6月14日，由中国高科技门户OFweek维科网及高科会主办，OFweek激光网承办的“OFweek 2019（第十五届）中国激光技术及工业应用论坛”在深圳前海华侨城JW万豪酒店正式举办。
在本次激光技术及工业应用论坛上，南理工大学杨永强教授带来了“3D打印制造技术未来”的主题演讲。他为大家介绍了激光以及3D打印的发展历程、3D打印的战略意义、现状以及典型工艺等内容。
华南理工大学教授杨永强
以下为杨永强教授的发言内容，OFweek激光网编辑做了不改变原意的整理及编辑。
演讲原文：
给大家介绍一下， 3D打印技术和激光技术都是上个世纪出现的，1958年出现激光概念，到1960年就出现第一台激光器。而3D打印概念实际上是在80年代中期才出现的，所以说3D打印的发展历史更短，到现在只有30多年的时间。
我们把制造技术分为三大类，一是等材制造，二是减材制造，三是增材制造，也就是我们所说的3D打印。等材制造典型的代表技术是铸造、锻造，这个工艺其实在3000多年前已经出现，它具有非常长的发展历史。减材制造是以欧洲工业革命为代表，后来出现的加工机床，以及现在我们的CNC数控机床也有300年的历史，所以现在在加工制造领域的技术是非常成熟。增材制造（3D打印技术）到现在才有30年的历史，但是它的发展是非常迅速。
今天主要讲解金属材料的增材制造部分，也就是3D打印技术，在2001－2002年时，3D打印还处于实验室阶段，那时候，光纤激光器还不成熟，只能用半导体激光器做最初的金属3D打印。
从发展到现在，3D打印又分了几大类。从非金属、液体到固体到粉末，应该说代表了最先进的3D打印技术里面的高端技术是以激光为热源技术，包括激光立体成形、激光选区烧结以及激光选区熔化。其中，在金属零件领域，3D打印又分以激光技术为热源，包括铺粉的激光选区、熔化送粉的激光立体成形等。除了激光之外，高能束里边的电子数还有等离子体，甚至电弧都可以用做3D打印的一个热源来进行。
从国家层面来讲，国家非常支持发展3D打印，2015－2016年便提出国家增材制造产业发展的推进计划，2017－2020年是提升增材制造主要发展规划，主要围绕金属增材制造的材料、以激光和电子束为主的金属增材制造的装备。
近几年，广东省对于激光和增材制造也非常的重视，对接国家的发展规划，2018－2019年度发布四个“激光与增材制造”重大科技专项，平均每个专项2000万左右，现在都已经都尘埃落幕了。在今年制定方案中，不管是激光，还是3D打印，从国家到地方政府都加大支持力度，尤其是广东省支持力度更高。
在增材制造设计方面，是从点到线，由线到面，一层一层这样堆积起来的，所以它不受传统制造工艺和制造资源约束，专注形态创意和功能创新，在制造改变设计前提下，追求创造无极限。以前只有设计师可以做创造的工作，现在我们只要会画图，每个人都可以做一个创客或者是一个创造者。所以说，3D打印给我们带来新的机会。
在产品结构优化方面，过去减材制造用的材料都是实心的材料，而且不能有任何缺陷，然后加工，把不需要的地方去除掉以后就是我们需要的材料。但是在很多领域里面，尤其像航空航天，包括我们平常的工业领域里面，不一定用那么多材料，或者它的强度要求没那么高。所以轻量化多孔结构内部的这种的网状结构升级是非常需要的。
今日设计明日制造为3D打印提供一个非常便利的条件，什么叫今日设计？过去今日设计像汽车的发动机的汽缸，想要做一款新的发动机，从设计到开模到砂型铸造，最后把金属的做出来，然后去试车，这个周期非常长，成本也非常高。现在我们可以把它画出来，并打印出一个模型，就可以直接去测试。过去一年只能做几个车型，现在可以做很多。大家可以看到3D打印在汽车领域的应用是非常成熟的。
