2016年10月22日，第三屆“千人計(jì)劃”專家研討會(huì)在合肥盛大開幕。當(dāng)天下午，各個(gè)領(lǐng)域的“千人”專家共聚一堂，各自分享了自己的最新研究和發(fā)現(xiàn)，并展開了熱烈的討論，其中許多內(nèi)容均與3D打印相關(guān)。天工社有幸對(duì)中科院寧波工研院所先進(jìn)制造所副所長(zhǎng)張文武教授進(jìn)行了采訪，以下是采訪內(nèi)容：

記者：您能介紹一下自己在3D打印方面的研究嗎？

張文武教授(以下簡(jiǎn)稱張教授）：上大學(xué)時(shí)，我認(rèn)為當(dāng)時(shí)的制造工藝太繁瑣，想象著也許有一天產(chǎn)品能像蘋果樹結(jié)蘋果那樣被制造出來。隨著研究的深入，我覺得應(yīng)該采用能量場(chǎng)的方式來實(shí)現(xiàn)三維制造，而能量場(chǎng)要用數(shù)字化方式來控制。為此，我提出了 “能量場(chǎng)發(fā)生器”的概念，在這樣的發(fā)生器中，我們能對(duì)材料進(jìn)行調(diào)制并改變其性質(zhì)，而這樣就有可能實(shí)現(xiàn)我曾經(jīng)的想象。畢業(yè)前后（1922年之前），我寫了一篇題為《虛模具三維制造》的論文，從更廣泛的范圍上進(jìn)行了思考，并將三維制造發(fā)展為能量場(chǎng)三維制造。

1995年前后，我研究的是具體的三維打印工藝。出國(guó)后，暫時(shí)中斷了這方面的研究而轉(zhuǎn)向了激光能量場(chǎng)，并對(duì)其進(jìn)行了非常深入的研究，期間涉及的是非增材工藝。

記者：這個(gè)能量場(chǎng)是指什么？

張教授：從廣義上講，力、聲、光、電、熱、磁都可以是一種能量場(chǎng)，甚至物質(zhì)，如我們坐的椅子，以及人本身、材料、智能也是一種能量場(chǎng)，它并不局限于激光或者電子束。

大自然融合了各種能量場(chǎng)，并且被智能驅(qū)動(dòng)著，萬物就在這樣的驅(qū)動(dòng)之下生長(zhǎng)起來。這種生長(zhǎng)方法非常值得人類借鑒，而這也是為什么人類一直在仿生的原因。因此，我稱三維打印為多維仿生增益的低級(jí)階段。多維是指把智能和信息鑲嵌進(jìn)去，如我做了一個(gè)結(jié)構(gòu)，它本身就蘊(yùn)藏智能，而三維里面也蘊(yùn)含了多維。增材本質(zhì)上就是增益，即增加功能密度、強(qiáng)度，就看誰能進(jìn)行最精益的增益。增益這個(gè)趨勢(shì)一直沒變，人類一直在向大自然學(xué)習(xí)，其邊界超不出自然界或宇宙法則的約束。

我現(xiàn)在正在推動(dòng)多能場(chǎng)融合制造，與復(fù)合制造不同的是，這是一個(gè)眾場(chǎng)平等的概念，大家都是工程優(yōu)化和解決工程矛盾的自由度，并無主次之分。從方法上講，我正在研究多能場(chǎng)融合的方法論，即“智能能量場(chǎng)制造”。從工藝上講，我正在加緊研究融合制造，即將信息場(chǎng)、物質(zhì)場(chǎng)、能量場(chǎng)這三個(gè)自由度融合在一起，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行精益化。

新工業(yè)革命不僅是制造革命，能源、信息、技術(shù)革命，上面必須有新人文革命。即社會(huì)組織形態(tài)會(huì)變化，工廠會(huì)發(fā)生顛覆性改變，因智能標(biāo)準(zhǔn)化的程度極高以及全球化通道。

記者：您認(rèn)為增材制造對(duì)工廠的組織、管理和生產(chǎn)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響？

張教授：3D打印解決了復(fù)雜度的問題，制造的門檻變得越來越低，一個(gè)東西只要能被設(shè)計(jì)出來，就幾乎能被制造出來。這產(chǎn)生了一種功能優(yōu)先的制造模式，在這種模式下，設(shè)計(jì)師、工程師和創(chuàng)客將成為推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的主要力量。

隨著制造的智能化、自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度越來越高，全球大規(guī)模個(gè)性化分布式制造將成為主流。過去是物質(zhì)和能量系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)在是信息與智能的標(biāo)準(zhǔn)化，這使得工廠必須有靈活制造的能力，其工藝要能適應(yīng)各種材料、復(fù)雜度和規(guī)模的制造，而它們的組織形態(tài)也必須適應(yīng)這種變化。

