專訪增材院、西安交通大學(xué)教授張琦：基于增材制造的輕量化\多功能\一體化設(shè)計(jì)

2019年9月19-21日，IAME中國(guó)（西安）國(guó)際3D打印博覽會(huì)暨高峰論壇在西安高新國(guó)際會(huì)議中心舉辦。2019IAME旨在搭建增材制造（3D打印）科技創(chuàng)新的開放合作共享交流平臺(tái)，匯聚全球頂尖的增材制造（3D打�。╊I(lǐng)域成果及人才，促進(jìn)行業(yè)各環(huán)節(jié)、產(chǎn)業(yè)鏈的銜接融合。南極熊作為戰(zhàn)略合作媒體，到西安現(xiàn)場(chǎng)全程報(bào)道。

在增材制造與創(chuàng)新設(shè)計(jì)分論壇，增材院、西安交通大學(xué)教授張琦做了《基于增材制造的輕量化\多功能\一體化設(shè)計(jì)》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(xué)教授張琦

△南極熊專訪增材院、西安交通大學(xué)教授張琦

南極熊：以前制造業(yè)做設(shè)計(jì)都是圍繞著減材制造去做，而3D打印技術(shù)出來以后，大家對(duì)設(shè)計(jì)方面其實(shí)做了很多的改進(jìn)，您能給我們講一下增材質(zhì)制造輕量化設(shè)計(jì)方面目前有哪些新的趨勢(shì)嗎？


張琦教授：增材制造設(shè)計(jì)我認(rèn)為是產(chǎn)業(yè)的一個(gè)核心問題。首先，如果我們把增材制造在工業(yè)里進(jìn)行推廣應(yīng)用的話，我們必須要從設(shè)計(jì)做起。本次峰會(huì)上，來了很多法國(guó)教授，其中有一個(gè)教授也專門做設(shè)計(jì) 。他說增材的設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不一樣，它是基于性能來進(jìn)行設(shè)計(jì)。我們目前沒有針對(duì)增材的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法方面的體系，這塊我覺得在未來幾年也是我們這些設(shè)計(jì)人員的一個(gè)主要的目標(biāo)和主要任務(wù)。目前我們通常用的設(shè)計(jì)方法包括有比如說大家都清楚拓樸優(yōu)化，包括晶格設(shè)計(jì)這些都輕量化的設(shè)計(jì)方法。

另外我們還具備一體化設(shè)計(jì)的能力，這也是增材制造很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。一體化設(shè)計(jì)以后可以提高產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性，如果一個(gè)部件由20個(gè)零件焊接在一起，那么他可能會(huì)有一個(gè)零件先壞掉，而我們通過一體化設(shè)計(jì)就可以把這個(gè)問題很好地解決，另外它的一致性還得到了提升。因?yàn)橐恍?b>裝配和加工偏差就不存在了。

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

南極熊：目前，國(guó)內(nèi)從事這個(gè)領(lǐng)域的人才是否比較欠缺？

張琦教授：從高校而言，我們現(xiàn)在沒有專門針對(duì)增材設(shè)計(jì)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(shè)，希望在我們的行業(yè)里發(fā)起呼吁，然后國(guó)家響應(yīng)，成立相關(guān)的專業(yè)，建立基于增材制造的專業(yè)體系，體系里面會(huì)有關(guān)鍵的課程，就是基于增材制造的創(chuàng)新設(shè)計(jì)這個(gè)課程。現(xiàn)在全國(guó)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(shè)計(jì)的教材，我剛才提到了這個(gè)設(shè)計(jì)是一個(gè)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(huì)同期，還有四場(chǎng)創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽，我們看到很多參賽選手都用到了優(yōu)化設(shè)計(jì)的手段，大賽這塊您能說一些自己的看法嗎？

張琦教授：我們?cè)诂F(xiàn)在的大賽比較多，特別是對(duì)增材的，您會(huì)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(shè)計(jì)發(fā)揮出更大的自由度，很多年輕人對(duì)這個(gè)方向非常感興趣。

那么我想，年輕人感興趣，就會(huì)推進(jìn)我們這個(gè)行業(yè)的發(fā)展。我們會(huì)擬定一些設(shè)計(jì)目標(biāo)，出了一些題目，這些年輕人就開始設(shè)計(jì)，這次參賽的團(tuán)隊(duì)非常多，看誰設(shè)計(jì)的最輕，看誰設(shè)計(jì)的質(zhì)量最好。除此之外，還有一種開放性的設(shè)計(jì)，比如創(chuàng)新設(shè)計(jì)一個(gè)汽車、創(chuàng)新設(shè)計(jì)一個(gè)飛船，將來可以更往深處講，它可以在火星上創(chuàng)新設(shè)計(jì)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(jìng)賽也會(huì)有個(gè)循序漸進(jìn)，從簡(jiǎn)單的到復(fù)雜的。

南極熊：這種設(shè)計(jì)軟件，可能目前大部分都是來自于國(guó)外的軟件，國(guó)內(nèi)這方面相對(duì)來說比較缺失，對(duì)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(gè)短板，設(shè)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(jìn)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(yīng)該在10年以上。它經(jīng)過多年的迭代，才能把這個(gè)軟件開發(fā)的應(yīng)用性好，性能穩(wěn)定。那么我們國(guó)家現(xiàn)在在這塊確實(shí)還是非常的薄弱，我們也是希望呼吁國(guó)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(shí)產(chǎn)權(quán)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?nèi)��?guó)外收購(gòu)軟件公司，這樣的話就是使我們這個(gè)路就會(huì)短很多，否則我們需要還需要很長(zhǎng)的時(shí)間來滿足對(duì)我們軟件的開發(fā)過程。