相对于传统机加工切削铣， 3D打印作为一种材料堆积制造方式，可以制造各种复杂形状（不受空间可达性影响），可以充分发挥材料的效能比，是未来绿色制造主要方式之一 。3D打印给我们的设计带来便利，包括内部复杂腔体成型、一体化成型等应用。比如要做一个机构，一个万向节要12个零件才能组装起来。而3D打印只要考虑它的连接的地方，就可以直接打印出来，他不是一个零件，是一个结构，所以未来我们甚至可以把电机接上电它就能动了，就是个机器。
3D打印应用是非常的广泛，目前在航空航天、汽车模具、消费电子、教育、文化创意、珠宝首饰、医疗等领域应用比较多。比如，航空航天零部件复杂，对轻量化要求高，价格较高，所以对3D打印应用是最迫切，也是最成功的。
在汽车方面，除了发动机研发外，汽车上的很多零部件，甚至现在新能源汽车出现以后，其实带来了很多新的东西，或者很新的设计。我们考虑轻量化，考虑它的结构，它的各种各样的性能，这是3D打印目前做的一些零件，它过去建这些东西可能要铸造，或者是要去加工，那么现在我们用3D打印来做来设计，它就可以做得非常简单，或者是轻量。
在模具方面，3D打印技术的快速响应和高自由度成型特征，给模具制造行业带来翻天覆地的变化。缩短周期、降低成本、降低门槛、提高寿命、定制化。
在教育方面，现在包括中小学中专技校大学里面，3D打印的教育对技术的实际需求也是非常多的，因为大家对这个并不熟。还有文化创意，珠宝首饰、消费电子也大量用到3D打印技术。
在医疗方面，我们知道人体里边有些植入体，还有做一些很多修复体，它都不是规则的形状，过去用机加工的办法来做是非常困难的，而3D打印给我们带来一个非常方便的工具。
目前最主要的两个成功的应用，一个是航空航天，一个是医疗，这两个领域目前占的市场份额是非常大的。
目前，3D打印大概分五类，第一类是粉末／丝状材料高能束烧结或熔化成形；第二类是丝状材料挤出热熔成形；第三类是液态树脂光固化成形；第四类是液体喷印成形；第五类是纸、塑料薄膜或复合材料等片／板材逐层粘接／焊接成形。这这些工艺中最典型的像激光选区烧结，主要是做尼龙塑料高分子材料为主。当然也有部分做金属材料。激光选区熔化是一种金属零件的3D打印技术，这种技术给我们带来革命性的变化，所以有人说3D打印就可以引领第三次工业革命。德国把3D打印当成工业4．0里面的智能制造里面的一个核心技术。
华南理工大学早就开始研发3D打印技术，而我也从2004年开始进入3D打印领域。华南理工大学04年就研发出国内第一台激光选区熔化快速制造设备DiMetal－240，后来陆续有很多种设备研发出来。2013到2016年，我们在广东省的两个企业也进行了产业化，把这些定型以后，现在也开始做产品，并做得不错的。我们在这个领域有非常多的专利，包括发明专利、实用信息专利。
我们在很多领域在国际上处于领先的地位，包括航空航天，汽车零部件等，比如多材料3D打印设备就可以有四种材料，就是说我们可以在3D打印时，有四种材料可以打印可以做，比方每一层都不一样，可以两连续四层不一样，可以做。记录材料和复合材料。那么在应用领域里面，其实我们做过非常多的医学应用，牙科也与很多医院共享成果。
我们的多材料的3D打印设备在国内也是处于非常领先的一个地位，开发多种材料金属3D打印设备，满足同时打印多种金属材料的要求，可以一次性成型出不同部位具有不同材料的复杂功能零件。
3D打印的发展是一个趋势。除了汽车领域团，还有一些大型的结构建房，都有比较好应用。可以看出，3D打印对我们的制造业产生非常大的影响。
今天，我的报告就到这里，谢谢大家！
