中国增材制造30年发展特刊
中国增材制造30年发展特刊
来源：中国机械工程学会增材制造分会
发布日期：2024-06-21
增材制造（快速成形）技术已在我国发展 30 余年，为向全球学者介绍中国的研究成果，在Additive Manufacturing Frontiers (AMF) 执行主编李涤尘教授的带领下，组织策划了“中国增材制造 30 年发展”特刊 (Special Issue on 30 Years of Development of Additive Manufacturing in China)，通过十余个国内增材制造领域的代表性团队的高质量论文，向大家介绍过去 30年来我国增材制造技术的发展历程、主要研究成果以及未来发展趋势。
1、研究现状
功能驱动的宏微结构一体化制造是科学家与工程师长期以来孜孜不倦追求的理想目标，增材制造技术提供了一个基于点、线、面、体的逐层叠加成形制造新方法，为实现传统减材/等材制造无法解决的宏微结构一体化制造提供了新的解决方案。30年来，西安交通大学基于功能驱动的宏微结构一体化增材制造的学术思想，针对金属、陶瓷、复合材料、生物材料等多种材料类型，创新工艺装备，推动增材制造技术在先进复合材料结构、超材料结构、植入物、高性能金属构件等功能结构制造的创新应用。
2、研究难点或瓶颈
目前面临的困难在于增材制造技术的作用没有得到有效释放，从共性层面如何实现设计与制造的融合，现有设计方法应用增材制造技术会遇到许多挑战，必须从设计源头上发展多功能一体化的设计制造体系，才能使得增材制造获得最高应用价值。
3、展望（发展趋势）
面向未来发展方面，需要进一步推动功能结构一体化增材制造技术研究创新研究与应用探索，重点推进微尺度3D打印与电子信息领域的融合，3D打印与催化/电池等新能源领域的学科交叉，生物医疗领域的类生命器官3D打印等，为未来的前沿领域发展拓展新空间。同时，需突破设计与制造技术的高度融合，实现产品价值链条驱动的多功能结构设计过程的智能化，开发具有在线监测与闭环控制等功能的增材制造装备智能运维系统，实现制造过程的智能化、结构设计与制造一体化；未来3D打印技术将进一步推动物理、化学、生物、信息等学科深度交叉，实现多功能结构融合设计与制造。
4、代表性图片
引用论文
Xiaoyong Tian, Dichen Li, Qin Lian, Ling Wang, Zhongliang Lu, Ke Huang, Fu Wang, Qingxuan Liang, Hang Zhang, Zijie Meng, Jiankang He, Changning Sun, Tengfei Liu, Chunbao Huo, Lingling Wu, Bingheng Lu, Additive Manufacturing of Integrated Micro/Macro Structures Driven by Diversified Functions– 30 years of Development of Additive Manufacturing in Xi'an Jiaotong University, Additive Manufacturing Frontiers, Volume 3, Issue 2, 2024, 200140. https://doi.org/10.1016/j.amf.2024.200140.
