重庆绿色智能技术研究院3D打印技术中心主任段宣明：微米量级的3D打印技术

5月29－31日，由亚洲制造业协会、中国3D打印技术产业联盟、英国增材制造联盟等单位共同主办的2013年世界3D打印技术产业大会在北京中国大饭店隆重举行。国内外600多位代表出席会议，就3D打印技术发展趋势、3D打印技术产业化、3D打印技术如何与传统产业结合等议题展开讨论。

重庆绿色智能技术研究院3D打印技术中心主任段宣明：微米量级的3D打印技术

中国3D打印技术产业联盟副理事长、重庆绿色智能技术研究院3D打印技术中心主任段宣明
　　以下为中国3D打印技术产业联盟副理事长、重庆绿色智能技术研究院3D打印技术中心主任段宣明演讲实录：
　　2011年3月13日，全国两会期间，中科院与重庆市政府签署协议成立绿色智能技术研究院，我们这个园区是继国家上海浦东、天津滨海之后的园区，一期工程大概占地300多亩，第一期工程基建投资是4.4亿，建筑面积约11万平方米，在8月份会入驻，现在正在进行装修。到目前为止，我们的人员已经达到近400人，刚刚两年时间内，我们的规模扩展非常大，到今年年底可以达到500人左右。
　　通过在我们的三个研究所下面，我们已经建立了22个研究中心和一个科研公共服务平台，开展了很多工作，比如说这是一个购物机器人及还有一些机器人的设计。同时，我们结合重庆本地工业基础和产业优势，在产品设计和智能制造装备领域，促进设计绿色的智能化，已经为重庆市的企业服务了280多家。
　　从重庆研究院成立以来，得到了各级领导的关怀，这是国务院副总理，现在的委员长张德江委员长在重庆任市委书记期间视察重庆院的科技成果。重庆绿色智能技术研究院目前开始了3D打印的研究工作，这是作为研究院的重点，这个3D打印的定位，是我们要把它作为三个基地，做成一个3D打印开放式研发平台。这三个基地一个是创新研究的基地，开展基础研究，发展原创性的3D打印技术。第二个方面是要做成一个应用技术开发和服务基地，特别是针对重庆和相关制造业，比如说重庆的汽车、模具、国防军工这类制造业。第三就是3D打印技术的产业化基地。
　　我们的发展目标就是顶天立地，顶天就是要做科学研究，立地就是要实现产业化。我们的发展战略称之为3C，也就是基础研究、应用开发应用服务直到产业化，构建一个3D产业技术的完整价值链。我们的理念是创新、创意加上创造，简称为3C。
　　我们的团队建设已经展开，特别重视学科领域的交叉，要研究开发应用并重，现在已经有包括数学、物理、化学、材料、光学、机械、控制等背景的研究人员20人，近期我们会扩展到50人左右的一个研究队伍。我们也希望开展广泛的合作，以3D打印中心作为一个核心团队，希望和国内外高校、企业、科研院所甚至风险投资的基金进行合作，不仅仅是做研发，我们也希望产业化，从而促进3D打印技术的创新和产业发展。
　　我们目前正在进行的平台建设，要搭建七个平台，材料技术、工艺研究、表征测试、装备研制平台还有服务和产业化平台。很多公司都知道我们最近的动作比较大，正在招标一批设备，这个大概是我们今年的投资，今年的硬件投资是在两千万，就是做这个平台建设。我们入驻新的园区以后，办公和实验场所可以达到两千平方米。特别是大家可以注意的是，在10月19号，白春礼院长在视察我院的时候，提出要牵头科学院3D打印技术的发展。
　　下面，我就相关的技术问题做一些讨论。我们知道，在目前的各种3D打印技术里面，利用液体光敏树脂紫外光固化是从我们这里诞生的，作为精度来说，它是目前其他技术无法比拟的。但是这个技术对我们来说，可能精度能够达到微米量级，虽然我们以前做了很多工作，特别是在高精度或者说超高精度上面怎么来做这个事情。比如我们要做得更小、更精密，我们如何来做这个事情。现在我们用的紫色激光是一个单光子过程，只要这个激光通过，它都会发生固化反应，而我们可以用另外一个新的物理运作，叫多光子过程，这个时候，在光斑以内，它可以做得更小。这个是有抑制效果在里面，比如说光斑这么大，但是真正发生光固化反应的只是非常小的一点，这样的话，可以做到更小。比如说在知道在2001年的时候，日本大阪大学发表了一个叫纳米牛这个结构，分辨率可以做到120纳米。对于精度的要求，我们一直在做这方面的研究，从2001年日本人发表了120纳米，到2005年他们达到100纳米，从2007年以后，我们的工作一直在超越他们，达到了80纳米、50纳米、35纳米，现在我们可以做到20纳米。比如说这个结构就是23纳米，甚至十几纳米。当然，不光可以做到更小，而且表面的粗糙度可以控制到4—10个纳米。可以把它做成三维的，所以我们称这是微纳尺度的3D打印，可以做牛、也可以做成马，也可以做成一个人。而且这个可以做成非常多的复杂结构，比如说这是各种各样的功能材料，还有，比如说我们可以把它放在我们的血管里做血管的清理工作。实际上我们还可以做金属的，比如说我们金属的线条可以做到120纳米，现在甚至可以做到40纳米、30纳米，而且可以把它做成三维的各种各样的形状。
