中国3D打印第一人颜永年在昆山成立子公司

【编者按】3D打印又称“增材制造”，是一种根据三维数据模型累加材料制造实体零件的方法，具有成本低、设计空间无限、无需组装、实体复制等优势，在复杂零部件制造上优势十分明显。

3D打印是当下最流行的新兴产业技术之一。今年，由清华大学教授颜永年创办的江苏永年激光成形技术有限公司落户昆山高新区，企业主要从事金属3D打印机研发制造以及相应服务，技术水平国际领先，成为昆山第一家3D打印企业。

据介绍，颜永年是国内较早从事三维打印技术研发的专家之一，多年来，他带领的研发团队在三维打印技术的工艺、设备、控制等方面取得丰硕成果，其中，基于熔融挤压成形工艺的3D打印技术已在北京产业化，产品远销海内外。扩展阅读：3D工业打印机最新技术与应用专题

基于3D打印技术的发展趋势，永年激光将在昆山重点进行金属3D打印设备的研发制造，与非金属3D打印设备相比，其技术难度和应用价值更高，可将金属粉末直接融化、烧结、烧覆，做出技术复杂的金属零件，在模具、航空航天、汽车制造领域应用广泛。

颜永年

目前，企业已经研发出国内第一台投射式激光固化光刻成形设备，以及采用1000瓦激光器的用于建筑陶瓷粉末的3D成形设备，并已实现销售1000多万。

颜永年说，他们企业通过集成创新研发出的3D打印设备，能打印出复杂的高合金技术零件，解决很多以前制造技术无法解决的问题。并且，3D打印机的寿命、做出来的注塑件质量以及生产效率都提高了，“原来要100秒我们才能打开模具取出来，现在30秒就行了。”

3D打印技术，将推动制造业技术水平迈上一个新的台阶。据了解，昆山拥有全国第一家国家火炬计划模具特色产业基地，模具产业销售额超占全国模具总产值的九分之一，此外还有正在发展起来的淀山湖航空产业园。颜永年表示，他们将以昆山为基地，不断创新，提高模具产业的技术水平，并且为航空航天产业以及汽车制造业发展服务。

目前，企业位于昆山高新区机器人产业园的中试研发基地正在进行装修，预计今年10月投入使用，启动大规模生产，3年内将形成亿元销售规模。

颜永年的从业故事

宽敞明亮、规整简洁的办公室里，花白头发、戴着花镜的颜永年精神矍铄，正充满热情地畅谈着他计划中的永年激光快速成形公司。“这个公司要做激光和电子束快速成形，也要做生物活性材料快速成形机器。”他声音洪亮，充满激情，如果不是面对面的坐着，很难相信这是出自一位74岁年纪的老人之口。看着他背后的书柜里，几张小孙子的照片单独摆放在最上层显眼的位置。在这含饴弄孙的年纪，相信没有人会不期待坐在摇椅上，享受温暖的阳光、儿孙绕膝之乐，但颜永年却选择了创业。多年来，在他心里始终有一个令他每每想起就欲罢不能的东西——快速成形技术。

回忆起第一次获悉快速成形技术的经历，虽然已时隔多年，但颜永年还是难掩激动之情。1988年，已经50岁年纪的颜永年正在美国加州大学洛杉矶分校做访问学者。清华大学原本派他去交流材料工程并学习水射切割技术，但一张工业展览的宣传单却彻底改变了他今后十年的研究方向。一次偶然的机会，与颜永年相熟的一位同事给了他一张某地工业展览的宣传单，上面介绍了一项新技术，可以将物体从数字模型直接转换成物理模型。当他读完技术介绍，一阵难以抑制的兴奋瞬间袭遍了全身。不同于以往通过切削等方式的制造方法，这项名为RP的快速成形的技术，其核心理念是“分层处理、层面制造，逐层叠加”，是由传统的“去除法”到“增长法”、由有模制造（刚性较大）到无模制造（柔性最大）的巨大变革。颜永年敏锐地觉察到这是一项十分重要的技术，它将有可能改变我们整个世界的制造技术路线。手握着宣传单，难以言表地喜悦阵阵涌起，于是下决心要进入RP领域！这是他今后进入3D打印领域的开始。在他搜索相关论文后，结识了一位对中国的快速成形技术发展具有重要意义的美国人——Jack  Keverain。

