1月15日,由泉州由市科技局主辦的第21期科技創新大講堂邀請了中國工程院院士、西安交通大學教授盧秉恒做了一場關于中國制造2025和3D打印的專題講座。泉州該市副市長陳燦輝,泉州市科技局局長嚴等有關領導和泉州來自高校、科研平臺、企業的300多名代表參加了會議。
盧秉恒介紹了中國制造業發展現狀、中國制造2025年發展規劃、全球3D打印主流技術以及將帶來的重大科技突破。
中國制造2025與協同創新
盧秉恒指出,與中國、德國、美國相比,德國的產業優勢在于質量過硬、基礎扎實、技術嚴謹;美國的優勢在于社會創新、高科技優勢、全球資源和精英;中國的重要優勢是比較完整的工業體系、巨大的內需市場和豐富的人力資源。
在他看來,面對我們之間的階段性差距,中國需要追趕和跨越同步進行,必須充分發揮政府科學有力的監管作用,集中有限的社會資源,做好協同創新。針對我國共性技術的缺乏,需要創新思路,建設國家創新中心。
在這方面,中國可以參考德國設立科研。機構,美國組建制造業創新網絡,探索適應中國國情、實現“中國制造2025”任務的途徑,建設一批能與社會創新資源合作、為行業提供核心技術和共性技術的創新中心,避免科技資源浪費和低水平重復研究。
在產學研合作方面,企業應該成為R&D投資、應用成果和集成成果的主體。產學研形成了一種長效的合作機制,把科研機構調動和發揮人員和企業創新的積極性。
在全社會的協調機制方面,要加強科技計劃的協調,根據技術的成熟程度,各部委通力合作,形成接力。國家科研計劃應優先考慮標準和基礎研究,重視產業化共性技術,以創新思想和發明專利作為評價依據。
從金融、科技和產業協同的角度改善制造業的資本環境。目前我國制造業企業的貸款利率往往達到7-8%,而制造業企業的凈利潤普遍低于我國的貸款利率。引導財政資金更多更快地流向實體經濟和有潛力的先進制造業,加強資金對創新的支持,讓創新力量及時得到資金支持,是《中國制造2025》順利實施的重要關鍵問題。
在人才協作方面,建立正確的學科評價標準,引導創新和工程能力培養。中國制造2025還需要培養一批工業4.0時代的企業家和技術領袖,他們精通制造技術,具有互聯網思維,能夠充分利用社會創新資源。創新型社會也需要大量的創客、極客、馬斯克式的人物,對科學有濃厚的興趣,對創新有強烈的渴望。
3D打印成為制造業戰略高地。
《中國制造2025》的主要方向和驅動技術是發展智能制造。智能制造主要由工業互聯網和底層智能組成。其中,底層智能主要包括機器人、智能制造裝備和3D打印。
盧秉恒認為,如果機器人是今天的技術,那么3D打印是對今天和明天,甚至后天影響更深遠的技術。3D打印制造具有以下特點和優勢:
支持產品快速開發,3D打印直接由設計數據驅動,無需傳統制造所必需的夾具、模具制造等生產準備,編程簡單。在產品創新設計和設計驗證中尤其方便。
節材制造,3D打印屬于增材制造,材料只堆在需要的地方,材料利用率接近100%。如航空航天等大型復雜結構件采用傳統切削加工,往往95%-97%的昂貴材料被去除。
個性化制造可以快速、低成本地實現單件制造,使單件制造的成本接近批量制造。尤其適用于個性化醫療和高端醫療器械。如人工骨、手術模型、骨科導航模板等。
再制造用于修復磨損零件,如飛機發動機葉片、軋機軋輥等。,成本小,價值大。在軍械、遠洋船舶、海上鉆井平臺甚至空間站的領域制造上有著特殊的優勢。
為創新設計開辟新的空間,可以創造傳統制造技術無法實現的結構,為設計創新提供了非常大的創新空間。幾十個、幾百個甚至更多零件組裝的產品可以一次制造完成,大大簡化了制造工藝,節約了制造和組裝成本。從3D打印新技術的角度重新設計產品和設備,可能是3D打印給制造業帶來的最大好處。
3D打印已經成為最受創客歡迎的工具,將有效推動大眾創新創業。通用電氣公司公司互聯網上發布了一條消息,挑戰3D打印,并讓制造商設計飛機的一部分。第一名只用原結構的1/6完成了所有測試,設計者是一個19歲的年輕人。亞馬遜利用互聯網銷售3D打印商品,營業額高達數十億美元,利潤高達30%。所以,互聯網加3D打印=創新創業的最佳技術途徑。
創彩,3D打印出了一種耐高溫3315℃的高溫合金,用于龍飛船2號,大大增強了飛船推力。利用3D打印高能束的集中能量,以3D打印設備為材料基因組計劃的研究驗證平臺,可以開發出各種超高強度、超高韌性、超耐高溫、超高耐磨的優異材料,增材制造成為一項創造性技術。
創造應用于組織支架制造、細胞打印等技術,實現生物活性器官的制造,創造某種意義上的生命。為生命科學研究和人類健康服務。
“創造材料,創造生命,無疑會給材料科學與技術、生命科學與醫學技術、制造業帶來巨大的顛覆性變革。我們現在就需要布局,努力搶占這個戰略高地。”盧秉恒說。
中國3D打印現狀及突破方向
據盧秉恒介紹,目前,中國在3D打印方面的研究處于國際前列,如論文數量和專利申請量均居世界第二。在應用方面,我國工業設備裝機量居世界第四,但金屬印刷的商用設備和國產工業設備的關鍵器件主要依賴進口。工業級3D打印材料的研究才剛剛起步,除了個別研發能力強的。公司除了開發少量材料,3D打印的材料基本依賴進口。
他說,3D打印是一項從質和量兩方面對國家戰略地位和未來科技發展都有重大影響的技術。3D打印技術正處于技術的井噴期、產業的起步期和企業的跑馬圈地期。
“從工業發展的速度來看,我們發展得太慢了。美國有兩家最大的3D打印公司。公司今年達到了近10億美元的規模。而我們的企業基本上是校辦企業,最多時產值10多億人民幣。目前,進口設備正在大舉進攻中國市場,金屬印刷設備與國外的材料、軟件、設備、技術一體化銷售。中國必須發展核心技術和原創技術,打造自己的創新鏈和產業鏈。"
3D打印的任意性為產品和設備的創新設計打開了巨大的空間,將給各行業帶來巨大的利益。盧秉恒建議中國應密切關注標準的研究。3D打印的數據標準可能會影響設備和應用。在航空零部件和高端醫療器械方面,要積極研究面向3D打印的個性化制造產品的準入標準,以利于新技術的應用。此外,要加強基礎研究,開發原創技術,在3D打印新材料研發方面有創新技術,能顯著提高打印零件的質量和打印效率;要建立創新體系,為企業提供核心技術和共性技術; 要攻克關鍵核心器件,打造產業鏈;要引導金融資本,助推3D打印企業做大做強,形成一批具有國際競爭規模的企業。