《超级装备》专访| 卢秉恒院士：有一种幸福叫有梦想

智能装备，是大型纪录片《超级装备》所要展现的重要内容。3D打印，作为智能装备的重要组成部分，将为人们呈现人类智慧、想象力与科技进步之间的关系。2018年1月25日，中国3D打印技术领域的领军人物卢秉恒院士，在北京接受了总导演韩晶的访问。

Q：卢院士您好!得知您刚刚病愈出院就赶去武汉开会，现在又舟车劳顿从武汉赶来北京接受《超级装备》的访问，非常感谢您对节目的支持。作为3D打印技术领域的领军人物，您第一次接触3D打印是什么时候？

A：1992年我在美国做访问学者，参观了底特律的福特汽车工厂，他们用3D打印来开发汽车的样车，当时我看了很感兴趣。1993年回国后，西安有个军工厂想上这个技术，他们就找到我对项目进行论证。当时，他们已经安排好要进口3D打印设备，后来因为经济情况发生变化就没有采购。我就想，既然国内对3D打印那么感兴趣，而进口设备的价格又那么高，我们为什么不自己开发一个呢？

Q：一次偶然的机会您与3D打印初遇，回国后看到国内又有需求，所以就决定去做这件事了。但我好奇的是，1993年您已经年近半百了吧？一个人在四五十岁的时候，想重新开始做一件全新的事，而这件事国内还没有人做过，这需要非凡的勇气。那么，到底是什么原因促使您作出决定，把自己的下半辈子跟3D打印牢牢捆绑在一起呢？

A：当时也有人劝我，做这个技术开发需要很多资金，你没有钱怎么办？我觉得钱是人找来的，只要社会有这种需求，就肯定能找到钱做这项技术的开发。当时我就用自己做科研剩余的一二十万经费，先做了一个原理性研究。

94年我到北京参加一个先进制造技术会议，当时我是副教授，没有安排我发言。到了自由发言环节，我就上台把这项技术给大家作了介绍。科技部一位领导听了很感兴趣，就让我写一份建议书给他。由于时间仓促，我只写了四五页纸就交给他了。半个月后，我接到一个通知，部里准备派人来我那儿考察。

后来是当时工艺司的副司长崔贤杰来考察的。我加班做了一台样机，虽然很简陋，但是把原理都展现了，软件硬件模型也都有。他看了以后很满意，就跟西安交大签了一份250万元的支持协议。

若干年之后，我跟他又见面时，他告诉我，当时他和我一握手，发现我手上有老茧，就觉得把项目交给这个人比较靠谱，因为这个人有实践工作经验。我之前在工厂干了十一年，车铣铇磨全都做过，所以留下了老茧。

Q：跟你一握手就知道您是一位实干家，而不是空想家。从1993年您第一次接触3D打印到今天，已经二十五年过去了，3D打印这个词也从陌生变成了耳熟能详。现在大家都知道，金属打印和生物打印是3D打印技术领域比较重要的两块，而生物3D打印也正是您的团队的最大亮点，包括首例人工椎骨的打印并成功植入人体。您能谈谈生物3D打印技术在医疗领域的应用以及它的未来前景吗？

A：首先，3D打印是一项完全数字化的技术，可以精确控制材料叠加到哪一个点，非常灵活。人体的骨骼、器官都是个性化的，形状又很复杂，只有3D打印能满足它复杂而个性化的需求，所以3D打印技术应用于生物医疗领域，就得到了快速的发展。在骨科手术中，它可以为医生提供手术方案和医疗模型，可以个性化再造由于交通事故、癌症治疗手术取掉的骨头，而且人工内置物做得非常精确。

就像我们用生物3D打印技术做的人工下颌骨，做了二十几个病例，个个都很成功，给患者带来了福音。

在科研上讨论得最热的怎么制造活性器官这方面，包括人造皮肤、人造角膜、人造心脏瓣膜，以及人造的肝脏、肾脏、心脏等，前景也非常广阔。当然，路也很长，因为涉及到对人体的影响，要非常谨慎，不能光看正面，还得考虑有没有负面作用，要经过大量的临床验证，取得大量数据。

Q：您刚才为我们展望了通过生物3D打印技术打印活体器官的未来前景，这是不是意味着，在不远的将来，如果我们的某个脏器得了癌症，我们可以打印一个新的脏器，来替换掉那个病变器官对吧？这让我想起Facebook的创始人扎尔伯格以及《从零到一》的作者彼得·蒂尔，他们都曾对人类的寿命延长抱有信心，甚至表示“长生不老”将会在本世纪内实现。那么，您认为通过3D打印技术结合合医疗手段，克服人体的衰老和病变，有可能在未来实现吗？

A：延缓人体衰老以及人有没有可能实现长寿，这主要有待于基因科学的研究。今天早上我看到我们在这方面又取得了很大进展，上海的一家研究所克隆出两只猴子，我想这也是人类在这方面取得的一大进步吧。我们在生活中的各种遭遇，因为受伤、局部病变导致一些器官受损，这个时候，3D打印技术就为再生医学开辟了一条非常好的路。