来自美国费城Drexel大学的教授Jack Keverain曾在20世纪80年代撰写过多篇有关快速成形技术的学术论文，这些文章给了颜永年很大启发。1988年底，当颜返回中国之后，前后共三次邀请这位美国学者来华讲学。第一次来到中国时，在颜的陪同下，Jack Keverain 曾到西安和上海进行讲学，为国内学界介绍了美国快速成形技术的研究状况和应用情况等，启发了无数快速成形技术的中国研究者。

大约与Jack Keverain同时，一个名叫Chunk Hull的美国人也在进行着有关快速成形技术的研究，并且他的研究成果幸运地被投资人看中，在1986年就成立了现在享誉世界的3D SYSTEMS公司，已经年届50的Chunk Hull成为了公司的首席技术官。现在行业通用的SLA技术（光固化快速成形），正是由Chunk Hull 提出的，他创造了这个词并为此项技术和装置申请了美国专利。

与许多国外的先进技术不同，光固化快速成形技术从20世纪八十年代晚期被美国学者提出到首次引进到中国，经历的时间并不长，这在很大程度上要归功于颜永年等一批学界先驱。在1990年前后，颜永年回国后不久，就在清华大学成立了国内首个快速成形实验室，并建立了清华大学激光快速成形中心。当时，为了引进国外先进设备进行科研，颜永年辗转了解到香港殷发公司在代理3D SYSTEMS的产品，但其在核心的控制软件方面没有什么经验，于是他决定引进硬件，自行研发控制软件。由于清华技术团队资金有限，买不起价格高昂的设备，于是双方达成协议，由清华大学提供场地、人员等，香港殷发公司提供SLA-250设备一台套，成立北京殷华快速成形模具技术有限公司，共同研究开发快速成形技术。这是中国第一家快速成形设备公司，由颜永年担任董事长，带领博士生在这家虽为企业但更具学术气氛的公司里开发各种软件，进行多项实验，1992年即完成了对用户开放的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纷纷来清华取经。上世纪九十年代末，国内学界形成了以清华大学、西安交通大学和华中科技大学三校为重点，多个区域各有特长的快速成形研究格局。

从1988年底回国任教到2000年之间的十多年中，颜永年带领清华技术团队在快速成形技术方面取得了许多成就。经过多年努力，多次改进、完善，清华团队推出了“M-RPMS型多功能快速原型制造系统”，“这是我国自主知识产权的世界唯一拥有两种快速成形工艺的系统”；之后，他们又完成了改进型M-RPMS-II的产品化工作，在世界上首先完成无木模铸型制造工艺。可以说在3D打印技术领域，我国的研究与发展几乎与世界同步，并在某些细分领域实现了世界领先，其中就包括在生物医药领域的应用，这又与颜永年有着密不可分的联系。

1998年，颜永年将快速成形技术引入生命科学领域，提出了“生物制造工程”概念。关于这项技术，他讲了这样一个故事。曾经有一位小伙子因为意外失去了一只耳朵，由于这个缺陷，许多年小伙子都找不到女朋友，他非常痛苦。直到有一天他从新闻里得知有一种新科技能再造人体器官，于是兴冲冲地找到了颜永年，讲出了自己的诉求，希望颜能帮他弥补缺陷，再造一只耳朵。小伙子的述求促使颜永年所带领的团队开发一种技术：依据小伙子另一个完整耳朵的形状制作了一个具有生物相容性（材料）的逼真的耳廓支架，然后植入人体缺陷耳部，其外部包裹上一层活的表皮，通过一段时间的生长与头部连接在一起。虽然内核是无生命的生物材料，但表皮却生长了末梢神经，这只耳朵还是有触感的。不仅美观，还能有知觉，实在令人惊叹不已。除了表皮细胞可以再造，这支团队还制造出了完全可以实现替代功能的人造骨骼、血管，甚至是心肌，为许多病患带来了康复的福音。

