增材制造工程的案例
2023高考人數1291萬創新高，增材制造專業歡迎你
l 北京航空航天大學——材料科學與工程學院，智能制造工程專業
l 深圳大學機電學院（增材制造研究所）
l 清華大學機械工程系（生物制造與快速成形技術北京市重點實驗室）
l 南通理工學院（3D打印技術研究所）
l 國家級實驗室：國家“增材制造國家工程實驗室”（在建）
l 國防重點實驗室：國防“高性能碳纖維檢測評價中心”（在建）
l 省部級重點實驗室：“大型整體金屬構件激光直接制造”教育部工程研究中心
l 華中科技大學——材料科學與工程學院
l 先進成形技術與裝備研究團隊
l 數字化材料加工技術與裝備國家地方聯合工程實驗室（湖北）
l 數字制造裝備與技術國家重點實驗室 （ 張海鷗研究團隊來自該實驗室）
l 華中科技大學武漢光電國家實驗室
l 西北工業大學（激光制造工程中心）
l 大連理工大學——材料工程系（高性能材料加工成形新技術平臺）
l 大連理工大學團隊
l 華南理工大學（楊永強教授團隊）
l 北京工業大學——（激光工程研究院）
l 浙江大學（浙江三維打印工藝與裝備重點實驗室）
l 南京理工大學（增材制造實驗室）
l 南方科技大學機械與能源工程系（深圳市高機能材料增材制造重點實驗室）
l 中國科學技術大學先進技術研究院增材制造聯合實驗室
l 西北工業大學（金屬高性能增材制造與創新設計工業和信息化部重點實驗室）
l 南京理工大學（中德金屬增材制造技術聯合實驗室）
l 中國科學院重慶綠色智能技術研究院（智能增材制造技術與系統重慶市重點實驗室）
l 上海理工大學“增材制造國際實驗室”
l 東莞理工學院（東莞市3D打印技術重點實驗室）
l 空軍軍醫大學 注：第四軍醫大學于2017年更名為空軍軍醫大學（3D打印研究中心）
l 南京師范大學（江蘇省三維打印裝備與制造重點實驗室）
l 中國地質大學（武漢）珠寶學院（先進制造研究中心
展開 增材制造中的模擬仿真與控制研討會在北京召開
近日,由中科院力學所和中國航空制造技術研究院聯合主辦的“增材制造中的模擬仿真與控制研討會”在北京召開。力學所副所長魏宇杰，陳光南研究員，中國航空制造技術研究院李懷學研究員，以及來自航天科工集團三院、航天科技集團五院、北京航空航天大學、北京科技大學、西安交通大學、英國Glasgow大學、法國達索公司、上海恩迪檢測控制技術有限公司等科研機構和業內企業120余人參加研討會。
魏宇杰、陳光南、李懷學從增材制造的工程應用、工藝基礎等方面闡述了技術發展過程中有待解決的多物理場耦合、殘余應力控制等大量科技問題，凸顯了力學在增材制造中的重要作用和意義。中國航空制造技術研究院李懷學研究員，力學所袁福平研究員、宋宏偉研究員，法國達索公司白銳總監，航天科技集團一院吳振強研究員，中國航空工業發展研究中心廖孟豪副研究員、上海恩迪檢測控制技術有限公司張立凱總經理分別做了高能束流增材制造缺陷及變形研究，多尺度模擬方法輕質點陣結構制備/性能與應用、基于模型的創成式設計和工藝仿真技術在增材/智能制造領域中的應用、高溫多場耦合環境下結構熱綜合性能測試技術及應用、高超聲速飛行器發展趨勢及其先進材料與結構、工業CT在增材制造領域的應用等7個學術報告。與會專家針對增材制造的應用需求、工藝技術、模擬方法、檢測技術等多個方面開展了熱烈的討論。
通過本次研討，對增材制造應用于工程的關鍵科學問題達成一定共識，明確了下一步在數值仿真方面開展研究工作的方向和思路，進一步加深了對增材制造技術中力學相關問題的認識和理解，為后續合作開展工作奠定基礎。
增材制造中的模擬仿真與控制研討會在京召開
專家學者就增材制造中的若干問題做了相關報告
會上針對增材制造中的學術問題開展熱烈討論
展開 中南大學李瑞迪教授：增材制造高強度鋁合金粉末成分設計、制備與應用
針對易裂問題，從SLM鋁鎂合金的熱裂機理出發，揭示了合金成分與凝固應力敏感性因子、層錯能及力學性能的關系，發現了激光增材制造高鎂含量鋁合金中存在9R相。通過抑裂機制-層錯能效應強韌化機制-成分設計-疲勞性能-構件質量控制的系統研究，制備了屈服強度520MPa，拉伸強度570MPa，延伸率12%的增材制造鋁合金。研發的鋁合金粉末已成形出200×200mm的復雜零件，且通過疲勞性能測試，在中車工業獲得應用驗證。
