一位世界级3D打印技术专家的长沙实践

第第页一位世界级3D打印技术专家的长沙实践“如果我能将生产成本降低一倍，我就能把（3D打印的）市场扩大十倍。”回国创业的许小曙说。目前，他正在长沙致力于将3D打印技术直接应用于工业生产。

今年以来，湖南华曙高科技有限公司（以下简称湖南华曙）的创始人许小曙受到了媒体极大的关注，关注的程度连他本人有时都难以招架。毕竟，湖南华曙只是一家刚刚创立的小企业，创业三年，其中两年半都用在了产品设计和研发上面，其第一台产品――激光烧结3D打印机从下线到现在，也还不到半年的时间。

如果要问为什么？答案其实很简单：3D打印目前在中国是一个热点，而许小曙正致力于将其中一项世界最尖端的技术在中国落地生根。

谁是许小曙？

今天在国内业界提起许小曙，也许还有人并不知晓，其实在国外，许小曙的名气远比在国内要响亮得多，至于究竟是怎么回事，这得从他早年的经历开始说起。

1986年，许小曙离开了他毕业并任教三年的母校湘潭大学，远赴美国矿业大学深造，这一走，便是二十多年。在大洋彼岸，他取得了博士学位，并在毕业之后在美国焊接研究所（AWI）工作了七年。1997年，许小曙转投实业界，先后在DTM、3DSystems等大型高科技公司任职，并在此时遇到了他愿意为之奋斗一生的事业――3D打印技术。对于许小曙来说，与3D打印技术相遇，也许是巧合，也许是命中注定，但不可否认的是，他对这项技术和事业燃起了从未有过的热情。从那时起直到现在，他一直致力于3D打印技术中的选择性激光烧结（SelectiveLaserSintering，简称SLS）技术的研发，如今，许小曙已经是世界上掌握SLS技术制高点的人，甚至可以说，没有人比他更了解这项技术。

出于经营理念的缘故，3DSystems公司在3D打印技术上不光是做SLS技术，其他诸如SLA、FDM等技术它也力图全面发展；许小曙却认为，公司应该把更多的精力放在SLS技术的研发和创新上。在他看来，SLS技术相对高端，可以直接应用于工业生产，它的发展快慢与否，可以决定未来制造业的发展前景。而3DSystems公司对这项技术并不像他所希望的那样重视，他的许多想法无法得到实践，更重要的是，秉承着一个科学家最朴素的心愿，他想要推动这项技术的发展，让SLS技术在更多的高端工业领域得到应用。

2009年末，一个偶然的机会，许小曙获得了一笔2500万元的天使投资，正是这笔投资，使他下决心辞去了美国3DSystems公司的高薪职位，回国创立了湖南华曙。对许小曙来说，他在3D打印技术在美国发展到相对成熟的时候与之相遇，在3DSystems公司多年的研发经历已经使得3D打印深入到了他的灵魂之中，在他看来，这已经不是仅仅用一项新技术就可以概括的，3D打印，应该是制造业的未来。而彼时，再留在3DSystems公司，他的心愿很难实现――用他周围的人的话来说，他只要留在3DSystems公司，优渥的待遇、舒适的生活环境，此生全无后顾之忧，但为了自己的理想，他还是选择了离开。

在湖南华曙，许小曙用了两年多的时间来进行公司自有产品的研发。他认为，我国目前的3D打印技术不能说不先进，但着实缺乏自我创新的能力，别人的技术可以拿来用，但那样变不成自己的，我们也永远走不到这项技术的世界前列。更重要的是，目前运用SLS技术的激光烧结3D打印机售价过高，绝大部分人是用不起的，这显然大大制约了这项技术和产品的发展和推广，因此，“为整个行业提供一款大家用得起的设备，一种大家用得起的材料”便成了许小曙的目标。

回顾这两年多的经历，与设备的研发相比，材料的研发难度无疑更大。最开始，考虑到国产材料的不稳定性，湖南华曙采购了国外的原材料来配方、制粉，但后来发现，由于国内的供应商不愿意花高价钱拿国外高质量的原材料，所以进口到中国的都是不合格产品，在这基础上生产出的最终材料显然也是不合格的。起先许小曙及其团队并不了解这些，因此在材料的研发上走了好多弯路，发现这一情况之后，再经过慎重的考虑，出于便于掌控的理由，许小曙决定启用国产原材料，而彼时，已经是2011年10月左右，湖南华曙在材料的研发上，已用去了快两年的时间。换成国产材料之后，一开始事情进展得较为顺利，在经历了寻找、选择之后，2012年3月份，湖南华曙自行研发的尼龙材料粉末问世，一开始出产的试验用料通过了测试，但开始大批生产的时候，问题又来了，尼龙粉末的质量出现了明显下降，究其原因，原来是因为原材料生产方的工艺不稳定、生产过程中简单粗糙、未完全按照生产标准进行生产，为此，许小曙特意派人在那里“盯”了整整一个月，直到对方能够完全按照湖南华曙的要求进行生产加工为止。如今，在原材料供应上，湖南华曙既建立了完善的质量检测机制，又拥有了长期且稳定的合作伙伴，并且在这方面完全实现了国产化。

