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科普 | 中國(guó)3D打印的起源

2021-08-27 14:51     來(lái)源:上海科普公園     3D打印
3D打印的概念于上世紀(jì)八九十年代在中國(guó)興起。1986年世界第一家3D打印設(shè)備公司3D Systems在美國(guó)成立,一批在美國(guó)游學(xué)訪問(wèn)的中國(guó)學(xué)者率先得到啟發(fā),他們中的一些人也成為后來(lái)國(guó)內(nèi)研發(fā)的先驅(qū)和領(lǐng)軍人物,清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等高校也成為國(guó)內(nèi)3D打印技術(shù)的重要科研基地。這些最早接觸3D打印的高校研究力量形成了如今國(guó)內(nèi)3D打印的“五大流派”。

中國(guó)3D打印“五大流派”
 
中國(guó)3D打印“五大高校團(tuán)隊(duì)”衍生出的相關(guān)企業(yè)
資料來(lái)源:華融證券

清華大學(xué)-顏永年


顏永年,清華大學(xué)機(jī)械工程系教授、博導(dǎo),第一任清華大學(xué)材料成形制造自動(dòng)化研究所所長(zhǎng)和第一任清華大學(xué)生物制造研究所所長(zhǎng),在多功能快速成形制造系統(tǒng)、組織工程材料的大段骨快速成形制造等方面取得了國(guó)際領(lǐng)先水平的科研成果。被業(yè)界譽(yù)為“中國(guó)3D打印第一人”。

顏永年1938年出生于重慶,1956年考入清華大學(xué),1962年畢業(yè)于清華大學(xué)機(jī)械工程系。1988年,顏永年時(shí)年49歲,已經(jīng)有了深厚的鍛壓、鍛造專業(yè)背景,在美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)做訪問(wèn)學(xué)者,原本是去學(xué)習(xí)工程陶瓷。他在一次工業(yè)展會(huì)上首次接觸到快速成型技術(shù)(rapid ),引發(fā)了他極大的興趣,于是回國(guó)后專攻3D打印。1988年底回國(guó)后,顏永年在清華大學(xué)成立了國(guó)內(nèi)首個(gè)快速成型實(shí)驗(yàn)室,建立了清華大學(xué)激光快速成型中心,他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)發(fā)展到50多人,是當(dāng)時(shí)清華大學(xué)最大的科研團(tuán)隊(duì)。隨后顏永年成立了中國(guó)第一家快成成形公司——北京殷華快速成形及模具技術(shù)有限公司,這便是3D打印公司太爾時(shí)代的前身。

在1990年至2000年的十年期間,顏永年團(tuán)隊(duì)在3D打印領(lǐng)域取得了非常矚目的成就。1992年,顏永年團(tuán)隊(duì)完成了對(duì)用戶開(kāi)放的RPM(快速成形與快速制造)研究與開(kāi)發(fā)平臺(tái)。隨后又開(kāi)創(chuàng)了“M-RPMS型多功能快速原型制造系統(tǒng)”,這也是我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界上唯一擁有兩種快速成形工藝的系統(tǒng)。接著繼續(xù)完善技術(shù),推出了改進(jìn)型M-RPMS-II并順利完成產(chǎn)業(yè)化,在世界上首先完成無(wú)木模鑄型制造工藝。當(dāng)時(shí)清華大學(xué)的這些成就引來(lái)了華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)等高校的參觀學(xué)習(xí),上個(gè)世紀(jì)90年代3D打印在國(guó)內(nèi)形成了清華、華科大、西安交大三足鼎立的局面。

1998年,顏永年提出“生物制造工程”的概念,并研發(fā)了多臺(tái)生物材料快速成型機(jī),團(tuán)隊(duì)成功制作了耳廓支架、人造骨骼、血管、心肌等,將快速成形技術(shù)引入生命科學(xué)領(lǐng)域。

