主题：【原创】谈美国的再工业化 -- 晨枫
家园 还有个坎儿 一个3D打印的家庭用户需要的会是这些东西：
1.打印机和配件
2.耗材
3.把耗材变成产品零部件的智能（软件，数据文件）
4.如何使用1，2，3的知识
5.根据组装手册（数据文件的一部分）把零部件组装成产品的技能
购物的旧方式是上网，选货，下单。出了问题退货，找厂家，或者报废。新方式是上网，选货，下载数据文件，填料，打印，组装。出了问题自己根据数据文件中的FAQ自己解决。
除非是组装过程特别简单的东西，不然大多数家庭用户是会为了避免组装这个工序而选择旧方式的。
在商业生产中，有希望在数据包中加入可以由机器手执行的组装指令。不过，这就需要一个通用机械手平台了。
然后，实物就是信息的另一种表现形式了。
家园 3D打印的难题不在于具体的技术 对于具体科技，谁也无法预测，但对于一个概念，还是可以从本质上判断其走向的。3D打印的关键在于分布式制造，变集中的工厂式制造为分散到千家万户的现代意义的手工制造，其最大的好处在于：
1、缩短从产品构思到产品化的过程
2、便利于产品的高度个性化
但低成本和高质量不是3D打印的核心，小批量的3D打印是不可能在成本和质量上与使用专业化工具的工厂化生产相比的。这不是3D打印技术进步就能解决的，因为工厂化生产也是在进步的。
3D打印对于个性化、小批量的产品有无可争议的优越性，但市场的主流是必需品而不是奢侈品。注意，奢侈品不一定就是LV那些名堂，而是对成本不敏感的非必需品的泛指。必需品的生产和销售符合一般经济规律，这是消费经济的主体，所以成本和质量是主要的。对于奢侈品，其中一部分产品是3D打印的理想的用武之地，比如Channel包的各种稀奇古怪的搭扣，或者Vertu手机的科幻外壳，但像平常的背包甚至iPhone，3D打印代替不了常规工业化生产。
除非一次性使用或者终身不需要维修的东西，3D打印产品还有售后服务和技术支援问题。个性化设计的水龙头很好，但到了要修的时候就出问题了，只有叫原厂（可能也就是谁家的车库里的一台3D打印机）快递过来，这中间几天就没水可用，还不如大路货的Moen水龙头呢。
3D打印之所以不能成为再工业化的主流，正是因为你所说的，不成为工业化，最多只是产业化里的一个支流。
家园 可以公开的是这个技术在C919上已经有些应用了 这是北航的王华明的团队做的：
BTV的报告
http://v.youku.com/v_show/id_XNDc3MDE2NTgw.html
王华明在激光会议上的报告
http://v.youku.com/v_show/id_XNDc1MTc4MTg4.html
学名叫做激光增材制造技术。我起初也很惊讶。以下是从其他地方摘抄的部分报告摘要
我刚看完想发到这里葡萄就发了高性能金属构件激光直接制造技术(Laser Direct Manufacturing LDM or Laser Additive Manufacturing LAM)，以金属粉末为原料，通过高能激光逐层熔化沉积生长(“生长制造”或“增材制造”)，直接从零件数字化模型一步实现大型复杂整体高性能金属构件的“近终成形”，与整体锻造等传统制造技术相比，具有(1)无需大型锻造工业装备、大型锻造模具及制坯模具制造、(2)高性能金属材料制备与大型复杂零件“近终成形”一体化、(3)构件综合力学性能优异、材料利用率高、加余量小、(4)制造周期短、成本低等独特优点，是一种“变革性”的短周期、低成本、数字化、精密成形技术，为飞机、发动机钛合金、超高强度钢、高温合金等高性能、难加工大型复杂整体关键构件的制造提供了新途径。
本报告简要介绍飞机及发动机钛合金等大型复杂整体高性能结构件激光直接制造技术原理、技术特点和国内外研究现状，重点汇报北京航空航天大学在飞机、发动机钛合金、超高强度钢、高温合金等高性能难加工大型复杂整体构件激光直接制造技术研究及工程应用进展，评述和展望了钛合金等高性能金属大型复杂整体构件激光直接制造技术发展面临的技术挑战、关键科学问题和发展趋势。
