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卢秉恒:揭秘3D打印对世界结构的巨大作用

2015-11-02 08:47
络遇
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  为应对新一轮科技革命和产业变革,我国制定《中国制造2025》,坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展,加快从制造大国转向制造强国。在这一过程中,智能制造是主攻方向,也是从制造大国转向制造强国的根本路径。2015年8月23日,中共中央政治局常委、国务院总理李克强主持国务院专题讲座,讨论加快发展先进制造与3D打印,开讲人是中国工程院院士、西安交通大学机械工程学院院长卢秉恒。

  在进入“工业4.0”时代的今天,信息化广泛而深入地融合到各行业,作为最能体现“工业4.0”特点的3D打印,有何变革意义,我国的3D打印技术在全球处于何种位置,3D打印对普通人的生产、生活有何影响?记者就此相关问题专访了卢秉恒。

  记者:里夫金提出互联网与新能源的结合引发第三次工业革命,您对第三次工业革命是怎么认识的?

  卢秉恒:第一次工业革命是发明蒸汽机,劳动变成机器化,体力、畜力劳动让机器代替,从手工业作坊变成工业化生产。第二次工业革命,有了电磁场理论,人们发明了电动机,可以用电力提供动力,机床也发明了,人们能够大批量生产产品,以福特汽车大批量的生产方式为代表,建立了公差、互换性理论,制造的零件可以互换,大批量制造使汽车变得很便宜,形成大批量制造模式。

  第三次工业革命根本上是信息化广泛而深入地进入各种领域。从数控机床发展到智能机床,生产线也是智能的,可以监控制造过程,发现有问题可以更换刀具、调整机床。信息化可以把人们的消费需求集中起来,做个性化设计,用3D打印、智能软件控制生产出需要的单件产品,用批量生产、交货的成本和交货期生产个性化的商品。形成一种新的生产模式。我认为第三次工业革命的特征是信息与工业技术融合,能够生产个性化东西,机器不但代替了人的体力,而且还代替智力。在此背景下,我国提出“互联网+”的概念是非常适时的。

  记者:近年来,3D打印成为热词,有哪些具体用途?它的变革意义是什么?

  卢秉恒:3D打印的用途,一是产品的快速开发,像快速制造模型、模具、首件。二是生产个性化的产品。三是材料节约型制造,这在航空航天领域表现明显,社会价值也比较大。四是用3D打印的观点对我们现有的产品、装备进行再设计,在结构一体化、换热结构的优化等等,可以形成许多设计创新,使人们的创新设计不再受到可制造性的约束。五是用3D打印进行再制造,对某些器件进行修复。如以前飞机发动机叶片磨损了只能整台发动机报废,现在可以用3D打印进行修复,花费很少的材料与工时,使昂贵的发动机再生。

  3D打印是比较符合工业4.0特征,一是3D打印通过计算机可以把制造过程控制到零件结构的每一个点;二是自动化制造过程中没有中间障碍。目前,在CAD、CAM、数控加工的制造过程中,存在自动化孤岛。把图纸变成驱动数控的程序,首先要对制造产品有工序过程设计,毛坯从哪里来,加工分几道工序,先后顺序如何,要采用什么样的设备,要准备什么样的工装卡具等等,这些东西是很复杂的专门知识,这一系列的路径排列组合,让人们陷入困惑,实现自动化的CAPP是很难的。从863计划开始,我们要做计算机辅助工艺过程设计(CAPP),直到现在也没有这样商业化的软件,因为问题太复杂了、零件品种、加工工序太多了、排列组合的可能性太多了,人们不可能穷尽和完全掌握它。

  而3D打印把这些工序过程变成了一个过程,其数据格式是统一的,不存在CAPP自动化、智能化的瓶颈。3D打印消除了自动化孤岛,最能体现“工业4.0”的特点。

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