的工作場(chǎng)合進(jìn)行作業(yè)。我們現(xiàn)在的大機(jī)器生產(chǎn)都要在一個(gè)廠房里,一個(gè)車(chē)間里,一個(gè)工廠里。以后我們有了3D打印機(jī),就可以在自己的辦公室里,在自己的家里,在車(chē)庫(kù)里做3D打印的工作,所以將會(huì)帶來(lái)非常多的變化。 我今天還給大家?guī)?lái)一些3D打印的物品,這就是用不同的彩色的材料打印的一個(gè)心臟模型。南京人民醫(yī)院曾向我們求援,一個(gè)七個(gè)月大的嬰兒,他的心臟不好,通過(guò)片子看到心臟有兩個(gè)洞,給嬰兒做手術(shù)把洞補(bǔ)上后卻依舊沒(méi)有痊愈。后來(lái)他們就找我們,我們根據(jù)這個(gè)小孩的CT的數(shù)據(jù)做了數(shù)據(jù)模型,然后打印出來(lái)以后發(fā)現(xiàn)那兩個(gè)洞雖然補(bǔ)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(lái)以后,他們按照模型進(jìn)行手術(shù),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(gè)辦法做了二十幾個(gè)病例。現(xiàn)在我們拿到了國(guó)家藥監(jiān)局的第一個(gè)批號(hào),這也是個(gè)性化高端醫(yī)療器械使用3D打印制造的第一個(gè)批號(hào),不僅是我們國(guó)家,也是世界的第一個(gè)。 3D打印對(duì)我們的教學(xué)也有好處。我們這有學(xué)機(jī)械的學(xué)生吧,你們看一看,這個(gè)是一個(gè)鐘表的模型,我把它放大了,我用3D打印做一個(gè),它的齒輪也是可以轉(zhuǎn)動(dòng)的,這樣一個(gè)模型便于做教學(xué)。但是我們想做的那款發(fā)動(dòng)機(jī),是無(wú)人機(jī)的一個(gè)微型發(fā)動(dòng)機(jī)。 大家都知道我們中國(guó)制造還有些缺憾,比如都說(shuō)我們有“心臟病”。我們的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)我們還沒(méi)掌握制造技術(shù)。我們計(jì)算機(jī)的芯片百分之九十幾的都要進(jìn)口,這就是我們的“心臟病”。那么現(xiàn)在我們要怎么克服這個(gè)“心臟病”?3D打印就可以克服它。比如飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)有很多零件,最復(fù)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(guò)程大大簡(jiǎn)化。以前要做這么一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī),大概需要幾年的時(shí)間,而現(xiàn)在有了這個(gè)手段,我們一個(gè)禮拜就可以制造一款發(fā)動(dòng)機(jī)。包括像這樣復(fù)雜的葉輪,以前分別做,做好又焊接,或者是用一個(gè)整體的技術(shù)硬摳下去。那現(xiàn)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(jī),它的那根主梁,就是把飛機(jī)翅膀和飛機(jī)的機(jī)身連接起來(lái)的那根好幾米高的大梁,也是3D打印出來(lái)的,所以我們也為大飛機(jī)的開(kāi)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(shí)髦的東西,我們的鞋子是不是可以用3D打印去制造呢?其實(shí)這個(gè)已經(jīng)做到了。以后也有可能可以設(shè)計(jì)時(shí)裝,比如在網(wǎng)上看到自己喜歡的樣式,都可以用3D打印去生產(chǎn),你在家就可以成為一個(gè)企業(yè)家。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展,未來(lái)我們真正可以構(gòu)建一個(gè)完全創(chuàng)新型的社會(huì),激發(fā)我們每個(gè)社會(huì)成員的創(chuàng)造力。 3、3D打印的未來(lái)發(fā)展還需要大家的努力,更需要大家不斷創(chuàng)新和貢獻(xiàn)智慧。 那么3D打印今后發(fā)展下去,會(huì)有怎么樣的前景呢?