推薦序一
增材制造（俗稱3D打印），是一種通過簡(jiǎn)單的二維逐層增加材料的方式直接成型三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)的數(shù)字制造技術(shù)。理論上講，它僅通過簡(jiǎn)單的“二維數(shù)字打印材料”，就可以直接制造出內(nèi)部結(jié)構(gòu)任意復(fù)雜、外部形狀和幾何尺寸不受限制的零件和結(jié)構(gòu)，而且在逐點(diǎn)、逐線、逐層數(shù)字打印制造過程中，還可以靈活地?cái)?shù)字控制零件不同部位的材料和性質(zhì)（取長(zhǎng)補(bǔ)短地把不同材料“按需定制”于零件的不同部位），從而賦予構(gòu)件以傳統(tǒng)單一材料完全不具備的超常性能。增材制造技術(shù)的上述特點(diǎn)，使其成為當(dāng)前先進(jìn)制造、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和新材料等技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際前沿?zé)狳c(diǎn)研究方向。增材制造上述技術(shù)優(yōu)勢(shì)的充分發(fā)揮，必將引發(fā)裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造模式的變革。
增材制造通過逐層材料添加的方式將數(shù)字模型制造成三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)的原理，不僅突破了傳統(tǒng)制造技術(shù)對(duì)零件外形、幾何尺寸和內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)的原理性制約，而且使廣大裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員可以充分利用和發(fā)揮增材制造技術(shù)的特點(diǎn)，徹底擺脫傳統(tǒng)制造技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的長(zhǎng)期禁錮枷鎖，放飛夢(mèng)想，自由地進(jìn)行以產(chǎn)品性能最佳化為目標(biāo)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
《增材制造設(shè)計(jì)（DfAM）指南》是國(guó)際上第一本詳細(xì)介紹增材制造設(shè)計(jì)（DfAM）的專著，詳細(xì)介紹了增材制造設(shè)計(jì)的規(guī)則、要素、工具和手段。相信中譯本的出版，將對(duì)促進(jìn)我國(guó)裝備結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提升裝備性能和裝備技術(shù)水平，以及推動(dòng)增材制造技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用產(chǎn)生積極作用。
北京航空航天大學(xué)教授、大型金屬構(gòu)件增材制造
國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室主任、中國(guó)工程院院士 王華明
推薦序二
等材制造、減材制造與增材制造三種制造工藝構(gòu)成了人類制造文明的歷史傳承，是人類在辯證統(tǒng)一下，對(duì)大自然規(guī)律認(rèn)知的升級(jí)。
兩千年前，老子有云“合抱之木，生于毫末；九層之臺(tái)，起于累土；千里之行，始于足下。”在地球上，一顆種子長(zhǎng)成參天大樹是增材的過程；一個(gè)細(xì)胞成長(zhǎng)為一個(gè)人，也是增材的過程，增材制造更加符合事物發(fā)展本質(zhì)，順應(yīng)大自然規(guī)律。
增材技術(shù)作為一種使能技術(shù)，能夠以功能和性能的產(chǎn)品設(shè)計(jì)為驅(qū)動(dòng)和內(nèi)核，突破常規(guī)裝配和制造工藝限制，充分發(fā)揮制造的價(jià)值，是一種偉大的制造革命。當(dāng)今世界正發(fā)生、面臨、經(jīng)歷百年未有之大變局，我國(guó)正處于實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興關(guān)鍵時(shí)期，急需普及增材技術(shù)和思想，將其融入到人們生活、生產(chǎn)的全過程，成為人們奮力開創(chuàng)制造業(yè)復(fù)興新征程的重要助力。
在推動(dòng)中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中，我一直強(qiáng)調(diào)要“增減結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，國(guó)際合作”。安世亞太組織翻譯的《增材制造設(shè)計(jì)（DfAM）指南》是全球第一本增材制造設(shè)計(jì)專著，體現(xiàn)了“國(guó)際合作，洋為中用”的全球化思想，非常具有理論意義和實(shí)踐意義。
