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——新材料在线3D打印系列人物访谈（五） 吴文恒，高级工程师，毕业于北京科技大学粉末冶金专业，从事粉末冶金行业二十余年。目前任上海材料研究所增材制造研发与应用中心副主任、粉末室主任。主要从事3D打印金属粉末耗材的新产品研发、工艺设计、项目筹建等工作。 【新材料在线 文/蔡晓煜】以下是新材料在线专访吴文恒先生的采访实录。（部分地方有所删减） 【新材料在线】：很多人认为金属3D打印是未来3D打印的重要发展方向，您对金属3D打印的未来怎么看？目前国内金属3D打印和国外相比，差距主要在什么地方？发展的瓶颈在哪里？ 【吴文恒】：金属3D打印技术作为整个3D打印体系中最前沿和最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向；金属3D打印，是3D打印领域之皇冠上的明珠。 3D打印技术要进一步扩展其产业应用空间，目前仍面临着多方面的瓶颈和挑战。首先是成本方面，现有3D打印设备造价仍普遍较为昂贵，给其进一步普及应用带来了困难，而且设备的核心技术由国外垄断；其次是精度、速度和效率方面，目前3D打印成品的精度还不尽如人意，打印效率远不能适应大规模生产的需求，同时受打印机工作原理的限制，打印精度与速度之间存在严重冲突。 材料方面的差距尤其巨大！我国发展3D打印技术的关键瓶颈是耗材，尤其是适合3D打印用的金属粉末材料缺乏，严重影响了我国3D打印技术的发展。 3D打印材料是3D打印产业链中最重要的一环，也是最大的价值所在。3D打印技术对材料的种类、性能、粒度等方面有很高的要求，在3D打印材料的开发和应用上，我国与发达国家存在很大差距。材料品种少精度差、价格贵周期长，造成了当前“有锅没米”的局面，而缺乏材料也影响应用领域的扩展。材料的多样性和稳定性方面，材料、设备、软件、性能之间的相融性和关系性，包括相关标准的建立，都还需要继续深入探索研究。 金属3D打印技术作为目前先进的制造技术，我国尚处于起步阶段，政府应加大投入、组织各学科各行业协同努力，攻克3D打印领域中各种工艺技术难关，制造出具有我国自主知识产权的3D打印设备，生产出各制造行业所需要的较低成本的各种3D打印金属耗材和部件，使我国3D打印产品从目前的实验室和小批量试生产走向商品化和工业规模生产。 【新材料在线】：您认为3D打印技术的研究和工业生产之间区别在哪里，目前我国3D打印在研究和工业生产上各自发展到了什么程度？ 【吴文恒】：国外对金属3D打印技术的理论与工艺研究相对较早，近几年已有多家公司推出商品化设备与应用。而国内的研究主要集中在基础工艺，华南理工大学的研究重点是SLM技术，清华大学以EBM技术为主，南京航空航天大学和华中科技大学主要研究SLS技术，近期也涉及到SLM工艺。西北工业大学深入研究了LENS工艺。 我国的3D打印研究往往集中于大型攻关课题研究领域，如生物医疗、航空航天、国防军事等，取得了一系列研究成果，有些领域的研究水平甚至超过欧美发达国家。但是工业生产方面，3D打印的应用却处于很落后的状态，目前仅仅集中在模型设计领域等，3D打印功能件相对较少。除了3D打印本身的一些特点决定了其应用面较窄外，更多的原因是工业生产没有充分认识到3D打印的价值，故而远远没有利用、发挥3D打印的巨大价值。上海材料研究所一直以来深入研究3D打印技术，开发生产各类耗材，扩大3D打印的应用领域，并加强3D打印的应用推广。我相信未来3D打印在研究和生产方面都会齐头并进，共同推动3D打印的大规模市场应用。 【新材料在线】：有人认为3D打印的成本太高，对大规模产业化推广有很大的影响，您对3D打印未来的价格走势有什么预见？如果要对3D打印的大规模应用实现所需时间做一个预期，您觉得是多少年？ 【吴文恒】：您提到的这个问题是3D打印领域最为关心的话题。的确，3D打印目前的高昂成本是制约其进一步应用的最大瓶颈之一；其高成本主要是因为目前的3D打印材料往往采用进口材料、价格贵周期长，国外3D打印行业供应商自然不会错过攫取中国3D打印市场利润的好机会；同时国内从事3D打印的专业人才缺乏，也进一步造成了目前3D打印成本很高的局面。随着国内研究单位对3D打印材料的不断开发成功，以及3D打印专业人才队伍的不断壮大，未来3D打印的成本会大幅度下降。