2023年《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”中国区发布将来到上海。本次论坛我们聚焦「Infinitas 未来无限」，我们将搭建一个展现“青年人”智慧与潜力的舞台，聚集全球创新人才和资源，让更多人见证他们不懈的探索和追求，让一点火苗点燃他们无穷的创造力。让上海与我们共同见证这片广阔无垠的舞台上，追梦者们绽放出耀眼的光芒。
以下是上海交通大学长聘副教授王洪泽在2024中国科技青年论坛精彩讲话，由云现场整理。
各位老师、各位同行，大家上午好！很高兴有机会在这里跟大家分享我们的工作，生命论坛有嘉宾提到含浙量很高，我觉得材料论坛含沪量很高，刚刚的晁老师和接下来的很多老师大部分都是上海本地的。我的研究方向是迈步相同批量化生产的金属3D打印技术，我们做的是非常传统的打铁行业，在打铁行业，我们在尝试用新的AI数字仿真技术来推动技术走向革新，推动3D打印技术走向批量化应用。
我是土生土长的博士，交大博士毕业之后先后在日本、加拿大、英国开展博士后研究，2019年回国，去年获得了中国区的35U35。
什么是3D打印？从广义的制造开始讲起，制造是整个世界里非常重要的技术，像我们的房子是建造的技术，由砖和水泥把它粘接成，形成一个一个房子。如果我们引入了自动化，砖的堆砌过程变成机器驱动，那我们就可以认为是智能的制造技术，这个技术有柔性、定制化和高效率的优点，用一台设备，我们就可以建造全世界所有的房子，这是我们技术的引入点。对于金属来说，我们的汽车、飞机、船舶、火箭都是金属制品，能不能用我们提到的3D打印技术来打造金属呢？可以的。随着激光技术的发展，上世纪60年代激光诞生之后，到本世纪初激光的批量化应用，我们用激光开始驱动我们的金属材料，实现一个一个零件的批量化制作，是我们这个技术的前景，比较有代表性的像激光、粉末床和激光素粉打印技术。
相当于传统技术，它有哪些优点？激光制造技术诞生之前，我们的传统技术有减材和等材，用大家非常熟悉的话来说就是打铁。中国有句古话是好男不打铁，因为打铁非常艰辛，是非常低效率的工作。相对于传统的低效率，我们用激光来做3D打印技术，有望实现整个行业的变革。
什么是激光增材制造技术？我手上拿的激光笔，微小的激光能量可以起到照明提示的作用，如果我们把激光笔的能量加高，例如达到1000W，那它就是锋利的武器，它可以熔化金属。我们用高能激光来熔化金属，用熔化的金属来逐层堆积，最终打印出我们需要的飞机零件、火箭、船舶、汽车等等，主要应用于航天、车辆、海洋、生物医疗等等行业。随着激光打印技术的诞生，它将来会引导我们制造行业的工业革命。
我本人面向激光3D打印的应用场景，像大飞机里的叶片等结构，卫星里所有的结构件和结构功能一体构建，我们采用激光技术来做增材。它面临的难点在哪里呢？第一，它的材料和粉体，因为传统制造打铁是用一块块板材，在3D打印世界里用粉末，粉末材料和传统材料有哪些差别，以及材料应该如何设计来满足我们的打印需求。
第二，装备和工艺作为一种新兴技术，我们有激光器可以熔化粉末来进行打印，但是如何开发适合我们的打印装备，使得它满足各种飞机、船舶的构建需求，是我们面临的第二个问题。
第三，传统结构都是基于传统的打铁工艺进行设计的，在新的3D打印世界里，它可以做非常微细的结构调控，我们应该怎么定义这种新型结构，使它更好的实现打印效果。
围绕这三个工作，我们课题组开展了从基础研究到应用推广的工作，详细介绍我们具体在开展的研究。在材料方面，大部分现有的面向打铁的材料都不适合3D打印，我们的思路是在一个材料里引入陶瓷颗粒。像铝是非常软的一个材料，它的优点是韧性很好，但是强度不足，在这个材料里我们加入硬质陶瓷，就可以实现材料同时满足强度和韧性的要求，同时我们借助于数字仿真和AI等技术，开展了面向打印的成本设计，最终获得适合3D打印的新材料。