CD网友整理的报告总结
1。2012年奥巴马在卡内基梅隆大学，宣布创立美国“制造创新国家网络”计划，成立15个制造创新中心组成网络，投资10亿美元。经过5个多月的论证最后还是选了“增材制造”作为第一个中心的研究方向
2。一个发动机叶盘，传统工艺制造属于“雕刻”，最后剩下来的只有7%。
3。f22钛框，面积5.53平方米。3万吨水压机模锻件能达到0.8平方米，8万吨能达到4.5平方米。
4。传统方法，铸锭，制胚，模具，模锻。举例一个很小飞机框，宝钢等温锻造，模具7千万，分摊到每一个零件，模具费就有几十万。又举例美国的一个飞机零件，压成一个饼3吨，到最后加工完成只有144公斤，材料利用率不到5%。
5。用他的增材制造，材料利用率80%左右。
6。我们打印出的最大的整体结构件5平方米，美国做不了。
7。激光打印出的零件，超过或者等同于锻件的性能，抗疲劳强度，比锻件高32-53%，疲劳裂纹扩散速率降低一个数量级。常规性能和锻件差不多，但高温、持久、抗疲劳性能比锻件好很多。
8。飞机起落架的超高强度钢，用此方法抗疲劳强度可以比锻件高20%。涡轮叶片用此方法900度疲劳强度可以比第二代单晶高40%。
9。应用方面，2005年开始，919是可以说的，其他的都不能说(涉及保密)。919，双曲面窗框，只有欧洲有有家公司能做，周期2年，先付200万美元模具费，而且零件非常贵。而我们55天就做好了，4大件，2件已经装上了飞机。
10。翅膀根的受力件，我们做出来136公斤，锻件1706公斤，节省材料90%+，节省了大量材料。10年，已经做完了性能测试，比锻件还要好。
11。05年做出图示零件(猜测是军用飞机上所使用)，需要5天，现在只要几小时。
12。06年某飞机起落架的关键零部件，目前已经批生产，已经受2000多个起落。如果没有这个技术，这个飞机就出不来，可能要推两年。
13。某飞机上非常复杂的一个零件，钛合金，一架飞机好几个，现阶段传统技术无法做出来，国内三种方案去研究，两三年不成功，后又去找国外。国外先说能做，看到图纸以后，说做不了。我们临危受命，去年5月19号开始，现在已经装了很多架飞机。
14。某飞机零件原来锻胚580公斤，我们做出来36公斤。580公斤锻胚，我们没有这么大的锻造装备，锻不透，性能都不合格。就算加工出来，内应力很大，变形、开裂，成品率非常低。
15。(吐槽f22)，f22的机翼和机身连接件，超大超复杂的钛合金构件，因为太复杂20、30万吨的水压机也做不出来。美国人就分成三个铸件，然后热等静压再焊接，铸件的性能很差，但美国人没办法，f22就是这样用的。(换了一个图片)我们激光成型就可以直接加工出如图示的这么大的零件，这是一个整体(意思是不用分段铸造然后焊接)，上面站了一个人，大家可以看出它的尺度。他的性能比锻件还好(意思是当然就甩铸件几条街了)，可以毫不谦虚地说，这是迄今世界上性能最好的、结构最复杂的构件，美国人也只能是铸造，锻是不可能的，焊也不可能，因为焊出来的性能不行。这个已经通过了8000小时的疲劳试验，一年多时间。就这个构件，铝合金、钢大家看看能不能做出来，更何况钛合金。
16。我们发动机不行，心脏病，未来发动机就是一肚子的整体叶盘，叶片和盘子分开的重量太重。而我们现在可以叶片和盘子同时出来，而且叶片我们可以随心所欲控制组织，让它长成柱状晶，他的高温性能就很好，这里我们让它长成等柱晶，**疲劳度就很好，如果温度再高，我们就可以换材料，它可以做到随心所欲，一种零件可以用很多种材料来做(不知是在同一个零件上的不同部位，还是同一种零件用不同材料)。
17。我这里面都没说具体的零件名称，牵涉到保密的大家都不要说，也不要拍照。我尽量做到没有放(图片)零件，只放毛胚，因为零件还是比较敏感。
