一、增材制造(3D打印)簡(jiǎn)介
3D打印是一個(gè)顛覆性的創(chuàng)新技術(shù)。
從制造方式來(lái)說(shuō),鑄、鍛、焊在制造過(guò)程中重量基本不變,屬于等材制造,已經(jīng)有3000年歷史了。
車(chē)銑刨磨機(jī)床通過(guò)材料的切削去除,達(dá)到設(shè)計(jì)形狀,稱(chēng)為減材制造,已有300年的歷史。
增材制造中材料一點(diǎn)一點(diǎn)地累加,形成需要的形狀。發(fā)明于1984年,才30年的歷史。
當(dāng)前3D打印幾種主流技術(shù)有:
SLA(光固化技術(shù))利用激光掃描,使液態(tài)光敏樹(shù)脂固化。是最早發(fā)明出來(lái)的3D打印技術(shù)。廣泛應(yīng)用于設(shè)計(jì)驗(yàn)證。
SLS(選擇性激光燒結(jié))是一種將非金屬(或普通金屬)粉末分層鋪設(shè),激光在程序控制下,選擇區(qū)域掃描燒結(jié)成三維物體的工藝。用于飛機(jī)、航空航天零件的制造以及精密件的制造,包括飛機(jī)的格柵、牙科的修復(fù)、顱骨的修復(fù)。
SLM是在送粉中,實(shí)現(xiàn)激光融化和燒結(jié),類(lèi)似堆焊,制造件更加致密、強(qiáng)度達(dá)到鍛件水平,可用于制造大型結(jié)構(gòu)件、承載件。
FDM技術(shù)(熔融堆積法)將熱塑性絲狀材料加熱從小孔擠出,將絲材熔化堆積成型。適合于教育或者創(chuàng)客設(shè)計(jì)驗(yàn)證。大尺寸FDM裝備可用于汽車(chē)和無(wú)人機(jī)的制造。
二、3D打印(增材制造)的特點(diǎn)與意義
1984年美國(guó)發(fā)明了光固化激光成型技術(shù),1986年實(shí)現(xiàn)SLA樣機(jī),按照材料累加概念,各種增材制造工藝與裝備紛紛涌現(xiàn),當(dāng)時(shí)采用激光快速原型制造等學(xué)術(shù)名詞。這些技術(shù)中有一種以石蠟等材料的3D打印機(jī)。近年來(lái),美國(guó)媒體開(kāi)始把增材制造技術(shù)稱(chēng)為3D打印技術(shù),有利于大眾理解。增材制造被美國(guó)自然科學(xué)基金會(huì)稱(chēng)為上世紀(jì)最重要的制造技術(shù)創(chuàng)新。麥卡錫報(bào)告列出了對(duì)人類(lèi)生活有顛覆性影響的12項(xiàng)技術(shù),3D打印排在第九位,排在新材料和頁(yè)巖氣之前。預(yù)測(cè)在2030年全世界將達(dá)到1萬(wàn)億左右美元的效益,15年麥卡錫報(bào)告又將這一進(jìn)程前移,認(rèn)為增材制造2020年可達(dá)到5500億美元的效益。
3D打印制造有如下特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì):
1、 3D打印無(wú)處不在:3D打印可以打印許多材料、任意復(fù)雜形狀、任意批量,可以應(yīng)用于各工業(yè)和生活領(lǐng)域,可以在車(chē)間、辦公室及家里實(shí)現(xiàn)制造。理論上3D打印無(wú)處不在,無(wú)所不能。但許多材料的打印、工藝的成熟度、打印成本、效率等等尚不盡人意,需要多學(xué)科交叉的創(chuàng)新研究,使之更好、更快、更廉價(jià)。
2、 支持產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā):3D打印可以制造形狀復(fù)雜的零件,所想即所得。直接由設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng),不需要傳統(tǒng)制造必須的工裝夾具模具制造等生產(chǎn)準(zhǔn)備,編程簡(jiǎn)單。在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)驗(yàn)證中,特別方便。使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期與費(fèi)用至少降低為一半,成為機(jī)電產(chǎn)品和裝備快速開(kāi)發(fā)的利器。
