【本期人物简介】

黄卫东，西北工业大学教授、博士生导师。国家杰出青年科学基金获得者、教育部“长江学者”奖励计划特聘教授、国家科技部3D打印专家组首席专家、凝固技术国家重点实验室主任，西安铂力特增材技术股份有限公司创始董事长和首席科学家。

中国铸造学会前理事长，国家自然科学基金委员会金属学科评审专家，《铸造》和《China Foundry》杂志前编委会主任，3D打印领域世界首本国际杂志《3D Printing and Additive Manufacturing》编委，中国光学学会激光加工专业委员会常务委员，中国机械工程学会增材制造分会副理事长，国际半固态会议科学委员会委员，旅英中国材料协会顾问。主要研究领域为金属高性能增材制造技术（3D打印），凝固与晶体生长理论，大型复杂薄壁铸件精密铸造技术。

【本期导读】

黄卫东教授通过对增材制造（3D打印）技术、增材制造与创新设计的关系，以及3D打印的应用领域及优势的阐述，引出创新设计对提升3D打印的价值具有重要作用，提出以创新设计服务于国家创新战略，3D打印和创新设计密切结合的理念。

新技术，推动时代变革

众所周知，我们当前正处于一个大变革的时代。这个大变革时代的最大特点是，它是由信息技术、互联网、新材料技术、3D打印、人工智能、大数据、机器人、基因工程、清洁能源、区块链、太空技术等一系列新技术推动的，而且，每一项新技术都对人类社会带来非常深刻的变化。

通过对柯达公司、诺基亚等世界知名企业的发展分析，黄卫东教授给出了自己的观点——如果看不清楚社会变革的方向，不管原来的规模多大、实力多强，都有可能会被淘汰。当然，想要在复杂的发展方向中，理清世界发展方向的脉络，将是一件难度非常大的事情。

因此，结合自身研究领域，黄卫东教授提出了自己的问题——在3D打印技术的推动下，人类社会将会出现什么样的变化？无独有偶，2011和2012年，英国经济学杂志连续发表了两篇文章，其论点很明确：3D打印将推动第三次工业革命。

德国提出的工业4.0战略把现在正在进行的工业革命分成了两个阶段：一是信息技术带来的自动化生产，二是网络化带来的定制化生产。黄卫东教授认为，在信息技术推动分散式发展模式中，其核心是数字化制造推动社会发展模式的变革，而这一点正是3D打印技术的优势所在。

增材制造驱动创新设计

2015年，国务院正式印发《中国制造2025》。作为中国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领，《中国制造2025》提出了九大战略任务和重点，实施了五大工程。在五大工程中，3D打印发挥着重要作用。黄卫东教授补充道：“正是基于此，2016年，国家增材制造创新中心作为首批国家制造业创新中心之一，成立并落户西安高新区。”

“大变革时代对设计的需求是爆炸式增长的，要实现创新驱动发展，就必须设计出更多新东西。以3D打印为支撑，设计进入了更加自由的新时代，产品概念正在发生革命性的变化。”黄卫东教授说，“2014年，制定3D打印发展规划时，我就提出将3D打印和创新设计相结合，推动创新设计大发展。”在他看来，3D打印技术最重要的贡献是解放了设计师，让设计师拥有了比过去更多的自由发挥的空间，有效助推了创新设计的发展。

在参与中国工程院关于“创新设计国家战略重大咨询项目”期间，黄卫东教授承担的任务是“设计与材料的关系”部分。他认为：“设计与材料存在一个基本的互动关系——材料是设计的物质基础，设计使材料成为有用形态，二者相互促进，又相互制约。”从农耕时代到工业革命时代，再到网络信息时代，这种互动关系越来越密切。

网络信息时代，功能材料的普遍应用使得个性化、定制化的需求被大大激发出来，增材制造使创新设计成为日趋完备的方法体系，深入到产品结构的各个层次，增材制造可以制造结构近于无限复杂的产品。

3D打印的应用领域及优势

在谈到3D打印相对于传统技术最大的优势时，黄卫东教授特别提到“实现个性化制造”这个概念。在航空航天、医疗健康等多个领域，3D打印都提供了新的解决方案。

比如，航空发动机的涡轮叶片，设计好之后需要进行测试，一次技术迭代的时间是一年，而3D打印一周就可以提供测试的叶片。换言之，3D打印把技术迭代的时间从一年变成一周；发动机燃油喷嘴，以前是20多个零件组合在一起，使用3D打印以后就是完整的一个零件，不仅重量减重五分之一，而且寿命延长了5倍；而在医疗应用领域，3D打印技术的应用大体可以分为四个层次：一是研究治疗方案的模型或辅助器具，二是不可吸收的植入体，三是可吸收的组织工程支架，四是生命活性组织。

因此，业内权威人士指出：3D打印开辟了创新设计的新纪元。身处大变革时代，就要建立“功能性优先”的设计新理念，通过这个理念最终实现产品概念的革命。

正是基于3D打印技术，现代人可以进行功能优先的设计，设计师只管发挥想象进行设计，3D打印负责做出实物。黄卫东教授指出，从制造性优先的设计发展为功能性优先的设计，从制造引导设计发展到设计引导制造，从经验性的设计到最优化的设计，这是一个极其重要的变革。

3D打印领域，中国大有可为

在3D打印创新能力方面，美国遥遥领先，中国急起直追；在3D打印装备品牌方面，美国德国平分天下，中国初露头角；在3D打印产业应用方面，美国遥遥领先，中国已经进入世界第二。因此，黄卫东教授很肯定的说：“从全球的发展情况来看，中国在3D打印领域拥有巨大的机会。”

首先是巨大的产业需求，中国的制造业不仅规模居全球首位，且门类十分齐全。此外，与欧美国家相比，我国产业普遍面临转型升级，有转型升级的需求，这就为3D打印技术的发展提供的舞台。可以说，我国创新驱动发展的需求更为迫切，量也特别大，这就是中国3D打印产业应用发展比世界平均水平更快的原因之一。

第二，中美贸易战等国际新形势，为中国提供了聚集全球优秀人才的绝佳机会。因为贸易战，很多优秀人才被限制无法进入美国，欧洲经济低迷，容纳中国留学生就业的位置非常少，而中国快速发展的经济与创新驱动的国家发展战略则为优秀人才发挥作用提供了最优越的条件。

第三，3D打印技术进入国家战略的核心。在“中国制造2025”系列部署中，3D打印都是放在很重要的位置。比如，2016年成立的增材制造国家创新中心，这是“中国制造2025”第一个平台工程，说明我国对于3D打印战略上非常重视。