您所在的位置:首页 > 高峰对话

壮心不已 睿智先行

访清华大学教授、江苏永年激光成形技术有限公司董事长颜永年

发表时间:2015/3/2 作者:制造技术与机床 
关键字:制造技术与机床 
颜教授年逾古稀,虽已白发斑斑,但那股子朝气和干劲,尤其是和其面对面交谈时,深受感染。颜教授既是3D打印的先行者,也有着“中国3D打印第一人”的美誉,故惟愿其继续率众,与世界同行。

清华大学教授、江苏永年激光成形技术有限公司董事长颜永年
 

  颜永年:1938年生,清华大学机械系教授、博导。1962年毕业于清华大学机械系,随后留校执教,历任材料加工及自动化研究所、生命科学及医学研究院生物制造工程研究所所长;1987-1988年,赴美国加州大学洛杉矶分担任访问学者;2007年退休后,2008-2012年,先后担任苏州昆仑先进制造技术装备有限公司和苏州昆仑重型装备制造有限公司总经理;2012年至今,担任昆山永年先进制造技术有限公司和江苏永年激光成形技术有限公司董事长。

  颜永年教授从事材料成形研发多年,形成了三个主要关联的研究方向:高压成形、快速成形和生物成形(制造)。提出了等剪应力缠绕、预应力剖分-坎合、离散-堆积成形和类组织前体制造等理论和方法。在预应力钢丝缠绕重型液压机、多功能快速成形系统和细胞三维受控组装等方面取得开创性成果。曾获国家科技进步奖二等奖2项,三等奖1项,省、部级奖5项和其他各种奖项几十项。著、译书12册,发表论文263篇、其中SCI收录21篇、EI收录47篇,多年来培养博士生35名、硕士生33名。

  当前,我国对于3D打印技术的认知不断提升,与3D打印技术相关的新业务层出不穷,对3D打印技术的讨论也方兴未艾。2015年2月,本刊记者在昆山有幸采访到了颜永年教授,颜教授退而不休,忙得不可开交,他是我国3D打印技术的先行者。

  在清华,身转心系

  对于3D打印技术,颜教授说:“上世纪80年代兴起的3D打印技术就和60年代的数控技术一样,一个是增材,一个是减材,对制造业来说都具有重要意义。”

  回忆起首次接触“3D打印技术”,他说,这是在1988年。当时,他正在美国加州大学洛杉矶分校做访问学者,清华大学委派他去交流材料工程学并学习水射切割技术。但一张工业展览宣传单、上面介绍的一项新技术——将物体从数字模型直接转换成物理模型,让他心起波澜。此后,他结识了美国费城Drexel的大学教授Jack Keverain,Jack Keverain教授那时已撰写过多篇有关快速成形技术的学术论文。颜教授回国后,多次邀请到Jack Keverain来华讲学,为国内学术界介绍了美国快速成形技术的研究状况和应用情况。为此,在颜教授心里,Jack Keverain教授是一位对我国3D打印技术有大贡献的外国学者。1990年前后,颜教授在清华大学成立了国内首个快速成形实验室,建立了清华大学激光快速成形中心。为了解决先进设备的问题,由清华大学占55%股份、香港殷发公司(当时在代理3D SYSTEMS产品)占45%的北京殷华快速成形模具技术有限公司成立了,颜教授担任董事长,香港殷发公司提供了一台 SLA-250激光机,由此开启了软件研发工作。1992年,开发出对用户开放的RPM(快速成形与快速制造)研究与开发平台,期间,国内多家高校相关学者来清华取经。一直到2000年,颜教授带领的清华技术团队在快速成形技术方面取得了许多耀眼成就,如推出“M-RPMS型多功能快速原型制造系统”、 完成“M-RPMS-II”的产品化工作、世界首次完成无木模铸型制造工艺、将快速成形技术引入生命科学领域等。2000年后,由于国家重型装备制造业发展的需要,颜教授不得不调整工作重点,转回了压机领域。对于3D打印技术,颜教授那时候是“身虽转,心常系”。这也是他从清华大学退休后,又来昆山创业的缘故之一。

