5月11日9時許，一場視頻會議在佛山國家高新區三水園舉行。三水區委常委、樂平鎮委書記何小玲遠程連線中國工程院院士盧秉恒和西安交通大學機械學院教授李滌塵、田小永。在國內首次太空3D打印成功后，佛山國家高新區三水園與盧秉恒院士團隊商榷合作再加碼。
5月5日18時整，長征五號B運載火箭成功將搭載的新一代載人飛船試驗船送入預定軌道，飛船上還搭載了一件完全由西安交大科研團隊與航天科技五院529廠自主研發的新型裝備——“連續纖維增強復合材料太空3D打印裝備”，順利完成我國首次實驗，這也是國際上第一次在太空中開展連續纖維復合材料的3D打印實驗。
在盧秉恒院士的支持下，李滌塵教授和田小永教授在2014年就創新性地提出了基于連續纖維增強復合材料的3D打印技術，是國內最早從事連續纖維增強復合材料3D打印技術的研發團隊。視頻會議上，何小玲首先向上述三位科研工作者請教了太空3D打印的技術特點和民用前景，隨后雙方深入探討了3D打印技術與佛山制造業深度融合的實現路徑。
何小玲與盧秉恒院士的友誼始于2018年。在雙方的積極推動下，國家增材制造創新中心佛山分中心作為國家增材制造創新中心全國首批分中心，在2019年7月1日正式落戶佛山國家高新區三水園。過去大半年，國家增材制造創新中心依托佛山分中心，已經把增減材復合制造、電解質等離子拋光以及陶瓷3D打印等首批技術過渡到佛山。
“今后將會有更多技術成果通過佛山分中心，在佛山乃至粵港澳大灣區推廣應用，促進地方經濟發展。”盧秉恒說，他在2016年提出“太空制造”的概念，此后西安交大的科研團隊也一直往這一目標努力探索，他希望未來能夠依托國家增材制造創新中心佛山分中心，在粵港澳大灣區充分開展太空3D打印等主題的國際交流，并以建設國家實驗室為目標開展相關工作。
目前樂平鎮、佛山國家高新區三水園正在高標準打造佛高區萬畝核心園，其中約2000畝地計劃專門用于發展高端裝備制造。增材制造技術可以與制造業深度融合，促進高端裝備制造業的發展，這為佛山國家高新區三水園與國家增材制造創新中心進行更深層次合作提供了新空間。
何小玲表示，目前國家增材制造創新中心佛山分中心已引入多個高水平項目團隊，中心建設初步取得成效，接下來，樂平鎮、佛山國家高新區三水園將會全力支持國家增材制造創新中心佛山分中心進行科研成果轉化，攜手向打造國家重點實驗室的目標邁進。
■對話
制造業“上天”不再是一個夢想
5月11日，三水區委常委、樂平鎮委書記何小玲遠程連線中國工程院院士盧秉恒和西安交通大學機械學院教授李滌塵、田小永，以下為四人對話：
3年科研攻關換來3D打印一朝上天
何小玲：通過“連續纖維增強復合材料太空3D打印裝備”，我國完成了首次實驗，請問這項技術的意義是什么？
盧秉恒：3D打印也叫增材制造，是近年發展起來的先進制造技術，它主要應用于產品快速開發和復雜產品的小批量制造。3D打印技術對推動制造業創新發展有非常大的促進作用，甚至可以帶來某些顛覆性的變化，在航空航天高端裝備研制等方面有特殊重要意義。
此次實驗可以說是非常成功。我們通過觀看設備工作狀態錄像，看到這臺3D打印機成功打印出了兩個對象：一個是蜂窩結構（代表航天器輕量化結構），另外一個是CASC（中國航天科技集團有限公司）標志。
這項工作的意義，一是顯示出我們人類今后有能力在太空進行制造，未來一旦有太空設備出現故障損壞，如果能夠現場維修處理是最優選擇，3D打印是實現這一目標的最好技術，因為它的工序流程非常簡單，一臺設備就能完成零件的更換；二是未來人類進入遠太空，航天器需要考慮在月球乃至其他星球上發射，運用3D打印技術進行太空制造，可以降低未來航天器的制造和發射成本。
