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

呂堅院士表示，未來增材制造的發展趨勢主要關注如下幾方面，一是材料本身的發展十分重要，如墨水的形式及粉末的設計，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域；四是由于多相工程衍生出來的內應力問題突出，各種材料熱膨脹系數、力學性能不同，導致在冷卻和成型過程中，必然產生復雜的內應力，因此預應力工程十分重要。

“未來通過3D、4D打印技術，將會實現器件剛柔結合，拓撲可變、功能/智能化。” 呂堅院士表示。

呂堅院士還分享了團隊在4D打印領域的研究情況。他表示，4D打印是增材制造的技術之一，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、預應力等多刺激的變形，實現了4D打印陶瓷。

通過該技術，發展了彈性體衍生的折紙陶瓷和4D打印陶瓷，更重要的是發展了新型的陶瓷體系。該技術實現了在燒結前變形能力強，在燒結后實現納米晶和非晶的有效組合，從而大幅提高部件的力學性能。

據了解，通過打印4D打印陶瓷和折紙結構，還可以打印形狀復雜的結構，如制氫催化劑。該方法制造的器件力學性能比強度高，與其他類似打印技術相比，比強度更高十數倍，或者同一比強度下，相應尺寸小數十倍。

另外，呂堅院士表示，團隊還推出直寫式4D打印梯度結構陶瓷，通過打印所得平面前驅體陶瓷，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先設計進行變形，轉化為擁有特殊形狀的復雜結構陶瓷。其壓縮力學性能十分優異。

呂堅院士指出，4D打印陶瓷要從解決“卡脖子”問題，轉化為新材料、新部件、新工藝、新產品、新裝備，可以實現部分應用領域領先。更好的服務5G通訊、3C產業、無線充電、可折疊手機、生物醫療、航空航天、核電產業等。

增材制造正在改變傳統制造業

但該模式在產品開發初期

有著非常嚴苛的要求

設計者需要考慮產品質量、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

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熔化、電子束選區熔化、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增材制造工藝的國產自主仿真軟件，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，內嵌100多種材料庫，材料參數隨溫度非線性變化。

應用領域：航空、航天、航發、汽車、石油、電子、船舶、兵器、軌道交通等領域

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行設置，支持千萬級別實體網格模型，數百條焊縫及數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、應力場等進行求解計算。

應用領域：航空、航天、航發、汽車、石油、電子、船舶、兵器、軌道交通等領域

熱處理工藝CAE仿真軟件

GoHT是一款國產自主可控的專業熱處理工藝仿真工業軟件，主要用于仿真熱處理過程的溫度場、應力場、變形場和正火、淬火、回火、固溶、時效等熱處理工藝設計。

四面體網格自動生成軟件

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

應用領域：航空、航天、航發、汽車、石油、電子、船舶、兵器、軌道交通等領域