第四節　3D打印與智能制造人才培養

智能制造應該是產品還沒有下生產線就知道它的用戶是誰。“機器換人”可能是智能制造的一個必要條件，但不是充分條件。機器換人導致無人工廠出現，但無人工廠并不是智能制造。智能制造是一個體系，它是滿足用戶個性化需求的一個生產狀態——互聯網＋人工智能＋智能制造模式。

縱觀近年3D打印發展史，3D打印已逐步從單純的技術研發轉化為實際生產，廣泛應用于汽車制造、醫療、科學研究、建筑設計等領域，不斷實現技術突破。3D打印正逐步步入拐點期，技術層面的突破性進展將成為3D打印推動工業4.0革命、引領“中國制造2025”向“中國智造”轉變的著力點。

現代的工業設計很大程度上依賴美學和工程學的結合，過去工業產品一般只求實用耐用，但是隨著社會的發展和進步，人們對產品的美觀程度也有了相當程度的要求，要搞好設計必須從美學和工程學兩個方面入手。

培養STEM素養人才（S：科學——Science；T：技術——Technology；E：工程——Engineering；M：數學——Mathematics）是提升國家競爭力的關鍵。現今理工科教育力求把學生學習的各科知識與機械制造過程融在一起。3D打印技術為學生們的創新提供了便捷之路。3D打印機不像傳統制造機器那樣通過切割或模具塑造制造物品。它通過層層堆積形成實體物品的方法從物理的角度擴大了數字概念的范圍。對于要求具有精確的內部凹陷或互鎖部分的形狀設計， 3D打印機是首選的加工設備，它可以將這樣的設計在實體世界中實現。3D打印突破了傳統制造的限制，為以后的創新提供了舞臺。

數字工藝教育普及市場空間巨大，3D打印機進入家庭、學校將變為新常態。3D打印技術不需要長時間的工藝技巧訓練，輕易地就可以完成不可思議的立體造型。3D打印可以讓每個人的設計思想得到解放。手機終端后面是龐大的互聯網技術團隊和信息技術團隊，因此，若要讓3D打印機將來變得像手機一樣普及，首先要解決的是3D打印機的信息化改造，才能適應未來移動互聯網和移動信息網絡的全面普及。目前，要設法讓每一臺打印機都有一個相對強大的后臺支撐，愛好者可以很方便地將他們開發的軟件上傳，能夠聯網到一個個平臺，自動進入各個云端，要給3D打印機安裝一個CPU，這個CPU可以隨時升級，遠程控制，可以自動修復、自動換行、自動與上下游相關配套模塊結合。

當前，全球新一輪科技革命和產業變革風起云涌，增材制造、工業互聯網、工業大數據、工業4.0（工業1.0是機械化，工業2.0是電氣化和內燃機，工業3.0是自動化和信息化加精益化，工業4.0是智能制造）等一批新的生產理念不斷涌現。以互聯網為核心的新一代信息技術融合創新，已經成為驅動信息技術與實體產業融合發展的新引擎。

智能制造系統不只是人工智能系統，也是人機一體化智能系統，是混合智能。它能熟練地應用三維軟件設計出所需的零部件，利用有限元分析，進行強度、疲勞等驗證，并且生成足以指導生產的二維工程圖，或者直接拿到數控設備上加工出來。

衡量一個好的設計人員的標準是看他的學習能力、搜索能力、思維能力、創新能力的綜合水平。勤于思考，運用設計繪圖軟件開發一些新的功能，方便實用，就是創新。3D打印的流程包括CAD設計、橫切面重建、逐層打印，其核心是計算機輔助設計。一個有發明渴望的人，加上一臺筆記本電腦、一臺3D打印機就能把創意“打印”成樣品。