《超級裝備》專訪| 盧秉恒院士：有一種幸福叫有夢想

智能裝備，是大型紀錄片《超級裝備》所要展現的重要內容。3D打印，作為智能裝備的重要組成部分，將為人們呈現人類智慧、想象力與科技進步之間的關系。2018年1月25日，中國3D打印技術領域的領軍人物盧秉恒院士，在北京接受了總導演韓晶的訪問。

Q：盧院士您好!得知您剛剛病愈出院就趕去武漢開會，現在又舟車勞頓從武漢趕來北京接受《超級裝備》的訪問，非常感謝您對節(jié)目的支持。作為3D打印技術領域的領軍人物，您第一次接觸3D打印是什么時候？

A：1992年我在美國做訪問學者，參觀了底特律的福特汽車工廠，他們用3D打印來開發(fā)汽車的樣車，當時我看了很感興趣。1993年回國后，西安有個軍工廠想上這個技術，他們就找到我對項目進行論證。當時，他們已經安排好要進口3D打印設備，后來因為經濟情況發(fā)生變化就沒有采購。我就想，既然國內對3D打印那么感興趣，而進口設備的價格又那么高，我們?yōu)槭裁床蛔约洪_發(fā)一個呢？

Q：一次偶然的機會您與3D打印初遇，回國后看到國內又有需求，所以就決定去做這件事了。但我好奇的是，1993年您已經年近半百了吧？一個人在四五十歲的時候，想重新開始做一件全新的事，而這件事國內還沒有人做過，這需要非凡的勇氣。那么，到底是什么原因促使您作出決定，把自己的下半輩子跟3D打印牢牢捆綁在一起呢？

A：當時也有人勸我，做這個技術開發(fā)需要很多資金，你沒有錢怎么辦？我覺得錢是人找來的，只要社會有這種需求，就肯定能找到錢做這項技術的開發(fā)。當時我就用自己做科研剩余的一二十萬經費，先做了一個原理性研究。

94年我到北京參加一個先進制造技術會議，當時我是副教授，沒有安排我發(fā)言。到了自由發(fā)言環(huán)節(jié)，我就上臺把這項技術給大家作了介紹。科技部一位領導聽了很感興趣，就讓我寫一份建議書給他。由于時間倉促，我只寫了四五頁紙就交給他了。半個月后，我接到一個通知，部里準備派人來我那兒考察。

后來是當時工藝司的副司長崔賢杰來考察的。我加班做了一臺樣機，雖然很簡陋，但是把原理都展現了，軟件硬件模型也都有。他看了以后很滿意，就跟西安交大簽了一份250萬元的支持協議。

若干年之后，我跟他又見面時，他告訴我，當時他和我一握手，發(fā)現我手上有老繭，就覺得把項目交給這個人比較靠譜，因為這個人有實踐工作經驗。我之前在工廠干了十一年，車銑铇磨全都做過，所以留下了老繭。

Q：跟你一握手就知道您是一位實干家，而不是空想家。從1993年您第一次接觸3D打印到今天，已經二十五年過去了，3D打印這個詞也從陌生變成了耳熟能詳�，F在大家都知道，金屬打印和生物打印是3D打印技術領域比較重要的兩塊，而生物3D打印也正是您的團隊的最大亮點，包括首例人工椎骨的打印并成功植入人體。您能談談生物3D打印技術在醫(yī)療領域的應用以及它的未來前景嗎？

A：首先，3D打印是一項完全數字化的技術，可以精確控制材料疊加到哪一個點，非常靈活。人體的骨骼、器官都是個性化的，形狀又很復雜，只有3D打印能滿足它復雜而個性化的需求，所以3D打印技術應用于生物醫(yī)療領域，就得到了快速的發(fā)展。在骨科手術中，它可以為醫(yī)生提供手術方案和醫(yī)療模型，可以個性化再造由于交通事故、癌癥治療手術取掉的骨頭，而且人工內置物做得非常精確。

就像我們用生物3D打印技術做的人工下頜骨，做了二十幾個病例，個個都很成功，給患者帶來了福音。

在科研上討論得最熱的怎么制造活性器官這方面，包括人造皮膚、人造角膜、人造心臟瓣膜，以及人造的肝臟、腎臟、心臟等，前景也非常廣闊。當然，路也很長，因為涉及到對人體的影響，要非常謹慎，不能光看正面，還得考慮有沒有負面作用，要經過大量的臨床驗證，取得大量數據。

Q：您剛才為我們展望了通過生物3D打印技術打印活體器官的未來前景，這是不是意味著，在不遠的將來，如果我們的某個臟器得了癌癥，我們可以打印一個新的臟器，來替換掉那個病變器官對吧？這讓我想起Facebook的創(chuàng)始人扎爾伯格以及《從零到一》的作者彼得·蒂爾，他們都曾對人類的壽命延長抱有信心，甚至表示“長生不老”將會在本世紀內實現。那么，您認為通過3D打印技術結合合醫(yī)療手段，克服人體的衰老和病變，有可能在未來實現嗎？

A：延緩人體衰老以及人有沒有可能實現長壽，這主要有待于基因科學的研究。今天早上我看到我們在這方面又取得了很大進展，上海的一家研究所克隆出兩只猴子，我想這也是人類在這方面取得的一大進步吧。我們在生活中的各種遭遇，因為受傷、局部病變導致一些器官受損，這個時候，3D打印技術就為再生醫(yī)學開辟了一條非常好的路。

