标准领航增材制造

    增材制造是什么？
    卢秉恒院士给作了一个通俗的比喻——“燕子垒窝，就衔泥巴一点一点垒起来”，他说，增材制造是相对减材制造和等材制造，以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术，又称三维打印或3D打印。
    卢秉恒，中国工程院院士，西安交大教授，全国增材制造标准化技术委员会主任委员。2018年9月7日，他在接受本刊记者采访时表示，随着增材制造快速发展，标准化对此有着重要意义。
    他在当天召开的全国增材制造标准化技术委员会一届三次会议上，强调了向记者陈述的观点：“需充分发挥标准化的支撑和引领作用，以标准促发展!”
    起步不晚
    西安，全国增材制造标准化技术委员会一届三次会议上，卢秉恒院士翻阅着大会工作报告，报告上有一句话引起了记者的共鸣 ——
    “我国增材制造标准化工作起步不晚。”
    2018年9月7日全国增材制造标准化技术委员会一届三次会议现场
    这首先要感谢73岁的卢秉恒院士30多年前的一次身先之举。
    当时他还在一个工厂里，就曾碰到过这样的问题：想开发一个产品，模具却很难做。后来一个美国的教授来，讲这个技术——不用模具，直接就把一个比较复杂的零件做出来。“正好我1992年到美国去了，到美国三大汽车公司……就在那儿我发现了这个技术，很神奇，怎么一下子就把一个零件给做出来了？这使我感到很震动！”这就是3D打印技术。卢秉恒院士忆及此事，在今天云淡风轻的神情里，仍意有唏嘘。
    他的专业直觉告诉他，这个技术非常必要，可能带来制造模式的一场革命！
“我看到这个东西在工业中确实有用，我觉得应该研究。”于是，当国际上3D打印方兴未艾的时候，卢秉恒第一时间将未来的视线定位于增材制造研究上，在社会主义现代化建设的画卷徐徐展开中，3D打印的中国故事开篇了……
    3D打印是制造业有代表性的颠覆性技术，改变了传统制造的理念和模式，具有重大价值。促进中国制造上水平，既要在改造传统制造上补课，同时还要瞄准世界产业技术发展前沿。
    卢秉恒院士说，我国3D打印技术虽然起步较晚，但针对国际上的主流技术，我国都已开展研究，也开发出了自己的装备，甚至领先于国外。在航空航天、生物医疗等领域应用越来越广泛，对标准的需求也越来越强烈。他说：“标准对支撑增材制造科技创新、推动产业发展具有重要作用。”在中国现代化建设超车加速、百业发展的格局中，如果说3D打印的中国故事较之欧美起笔稍晚的话，那么3D打印在中国的标准故事则适时地响应了——
    这仍然要感谢卢秉恒院士在3D打印标准化全局中的身先之举。
    2016年4月21日，晴空里飘着些许暖意。全国增材制造标准化技术委员会在北京成立，卢秉恒院士担任首届全国增材制造标准化技术委员会主任委员。这消息也携着暖意，拂过了政产学研各方人士的心头。
    全国增材制造标准化技术委员会适时成立有什么重要意义呢？国家标准委主任田世宏寄予重望，要以之推进增材制造标准化工作，促进增材制造技术和产业的发展！全国增材制造标准化技术委员会搭建了一个集标准研制、应用、交流和共享于一体的技术平台，在增强增材制造标准有效供给的同时，将有效提升我国增材制造标准国际化水平。
    在此之前，2014年，中国就已实质性参与3D打印国际标准化。
    当时国际上3D打印标准化正好刚刚起步：国际标准化组织（ISO）成立了ISO/TC261增材制造技术委员会，开展增材制造技术的国际标准制定工作；美国材料与试验协会（ASTM）成立了ASTMF42增材制造技术委员会，开始研制增材制造技术标准；欧盟发布了《3D打印标准化路线图》，规范增材制造标准化发展战略方向。
    中国在那个时候就已经成为ISO/TC261的P成员国。
    中机生产力促进中心成为ISO增材制造技术委员会国内技术对口单位。
    如果说3D打印在中国的标准故事起笔不晚的话，那么中国3D打印的国际标准化故事则起笔不俗了！