2012年,74歲的顏永年成立了江蘇永年激光成形有限公司,將研發(fā)重點(diǎn)放在激光選區(qū)熔化(SLM)與激光熔敷沉積成形(LCD),開(kāi)始了金屬3D打印產(chǎn)業(yè)化的工作。

北京航空航天大學(xué)-王華明


王華明,中國(guó)工程院院士,北京航空航天大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師,激光增材制造領(lǐng)域?qū)<摇?006年“全國(guó)五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)?rdquo;及“國(guó)家杰出青年科學(xué)基金”獲得者,北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院“長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授”,2015年12月7日當(dāng)選中國(guó)工程院院士。

王華明1962年出生于四川,1989年獲中國(guó)礦業(yè)大學(xué)北京研究生部礦山機(jī)械工程專業(yè)博士學(xué)位,1992年中國(guó)科學(xué)院金屬研究所博士后出站到北京航空航天大學(xué)工作,同年獲德國(guó)“洪堡基金”,赴愛(ài)爾蘭根-紐倫堡大學(xué)工學(xué)院金屬科學(xué)與技術(shù)研究所工作。1994年,王華明從德國(guó)訪問(wèn)回國(guó)后即全力投入到北航的教學(xué)與科研工作中。

2005年,王華明團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)三種激光快速成型鈦合金結(jié)構(gòu)件在兩種飛機(jī)上的裝機(jī)應(yīng)用,使我國(guó)成為世界上第二個(gè)掌握飛機(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成形裝機(jī)應(yīng)用技術(shù)的國(guó)家。

2012年1月18日,王華明教授主持的“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”項(xiàng)目獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。

王華明教授團(tuán)隊(duì)十幾年來(lái)致力于飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等裝備中鈦合金、超高強(qiáng)度鋼等高性能、難加工、大型關(guān)鍵構(gòu)件激光直接制造技術(shù)研究,并取得了眾多突破性成果。團(tuán)隊(duì)發(fā)明了系列激光成形新工藝、內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制新方法和大型工程成套新裝備,使我國(guó)成為迄今世界上唯一突破該技術(shù)并實(shí)現(xiàn)裝機(jī)工程應(yīng)用的國(guó)家。該成果為鈦合金、超高強(qiáng)度鋼等難加工大型復(fù)雜關(guān)鍵構(gòu)件的高性能、短周期、低成本、快速制造提供了技術(shù)新途徑,對(duì)提升我國(guó)飛機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等重大裝備研制生產(chǎn)能力、提高性能、降低成本,具有重大應(yīng)用價(jià)值和廣闊應(yīng)用前景。

西安交通大學(xué)-盧秉恒

盧秉恒,中國(guó)機(jī)械制造與自動(dòng)化領(lǐng)域著名科學(xué)家,中國(guó)工程院院士,西安交通大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師,任快速制造國(guó)家工程研究中心主任、國(guó)務(wù)院機(jī)械學(xué)科評(píng)議組召集人、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、中國(guó)機(jī)械制造工藝協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)、全國(guó)高校金屬切削機(jī)床學(xué)會(huì)理事長(zhǎng),同時(shí)兼任寧波大紅鷹學(xué)院院長(zhǎng)。東莞理工學(xué)院雙聘院士。

盧秉恒1945年出生于安徽,1979年考入西安交通大學(xué)機(jī)械工程系碩士研究生。后來(lái)攻讀博士,師從著名教授顧崇銜。1992年,盧秉恒赴美作高級(jí)訪問(wèn)學(xué)者。在一次參觀汽車模具企業(yè)時(shí),他首次接觸到快速成型技術(shù)在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用。1993年回國(guó)后,盧秉恒帶著4個(gè)博士生在簡(jiǎn)陋的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始了3D打印的研發(fā)歷程。盧秉恒團(tuán)隊(duì)主要從事快速成形制造、微納制造、生物制造、高速切削機(jī)床等方面的研究。自1993年以來(lái),盧秉恒院士團(tuán)隊(duì)率先在國(guó)內(nèi)開(kāi)拓光固化快速成形制造系統(tǒng)研究,開(kāi)發(fā)出國(guó)際首創(chuàng)的紫外光快速成型機(jī)及有國(guó)際先進(jìn)水平的機(jī)、光、電一體化快速制造設(shè)備和專用材料,形成了一套國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。

