专访Ian Campbell教授：拉夫堡大学开创面向增材制造设计新范式

Ian Campbell教授是拉夫堡大学领军研究者，其面向增材制造设计（DAM）项目正在重新定义复杂零件的构思与生产方式。拥有40+同行评审出版物，担任《快速成型期刊》编辑，自2014年起任Wohlers Associates顾问。

本访谈探讨增材制造（AM）演进、自动化角色、大规模定制与混合生产的前景。

1993年沃里克大学硕士期间初识AM，立体光刻仍处萌芽。同年转入诺丁汉大学获得校内立体光刻设备使用权，博士聚焦设计与快速成型的关系。

我的前提是：快速成型将演进为全规模生产工艺——1990s鲜少人能想象。若成真，设计师必须学会专门为其设计。这成为我博士研究核心。

进展不均衡。特定公司，尤其航天企业，已利用AM轻量化、复杂内部几何、拓扑优化优势。但许多设计师仍缺乏对AM能力的深度理解，未获机会围绕它重塑工作流。

设计群体存在明显知识鸿沟。新毕业生开始接受含AM教育，但资深专业人士常需接触技术才能释放其红利。

此鸿沟是我们新推出硕士项目的核心聚焦，装备学生理论知识与实操经验双翼。

五年后，我预期AM作为可行生产路径获广泛认知，驱动面向AM设计原则广泛采纳——尤其是从第一天接受技术训练的新一代设计师。

我们也预期设计自动化激增。拓扑优化等工具已存在，新兴软件可自动生成晶格结构，消除手工几何创建瓶颈。更丰富的自动化工具生态系统将成充分挖掘AM潜能的必需。

终极而言，全套自动化设计工具将精简从概念到成品的全工作流。

当前AM流程仍重度依赖人工。自动化可优化零件布局、预测构建时间、基于朝向模拟表面光洁度。未来系统将具备闭环反馈，中途自动调参提升质量。

近期软件允许设计师输入关键约束——接触点、载荷——让CAD系统自主生长几何，互补传统拓扑优化的去材料逻辑。

从构思到后处理，全价值链延伸自动化存巨大机遇。

项目联合罗马尼亚供应商探索汽车定制化组件。试点研究考察功能定制——如驾驶风格悬挂调校——与美学定制——如人体工学把手、仪表台轮廓。

目标开发大规模定制工具包：制造商提供标准件，最终用户调参数协同创造产品。研究界面设计、参数边界、消费者感知增值。

我们旨在转变设计流程：制造商提供基础/未完成设计，客户完成定稿——这种模式促进用户参与与产品归属感。

共创已以有限形式存在——如Mini产品定制选项。但全功能定制零件仍稀缺，因制造商必须确保安全、功能、成本效益。持续研究需弥合鸿沟。

汽车等领域，允许用户改变零件形状需严格验证。一些公司开放有限变体，其他可能完全限制定制。

可定制人体工学——如贴合手型的吹风机把手——能深化情感依恋、延长产品寿命，契合可持续设计目标。

混合制造在单机内融合增材与减材工艺。拉夫堡探索金属与聚合物双体系。

Matsuura、DMG Mori等企业提供可沉积增材再切换CNC铣削精加工的机器。循环可重复，单机实现精密内外表面无需额外加工步骤。

金属混合AM支持一站式生产：单CAD文件进单机出成品。对航天，意味更少组件、更低装配成本、减重降燃耗。

原理相同——沉积后加工——但聚合物工艺温度更低。目标结合几何自由度与高精度成本效率，服务日常产品。

我们在拓展复合材料增材制造，控制纤维取向增强强度、刚度、轻量化。涉及多国际合作伙伴。

一年三学期面向增材制造设计硕士项目，沉浸式学习AM基础、高阶CAD工具、实战项目。课程含拓扑优化、体素建模、从零重新设计或创造产品的毕业项目。

一个激动人心的发展是AM机器规模。随着构建体积突破半米立方，我们见证从建筑立面到大型飞机组件的应用。这种可扩展性解锁新设计可能性。

超材料——工程化呈现自然界不存在特性的材料——是另一前沿。用复杂几何可创建受压横向膨胀的负泊松比结构，或设计对热梯度可预测响应的零件。4D打印——热等刺激驱动形变——可为航天或消费品实现自适应组件。

点击了解拉夫堡大学增材制造研究组（AMRG）详情。 查看我们近期对拉夫堡大学Richard Buswell博士的专访。

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