3、 節(jié)材制造:增材制造僅在需要的地方堆積材料,材料利用率接近100%。航空航天等大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件采用傳統(tǒng)切削加工,往往95%-97%的昂貴材料被切除。而在航空航天裝備研發(fā)機(jī)制造中采用增材制造將會(huì)大大節(jié)約材料和制造成本,具有極其重要的價(jià)值。
4、 個(gè)性化制造:可以快速、低成本實(shí)現(xiàn)單件制造,使單件制造的成本接近批量制造。特別適合個(gè)性化醫(yī)療和高端醫(yī)療器械。如人工骨、手術(shù)模型、骨科導(dǎo)航模板等。
5、 再制造:用于修復(fù)磨損零部件的再制造,如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、軋鋼機(jī)軋輥等,以極少的代價(jià),獲得超值。應(yīng)用在軍械、遠(yuǎn)洋輪、海洋鉆井平臺(tái)、乃至空間站的現(xiàn)場(chǎng)制造,具有特殊的優(yōu)勢(shì)。
6、 開(kāi)拓了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的新空間:可以制造傳統(tǒng)制造技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu),為設(shè)計(jì)創(chuàng)新提供了非常大的創(chuàng)新空間??梢詫?shù)十個(gè)、數(shù)百個(gè)甚至更多的零件組裝的產(chǎn)品一體化一次制造出來(lái),大大簡(jiǎn)化了制造工序,節(jié)約了制造和裝配成本。以3D打印新工藝的視角對(duì)產(chǎn)品、裝備再設(shè)計(jì),可能是3D打印為制造業(yè)帶來(lái)的最大效益所在。
近兩年,3D打印顯現(xiàn)出顛覆性變革。如GE公司做的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴嘴,把20個(gè)零件做成了一個(gè)零件,成本材料大幅度的減少,還節(jié)省燃油15%。這是一代發(fā)動(dòng)機(jī)的概念,每開(kāi)發(fā)一代發(fā)動(dòng)機(jī)要上億歐元,一個(gè)噴嘴就解決了。美國(guó)3D打印的概念飛機(jī),重量可以減輕65%。
7、 引領(lǐng)生產(chǎn)模式變革:3D打印可能成為可穿戴電子、家居用品、文化產(chǎn)業(yè)、服裝設(shè)計(jì)等行業(yè)的個(gè)性化定制生產(chǎn)模式。一些專(zhuān)家認(rèn)為,3D打印等數(shù)字化設(shè)計(jì)制造將引領(lǐng)生產(chǎn)從大批量制造走向個(gè)性化定制的第三次工工業(yè)革命。
3D打印已經(jīng)成為創(chuàng)客最歡迎的工具,將有力促進(jìn)大眾創(chuàng)新,萬(wàn)眾創(chuàng)業(yè)。GE公司在網(wǎng)上發(fā)布了一條消息,挑戰(zhàn)3D打印,將飛機(jī)的一個(gè)零部件讓創(chuàng)客設(shè)計(jì)。第一名只用了原始結(jié)構(gòu)的1/6的重量就完成了全部測(cè)試,而設(shè)計(jì)者是19歲的年輕人。3D打印展現(xiàn)了全民創(chuàng)新的通途?;ヂ?lián)網(wǎng)+3D打印的制造模式:收集大眾的個(gè)性化需求,由創(chuàng)客完成設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)方案由3D打印件進(jìn)行驗(yàn)證;再由虛擬制造組織生產(chǎn),由物聯(lián)網(wǎng)來(lái)配送。美國(guó)眾創(chuàng)公司,15000名訪(fǎng)客、6000名創(chuàng)客。亞馬遜利用網(wǎng)絡(luò)銷(xiāo)售3D打印商品,營(yíng)業(yè)額已達(dá)數(shù)十億美元,利潤(rùn)30%。所以互聯(lián)網(wǎng)+3D打印=萬(wàn)眾創(chuàng)新、萬(wàn)家創(chuàng)業(yè)的最佳技術(shù)途徑。