此次太空3D打印主要針對纖維復合材料制造，纖維復合材料對于航空航天、軌道交通等高速運轉設備有非常大的提升作用，能夠極大減輕設備重量，提高設備有效載重。此次實驗也有望進一步推動纖維復合材料增材制造在工業領域的應用。
何小玲：請問我國這項技術在國際上處于什么水平？
盧秉恒：在太空中實現連續纖維復合材料3D打印，我國是全世界首個取得如此突破的國家。纖維復合材料在增材制造的發展中是一個熱點和潮流。
何小玲：連續纖維復合材料3D打印如何突破極端環境限制？
李滌塵：連續纖維復合材料3D打印是一項通用技術，太空、航空、船舶都可以應用該技術，這項技術在2014年已經申請國家發明專利。
此次連續纖維增強復合材料項目實際上是航天五院找到我們一起合作。最初我們對實際的研究應用情況并不了解，于是我們就向航天五院的科學家們請教，太空到底是怎樣的情況，后來發現能源約束條件極其嚴苛，溫度范圍變化也比較大，另外還有一個因素是失重。
根據上述條件變量，我們與航天五院進行了多種方案論證，最后選用連續纖維增強復合材料進行3D打印，這一材料可以克服設備顫動、溫度波動范圍大等惡劣環境。而為了應對低重力環境，田小永教授進行了多方位的3D打印對比實驗，最終驗證重力對連續纖維增強復合材料3D打印的影響會比較小。
實際上，我們一共用了3年左右的時間完成以上的基礎研究，研究結果提供給航天五院作為參考。航天五院在這個基礎上制造出工程樣機，再加載到太空環境下進行實驗驗證。今天看到的成功只是表面的一瞬間，其實需要大量積累，包括工作原理、工藝選擇、裝備穩定性、材料穩定性等各方面都要進行細致研究。科學技術的進步并不是一蹴而就，需要深入持久耐心研究，最重要是結合工程實際的挑戰去研究。
何小玲：連續纖維復合材料3D打印技術經歷了怎樣的發展歷程？
田小永：在2013底2014年初的時候，我們開始有初步的想法。當時3D打印只能打印普通的樹脂，但樹脂材料性能不佳。傳統的復合材料性能很好，但因為涉及一系列的模具和設備，它的成型難度較大，成本也非常高。我們當時就想，能不能把復合材料的成型和制備集成在一起。也就是通過3D打印，制造出具有復雜結構的高性能復合材料產品。
很有幸，后來做了一些探索，先后得到了一些項目支持，尤其是能夠參與到我們國家航天載人項目當中。看到我們研發的技術用到重大工程當中，并且和國家航天部門的主力軍組成研發團隊，對提升我們的研究水平是很大的促進作用。希望未來與國家航空航天部門繼續進行深入合作，提升研究水平，為國家重大工程提供服務。
立足粵港澳大灣區探索”太空制造“
何小玲：2019年7月1日，國家增材制造創新中心佛山分中心在佛山市三水區樂平鎮、佛山國家高新區三水園正式成立，該中心成立不到一年就有多項合作成果。請問3D打印技術是否能與佛山制造業特別是高端制造業有更多深入的融合？
盧秉恒：感謝佛山各級黨委和政府的大力支持，國家增材制造創新中心在佛山成功設立廣東唯一一個分中心。過去大半年來，我們調研了佛山乃至廣東制造業的現狀和優勢，并根據增材技術的需求來開展研究，主要開展了以下三方面工作：一是推動精密零部件增減材復合制造裝備研發及產業化探索；二是結合佛山的傳統優勢陶瓷產業，重點與三水的陶瓷衛浴企業合作，將光固化樹脂和陶瓷粉結合在一起，開發了陶瓷3D打印的設備，能夠應用在陶瓷衛浴產品快速開發的場景中；三是引入了一項增材制造后處理技術——金屬表面電解質等離子拋光項目，可以將3D打印產品的粗糙度減少到原來的十分之一，這項技術與佛山制造業有很高的契合度。
何小玲：目前樂平鎮、佛山國家高新區三水園正在打造佛高區萬畝核心園，其中有約2000畝地計劃用于發展高端裝備制造業。請問國家增材制造創新中心的工作怎樣與佛高區萬畝核心園的建設以及高端裝備制造業在園區的發展更好地融合？
