中國3D打印“第一人”顏永年的從業故事(2)
1998年,顏永年將快速成形技術引入生命科學領域,提出了“生物制造工程”概念。關于這項技術,他講了這樣一個故事。曾經有一位小伙子因為意外失去了一只耳朵,由于這個缺陷,許多年小伙子都找不到女朋友,他非常痛苦。直到有一天他從新聞里得知有一種新科技能再造人體器官,于是興沖沖地找到了顏永年,講出了自己的訴求,希望顏能幫他彌補缺陷,再造一只耳朵。小伙子的述求促使顏永年所帶領的團隊開發一種技術:依據小伙子另一個完整耳朵的形狀制作了一個具有生物相容性(材料)的逼真的耳廓支架,然后植入人體缺陷耳部,其外部包裹上一層活的表皮,通過一段時間的生長與頭部連接在一起。雖然內核是無生命的生物材料,但表皮卻生長了末梢神經,這只耳朵還是有觸感的。不僅美觀,還能有知覺,實在令人驚嘆不已。除了表皮細胞可以再造,這支團隊還制造出了完全可以實現替代功能的人造骨骼、血管,甚至是心肌,為許多病患帶來了康復的福音。
由于國家重型裝備制造業發展需要,雖然對快速成形技術非常癡迷,但在2000年之后,顏永年還是不得不調整工作重點,將研究方向轉回了壓機領域。他自己雖然抽身離開了,但他的學生們以及兒子卻一直都在快速成形技術領域繼續努力。原本由顏永年擔任董事長的殷華公司,作為種子,開花結果,成為國內能夠提供快速成形設備與服務的為數不多的企業之一。就在不久前,他們剛剛推出了新一代桌面三維打印機UP!成為了業內首個微型三維打印機產品的生產者。
對顏永年技術的延續還不止于此,在距離北京幾千里之外的廣東佛山,一家名為峰華卓立制造技術有限公司的企業,也在使用著清華團隊的技術。不同于太爾時代側重于輕工領域,這家企業主要應用無模鑄型快速制造技術,更多地為重工業領域服務。一汽集團就曾因需要開發一款新型的發動機而找到了他們。由于發動機缸體和缸蓋內部結構復雜,依靠傳統的設計制造方法,僅制造鑄造模具、修改模具等環節就需要近半年的時間,而且發動機內部存在多處自由曲面,采用傳統方法制造很難保證曲面精度。而峰華卓立采用無模鑄型快速制造技術,先通過三維立體制造技術制作出用于鑄造的砂型(無木模砂型),再澆鑄成發動機的缸體和缸蓋。通過層疊堆積的方式制作出的砂型不但可以極大地保證模具精度,完美體現設計者意圖,更為重要的是,大大節省了時間。如果運用傳統方法,從設計到開模再到制造出成品大約需要六個月時間,而采用無模鑄型快速制造技術,總體計算下來僅需一至兩個月,大大縮短了新品的開發時間。并且,與傳統開模方法相比,成本下降了許多。正是依靠這諸多優勢,許多汽車制造企業與發動機生產企業都成為了峰華卓立的合作伙伴,其中不乏玉柴、東風、華晨、長城等業內知名的企業。
快速成形技術雖然在諸多領域都顯露出了巨大的潛力,但顏永年卻對近期媒體廣為宣傳的“3D打印技術將改變世界”的說法并不十分完全認同。在他看來,現在的3D打印技術還存在幾個方面的問題:首先,產品性能現在還達不到許多高端金屬結構件的要求,如高溫、重載、沖擊等極其嚴酷的工況,還需要配合后續的致密性處理,如等靜壓處理等;其次,制造精度與制造效率的平衡問題還有待解決。現在,增材制造在非金屬材料制造方面已經取得了許多成績,但是在金屬材料方面還存在很大缺陷,粉末堆積成形沒有問題,但是成形產品的韌性與強度等都有待進一步提高。“然而畢竟三維打印為我們開創了一條金光燦爛的、前途光明的制造新路。”顏永年說。
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