張海鷗：佛山傳統制造業龍頭企業要引領3D打印技術應用
“佛山發展3D打印產業一定要立足于創新，同時引進真正適合自己的人才團隊。”6月17—18日，第五屆世界3D打印大會將在佛山市南海區大瀝鎮舉行，大會開幕前夕，華中科技大學機械科學與工程學院教授張海鷗接受南方日報專訪時建言，做好3D打印產業的發展文章，佛山要將重點放在產業革新與產品質量升級上。
當前中國經濟已由高速發展轉為高質量發展的新階段。要推動制造業高效低成本發展，對其生產流程的改造、效率的提升十分重要。而3D打印作為一項引領性制造新技術，對傳統制造業具有很強的顛覆性。此前張海鷗主導研發的“鑄鍛銑合一”增材制造技術，就改變了高端零件的生產流程、降低材耗能耗和污染，屬全球首創。
“發展3D打印產業，最重要的是需具備原創式創新技術。政府制定的政策要以有市場前景的技術創新為導向。企業創新則要以市場為導向，遵循市場競爭規律。”張海鷗還建議，地方政府應該對獲得了知識產權、受到了市場驗證的新技術進行認定并給予支持。
談變革▶▶“邊鑄邊鍛”新技術讓制造流程更短
南方日報：你主導開發的“鑄鍛銑合一”增材制造技術和設備填補了全球相關技術和設備的空白。這一技術的顛覆性主要體現在哪方面?
張海鷗：此前全球金屬3D打印行業共同面對的一大難題，是打印的部件達不到高強韌性要求。“鑄鍛銑合一”增材制造技術打印的金屬件超過普通鍛件的性能要求，得到12級超細晶粒。
具體來說，傳統制造工藝是把金屬融化做成鑄錠，通過多次鍛壓和加熱把它鍛造成一定形狀的鍛坯，隨后放到機床上進行加工，去除很多無用部分，最后制成一個零件。這個過程需要很多大型設備，比如8萬噸鍛壓機，同時工序多流程長。這意味著，傳統制造工藝并不適合高性能復雜零件的生產。
此外，傳統多工序生產環境雜亂，需要大空間，容易造成廠房污染。而且這些工藝無法整體成型，也會造成材料損耗，成本較高。
“鑄鍛銑合一”的新技術通過實現“邊鑄邊鍛”，克服了以上的缺陷，改變了長期以來由西方引領的“鑄鍛焊銑分離”的傳統制造歷史，將開啟實驗室制造大型機械的歷史。
南方日報：具體來說，“鑄鍛銑合一”技術可以為生產制造帶來哪些利好?
張海鷗：一般來說，零件不經過鍛造，性能就不可靠。尤其是航空設備對零件的疲勞性能和韌性等要求更高。而普通的3D打印技術打印出來的零件是無法達到高性能標準的。
“鑄鍛銑合一”技術直接采用新的技術讓金屬絲融化，在金屬即將被加熱成型的時候用連續的微鍛造的方式，“趁熱打鐵、邊鑄邊鍛”，以此使整個零件通體具備更高更均勻的性能。
在此基礎上，該技術可以把長流程、依賴多臺裝備、重污染的生產過程變成只在一臺設備上進行的高效生產，從根本上改變了傳統制造的技術路線、方法、裝備，甚至改寫了GE公司認為3D打印不能打印鍛件的論斷。
論趨勢▶▶3D打印可部分替代高端制造
南方日報：3D打印作為新型技術，是否會替代傳統制造?它還會改變哪些行業?
