第四节　3D打印与智能制造人才培养

智能制造应该是产品还没有下生产线就知道它的用户是谁。“机器换人”可能是智能制造的一个必要条件，但不是充分条件。机器换人导致无人工厂出现，但无人工厂并不是智能制造。智能制造是一个体系，它是满足用户个性化需求的一个生产状态——互联网＋人工智能＋智能制造模式。

纵观近年3D打印发展史，3D打印已逐步从单纯的技术研发转化为实际生产，广泛应用于汽车制造、医疗、科学研究、建筑设计等领域，不断实现技术突破。3D打印正逐步步入拐点期，技术层面的突破性进展将成为3D打印推动工业4.0革命、引领“中国制造2025”向“中国智造”转变的着力点。

现代的工业设计很大程度上依赖美学和工程学的结合，过去工业产品一般只求实用耐用，但是随着社会的发展和进步，人们对产品的美观程度也有了相当程度的要求，要搞好设计必须从美学和工程学两个方面入手。

培养STEM素养人才（S：科学——Science；T：技术——Technology；E：工程——Engineering；M：数学——Mathematics）是提升国家竞争力的关键。现今理工科教育力求把学生学习的各科知识与机械制造过程融在一起。3D打印技术为学生们的创新提供了便捷之路。3D打印机不像传统制造机器那样通过切割或模具塑造制造物品。它通过层层堆积形成实体物品的方法从物理的角度扩大了数字概念的范围。对于要求具有精确的内部凹陷或互锁部分的形状设计， 3D打印机是首选的加工设备，它可以将这样的设计在实体世界中实现。3D打印突破了传统制造的限制，为以后的创新提供了舞台。

数字工艺教育普及市场空间巨大，3D打印机进入家庭、学校将变为新常态。3D打印技术不需要长时间的工艺技巧训练，轻易地就可以完成不可思议的立体造型。3D打印可以让每个人的设计思想得到解放。手机终端后面是庞大的互联网技术团队和信息技术团队，因此，若要让3D打印机将来变得像手机一样普及，首先要解决的是3D打印机的信息化改造，才能适应未来移动互联网和移动信息网络的全面普及。目前，要设法让每一台打印机都有一个相对强大的后台支撑，爱好者可以很方便地将他们开发的软件上传，能够联网到一个个平台，自动进入各个云端，要给3D打印机安装一个CPU，这个CPU可以随时升级，远程控制，可以自动修复、自动换行、自动与上下游相关配套模块结合。

当前，全球新一轮科技革命和产业变革风起云涌，增材制造、工业互联网、工业大数据、工业4.0（工业1.0是机械化，工业2.0是电气化和内燃机，工业3.0是自动化和信息化加精益化，工业4.0是智能制造）等一批新的生产理念不断涌现。以互联网为核心的新一代信息技术融合创新，已经成为驱动信息技术与实体产业融合发展的新引擎。

智能制造系统不只是人工智能系统，也是人机一体化智能系统，是混合智能。它能熟练地应用三维软件设计出所需的零部件，利用有限元分析，进行强度、疲劳等验证，并且生成足以指导生产的二维工程图，或者直接拿到数控设备上加工出来。

衡量一个好的设计人员的标准是看他的学习能力、搜索能力、思维能力、创新能力的综合水平。勤于思考，运用设计绘图软件开发一些新的功能，方便实用，就是创新。3D打印的流程包括CAD设计、横切面重建、逐层打印，其核心是计算机辅助设计。一个有发明渴望的人，加上一台笔记本电脑、一台3D打印机就能把创意“打印”成样品。