8、 創(chuàng)材:3D打印制造出了耐溫3315℃的高溫合金,用于龍飛船2號(hào),大幅度增強(qiáng)了飛船推力。利用3D打印高能束的集中能量,以3D打印設(shè)備作為材料基因組計(jì)劃的研制驗(yàn)證平臺(tái),可以開(kāi)發(fā)出超高強(qiáng)度、超高韌性、超高耐溫、超高耐磨的各種優(yōu)秀材料,增材制造變成為創(chuàng)材技術(shù)。
9、 創(chuàng)生:應(yīng)用于組織支架制造、細(xì)胞打印等技術(shù),實(shí)現(xiàn)生物活性器官的制造,一定意義上的創(chuàng)造生命。為生命科學(xué)研究和人類(lèi)健康服務(wù)。
10、 目前,3D打印的技術(shù)尚有待深入廣泛研究發(fā)展,其應(yīng)用還很有限,但其創(chuàng)造的價(jià)值高,利潤(rùn)空間大。隨著研發(fā)的深入,工業(yè)應(yīng)用的不斷擴(kuò)大,其創(chuàng)造的價(jià)值越來(lái)越高。不久的將來(lái),不僅在制造概念上,減材、等材、增材三足鼎立,從創(chuàng)造的價(jià)值上,也必將走上三分天下。
三、3D打印技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
上述3D打印的優(yōu)勢(shì)的1-5條,目前已經(jīng)進(jìn)入應(yīng)用,當(dāng)然還需要更深入的研究,建立各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),使其能更廣泛地應(yīng)用,發(fā)揮更大的效益。
如在汽車(chē)零配件、輕工產(chǎn)品、家電等產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期與費(fèi)用一半以上;在個(gè)性化醫(yī)療方面,在骨替代物制造、牙科整形與修補(bǔ)等方面已經(jīng)有初步應(yīng)用,效果顯著;在航空航天產(chǎn)品研發(fā)中,可以制造與鍛件性能媲美的大型構(gòu)件;小型FDM桌面機(jī)已經(jīng)應(yīng)用于教學(xué)培訓(xùn)、創(chuàng)意設(shè)計(jì)等方面,形成了全球銷(xiāo)量最大的3D打印設(shè)備;大型FDM設(shè)備在提高質(zhì)量與效率的同時(shí),已經(jīng)開(kāi)始成為復(fù)合材料汽車(chē)車(chē)身、無(wú)人機(jī)等大型產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)乃至小批量生產(chǎn)的工具等等,這些技術(shù)正在成為改造傳統(tǒng)行業(yè)和創(chuàng)造新型企業(yè)的重要工具和方向。目前已可以開(kāi)展推廣應(yīng)用,但仍需工程驗(yàn)證、一些針對(duì)性的研發(fā)與系統(tǒng)集成。
上述的第6-7項(xiàng),是我們現(xiàn)在和將來(lái)都要持續(xù)、深入研究的重要方向。在今后的5-15年中,將會(huì)帶來(lái)重要效益。在引起制造業(yè)逐漸量變的同時(shí),在走向一半的產(chǎn)品將成為個(gè)性定制化生產(chǎn)的生產(chǎn)模式變革中,帶來(lái)顛覆性變化。
上述的等8-9兩項(xiàng),創(chuàng)材與創(chuàng)生,無(wú)疑是將要為材料科學(xué)和技術(shù)、生命科學(xué)和醫(yī)療技術(shù)、為制造業(yè)帶來(lái)巨大顛覆性變革。我們現(xiàn)在就需要布局,爭(zhēng)取搶占這一戰(zhàn)略性高地。
第10項(xiàng),從概念上與等材、減材制造的三分天下,走向效益的三足鼎立,是隨著上述各項(xiàng)研究與應(yīng)用的不斷發(fā)展而實(shí)現(xiàn)的。