機(jī)械CNC的輝煌時(shí)代即將過去，新型制造中心和多場(chǎng)融合的制造模式（增材、減材和等材的融合，多維的鑲嵌）將要出現(xiàn)。新的變化會(huì)對(duì)組織、道德、立法、環(huán)境等各方面產(chǎn)生一系列影響，對(duì)人類而言，這也將是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

記者：張教授，您曾經(jīng)作為研究人員在GE全球研究中心工作過很長(zhǎng)一段時(shí)間，而GE在3D打印應(yīng)用方面一直走在世界的前列，您能介紹一下GE對(duì)3D打印的應(yīng)用情況嗎?

張教授：從2002年到2012年，我任職于通用電氣公司（GE）全球研發(fā)總部激光加工與測(cè)量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室制造與材料技術(shù)部。GE是美國(guó)支柱性的制造企業(yè)，它制造發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、機(jī)車頭以及醫(yī)療器械等一系列高精尖的東西，因此會(huì)遇到一系列極端制造問題，如難加工材料和結(jié)構(gòu)。為了保持競(jìng)爭(zhēng)力，GE一直十分重視新工藝。最初，它將三維制造用于修復(fù)，如發(fā)動(dòng)機(jī)葉片裂開了就用這種工藝進(jìn)行修補(bǔ)，后面才開始將其用在直接制造上。

現(xiàn)在，GE將三維制造作為其未來制造的重要手段。除了關(guān)注GE的3D打印外，我們還要關(guān)注它的智能制造平臺(tái)系列建設(shè)工作。他們正在建立開環(huán)的智能標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)，并且已經(jīng)有許多成功案例。

記者：您認(rèn)為，在3D打印這方面，我國(guó)高端制造企業(yè)需要做些什么？

張教授：總體而言，我們要重視3D打印，看到它帶來的深刻影響，但同時(shí)一定要保持一個(gè)客觀的態(tài)度和清醒的頭腦。制造上，只有增材、減材、等材三者合力才能達(dá)到王者的境界，不能因?yàn)樵霾闹圃斓某霈F(xiàn)而否定其他兩種制造方式。我們要邁向制造的大融合，將制造推向更高的理想度。

任何技術(shù)都有誕生期、青年期、中年期和老年期，即它們的發(fā)展呈S曲線。如今，3D打印已進(jìn)入第二個(gè)發(fā)展階段的后期，即處于青年期向中年期的過渡階段。在這個(gè)階段，大家已經(jīng)意識(shí)到3D打印的優(yōu)點(diǎn)，大量社會(huì)資源紛紛涌入這一領(lǐng)域。這意味著3D打印會(huì)加速向前發(fā)展，并且有可能出現(xiàn)質(zhì)變，如成型速度突然提升10倍到100倍、一種新工藝的出現(xiàn)讓任何工程材料都可被3D打印而不再需要專門的3D打印材料。我們要多做原創(chuàng)性的東西，多開發(fā)一些具有顛覆性的原創(chuàng)工藝。

記者：金屬3D打印對(duì)軟件的要求是否更高？

張教授：3D打印系統(tǒng)由硬件和軟件組成。未來是智能制造的天下，如果軟件不是自主開發(fā)的，我們就會(huì)受到很多限制。因此，我們一定要將自己的智慧融入到軟件中，加強(qiáng)軟件系統(tǒng)的自主開發(fā)，這樣才有可能取得突破。

記者：您在演講中提到了基于激光的和基于電子束的金屬3D打印技術(shù)，能不能對(duì)它們進(jìn)行一下點(diǎn)評(píng)劣？

張教授：電子束的材料吸收率很高，在良好的成型環(huán)境下，如真空中，它在強(qiáng)度等方面有一定優(yōu)勢(shì)，并且調(diào)控起來相對(duì)容易。激光跟光的波長(zhǎng)有關(guān)，反射問題會(huì)影響到它的吸收率，但激光的局限性小、適應(yīng)性強(qiáng)，它必定會(huì)成為引領(lǐng)性的、明星級(jí)能量場(chǎng)。

最后，張文武博士總結(jié)說，我國(guó)的3D打印形勢(shì)良好，我們要建立智慧資本，互相幫助，多開發(fā)原創(chuàng)性工藝。在新工業(yè)革命之上的必然是人文革命，工業(yè)發(fā)展要與人文、社會(huì)制度相結(jié)合，這樣才能實(shí)現(xiàn)像大自然那樣的永續(xù)發(fā)展。中國(guó)人應(yīng)該繼續(xù)發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)的貴族精神，引領(lǐng)新工業(yè)文明的發(fā)展。

(責(zé)任編輯：admin)

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