華中科技大學(xué)-史玉升

史玉升,博士,教授,博士生導(dǎo)師,華中科技大學(xué)特聘教授。

1998年,史玉升團(tuán)隊(duì)開(kāi)始了“粉末材料快速成形技術(shù)與設(shè)備”的研發(fā)。2002年開(kāi)發(fā)出打印尺寸為0.5米×0.5米的裝備,即幅面在0.5米×0.5米范圍內(nèi)的制件,都可以通過(guò)他們研發(fā)的快速設(shè)備制造,其成果超過(guò)了當(dāng)時(shí)代表國(guó)際最先進(jìn)水平的美國(guó)3D Systems公司;2005年又研制出了打印尺寸為1米×1米的裝備,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)外同類裝備系統(tǒng)。2012年,史玉升團(tuán)隊(duì)在大型復(fù)雜制件整體成形的關(guān)鍵技術(shù)方面又獲得突破,成功研制出工業(yè)級(jí)的1.2米×1.2米工作面的快速制造裝備,這在當(dāng)時(shí)是世界上最大成形空間的此類裝備。

史玉升教授團(tuán)隊(duì)研究重點(diǎn)集中于粉末成形(包括選擇性激光燒結(jié)快速成形、選擇性激光熔化快速成形、激光/等靜壓復(fù)合近凈成形)技術(shù)。團(tuán)隊(duì)建立了選擇性激光燒結(jié)快速成形技術(shù)的成套學(xué)術(shù)體系與系統(tǒng),得到廣泛應(yīng)用,并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

西北工業(yè)大學(xué)-黃衛(wèi)東

黃衛(wèi)東,西北工業(yè)大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師。凝固技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任,長(zhǎng)江學(xué)者,國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者。現(xiàn)任凝固技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任,中國(guó)鑄造學(xué)會(huì)理事長(zhǎng),國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)金屬學(xué)科評(píng)審專家,《鑄造》和《China Foundry》雜志編委會(huì)主任,3D打印領(lǐng)域世界首本國(guó)際雜志《3D Printing and Additive Manufacturing》編委,國(guó)家科技部3D打印專家組成員,國(guó)家智能制造重大工程項(xiàng)目專家組成員,全國(guó)3D打印技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟副理事長(zhǎng)。

黃衛(wèi)東1956年出生,1978年考入西北工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程系,1989年獲西北工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位。1995年開(kāi)始激光立體成形的研究。黃衛(wèi)東教授在中國(guó)首先提出金屬高性能增材制造的技術(shù)構(gòu)思,授權(quán)首批專利,出版國(guó)內(nèi)本領(lǐng)域唯一專著《激光立體成形》。

黃衛(wèi)東教授團(tuán)隊(duì)研究領(lǐng)域包括激光加工技術(shù)、鑄造技術(shù)、先進(jìn)材料開(kāi)發(fā)等,主要開(kāi)發(fā)“激光立體成形”的3D打印技術(shù),團(tuán)隊(duì)與中航飛機(jī)合作解決了C919飛機(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)件的制造問(wèn)題,形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的特色新技術(shù)。

2007年,黃衛(wèi)東團(tuán)隊(duì)研制并售出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)大型金屬3D打印商用化設(shè)備。意識(shí)到學(xué)校工作與商業(yè)化售后服務(wù)難以很好協(xié)調(diào)的弊端,黃衛(wèi)東把成立公司轉(zhuǎn)化科研成果提上議事日程。2011年7月,由西北工業(yè)大學(xué)及成員股東共同出資的西安鉑力特激光成形技術(shù)有限公司正式成立,黃衛(wèi)東掌舵出任董事長(zhǎng)。



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