3D的科研方面,我國(guó)的研究起步并不晚,90年代初期,清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)就開(kāi)始了研究,九五期間,已經(jīng)基本掌握了當(dāng)時(shí)的幾種主流技術(shù),如SLA、SLS、LOM、FDM技術(shù),掌握了其制造工藝和軟硬件控制技術(shù),開(kāi)發(fā)了這些技術(shù)裝備,開(kāi)展了推廣應(yīng)用。西安交通大學(xué)還把SLA激光成型技術(shù)與開(kāi)發(fā)的數(shù)字化建模、軟模具及快速模具等技術(shù)集成,成為產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)系統(tǒng)技術(shù),在珠三角、長(zhǎng)三角及全國(guó)推廣應(yīng)用,10多年來(lái),在全國(guó)各地幫助建設(shè)了50多個(gè)示范中心。使機(jī)電、汽車(chē)零部件、輕工等產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期與費(fèi)用降為傳統(tǒng)技術(shù)的1/3-1/5。
90年代末,北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等單位開(kāi)始了金屬材料增材制造研究,可以制造與鍛件性能媲美的大型構(gòu)件。目前我國(guó)依靠自己開(kāi)發(fā)的大型金屬3D打印設(shè)備,在飛機(jī)大型承力件應(yīng)用方面目前處于國(guó)際領(lǐng)先。在軍機(jī)、大飛機(jī)研發(fā)中,充當(dāng)了急救隊(duì)的作用,鈦合金大型結(jié)構(gòu)件已經(jīng)率先應(yīng)用于飛機(jī)起落架及C919的研發(fā)中。在應(yīng)用3D打印技術(shù)制造個(gè)性化鈦合金骨植入方面,西安交通大學(xué)在2000年就完成了首例臨床,2011年比國(guó)際2012年的報(bào)道早11年。最近,我國(guó)首創(chuàng)了利用導(dǎo)航模板實(shí)現(xiàn)癌癥的靶向治療,避免了放療玉石俱焚的副作用,初步實(shí)驗(yàn),效果良好,是一重大創(chuàng)新。
目前,中國(guó)在3D打印方面的研究方面處于國(guó)際前列,如論文和申請(qǐng)專(zhuān)利的數(shù)量處于世界第二。
在應(yīng)用方面,我國(guó)工業(yè)級(jí)設(shè)備裝機(jī)量據(jù)全世界第四,但金屬打印的商業(yè)化設(shè)備還主要依靠進(jìn)口。非金屬工業(yè)型打印機(jī),我國(guó)60%以上立足國(guó)內(nèi)。小型FDM打印機(jī),太爾時(shí)代已批量出口,銷(xiāo)量躋身世界前列。但國(guó)產(chǎn)工業(yè)級(jí)裝備的關(guān)鍵器件,如激光器、光學(xué)振鏡、動(dòng)態(tài)聚焦鏡、打印頭等主要依靠進(jìn)口。
工業(yè)級(jí)3D打印材料的研究剛剛起步,除了個(gè)別研發(fā)能力強(qiáng)的公司研發(fā)了少量材料外,3D打印的材料基本依靠進(jìn)口。一些公司剛開(kāi)始研發(fā)。
從產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,我們發(fā)展的太慢。美國(guó)有兩家最大的3D打印公司,今年達(dá)到近10億美元的規(guī)模。而我們企業(yè)基本是校辦企業(yè)起家,最多1個(gè)多億人民幣產(chǎn)值。而現(xiàn)在進(jìn)口設(shè)備大舉進(jìn)攻中國(guó)市場(chǎng),金屬打印裝備,國(guó)外則實(shí)行材料、軟件、設(shè)備、工藝一體化捆綁銷(xiāo)售。我們必須研發(fā)核心技術(shù)與原創(chuàng)技術(shù),打造自己的創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈?,F(xiàn)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有若干3D打印公司上市,科技開(kāi)始與資金結(jié)合,這是一個(gè)良好的開(kāi)端。
3D打印從質(zhì)和量?jī)煞矫鎸?duì)國(guó)家戰(zhàn)略地位和今后的科技發(fā)展都產(chǎn)生重大影響的技術(shù)。3D打印技術(shù)正處于一個(gè)技術(shù)的井噴期,產(chǎn)業(yè)的起步期,企業(yè)的跑馬圈地期。
