简介：兰红波，二级教授，博士，博士生导师，无党派人士，山东省增材制造工程技术研究中心主任，青岛市3D打印工程研究中心主任。国家有突出贡献中青年专家，入选国家百千万人才工程，国务院政府特殊津贴专家，教育部新世纪优秀人才，山东省泰山学者特聘专家，山东省有突出贡献的中青年专家，青岛市首批创新领军人才。中国机械工程学会增材制造（3D打印）技术分会常务委员，国际标准化组织（ISO）增材制造(ISO/TC261)标委会委员，全国增材制造标委会（SAC/TC562）委员，国家知识产权局中国专利审查技术专家。迎难而上，在国内率先开展微纳3D打印研究微纳尺度3D打印是增材制造和微纳制造的前沿技术，被美国麻省理工学院《技术评论》列为2014年十大具有颠覆性的新兴技术，目前已经被用于航空航天、生物医疗、国防军事、新型电子电路等诸多领域，显示出广阔的工业化应用前景。但是，由于微纳3D打印技术难度大，门槛高，涉及机械、材料、控制、电子等多学科交叉，该技术基本被美国、德国、日本、韩国等少数国家所垄断。兰红波教授带领团队成员迎难而上，在国内率先开展微纳3D打印的研究，凝心聚力，经过近十年的研究和攻关，提出并建立了一种原创性的微纳增材制造新技术：电场驱动喷射沉积微纳3D打印，围绕该技术，从成形原理、理论模型、数值模拟、关键技术和装备、实验研究和工艺优化、工程应用等多个方面开展了系统深入的研究。研制出国内首台具有完全自主知识产权的电场驱动喷射沉积微纳3D打印机，打破微纳3D打印被美国、德国等少数国家垄断，并将该技术应用到高性能柔性透明导电膜、透明电极、透明电加热/电磁屏蔽、共形天线、柔性电子、可降解心血管支架和组织支架、微透镜、功能梯度材料、3D结构电子、高分辨率液态金属打印等多个领域和行业。相关研究成果在国际顶尖期刊《Advanced Materials》（SCI影响因子：30.849）、国内顶级期刊《科学通报》和《中国科学》等发表高水平学术论文29篇，授权美国和中国发明专利15项，申请国际PCT发明专利5项，申请中国发明专利21项；获软件著作版权4项；美国、瑞典、新加坡等国际会议邀请报告10次。潜心研究，团队“微纳尺度3D打印”专利数量居全球首位根据国家知识知识产权局的分析报告，兰红波教授团队“微纳尺度3D打印”专利数量居全球首位。美国3M和劳伦斯利弗莫尔国家实验室排在第二和第三位；德国弗劳恩霍夫研究促进协会位列第四。这标志着兰红波教授团队在微纳尺度3D打印领域的研究和创新成果方面处于国际第一梯队。近年来，兰红波教授先后主持国家自然科学基金纳米制造的基础研究重大研究计划、国家自然科学基金面上项目、山东省自然科学基金重大基础研究项目、山东省重点研发计划等14项纵向项目。以第一作者和通讯作者在国际顶尖期刊Advanced Materials、国内顶尖期刊科学通报、中国科学、机械工程学报等发表高水平学术论文48篇，SCI/EI论文110篇。以第一作者出版英文学术专著1部，参编英文学术著作4部（Book Chapter）。以第一发明人授权美国发明专利3项，中国发明专利42项，国际PCT发明专利8项。以第一完成人获得软件著作权4项。制定国家标准5项。以第一完成人获山东省技术发明二等奖1项，山东省高等学校优秀科研成果奖一等奖1项，中国产学研合作创新奖1项。美国、日本、瑞典、墨西哥等重要国际学术会议邀请报告14次。作为负责人，2014年组织申报的“青岛市3D打印工程研究中心”，被青岛市发展和改革委员会获批建设，并完成中心的建设和验收。2018年组织申报的“山东省增材制造工程技术研究中心”被山东省科技厅批准建设。这是山东省首个增材制造和3D打印专业化科研和成果转化平台，在引领山东省和青岛市增材制造这一前沿学科方向和战略性新兴产业发展做出重要贡献。在产学研合作方面的贡献，2018年获得中国产学研合作促进会颁发的“中国产学研合作创新奖”。在国内率先倡导开展微纳增材制造技术的研究，为微纳增材制造这一前沿学科方向的发展做出积极贡献。