專訪增材院、西安交通大學教授張琦：基于增材制造的輕量化\多功能\一體化設計

2019年9月19-21日，IAME中國（西安）國際3D打印博覽會暨高峰論壇在西安高新國際會議中心舉辦。2019IAME旨在搭建增材制造（3D打�。┛萍紕�(chuàng)新的開放合作共享交流平臺，匯聚全球頂尖的增材制造（3D打印）領域成果及人才，促進行業(yè)各環(huán)節(jié)、產業(yè)鏈的銜接融合。南極熊作為戰(zhàn)略合作媒體，到西安現場全程報道。

在增材制造與創(chuàng)新設計分論壇，增材院、西安交通大學教授張琦做了《基于增材制造的輕量化\多功能\一體化設計》主題演講，南極熊專訪了張琦教授。
△視頻：南極熊專訪增材院、西安交通大學教授張琦

△南極熊專訪增材院、西安交通大學教授張琦

南極熊：以前制造業(yè)做設計都是圍繞著減材制造去做，而3D打印技術出來以后，大家對設計方面其實做了很多的改進，您能給我們講一下增材質制造輕量化設計方面目前有哪些新的趨勢嗎？


張琦教授：增材制造設計我認為是產業(yè)的一個核心問題。首先，如果我們把增材制造在工業(yè)里進行推廣應用的話，我們必須要從設計做起。本次峰會上，來了很多法國教授，其中有一個教授也專門做設計 。他說增材的設計和傳統(tǒng)設計不一樣，它是基于性能來進行設計。我們目前沒有針對增材的設計理論和設計方法方面的體系，這塊我覺得在未來幾年也是我們這些設計人員的一個主要的目標和主要任務。目前我們通常用的設計方法包括有比如說大家都清楚拓樸優(yōu)化，包括晶格設計這些都輕量化的設計方法。

另外我們還具備一體化設計的能力，這也是增材制造很重要的一個環(huán)節(jié)。一體化設計以后可以提高產品的可靠性、穩(wěn)定性，如果一個部件由20個零件焊接在一起，那么他可能會有一個零件先壞掉，而我們通過一體化設計就可以把這個問題很好地解決，另外它的一致性還得到了提升。因為一些裝配和加工偏差就不存在了。

另外一個在增材制造中，設計可以考慮的是基于性能的設計，比如說我們會考慮氣體的流場、溫度場、磁場或者電場，這些多物理場耦合的一些設計，也會用在增材里面，這方面可能還需要專門的大學教授或者研究人員來開發(fā)相關的一些軟件，建成相關的體系。

南極熊：目前，國內從事這個領域的人才是否比較欠缺？

張琦教授：從高校而言，我們現在沒有專門針對增材設計的這種課程體系，我們教育部正在推增材制造的專業(yè)建設，希望在我們的行業(yè)里發(fā)起呼吁，然后國家響應，成立相關的專業(yè)，建立基于增材制造的專業(yè)體系，體系里面會有關鍵的課程，就是基于增材制造的創(chuàng)新設計這個課程�，F在全國這方面的課程還比較少，我們缺的是基于增材制造創(chuàng)新設計的教材，我剛才提到了這個設計是一個系統(tǒng)性工作，在這方面，我們將在近一兩年做很多工作，建立完善的教材體系。

南極熊：在今天的大會同期，還有四場創(chuàng)意設計大賽，我們看到很多參賽選手都用到了優(yōu)化設計的手段，大賽這塊您能說一些自己的看法嗎？

張琦教授：我們在現在的大賽比較多，特別是對增材的，您會看到有非常多的年輕人參與到賽事中，他們就是我們所謂的創(chuàng)客，他們打破了傳統(tǒng)的制造理念，讓設計發(fā)揮出更大的自由度，很多年輕人對這個方向非常感興趣。

那么我想，年輕人感興趣，就會推進我們這個行業(yè)的發(fā)展。我們會擬定一些設計目標，出了一些題目，這些年輕人就開始設計，這次參賽的團隊非常多，看誰設計的最輕，看誰設計的質量最好。除此之外，還有一種開放性的設計，比如創(chuàng)新設計一個汽車、創(chuàng)新設計一個飛船，將來可以更往深處講，它可以在火星上創(chuàng)新設計一些建筑，能夠處于微重力環(huán)境下的建筑等等。

我覺得這種的競賽也會有個循序漸進，從簡單的到復雜的。

南極熊：這種設計軟件，可能目前大部分都是來自于國外的軟件，國內這方面相對來說比較缺失，對這方面你有什么看法？

張琦教授：我覺得軟件可能是我們真正的一個短板，設備可以看得見摸得著，軟件我們摸不到。目前市面上的軟件，從CAD軟件到CAE軟件，再到CAM軟件，基本上全部都是進口的。

我和軟件公司也有過合作和交流，通常的軟件開發(fā)周期都應該在10年以上。它經過多年的迭代，才能把這個軟件開發(fā)的應用性好，性能穩(wěn)定。那么我們國家現在在這塊確實還是非常的薄弱，我們也是希望呼吁國家能夠來支持我們軟件企業(yè)的發(fā)展，開發(fā)出我們自主知識產權的軟件。另外一種方式就是也希望我們有投資意向的投資方，我是非常建議他們去國外收購軟件公司，這樣的話就是使我們這個路就會短很多，否則我們需要還需要很長的時間來滿足對我們軟件的開發(fā)過程。