我们做3D打印需要的一个个微小粉末是型需求，相当于打铁的钢板，制造形式完全不一样。我们地处上海，借助上海的这些装置，通过光源的穿透性，我们也开发了数字仿真的高通量计算方法，来实时预测在某一个特定参数下的粉末形成过程。最终帮助我们优化3D打印的装备和工艺。在我们这个技术研究的支持下，我们引导了相关产业技术的发展，我们开发的喷嘴，在行业领先企业得到了应用，同时我们一起开发的粉末材料获得了批量生产，在国产大飞机等领域实现了批量应用。
激光可以打印很多材料，但也有很多材料不好打印，像铝和铜，这些材料是有色的，就像我们穿衣服一样，穿很鲜艳的衣服，它容易对光进行反射，铝和铜用一般的激光很难做打印，怎么办呢？我本人在日本工作期间，当时和日本的科学家中村修二先生，基于他们开发了一个蓝光激光器，我们把蓝光激光器用到了3D打印行业，通过组装高功率蓝光，实现了高光用在高反射率的铝和铜上，我们目前搭建了国内第一台两千瓦面向高反射的蓝光设备。
现在很热的一个智能调控方法，一方面我们借助于多种传感器，来对这个过程进行实时监测，监测到信息之后，我们用大数据对监控数据进行处理，类似于我们大脑的执行过程一样，借助于这个智能手段，帮我们优化了工艺窗口，最终实现了打印过程的智能控制。
信息结构也是我们面临的一个问题，什么样的结构最适合3D打印技术？我们有两个思路，第一个是仿生，我们借助于CT技术，就像我们去医院拍一个三维CT，就能看到我们人体结构的微性特征一样，这些微性特征经过多少年的自然进化，产生这些结构之后，借用可编程的手段，我们借用自然传统的基因，加入我们的可编程技术，最终实现更好的结构功能特性。
结构除了承载方面，它还要求具有更好的传热、减振效果。刚开始第一步对结构方面进行分析，之后对功能特性做进一步分析，从而优化得到了具有更好功能特性的材料。
我们也开发了相应的内表面处理技术，使得复杂结构不仅打印出来更好，甚至内表面的质量更高，更适合我们实际应用的需求。
以上工作支撑了我们团队和学生的发展，包括去年全国大学生创新创业大赛上，我们的学生获得了上海的总冠军，同时获得了全国银奖，我们的学生也获得了行业学会的优秀学生论文。包括今年的首届自然科学基金，我们的学生也获得了相关项目的资助。我们的工作成果也被央视进行了报道，东方卫视的C919特别节目中提到我们的技术有望在大飞机结构中实现批量化应用。
这是我们3D打印的舱门铰链臂，我们从2020年起跟商飞开展测试，经过2021年的静力试验，最终在2021年的6月份，在105架机飞行上，我们的舱门架构在上面得到了应用和验证，证明了我们的技术有望在真正的结构上实现批量化量产。这是我本人获得的一些荣誉，在产业方面，我们相关的技术在安徽实现了产业应用推广，获得了数十亿的战略投资，我们也和国家传统的钢铁行业大厂宝武集团签订了战略合作协议，一起来推动3D打印材料和技术的批量发展。
最后，我提出和各位一起探讨的问题。第一，3D打印技术虽然已经在医疗模具等领域实现批量化应用，未来还能在哪些新的行业实现批量化应用？这可能需要我们和在座的同行以及企业同行一起来进行探讨。第二，3D打印技术在未来是否有可能替代传统的制造技术，使得我们的材料制造不再成为难题。第三，现在很热的人工智能技术如何加速3D打印材料结构和装备发展。虽然我们研究中有大量已经应用到AI进行材料设计、结构优化和装备控制，但是这里面还有非常多可以进一步探索的空间，下一步AI如何进一步加速3D打印技术的发展，也是我们需要共同探讨的问题。
以上是我分享的所有内容，谢谢！
