南京理工大学增材制造已有SLM激光陶瓷3D打印等成果

2019年9月19-21日，IAME中国（西安）国际3D打印博览会暨高峰论坛将在西安高新国际会议中心举办。2019IAME旨在搭建增材制造（3D打印）科技创新的开放合作共享交流平台，汇聚全球顶尖的增材制造（3D打印）领域成果及人才，促进行业各环节、产业链的衔接融合。南极熊作为战略合作媒体，到西安现场全程报道。

△南极熊采访南京理工大学贺老师（左）

南极熊：贺老师您可以给我们介绍一下南京理工大学在3D打印领域做了哪些研究，取得哪些进展吗？

贺老师：我们南京理工大学在3D打印领域有几个特色，第一个是我们的研究涵盖了增材制造的全流程，从制粉到设计，从成型过程，工艺仿真到工艺研究，再到我们的陶瓷工艺，以及我们做整体装备。在制粉这方面，我们已经形成了一定的产业化，可以实现小批量制粉，能够开发一些新材料，用于做一些新工艺的开发。

在设计方面，我们提出了拓扑晶格联合优化的一个新方法，能有效地减轻重量，可以做一些功能性质的结构，比如说隔热、减震等。其中有一项变密度晶格设计，根据结构要实现的功能，受力情况不同，我们实现变密度晶格。我们还提出了一个光顺算法，实现了大晶格和小晶格之间的平滑过渡。此外，还提出了晶格和拓扑联合优化，需要拓扑优化的地方进行拓扑优化，需要晶格的地方设计成晶格。

在仿真方面，我们从底层开发了熔池成型过程仿真，这也是比较有特色的。

在陶瓷方面，我们研发了一个基于SLM工艺的陶瓷3D打印平台，初步的取得了一些探索性结果。
此外，我们还提出了一个整体增材制造的工艺，3D打印出的部件，不但要是实现功能结构、机械性能、而且还可以实现电信号传输等。关于整体化制造方面，我们最初主要是用于制造微纳卫星，在一个很小的尺寸内实现整个卫星的功能，里面需要用到很多PCB板，板与板之间的线路很容易产生冗余。我们通过3D打印的方式，将导线做到结构里面，一体化成型，有效减小了卫星的体积。目前，这方面国内做的很少，国外有一些探索性的研究。

在交流合作方面，我们比较有特色的就是我们拿到了国家的111引智基地，与国外著名大学，比如比利时鲁纹大学，美国德克萨斯大学合作，成功举办了第一届RAAM 2019国际会议，在明年的3月15日到17日，我们会举办第二届。

南极熊：创新设计和仿真是基于什么样的一些软件来做的？

贺老师：实际上我们开发了一些底层的软件，我们开发了自己的路径规划、自己的切片软件，然后到输出。但是我们现在做的拓朴优化还是基于现有的一些平台，然后仿真的话也是基于公用的平台。熔池仿真方面，我们开发了一些底层的架构。

南极熊：SLM工艺3D打印陶瓷的话在业界是很少见的。

贺老师：这个确实比较难，目前打印陶瓷大部分是通过添加粘接剂的方式，需要在高温炉中做脱脂后处理，我们的想法是使用陶瓷粉，然后激光打上去进行烧结，但问题确实比较多，陶瓷在打印过程中形成裂纹是最大的问题。

后来我们就提出来一个MAX陶瓷方案，在陶瓷粉里面加入定量的金属粉，然后再用这种工艺做会好很多。

南极熊：后期处理的话需要把金属粉再去掉吗？

贺老师：暂时不需要，我们做的不是纯陶瓷，而是一种混合陶瓷，是陶瓷和金属的混合。