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    “增材制造科学与技术中青年学者论坛”在西安召开

    日期 2014-09-29   来源:工程与材料科学部   作者:宋建丽 王国彪 黎明  【 】   【打印】   【关闭

    第13期
    (总第674期)

      增材制造(3D打印)技术于20世纪80年代由美国提出,经过近三十年的发展,已被广泛应用于生物医学、航空航天、土木建筑、汽车机车、复合材料等多个领域。由于具有制造过程数字化、智能化,产品个性化、可定制,生产周期短、单件成本低等特点,增材制造技术被认为是“一项将要改变世界的技术”,并可能引发“第三次工业革命”,世界科技强国和新兴国家都高度重视并将其作为未来产业发展新的增长点加以培育和支持。

      2014年8月20日-22日,由国家自然科学基金委员会(以下简称基金委)工程与材料科学部主办、西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室承办的“增材制造科学与技术”中青年学者论坛在西安召开。会议的宗旨是围绕增材制造技术的科学意义及国家战略需求,增材制造技术的国际发展态势与我国发展优势、发展目标,探讨增材制造技术的发展战略、未来发展方向和前沿科学问题,进一步明确和达成相关共识,并为机械工程学科“十三五”发展战略提供参考。来自我国增材制造领域高校和研究院所的代表70余人参加了论坛。

      西安交通大学副校长蒋庄德院士和基金委工程与材料科学部常务副主任黎明研究员分别在开幕式上致辞。会议安排了大会报告、集中研讨和实验室参观三个环节。与会代表参观了西安交通大学和西北工业大学相关实验室。

      工程与材料科学部副主任王国彪教授首先向与会专家介绍了机械工程学科“十三五”发展规划的情况。他指出,自然科学基金鼓励原始创新和自由探索,中国学者在“金属基材料”增材制造方面做了大量的研究工作,并取得了一定的进展,希望与会专家学者集思广益、群策群力,做好顶层设计、做实规划,通过长期、稳定的资助,形成具有中国特色和自主知识产权的增材制造新工艺、新原理、新方法,实现源头创新和突破。

      西安交通大学卢秉恒院士作了题为“增材制造科学与技术-前沿战略必争”的报告。他指出,增材制造技术正在催生一个人人创新的时代的到来,是创新产品快速开发的有效工具,是国家制造业调整、国防军工、航空航天开发的利器和国家战略的制高点。希冀我国形成增材制造技术与科学发展的创新源,培养一支高水平的力学、材料、生物医学、信息等多学科交叉的基础研究生力军,实现我国增材制造技术与美国等发达国家并跑的发展目标。卢秉恒院士还从增材制造的控形控性机理与智能控制、科学前沿与学科交叉、功能驱动的创新设计等方面提出了增材制造技术的关键科学问题、发展方向和建议。

      北京航空航天大学王华明教授和西北工业大学黄卫东教授分别介绍了航空航天等领域金属高性能激光增材制造的科学意义、面临的挑战、关键科学技术问题及创新应用,提出为满足航空航天领域对高性能金属构件的需求,应在金属粉末材料、成形工艺与装备、检测手段等方面开展深入的研究。西北有色金属研究院汤慧萍研究员阐述了国内外增材制造用金属粉末的研究与应用现状,发展前沿与趋势,分析了相关关键科学问题与主要研究方向。大连理工大学刘书田教授介绍了增材制造中的设计问题,认为设计是增材制造发展的关键,而拓扑优化与增材制造相结合是解决问题的手段,需发展新型功能驱动的材料 - 结构 - 性能一体化的创新设计方法。华南理工大学杨永强教授提出了“制造改变设计”的学术观点,指出增材制造技术的应用将进一步解放人类的创新设计能力。

      生物3D打印是增材制造技术的研究热点与前沿领域,清华大学孙伟教授系统介绍了生物3D打印的内涵与外延,定义了生物3D打印在不同技术层次上的应用及研究重点,从材料学、制造科学和生物学角度分析了生物3D打印面临的技术挑战和关键技术突破,勾勒了生物3D打印技术的发展战略布局及发展路线图。北京大学口腔医院孙玉春副主任医师围绕临床应用,详细介绍了3D打印技术在口腔数字化医疗领域的应用。机械科学研究总院单忠德教授、青岛理工大学兰红波教授分别介绍了复合材料、微纳3D打印技术的应用现状及发展趋势,提出了先进复合材料和微纳3D打印领域的关键科学问题。

      西安交通大学苏秦教授从管理学角度出发,介绍了3D打印产业发展及制造模式的创新。北京理工大学王西彬教授对北美先进制造会议的3D打印专题进行了简介;清华大学林峰教授从技术的不同发展时期和学科交叉的角度出发,对增材制造的发展进行了思考,提出了喷射沉积-激光重熔的短流程新工艺。中国人民解放军装甲兵工程学院朱胜教授介绍了柔性增材再制造技术的研究现状、存在的科学问题和挑战。

      大会报告之后,与会代表围绕会议主题和基金委“十三五”规划的要求,展开了热烈的讨论。与会专家认为,我国增材制造技术正处于大发展和大规模应用的前夜,但仍有许多基础科学问题亟待解决,应对增材制造技术进行客观的认识。增材制造应以航空航天、医疗装备、创新应用为主要应用领域,从需求牵引出发,把基础研究和工程应用研究相结合,重点解决增材制造所面临的材料制备与性能、成形机理、创新设计与应用、多材料功能零件结构优化等问题,实现材料 - 结构 - 功能一体化增材制造,促进信息学、材料学、工艺、装备、生命科学、管理科学等多学科交叉。建议基金委以增材制造领域的一些共性科学问题为切入点,重点支持以下方向,如:1)多材料拓扑结构设计与优化问题;2)新材料/复合材料增材制造与性能;3)多材料打印新原理、新工艺;4)生物增材制造基础;5)增材制造过程检测新方法;6)以国家重大战略工程应用为背景(如航空航天领域),促进应用创新。

      最后,黎明进行了总结。他首先对大家在会议期间进行的深入思考和认真探讨进行了肯定,指出,增材制造技术最大的优势是材料应用范围广,理论上能够实现任何零件、任何结构的制造,为未来的制造提供了无限的可能;但是,受材料、设计、装备等因素的制约,该技术也存在着性能与成本、精度与效率等多重矛盾,应扬长避短,解决传统制造方法无法解决的问题。希望大家面向特定的工程应用背景,进行原始工艺、技术与应用创新,解决实际工程应用中存在的关键共性基础问题,引导创新,促进交叉,进一步推动增材制造技术在我国的广泛应用。




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