  驻昆山,贵在坚持

  3D打印技术从原理上来说,目前可分为3DP 技术、FDM熔融层积成型技术、SLA立体平版印刷技术、SLS选区激光烧结、DLP激光成型技术和UV紫外线成型技术等。从应用上来分的话,则主要有:(1)小型、非金属材料的,这些主要用于教育、美术等有创意的领域,目前我国与此相关的企业大概有300家;(2)大型、金属材料的,这些主要用于航天国防、制造业等领域,目前国内主要的几家有:北京航空航天大学激光增材制造技术王华明教授团队、西北工业大学凝固技术国家重点实验室黄卫东教授团队、江苏永年激光成形技术有限公司、华南理工大学华南协同创新研究院杨永强教授团队等;(3)生物制造工程类,如杭州电子科技大学徐铭恩教授团队等;(4)其他,如用于建筑上的3D打印机,不过,颜教授认为,这些领域,囿于其自身原因,3D打印技术的发展空间不大。

  3D打印技术产业值相对而言目前并不高,国外如此,国内也如此,毕竟3D打印技术的应用还刚刚开始,那么此前、乃至现在要专心开展3D打印技术的研发工作也殊为不易。颜教授坦言,即使是他,也是依托做重型液压机项目赚的钱来开展对3D打印技术的研发。3D打印技术的发展一方面要解决基础研究的问题,一方面要解决产业化问题。颜教授认为,虽然目前3D打印技术很“火”,但此前经历了一个漫长的寒冬,所以,不管是做基础研究也好,还是产业化,都需要一份坚持。江苏永年激光成形技术有限公司倾注了其许多心血,目前,其取得的阶段性进展主要有以下几个:(1)用镍铬合金完成用于四川长虹集团电视机机座的随形冷却流道的注塑模插件取得成功,使之开模时间从50 s缩短到25 s、乃至18 s;(2)提出重型金属3D打印概念和定义,并对实现它的6种使能技术进行了可比性和优缺点比较;(3)与清华大学系统集成研究所合作,将CIMS、云计算和物联网等先进技术集成于大功率金属3D打印平台形成CIMS-3D打印平台,第一套系统已在公司本部初步建成,已具备工业4.0雏形;(4)与石家庄铁道大学合作对用于高铁钢轨和轮对的修复系统进行了开发,取得了相应的专利和初步成果;(5)对核电一回制核反应器锅炉用508-III钢的熔覆环境、抗氧化保护、不锈钢材料衬里熔覆以及强度、塑形等指标进行了研究并取得初步成果,为核反应器的重型金属3D打印应用提供了试验数据;(6)在扩大LSM金属激光选择性熔化工艺成形体积方面,取得了决定性进展,可成形1 m×0.5 m×1 m的世界超大型SLM已设计成功,不日将进行装备调试。

  谈发展,真知灼见

  3D打印技术目前属于高度活跃期,但颜教授认为,3D打印技术还不足以与其被炒作的高度相符。在他看来,3D打印技术还存在产品性能、制造精度与效率平衡、材料等问题。比如说材料问题,现在在非金属材料方面已取得了许多成绩,但金属材料方面还有很大缺陷,粉末堆积成形没有问题,但成形产品的韧性与强度却有待提高。

  我国3D打印技术的发展方向,颜教授认为将3D打印与传统工艺结合是其一。任何一个新技术的发展不能脱离已有的技术孤立发展,与原有技术互补是基本的发展理念,所以,3D打印技术与传统工艺是结合的关系,而非取代关系。比如3D打印与热模锻技术相结合。模锻的过程中有一个很重要的过程就是开坯,开坯就是把塑形不太好的、成分不够均匀的钢壁,通过“和面”的办法使之均匀,然而再好的材料也不能得到很好的应用,这个过程我们就可以用3D打印技术部分替代。LENS技术就可以用到上面进行补充,LENS技术是无偏析技术,即成分均匀,只有成分均匀才能达到高性能。现在我们炼钢提倡的“7654——700 t的熔炼能力、600 t的铸造能力、500 t的铸钢能力、400 t的锻件能力”,3D打印技术的应用,钢锭的材料消耗率只有20%。3D打印除了柔性,还有节材、没有偏析等优点,如果与热模锻技术结合,将发挥无与伦比的作用。

  我国3D打印技术的另一个发展方向,颜教授认为是国际化。加强与国际间的对话,及时跟踪和了解国际同行的先进技术和发展方向,并加强国际间的合作。比如2013年5月成立的世界3D打印技术产业联盟,这就是为了深化全球3D打印行业间的对话与合作而成立的。我们国内也有“中国3D打印技术产业联盟”,这个平台就为这个行业做了挺多好事,每年开展交流、组织宣传活动,为国际间的交流很好地起到了平台作用。

  颜教授年逾古稀,虽已白发斑斑,但那股子朝气和干劲,尤其是和其面对面交谈时,深受感染。颜教授既是3D打印的先行者,也有着“中国3D打印第一人”的美誉,故惟愿其继续率众,与世界同行。