張海鷗：隨著技術發展越來越成熟，3D打印已開始應用于小批量制造。當然，短期內3D打印難以完全替代傳統制造業，兩者會在較長時間內并行融合;但部分替代已經實現。
我所指的部分替代，目前主要發生在高端制造領域，比如國防、航空航天等領域。這些行業使用的高端機械，在傳統制造模式中主要依靠焊接實現復雜零件的結合，但是焊接技術往往引起性能不均。而鍛件級3D打印可以實現一體化打印，實現了零件之間的無縫連接，使之具有很好的性能和精度。因此，3D打印可以部分替代這些行業的傳統工藝。
但是在材料成本不高、需要大規模生產的行業，傳統制造方法仍有著不可替代性。比如汽車覆蓋件沖壓成型，3D打印技術不如傳統工藝成本低、效率快，因此還不足以和傳統工藝競爭。
總之，3D打印雖然已開始應用于小批量的直接制造，但是受其技術的效率、精度和材料等限制，還不可能完全替代傳統大批量制造業。不過利用它的多品種小批量研發優勢，3D打印正成為越來越多制造業行業的輔助甚至主干力量。
南方日報：目前中國3D打印產業和技術在全球處于什么位置水平?
張海鷗：3D打印即增材制造是先進制造業的一個手段，各大經濟強國都在增強研發增材制造產品、創造更多應用場景。在現有技術的產業化方面，中國擁有較大的市場，在技術的應用創新方面也進行了不少探索。
不過，發展3D打印產業，實現從跟跑到領跑，最重要的是需具備原創式創新技術。在這方面，中國3D打印還要進一步努力。創新決定了以后的地位，但現在國內的新技術很多還是來自國外，自身缺乏原創的、顛覆式的技術。
要改善這一局面，政府制定政策要進一步以技術開發為導向。同時，創新還要以市場為導向，遵循市場競爭規律，否則容易夭折。所以我們應該大力支持最新銳的技術，尤其是獲得了知識產權、受到了市場驗證的新技術。各地政府可以組織國內外專業力量對新技術進行認定區分，對行業的創新發展進行專業化引導。
找路徑▶▶為創新創造良好制度環境
南方日報：當下國內許多城市都在發展3D打印產業，越來越多3D打印企業開始涌現。有人認為，這將加速行業洗牌。對此你如何看?如何推動該行業更上一層樓?
張海鷗：我個人認為，當前國內的3D打印行業還沒發展到大規模洗牌的階段。盡管企業正在增多，但有的企業缺乏技術，有的企業和市場脫鉤，整個3D打印產業還未能出現百舸爭流、百花齊放、市場為主導的局面。
行業發展要更上一個臺階、實現質的飛躍，最重要的是企業要有創新意識，而且要能夠適應競爭發展的需求。企業數量增多并不一定是好事，整體質量的提升才是關鍵。3D打印是一個有門檻的行業，我們一定要創造利于行業創新的制度環境、推動市場洗牌，淘汰不適應創新競爭的企業。這樣才能真正實現3D打印產業的突破發展。
南方日報：作為制造業大市的佛山，想要進一步發展3D打印產業，需要怎么做?
張海鷗：佛山首先要提高制造業水平和產品質量水平，進行產業結構調整，尤其要推動制造業向產業價值鏈的上游發展，重點打造工業設計產業。另外，佛山企業應用3D打印技術時，可嘗試主動改造生產流程，把多個零件制造流程整合成整體化制造，這樣能提升產品附加值，體現3D打印的價值。一些諸如陶瓷等傳統制造領域的龍頭企業要在新技術應用上做引導，提升新技術應用的意識。
此外，3D打印需要大量人才。目前佛山研發端的人才較為缺乏，在加大培育力度的同時，可大力引進外部人才團隊。不過在此過程中，佛山要注意選準人才團隊，看重人才團隊的真正作品和業績，根據自身需求考慮其技術是否真正適合自己。
總之，發展3D打印產業，佛山一定要立足于創新，為創新創造良好的制度環境，輸出更多的創新產品。
專家簡介
張海鷗，華中科技大學材料加工系原主任，特聘教授、博導;現任二級教授、機械學院數字制造裝備與技術國家重點實驗室數字化制造工藝方向學術帶頭人。他主導開發了“熔射制造碳化鎢合金模具技術”“鑄鍛銑合一”增材制造技術等，廣受國內外同行關注。
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