许小曙和他的3D打印“王国”

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　　有一些人羞于谈论梦想，因为他们认为梦想并不是一个既浪漫而又现实的词汇，但这并不代表他们的梦想不存在。在长沙这个以敢为人先著称的城市中，有许多人正在以你所不知道的方式践行着他的梦想。长沙高新区湖南华曙高科技有限责任公司创办人许小曙正是这许多人中的典型，他在为他的3d打印梦奋斗，希望为百姓生活带来便利，为中国的制造业贡献出自己的力量。前几天，他刚刚对外界宣布，华曙高科与客户合作生产的两款3D打印无人机将在今年珠海航展上展出。

　　技术　只要能设计出来，就能打印出来


　　自2010年第一台3D打印的小汽车在德国上路，到网上销售3D打印的防水泳衣，再到3D打印技术被正式写进湖南省政府工作报告、美国总统奥巴马把该项技术作为国家战略……
　　3D打印被越来越多的人知晓，但对于许多人来说，3D打印的东西从未见过，似乎还只是传闻，可是华曙高科内，那些结构复杂的无人机机翼、发动机进气歧管、气缸盖样板，以及花、鞋底、杯子、胡琴等等陈列，全是用3D打印技术打印出来的产品，让人直观地感受到该项技术的“伟大”。
　　“通过 CAD等设计软件制图，然后启动打印按钮，这些产品就出来了。”许小曙博士轻描淡写地介绍，这样的制造方式，不再需要传统生产过程中的制模、加工、装配、焊接过程，简单而迅速。测试件制成后，设计人员可根据实际需要修改设计文件，即可对产品进行改动，从而大大缩短研制开发周期，减少产品研制开发费用，效能高，且没有污染。
　　华中科技大学快速制造中心史玉升教授曾这样诠释3D打印技术：“只要能设计出来，就能打印出来。”许小曙始终坚信能直接将构想转化为实物的3D打印技术对中国制造转型、升级至关重要，可以说是本轮产业结构调整的关键。


　　创业　在长独立构建3D打印完整产业链


　　华曙高科创办人许小曙，曾在全球最大的3D打印设备制造商3D Systems担任技术总监，在业内，激光烧结3D打印机甚至被称为“Xu’s Machine”(许氏机器)。2009年归国后，他一直埋头研究，用了两年多时间，“Faroon401”宣告面世，这是中国首台高端选择性激光尼龙烧结设备，华曙高科成为继美国3D Systems公司、德国EOS公司之后，世界上第三家高端选择性激光尼龙烧结设备制造商。比起国际领先的同类产品，这个设备在温度控制方面有了提升，在使用尼龙材料制造时精度可以控制在0.1毫米以内。

　　此外，在经历反复的试验和不断改进后，他们成功研制出用于激光烧结技术的尼龙玻璃微珠、矿物纤维和碳纤维等一系列复合材料，打破了德国对这一材料的垄断，并成功销往美国、瑞典、意大利等海外市场。该公司成为全球唯一一家既制造设备，又生产材料，还从事终端产品加工服务的企业，独立构成了完整产业链。全球3D打印设备的领先制造商以总裁和高管带队，多次到湖南华曙高科考察，并向许小曙抛出各类合作的橄榄枝。