我們將會(huì)在太空制造中進(jìn)行應(yīng)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(xiàn)場(chǎng)打印、現(xiàn)場(chǎng)更換,非常便利。那么現(xiàn)在我在設(shè)想,我們有沒(méi)有可能在太空中打印我們地球上所需要的產(chǎn)品和裝備。我想這是完全有可能的,雖然很多人認(rèn)為在太空中打印很困難,但我是個(gè)樂(lè)觀主義者,我覺(jué)得在太空中打印有很多優(yōu)點(diǎn)。 太空是一個(gè)沒(méi)有重力或者微重力的空間,我們?cè)诘厍蛏弦鰝€(gè)十米長(zhǎng)的零件,那這個(gè)設(shè)備可能要二十米長(zhǎng),做起來(lái)成本就很高。而在太空中,用一米長(zhǎng)的設(shè)備就可以打印一百米、兩百米的零件,因?yàn)橹圃斐鰜?lái)是沒(méi)有重量,不需要承載臺(tái)。不僅如此,在太空打印的時(shí)候,沒(méi)有空氣氧化。比如像我們現(xiàn)在機(jī)器里的鈦合金是需要密封,用氬氣來(lái)保護(hù)的。但如果是在太空中,就沒(méi)有那么多麻煩了。我順著這個(gè)思路想,在太空中是不是可以打印一個(gè)巨大的太陽(yáng)能電池,那么能量的來(lái)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(chē),制造我們的飛機(jī)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(yùn)動(dòng)場(chǎng)供大家休閑娛樂(lè),多好的一件事,不過(guò)要真正實(shí)現(xiàn)還是需要大家巨大的努力。 現(xiàn)在中國(guó)提出建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)、科技強(qiáng)國(guó)這兩個(gè)強(qiáng)國(guó)的任務(wù),正好就在你們的肩上,而這個(gè)三十年、五十年,正好就是你們以最充沛的精力工作的時(shí)候。所以我希望你們都能夠有所創(chuàng)新,為我們中國(guó)的崛起貢獻(xiàn)你們的力量。 但是談到創(chuàng)新大家都覺(jué)得很難,但是也很容易。我們大家再反思一下這個(gè)3D打印,3D打印做了些什么事呢?我們?cè)瓉?lái)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(guò)程中材料的質(zhì)量沒(méi)有增加也沒(méi)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(hào)再發(fā)展到加號(hào),這么一來(lái)就帶來(lái)了一大批的科技創(chuàng)新。再講3D打印本身這個(gè)技術(shù),難不難呢?實(shí)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(lái)制造,搞明白了并不復(fù)雜,但是我們真的要實(shí)現(xiàn)技術(shù),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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(dāng)了五年半的工人,后來(lái)做了一個(gè)小工廠的廠長(zhǎng)然后又來(lái)讀書(shū)的。當(dāng)時(shí)我在廠里要開(kāi)發(fā)一個(gè)產(chǎn)品,但這個(gè)模具很難做。到了八十年代末,我們請(qǐng)了一個(gè)美國(guó)的教授來(lái)講學(xué),他就講到了這個(gè)技術(shù),不用模具直接就把一個(gè)比較復(fù)雜的零件做出來(lái)。當(dāng)時(shí)我沒(méi)弄明白,直到1992年我去了美國(guó)三大汽車(chē)公司。當(dāng)時(shí)九十年代我們中國(guó)人自己做不了汽車(chē)的,我們更難想象每個(gè)家庭都有汽車(chē)。就在那兒我發(fā)現(xiàn)了這個(gè)技術(shù),很神奇地一下子就把一個(gè)零件給做出來(lái)了,這使我感到震驚,我認(rèn)為這個(gè)先進(jìn)技術(shù)是非常必要的。