    特别是2018年，在全国增材制造标准化技术委员会成立3年来的有力作为下，我国增材制造标准化超车加速，标准故事谱新篇，而且份量可以达到历史性的一页。
    4项国家标准正式发布——
    这是首批。
    卢秉恒院士手中的工作报告里，总结了这一成果：根据国家标准委2017年第32号及2018年第6号公告，由全国增材制造标准化技术委员会负责组织起草并归口管理的《增材制造 术语》GB/T 35351-2017、《增材制造 文件格式》GB/T 35352-2017、《增材制造 工艺分类及原材料》GB/T 35021-2018、《增材制造 主要特性和测试方法 零件和粉末原材料》GB/T 35022-2018首批4项增材制造国家标准已正式发布。GB/T 35351-2017、GB/T 35352-2017两项国家标准的实施日期为2018年10月1日，GB/T 35021-2018、GB/T 35022-2018两项国家标准的实施日期为2019年3月1日。
    这4项标准做了什么事呢？
    首次统一了我国增材制造方面的基本术语和定义，明确界定了与世界主要国家相统一的增材制造材料挤出、定向能量沉积等7大主流工艺的分类方法，给出了具有一定引领性的AMF文件格式要求，规范了增材制造零件和粉末原材料的主要特性和测试方法。
    “一来，对促进我国增材制造的规范化发展有重要意义；”
    “二来，也为制定更多的增材制造标准、建立和完善增材制造标准体系奠定了基础……”
    全国增材制造标准化技术委员会一届三次会议上的专家纷纷告诉记者。
    1项国际标准正式立项——
    这是零的突破！
    2018年7月，由我国主导制定的第一项增材制造国际标准《信息技术 3D打印和扫描增材制造服务平台框架（AMSP）》正式通过ISO/IEC/JTC1立项，全国增材制造标准化技术委员会秘书处代表作为项目负责人。
    这事还是起步于两年前。作为ISO/TC261的国内技术对口单位，中机生产力促进中心在组织好国内专家参加各类增材制造国际标准化活动、做好国际标准征求意见工作的基础上，于2016年首次提出该国际标准提案，经过ISO/TC261年会及数次ISO/IEC/JTC1电话会议讨论，最终达成。
    这是一个提升我国增材制造标准国际影响力的标志性事件！
    “一朵忽先变，百花皆后香。”本刊记者获得的消息，也像这鳞次绽放的花朵，含苞的紧挨着盛开的——
    另有一项中国主导国际标准提案，正续写出3D打印国际标准化故事更深一笔：在2018年4月ISO/TC261第11次国际年会中，我国新提出1项关于增材制造成形精度检测国际标准，写入ISO/TC261第11次会议决议，并委托ISO/ASTMJG52对标准提案的可行性进行评估，在2018年9月份新加坡ISO/TC261第12次年会中继续讨论；
    截至目前，第二批已然立项的10项国家标准研制正在持续推进：其中《增材制造 设计 要求、指南和建议》《增材制造 云服务平台模式规范》《增材制造塑料材料粉末床熔融工艺规范》等3项国家标准已完成报批即将发布，还有5项国家标准正在起草过程中，其余两项国家标准即将公示；
    2018年9月7日的全国增材制造标准化技术委员会大会上，提出了“增材制造标准领航行动计划（2018-2020年）”，编制形成了行动草案并深入讨论：这是关乎未来一段时期增材制造标准化“四梁八柱”内容的关键动作，体现了全国增材制造标准化技术委员会在我国全面实施标准化国家战略时的关键决心！
    故事还在持续。
    协同创新
    “协同创新”是卢秉恒院士经常提及的一个词——
    这话是与国家标准化战略实施理念同频共振的，《国家标准化体系建设发展规划（2016-2020年）》的基本原则中有重要的两项，就是协同推进，创新驱动。
    我国增材制造标准化的协同创新早就开始了！
    政策的协同创新是有目共睹的。
