南京理工大學(xué)增材制造已有SLM激光陶瓷3D打印等成果

2019年9月19-21日，IAME中國(guó)（西安）國(guó)際3D打印博覽會(huì)暨高峰論壇將在西安高新國(guó)際會(huì)議中心舉辦。2019IAME旨在搭建增材制造（3D打?。┛萍紕?chuàng)新的開(kāi)放合作共享交流平臺(tái)，匯聚全球頂尖的增材制造（3D打印）領(lǐng)域成果及人才，促進(jìn)行業(yè)各環(huán)節(jié)、產(chǎn)業(yè)鏈的銜接融合。南極熊作為戰(zhàn)略合作媒體，到西安現(xiàn)場(chǎng)全程報(bào)道。

△南極熊采訪(fǎng)南京理工大學(xué)賀老師（左）

南極熊：賀老師您可以給我們介紹一下南京理工大學(xué)在3D打印領(lǐng)域做了哪些研究，取得哪些進(jìn)展嗎？

賀老師：我們南京理工大學(xué)在3D打印領(lǐng)域有幾個(gè)特色，第一個(gè)是我們的研究涵蓋了增材制造的全流程，從制粉到設(shè)計(jì)，從成型過(guò)程，工藝仿真到工藝研究，再到我們的陶瓷工藝，以及我們做整體裝備。在制粉這方面，我們已經(jīng)形成了一定的產(chǎn)業(yè)化，可以實(shí)現(xiàn)小批量制粉，能夠開(kāi)發(fā)一些新材料，用于做一些新工藝的開(kāi)發(fā)。

在設(shè)計(jì)方面，我們提出了拓?fù)渚Ц衤?lián)合優(yōu)化的一個(gè)新方法，能有效地減輕重量，可以做一些功能性質(zhì)的結(jié)構(gòu)，比如說(shuō)隔熱、減震等。其中有一項(xiàng)變密度晶格設(shè)計(jì)，根據(jù)結(jié)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)的功能，受力情況不同，我們實(shí)現(xiàn)變密度晶格。我們還提出了一個(gè)光順?biāo)惴ǎ瑢?shí)現(xiàn)了大晶格和小晶格之間的平滑過(guò)渡。此外，還提出了晶格和拓?fù)渎?lián)合優(yōu)化，需要拓?fù)鋬?yōu)化的地方進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，需要晶格的地方設(shè)計(jì)成晶格。

在仿真方面，我們從底層開(kāi)發(fā)了熔池成型過(guò)程仿真，這也是比較有特色的。

在陶瓷方面，我們研發(fā)了一個(gè)基于SLM工藝的陶瓷3D打印平臺(tái)，初步的取得了一些探索性結(jié)果。
此外，我們還提出了一個(gè)整體增材制造的工藝，3D打印出的部件，不但要是實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能、而且還可以實(shí)現(xiàn)電信號(hào)傳輸?shù)?。關(guān)于整體化制造方面，我們最初主要是用于制造微納衛(wèi)星，在一個(gè)很小的尺寸內(nèi)實(shí)現(xiàn)整個(gè)衛(wèi)星的功能，里面需要用到很多PCB板，板與板之間的線(xiàn)路很容易產(chǎn)生冗余。我們通過(guò)3D打印的方式，將導(dǎo)線(xiàn)做到結(jié)構(gòu)里面，一體化成型，有效減小了衛(wèi)星的體積。目前，這方面國(guó)內(nèi)做的很少，國(guó)外有一些探索性的研究。

在交流合作方面，我們比較有特色的就是我們拿到了國(guó)家的111引智基地，與國(guó)外著名大學(xué)，比如比利時(shí)魯紋大學(xué)，美國(guó)德克薩斯大學(xué)合作，成功舉辦了第一屆RAAM 2019國(guó)際會(huì)議，在明年的3月15日到17日，我們會(huì)舉辦第二屆。

南極熊：創(chuàng)新設(shè)計(jì)和仿真是基于什么樣的一些軟件來(lái)做的？

賀老師：實(shí)際上我們開(kāi)發(fā)了一些底層的軟件，我們開(kāi)發(fā)了自己的路徑規(guī)劃、自己的切片軟件，然后到輸出。但是我們現(xiàn)在做的拓樸優(yōu)化還是基于現(xiàn)有的一些平臺(tái)，然后仿真的話(huà)也是基于公用的平臺(tái)。熔池仿真方面，我們開(kāi)發(fā)了一些底層的架構(gòu)。

南極熊：SLM工藝3D打印陶瓷的話(huà)在業(yè)界是很少見(jiàn)的。

賀老師：這個(gè)確實(shí)比較難，目前打印陶瓷大部分是通過(guò)添加粘接劑的方式，需要在高溫爐中做脫脂后處理，我們的想法是使用陶瓷粉，然后激光打上去進(jìn)行燒結(jié)，但問(wèn)題確實(shí)比較多，陶瓷在打印過(guò)程中形成裂紋是最大的問(wèn)題。

后來(lái)我們就提出來(lái)一個(gè)MAX陶瓷方案，在陶瓷粉里面加入定量的金屬粉，然后再用這種工藝做會(huì)好很多。

南極熊：后期處理的話(huà)需要把金屬粉再去掉嗎？

賀老師：暫時(shí)不需要，我們做的不是純陶瓷，而是一種混合陶瓷，是陶瓷和金屬的混合。