中國粉體網(wǎng)訊 1月24日，清華大學(xué)教授、斯德哥爾摩大學(xué)材料化學(xué)系主任沈志堅(jiān)做客人民網(wǎng)訪談間，他表示，產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在確保3D打印個(gè)性化材料可靠性方面起著關(guān)鍵作用。
3D打印技術(shù)是當(dāng)下全球范圍內(nèi)非常熱門的領(lǐng)域，也是實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”以及 “中國智造”過程中的重要助力。該技術(shù)顛覆了以往的制造方法，通過增材制造的方式，使得制造傳統(tǒng)方法難以制造甚至于無法制造的零件成為可能，大大增加了設(shè)計(jì)的自由度。
2017年12月13日，工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委、教育部、公安部、財(cái)政部、商務(wù)部等十二部門聯(lián)合印發(fā)了《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2017-2020年）》。這是十九大報(bào)告后，首個(gè)增材制造產(chǎn)業(yè)的國家政策文件，充分體現(xiàn)了國家對增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重視和支持，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展將發(fā)揮積極的推動(dòng)作用。
“所謂的增材制造，就像燕子筑窩、蜜蜂搭巢一樣，通過堆積材料一點(diǎn)一點(diǎn)得將部件做出來。而不是像傳統(tǒng)的切削等減材制造。”沈志堅(jiān)強(qiáng)調(diào)，“3D打印要想實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，有很多技術(shù)問題有待解決，其中一個(gè)主要挑戰(zhàn)就是打印出材料的穩(wěn)定性問題。簡單說就是打印的部件可不可靠，能不能用，會(huì)不會(huì)出問題？”
在增材制造材料堆積的過程中，會(huì)形成特別的從毫米到納米的跨尺度微觀結(jié)構(gòu)以及可能出現(xiàn)一些缺陷，會(huì)對材料的性能產(chǎn)生很大的影響。普遍認(rèn)為3D打印出的材料性能不如傳統(tǒng)鍛造甚至于鑄造的材料。
沈志堅(jiān)帶領(lǐng)的斯德哥爾摩大學(xué)團(tuán)隊(duì)在提高3D打印材料性能上做出了重大的突破，打印出的不銹鋼性能不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于鍛造的鋼材，還“順帶”解決了材料學(xué)的基礎(chǔ)問題以及在產(chǎn)業(yè)化道路上長期困擾科研人員的難題。
材料的強(qiáng)度和塑性是一對互相較勁的對手，傳統(tǒng)的增加強(qiáng)度的手段必然會(huì)降低塑性，反之亦然。而3D打印的不銹鋼同時(shí)具備優(yōu)良的強(qiáng)度和塑性。 “要知其然，還要知其所以然。性能的提高關(guān)鍵在于微觀組織結(jié)構(gòu)的調(diào)控。性能僅僅是冰山一角，想要看到整個(gè)冰山，還需要更多不同背景的合作者鼎力合作，重新梳理材料學(xué)的基礎(chǔ)問題，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科知識的融合。”
浙江大學(xué)的張澤院士和余倩研究員是中國材料學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威，他們團(tuán)隊(duì)的原位透射電子顯微鏡技術(shù)可以’看到’納米尺度的結(jié)構(gòu)變化；英國冶金領(lǐng)域的傳統(tǒng)強(qiáng)校伯明翰大學(xué)的趙裕隆博士在納米尺度的力學(xué)分析方面有很深的造詣。經(jīng)過沈志堅(jiān)的協(xié)調(diào)，在斯德哥爾摩舉行的研討會(huì)上，三方一拍即合，組成了一個(gè)跨國跨學(xué)科的科研團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過一年多的不懈努力，終于揭示出了納米尺度的增強(qiáng)增韌的機(jī)理。
“這項(xiàng)成果回答了關(guān)于3D打印部件可靠性的質(zhì)疑，建立起了增材制造工藝-結(jié)構(gòu)-性能之間的關(guān)聯(lián)。下一步的目標(biāo)就是制定3D打印材料的標(biāo)準(zhǔn)，并把這個(gè)研究方法推廣到更多3D打印材料的研發(fā)中去。”沈志堅(jiān)表示，產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在確保個(gè)性化材料可靠性方面起的作用非常之大，“從材料研發(fā)的角度講，要有意地發(fā)揮它的特長，突出個(gè)性化。但只要是工業(yè)產(chǎn)品，沒有標(biāo)準(zhǔn)，就不可能推廣，要有一個(gè)統(tǒng)一的量度，必須符合標(biāo)準(zhǔn)化。”
在3D打印產(chǎn)業(yè)，涉及很多跨界合作。沈志堅(jiān)表示，懂技術(shù)的、懂材料的、懂應(yīng)用的人才要相互溝通理解，腦洞要打開，同時(shí)還要相互融合，“相互合作，把不同專家的專門技術(shù)融合起來，就會(huì)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，這樣1加1就大于2了”。