　　55岁，他从一个最惬意的打工者蜕变为创业者


　　许小曙身上有着一种非常浓厚的学者气质，简单、执着、纯粹。
　　这个处于最顶尖、最时尚领域的海归博士，身穿条纹衬衫、粗线毛衣，脚着泛旧的白球鞋，都印证他对自己生活的评价——“随意，或者随便。”
　　2009年之前，他的生活用“惬意”形容也许更为贴切。身为美国一家生产3D打印机设备生产公司的技术总监，住在美国德克萨斯州，有自己的山间别墅，上班的地方在2000多公里之外的洛杉矶，一个月只需飞过去三四天。闲暇时，自己装修房子、做家具，或者用3D打印机制造些稀奇玩意儿。这，或许是打工者的最高境界了。
　　“他是一位顶级聪明的人。”他的小学、中学同学，至今仍在协助其工作的陈勃生说，当年在湘潭大学，学了两年的机械专业，许小曙却敢以中途插班的方式，转到自己没有任何基础的数学系，而后研究生又读的是计算机科学专业;在美国科罗拉多矿业大学，他的老师甚至认为最高等级“A” 还不能完全衡量他的成绩，要破例给他一个“A+”。
　　许小曙在国外，尤其在选择性激光烧结技术(SLS)领域，被视为这一领域的技术泰斗。SLS被公认为3D打印应用于工业制造领域的最佳技术途径，无论是3D打印飞机还是3D打印汽车，都是通过这一技术制造出来的。在业内，激光烧结3D 打印机甚至被称为“Xu's Machine”(许氏机器)。
　　但他也时常觉得，“一辈子这样过，实在是可惜了”，“如果再为别人打工，我的很多挑战工业化高端应用的想法会受到限制。”终于，这个湖南人内心的那种不安与冲动，在55岁那年爆发了。
　　触点源于与另一位湖南人的“碰撞”。尽管对许小曙及所谓的3D打印一无所知，但凭着许小曙一番绘声绘色的描述，益阳人龚志先便拿出了2500万元来投资。两个敢想敢干的湖南人一拍即合，2009年9月，华曙高科正式成立。
　　比起今天的备受关注，从2009年公司成立到第一台3D打印机下线，许小曙几乎是默默无闻、极其低调地专注于他的研究。对于研发的艰难，他只用一句加重语气的“很艰难”一笔带过。但作为旁观者，却不得不惊讶于他和他的团队创造的奇迹：仅仅两年半时间，“FarSoon401”宣告面世，这是中国首台高端选择性激光尼龙烧结设备，华曙也随即成为继美国3D系统公司、德国EOS公司之后，世界上第三家高端选择性激光烧结打印设备制造商;同时，他们成功研制出用于激光烧结技术的尼龙粉末材料，打破了德国赢创公司(EVONIK)对这一材料的垄断。华曙成为全球唯一一家既制造设备，又生产材料，还从事终端产品加工服务的企业，独立构成了SLS完整产业链。


　　“全民制造”不会只是梦想


　　如果说卡拉OK成就了“人人都是歌唱家”的全民K歌梦想，微博让普通大众过了一把“人人都是发布者”的瘾，那么，3D打印，则让“人人都是制造者”的奇思妙想成为可能。
　　许小曙这样描述他对3D打印的憧憬：“未来必定会形成一种‘全民制造’的局面。3D打印将给成千上万的人提供这样一个平台，把你头脑中的设计，用最迅捷的方式，变成实实在在的产品。理论上讲，只要你能设计出来，我就能打印出来。”
　　许小曙告诉我们，因为3D打印最适合小批量、个性化的产品生产，目前在航空、医疗、军事等领域与小家电研发方面都得到了应用。
　　“行内人都清楚，小批量生产与开模具所需要的高成本之间，矛盾显而易见，但3D打印告诉大家，这不是问题。”
　　“譬如小家电的研发，光有图纸不够，必须要生产出实物后才能决定是否可以推广。研发阶段开模具是很不划算的，但如果用传统的方法制作，周期又很长。3D 打印却可以大大缩短研发周期，降低成本。目前，跟我们合作的家电企业只要发一份设计图纸过来，我们三天之内就可以‘打印’出产品快递过去。”
　　飞机制造同样是小批量生产，一年能生产几十上百架就很可观了，3D打印也就为飞机里的某些零部件生产避免了开模具的麻烦。目前，华曙生产的第一台3D打印机已出口至美国，买家就是为飞机制造公司提供零部件生产的一家服务商。
　　“为飞机‘打印’的零部件，完全能达到使用要求。”许小曙说，目前在全球，直接用于终端产品制造的3D打印使用的材料，基料均为尼龙粉末材料，然后再根据需要添加少量不同的添加剂，从而派生出不同的材料。下一步，他们还将研发金属和陶瓷粉末材料。“到那时候，也许飞机里最重要的金属结构件也可以‘打印’ 了。”
　　“华曙的材料研发，启动比设备还要早。”许小曙回国后，凭着他对3D打印设备的多年研发经验，以及机械、数学、计算机、材料学等多学科研究基础，迅速成立了两支队伍，一支主攻设备，一支专攻材料。
　　“在这个行业，几乎没有什么有经验的人可以聘用。”采访时，许小曙时不时起身，在办公室的黑板上给我们画图讲解。这个习惯不仅是以前当老师时留下的，也是最近两年带团队的习惯使然。他带领的两支团队，大多是二十几岁的本、硕毕业生，几乎没有3D打印研究基础，短短两年半时间，一跃成为世界级的高水平团队。
　　比起设备，材料研发的挑战更大。“研发之初，为保险起见，我们使用的原材料全部进口，也就是那家处于垄断地位的德国公司对外提供的粒料。”可这样研发出来的尼龙粉末材料，质量很不稳定，这对于高科技来说，可谓大忌。后来，一个偶然的机会，他们从供应商那里得知，他们得到的粒料，都是德国公司的尾料。