    北京中南海，李克强总理曾主持国务院专题讲座，特邀卢秉恒讲授先进制造和3D打印技术，召集副总理、国务委员、各部部长以及央企、金融机构负责人等共同听课。卢秉恒表示，先进制造和3D打印的题目是国务院领导选定的。这意味着在政府决策层面，对世界产业技术发展新趋势的看重非同一般，特别是3D打印这样的尖端技术创新。
    2016年12月，工业和信息化部批复筹建国家增材制造创新中心——为落实《中国制造2025》首批布局的国家创新中心之一，聚集增材制造领域的优势科研团队、优势技术公司、主要工业界用户和投融资机构协同创新，促进增材制造共性技术研究、标准制定及产业化转化。
    2018年3月，国家标准委批准筹建国家技术标准创新基地（先进制造工艺及关键零部件），将先期在增材制造领域建设分基地，优化整合增材制造领域国内外优势技术资源，协同探路标准创新，以标准支撑和引领增材制造有序、健康发展。
    卢秉恒院士领衔的全国增材制造标准化技术委员会，配合工业和信息化部、国家标准委，编制了《增材制造产业发展行动计划（2017-2020年）》《国家智能制造标准体系建设指南（2018版）》《“十三五”技术标准化科技创新规划》等政策规划，积极支撑国家标准委组织开展科技成果转化为技术标准试点、国家高端装备制造业标准化试点等试验项目。
    坐在记者对面，百忙中的卢秉恒院士看上去有些疲惫，然而顶着疲惫，他还不忘提出对增材制造标准化工作下一步的希望，“建议国家标准委多立项”，因为“3D打印这样的新技术，标准很缺乏”。
    市场的协同创新是前景可期的。
    卢秉恒院士告诉记者：“要建立政府主导制定的标准与市场自主制定的标准协同发展、协调配套的新型标准体系，健全统一协调、运行高效、政府与市场共治的标准化管理体制，形成政府引导、市场驱动、社会参与、协同推进的标准化工作格局，有效支撑统一市场体系建设。”
    要激发团体标准发力。国家鼓励以满足市场和创新需要为目的，制定高于推荐性标准相关技术要求的团体标准。团体标准于2018年1月1日实施的新《标准化法》中，首次获得法律地位，成为优化标准供给结构，促进新技术、新产业、新业态加快成长的重要手段。
    全国增材制造标准化技术委员会正加强与中国机械制造工艺协会等相关社会团体组织、产业联盟的合作，在增材制造材料、设备、工艺和服务等领域，组织制定一批具有引领性和先导性的团体标准，推动专利融入团体标准，提升标准对市场的反应速度。
    同时，积极促进团体标准与相关政府采购、电商平台等方面合作，推动标准融入检测、认证，用高水平团体标准引领产业发展。
    另外，对于实施效果好的团体标准，探索建立团体标准、行业标准、国家标准、国际标准及国外标准转化渠道，不断提升我国团体标准影响力。
    要激发企业主体新动能。记者了解到，为落实市场监管总局等部门《关于实施企业标准“领跑者”制度的意见》有关要求，重点针对量大面广、与民生紧密相关的增材制造材料挤出成形设备，以及需求日益增长的材料挤出成形用塑料线材、增材制造金属材料，国家《增材制造企业标准“领跑者”工作方案》已经编制出台。工作方案明确了企业标准“领跑者”的申报条件，形成了增材制造标准“领跑者”评价指标体系，适应市场需求。
    全国增材制造标准化技术委员会一届三次会议上的专家在讨论增材制造标准“领跑者”评价指标体系草案时表示，通过开展增材制造企业标准“领跑者”工作，引导树立我国增材制造行业标杆，促进市场优先选择基于“领跑者”标准的增材制造产品和服务，形成以标准促进企业技术进步、产品质量提升和产业结构优化升级的正向激励机制，推动形成技术-创新-标准研制-产业升级协同发展的正循环。
    要激发大众创业万众创新。李克强总理在听取卢秉恒院士3D打印专题讲座后当场指出：“必须抓住机遇，以向智能制造转型为关键，以大众创业、万众创新为依托，走在升级发展前列；”
    “通过创业创新助推产业和技术变革，在转变发展方式中培育中国制造竞争新优势；”
    “提高中国制造整体竞争力，关键要用大众创业、万众创新激发亿万人的创造活力。”