專家簡介
李瑞迪，中南大學粉末冶金研究院，教授，博士生導師，主要從事金屬增材制造、粉末快速燒結研究。第一/通訊作者在Acta Mater, Scripta Mater, MMTA等本領域主流期刊發表SCI論文70余篇，其中ESI熱點論文1篇，ESI高被引5篇。擔任湖南省中小航空發動機零部件增材制造工程技術研究中心副主任，《Metals》、《Advanced Powder Materials》等期刊編委，中國機械工程學會增材制造技術分會委員。獲湖南省杰青、湖南省自然科學二等獎（排1）。
參考閱讀：
[1] 顧冬冬等.航空航天高性能金屬材料構件激光增材制造
[2] 魏娟娟等.激光增材制造鋁合金及其復合材料研究進展
展開 中國工程院丨我國增材制造技術與產業發展研究
導語
增材制造作為新興的制造技術，應用領域不斷擴展，成為先進制造領域發展最快的技術方向之一；增材制造產業的發展為現代制造業的培育壯大以及傳統制造業的轉型升級提供了寶貴契機。
中國工程院盧秉恒院士研究團隊在中國工程院院刊《中國工程科學》2022年第4期發表《我國增材制造技術與產業發展研究》一文。文章在分析全球增材制造技術發展態勢與產業發展動態的基礎上，全面梳理了我國增材制造技術與產業的發展態勢，剖析了我國增材制造產業面臨的共性技術研究及基礎器件能力不足、面向國際市場的專利布局滯后、產業規模與產業集群建設有待深化等問題。著眼增材制造產業前瞻布局，文章論證提出了生物醫藥與醫療器械增材制造、大型高性能復雜構件增材制造、空間增材制造、基于增材制造的結構創新與新材料發明等重點發展方向。文章建議：建立增材制造協同創新機制并支持企業開展應用創新，圍繞重大裝備需求開展增材制造工藝變革專項技術攻關，深化區域性增材制造產業集群建設。
一、前言
當前，以增材制造（亦稱3D打印）為代表的新制造技術，其基礎研究、關鍵技術、產業孵化等都在快速發展。
展開 
仿真技術助力實現成功的增材制造
為了實現這種愿景，ANSYS針對其面向增材產品設計的旗艦仿真解決方案進行了擴展，另外引入了專門用于優化增材制造相關工程與設計過程的新工具。ANSYS客戶可以低風險地進入增材制造的世界。因為他們在使用熟悉的行業領先技術，而且在借助經過驗證的強大仿真功能保護利潤率。
本期《ANSYS Advantage》雜志主要介紹了一些支持金屬增材制造的新仿真功能以及已經發揮這種新生產方法優勢的客戶的成功案例。我們希望這本雜志能夠幫助您思考基于仿真的增材制造如何成為貴企業的競爭優勢。
增材制造（3D打印）在生物工程上的應用
在simufact.welding中，對增材制造（也可以稱3D打印）的仿真過程設置是非常容易進行的，也很容易實現。下面舉一個在生物工程領域的例子，來進行展示。
首先，在mimics軟件及geomagic軟件中，對CT掃描得到的脛骨進行建模和修復，如下圖所示。
建模完成后，在hypermesh等網格劃分前處理軟件中，對其進行網格劃分。注意，由于該構件是由增材制造來進行分層制造，所以網格劃分也需要遵循一定的層次規律。
網格劃分完成后，將其導入simufact.welding中，進行分層設置，建立起掃描軌跡線，并一一對應。
然后就是求解計算。將計算得到的結果與計算之前的結果可以對比，得到其增材制造后的冷卻階段，模型的總體變形，如下圖所示，是非常明顯的。無論是縱向變形，還是橫向變形，變形量都非常明顯。這也是增材制造仿真的意義之一。
動畫如下所示：
更多詳細內容，可以點擊以下鏈接，查看英文說明：
http://www.linkedin.com/pulse/metal-additive-manufacturing-simufact-louis-lu?trk=prof-post
展開 顧冬冬教授在增材制造領域獲重要進展