发表了国内第一篇微纳尺度3D打印的学术文章（中国科学：技术科学，2015）。负责撰写了微纳增材制造技术路线图（中国机械工程技术发展路线图（第二版），2016）；负责“微纳增材制造”“电流体动力喷射打印”等新增加词条的撰写（中国大百科全书第三版，2018）。负责起草国家标准“微纳增材制造”等术语（国家标准 增材制造 术语GB/T 35351-2017）。2015年7月代表国家标准委参加在德国柏林举办的增材制造ISO/TC 261国际标准会议，这是我国首次以P成员参加增材制造国际标准会议。倾心指导，助力人才培养和团队建设兰红波教授积极培养微纳3D打印的青年人才，团队已经累积培养博士后、博士研究生、硕士研究生90余人。他指导的研究生钱垒和许权分别获得2019年度和2020年度山东省优秀硕士论文。兰红波教授带领的3D打印与智能制造创新团队在成长过程中所形成的团队文化是指引团队继续奋进的源动力。他经常勉励团队青年教师，一定要在科研道路上耐得住寂寞，坐得了冷板凳。近一年来，兰红波教授团队在微纳3D打印和增材制造等方面取得多项重要成果：2021年5月，团队朱晓阳副教授再次在国际顶尖期刊《Advanced Materials》上发表微纳3D打印的最新研究成果。2021年张广明和杨建军副教授研究成果发表在国内顶尖期刊《科学通报》；2021年朱晓阳副教授研究成果发表在国际权威期刊ACS Applied Materials & Interfaces（Q1，9.229）；2021年张广明副教授研究成果发表机械工程领域权威期刊Virtual and Physical Prototyping（Q1，8.092）；2021年侯章浩副教授研究成果发表在复合材料领域权威期刊Composites Science and Technology（Q1，8.528）；2020年郭鹏飞副教授研究成果发表在材料腐蚀领域权威期刊Corrosion Science（Q1，7.205）。2020年12月兰红波教授主持的山东省自然科学基金重大基础研究项目“面向增材制造的高性能功能梯度材料设计与控形控性研究”获批（ZR2020ZD04），项目经费300万元。2020年11月团队参与制定两项增材制造国家标准正式发布。兰红波带领的“3D打印与智能制造”团队获得2019年感动理工年度人物荣誉。目前承担山东省泰山学者团队和山东省青创团队两个团队人才项目。近4年，团队承担国家自然科学基金5项，山东省自然科学基金重大基础研究项目、山东省重点研发计划、山东省自然科学基金等省部级科研项目15项。2021年1月出版的由中国机械工程学会编著《2018-2019机械工程学科发展报告（机械制造）》在增材制造专题报告的“增材制造前沿探索”中介绍了该项技术和相关研究成果。研制的电场驱动喷射沉积微纳3D打印机目前已由青岛五维智造科技有限公司进行成果转化。编辑：冀春鑫审核：白天}

在3D打印行业的商业化过程中，寻找杀手级应用成为关键目标。德国风险投资基金AM Ventures投资了一些初创公司，涵盖了从电动机到热交换器的广泛领域。其中，有一家公司Vectoflow，专注于3D打印流量测量系统。Vectoflow在细分市场中找到了一个完美的结合点，将增材制造的优势发挥到极致。
2023年5月20日，南极熊获悉，德国Vectoflow公司利用金属3D打印技术生产高性能探头，用于气体和流体动力学测量。这些探头在航空航天、汽车、能源和工业领域中发挥关键作用。
△Vectoflow利用3D打印技术实现多个探头于一体（多孔、静压、总压、温度）
使用3D打印优化流量检测
Vectoflow的联合创始人兼执行合伙人Christian Haigermoser在GE和BMW工作期间，开始考虑使用3D打印技术改进流量测量工具。他与联合创始人Katharina Kreitz合作完成了相关研究，并为创建Vectoflow公司奠定了基础。他们的目标是利用3D打印技术提高测量探头在各种应用中的准确性和灵活性。
