TCT高端对话续篇：再启思辨，在智能与制造之间寻找新共识

上期的“TCT高端对话”回顾了围绕材料创新、规模化路径与国际协作展开深入探讨，聚焦3D打印技术演进与行业挑战。

本期将视角进一步拓展至智能制造、复合工艺与全球标准体系，邀请来自高校、企业及国际机构的多位专家，共同探索增材制造如何迈向“智能化、精密化、全球化”的全新阶段。

她提出三大发力方向：一是强化数据整合与安全，“Data is the new gold（数据是新的黄金）”；二是聚焦设备管理、参数优化与材料研发；三是警惕“伪需求”，质量不可预测、不可持续的技术路线是错误道路。她特别提醒：“国内软件生态仍是软肋，期待更多AI创业企业出现。”

演讲最后她呼吁行业关注“制造即服务（MaaS）”新模式——用户上传设计，AI完成生成与生产，购买的是设备工时，而非设备本身。“当你手握‘核电站’，能否让它发电，决定了未来制造的无限可能。”

在《航空高性能铝基构件激光增材制造》报告中，南京航空航天大学顾冬冬教授团队针对近海部署远洋战机严苛服役环境需求（高承载、强耐蚀），系统阐述了激光增材制造技术突破传统铝合金局限的创新路径。该研究以开发"轻质、高强、耐蚀一体化成型"铝基构件为目标，攻克四大核心技术难关：

团队通过优化激光能量分布（350-400W功率区间）、柔性铺粉系统及循环气流抑制烟尘，将稀土改性铝镁合金成型稳定性提升至新高度。数字模型揭示：相较于传统铝硅合金，新型材料需"适中功率+低扫描速度（600-1000mm/s）"组合，解决激光反射率高、元素烧损等固有难题。

团队创新性提出"单向正交分区扫描策略"，使成型件孔隙率降低35%，表面粗糙度达最优值。研究发现：熔池搭接方式直接影响内应力水平——采用"实体分区+表面成熔"复合策略，在2.4mm分区尺寸下，试样内应力显著降低，同时延伸率保持稳定。经325℃/4小时峰值时效处理，抗拉强度达565MPa，较传统铝硅合金提升25%，延伸率翻倍至14.8%。

他们首次发现稀土改性铝合金存在"双峰硬化"现象：时效初期（10分钟）纳米析出物密度骤增，4小时后形成稳态结构。通过调控析出物尺寸（3-5纳米）与晶粒演变行为，实现强度-韧性协同控制。特别指出：断裂韧性（KIC）与延伸率变化趋势分离，传统延伸率评估法存在局限，需建立多维度力学评价体系。

受生物进化启发，成功实现三类仿生结构增材制造：1）仿水蜘蛛巢多层级结构（1.25mm改进直径时能量吸收最优）；2）晶体学仿生混杂点阵（球形节点使应力分散效率提升40%）；3）螳螂虾螺旋结构（致密度达99.2%，扭转应力传导路径优化使抗冲击性能倍增）。典型应用包括相控雷达11孔接头、卫星支架等复杂构件，验证了"材料-结构-工艺"一体化制造可行性。

研究证实：激光增材制造技术正从"控型"向"控性"跃迁，未来将通过纳米陶瓷颗粒改性、多材料空间布局调控等路径，实现"仿生结构+多功能复合"的跨越式发展。正如顾冬冬团队所言："向自然借材料、借灵感，数千万年生物进化赋予的结构智慧，正在航空制造领域焕发新生。"

在《增材复合制造技术进展》报告中，西安交通大学张琦教授直指当前增材制造三大核心瓶颈：激光粉末床熔融成形零件表面粗糙度在Ra6.3μm以上（航空精密件需Ra0.8μm）且内流道微孔残渣难以清除（尤其直径＜1mm孔道残留率达70%）；激光熔化沉积尺寸精度差（±0.5~ ±1.5 mm），微观组织难以准确调控，制约了零件的实际使用性能；电弧熔丝增材制造热输入大，晶粒尺寸超过200μm，影响零件机械性能。针对这些痛点，团队提出金属增材复合制造解决方案：增减材复合制造、增等材复合制造与多能场辅助增材制造。

张教授团队，提出了复杂内腔零件激光粉末床熔融五轴增减材复合加工新方法，发明了滑出式激光器与转摆头集成的增减材复合制造机床新结构，研制出全球首台激光粉末床熔融五轴增减材复合制造装备。该技术能够将内流道粗糙度从Ra7.3μm提高至Ra0.6μm，尺寸精度达到±0.01mm/100mm，解决了重复定位偏差难题。打破了日本Sodick公司的技术封锁，预期可实现航空航天复杂内腔零件的精密制造。