盧秉恒：我在中國工程院負責我國高端裝備制造業發展戰略的論證咨詢工作，目前已連續做了四期，今年將開展第五期論證咨詢工作，我們將高端裝備制造業劃分成三大方面：第一類是空天海戰略裝備，第二類是智能裝備，第三類是民生裝備。未來佛山的高端裝備制造業發展規劃可以中國工程院的相關工作作為參考。
廣東是我國制造業發達地區，近年廣東也在大力推動高端裝備制造業的發展。增材制造是發展高端裝備制造的一個技術途徑，是一個非常好的工具。同時，增材制造裝備本身就屬于高端裝備，像剛才我提到增減材一體化裝備，目前國外已經充分認識到它的重要性。山崎馬扎克公司（MAZAK）是一家全球知名的機床生產制造商，這家企業曾預計，到2030年后，增減材一體化設備的裝機量將占到機床裝備總裝機量的40%，這是一個非常大的量。
與此同時，未來廣東可能會在航空航天航海等領域對裝備制造業有新的發展規劃，增材制造可以在這些領域進行大量應用實踐。廣東的核電產業也非常有名，由于核電裝備會使用到很多高性能材料，一般模具成型、切削加工等生產工藝越來越難以滿足這些設備的制造要求，增材制造是很好的替代性生產方法。
總體來說，我相信增材制造在廣東省大有用武之地，這也是國家增材制造創新中心在廣東設立分中心的出發點。
經過3年建設，國家增材制造創新中心形成了一批創新成果，研發出一批創新裝備。依托佛山分中心，國家增材制造創新中心將會推動更多項目團隊和科研成果在佛山落地，包括李滌塵、田小永兩位教授目前正在從事的纖維復合材料增材制造技術。正如我在前面所說的，纖維復合材料3D打印是增材制造技術中最新的、也是最重要的一個發展方向。
另外，我們也愿意參與到樂平鎮、佛山國家高新區三水園2000畝高端裝備產業的規劃中去，看看哪些產業能夠促進我們的技術進一步發展。
何小玲：對于未來“太空制造”有怎樣的設想？
盧秉恒：我在2016年西安交大110周年校慶之際提出“太空制造”。把制造業搬到太空中去，能在太空制造出方便人類生產、生活的各種裝備和產品，然后把它們降落到地球上來。這樣就能把地球上很多土地面積騰出來，留給人們生活所用，也避免了大量污染，同時太空的太陽能也是無窮無盡的。
提出這個設想之后，西安交大一直在向這方面努力，也做了很多工作。去年12月，我們在東莞召開了研討會討論太空3D打印等議題。此前的2019年10月，我們還在德國柏林召開了第二屆太空3D打印中德研討會。未來，我希望利用粵港澳大灣區這個區域平臺，充分開展國際交流，在太空3D打印方面做出更多有益的探索。如果有可能，我愿意奔著國家實驗室的目標去做，也希望得到地方政府的支持。
有很多地方政府對我們的技術非常感興趣，但覺得太空3D打印離生活太遠，那都是國家的目標，不是地方政府的目標，實際上不是這回事。比如連續纖維復合材料的3D打印技術，相信以后不但在飛機上能用，在火箭上能用，在高鐵上也能用，在汽車上也有非常多的用途。領先的太空研究，能對制造技術的發展起到非常好的帶動作用。同時，太空制造也會創造非常大的GDP。在去年的研討會上，有航天專家提出，太空制造可能會在未來10年內形成幾十萬億元產值的產業規模。這是我的暢想，要靠年輕人去實現。
何小玲：我代表樂平鎮委、鎮政府，愿意盡我們所能支持這個項目，并且攜手向打造國家重點實驗室的目標邁進。
■縱深探營國家增材制造創新中心佛山分中心
引領“佛山制造”與
3D打印技術融合發展
5月11日，在國家增材制造創新中心佛山分中心一樓展廳，工作人員一邊向記者展示一個航空發動機機匣，一邊介紹：“這個航發機匣先通過3D打印29.5小時，然后進行切削加工65小時成型，整個制造周期相對傳統工序縮短60%以上。”