    卢秉恒院士分享了这样一则故事——“这个是GE公司的一个案例，他们提出拿一个飞机的结构件来让大家设计，用3D打印进行验证，大家提出700多个方案，他们筛选了10个，做出来了8个，第一名的用了材料的1/6就完成了材料的强度刚度各项标准的校核。一来是说明3D打印是有优势的，二来是发现第一名的设计者是一位19岁的青年，不是资深的设计师——也就是社会中涌现了其他的创新力量。”这番话既传递着对3D打印前沿技术的信心，又透射着对大众创业万众创新的信心！
    大众创业万众创新是需要人才的！“要加强人才培养，”卢秉恒院士表示，“要开展对企业管理人员和技术人员的标准化宣传和培训工作，提升其标准化和质量意识水平”；“加快培养高素质的标准化和质量技术工人，培育其精益求精的工匠精神；”“探索建立联合人才培养机制，加快高层次标准化和质量人才的培养。”
    全国增材制造标准化技术委员会积极与有关地方、行业协会等建立合作关系，持续加强标准化人才培养工作。2017年8月在青岛举办了增材制造企业标准能力提升培训班，近百名从业者一同学习国家标准化最新政策、企业标准化工作基础知识和技能等，对提升行业标准化意识和能力水平起到了促进作用。他们表示，“将组织开展更多的标准化业务知识和基础能力培训活动，不断提升行业尤其是企业的标准化工作能力水平。”
    技术的协同创新是有的放矢的。
    全国增材制造标准化技术委员会工作报告指出，针对增材制造多学科交叉融合、加工过程各环节技术关联性高等特点，运用综合标准化方法和理论，重点针对材料挤出成形、粉末床熔融、定向能量沉积、立体光固化工艺等目前应用较广、我国有一定优势的技术领域，制定一批以成形件性能好、经济价值优为导向，涵盖原材料、设备、工艺、后处理和检测方法等方面标准的标准综合体，选择技术能力强、标准化基础好的园区、企业开展试点示范，解决标准关键参数与核心内容协调配套问题——这也是接下来增材制造标准领航行动计划的重要内容。
    标准综合体是以目标为导向的系统工程，技术的协同创新将发挥重要作用。
    鉴于此，卢秉恒院士还告诫3D打印从业者“要学科交叉，学点别的学科的知识，交叉思维”。
    国际的协同创新是有容乃大的。
    怎么个“有容乃大”法儿呢？要敞开胸怀，对国际国外的长处，“学进来”，结合实际消化吸收；要敞开胸怀，对关联问题的融合，“坐下来”，协同协商协作解决；要敞开胸怀，对关键技术优势项目，“揽过来”，争取国际市场话语权。中国3D打印开篇的国际标准化故事，很好地验证了这一点。
    卢秉恒院士对本刊记者表示：“要利用原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新中形成的自主创新技术，研制培育国际标准，应对跨国公司技术专利化、专利标准化、标准全球化的趋势。”
    今后，增材制造标准领航行动计划对国际标准化也有精彩布局：开展欧洲、美国、亚太地区增材制造领先国家和地区标准化政策跟踪研究，探索建立国家间、区域间增材制造标准化合作组织，联合提出增材制造国际标准提案，推动重要增材制造标准互认；
    持续开展增材制造服务等我国优势特色领域国际标准研究，做好已立项增材制造服务平台国际标准研制工作，积极推动增材制造成形精度检测、加工过程在线监测等方面技术和标准上升为国际标准；
    针对增材制造线材、粉料等我国主要出口原材料，推动标准中、英文版同步制定，探索开展ASTM标准研制，为增材制造原材料出口和贸易往来提供保障。
    产业的协同创新是大有可为的。
    “现在我们3D技术应用的最大规模就是年产值1亿元人民币左右，而在国外的相关企业，1年的产值接近10亿美元。”卢秉恒院士坦言，目前，尽管中国3D打印技术在某些方面的研究处于全球领先地位，但在3D打印的产业化、应用方面，我国还有差距——主要在于产业链尚未形成、产业化的应用规模远远不够。
    与我国增材制造技术创新的发展速度相比，与我国增材制造产业发展的需求相比，与我国建设制造强国的战略要求相比，我国增材制造标准有效供给严重不足，标准相对于增材制造的引领性效果尚未显现。