但是和传统加工相比，3D打印依旧会处于一个比较高的成本。 根据我这些年的了解，3D打印的大规模应用会有一个比较长的时间，起码会贯穿于整个十三五期间，至少需要五年以上的时间，当然，这需要在国家大力支持和工业3D打印应用不断发展的趋势下，才能实现3D打印的大规模应用。 【新材料在线】：蒸汽机的发明开启了“第一次工业革命”的时代，电气化开启了“第二次工业革命”的时代，现在，有人说3D打印是开启“第三次工业革命”的钥匙。对此观点，您如何看待？ 【吴文恒】：这个问题您提的非常好！首先，3D打印技术相对传统制造技术来讲是一次重大的技术革命，其本身不能取代传统制造业，也不是要取代传统制造业，而是要为传统制造业的创新发展注入新鲜动力；它能够解决传统制造业所不能解决的技术难题，对传统制造业的转型升级和结构性调整将起到积极的推动作用；但传统制造业所擅长的批量化、规模化、精益化生产，恰恰是3D打印技术的短板。对于大规模生产的普通易耗品，还是依赖批量化生产，3D打印并不会全部替代传统加工技术，只会使传统制造产业加快升级步伐，变得更为简单、方便。 至于3D打印技术是否能够推动第三次工业革命，我认为目前讨论这个问题还为时过早，不具有实际意义，我们还是把这时间多做一些实事吧。目前，3D打印技术在原材料、精度、工艺稳定性等诸多方面还面临着瓶颈。还有就是3D打印技术不是一项替代性很强的技术，加之国内从事3D打印技术研发的科研机构和企业目前大多是小而散，研发集中度不高，因此，3D打印大规模、深层次的产业化要经历一个比较长的过程。 【新材料在线】：您能简单给我们介绍一下上海材料研究所3D打印的有关研究情况吗？ 【吴文恒】：上海材料研究所一直以来致力于新材料的自主研发创新，我所自2012年起，就明确把3D打印技术作为新材料领域技术创新的战略重点，瞄准3D打印产业发展所需的关键技术及耗材，成立了上海市3D打印材料工程技术研究中心，并且承担了一些国家和上海市关于3D打印材料相关的科研项目。现已成功开发出PLA、PETG、HIPS、柔性等各类3D打印高分子丝材，特别是在金属3D打印耗材方面，上海材料研究所掌握高性能金属粉末雾化、后处理等核心技术，引进国内外高端雾化制粉设备，开展了3D打印金属粉末制备及后处理工艺等研发工作，并主导或参与制定相关标准。目前已开发出多种适用于SLM、EBM和LENS技术的金属粉末耗材，包括钛合金、镍基高温合金、不锈钢、模具钢等。我所今年成功制备出高性能的SLM专用Inconel625合金粉末，其打印制件的性能达到锻件水平，远高于进口原粉的打印制件性能，为国内首创。除了3D打印耗材的研制，材料所还开设了3D打印材料、制品性能检测以及3D打印制件后处理加工业务。 【新材料在线】：现在3D打印技术发展势头迅猛，您对3D打印在中国的发展有什么期待？ 【吴文恒】：首先，我对3D打印在中国的发展充满信心、也十分肯定未来3D打印将会是中国制造的一张亮丽名片。当前，世界各国都在进行新科技革命，新一轮产业革命蓄势待发；建立在互联网和新材料、新能源等基础上的“第三次工业革命”即将到来，“第三次工业革命”将重塑比较优势与竞争优势，调整全球利益分配格局，为发展中国家实现赶超提供了绝佳契机。“第三次工业革命”与我国转型发展发生历史性交汇，为我国走创新驱动的跨越式发展道路、实现中华民族伟大复兴提供了难得的重大机遇。 值得高兴的是，在3D打印技术领域，发达国家目前虽有优势，但我们国家的差距并不大，如果中国及时布局重点，完全可能“弯道超车”，3D 打印等技术会催生一些新产品，会引起一些产业领域的变革，会出现生产分散化、消费个性化、服务网络化的新变化，会成为大规模、标准化现代工业体系的有效补充，但不会导致整个工业技术体系、产业体系的根本性变革，短期内难以大规模替代现代工业体系,不会动摇我国的制造业大国地位。 我们特别希望，国家决策部门尽快制定详细的3D打印发展规划，重点扶持一批重点单位，大力推广3D打印的工业化应用，引导鼓励3D打印新技术的创新，争取把3D打印培育成我国从“制造大国”变成为“制造强国”的一张有力王牌，真正实现中国制造在世界范围的强势崛起。 多 |
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