3D打印的任意性為產(chǎn)品和裝備的創(chuàng)新設(shè)計(jì)開(kāi)辟了巨大的空間,為各行業(yè)會(huì)帶來(lái)巨大的效益。我們應(yīng)該抓緊標(biāo)準(zhǔn)的研究,3D打印的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可能影響到裝備和應(yīng)用兩個(gè)方面,我們必須有話(huà)語(yǔ)權(quán)。在航空件和高端醫(yī)療器械方面,要積極研究面對(duì)3D打印個(gè)性化制造產(chǎn)品準(zhǔn)入的標(biāo)準(zhǔn),以有利于新技術(shù)的應(yīng)用。要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究,發(fā)展原創(chuàng)技術(shù),在3D打印的新材料研發(fā),顯著提升打印件的質(zhì)量和打印效率等方面有創(chuàng)新技術(shù);要建立創(chuàng)新體系,為企業(yè)提供核心技術(shù)和共性技術(shù);要攻克關(guān)鍵核心器件,打造產(chǎn)業(yè)鏈;要引導(dǎo)金融資本,助推3D打印企業(yè)做大做強(qiáng),形成若干個(gè)具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)規(guī)模的企業(yè)。
四、中國(guó)制造2025與協(xié)同創(chuàng)新
比較中、德、美三國(guó),德國(guó)的工業(yè)優(yōu)勢(shì)在于質(zhì)量過(guò)硬、基礎(chǔ)雄厚、工藝嚴(yán)謹(jǐn);美國(guó)的優(yōu)勢(shì)在于:社會(huì)創(chuàng)新、高科技優(yōu)勢(shì)、集全球資源與精英;而我們中國(guó)的重要優(yōu)勢(shì):一個(gè)比較完整的工業(yè)體系、內(nèi)需市場(chǎng)巨大、人力資源豐富。
面對(duì)我們存在的階段性差距,需要工業(yè)2.0、3.0的補(bǔ)課(質(zhì)量?jī)?yōu)先、機(jī)器人和高檔數(shù)控機(jī)床等自動(dòng)化技術(shù))的同時(shí),發(fā)展工業(yè)4.0。因此需要追趕與跨越并舉;必須發(fā)揮政府科學(xué)而有力的調(diào)控作用,匯集有限的社會(huì)資源,做好協(xié)同創(chuàng)新。需要我們揚(yáng)長(zhǎng)避短。
我們巨大的市場(chǎng)需求,必須保護(hù),充分利用,以引導(dǎo)和支持我們的裝備制造。一個(gè)領(lǐng)域的需求,就可以帶動(dòng)一個(gè)裝備領(lǐng)域的發(fā)展。如航空航天、汽車(chē)領(lǐng)域?qū)Ω邫n數(shù)控機(jī)床的需求。我們?nèi)绾瓮ㄟ^(guò)大飛機(jī)、兩機(jī)專(zhuān)項(xiàng)及軍工技術(shù)改造的機(jī)遇,拉動(dòng)我國(guó)的機(jī)床工業(yè),同時(shí)形成高端裝備的雄厚發(fā)展基礎(chǔ)?建議項(xiàng)目采購(gòu)采取信息安全的一票否決制。各項(xiàng)計(jì)劃、各個(gè)行業(yè)的互動(dòng)協(xié)同發(fā)展,是我們大國(guó)制造應(yīng)該認(rèn)真思考的問(wèn)題。例如許多地區(qū)在提機(jī)器換人,我們要警惕:切莫洋機(jī)器人上崗,中國(guó)工人下崗了。在新產(chǎn)品研發(fā)時(shí),就開(kāi)始與國(guó)產(chǎn)化制造裝備并行,注意第一罐奶粉效應(yīng)。在民用領(lǐng)域。培養(yǎng)人民的消費(fèi)觀(guān):人人為培育民族工業(yè)貢獻(xiàn)。
對(duì)目前我國(guó)的共性技術(shù)缺位,需要?jiǎng)?chuàng)新思路,進(jìn)行國(guó)家級(jí)創(chuàng)新中心建設(shè)。
德國(guó)弗朗霍夫研究院是德國(guó)工業(yè)創(chuàng)新的策源地。開(kāi)始于1949年。現(xiàn)在建設(shè)有67個(gè)專(zhuān)業(yè)研究所。每個(gè)研究所往往建設(shè)在大學(xué)附近,2-3名具有企業(yè)高管經(jīng)歷的教授領(lǐng)軍,400余人規(guī)模,4萬(wàn)多平方米面積。其經(jīng)費(fèi)來(lái)源政府資助、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)及企業(yè)委托各占1/3。保證了代表先進(jìn)水平和企業(yè)需求的研究。德國(guó)研究機(jī)構(gòu)持之以恒的研究成就了德國(guó)裝備制造的精良。