《增材制造設(shè)計(jì)（DfAM）指南》強(qiáng)調(diào)增材思維驅(qū)動(dòng)，從設(shè)計(jì)端著手，為產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)而不是常規(guī)的為裝配和制造工藝限制的設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮增材能夠打印足夠復(fù)雜的產(chǎn)品的核心優(yōu)勢(shì)。
該書詳細(xì)分享了在增材制造設(shè)計(jì)上必須考慮的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、設(shè)計(jì)方法和途徑，本書中譯本將為我國(guó)增材產(chǎn)業(yè)從業(yè)者、工業(yè)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、工藝和制造人員，帶來全方位的、以增材思維為驅(qū)動(dòng)的增材制造設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)知識(shí)和工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)分享。
第四次工業(yè)革命的標(biāo)桿性技術(shù)正對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重大影響，從簡(jiǎn)單的數(shù)字化（第三次工業(yè)革命的成果）到基于技術(shù)融合的創(chuàng)新（第四次工業(yè)革命）正迫使企業(yè)重新審視經(jīng)營(yíng)方式和產(chǎn)品研發(fā)方式，增材制造作為顛覆性的創(chuàng)新技術(shù)，必將驅(qū)動(dòng)第四次工業(yè)革命，從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)到制造與運(yùn)營(yíng)。
無論如何，增材制造設(shè)計(jì)帶來的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新和革命一定是最基礎(chǔ)、重要和核心的。接受增材思維驅(qū)動(dòng)的增材制造設(shè)計(jì)的洗禮、思考和實(shí)際踐行，讓人們更加自信地迎接第四次工業(yè)革命的到來。
中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟榮譽(yù)顧問 林宗棠
譯者序 The Translator’s Words
直到現(xiàn)在，不少人提到增材制造或3D打印時(shí)，還是將其等同于車、銑、刨、磨或快速成型的一種新工藝技術(shù)，將其定位在單件或小樣加工的場(chǎng)景，想到的只是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)、輕量化、個(gè)性化以及快速樣品制作，最多再加上壓縮零部件供應(yīng)鏈，實(shí)現(xiàn)中間件的零庫存等。而增材制造的價(jià)值僅止于此嗎？實(shí)際上，增材制造的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于，作為在數(shù)字技術(shù)驅(qū)動(dòng)下回歸自然界“生長(zhǎng)造物”的新方法，增材制造設(shè)備有充分的時(shí)空窗口對(duì)建造物質(zhì)的物性進(jìn)行細(xì)粒度、高分辨率的主動(dòng)控制，所輸出的三維實(shí)體既承載了高密度的形狀信息，也被附加了高分辨率的材料物性信息，使得最終制品的成型與定性得以同步完成。
我們認(rèn)為，增材制造將更精密的設(shè)計(jì)信息承載到物理實(shí)體上，意味著所生成的制品具有更強(qiáng)的功能性，進(jìn)而能夠帶來性能的飛躍。因此，在實(shí)現(xiàn)材盡其能、物盡其用，釋放復(fù)雜成型能力的表象下，增材制造的真正價(jià)值在于回歸設(shè)計(jì)本源，回歸產(chǎn)品功能，重塑增材思維，實(shí)現(xiàn)造物不止于形的造物革命。基于增材思維的先進(jìn)設(shè)計(jì)與智能制造，從根本上改變了傳統(tǒng)制造未站在系統(tǒng)高度把握產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)和制造過程，造成設(shè)計(jì)與工藝以及工藝與材料各自為政、嚴(yán)重脫節(jié)，甚至相互割裂對(duì)立的現(xiàn)實(shí)局面，破解了前三次工業(yè)革命遺留下來的設(shè)計(jì)制造一體化困局。作為新一代的物質(zhì)生產(chǎn)技術(shù)，增材制造技術(shù)將與新一代信息技術(shù)深度融合，成為第四次工業(yè)革命的核心技術(shù)引擎。