　　“尾料，说白了，就是超出质量范围之外的料。”这也让许小曙明白，要想继续研发，原材料必须实现国产。他们四处访求，最终找到了一家大型国企愿意接活。而实际上，这种按特殊要求定制的原材料，对于国内化工企业来说，还真是从未有过的挑战。
　　为了不出丝毫闪失，许小曙派出技术人员，在那家国企轮班盯了几个月，历经成千上万次的实验、改进，终于有了丰厚的回报。他们研发的尼龙粉末材料，尽管强度略低于德国产品，但韧性却是他们的两倍。
　　“如果3D打印产业是一个金字塔，那么华曙只是里面的一小块砖”
　　3D打印热了，各方对它的投资意向也开始热得发烫。在我们采访的3个小时里，许小曙就接到了两家投资公司打来的电话，而他的抽屉里，这样的名片已有好几百张。但许小曙并不认为这是重要的资金来源，“至少在早期研发阶段，技术方不能丧失控股权。”
　　如今，3D打印写进了我省的政府工作报告，无疑是个利好。对于历经两年多的低调与坚守，最终获得政府的支持，许小曙欣慰之余却有他的独到看法。
　　“我希望政府着眼支持的，不是我一个华曙，而是整个3D打印产业。如果3D打印产业是一个金字塔，那么华曙只是里面的一小块砖。”
　　3D打印产业是一个怎样的金字塔呢?许小曙又开始在黑板上画起图来，他说，如果华曙生产的设备与材料处于金字塔的塔身，那光学系统与控制系统研究这些尖端技术，就处于塔尖，而3D打印的出现对这些技术提出了更高的要求，需要更广泛深入的研发。有了塔尖与塔身的完美配套，就会衍生出处于塔基的关于3D打印的庞大应用。
　　目前，广东省投资十几亿，正酝酿成立3D打印产业园，届时，几十家与3D打印相关的企业均将入驻。他们更积极与中国科学院斡旋，要把中科院专门研究3D打印技术的增量制造研究中心的牌子挂到广东去。
　　“与这些省市的高调投入相比，目前我省拥有的优势就是华曙在湖南。”只是这个优势，早已被人虎视眈眈。许小曙并不讳言，广东已派人前来接洽，希望华曙能在广东成立分部，而上海、成都等地也抛来了“橄榄枝”。
　　“别人有那么快的动作，我相信湖南也能。”就像把如此尖端技术的创业基地放在湖南一样，许小曙有一种难言的故土情结。但的确，时不我待，在许小曙看来，如果没有配套的政策、产业，华曙就像孤零零的一块石头，迟早不能保住龙头地位的优势。“中国人都很聪明，我们能研发的，别人也能研发，只是时间问题。”
　　说归说，已有了先发优势的华曙，又怎会拱手让人?“过去，在汽车领域，在家电领域，我们总是在尽力追赶人家已领跑好几十年的技术。但3D打印，可以说，我们与国外尖端技术站在了同一水平线上，在这一领域，我们大有可为。”许小曙自豪地说。而他的梦想，还仅仅只是起步。