制造活體器官，與基因科學相輔相成，基因科學延緩人體衰老，而3D打印技術則讓人體的各個器官都能健康地活著，萬一受損，我重新再造一個，這樣就不僅能延長壽命，而且還能使臟器都處于一個健康的狀態(tài)。

Q：您描述的前景確實非常迷人，一些好萊塢電影也展現過類似情景。比如未來，我們能造出一些生化人或合成人，電影里也稱之為“加強人”，是把人體的一部分原生器官與人造器官組合在一起，變成更強悍的人類。也有人說，霍金在某種程度上很像未來人，因為除了他的大腦，身體的其它部分都可以被替換。您能否預測一下，如果我們真的要實現這一步，大概需要多久？

A:我認為，局部的器官再造，應該在十到二十年內可以實現，并且能夠實際應用。但能不能與原來的大腦整合起來，還需要更深入的研究。讓人造臟器保持活動是一回事，讓它能夠受更復雜的大腦的控制，是另一回事。

目前的醫(yī)學研究已經發(fā)現，人的壽命主要靠情緒影響，這是一個非常復雜的高級的生理過程。而我們現在研究的再生細胞還是一個較低層次的生物過程，要跟大腦很好的合作，還需要更深入的研究。此外，這里面是不是還有倫理學的問題，人類還要深入思考。

Q：說到人造器官，就不能不聯想到材料的革新。比如3D打印的骨骼，從最早的鈦合金，到后來的聚醚醚酮，也就是peek材料，您是怎么看待這個變化的？

A：3D打印工藝在不斷向前推進，材料學也在不斷發(fā)展。以前用鈦合金打印人造骨骼，是因為生物相容性好，沒有副作用，但在替代某些器官時也會有問題。

比如，我們的牙齒用鈦合金做，總讓人看著像假牙，不太美觀，患者心理上會有壓力。再比如，頭蓋骨如果受損，用鈦合金修補，它的導熱性能不一樣，金屬導熱快又貼近頭皮，對環(huán)境溫度比較敏感，這會讓患者感覺頭皮涼颼颼的，很不舒服。

但是peek材料就沒有這個問題，它的導熱性能和人體骨骼相差不多，強度也非常好，高于我們骨骼的強度，雖然比金屬差一點，但作為人體骨骼替代物，已經足夠了。

Q：除了3D打印技術之外，現在又出現4D打印這個詞了。3D打印是一個空間概念，那么4D打印，是不是指三維空間再加上一個時間維度呢?

A：4D打印，實際上是用一種智能材料來做3D打印。通過控制環(huán)境的變化，比如溫度、磁場的改變，使它的形狀也隨之改變。

比如，打印一個零件，我們可以先做好一個容器，但里面還要安裝復雜的管道，用3D打印可能就裝不進去了，那我就用4D打印，先打印出一根線材放進去，然后改變溫度或者電磁場，對它進行誘導，它就會變成我們所設計的彎彎曲曲的形狀。把一個不容易裝進去的復雜的東西，變成一個小東西裝進去，再讓它發(fā)生變形，恢復它的功能。

有了4D打印，我們就可以打印直線，打印二維的東西，然后通過環(huán)境的改變，把它變成三維的東西，這就是4D打印的優(yōu)勢。

Q：這聽上去確實有很大的想象空間。一個人有夢想是一種幸福，記得在西安交大第一次采訪您時，您讓我分享了您的太空3D打印之夢。今天，當我們第二次訪問您的時候，您能讓更多的觀眾也分享您的夢想嗎？

A：在太空打印東西，也是始于人們的需求。我們把空間站建在太空，我們到其他星球去工作，我們的設備和零件同樣會有損耗和損壞。如果從地球上打印好發(fā)射到太空，那么發(fā)射成本會很高。不如發(fā)送一臺3D打印設備到空間站，空間站有什么零件需要更換，我們就直接打印出來進行更換，這樣時間短，代價低。

當然，太空3d打印我們需要面對一些新的問題，但是太空打印也有很多優(yōu)勢。如果我們在地球上要制造一個十米長的東西，我們的工業(yè)母機可能需要超過十米，越大的產品需要更大的裝備，費用會很高。但是在太空，我們可以用一臺小設備打印出大東西。太空沒有重力，所以打印的東西不會變形，也不需要支撐，會帶來很多方便。

再比如，我們在太空建造太陽能電站，太空的太陽能是非常純凈的，沒有地球大氣層的遮擋，發(fā)電效率比地球高五倍。利用太空的無限空間和很廉價的能量，把地球上的一些制造活動搬到太空中去，我只要發(fā)射一些粉末材料或者素材到太空，就可以在太空打印出高速列車或者大飛機，然后再緩慢降落在地面，供地球上的人們使用，這就大大節(jié)省了在地球上制造這些東西所需要的能量和空間。我們可以用節(jié)省下來的空間去建造高檔住宅，進行綠化，改變地球的生態(tài)環(huán)境。

我覺得這個可能性是存在的，所以我愿意為這個夢想，帶領年輕人一起去奮斗！

Q：您的設想是未來我們可以在太空建造太空打印工廠，利用取之不盡、用之不竭的太陽能，和太空的失重環(huán)境，用一臺小機器打印出理論上可以無限大的東西，然后讓這些東西返回地球為人類服務，節(jié)省地球空間、材料和能源。我覺得這個夢想不僅僅屬于盧院士您個人，它也是每一個中國人的夢想。創(chuàng)新、智能、未來，這是紀錄片《超級裝備》要著重表現的內容，希望我們能夠早日實現這個美好的夢想。非常感謝您！


來源：快速制造國家工程研究中心