他在文中提出了“材料–結構–性能一體化增材制造”（MSPI-AM）的整體性概念，將傳統的串聯式增材制造路線，發展變革為材料–結構–工藝–性能一體化“并行模式”，“論文寫作的過程就是不斷尋求突破的過程”，顧冬冬教授在論文寫作中精益求精，為了讓闡釋更為形象具體，采用“拼圖”這一大家熟悉的形式，來詮釋一體化增材制造的概念及內涵，這是在論文構思與寫作過程中不斷迭代、不斷完善的概念性突破，以凸顯研究思路的特色與創新。
Science論文具有高度凝練的思想。工程科學領域的論文既要面向世界科技前沿，更要面向國家重大需求。當前航空航天裝備服役條件嚴苛化、材料–結構一體化、裝備功能多樣化的發展趨勢，要求增材制造的材料和結構更多元異構化、工藝技術更復合化、增材制造過程更智能化，顧冬冬凝練了材料–結構–性能一體化增材制造的兩大特征及內涵：適宜材料打印至適宜位置（the right materials printed in the right positions）；獨特結構打印創成獨特功能（unique structures printed for unique functions），為高性能/多功能金屬構件激光增材制造提供普適性原理與方法。
“以更高的標準要求自己，不放過每一個細節”
Science期刊具有強烈的精品意識，Science期刊及其論文在概念、思想、內容、形式等方方面面完美融合了科學與藝術、傳統與現代、經典與時效。“以更高的標準要求自己，不放過每一個細節”，這是顧冬冬在論文寫作過程中對自己的高要求，論文中的每一句語言、每一個措辭、每一幅圖片、每一幀線條，無不體現著國際學術出版的最高標準和要求。
展開 案例分享 | Simufact Additive：面向增材制造的協作仿真工程工具
一方面是非常注重零件的運行性能、來自工程部門的零件設計人員，另一方面是掌控工業流程及其相關約束條件的方法策略辦公室。Simufact Additive 是面向仿真工程的理想解決方案，有助于同一項目中不同商業活動之間的對話。此外，該軟件易于使用，采用了以業務為導向的直觀界面，可以快速、方便地掌握/擁有。
結論
賽峰增材制造公司充分挖掘 Simufact Additive 解決方案的附加值，以確保將增材制造工藝整合到其“產品—工藝”開發流程中，其中包括上游的產品設計階段以及下游的投入生產階段。
如今，賽峰增材制造公司致力于將 Simufact Additive 解決方案的應用推廣到不同類型的零件和不同等級的材料中，以改進整個增材制造的設計過程。
展開 國際理論與應用力學聯合會專題研討會- 面向增材制造的拓撲優化理論與方法會議紀要
2018年10月7－12日，國際理論與應用力學聯合會專題研討會（IUTAM Symposium）-面向增材制造的拓撲優化理論與方法在大連召開。本次會議由國際理論與應用力學聯合會、中國力學學會和國家自然科學基金委員會共同主辦；由大連理工大學國際計算力學研究中心、工業裝備結構分析國家重點實驗室以及工程力學系共同承辦。大連理工大學工程力學系程耿東院士擔任會議主席，郭旭教授擔任會議學術委員會委員。來自中國、美國、丹麥、比利時等10個國家的高水平大學以及研究機構的60余位學者齊聚大連，針對面向增材制造的拓撲優化理論、方法及應用研究中的若干前沿挑戰性問題開展了深入的學術交流和集體研討。
大連理工大學校長郭東明院士，國際結構與多學科優化學會主席、大連理工大學程耿東院士，中國力學學會副理事長、北京理工大學方岱寧院士，北京航空航天大學大型金屬構件增材制造國家工程實驗室主任王華明院士，國際理論與應用力學聯合會代表、丹麥Aalborg大學Niels Olhoff教授，國際計算力學學會主席、大連理工大學國際計算力學研究中心主任、美國西北大學Wing Kam Liu教授等出席了開幕式。大連理工大學工程力學系主任郭旭教授主持了開幕式。
大連理工大學校長郭東明院士在開幕式上致辭熱烈歡迎來連參會的國內外專家，向與會嘉賓介紹了大連理工大學的基本情況，同時歡迎與會嘉賓訪問大連理工大學并加強相互之間的交流與合作。郭東明校長祝愿此次研討會取得豐碩成果，為促進拓撲優化與增材制造的交叉融合做出貢獻。
國際理論與應用力學聯合會代表、丹麥Aalborg大學Niels Olhoff教授代表國際理論與應用力學聯合會介紹了協會的歷史、架構、IUTAM專題研討會評選依據以及大連理工大學針對本次會議的前期組織情況等。
