新职业，上岗了⑦｜人才缺口800万！看3D打印“魔法师”如何天马行空造“世界”

【蜂耘网　3D打印】3D打印“金”钥匙、3D打印飞机盲盒、3D打印“松山虎”……今年一些高校录取通知书以3D打印产品的形式惊艳亮相，科技感满满，深受学子们喜欢。

 

3D打印也被称为增材制造，作为新质生产力，在为中国制造业高质量发展注入新动能的同时，也日渐走进我们的生活。

 

这背后催生了一种新职业——增材制造设备操作员，即从事增材制造设备安装、调试、维修和保养，以及生产操作和运行管理的人员。他们如同“魔法师”一样，能把天马行空的想象变成一件件产品，赋予材料新“生命”，并应用于航空航天、医疗、模具、汽车制造，甚至珠宝、艺术创作等领域。

 

重庆机电增材制造有限公司增材制造设备操作员徐永杰，就是其中一位。

 

▲重庆机电增材制造有限公司，增材制造设备操作员徐永杰（左）正在进行3D打印。受访单位供图

万物皆可打印

 

能精确到20微米

 

走进重庆机电增材制造有限公司，偌大的金属3D打印车间，没有传统铸造车间焊花四溅场景，也没有隆隆的设备作业巨响声，取而代之的是安静作业的3D打印机、线切割机和热处理设备。

 

徐永杰紧盯电脑屏，手指轻轻移动鼠标。打印机里，一道激光束跳跃着射向平铺的粉末。伴随着细微的“哧哧”声，根据预先设定的扫描路径和参数，激光束在粉末里快速击射。瞬间，就能看到粉末熔融后形成一个清晰的图案。

 

▲增材制造设备操作员正在操作3D打印机。受访单位供图

 

22岁的徐永杰，学的3D打印专业，已经在该公司工作四年了。

 

“这是根据客户需求设计的模型，只需将相关数据传输至打印机上，就能打印出产品。”徐永杰说，他正在打印的是流道状、用于冷却模具的喷嘴——高219.5毫米、直径35毫米。打印机可同时打印16个，每个0.3千克重，用时约72小时。

 

徐永杰告诉记者，激光束每熔融一层厚度只有0.05毫米，肉眼根本看不到。激光束总共要来来回回熔融4392层金属粉末，才能完成整个产品打印。当激光束照射到金属粉末时，其能量会使金属粉末瞬间升温至熔点以上，从而使粉末颗粒熔化并相互融合。

 

“通过建模计算，运用激光把金属粉末堆积成形。与焊接或者用数控机床铣削等制造工艺相比，我们做的是‘加法’，所以叫做‘增材制造’。”重庆机电增材制造有限公司副总经理段虎明博士表示。

 

段虎明博士称，作为交叉学科，增材制造工程技术人员既要懂材料、热处理、机械加工，还要精通电脑操作，熟悉二维识图和三维软件等。

 

3D打印产品并不简单。徐永杰称，初学者最大难点是面对复杂的模型，打印出来的产品可能会出现翘曲，成为次品，“看到三维模型时，先要观察打印难点在哪，如果镂空就要在电脑图案上增加支撑、防止翘边，有时还需要凭经验修改打印参数等。”

 

段虎明博士表示，该公司3D打印可以精确到20微米，从复杂精密的机械零件到栩栩如生的产品模型，从梦幻般的建筑原型到个性化的生活用品都能打印，可谓所想即所得、万物皆可打印。

 

赋能传统制造

 

新材料、高端装备等应用潜力较大

 

《经济学人》杂志认为，3D打印技术将推动第三次工业革命。

 

为何这样说？

 

3D打印技术突破了传统制造技术对形状复杂性和材料复杂性的限制，让高效制造个性化、定制化、复杂的工业零部件成为可能，且3D打印具有时间短、成本低、产品轻量化等特点。

 

段虎明博士以某一火箭发动机喷嘴为例说明。镍基合金喷嘴，共涉及248个零件，其中有122个喷嘴，采用传统铸造工艺，工序包括铸造、焊接和钻空等，且产品质量难以控制。

 

如采用传统生产方式，工人要在铜套管中钻出上千个十字孔，并将铜套管固定到122个喷嘴上，组装复杂耗时，装配质量难控制，且其制造时间为3个月，产品更新换代需半年左右。若采用3D打印，设计简化，可将248个零件变为1个零件打印，大幅减小壁厚，重量减轻25%，打印时间最短35小时，产品换代时间由半年缩短至数天。

 

不仅如此，有数据显示，同样是制作新能源车的轻量化车架，传统方式生产周期40天，若采用3D打印，6天就能交付铝合金成品铸件，成本降低30%，砂模精度控制也从±1毫米升至±0.3毫米。

 

“3D打印在新材料、新能源、高端装备等领域应用潜力较大，是推动传统制造业转型升级的重要力量。”业内人士表示。

 

近年来，欧美已用3D打印整体火箭、发动机等产品，带动了新兴产业快速发展。我国3D打印设备产量，近年来保持两位数高速增长，今年上半年同比增长51.6%，3D打印产业集聚态势明显，已基本形成以环渤海、长三  角、珠三角为核心，以中西部部分地区为纽带的产业空间发展格局。3D打印产品主要集中在工业机械、航天航空、汽车领域，其次为消费品/电子、医疗、科研、政府/军用以及建筑领域。

 

人才缺口约800万人

 

正加快人员梯级化培养

 

运动鞋、义齿、大型建筑沙盘、3D人像……在重庆机电增材制造有限公司展厅，摆满了大大小小的3D打印物件，打印的金属零件工艺精湛、小巧细致，动物模型栩栩如生。

 

段虎明博士表示，目前，3D打印在传统工业领域的渗透率相对较低，处于起步阶段，预计未来十年，全球3D打印产业将处于高速增长期，应用深度和广度持续扩展，从简单的概念模型向功能部件直接制造方向发展。

 

为抢抓机遇，该公司正扩大3D打印产品规模，已着手购进更多激光打印设备和引进更多增材制造工程技术人员，届时产品打印效率将提高一倍多，产品产能也将翻番。

 

据了解，重庆3D打印产业也发展迅速。围绕3D打印设备生产、材料供应、软件及数据服务的企业，已经有几十家，但普遍存在人才缺口。来自国家制造业信息化培训中心3D办数据显示，3D应用人才缺口约为800万人。

 

值得欣慰的是，随着人社部将“增材制造工程技术人员”列为新职业，增材制造工程技术人员培养呈梯级化发展，除了职业学校外，现在更多的高校开设了3D打印专业。

 

段虎明博士建议，我国应强化战略人才力量建设，在国家人才培养计划中单列3D打印类别，多层次引育3D打印技术创新和产业领军人才；开设专业的学校应该在实训室建设、教学设备、师资培训方面加大投入，让学生在校有技能证可考，让更多天马行空的想象变成现实。

 

 

（蜂耘3D打印网　责任编辑：科技蜜）