由于国家重型装备制造业发展需要，虽然对快速成形技术非常痴迷，但在2000年之后，颜永年还是不得不调整工作重点，将研究方向转回了压机领域。他自己虽然抽身离开了，但他的学生们以及儿子却一直都在快速成形技术领域继续努力。原本由颜永年担任董事长的殷华公司，作为种子，开花结果，成为国内能够提供快速成形设备与服务的为数不多的企业之一。就在不久前，他们刚刚推出了新一代桌面三维打印机UP！成为了业内首个微型三维打印机产品的生产者。

对颜永年技术的延续还不止于此，在距离北京几千里之外的广东佛山，一家名为峰华卓立制造技术有限公司的企业，也在使用着清华团队的技术。不同于太尔时代侧重于轻工领域，这家企业主要应用无模铸型快速制造技术，更多地为重工业领域服务。一汽集团就曾因需要开发一款新型的发动机而找到了他们。由于发动机缸体和缸盖内部结构复杂，依靠传统的设计制造方法，仅制造铸造模具、修改模具等环节就需要近半年的时间，而且发动机内部存在多处自由曲面，采用传统方法制造很难保证曲面精度。而峰华卓立采用无模铸型快速制造技术，先通过三维立体制造技术制作出用于铸造的砂型（无木模砂型），再浇铸成发动机的缸体和缸盖。通过层叠堆积的方式制作出的砂型不但可以极大地保证模具精度，完美体现设计者意图，更为重要的是，大大节省了时间。如果运用传统方法，从设计到开模再到制造出成品大约需要六个月时间，而采用无模铸型快速制造技术，总体计算下来仅需一至两个月，大大缩短了新品的开发时间。并且，与传统开模方法相比，成本下降了许多。正是依靠这诸多优势，许多汽车制造企业与发动机生产企业都成为了峰华卓立的合作伙伴，其中不乏玉柴、东风、华晨、长城等业内知名的企业。

快速成形技术虽然在诸多领域都显露出了巨大的潜力，但颜永年却对近期媒体广为宣传的“3D打印技术将改变世界”的说法并不十分完全认同。在他看来，现在的3D打印技术还存在几个方面的问题：首先，产品性能现在还达不到许多高端金属结构件的要求，如高温、重载、冲击等极其严酷的工况，还需要配合后续的致密性处理，如等静压处理等；其次，制造精度与制造效率的平衡问题还有待解决。现在，增材制造在非金属材料制造方面已经取得了许多成绩，但是在金属材料方面还存在很大缺陷，粉末堆积成形没有问题，但是成形产品的韧性与强度等都有待进一步提高。“然而毕竟三维打印为我们开创了一条金光灿烂的、前途光明的制造新路。”颜永年说。

“上世纪八十年代兴起的3D打印技术和六十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。数控技术上世纪六十年代提出，经过了几十年的发展才普及，用了很长时间；3D打印技术也是一样，真正能达到工业应用还有一段路要走。”颜永年表示，增材制造技术和切削技术（减材制造技术）都需要与自动化技术结合，是两个相互补充的生产、制造的方法，对制造业具有同样重要的意义，增材制造技术是今后制造技术的发展方向，它不仅能够快速制造出成品缩短生产时间，还能在很大程度上节约原材料、减少能源浪费。但他认为在可见的未来十年内，在金属加工方面增材制造技术还很难代替传统的方法，广泛应用到各工业领域。

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