与国外技术站在同一水平上

2012年6月，湖南华曙自行研制生产出了第一台激光烧结3D打印机并远销美国，成为世界上除了美国3DSystems公司和德国EOS公司之外，第三家高端选择性激光尼龙烧结设备的制造商，与此同时，湖南华曙自行研发的尼龙粉末材料也已经可以批量生产，这也打破了德国Evonik公司对这项材料长期以来的垄断，尽管强度略低于德国，但韧性却是德国的2倍。这些都标志着公司前期的研发工作取得了成功，公司自身也正式开始了产品的生产和销售。“在华曙之前，中国在这方面的技术差不多是美国1995年左右的水平，差了二十多年，华曙的成功填补了这一差距，使我们跟国外站在了同一水平上。”

与国内其他3D打印机的生产商不同，湖南华曙将其生产经营的范围定位于运用SLS技术的选择性激光烧结打印机上，“做精、做好SLS”是其目前发展的战略目标，针对工业上的不同需要，研发不同层次的设备和材料，产品覆盖高端到低端各个档次。值得一提的是，许小曙并没有把研发家庭式的3D打印机纳入公司未来的发展战略，如果以美国3DSystems公司和德国EOS公司做样本的话，3DSystems以横向发展为主，而EOS则专注于SLS技术的发展，许小曙认为，两种发展方式各有千秋，3DSystems瞄准的是新兴市场，但这并不是湖南华曙的发展方向，与之相比，EOS则更能代表湖南华曙的未来。“我知道家用3D打印机的市场很大，但是必须要把成本降到很低，并且要提高做出来的东西的质量，否则是很难直接运用在产品上的。”

如今，尽管所占比例很小，但湖南华曙的3D打印机却也开始了终端产品的“打造”。在公司会议室的陈列柜里，就摆放着一架无人机的尾翼。许小曙介绍说，那是山河智能旗下子公司山河科技委托湖南华曙专门打造的。飞机的尾翼内部安装了控速管，一段与飞机中部的测速装置相连，另一端则与外部相连，若用传统工艺来制造，尾翼要一分为二，中间控速管填入后，再将两部分合一，既影响速度的测量，又制造不够精细，不可靠且工艺复杂。采用了3D打印技术，就可以将整个尾翼一体打印出来，一次性解决所有的问题，这是其他工艺无法达到的水平。

另外在不远处，还放置了一个无人机的副翼，这是受南京航空学院委托而制造的，要求是既要轻，又要有强度，因此，通过3D打印技术，在副翼薄薄的一层外壳下，打印了极为精细的网格状支撑物，那是传统工艺无法制造出来的，既保证了强度，又使得整个副翼十分轻盈，还大大节省了时间。

这些在许小曙眼中，都是值得自豪的事，而湖南华曙在今年下半年，也终于可以做到收支平衡。这对他本人来说，已经是出乎意料的快了，因为原本在设计研发上，他预留的时间为三年，如今，提前了半年。“目前来看，华曙没准会成为国内整个行业第一家可以赚到钱的企业。”提到这些，许小曙尽管面露喜悦之色，但并没有太放在心上，因为对他而言，自己的理想能否实现，才是更重要的事。

改变制造业

“我想做直接运用在产品上的东西，那才是改变制造业的东西，我的目标是要提升装备制造业的核心竞争力。”但要达到这个目标，国内还有很长的路要走。许小曙认为，目前从市场方面来看，3D打印主要有以下几个大的方向。一是大型企业的研究机构或是独立的研究所，在那里，3D打印机主要用于产品的研发、试制、功能验证等，这也是目前来讲最容易打进去的市场，国外也是从这个市场起步，逐渐向产品层面去发展；二是高校、高等职业学校等培训基地；三是在医疗器械上的运用，包括人体骨骼的取代，各种假肢、义肢的制造等，因为这属于一对一，非常个性化的生产。从这些方面起步，在将来进一步发展，3D打印技术就会直接运用于终端产品的生产。“毕竟，产品的直接生产是我们的未来。”