由于现有的3D打印机无法满足Vectoflow制造优化探头设计所需的细节，为了满足打印这类小物体的要求，Vectoflow及合作伙伴必须对EOS机器进行精确调整，并开发专门的后处理步骤，以确保完全去除粉末并保护探头垫的精细加工。
通过与合作伙伴3D MicroPrint的合作，Vectoflow可以打印比传统激光粉末床融合系统制造更小的探针。此外，他们计划购买一台EOS机器，以进一步提高打印效果。这样的内部生产能够提高产品质量并缩短交货时间。通过3D打印制造精细部件，Vectoflow改善了测量设备的性能和操作方式。
△使用3D MicroPrint技术3D打印的探针
Vectoflow公司可提供直径仅为3毫米的3D打印金属探针产品，内部有五个直径为0.2毫米的通道。这个尖端可以与内部开发的压力测量工具连接，用于跟踪涡轮机压缩机叶片内空气的速度和方向。
由于Vectoflow能够获得精细的细节，因此探头集成到最终部件中，使得数据更加可靠。这些探头可以用于飞行发动机的压缩机叶片、无人机外部部件的皮肤等领域。在汽车领域，客户可以在风洞中使用这些探头来测量汽车的阻力，而在其他领域，它们可以用于跟踪系统内冷却空气的流动。
△Vectoflow的内部风洞用于探头校准
持续增长
Vectoflow成立于2015年，并在2016年获得了前两个机构的投资。公司由17名工程师组成的团队，他们具有航空航天和电子等领域的背景。
另外，该公司甚至拥有自己的风洞，可以以高达1.3马赫的速度对探测器进行校准。由于市场需求非常高，该初创公司目前正在建立第二个风洞。
△Vectoflow部分客户名单
探索的主要市场
Vectoflow在70个国家和80个研究机构拥有约300名客户，主要集中在汽车、工业机械和航空航天三个垂直领域。这些客户包括一些知名制造企业，如西门子、丰田和空客。虽然Vectoflow的探头主要用于测试目的，但公司的目标是成为正在运行的应用的供应商。
经过对风洞、汽车和飞机、喷气发动机内外的多种测量方法的探索，Vectoflow将其主要关注点缩小到两个特定市场：航空，尤其是无人机和风力涡轮机。飞机的速度与地速不同，必须考虑风速和其他影响其飞行方式的变量。
Haigermoser解释说：“当操作无人机，例如货运无人机时，您希望测量无人机的流速。中型无人机通常需要粗略测量速度，而更大的无人机，如军用无人机，则需要更精确地测量攻角、流向无人机的气流、飞行高度和速度。因此，每架飞机都配备了这样的传感器。我们通过提供低成本和高端模块的两种解决方案来满足不同需求。”
Vectoflow利用精确的探头来优化涡轮机发电系统，通过测量涡轮机的未对准情况来关注与风相关的变量。
AM Ventures助理Alexander Schmoeckel对Vectoflow探针的前景充满信心，认为其具有成本效益的优势和最小的数据依赖性将推动无人驾驶航空运输的发展。他们的创新技术将改善无人机的使用和效率，并能够测量以前无法测量的物体。此外，Vectoflow的先进技术在风能市场具有巨大潜力，可以优化清洁能源生产和提升风力涡轮机的性能。这项革命性的技术使Vectoflow成为无人机和风力涡轮机探头大规模制造的领导者之一。
△e-Genius-Mod无人机，由纯电动翼尖推进系统提供动力，并配备Vectoflow VectoDAQ 3D打印空气探测系统
探针是3D打印的理想用例之一
3D打印是Vectoflow探针的理想技术，也是3D打印的理想应用案例。产品尺寸适合批量生产，成本也低廉。Haigermoser解释说，Vectoflow的优势在于可以定制复杂零件并以合理成本批量生产。目前，大约80%的的客户需求探针定制，仅有20%采用标准，但这些比例未来一定会发展翻天覆地的变化。
通过3D打印技术实现了设计自由度的提升、复杂性的增加，并满足了高温和高压环境的要求。此外，金属3D打印技术还使得生产时间缩短、成本降低，为 该公司提供了竞争优势。因此，Vectoflow是一个充分展示了增材制造潜力的成功案例之一。
审核编辑 ：李倩}