而增材制造設(shè)計(jì)（Design for Additive Manufacturing，DfAM，簡(jiǎn)稱增材設(shè)計(jì)）就是安世亞太提出的基于增材思維的先進(jìn)設(shè)計(jì)與智能制造整體解決方案（見圖1）中的一塊重要基石。雖然增材設(shè)計(jì)名義上被認(rèn)為是應(yīng)用于增材制造工藝的可制造性設(shè)計(jì)（DFM），但由于它在關(guān)注增材制造工藝的商業(yè)化應(yīng)用過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)零件、組件甚至系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)，因此其內(nèi)涵遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了傳統(tǒng)的DFM，而成為基于增材思維的先進(jìn)設(shè)計(jì)與智能制造新一代造物革命下的全新設(shè)計(jì)范式。
圖1 基于增材思維的先進(jìn)設(shè)計(jì)與智能制造（來源：安世亞太）
所以，當(dāng)我們看到瑞典隆德大學(xué)的三位學(xué)者——奧拉夫·迪格爾（Olaf Diegel）教授、阿克塞爾·諾�。ˋxel Nordin）博士和達(dá)米恩·莫特（Damien Motte）博士在2019年5月出版的全球第一本增材設(shè)計(jì)專著——《A Practical Guide to Design for Additive Manufacturing》時(shí)，就在第一時(shí)間購入并進(jìn)行評(píng)估，確認(rèn)這是一本高水平的專著后立刻聯(lián)系出版社和作者，啟動(dòng)中文版權(quán)商談和中文版翻譯工作。
圖2 奧拉夫·迪格爾教授和他的3D打印吉他（來源：3dnatives.com）
2019年8月，奧拉夫·迪格爾教授在接受PLM Group媒體采訪時(shí)，談到了寫作本書的起因：人們看待增材制造技術(shù)的（另）一個(gè)極端，就是把它作為完全取代減材制造等傳統(tǒng)工藝的“點(diǎn)金術(shù)”，而實(shí)際上增材制造和減材制造應(yīng)該是互補(bǔ)的關(guān)系；加速增材制造技術(shù)大規(guī)模商用化的關(guān)鍵，是學(xué)習(xí)增材設(shè)計(jì)；為了服務(wù)廣大增材設(shè)計(jì)和制造從業(yè)人員，縮短學(xué)習(xí)曲線，避免重復(fù)發(fā)明輪子，撰寫了這本書。這一理念與安世亞太倡導(dǎo)的“基于增材思維的先進(jìn)設(shè)計(jì)”不謀而合。
本書就如何基于增材工藝設(shè)計(jì)零件、組件以獲取成本和性能的最大收益，提供了詳盡的指南并列舉了豐富的案例，包括增材制造導(dǎo)論、增材制造工藝、增材設(shè)計(jì)戰(zhàn)略、增材設(shè)計(jì)分析優(yōu)化工具、零件合并準(zhǔn)則、增材工藝工具設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、面向聚合物和金屬的增材設(shè)計(jì)、后處理、增材制造的健康安全和零件認(rèn)證以及增材制造的未來等內(nèi)容。作為全球第一本增材設(shè)計(jì)專著，本書的中譯本將給我國(guó)增材產(chǎn)業(yè)從業(yè)者以及工業(yè)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、工藝和制造人員帶來全方位的以增材思維驅(qū)動(dòng)的增材設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)知識(shí)和工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)分享。
安世亞太科技股份有限公司增材業(yè)務(wù)部門組織了專業(yè)過硬、陣容強(qiáng)大的團(tuán)隊(duì)來翻譯本書。段海波博士翻譯了本書的初稿。黃科博士、唐天博士、包剛強(qiáng)和段海波博士組成四人小組負(fù)責(zé)術(shù)語統(tǒng)一工作。謝琰軍博士和包剛強(qiáng)負(fù)責(zé)模板設(shè)計(jì)。謝琰軍博士和張亦舒負(fù)責(zé)第1、4、5、6章的翻譯，黃科博士、張浩博士、左乾隆和黎萬喬負(fù)責(zé)第2、9、11、12章的翻譯，張效軍負(fù)責(zé)第3章的翻譯，唐天博士負(fù)責(zé)第7、8章的翻譯，賀進(jìn)和包剛強(qiáng)負(fù)責(zé)致謝、前言、第10、13、14章的翻譯，黃科博士、唐天博士和賀進(jìn)負(fù)責(zé)縮略詞和術(shù)語表的翻譯。賀進(jìn)和張亦舒負(fù)責(zé)版本管理和合稿。包剛強(qiáng)負(fù)責(zé)書稿校對(duì)、審閱和項(xiàng)目管理。壽曉星負(fù)責(zé)商談版權(quán)和聯(lián)系出版事宜。安世亞太科技股份有限公司董事長(zhǎng)張國(guó)明先生對(duì)本書的引進(jìn)和翻譯工作給予了最大支持。
在本書的翻譯出版過程中，得到了三位作者、Springer出版公司和機(jī)械工業(yè)出版社華章分社的大力支持，王華明院士和林宗棠老先生為本書撰寫了推薦序，在此一并表示感謝。
期待本書能為推動(dòng)我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展和工業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新與換代升級(jí)貢獻(xiàn)一份力量。
段海波 包剛強(qiáng)
2020年7月
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