美國(guó)發(fā)現(xiàn)他們的基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)之間存在鴻溝。于是啟動(dòng)了制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃。由NIST牽頭,收集社會(huì)建議與組織評(píng)審,成熟一個(gè)建設(shè)一個(gè):已建有增材制造、輕量化、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造等制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。其機(jī)制特點(diǎn)聚集現(xiàn)有資源,快速組建創(chuàng)新鏈,課題實(shí)施時(shí)的最優(yōu)資源組合,知識(shí)產(chǎn)權(quán)協(xié)議從研發(fā)開(kāi)始,采取網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行、重視創(chuàng)新工藝與標(biāo)準(zhǔn)的研究等。
我國(guó)可以參考兩國(guó)路徑,探索適用我國(guó)國(guó)情及能實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造2025任務(wù)的道路。建設(shè)一批能協(xié)同社會(huì)創(chuàng)新資源,為產(chǎn)業(yè)提供核心技術(shù)與共性技術(shù)的創(chuàng)新中心。避免科技資源的浪費(fèi)和低水平的重復(fù)研究。
在產(chǎn)學(xué)研協(xié)同方面,應(yīng)該正確理解企業(yè)為主體。企業(yè)要成為投資研發(fā)、應(yīng)用成果、集成成果的主體。產(chǎn)學(xué)研形成長(zhǎng)效合作機(jī)制,把科研機(jī)構(gòu)、人員與企業(yè)創(chuàng)新的積極性調(diào)動(dòng)和發(fā)揮出來(lái)。
在全社會(huì)的協(xié)同機(jī)制方面,加強(qiáng)科技計(jì)劃協(xié)同,按技術(shù)成熟度,各部委分工協(xié)作,各計(jì)劃形成接力。
國(guó)家科研計(jì)劃應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)研究為先,重視產(chǎn)業(yè)化共性技術(shù),以創(chuàng)新思想、發(fā)明專(zhuān)利為評(píng)審依據(jù)。
在金融與科技、產(chǎn)業(yè)的協(xié)同方面,改善制造業(yè)的資金環(huán)境。目前我國(guó)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)率低于同期銀行貸款利率,而貸款利率如:臺(tái)灣1.92%,美國(guó)大約1.5%,但我們貸款利率往往達(dá)7-8%,而制造企業(yè)的純利潤(rùn)一般低于我國(guó)的貸款利率。要改善中國(guó)制造業(yè)發(fā)展的資金環(huán)境,如何引導(dǎo)金融資金更多更快地流向?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)、流向有潛力的先進(jìn)制造業(yè),加強(qiáng)資金對(duì)創(chuàng)新的支持力度,讓創(chuàng)新力量及時(shí)得到資金支持,是中國(guó)制造2025能否順利實(shí)施的重要關(guān)鍵問(wèn)題。
