法國國家技術(shù)科學(xué)院院士呂堅：未來增材制造發(fā)展有四大趨勢

6月16日，在第六屆中國（西安）國際3D打印大會上，法國國家技術(shù)科學(xué)院院士、香港城市大學(xué)工程學(xué)院講座教授呂堅作了主題分享，分析了未來增材制造發(fā)展趨勢。

呂堅院士表示，未來增材制造的發(fā)展趨勢主要關(guān)注如下幾方面，一是材料本身的發(fā)展十分重要，如墨水的形式及粉末的設(shè)計，要考慮自身性能和成形性；二是非均勻性控制工程，包括梯度材料，其非均勻性控制成為自然的重要領(lǐng)域；三是由于增材制造多材料制造提供了諸多的可行性，因此多相工程也是未來的重要領(lǐng)域；四是由于多相工程衍生出來的內(nèi)應(yīng)力問題突出，各種材料熱膨脹系數(shù)、力學(xué)性能不同，導(dǎo)致在冷卻和成型過程中，必然產(chǎn)生復(fù)雜的內(nèi)應(yīng)力，因此預(yù)應(yīng)力工程十分重要。

“未來通過3D、4D打印技術(shù)，將會實現(xiàn)器件剛?cè)峤Y(jié)合，拓?fù)淇勺儭⒐δ?智能化?！?呂堅院士表示。

呂堅院士還分享了團(tuán)隊在4D打印領(lǐng)域的研究情況。他表示，4D打印是增材制造的技術(shù)之一，可以打印有形狀記憶的金屬、陶瓷或高分子材料，隨后通過熱、電、預(yù)應(yīng)力等多刺激的變形，實現(xiàn)了4D打印陶瓷。

通過該技術(shù)，發(fā)展了彈性體衍生的折紙?zhí)沾珊?D打印陶瓷，更重要的是發(fā)展了新型的陶瓷體系。該技術(shù)實現(xiàn)了在燒結(jié)前變形能力強，在燒結(jié)后實現(xiàn)納米晶和非晶的有效組合，從而大幅提高部件的力學(xué)性能。

據(jù)了解，通過打印4D打印陶瓷和折紙結(jié)構(gòu)，還可以打印形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如制氫催化劑。該方法制造的器件力學(xué)性能比強度高，與其他類似打印技術(shù)相比，比強度更高十?dāng)?shù)倍，或者同一比強度下，相應(yīng)尺寸小數(shù)十倍。

另外，呂堅院士表示，團(tuán)隊還推出直寫式4D打印梯度結(jié)構(gòu)陶瓷，通過打印所得平面前驅(qū)體陶瓷，在不施以任何外力和裝置的情況下，在熱處理過程中自動按照預(yù)先設(shè)計進(jìn)行變形，轉(zhuǎn)化為擁有特殊形狀的復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷。其壓縮力學(xué)性能十分優(yōu)異。

呂堅院士指出，4D打印陶瓷要從解決“卡脖子”問題，轉(zhuǎn)化為新材料、新部件、新工藝、新產(chǎn)品、新裝備，可以實現(xiàn)部分應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)先。更好的服務(wù)5G通訊、3C產(chǎn)業(yè)、無線充電、可折疊手機、生物醫(yī)療、航空航天、核電產(chǎn)業(yè)等。

增材制造正在改變傳統(tǒng)制造業(yè)

但該模式在產(chǎn)品開發(fā)初期

有著非常嚴(yán)苛的要求

設(shè)計者需要考慮產(chǎn)品質(zhì)量、成本和用戶要求

因此，增材制造軟件十分重要

6月27-29日

深圳華中科技大學(xué)研究院

將攜增材制造工藝CAE仿真軟件、焊接工藝CAE仿真軟件

熱處理工藝CAE仿真軟件等前沿成果

亮相2023國際新材料展新材料科技成果專區(qū)

附部分展品詳情

增材制造工藝CAE仿真軟件

iAdditive是一款適合于激光選區(qū)熔化、電子束選區(qū)熔化、激光定向能量沉積、電子束定向能量沉積、電弧熔絲增材等大多數(shù)增材制造工藝的國產(chǎn)自主仿真軟件，并且可模擬鋼、鋁、鈦、銅、鋅、鎂等同種及多材料的打印；接口開放，支持自定義材料，內(nèi)嵌100多種材料庫，材料參數(shù)隨溫度非線性變化。

應(yīng)用領(lǐng)域：航空、航天、航發(fā)、汽車、石油、電子、船舶、兵器、軌道交通等領(lǐng)域

焊接工藝CAE仿真軟件

InteWeld 可以建立焊接工藝有限元模型，包括材料、焊接工藝及裝夾等條件進(jìn)行設(shè)置，支持千萬級別實體網(wǎng)格模型，數(shù)百條焊縫及數(shù)十種焊接工藝或多種熱處理工藝的流暢操作、可視化顯示及設(shè)置；具備多種求解算法，包括熱彈塑性，局部整體映射算法等，可以對焊接過程溫度場、變形場、應(yīng)力場等進(jìn)行求解計算。

應(yīng)用領(lǐng)域：航空、航天、航發(fā)、汽車、石油、電子、船舶、兵器、軌道交通等領(lǐng)域

熱處理工藝CAE仿真軟件

GoHT是一款國產(chǎn)自主可控的專業(yè)熱處理工藝仿真工業(yè)軟件，主要用于仿真熱處理過程的溫度場、應(yīng)力場、變形場和正火、淬火、回火、固溶、時效等熱處理工藝設(shè)計。

四面體網(wǎng)格自動生成軟件

VisionMesh是一款四面體網(wǎng)格自動生成軟件，無需幾何修復(fù)，僅需幾分鐘時間人工操作，其它時間交給算法，即自動生成并優(yōu)化出高質(zhì)量網(wǎng)格，效率達(dá)200萬單元/小時，網(wǎng)格生成過程中同步支持差、并、交等布爾運算，無需在CAD中進(jìn)行三維組合體的模型編輯。并且網(wǎng)格加密形式豐富，支持曲率、點、線、球、圓環(huán)、圓柱、距離場及導(dǎo)入幾何體加密。

應(yīng)用領(lǐng)域：航空、航天、航發(fā)、汽車、石油、電子、船舶、兵器、軌道交通等領(lǐng)域