展開 行業應用方案 | 拓撲優化與增材制造
Ansys Additive Print提供了易學易用、快捷、強大的3D打印工藝過程仿真能力，幫助用戶詳細了解增材制造特有的物理機理，并獨家提供了讀入金屬打印機的打印文件，采用精確的部件打印掃描矢量進行全尺度熱分析，并在此基礎上為用戶提供了無與倫比的分析預測功能。
Ansys Additive Science幫助金屬增材制造專家、工程分析師、材料科學家、設備制造商以及粉末供應商，針對特定的機器/材料組合調試最佳工藝參數，以獲得最高等級的部件完整性，并在打印之前預測微觀結構、屬性和傳感器反饋。
Ansys Additive Suite為用戶提供可選擇在Mechanical環境中或易學易用的print中完成增材工藝仿真流程。用戶可通過內置的增材制造約束條件實現拓撲優化和點陣設計，并可采用固有應變或熱固耦合方式預測零件變形和應力的預測。支持非線性和依賴溫度的材料屬性，和自定義后處理流程，從而設計出可以精確打印的零件、減少試錯實驗并加速制造過程。新增的設備工作文件的讀取，可以得到基于工作路徑的仿真結果。用戶還可通過微觀結構的仿真和分析，快速確定最佳工藝參數、應用新材料、加速創新并降低風險。
典型應用案例
Optisys-X-band使用集成化軟件進行了輕量化整設計，符合射頻性能，且固定部分做了整體設計。
增材制造可用于實現葉片復雜的冷卻結構成形，使葉片更加輕量化。
展開 行業應用方案 | 拓撲優化與增材制造
Ansys Additive Print提供了易學易用、快捷、強大的3D打印工藝過程仿真能力，幫助用戶詳細了解增材制造特有的物理機理，并獨家提供了讀入金屬打印機的打印文件，采用精確的部件打印掃描矢量進行全尺度熱分析，并在此基礎上為用戶提供了無與倫比的分析預測功能。
Ansys Additive Science幫助金屬增材制造專家、工程分析師、材料科學家、設備制造商以及粉末供應商，針對特定的機器/材料組合調試最佳工藝參數，以獲得最高等級的部件完整性，并在打印之前預測微觀結構、屬性和傳感器反饋。
Ansys Additive Suite為用戶提供可選擇在Mechanical環境中或易學易用的print中完成增材工藝仿真流程。用戶可通過內置的增材制造約束條件實現拓撲優化和點陣設計，并可采用固有應變或熱固耦合方式預測零件變形和應力的預測。支持非線性和依賴溫度的材料屬性，和自定義后處理流程，從而設計出可以精確打印的零件、減少試錯實驗并加速制造過程。新增的設備工作文件的讀取，可以得到基于工作路徑的仿真結果。用戶還可通過微觀結構的仿真和分析，快速確定最佳工藝參數、應用新材料、加速創新并降低風險。
典型應用案例
Optisys-X-band使用集成化軟件進行了輕量化整設計，符合射頻性能，且固定部分做了整體設計。
展開 
上海交大增材制造頂刊：增材制造制備400MPa級高強度鎂稀土合金
但是擠壓態和擠壓-T5態合金的制備流程長，且擠壓過程只能生產形狀簡單的型材，而LPBF增材制造過程加上后續熱處理流程簡單，而且可以制備形狀復雜的構件，具有更廣闊的應用前景。
上述研究表明采用激光粉末床熔融增材制造技術制備高強度Mg-Gd系鎂稀土合金具有非常廣闊的應用前景，但是針對LPBF過程巨大的溫度梯度和極高的冷卻速度導致的熱應力累積從而發生開裂需要加以避免。LPBF加上專門設計的后續熱處理工藝有利于制備適合工程應用的具有更高屈服強度的高性能鎂稀土合金構件，本文可以為增材制造制備鎂合金構件提供一定的理論基礎和技術指導。
2017中國增材制造產業創新峰會在泰州召開
工信部工業文化發展中心副主任孫星為8位專家頒發了增材制造（3D打印）研究院特聘專家聘書；工信部工業文化發展中心增材制造（3D打印）研究院常務副院長、中國電子商務協會副理事長張云飛為多家企業頒發了戰略合作伙伴牌匾；會上，工信部工業文化發展中心增材制造（3D打印）研究院與南昌大學、蘇州科技大學、寧波大紅鷹學院、蕪湖職業技術學院等4家院校簽訂合作協議，就共同推進中國增材制造產業推進工程人才專項行動、3D打印人才培養、技術研發、創新創業等領域加強合作與共建。
