專訪中國航發北京航空材料研究院副總工程師張學軍研究員
中國航發北京航空材料研究院，有幸採訪到副總工程師張學軍研究員，
3D列印中心建立
北京航材院621所“3D列印研究與工程技術中心”（以下簡稱“3D列印中心”）成立於2013年，隸屬先進航空材料增材技術研究的專業機構。目前，3D列印中心由高溫合金、鈦合金、鋁合金、功能材料、生物醫學製品、焊接、熱處理、表面、物理冶金、無損檢測、失效分析、力學性能測試等專業組成，具有顯著的專業集成優勢。張學軍研究員表示，
全力推進“標準”的落地
總的來說，3D列印中心的主要是作為資料庫和標準評價方法的主導者。近年來，增材製造技術發展迅速，引發全球技術和產業的競爭，其中通過標準支撐和引領產業發展已成為國際共識。國際標準組織（ISO）成立了ISO/TC261增材製造技術委員會，下設術語、方法、工藝、測試方法以及資料和設計4個工作組，開展增材製造技術的國際標準制定工作。美國材料與試驗協會（ASTM）成立了ASTM F42增材製造技術委員會，
與世界其他國家相比，目前我們國內尚未建立起統一的行業標準。國內3D列印設備生產商各自按照不同的思路和標準進行設計生產,因此無法在全國範圍內建立起統一的售後和維修服務體系。國家標準的缺失也限制了3D列印行業的"出海"。雖然我國多項3D列印技術已達到國際先進水準,但目前仍主要出口到發展中國家。
在這種趨勢下，2016年4月，全國增材製造標準化技術委員會在北京成立，主任委員由中國工程院院士盧秉恒擔任，共有委員61名。同時在3D列印技術術語和定義、檔案格式、工藝和材料分類、測試方法等方面啟動了6項國家標準的制定工作。張學軍委員告訴記者“標準的建立之所以推進的很慢，是因為之前的發展研究不集中，缺乏資料。為此，中國航發聯合旗下各專業研究所。檢測中心和其他相關的研究機構，由中國航發北京航空材料研究院依託單位，共同成立中國“中國航發3D列印中心”。這個中心實現從材料到工藝的全過程的研究發展，集中全力出資料，大力實質的推進標準的建立和出臺。”
鑒於現在3D列印的民企“遍地開花”，可以選擇和這些企業合作的問題，張學軍研究員講到：“標準是一個嚴謹和普適的準則。我們要確保資料的真實性。很多企業已經做得很好，但是企業和我們的目的不同，企業准求的是市場和效益。我們要確保我們提供資料的準確可靠和可重複性。因此，我們要自己去做，去掌握這裡面的所有環節。”
推進3D列印技術和傳統製造技術的互補發展
鑒於現在很多人提出3D列印未來可能取代傳統製造技術。記者也就這一問題，諮詢了張學軍研究員的看法，張學軍研究員說：“20年前，當有人提出使用數碼相機的時候，大家都不屑一顧。現在，數碼相機幾乎人人一台，大家也普遍接受了數碼相機。但是對於一些專業的人來說，他們還是需要使用膠片機的。也就是說，高品質的照片還是來自膠片機。數碼相機跟膠片相機共存，只是功用不一樣而已。3D列印和傳統鑄造也是這樣的關係。”3D列印目前在航空領域可以用來列印具有複雜結構的部件，比如有很多內部流道的部件、一些優化設計得到的“異形件”等等。其他的構件製備，與鑄造件相比，主要存在以下三個方面的差距：首先，3D列印的成本比較高。對於相對簡單，可以直接鑄造的零件，3D列印的部件除了生產週期短，在原料，設備和列印及後處理等，其成本遠高於鑄造件。這主要受制於現階段原料和設備的進口，以及工藝的不成熟等。其次，由於3D列印過程金屬粉末通過熔融再構造。這個過程內部的組織生長機理還不清楚，很難控制構件的內部品質。加之，3D列印出來的構件表面一般都比較粗糙，後序又無法再加工。這些因素都將制約著3D列印的發展。因此，未來3D列印和鑄造技術在製造業的存在也是相互彌補的。在優化結構部件、減重設計、零件的再製造及一體化設計等方面，3D列印能夠發揮其自身的重要作用。