从过程上来看，从高附加值、小批量的产品开始，随着成本的降低，覆盖面会逐渐扩大。许小曙认为，这项技术最开始可能运用于高附加值的军工等行业，像无人机、机器人等的制造，成本下降以后，最终一定会发展到民用行业，包括用于手机、电视机这些产品的生产，都是有可能的。

但从目前的情况来看，SLS技术3D打印机的应用依然停留在高端工业，国内市场尚有待于开发。“想要使这种生产方式成为制造业的主流，我们面临的问题主要有两个，一是材料的局限性。我们目前能够使用的材料也就二十种左右，材料的多样性是第一个瓶颈。二是成本太高，其实在产品的性能上，已经没有任何问题。”

成本太高在许小曙看来，是制约这个产业发展的一个很大的问题，他常挂在嘴边的一句话就是：“如果我能将生产成本降低一倍，我就能把市场扩大十倍。”而这过高的成本，很大程度上，是指研发的成本。从设备上来说，湖南华曙生产的激光烧结3D打印机，其内部的光学系统，都是从国外进口的，由于目前无法做到国产化，所以成本高昂。而从材料上来看，虽然湖南华曙能够自主生产尼龙材料粉末，但在别的材料的研发上，仍然需要下很大功夫，比如金属粉末的制造，以及可以替代金属粉末的高分子材料，其中高分子材料的价格昂贵就取决于开发的工艺，而有的金属材料，本身就十分昂贵。

所以，目前3D打印在中国的市场并不大，许小曙估算应该有几个亿左右，主要集中在高校和研究机构，离形成较为完整的产业链，还有很长的一段路要走，而其中用于终端生产的，恐怕连5%都不到，与国外40%左右的水平相比，差距还是很大的。但他认为，这需要长时间商业上的推广，因为在国外，3D打印机直接做产品的概念，兴起于2003到2004年，距离目前已经有将近十年的时间，而国内，其实是刚刚兴起。尽管今年下半年以来，3D打印的概念在中国兴起了一个热潮，但许小曙依然认为推广的工作是极其难做的。因为这不光包括对未知者的知识普及，还包括了对已知者概念的重塑。针对目前媒体热炒3D概念的现象，他也表达了自己的看法：“目前对这个行业股票的热炒，并没有真正针对3D这个行业，因为真正算得上3D打印的企业还没有能力上市，这是一个很不好的现象，这样会把对我们整个行业的期待度提得很高，而实际上要走的路还很长，等到行业降温的时候，人们会对3D打印整个行业失望，等到我们真正上市的时候，自然就没有信心了。我觉得，这个行业，应该实事求是。”

尽管有各种各样的困难，但许小曙对于3D打印的将来却十分的看好。对此，他用一种很明了的方式来解读了这个行业的未来。他觉得，尽管目前3D打印仅仅适用于小批量的生产，但这必定有一个平衡点在里面，具体平衡点的大小取决于产品的复杂程度和其他一些因素，产品越复杂平衡点越高，则SLS越显出它的优势。比如某件商品，做1000件以里，用3D打印较便宜，而做1000件以上，开模比较节省成本，那么这个平衡点就是1000。今后，随着人工成本的不断增长，3D打印成本的不断下降，平衡点上的数值一定会越来越大，因为从理论上讲，这项技术的特点之一，就是基本不需要熟练工人，如果在有一天平衡点能达到10000，那么3D打印便会取代很多传统的制造方法。这个趋势将是不可逆的。

此外，从消费观念的变化这一角度来看，个性化的产品会逐渐成为市场主流，这一点从不断更新换代的手机上已经看出了趋势。在将来，每个人都会希望自己的东西就是唯一的，拿平常穿的衣服来说，二十年前，中国人几乎穿着一样的衣服，可如今，撞衫已经成了一件非常尴尬的事情，这样个性化的生产趋势也是不可逆的。

有这两个不可逆，这个市场一定会呈十倍、百倍的增长。许小曙举例说，在二十年前，数控加工中心刚刚问世的时候，成本相当昂贵，也只有一些高端、军工的行业才用得起，而在今天，已经普及到了相当的程度，如果在当时来描述今天的景象，那时没人会相信。因此3D打印整个产业的方向是正确的，也许路还很远，但没有错，这个产业能够起到的作用会越来越多。

但从另一个角度和层面来说，数控加工中心的例子并不能完全代表3D打印技术的未来。因为数控加工中心能做出来的东西是有限的，而3D打印要比它高一个层次。如果提升到制造业理论的高度来看，纵观整个人类社会生产技术水平的发展，从手工生产时代小批量、个性化的生产，再到工业化大生产时代大批量、单一化的生产，将来一定会进展到大批量、个性化生产。许小曙认