18。这种加工方法，不能包打天下，适合难加工的、高性能的、贵的、别的方法做不出来的零件，优势是成本、周期、性能，这个方面我们走到了美国人前面。
19。设备用的激光器都是进口，担心被美国人卡脖子，希望国家在大功率激光器上重视。
20。5年前曾经和飞机总设计师聊天，说我们快速设计飞机，都是整体、大型、超长的结构，在2、3个月内就把飞机造出来，不开一套模具，不打一个锻件，不做一个焊缝。也许有人认为这是个梦想，但实际上这已经不是梦想了，我们已经有这样的潜力，只是目前能力有限。(这一段其实是欲言又止，应该是涉及保密，只好把能力藏着掖着了。这件事肯定在做，最近航空大爆发，绝对和他们这个技术有关。)
补充一些听到的要点。１。激光成型技术以往的难点在于做不大。主要是热应力不均匀。做大了不是变形就是开裂。这里解决热应力问题，我们应该是有重要的核心机密。
２。产学研一体化带来了很多好处，很重要。
３。激光成型技术能控制控制晶体结构。另外，很多很细致的工作已经完成。而且积累了很多实用的生产经验。
４。激光的缺点是容易产生缺陷。产生了缺陷，其他的优势都白搭。这里应该有核心机密。
５。钛合金很强，但是一旦开裂，裂缝生长迅速。激光成型减缓生长速度到１０倍。
６。这不是第三次产业革命，只是一点小突破（有点谦虚）。
我个人感觉我们一直说的产业升级就是靠很多这种重工业的核心技术的突破使得很多产品成本迅速降低，研发速度迅速提高来实现的。有点象电脑的过去三十年的发展模式。
家园 热应力和缺陷都很关键 记得本科时在母校选上材料课的时候,这两个让我印象深刻（最后还让我们亲自去长晶体，当然我长出得晶体很差。。。）
如果热应力和缺陷都能在相当好的程度上克服，那这个是很强大，不过我现在确实很好奇他们是怎么克服这个的。。。因为按照通常的方法非常耗时耗力。
家园 大致看了一眼他们的专利的引文 整个装置还挺麻烦的。先得抽真空，灌惰性气体。激光和金属粉末同时喷上去。好像还能控制生长单晶。
看了老外的一个录像，是平铺金属粉末。铺一层激光生长一层。最后整个部件埋在金属粉末里。
记得大学里我也做过晶体生长的实验，做什么人造金刚石。
家园 这个已经不是我们所说的3D打印了 希望中国航空发动机制造真的已经这么厉害了，跨过这一关是一个飞跃。
家园 这个太震撼了，没想到已经这么牛了，tg威武
家园 3D的一种可能的应用：在大城市开3D人像馆，快速扫描， 慢慢成型，甚至存起来以后成型，要是对小孩安全，必有市场。
家园 这肯定有戏 现在已经有3D扫描了，配上3D打印，相当于电子雕塑。问题是这不能当再工业化的主力啊。
- 复 这肯定有戏
家园 觉得这东西本质上一种材料就要有一套基础研究， 每种材料都有不同的适用与否的衡量，只有个别材料，包括一些热熔塑料和那种特定的钛合金完成了基础研究并证明可用，其他金属材料很可能多数未必划算，把金属先搞成粉再成型，技术路线不一定合理，也未必节约，除非在成型的同时能形成特定的金相。但形成特定金相本身要求什么条件因金属与合金而异，能实现也未必能说是狭义的3D。塑料也未必都能应用，至少热固的就复杂得多。至于晶格生长之类的，或者细胞生长之类的，恐怕脱离了严格定义的3D。即是说到抢，本来不同部位使用不同的材料的，对于中近期的3D，恐怕也要求过高了。
家园 个人认为 在很长一段时间里，3D打印没有受力耐温耐腐蚀要求的东西是可以的，用塑料是可以的，但要成为制造业的中坚那是不现实的，你所说的材料和热处理正是难以逾越的障碍。
家园 炒这个概念似乎为了充当圈钱的由头，还有南方集体供暖 家园 关于3D“打印” 3D“打印”机也可以直接打印出大型金属部件，我记得有一期新闻就提到了国产的某飞机的机头就是直接3D“打印”出来的，比传统方法快了十几倍，，这应当是极大的效率提升。我觉得用打印这外词很容易误导，可能用3D成型机好一些。