    围绕产业链布局，全国增材制造标准化技术委员会积极跟踪研究ISO/TC261、ASTM F42、CEN/TC438等国际国外增材制造标准组织最新研究成果，结合我国增材制造技术和标准化工作已经形成的基础和特点，编制形成标准体系，并于2018年4月和6月，分别在苏州和西安组织召开了标准体系研讨会。
    标准体系包含增材制造术语等基础共性标准簇，增材制造典型工艺、专用材料、典型设备、测试方法等关键技术标准簇，增材制造服务标准簇，以及适应行业发展需要的行业应用标准簇4个部分，涵盖了增材制造全产业链各环节，是产业协同创新的标准化工作蓝图，将为我国今后开展增材制造标准化工作提供指导作用。
    从增材制造标准领航行动计划里获悉，“到2020年，立足国情、对接国际的增材制造新型标准体系基本建立，增材制造专用材料、工艺、设备、软件、测试方法、服务等领域标准数量达到80-100项”。
    卢秉恒院士呼吁政产学研各方协同推进，关注3D打印领域，他说：“这一方面大有可为也大有作为。”
    我国增材制造标准化的协同创新正在进行中！
    其道大光
    “谈到创新，大家都觉得很难，是很难，但是也很容易，”卢秉恒院士说，“我们再反思一下这个3D打印，3D打印做了些什么事呢？我们原来的铸锻焊，老祖宗发明三千多年了，那就是叫做一种等材制造，就是在制造过程中，材料的质量没有增加，也没有减少，还有这个切削加工，把大的切成小的，那是做减法的，3D打印是做加法的。所以你看从一个等于零，发展到减，减号再发展到加号，这么一下就带来一大串的科技创新，所以从这个角度看，创新难不难，不难，很容易，把减号、等号、加号这一搞就是一个很大的创新！因为3D打印，毕竟才出现三十年，三种加工方法，一个三千年了，一个三百年，这个才三十年，所以大家的机会都非常多，都可以进行创新！”
    “红日初升，其道大光”——2018年9月3日，习近平总书记在北京会见非洲朋友时，引用了梁启超《少年中国说》的名句，这个声音通过电波传到西安全国增材制造标准化技术委员会大会会场，也收获了全体参会代表的同感。
    大家在讨论国家增材制造标准领航行动计划时，达成了许多共识，将主要行动细化为若干章节：建立增材制造标准体系动态优化机制；研制一批增材制造“领航”标准；建立若干增材制造标准综合体；推动优势特色增材制造技术和标准“走出去”；创新增材制造标准工作机制；强化增材制造标准应用实施等。这些章节的谱写，不正是对中国3D打印标准故事的下回分解吗？
    随着全球新一轮科技革命和产业变革的逐步兴起，世界各国纷纷将增材制造作为未来制造业发展新的增长点，大力推动增材制造技术创新和产业化应用。发展增材制造标准布局，正在成为世界各国重塑制造业竞争新优势、抢占制造业新一轮竞争制高点的重要手段。在政策的引导和市场的驱动下，我国增材制造快速发展，面临着从研发向产业化过渡的关键时期，亟待标准的引领。卢秉恒院士不止一次向记者反复强调，要抓紧占领高地，标准不好好做，就会出现“劣币驱逐良币”！
    2018年5月，卢秉恒，被誉为“中国3D打印教父”的人物，一位科学家，作了一首诗：聚一束神光，熔女娲晶石；绘天下神奇，鼎中华辉煌。这也是对3D打印很形象的一个描述。
    他说，“就是你把激光或者电子束，聚在一点上，把难熔的什么金属、陶瓷等，都可以熔化了，然后就会出神奇！”
    他说，“从整体来说，我们就希望把我们大家的智力合在一起，协同创新，真正能够绘我们中华之辉煌！”
    他说，近期要忙的事有很多——譬如桌面机增材制造标准化工作，要让更多增材制造设备安全、放心、可靠地走进千家万户；譬如金属增材制造标准化工作，使增材制造产品在机床、航空航天、轨道交通等各个行业领域发挥更大作用；譬如加强在个性化医疗器械中3D打印件的标准制定工作，推动3D打印助力精准医疗……
    73岁的卢秉恒院士形容他现在是“一种责任在肩的激发态吧”，很愿意带领年轻人走下去。
    看到行色匆匆的卢秉恒院士，就很容易想起一句话:“在路上”；而他所一马当先投身的增材制造标准化事业，也在康庄大道的路上延展开去！
    标准领航增材制造，其道大光！