會議期間，泰州文化創意產業園區管委會副主任李克勤發布了泰州3D打印產業園的規劃和政策。其中，重點提到泰州將成立5億元的3D打印引導資金支持3D打印的發展。李克勤表示泰州市已逐步具備了良好的產業基礎，將很快啟動泰州3D打印產業園的建設。瞄準增材制造、人工智能和智能硬件等未來應用技術，以增材制造（3D打印）公共服務平臺為主陣地，加強基礎設施和配套建設，牢牢把握公共服務平臺已產生的示范效應，吸引和集聚相關企業和人才，努力構建新型產城融合生態體系。
會議當天下午，主辦方組織與會者參觀了泰州國家級3D打印科技創新中心。該中心坐落于于泰州3D打印產業園內，展示內容包含3D打印的各種技術設備和軟件等。上海湃睿信息科技有限公司產品Pidex直覺式設計平臺也參與了現場展示，并引起了不少參會者的興趣。
在3D打印過程中，從產品設計到3D打印需要用到不同的軟件及數據，從而使得打印過程低效甚至會出現錯誤。在產品設計階段主要采用CAD軟件進行建模，并轉化成STL文件輸出至3D打印設備。3D打印設備接收到STL文件之后，采用切片軟件進行優化打印。然而，CAD軟件建模能力強，3D打印模型準備能力弱。相反，3D打印編程軟件可切片生成軌跡，但3D建模能力弱，模型數據修改具有局限性。
展開 視角 | 仿真技術賦能金屬增材制造
Relativity Space金屬增材制造的Aeon火箭發動機
對于開始嘗試和探索增材制造技術的企業來說，應如何制定其增材制造戰略呢？Brent Stucker博士建議稱， “對于一家制造企業來說，想弄清楚如何利用增材制造技術是一件復雜的事情。為了探索增材制造，我建議他們組建一個高水平的團隊，以洞察機會為目標，并領導增材制造技術的部署。這個團隊通常需要幾年時間，直到增材制造在需要它的各個部門中根深蒂固。我經常建議企業積極參加專業會議、增材制造用戶社群以及各種展會，研究應用程序、技術和軟件工具的發展。當然，引入一個外部咨詢小組來也會很有幫助。”
關于受訪者
Brent Stucker博士，Ansys增材制造業務總監。Stucker博士是3DSIM的聯合創始人兼前首席執行官，3DSIM于2017年被Ansys收購。Stucker博士在德克薩斯A&M大學獲得博士學位，在愛達荷大學獲得機械工程學士學位。25年來，他一直是增材制造領域的引領者和行業專家。Stucker博士曾獲得多項增材制造獎項，包括2016年國際自由形式和增材制造卓越獎。
展開 行業應用方案 | 拓撲優化與增材制造
Ansys Additive Print提供了易學易用、快捷、強大的3D打印工藝過程仿真能力，幫助用戶詳細了解增材制造特有的物理機理，并獨家提供了讀入金屬打印機的打印文件，采用精確的部件打印掃描矢量進行全尺度熱分析，并在此基礎上為用戶提供了無與倫比的分析預測功能。
Ansys Additive Science幫助金屬增材制造專家、工程分析師、材料科學家、設備制造商以及粉末供應商，針對特定的機器/材料組合調試最佳工藝參數，以獲得最高等級的部件完整性，并在打印之前預測微觀結構、屬性和傳感器反饋。
Ansys Additive Suite為用戶提供可選擇在Mechanical環境中或易學易用的print中完成增材工藝仿真流程。用戶可通過內置的增材制造約束條件實現拓撲優化和點陣設計，并可采用固有應變或熱固耦合方式預測零件變形和應力的預測。支持非線性和依賴溫度的材料屬性，和自定義后處理流程，從而設計出可以精確打印的零件、減少試錯實驗并加速制造過程。新增的設備工作文件的讀取，可以得到基于工作路徑的仿真結果。用戶還可通過微觀結構的仿真和分析，快速確定最佳工藝參數、應用新材料、加速創新并降低風險。
典型應用案例
Optisys-X-band使用集成化軟件進行了輕量化整設計，符合射頻性能，且固定部分做了整體設計。
增材制造可用于實現葉片復雜的冷卻結構成形，使葉片更加輕量化。
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