另外，3D列印充分體現了個性化。目前3D列印在航太航空、生物醫療和教育產業三大領域的應用效益最為明顯，但大都遭遇技術難點。在航太航空領域中，可以利用3D列印直接製造金屬構件，但其疲勞強度不如鍛件；在生物醫療領域，可以利用3D列印做個性化人體替代物，但是否合格還缺乏統一標準；在教育領域，設備的安全性和材質的回收利用等方面都存在技術難點，這些都制約著產業的發展。因此，張學軍研究員指出：“現在和未來一段時間，3D列印中心除了大量出資料，出標準外，3D列印中心其實也在做3D列印全產業鏈的事情。在粉體階段，利用基因組思想進行合金成分的優化，研究材料的製備；分析進口設備的成型工藝，設計國產設備，研究國產工藝；採用自備粉體進行列印成件；對成件品通過檢測中心資料，進行評價；研究後處理工藝，這包括構件的熱處理、組織調整、應力調整、熱等靜壓、表面加工等；最後進行零件的裝機試驗。”
3D列印是一項前景廣闊的技術。希望中國航發3D列印中心能早日打通這一高科技產業國家標準的“最後一公里”，也希望在中國航發的帶領下，我國3D列印全產業鏈不斷快速、健康發展。
張學軍委員告訴記者“標準的建立之所以推進的很慢，是因為之前的發展研究不集中，缺乏資料。為此，中國航發聯合旗下各專業研究所。檢測中心和其他相關的研究機構，由中國航發北京航空材料研究院依託單位，共同成立中國“中國航發3D列印中心”。這個中心實現從材料到工藝的全過程的研究發展，集中全力出資料，大力實質的推進標準的建立和出臺。”鑒於現在3D列印的民企“遍地開花”，可以選擇和這些企業合作的問題，張學軍研究員講到：“標準是一個嚴謹和普適的準則。我們要確保資料的真實性。很多企業已經做得很好，但是企業和我們的目的不同，企業准求的是市場和效益。我們要確保我們提供資料的準確可靠和可重複性。因此，我們要自己去做，去掌握這裡面的所有環節。”
推進3D列印技術和傳統製造技術的互補發展
鑒於現在很多人提出3D列印未來可能取代傳統製造技術。記者也就這一問題，諮詢了張學軍研究員的看法，張學軍研究員說：“20年前，當有人提出使用數碼相機的時候，大家都不屑一顧。現在，數碼相機幾乎人人一台，大家也普遍接受了數碼相機。但是對於一些專業的人來說，他們還是需要使用膠片機的。也就是說，高品質的照片還是來自膠片機。數碼相機跟膠片相機共存，只是功用不一樣而已。3D列印和傳統鑄造也是這樣的關係。”3D列印目前在航空領域可以用來列印具有複雜結構的部件，比如有很多內部流道的部件、一些優化設計得到的“異形件”等等。其他的構件製備，與鑄造件相比，主要存在以下三個方面的差距：首先，3D列印的成本比較高。對於相對簡單，可以直接鑄造的零件，3D列印的部件除了生產週期短，在原料，設備和列印及後處理等，其成本遠高於鑄造件。這主要受制於現階段原料和設備的進口，以及工藝的不成熟等。其次，由於3D列印過程金屬粉末通過熔融再構造。這個過程內部的組織生長機理還不清楚，很難控制構件的內部品質。加之，3D列印出來的構件表面一般都比較粗糙，後序又無法再加工。這些因素都將制約著3D列印的發展。因此，未來3D列印和鑄造技術在製造業的存在也是相互彌補的。在優化結構部件、減重設計、零件的再製造及一體化設計等方面，3D列印能夠發揮其自身的重要作用。
另外，3D列印充分體現了個性化。目前3D列印在航太航空、生物醫療和教育產業三大領域的應用效益最為明顯，但大都遭遇技術難點。在航太航空領域中，可以利用3D列印直接製造金屬構件，但其疲勞強度不如鍛件；在生物醫療領域，可以利用3D列印做個性化人體替代物，但是否合格還缺乏統一標準；在教育領域，設備的安全性和材質的回收利用等方面都存在技術難點，這些都制約著產業的發展。因此，張學軍研究員指出：“現在和未來一段時間，3D列印中心除了大量出資料，出標準外，3D列印中心其實也在做3D列印全產業鏈的事情。在粉體階段，利用基因組思想進行合金成分的優化，研究材料的製備；分析進口設備的成型工藝，設計國產設備，研究國產工藝；採用自備粉體進行列印成件；對成件品通過檢測中心資料，進行評價；研究後處理工藝，這包括構件的熱處理、組織調整、應力調整、熱等靜壓、表面加工等；最後進行零件的裝機試驗。”
3D列印是一項前景廣闊的技術。希望中國航發3D列印中心能早日打通這一高科技產業國家標準的“最後一公里”，也希望在中國航發的帶領下，我國3D列印全產業鏈不斷快速、健康發展。