郝亮：3D打印技术将颠覆珠宝制造模式

       郝亮教授曾为英国埃克斯特大学叠加制造中心的核心研究人员、博导，英国Choc Edge公司创始人，在英国有11年工作经验。2013年他回国成立武汉巧意科技公司，次年全球最新款3D巧克力打印机——ChocCreator　2.0发布，引起广泛关注。Choc　Creator　2.0以巧克力为“油墨”，能快速精确地打印出定制的图案或模型。2015年受聘于中国地质大学(武汉)珠宝学院担任特聘教授和博导，现担任中国地质大学珠宝学院珠宝首饰先进制造研究中心学术带头人。日前就3D打印技术在珠宝设计中的应用及3D打印技术的未来发展趋势对郝教授进行了采访。

 

郝亮教授

高复杂结构首饰3D打造

    郝教授称早在十多年前在英国留学期间，他就已经接触3D打印技术，当时3D打印还主要应用于医学和航空领域。如今，作为3D打印行业的专家，郝亮教授在珠宝学院大力支持下，负责组建珠宝首饰先进制造技术研究中心。

    该研究中心以发展新型3D打印和先进制造技术，推动个性化、艺术化和智能化珠宝首饰领域的创新设计、制造和服务能力为主要工作。研究中心建立初期，郝亮教授在珠宝首饰研发内容上已涉及多个方向，形成完整研发链条，包括：金属粉末3D打印、工艺改进及设备研发。在郝亮教授带领下，研究中心科研团队开发了贵金属浆料3D打印设备及其相关的材料制备方法，并已获得多项发明专利和实用新型专利。该技术以复杂个性化结构、高纯度的金属创意首饰为成形对象，研发适合其成形的低成本浆料喷射三维打印装备及其制造关键技术，最终制造出高复杂结构的首饰制品。此外，该技术还与与干燥、脱脂和烧结工艺相结合，最终制得艺术化金属首饰制品。据悉，该技术在国内外属于首创。

郝亮教授认为，创意设计是提升3D打印珠宝首饰产品附加值的重要因素。所以，研究中心还基于3D打印设备、工艺和材料特点及其成型的自由度和局限性，结合创新设计思想与数字化技术，探究贵金属首饰和创意珠宝在3D打印技术下的创新设计理念、表现形式和工艺实现技法。特别是探究3D打印技术在结合传统工艺或智能可穿戴技术中的创新应用。

    目前，研究中心与企业、各科研院所建立了广泛而深入的合作。2016年9月与周大福珠宝有限公司签订了产学研合作协议，2015年8月受聘担任金运激光有限公司3D打印事业部首席科学家。2016年2月，由郝亮教授牵头，中国地质大学珠宝学院、地学院、材化学院联合申报的2016年度国家自然科学基金项目《喷射增材成形滑坡模型材料与结构双梯度滑带层基础研究》和与华中科技大学材料科学与工程学院联合申报项目《增材制造多孔Cu-Ni合计用CVD法制备结构可控三维石墨烯基础研究》 都已获得国家自然科学基金委资助。其中，研究《喷射增材成形滑坡模型材料与结构双梯度滑带层基础研究》项目有望在喷射复合材料界面机理，梯度材料及多孔结构喷射工艺与滑带破坏机制等方面获得原创性成果，为滑坡试验和防治提供新的分析方法，也为开拓增材制造在地质学科和灾害预防领域的创新应用奠定了理论和技术基础。

个人定制珠宝将成趋势

那么，未来3D打印将呈现怎样的发展趋势?

郝亮教授认为，未来十年之内，3D打印极有可能成为非常主流的应用方式。从2007年起，郝亮教授在英国开始进行巧克力3D打印方面的研究与市场开发。经过五年时间，第一款机器才研发成功，这是世界首台3D巧克力打印机，引发多家媒体报道。

“其实，当时我们做这个项目的时候，是想通过巧克力这一案例来引导大众化的创新和个人定制。如果能够进行有机转换的话，它所衍生的思维理念是可以应用到其他行业。”郝教授说。

2015年，郝亮教授开始尝试将3D打印模式融入到黄金珠宝行业。郝教授认为，现在的首饰价格主要是由其材料价值所主导，如黄金首饰，由于设计和加工而增加的附加值还非常少。加之，目前黄金珠宝行业的生产主要采用的是传统模具和精密制造，产品的形状、设计雷同度较高，艺术性却相对较弱，同时也很难为单个客户进行个性化定制。“这是行业发展的通病，同时也将成为行业进行自我创新发展的很好的尝试方向。”郝教授说。

郝教授表示：“Idea(创意)+3D打印云制造”模式将成为未来珠宝首饰高效制造的重要趋势。3D打印技术将对现有黄金珠宝制造模式带来颠覆性改变：它可以变成一种分散化、轻资产的模式，对传统重资产的黄金珠宝行业无疑将是一大利好消息。在供给端，很多3D打印设备和制造可以实现资源共享，且该模式所提供的是一种按需制造生产流程：消费者下定单，特别是他下了他个人定制的定单之后，这个产品才正式进入到制造环节。”

郝教授还认为智能首饰将成为黄金珠宝行业创新发展的重要领域。

现有的智能首饰，加工过程涉及很多零件，并行组装的过程复杂且要求精细，稍微不慎，就容易出现产品不达标。从3D打印角度来说，我们希望能让智能首饰的制作过程更简单和一体化，以及能够为客户进行个人定制，这样，客户就能得到一个更为实用或尊贵的产品。

郝教授表示：“我们经常接触的智能产品如手机等，多以平面型为主，芯片依据机体而进行设计，也是平面型居多。而智能首饰却不一样，它对电子芯片提出了更高的要求。比如说指环需要柔性或者是弯曲状的设计，为了更好的贴近皮肤或者是贴近人体的形状，这些电子设计也将会进行相应改变，以富有延展性，所以柔性电子与首饰的结合也将成为智能首饰未来发展的重要方向。”

开放共享才能赢在未来

对于日前GE花巨资收购两家3D打印巨头，郝亮教授认为，世界工业制造巨头着手在3D打印领域布局，将极大推动3D打印技术成为主流的智能制造技术。同时，更多传统和新兴公司都开始加入到3D打印领域，竞争将更为激烈，新一轮的强强联合、重组并购由此拉开序幕。

郝教授分析道：“绝大多数金属3D设备商盈利良好或大幅上升，其中大部分为德国或欧洲的公司，通过技术竞争力，在中国和全球销售大量高价格的设备。同时，低价桌面3D打印塑料机价格开始接近千元，700元左右的机器也即在国内上市，民用台式机竞争将更为残酷，国际领头企业makerbot、3D systems在此领域获利困难。”郝教授指出，面对竞争激烈的3D打印行业，提高产品技术竞争力是核心，强强联合、开放共享也很重要，孤木难成林。

对桌面级民用3D打印机设备商如何从孤木形成森林的问题，郝教授举了一个商业案例。Ultimaker 是欧洲最大的塑料台式打印机供应商，一直坚持开源共享的机器和应用开发的战略，近期获得巨额银行贷款支持，用于其开放和共享式的生态系统的建设。国内设备提供商能否借助多种方式的共享战略，在应用领域布局，形成和国外thingsverse、 3d hubs、mini factory类似的创客社区和共享平台极为关键，希望和行业人士一起携手推动!