經過7月8-10日三天的精彩展期，第六屆亞洲3D打印、增材制造展覽會TCTASIA2020，終于在上海新國際博覽中心落下帷幕。

在TCT亞洲展舉辦的同期，TCT科技講臺與亞洲峰會，也如約和觀眾見面。來自上汽大眾、東風汽車、一汽大眾、空中客車和成立航空等眾多OEM廠商以及來自復旦大學、空軍工程大學和中國航空制造技術研究院的專家們分別從應用和學術等不同方向為觀眾介紹了增材制造在不同領域的發(fā)展現(xiàn)狀以及存在的問題。

沈衛(wèi)東 車身研發(fā)高級總監(jiān)， 教授級高級工程師， 上汽大眾汽車有限公司

3D打印技術起源于上世紀80年代末，它的出現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)的制造技術。由于其集概念設計、技術驗證與小批量制造于一體，為縮短汽車設計研發(fā)的后期，提高新產品的成熟度，快速推出新車型，降低產品開發(fā)成本和全新設計理念的汽車研發(fā)提供了高附加值的可能。

目前在汽車制造領域，3D打印技術可用于：前端產品研發(fā)，工裝的夾具、檢具制造和個性化定制和改裝。

造型是產品研發(fā)最前端的環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的造型模型有一個缺點，那就是與實車效果相去甚遠，這導致造型的效果大打折扣。使用3D打印技術，保證了造型模型可以做到和實車一模一樣，從而更好地評判造型效果，確定造型方案。

另外，3D打印技術在產品研發(fā)中還被大量運用于零件的結構設計和技術驗證。一個簡單的例子——汽車座椅，如何既舒適又保證強度？我們在前期做好一個方案之后，馬上通過3D打印技術做一個樣品，通過樣品來評價。這樣的結果是模具工裝的投入降低，同時把制造的時間縮短70%，還能減重15%，優(yōu)化的設計更是提高了產品的成熟度。

3D打印技術也在顛覆車身設計的思維。比如說在傳統(tǒng)的制造工藝下，一些圓角是沒法做出來的，但是3D打印技術就可以完美地解決這些問題。一些以前制造所不敢想象的毛坯件，還有輕質材料都可以用3D打印來替代傳統(tǒng)工藝來解決。

3D打印用于工裝夾具和檢具的制造。我們長沙的總裝工廠就曾經碰到一個問題，怎么快速去控制平整度？這個時候用傳統(tǒng)的三坐標測量機是無法完成的，我們就想到了用3D打印技術做幾個快速的非標檢具，很快就解決了問題。可以說，只要掌握3D打印這門技術，就可以把它應用在各個方面，不一定是產品研發(fā)，還可以用在制造部，甚至還可以用在設備維修方面。

3D打印技術用于個性化定制。比如說打印一些的客戶喜歡小玩具放在儀表盤內，只要零件不是安全件，都可以做，從接受客戶的訂單到交貨一般都能在一周內完成。

對于有興趣嘗試3D打印技術的汽車制造商來說，如何實現(xiàn)增材制造從概念到可以被安裝在實車上的一個個零件的進程？這里我們可以參考戴姆勒的三步走的策略。第一步是在一個龐大的零件的數據庫里面，分析、找到適合于3D打印的零部件；第二步是概念驗證，驗證篩選出來這些零件，在經濟性以及技術方面是不是可行？第三步就是利用3D打印來實現(xiàn)數字化的零部件生產。

綜上所述，現(xiàn)在通過3D打印技術，我們可以實現(xiàn)汽車工業(yè)的高附加值的應用，關鍵是我們一定要學會怎么去利用這樣一個先進的技術。

陳剛教授，復旦大學

隨著技術的發(fā)展,近年來3D打印技術在醫(yī)療器械領域已獲得應用上的突破。這主要是因為個性化醫(yī)療需求日益顯著,而在市場上鮮有標準化量產產品,而3D打印體現(xiàn)出來的個性化、小批量和高精度正好滿足了這一需求。

目前3D打印在生物醫(yī)藥中的應用主要有：骨科、齒科、器官和組織以及生物傳感器幾個領域。其中，骨科和齒科已經是3D打印發(fā)展較為成熟的兩個領域。

3D打印解剖模型在骨科手術的使用已被廣泛證明是有益的。在脊柱手術治療中，最重要的是準確置釘，減少手術并發(fā)癥，頸椎的椎弓根細小，置釘難度大，手術過程易出現(xiàn)并發(fā)癥，而3D打印的導板能有效解決上述問題。導向器輔助下的椎弓根定位準確，使用方便，可減少螺釘的偏離。在脊柱側彎的手術中，3D打印機可視化技術更能直接測量畸形的角度，分析螺釘植入的最佳方案。

