王华明：3D打印从快速成形到直接产品制造

　　近日，北京航空航天大学教授王华明在以“全球经济复苏与制造业转型”为主题的第六届亚洲制造业论坛上，在“3D打印技术产业专题”环节，针对时下热门的激光3D打印技术做了演讲。同时他也凭借“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”获2012年度国家技术发明奖一等奖。以下为王华明教授的演讲内容：

　　首先，为什么3D打印这么热？3D打印出现很多年了，应该说快30年了，最近热起来是因为奥巴马3月9号宣布了重振美国制造业计划，在美国成立一个制造创新的网络。这个网络主要由15个制造创新的研究院组成，每一个研究院主要是致力于具有广阔应用价值的前沿新技术的研发、示范、人才培训等推向制造业并产品应用，提供就业机会，提升美国在制造业的全球竞争力和领导地位。这是目标。当天就责成美国国防部等五个联邦部门去选择一种技术，先成立一个连办研究所，大概是在4月17号就选择了第一个技术，3D打印，今年8月16号成立了国家增材制造创新研究院，这是创新网络的第一个研究院，这个研究院政府投资3000万美元，企业投资4500万美元，主要由联邦政府负责管理和组建，是一个产学研结合的机构。我想为什么大概从5月份开始，增材制造就开始热起来的原因。

　　第二个，说一下到底什么是增材，增材制造或者是3D打印。这是传统的细胞膜，大家做零件的话，先有一个毛坯，然后制造零件，当然这个利润率比较低，这是一个传统的方法，但是不是说我们要取代它。增材制造就是往上面添加材料，更形象的就是高等数学里面的定积分。增材制造从分类上来说，是两大类，一类就是原型制造，快速成型，成型出来一个模样，再把它翻成一个金属零件，这个零件从80年代中期开始，现在扩展到更多领域。另外一个是做高性能的金属零件直接制造，这个从90年代初开始，难度比较大。原型子早主要是做树脂、石蜡、纸等原型件，这个件可以用，也可以再翻成别的零件。主要用途还是在新产品的快速设计，在这个阶段对设计的优化、商业宣传、产品的评估等做快速准备，效果是反映在新产品的研发成本和生产准备的成本，以及新产品研发周期。

　　这种快速原型制造的方法，应该说这是大家都知道的3D打印，这应该是1986年MIT发明的方法，叫3D打印。基本工艺包括光敏树脂化等等很多方法，3D打印就是这么回事，用喷墨打印机把胶水打出来，一烤干，建一个厚度，铺一层粉末，如何打印就可以反复打一个东西出来，这是铺纸工艺，这里就不讲了，刚才颜教授介绍了这个造型，清华大学做得非常好。然后，这个就是选择性激光烧结，3D打印完全被它取代，它的精度是比较高的。

　　第二类，就是高性能金属构建的直接制造，这个事情发展相对比较万，上世纪90年代。用的手段是一样的，主要用高功率的激光束或者是高功率的电子束对粉末丝材进行熔化，往上堆积，应该说这是它的一个主要方法。到现在为止，可能大家见到的都是做小的居多，做大的难度还会非常大，后面我还会讲讲个人观点，这可能是增材制造发展的方向，也是一个难点。