在人才協(xié)同方面,建立正確的學(xué)科評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),引導(dǎo)創(chuàng)新與工程能力培養(yǎng)。倡導(dǎo)科研人員的論文更多地寫(xiě)在產(chǎn)品上,寫(xiě)在裝備上。中國(guó)制造2025還需要培養(yǎng)一批工業(yè)4.0時(shí)代的企業(yè)家和科技領(lǐng)軍人,既精通制造工藝,又具有互聯(lián)網(wǎng)思維,能充分利用社會(huì)創(chuàng)新資源。創(chuàng)新型社會(huì)還需要一大批創(chuàng)客、極客,需要馬斯克式的人物,有濃厚的科學(xué)興趣和強(qiáng)烈的創(chuàng)新欲。
中國(guó)制造2025的主攻方向和帶動(dòng)性技術(shù)是發(fā)展智能制造。
智能制造主要是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和底層智能化兩部分。
1、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng):要形成一個(gè)萬(wàn)眾創(chuàng)客網(wǎng)、CAD/CAE/CAM數(shù)字化制造服務(wù)網(wǎng)、3D打印、性能測(cè)試服務(wù)網(wǎng),由眾包完成產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和數(shù)字化制造。用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成一個(gè)高技術(shù)的服務(wù)業(yè),構(gòu)建新機(jī)制的創(chuàng)新體系,驅(qū)動(dòng)知識(shí)信息的流動(dòng)。企業(yè)的資源是有限的。我們用互聯(lián)網(wǎng)把全國(guó)的、全社會(huì)的,乃至全球的人才、資源都集中到一塊,達(dá)到社會(huì)資源的優(yōu)化組合,這就是智能制造的精華。走出工廠(chǎng)的圍墻。讓知識(shí)流動(dòng)起來(lái),補(bǔ)足中國(guó)制造業(yè)開(kāi)發(fā)能力弱的短板。這就是互聯(lián)網(wǎng)帶動(dòng)制造業(yè)發(fā)展的真諦,最大的效益所在。
2、底層智能化。
主要包括:主要包括機(jī)器人、智能制造裝備和3D打印。
機(jī)器人:機(jī)器人是提高生產(chǎn)柔性、提高效率、降低成本的工具。
智能機(jī)床:相比數(shù)控機(jī)床智能機(jī)床是聰明的工具。智能機(jī)床的關(guān)鍵就是信息獲取、工藝優(yōu)化軟件加上過(guò)程的質(zhì)量控制。智能機(jī)床能夠監(jiān)控加工的狀態(tài)并對(duì)被加工件所達(dá)到的精度做出判斷和控制。它能成倍地提高加工質(zhì)量和加工效率。
數(shù)字化設(shè)計(jì)和3D打印: 設(shè)計(jì)是形成產(chǎn)品創(chuàng)新價(jià)值的關(guān)鍵。高端服務(wù)業(yè)提供設(shè)計(jì)工具、設(shè)計(jì)師和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的CAE分析,而3D打印是驗(yàn)證設(shè)計(jì)的快速手段。3D打印可以是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期與費(fèi)用降低為1/3-1/5,3D打印支持定制化生產(chǎn)模式。尤其重要的是,3D打印使設(shè)計(jì)師擺脫了許多可制造性的約束,極大地釋放了設(shè)計(jì)創(chuàng)新空間,如果說(shuō)機(jī)器人是今天的技術(shù),那么3D打印是更加深刻影響今天和明天、乃至后天的技術(shù)。
互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)+現(xiàn)代服務(wù)業(yè),可以成就制造業(yè)美好的未來(lái),制造業(yè)可能的前景是:一半以上的制造為個(gè)性化及定制,一半以上的價(jià)值由創(chuàng)新設(shè)計(jì)體現(xiàn),一半以上的企業(yè)業(yè)務(wù)由眾包完成,一半以上的創(chuàng)新研發(fā)為極客創(chuàng)客實(shí)現(xiàn)。
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