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中国3D打印“第一人”颜永年的从业故事(2)

1998年,颜永年将快速成形技术引入生命科学领域,提出了“生物制造工程”概念。关于这项技术,他讲了这样一个故事。曾经有一位小伙子因为意外失去了一只耳朵,由于这个缺陷,许多年小伙子都找不到女朋友,他非常痛苦。直到有一天他从新闻里得知有一种新科技能再造人体器官,于是兴冲冲地找到了颜永年,讲出了自己的诉求,希望颜能帮他弥补缺陷,再造一只耳朵。小伙子的述求促使颜永年所带领的团队开发一种技术:依据小伙子另一个完整耳朵的形状制作了一个具有生物相容性(材料)的逼真的耳廓支架,然后植入人体缺陷耳部,其外部包裹上一层活的表皮,通过一段时间的生长与头部连接在一起。虽然内核是无生命的生物材料,但表皮却生长了末梢神经,这只耳朵还是有触感的。不仅美观,还能有知觉,实在令人惊叹不已。除了表皮细胞可以再造,这支团队还制造出了完全可以实现替代功能的人造骨骼、血管,甚至是心肌,为许多病患带来了康复的福音。

由于国家重型装备制造业发展需要,虽然对快速成形技术非常痴迷,但在2000年之后,颜永年还是不得不调整工作重点,将研究方向转回了压机领域。他自己虽然抽身离开了,但他的学生们以及儿子却一直都在快速成形技术领域继续努力。原本由颜永年担任董事长的殷华公司,作为种子,开花结果,成为国内能够提供快速成形设备与服务的为数不多的企业之一。就在不久前,他们刚刚推出了新一代桌面三维打印机UP!成为了业内首个微型三维打印机产品的生产者。

对颜永年技术的延续还不止于此,在距离北京几千里之外的广东佛山,一家名为峰华卓立制造技术有限公司的企业,也在使用着清华团队的技术。不同于太尔时代侧重于轻工领域,这家企业主要应用无模铸型快速制造技术,更多地为重工业领域服务。一汽集团就曾因需要开发一款新型的发动机而找到了他们。由于发动机缸体和缸盖内部结构复杂,依靠传统的设计制造方法,仅制造铸造模具、修改模具等环节就需要近半年的时间,而且发动机内部存在多处自由曲面,采用传统方法制造很难保证曲面精度。而峰华卓立采用无模铸型快速制造技术,先通过三维立体制造技术制作出用于铸造的砂型(无木模砂型),再浇铸成发动机的缸体和缸盖。通过层叠堆积的方式制作出的砂型不但可以极大地保证模具精度,完美体现设计者意图,更为重要的是,大大节省了时间。如果运用传统方法,从设计到开模再到制造出成品大约需要六个月时间,而采用无模铸型快速制造技术,总体计算下来仅需一至两个月,大大缩短了新品的开发时间。并且,与传统开模方法相比,成本下降了许多。正是依靠这诸多优势,许多汽车制造企业与发动机生产企业都成为了峰华卓立的合作伙伴,其中不乏玉柴、东风、华晨、长城等业内知名的企业。

快速成形技术虽然在诸多领域都显露出了巨大的潜力,但颜永年却对近期媒体广为宣传的“3D打印技术将改变世界”的说法并不十分完全认同。在他看来,现在的3D打印技术还存在几个方面的问题:首先,产品性能现在还达不到许多高端金属结构件的要求,如高温、重载、冲击等极其严酷的工况,还需要配合后续的致密性处理,如等静压处理等;其次,制造精度与制造效率的平衡问题还有待解决。现在,增材制造在非金属材料制造方面已经取得了许多成绩,但是在金属材料方面还存在很大缺陷,粉末堆积成形没有问题,但是成形产品的韧性与强度等都有待进一步提高。“然而毕竟三维打印为我们开创了一条金光灿烂的、前途光明的制造新路。”颜永年说。


“上世纪八十年代兴起的3D打印技术和六十年代的数控技术一样,一个是增材,一个是减材,对制造业来说都具有重要意义。数控技术上世纪六十年代提出,经过了几十年的发展才普及,用了很长时间;3D打印技术也是一样,真正能达到工业应用还有一段路要走。”颜永年表示,增材制造技术和切削技术(减材制造技术)都需要与自动化技术结合,是两个相互补充的生产、制造的方法,对制造业具有同样重要的意义,增材制造技术是今后制造技术的发展方向,它不仅能够快速制造出成品缩短生产时间,还能在很大程度上节约原材料、减少能源浪费。但他认为在可见的未来十年内,在金属加工方面增材制造技术还很难代替传统的方法,广泛应用到各工业领域。

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