专家访谈

创业英雄汇 | 国家增材制造创新中心王晶博士:增材制造人才的培养是全社会的责任

发布时间:2022-05-24 10:05:32

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王晶

国家增材制造创新中心副总工程师

Q能介绍一下国家增材制造创新中心主要从事哪些方面的工作吗?

王晶:国家增材制造创新中心成立于2016年底,国家增材制造创新中心的成立是落实《中国制造2025》的重要举措。国务院发布的《中国制造2025》指出:到2020年全国形成15家左右制造业创新中心,到2025年达到40家左右。所以我们在增材制造领域成立了国家增材制造创新中心,中心由西安交通大学、北京航空航天大学、西北工业大学、清华大学和华中科技大学5所增材制造领域实力雄厚的大学,增材制造装备、材料、软件生产及研发的13家重点企业共同组建。创始股东多是增材制造领域设计研发和生产制造业绩突出的优秀企业、院所、高校,重要应用领域典型用户、产业园区等。

我们主要肩负的责任:一是引领行业。国家增材制造创新中心依托西安增材制造国家研究院有限公司和全国增材制造(3D打印)产业技术创新战略联盟,采用“公司+联盟”的形式,共同推进各项工作,打造一条从技术到产业的行业生态链。联盟目前已经突破200家单位会员;二是肩负着为整个行业突破共性关键技术、提供公共服务和人才培养的责任;三是承担增材制造行业秩序的制定和维护工作。去年我们已经向国际相关组织递交了两份行业标准申请报告,其中一份已经通过审核,另一份我们正在和法国团队合作,申请工作也在如期推进。

总体来讲,创新中心在整合全国优势资源,聚集增材制造领域优势科研团队、优秀技术公司、业界高端用户和投融资机构,促进增材制造共性技术研究、标准制定及产业化,推动装备制造业高端发展、工业转型升级具有十分重要的意义。

Q3D打印技术在医疗行业有着很好的应用前景,目前在医疗方面的应用进行到了什么样的阶段,在实现市场化应用方面还面临着怎样的挑战?

3D打印是个性化定制的基础。人作为一种存在的可能性本身就蕴含着丰富性和多样性,另一方面个体生命具体独特性、不可替代性及个体间的差异性。每个人的组织器官千差万别,3D打印技术应用到医疗中非常的恰到好处。目前为止,3D打印在医疗方面的应用分为四个层次:一是用模型对比患者的创伤和骨折的地方。前期,我们把患者的创伤面和骨折处打印出来,可以预先演练手术的经过,这样不仅有助于缩短手术的时间更降低了手术的风险;二是利用导航模板,用定制化技术做一些导向的导板。主要用于患者植入骨钉,特别是在脊柱植入骨钉时,如果不慎将骨钉打进骨髓,容易导致患者瘫痪,这对医生而言是有风险的挑战,但有了个性化定制的导板之后,会大大降低这个风险;三是植入体。传统的植入体采用钛合金、不锈钢等材料,比较笨重,而且只能在手术过程中进行植入,现在现代化的3D打印可以在手术之前获得患者手术的片子或CT,MRA等,根据人体结构左右对称的原理,进行器官的复制打印,替代以前创伤的地方,达到非常精准的医疗效果。打印的精度会达到20至50或者100μm左右,另外我们有很多新型材料,例如PG材料,它的弹性模量和人体的自体骨非常相近,是非金属材料,我们的团队,在第四军医大、唐都医院等都做过很多用PG材料打印的医疗案例;四是生物打印。目前做到结构性的生物打印是可以的,但实现功能性的应用依旧是未来的一个突破点。

目前,3D打印在医疗方面的应用确实存在进一步提升的空间:从技术方面讲,材料突破是非常重要的部分,生物打印中如何实现功能性的运用还是具有很大的挑战性;另外来自市场的挑战,第一是制定标准,个性化定制的医疗器械和传统的批量定制的医疗器械不同,无法进行批量化的监测和检验,每一个案例都是个例,我们目前在制定标准方面进行了大量的工作,有所推进,但还是渴望能顺利拿到CFDA(中华人民共和国国家食品药品监督管理总局)的通道,第二是市场的认可度。这个主要通过医生对3D打印技术的了解,很多大型医院的医生对3D打印技术是非常推崇和认可的,但其他医院的医生受制于接触3D打印的渠道有限所以有一些盲区,这个也需要进行3D打印技术的推广和宣传,需要医生和医疗专家的帮助。

Q增材制造技术可以应用在哪些领域,未来增才制造技术将在市场上处于什么样的地位?

从目前来看,增材制造技术应用的领域已经很广泛,航空航天领域、医疗领域、建筑领域以及文创领域都有涉及。很多创客、极客都是3D打印的爱好者,网站上也可以购买3D打印的设备和材料。从艺术领域讲,3D打印和艺术结合,可以做一些结构复杂的设计,3D打印技术可以应用到珠宝设计,在传统方式制作有困难的前提下,可以利用3D打印技术进行制作。卢秉恒院士曾提出:3D打印技术在未来太空制造方面会得到广泛应用。

Q在3D打印领域,打印材料对关键技术有着怎样的制约?

王晶:材料和技术的结合是非常重要的,有句话叫:一代材料一代设备,材料和设备对于促进3D打印关键技术的突破起着巨大的作用。举个例子,我们将金属材料和植物材料广泛应用到医疗领域,但是在过安检和核磁检查的时候十分不便,另外金属的导热率高,有些患者在植入金属头盖骨之后,常常感觉头部冬冷夏热,目前虽然有一些新兴的材料可替代,但毕竟和人体自体骨有一定差距,所以将来在人体植入方面,找到可以和人体自体骨非常相近或相似的材料,将是非常大的突破。

Q在新时代的要求下,我们应该如何培养增材制造和创新设计领域的人才?

王晶:人才的培养是要区别对待的,有高端人才、中端人才和初级人才。人才的培养是全社会的责任,就高校方面而言,专职高校应就如何培养3D打印增材制造领域的人才建立自身的体系,西安交通大学已经开设了3D打印专业。就国家增材制造创新中心而言,研究院现已初步形成了由2名院士、6名千人计划及业内著名专家领衔的创新团队,将成为高层次人才和青年学者实现自身价值和3D打印梦想的乐园,可以培养大批高端人才。另外从操作领域来讲,中心可以培养一大批具有匠人精神的人才,为整个行业源源不断的提供人才储备。

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