张教授团队与国家增材制造创新中心合作开发了智能化激光熔化沉积增减材复合制造装备，集成了熔池图像处理及零件轮廓误差检测等功能。该装备具备熔覆堆积高度在线调控功能，采用接触式探头实现了轮廓误差实时检测。可以实现大尺寸零件高效精密一体化制造，材料利用率提升40%。

团队首创电弧熔丝和原位轧制复合修复轴类零件的工艺，开发了轴类零件修复新设备。原位轧制使电弧增材制造晶粒尺寸从200μm细化至40μm，界面残余应力降低65%。并且开发了电弧熔丝、原位轧制与车削复合修复轴类零件的新装备，实现了"堆叠-轧制-精加工"全流程自动化，突破了传统锻件分体制造并连接的局限，能够服务于轴类零件一体化快速精密制造需求。

团队提出了超声辅助辊压结合半固态成形的激光金属熔丝沉积技术，同时结合了超声波振动能量与轧制的机械力场改善微观组织，并通过半固态成形改善成形力。超声辅助滚压技术能够震碎铝合金氧化皮，使冶金结合强度提升30%。

团队开发了高效模拟激光粉末床熔融增材制造过程的多尺度模型，实现了增材制造过程微观结构生长的高效预测，预测时间小于1.5h，使仿真效率提高了73%。建立了激光熔化沉积增减材全流程热/力耦合数学模型，实现了不同工况下复合制造全流程加工过程中温度场与残余应力场的预测，能够指导刀具路径优化使加工变形量减少60%。开发了热力耦合条件下的轴类零件电弧-轧制复合增材制造过程有限元模型，能够准确地模拟电弧-轧制复合成形过程中的变形行为。

张琦教授强调："增材复合制造已进入智能优化新阶段，基于AI的工艺参数自适应补偿、复杂热循环下零件尺寸动态修正、智能化缺陷调控等算法，将成为打破'试错式研发'的关键。"正如张琦教授所言："当增材遇见减材、等材与多能场，制造边界正在被重新定义。"未来，增材复合制造将融合AI工艺优化，具备闭环数字孪生控制系统，实现缺陷识别、在位修复与精度补偿的全流程智能管理，进入“超精密—高性能—智能化”的协同发展新阶段。

在《全激光增减材制造－基本原理、设备与应用》报告中，广东工业大学王成勇教授提出"全激光增减材制造（LACAM）"创新理念，突破传统增材制造依赖机加工的局限。其核心在于以激光为唯一工具完成"增材-减材-强化-抛光"全流程，实现复杂零件"一次成型即终件"的目标。该技术已在手机铰链、医疗微器件等领域验证价值。

具体说来，团队在以下三个方面实现了技术突破：

1.激光替代传统刀具

开发全球首台全激光复合加工设备（与汉邦合作），集成三束不同功率激光（皮秒/飞秒/连续），通过光束整形实现"激光铣削+熔覆+热处理"复合加工。薄壁件粗糙度从Ra3.2μm降至Ra1.6μm以下，钛合金拉伸强度与延伸率同步提升20%。

2.微结构精密调控

在粉末床成型过程中嵌入超快激光微加工：对0.1mm级微孔实时清渣，医疗微器件成型合格率从30%提升至90%；通过界面晶体定向生长控制，使多材料结合强度提高35%。华为三折机铰链采用该技术后，良品率从13%跃升至60%，产能提升4.6倍。

3.原位监测闭环系统

集成红外热成像与熔池动态监测，实现成型过程实时反馈。针对手机铰链0.3mm微型钩状结构，激光减材精度达±5μm，避免传统机加工导致的应力变形。

在广东省政府2000万元专项支持下，王教授团队的全激光增减材制造技术已进入产业化阶段，帮助格力模具交付周期缩短30%，实现卫星精密件制造成本降低50%；开发的超声波焊接技术应用于全球63个国家口罩生产线，疫情期间助力企业三个月创收33亿元，获广东省科技进步一等奖。

团队同步研发"声波直接制造"技术：利用声波能量实现树脂/陶瓷/碳纤维材料穿透式固化，30秒完成10层碳纤维-树脂复合结构成型，强度达常规工艺80%。该技术正与航空维修企业合作开发内饰快速修复方案。

王成勇教授强调："全激光制造不是万能解药，但它为特殊构件提供了新可能——当激光既是笔又是橡皮擦，制造的边界将被重新书写。"目前相关专利与论文已公开发布，团队将持续探索梯度材料制造与声-光复合工艺的深度融合。