　　应用　和中南大学合作，促进3D打印在医疗领域的运用


　　许小曙告诉我们，“小批量生产与开模具所需要的高成本之间，矛盾显而易见，但3D打印告诉大家，这不是问题。”因为3D打印最适合小批量、个性化的产品生产，目前在航空、医疗、军事等领域与小家电研发方面都得到了应用。
　　华曙高科计划在珠海航展展出的两款飞机，一款是四悬翼的，一款是固定翼的。四悬翼直升机已试飞成功，固定翼的还在组装。飞机机翼、外壳等由公司3D打印制造，发动机、控制系统由合作单位制造。
　　一般来说，飞机制造公司一年的产能仅为几十架次。每架飞机有几十万个零部件，如果开模生产，那将是一笔庞大的投入，且效率低下。华曙高科生产的第一台3D打印机已出口至美国，买家就是为飞机制造公司提供零部件生产的一家服务商。
　　“3D技术在医学上广泛使用是一个趋势。”许小曙认为。目前，华曙高科已经和中南大学有相关方面的合作，双方将共同促进3D打印技术在医疗领域的运用。此外，该技术在珠宝、鞋类、工业设计，建筑，工程和施工(AEC)，汽车，教育，地理信息系统，土木工程，枪支以及其他领域都有所应用。但因为材料种类和价格的限制(目前一公斤尼龙材料市价约450元)，进入普通人家尚需时日。
　　去年10月以来，华曙高科另有6台3D打印机交付国内用户，每台价格达200万元。因为长沙造3D打印机比美、德同类产品价格低三成，所以产品供不应求。目前每月仅能生产两台新品，而每月订单达到5台。预计今年生产30台打印设备，60吨打印材料。


　　规划　投资百亿，在长沙建“3D打印研究中心及工业园”


　　越来越多的人意识到3D技术可能带给生活和经济的改变，纷纷瞄准这个市场。近段时间以来，华曙高科订单量不断增加。据中国3D打印联盟的罗军估计，未来 3年内，这一产业有望达到百亿产值，市场规模将保持每年至少一倍以上的增长速度。然而厂房规模受限，生产规模跟不上市场需求，制约了这一高新技术企业的快速发展。
　　除了扩园，建立技术研发中心也是一个困扰着他的问题。不论是材料还是打印机技术都还有很大的提升空间，谁最先掌握先进技术，就意味着谁先掌控制造业，而美国、德国等国都已拥有各自的研发中心。目前，广东省投资十几亿元正酝酿成立3D打印产业园，想把中科院专门研究3D打印技术的增材制造研究中心的牌子落户在广东。而湖南拥有的优势就是许小曙在长沙。
　　许小曙有自己的想法，当年他把如此尖端技术的创业基地放在湖南，是因为强烈的故土情结。这一次也是一样，他希望研究中心设在长沙。此外，如果没有配套的政策、产业，华曙高科就像孤零零的一块石头，迟早不能保住行业龙头地位。笔者在发稿前得知，省市领导正在多方寻求与中科院间的共识，也许很快我国3D打印技术研发中心将落户长沙。
　　华曙高科已经明确未来规划：在长沙建立“3D打印研究中心及工业园”，将分三期实施，总投资100亿元，总建设周期为8年。这就是许小曙梦幻般而终将成为现实的3D打印王国。