所以我回來(lái)就把原來(lái)出國(guó)前剩下的十幾萬(wàn)科研經(jīng)費(fèi)全部投進(jìn)去,招了幾個(gè)研究生就一起干了。 其實(shí)很多的同事都勸我:“你干那玩意干啥?那玩意沒(méi)有兩三百萬(wàn)根本干不成的,你就這十來(lái)萬(wàn)想干這個(gè)東西,你瘋了?”但是我看到這個(gè)東西在工業(yè)中確實(shí)有用,我覺(jué)得應(yīng)該研究。 1994年,我們科技部開(kāi)了一個(gè)關(guān)于先進(jìn)制造技術(shù)的會(huì)議。后來(lái)我很感謝那個(gè)會(huì)給了一個(gè)大家自由發(fā)言的機(jī)會(huì),我就跳上臺(tái)去,當(dāng)著幾百個(gè)科研工作者的面,我就直接報(bào)告了,我說(shuō)這項(xiàng)先進(jìn)的制造技術(shù)希望能得到國(guó)家的支持。當(dāng)時(shí)科技部的一位秘書(shū)長(zhǎng)在底下坐著,下來(lái)后他就找到我,問(wèn)我能不能寫(xiě)個(gè)建議書(shū)?我說(shuō)可以,我一晚上就寫(xiě)好了第二天就交給他了,交給他也并沒(méi)有抱多大希望。 但是半個(gè)多月以后我接到通知,說(shuō)科技部準(zhǔn)備到我那兒去考察。我當(dāng)時(shí)還在外地出差,接到通知后趕緊跑回學(xué)校,十天就把一個(gè)架子做出來(lái)了??萍疾縼?lái)考察的頭一天晚上我做實(shí)驗(yàn),一切都挺好。到了晚上我關(guān)機(jī)去吃晚飯,吃完回來(lái)一開(kāi)其他都好,但那激光器不亮了。那個(gè)激光器是我之前和西北大學(xué)一個(gè)老師合作的,我把那個(gè)老師請(qǐng)過(guò)來(lái),我說(shuō)我們兩個(gè)就在這兒守一夜你也得給我弄亮了,什么時(shí)候亮你什么時(shí)候回家,我在這兒陪著你。到晚上十點(diǎn),我還給他買(mǎi)了個(gè)盒飯。那個(gè)老師也非常合作,他整到十一點(diǎn)終于修好了,然后我讓幾個(gè)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(gè)演示做完了。科技部的司長(zhǎng)非常高興地就把這個(gè)事情委托給我們了,他和我握手就發(fā)現(xiàn)我手上的繭子,他說(shuō)這個(gè)任務(wù)交給你很合適,你能干下來(lái)。其實(shí)這些繭子是我之前在工廠工作時(shí)留下的,在工廠工作的時(shí)間里,我最大的收獲是能夠自己操作機(jī)床,進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)。這些經(jīng)驗(yàn)在科技攻關(guān)中大大幫助了我,在最緊張的時(shí)候,哪個(gè)零件沒(méi)人加工了,我自己開(kāi)機(jī)床就能把它加工出來(lái),裝上去,所以工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)我們搞工程科學(xué)研究的人來(lái)說(shuō)是非常有價(jià)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(xué)習(xí)理論,還要能夠把這些理論活學(xué)活用。道理是很簡(jiǎn)單的,但是我們要去琢磨,要敢于探索,才會(huì)有新的發(fā)明。但是要真正實(shí)現(xiàn)發(fā)明,我們還有一個(gè)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)——持之以恒。我記得華中科技大學(xué)的一任校長(zhǎng)楊叔子院士,他認(rèn)為,世界是“傻子”創(chuàng)造的。我覺(jué)得這非常有道理,人就是要有一股傻勁,認(rèn)準(zhǔn)了目標(biāo),堅(jiān)持下去就會(huì)成功。 我送給大家?guī)拙湓?,談不上是?shī),是我自己寫(xiě)的,叫作“聚一束神光,熔女?huà)z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(shuō)把激光或者是電子束聚在一點(diǎn)上,把難熔的金屬、陶瓷都熔化了,然后就會(huì)出現(xiàn)神奇的景象。從整體來(lái)說(shuō),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!