制造活体器官，与基因科学相辅相成，基因科学延缓人体衰老，而3D打印技术则让人体的各个器官都能健康地活着，万一受损，我重新再造一个，这样就不仅能延长寿命，而且还能使脏器都处于一个健康的状态。

Q：您描述的前景确实非常迷人，一些好莱坞电影也展现过类似情景。比如未来，我们能造出一些生化人或合成人，电影里也称之为“加强人”，是把人体的一部分原生器官与人造器官组合在一起，变成更强悍的人类。也有人说，霍金在某种程度上很像未来人，因为除了他的大脑，身体的其它部分都可以被替换。您能否预测一下，如果我们真的要实现这一步，大概需要多久？

A:我认为，局部的器官再造，应该在十到二十年内可以实现，并且能够实际应用。但能不能与原来的大脑整合起来，还需要更深入的研究。让人造脏器保持活动是一回事，让它能够受更复杂的大脑的控制，是另一回事。

目前的医学研究已经发现，人的寿命主要靠情绪影响，这是一个非常复杂的高级的生理过程。而我们现在研究的再生细胞还是一个较低层次的生物过程，要跟大脑很好的合作，还需要更深入的研究。此外，这里面是不是还有伦理学的问题，人类还要深入思考。

Q：说到人造器官，就不能不联想到材料的革新。比如3D打印的骨骼，从最早的钛合金，到后来的聚醚醚酮，也就是peek材料，您是怎么看待这个变化的？

A：3D打印工艺在不断向前推进，材料学也在不断发展。以前用钛合金打印人造骨骼，是因为生物相容性好，没有副作用，但在替代某些器官时也会有问题。

比如，我们的牙齿用钛合金做，总让人看着像假牙，不太美观，患者心理上会有压力。再比如，头盖骨如果受损，用钛合金修补，它的导热性能不一样，金属导热快又贴近头皮，对环境温度比较敏感，这会让患者感觉头皮凉飕飕的，很不舒服。

但是peek材料就没有这个问题，它的导热性能和人体骨骼相差不多，强度也非常好，高于我们骨骼的强度，虽然比金属差一点，但作为人体骨骼替代物，已经足够了。

Q：除了3D打印技术之外，现在又出现4D打印这个词了。3D打印是一个空间概念，那么4D打印，是不是指三维空间再加上一个时间维度呢?

A：4D打印，实际上是用一种智能材料来做3D打印。通过控制环境的变化，比如温度、磁场的改变，使它的形状也随之改变。

比如，打印一个零件，我们可以先做好一个容器，但里面还要安装复杂的管道，用3D打印可能就装不进去了，那我就用4D打印，先打印出一根线材放进去，然后改变温度或者电磁场，对它进行诱导，它就会变成我们所设计的弯弯曲曲的形状。把一个不容易装进去的复杂的东西，变成一个小东西装进去，再让它发生变形，恢复它的功能。

有了4D打印，我们就可以打印直线，打印二维的东西，然后通过环境的改变，把它变成三维的东西，这就是4D打印的优势。

Q：这听上去确实有很大的想象空间。一个人有梦想是一种幸福，记得在西安交大第一次采访您时，您让我分享了您的太空3D打印之梦。今天，当我们第二次访问您的时候，您能让更多的观众也分享您的梦想吗？

A：在太空打印东西，也是始于人们的需求。我们把空间站建在太空，我们到其他星球去工作，我们的设备和零件同样会有损耗和损坏。如果从地球上打印好发射到太空，那么发射成本会很高。不如发送一台3D打印设备到空间站，空间站有什么零件需要更换，我们就直接打印出来进行更换，这样时间短，代价低。

当然，太空3d打印我们需要面对一些新的问题，但是太空打印也有很多优势。如果我们在地球上要制造一个十米长的东西，我们的工业母机可能需要超过十米，越大的产品需要更大的装备，费用会很高。但是在太空，我们可以用一台小设备打印出大东西。太空没有重力，所以打印的东西不会变形，也不需要支撑，会带来很多方便。

再比如，我们在太空建造太阳能电站，太空的太阳能是非常纯净的，没有地球大气层的遮挡，发电效率比地球高五倍。利用太空的无限空间和很廉价的能量，把地球上的一些制造活动搬到太空中去，我只要发射一些粉末材料或者素材到太空，就可以在太空打印出高速列车或者大飞机，然后再缓慢降落在地面，供地球上的人们使用，这就大大节省了在地球上制造这些东西所需要的能量和空间。我们可以用节省下来的空间去建造高档住宅，进行绿化，改变地球的生态环境。

我觉得这个可能性是存在的，所以我愿意为这个梦想，带领年轻人一起去奋斗！

Q：您的设想是未来我们可以在太空建造太空打印工厂，利用取之不尽、用之不竭的太阳能，和太空的失重环境，用一台小机器打印出理论上可以无限大的东西，然后让这些东西返回地球为人类服务，节省地球空间、材料和能源。我觉得这个梦想不仅仅属于卢院士您个人，它也是每一个中国人的梦想。创新、智能、未来，这是纪录片《超级装备》要着重表现的内容，希望我们能够早日实现这个美好的梦想。非常感谢您！


来源：快速制造国家工程研究中心