對于骨科植入物來說，模仿骨骼的特性使其在體內的利用率最大化非常重要，而3D打印的金屬細胞支架如下的特性是模仿骨骼性能成為可能：具有生物相容性能使支架上的細胞自然生長，在植入區(qū)域與現(xiàn)有的組織具有機制相似性、有適當的孔隙率給細胞提供適當的營養(yǎng)以及廢物的傳輸通道、擁有能吸引細胞附著及在其表面生長的表面形態(tài)。

齒科3D數字化解決方案利用模型及口內3D掃描技術采集數據，通過齒科CAD軟件輸出設計，最終通過光固化3D打印技術生產工作模型、正畸模型、種植模型、種植導板、蠟型冠橋、支架等，或利用金屬3D打印直接打印金屬冠橋和支架，制作固定活動的修復體。

毫無疑問，3D打印技術給齒科帶來了更高精度、更低價格的產品。但也應該看到，打印材料是在牙科領域推廣應用的瓶頸。目前在牙科市場上應用最為廣泛的制造材料有以下幾種：陶瓷、鈷鎘合金、樹脂、氧化鋯、鈦合金等。目前仍未有和人體牙齒各項性能均匹配的材料，未來或許在材料的探索中仍存在潛力。

人體器官的壞死和病變等引發(fā)的器官移植一直是臨床的一大難題。一方面，找到合適的捐獻器官并不容易；另一方面，來自不同個體的器官容易引發(fā)不同程度的排斥反應，最終導致植入失敗。因此，人工制造復合需求的人體組織器官是臨床亟待突破的問題；以特定組織的功能細胞或多功能干細胞結合定向分化誘導因子作為“墨水”，打印出一層細胞組織結構，隨后采用3D成型技術進行制造，層層疊加，最后形成立體的細胞組織架構，也就是臨床所需的人工組織和器官。

生物傳感器簡單來說，就是將生物敏感物質的濃度轉化為電信號的一種檢測儀器。它能實現(xiàn)對人體內一些生物活性物質，如酶、抗體、抗原、微生物、細胞、核酸等的“即時檢測”（POCT）。

未來十年，生物傳感器的發(fā)展不再是像智能手表或者健身手環(huán)那樣，而是通過3D打印技術實現(xiàn)的個性化需求。常用的生物傳感器3D打印技術包括擠出、光固化打印及噴墨打印。

周鑫副教授，空軍工程大學

對于大國空軍來說，單個基地動輒數千架飛機，老型號、小批量或引進裝備的保障成為一大難題。無論美國、俄羅斯還是中國空軍，都面臨著配件/備件短缺、傳統(tǒng)制造成本過高等問題。而針對這一系列問題，快速反應的增材制造技術幾乎是最優(yōu)選擇。

但是，應當看到，任何高科技的產品/技術在使用、發(fā)展到一定階段后都會面臨一個死亡陷阱。如果它不能得到大眾的接受以及進一步擴大其應用范圍，那么它很有可能就會面臨著“死亡”的命運。

而增材制造現(xiàn)在正面臨著這樣的命運：

首先，增材制造的核心技術有待突破。增材制造的核心包括原材料、制造設備、設計和工藝軟件。

①原材料主要有：金屬粉末、液態(tài)光敏樹脂、高分子顆粒等，不僅種類有限，且制造的精度、復雜性、強度都亟需提高，目前國內使用的高端原材料都只能依賴進口；

②制造設備的關鍵器件，如激光器、掃描振鏡、噴頭、精密光學器件等大部分都來自進口；

③制造設備的性能也有待提高，尤其在精度、速度和效率穩(wěn)定性方面；

④目前主流的設計軟件（如SolidWorks、UG、ProE、AutoCAD）和工藝軟件（如Magics和Minics）基本由國外壟斷。這些因素導致目前增材制造應用價格昂貴。

其次，相關行業(yè)標準體系不健全。增次制造技術發(fā)展迅速，然而已發(fā)布的標準卻非常有限。由于沒有標準規(guī)范，即使用同一個三維模型，不同生產商設備制造的產品都不盡相同，這使得該技術的大范圍推廣使用受到了制約。

再次，材料和產品性能有待認證或鑒定。增材制造技術作為一項新技術，其產品性能、質量、精度、可靠性等方面都備受質疑，即使是同一臺設備在不同環(huán)境下打印出的不同批次的產品都有可能存在差異。3D打印技術的可重復性和環(huán)境適應性都有待進一步提升。

最后，增材制造技術數據庫遠未建立。增材制造是建立在三維建?；A上的，每個產品都有對應的三維模型數據。要實現(xiàn)裝備現(xiàn)場的快速維修，需要有相應的數據庫支撐。這個數據庫需要裝備、研、產等多方支持，而航空裝備的種類很多，零配件型號各異，建立數據庫的工作量并非一朝一夕可以完成。