我们这里讲的是微纳的3D打印，现在可能大家关注的是宏观的，整个3D打印技术面临的挑战，昨天大家就有很多讨论。归纳起来包括材料的问题、精度的问题，以及产品功能性的问题，我们在思考的就是从我们刚才讲的微纳尺度超高精度3D打印技术扩展到宏观尺度高精度3D打印技术，我们需要针对一系列的应用来进行高精度3D打印，精度提高以后，是不是应用可以提高得更多。材料方面的工作，这里就不多讲了。
　　最后，我介绍一下重庆在这方面的一些基础工作。重庆是国家非常重要的一个工业制造基地，我们的材料非常发达，包括化学和材料工业，也可以做聚合物材料。但是目前的工业主要是针对大宗的应用，比如说我的规模要多少万吨，或者是几十万吨、上百万吨，比如说钢铁要上千万吨，它并不是针对我们3D打印行业来做的。重庆3D打印技术产业的一个现状，我们在研究、开发、服务方面已经有一些基础，比如说除了中科院重庆绿色智能技术研究院以外，重庆大学也在这方面有研究，在直接的3D打印技术的企业方面，重庆可能比较少，比如说有德固工业，也是做桌面级的打印机，当然还比较小。但是我们重庆有大量的潜在用户，比如说长安汽车，军工大集团，像嘉陵建设等等，它对3D打印的需求是非常旺盛的。
　　总体来说，重庆的3D打印技术产业发展的前景，首先重庆是一个重要的制造业基地，包括从化工、汽车、摩托以及装备制造、电子信息等，包括现在重庆正在发展的新兴产业、机器人产业，都是可以跟3D打印技术产业相结合的。非常重要的一点，就是说现在重庆的两江新区有非常优惠的政策，他们现在也在策划如何做3D打印，是不是要做3D打印产业园。科技支撑方面，我们的机构和大学在这方面也提供了强有力的支撑。
　　最后，我简单的说一些想法。第一，3D打印技术产业的发展，需要政产学研用的共同努力，我们通过广泛合作、协同创新才能将蛋糕做大。第二，目前公众和企业对3D打印技术的认识实际上比较肤浅，我们在对公众进行普及，比如说昨天的中央电视台《对话》节目，这是对公众的普及，但同时实际上有很多用户的企业，他们对3D打印并不清楚，要为他们做些什么事？我的想法就是说我们真正需要逐个的企业去深入、去挖掘需求，发掘需求，拓展我们的应用，这样的话，才真正把3D打印技术的产业发展起来。第三，3D打印技术产业虽然在重庆现在还非常薄弱，但是我们重庆有非常多的用户对3D打印技术有非常多的需求，而且我们重庆有非常好的条件和优惠政策，所以说在重庆市具有广阔的发展前景。
　　我也希望我们的联盟可以有机会去重庆考察，和政府以及企业进行一些交流，把重庆也作为一个3D打印技术的重要聚点，推动中国3D打印技术产业的发展。谢谢！
杭州先临三维艺术总监：你刚才说能打一个纳米级的小马，如果打一个10公分的马呢？
　　段宣明：10公分就不需要我们这样的技术，实际上它跟树脂光固化技术是一个类型，只是它可以做得更小、更精细。
　　杭州先临三维艺术总监：我们经常遇到这样的问题，在复制古代文物的时候，我们的扫描技术是够的，但是3D打印或者说精雕出来的东西，精度不够，如果用你这个技术似乎能达到精度要求，但是是不是成本比较高？
　　段宣明：成本也不高，只是设备上稍微高一点，后面的工作都是一样的。
　　杭州先临三维艺术总监：这种超精细的打印，最大能打多大？
　　段宣明：现在我们没有做到太大，做到几百个微米。我们现在正在发展的一种技术就是说可以大面积，而且非常快速的做三维制造，就是跨尺度的三维制造，比如说这是宏观尺度，但是里面有很多微米量级甚至纳米量级的结构，所以我们就说宏微纳的跨尺度技术。
　　杭州先临三维艺术总监：现在只是纳米尺度吗？
段宣明：现在是微纳尺度。
　　杭州先临三维艺术总监：我们在复制一个古代佛像的时候，大体来说做得挺像，但是一遇到边线的时候，比如说嘴唇、眼帘的边线，这样地方就完全不像了。
　　段宣明：我了解你这个思路，因为我们现在正在研发的技术或者说是装备，就是说大面积的时候我可以非常快，因为你不需要精细的地方，我可以非常快地做。我们这个技术只是做精细的那一部分，这样的话，可以把两种技术结合起来，所以我们叫跨尺度的高精度的打印。
　　杭州先临三维艺术总监：这个什么时候能投入到使用中间？
　　段宣明：是这样的，因为我们需要研发经费，有这个研发经费的话，可能一年左右就可以出来。
　　杭州先临三维艺术总监：实际上我在工作中遇到这种需求是非常多的，像博物馆复制古代的文物，他们有很多的资金。
　　段宣明：这样吧，我们下来可以讨论，比如说怎么样保证这个研发能够更快的进行，各个方面的问题。
来自中国3d打印产业联盟