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2950431724000315
关于团队
团队带头人
卢秉恒，中国工程院院士，西安交通大学教授，AMF期刊主编。我国3D打印领域领军人物。现任高端数控机床与基础制造装备国家重大科技专项技术总师、国家增材制造创新中心主任、中国增材制造标准委员会主任。获国家技术发明奖2项、科技进步奖1项，国家十一五科技攻关组织奖、五一劳动奖章、全球蒋氏科技成就奖获得者。1982年、1986年分获西安交通大学硕士、博士学位。曾任国家自然科学基金委员会两届专家咨询委员、国务院学位委员会机械学科评议组召集人、中国机械工程学会副理事长等职。
李涤尘，西安交通大学机械工程学院长江学者特聘教授，博士生导师，机械制造系统工程国家重点实验室主任，AMF期刊执行主编。主要从事增材制造技术的研究，包括增材制造（3D打印）技术、生物制造技术、增材制造（3D打印）应用技术等。获得国家技术发明二等奖1项（2014年），国家科技进步二等奖1项（2000年），省部级科技进步一等奖3项，首届“中国好设计”金奖（2015年），首届“创新争先”奖（2017年）。授权国家发明专利60余项，发表400余篇论文。
作者介绍
田小永（第一作者），2010年毕业于德国克劳斯塔尔工业大学，现任西安交通大学青拔特聘教授、博士生导师、陕西省快速制造工程技术研究中心主任，AMF期刊副主编。聚焦复合材料增材制造技术，主持国家863计划重大课题、国家重点研发计划课题等10余，在NC等期刊发表第一/通讯作者SCI论文100余篇，入选2022、2023年全球前2%顶尖科学家“年度影响力”榜，出版《纤维增强树脂基复合材料增材制造技术》专著1部；研发连续纤维3D打印工艺与装备，应用于我国首次太空3D打印实验，入选2020年“科创中国”榜单-先导技术，获2021年度SAMPE中国创新奖、陕西高等学校科学技术一等奖。担任SAMPE北京分会常务理事、PIAM期刊副主编、《Composite Part B》编委、《机械工程学报》编委；组织全国增材制造青年科学家论坛，担任论坛共同主席。
团队研究方向
1)高性能材料增材制造
2)生物材料增材制造
3)多功能融合结构创新设计与增材制造
近年团队发表文章
[1] Wang, Q., Tian, X., Zhang, D. et al. Programmable spatial deformation by controllable off-center freestanding 4D printing of continuous fiber reinforced liquid crystal elastomer composites. Nat Commun 14, 3869 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-39566-3.
[2] Mao, M., Qu, X., Zhang, Y. et al. Leaf-venation-directed cellular alignment for macroscale cardiac constructs with tissue-like functionalities. Nat Commun 14, 2077 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-37716-1.
[3] Zhang M, Wang B, Li X, Jiao G, Fang X et al. Grain refinement of NiTi alloys during ultrasound-assisted wire-arc directed energy deposition[J]. Virtual and Physical Prototyping,2023,19.
[4] Tengfei L, Mingjie Z ,Youwei K , et al. Material extrusion 3D printing of polyether ether ketone in vacuum environment: Heat dissipation mechanism and performance[J]. Additive Manufacturing,2023,62.
[5] Huo C, Qiu Z, Tian X, et al. 3D printed cross-scale structured TS-1 catalysts for continuous scale-up reactions[J]. Additive manufacturing, 2024, 80:103962.
[6] Sen W ,Luge B ,Xiaoxuan H , et al. 3D bioprinting of neurovascular tissue modeling with collagen-based low-viscosity composites.[J]. Advanced healthcare materials,2023,12(25).
[7] Sun, C., et al., A shape-performance synergistic strategy for design and additive manufacturing of continuous fiber reinforced transfemoral prosthetic socket. Composites Part B: Engineering, 2024. 281: p. 111518.
[8] Lingling Wu, Zirui Zhai, Xinguang Zhao, Xiaoyong Tian, Dichen Li, Qianxuan Wang, Weiqi Lin, Hanqing Jiang, Modular Design for Acoustic Metamaterials: Low-Frequency Noise Attenuation. Advanced Functional Materials 32 (13), 2105712 (2022).
[9] Lingling Wu*, Yong Wang*, Kuochih Chuang, Fugen Wu, Qianxuan Wang, Weiqi Lin, Hanqing Jiang, A brief review of dynamic mechanical metamaterials for mechanical energy manipulation, Materials Today, doi: https://doi.org/10.1016/j.mattod.2020.10.006 (2020).
[10] Huang, Y., et al., 3D printing of topologically optimized wing spar with continuous carbon fiber reinforced composites. Composites Part B: Engineering, 2024. 272: p. 111166.
[11] Huo, C., et al., 3D printed cross-scale structured TS-1 catalysts for continuous scale-up reactions. Additive Manufacturing, 2024. 80: p. 103962.
[12] Kang, Y., et al., 4D printed thermally tunable metasurface with continuous carbon fibre. Virtual and Physical Prototyping, 2023. 18(1).
[13] Zhang, M., et al., Thermal degradation and performance evolution mechanism of fully recyclable 3D printed continuous fiber self-reinforced composites. Sustainable Materials and Technologies, 2023. 37: p. e00706.
[14] Xing, X., et al., A Thermo-Tunable Metamaterial as an Actively Controlled Broadband Absorber. Engineering, 2023. 20: p. 143-152.