除了技术层面的持续创新，生态系统的构建同样关键。在《NAMIC与新加坡的增材制造发展》演讲中，新加坡国家增材制造创新集群（NAMIC）代表叶佐元先生详细解读了新加坡如何以"小国大战略"布局增材制造产业生态。作为国家级推进平台，NAMIC通过政产学研深度融合机制，在8所大学及科研机构设立专项工作室，形成"政策牵引-技术转化-企业孵化-标准输出"的闭环体系。成立8年来，NAMIC已推动186家初创企业成长，吸引超3.5亿新元投资，并与ASTM合作制定12项国际标准，将新加坡打造为亚太区增材制造技术转化率最高的枢纽。

新加坡的增材制造技术已深度渗透关键产业：在海事领域，NAMIC联合新加坡科技大学开发混合制造技术，实现船只螺旋桨增材制造，并与美国船级社建立快速认证通道，阿联酋战略合作项目将供应链效率提升40%；在航空航天领域，帮助Collins Aerospace设立海外首个增材制造实验室，金属3D打印飞机发动机维修件交付周期缩短60%，初创企业Arianet研发的陶瓷增材卫星推进器部件成功通过太空环境测试；在生物医疗领域，中央医院将3D打印应用于85%的复杂手术规划，Osteopore公司研发的可降解骨移植支架在澳洲上市后临床成功率提升至92%；在建筑工程领域，首个3D打印住宅项目节省30%人力成本，环保混凝土技术助力珊瑚礁生态修复面积扩大3倍；半导体行业，Entegris技术中心为7nm光刻机制造精密陶瓷部件，良品率突破99.6%。

面向未来，NAMIC提出五大技术趋势预判：一是大型化制造突破；二是效率革命；三是绿色转型；四是数字生态重构；五是AI深度赋能。

"增材制造不仅是技术革新，更是国家竞争力的重塑。"叶佐元强调，新加坡凭借NAMIC平台，2023年增材制造产值突破12亿新元，技术渗透率占制造业总规模的7.2%，其中海事与生物医疗领域增速分别达38%和45%。这种"精准聚焦、生态赋能"的发展模式，为全球中小型经济体提供了可借鉴的范本。

顺应上述趋势，ASTM国际标准组织吕朕经理则在《增材制造标准及其工业应用的演变——聚焦ASTM国际标准体系》演讲中，系统阐释了全球增材制造标准化进程与产业动态。

作为拥有127年历史的国际标准制定机构，ASTM标准体系正重塑全球制造格局。该机构通过IQ/OQ/PQ认证流程（ISO/ASTM 52930），航空航天企业金属部件良品率提升至99.5%；医疗植入物生产周期缩短40%，生物兼容性认证通过率提高60%。吕朕特别指出："当中国打印机出口量占据全球高分子设备市场的67%，标准成为打破贸易壁垒的关键——华为折叠机铰链通过ASTM疲劳测试标准，寿命突破30万次折叠，正是标准化赋能创新的典范。"

基于Wohlers 2025报告，2024年全球增材制造产值达243亿美元，其中亚太区以23%增速领跑，中国市场贡献率超60%。三大结构性变化显现：一是材料销售逆势增长20%（金属粉末循环利用率突破92%），二是中国设备商以"高端性能+成本优势"抢占欧美市场（德国金属机份额跌至35%，中国尼龙机占美英市场70%），三是终端产品制造占比升至35%，模具应用增长47%。值得关注的是，北美市场首次出现负增长（-4.3%），折射出全球制造重心东移趋势。

ASTM主导的ICAMMT会议揭示技术前沿：700篇论文中，32%聚焦多激光PBF工艺优化，18%探索AI驱动的实时缺陷检测（识别准确率99.7%）。欧美企业痛点集中于新材料开发（高温合金耐疲劳度缺口达40%）与自动化集成（人工干预环节占比仍达55%），而中国厂商正开辟新赛道——华曙高科12米级航天构件一体成型技术、汉邦科技超高速光固化工艺（成型效率提升8倍）已通过ASTM联合认证。

面对地缘政治与供应链重构，吕朕强调："标准是穿越不确定性的锚点。当中国3D打印设备出口额突破19亿美元（占全球38%），ASTM-ISO联合标准正成为新时代的制造通行证。"这种"中国产能+国际标准"的双轮驱动模式，或将重塑全球增材制造产业版图。

TCT高端对话

不仅呈现了这些前沿探索的技术细节，

也折射出行业在全球视野下的战略思考。