沈志堅：產(chǎn)業(yè)標準為3D打印護航

近日，清華大學教授、斯德哥爾摩大學材料化學系主任沈志堅做客人民網(wǎng)訪談間，他表示，產(chǎn)業(yè)標準在確保3D打印個性化材料可靠性方面起著關(guān)鍵作用。3D打印技術(shù)是當下全球范圍內(nèi)非常熱門的領(lǐng)域，也是實現(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、財政部、商務部等十二部門聯(lián)合印發(fā)了《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2017-2020年）》。這是十九大報告后，首個增材制造產(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，通過堆積材料一點一點得將部件做出來。而不是像傳統(tǒng)的切削等減材制造�！鄙蛑緢詮娬{(diào)，“3D打印要想實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，有很多技術(shù)問題有待解決，其中一個主要挑戰(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，會不會出問題？”

在增材制造材料堆積的過程中，會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，會對材料的性能產(chǎn)生很大的影響。普遍認為3D打印出的材料性能不如傳統(tǒng)鍛造甚至于鑄造的材料。沈志堅帶領(lǐng)的斯德哥爾摩大學團隊在提高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遠好于鍛造的鋼材，還“順帶”解決了材料學的基礎(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。

材料的強度和塑性是一對互相較勁的對手，傳統(tǒng)的增加強度的手段必然會降低塑性，反之亦然。而3D打印的不銹鋼同時具備優(yōu)良的強度和塑性。 “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，重新梳理材料學的基礎(chǔ)問題，實現(xiàn)跨學科知識的融合�！�

浙江大學的張澤院士和余倩研究員是中國材料學領(lǐng)域的權(quán)威，他們團隊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)強校伯明翰大學的趙裕隆博士在納米尺度的力學分析方面有很深的造詣。經(jīng)過沈志堅的協(xié)調(diào)，在斯德哥爾摩舉行的研討會上，三方一拍即合，組成了一個跨國跨學科的科研團隊，經(jīng)過一年多的不懈努力，終于揭示出了納米尺度的增強增韌的機理。

“這項成果回答了關(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)。下一步的目標就是制定3D打印材料的標準，并把這個研究方法推廣到更多3D打印材料的研發(fā)中去。”沈志堅表示，產(chǎn)業(yè)標準在確保個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，突出個性化。但只要是工業(yè)產(chǎn)品，沒有標準，就不可能推廣，要有一個統(tǒng)一的量度，必須符合標準化�！�

在3D打印產(chǎn)業(yè)，涉及很多跨界合作。沈志堅表示，懂技術(shù)的、懂材料的、懂應用的人才要相互溝通理解，腦洞要打開，同時還要相互融合，“相互合作，把不同專家的專門技術(shù)融合起來，就會產(chǎn)生協(xié)同效應，這樣1加1就大于2了”。

來源：人民網(wǎng)-科技頻道