自2019年7月1日成立以來，國家增材制造創新中心佛山分中心已先后引入增減材復合制造、電解質等離子拋光、陶瓷3D打印等5個項目團隊。隨著這些項目加快落地轉化，“佛山制造”+3D打印技術有望擦出更耀眼的火花，帶來一系列“創新裂變”。
5個優質3D打印項目已落戶
在國家增材制造創新中心佛山分中心一樓展廳，一個看似平平無奇的航空發動機機匣，凝聚了增減材復合制造創業團隊的智慧與心血。這是國家增材制造創新中心佛山分中心成立大半年來，引進最重磅的項目團隊。
傳統的等材加工和減材加工在大批量生產上具有優勢，但不適合小批量、復雜結構的加工制造；相反，增材制造在表面粗糙度和尺寸精度等一些技術指標上不如傳統加工，但可加工任意復雜零部件。增減材復合制造創業團隊通過整合增材制造和減材制造各自的技術優勢，走上了一條精密零部件增減材復合制造裝備研發及產業化探索之路。
“此前，我們在佛山調研了廣東省壓鑄行業協會、佛山市模具行業協會、科龍模具、文燦壓鑄、中南機械等十多家單位的需求，選擇了在佛山有廣闊市場前景的模具及大型工件修復與再制造、復雜精密難加工零部件生產領域進行技術成果轉化及產業化。”增減材復合制造創業團隊有關負責人說。
包括精密零部件增減材復合制造裝備研發及產業化項目在內，目前國家增材制造創新中心佛山分中心已累計引入5個項目團隊落戶佛山國家高新區三水園。這意味著，國家增材制造創新中心佛山分中心已完成零的突破，有望為“佛山制造”與3D打印技術融合發展帶來更大的探索空間。
“我們的指導理念是圍繞3D打印上下游產業鏈條，瞄準個性化、小批量的制造需求引入項目團隊。”國家增材制造創新中心佛山分中心有關負責人說，比如電解質等離子拋光項目的引入，就是為了解決3D打印的后處理問題，該技術可使3D打印產品的光滑度大幅提升，而且拋光技術成本低，拋光過程中產生的廢水還可直接排放。
從技術服務到設備工藝推廣
不同于一般的創業孵化器，國家增材制造創新中心佛山分中心通過對接國家增材制造創新中心，大部分引進項目均為中國工程院院士盧秉恒的相關項目團隊，國家增材制造創新中心的自有項目。
盧秉恒是中國工程院首位3D打印領域的院士。國家增材制造創新中心則是16個國家制造業創新中心之一。2019年，國家增材制造創新中心佛山分中心作為國家增材制造創新中心全國首批分中心落戶佛山國家高新區三水園，盧秉恒正是關鍵決策者。
盧秉恒說，國家增材制造創新中心的使命是在前沿技術上進行探索創新，形成技術成果后交由企業轉化，國家增材制造創新中心佛山分中心作為國家增材制造創新中心在廣東設立的唯一分中心，將致力于把創新與粵港澳大灣區制造業的實際需求結合起來，一是研制出更新的裝備、更有針對性的工藝，二是帶動當地的制造業發展，形成更好的效益。
基于以上的發展思路，國家增材制造創新中心依托佛山分中心，正推動更多項目團隊和科研成果在佛山落地。與此同時，國家增材制造創新中心佛山分中心也在探索更多元的成果轉化和產業化模式，釋放3D打印技術和“佛山制造”更強大的“耦合效應”。
“得益于分中心的組織架構優勢，我們對大部分項目的軟硬件擁有完全自主知識產權，從去年開始面向佛山等地制造業企業提供3D打印應用服務和技術支持。”國家增材制造創新中心佛山分中心有關負責人說，今年起，該中心開始瞄準定制化非標機械，開始進行3D打印裝備和工藝推廣。
數據顯示，2019年，全球3D打印產業規模達119.56億美元，同比增長29.9%。上述負責人說，目前國家增材制造創新中心佛山分中心仍處于起步階段，但立足粵港澳大灣區，背靠廣東制造業，該中心未來的發展前景令人期待。
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