王华明院士：国产大飞机、战斗机用上国际领先的激光成形技术
时间：2018-05-09 21:53 来源：北京航空航天大学 作者：中国3D打印网 阅读：次
他是中国“金属3D打印”领域的领军人物。
他的激光增材制造技术，为运-20、歼-15等国产大飞机和新型战斗机提供了关键受力大型部件，做出了不可磨灭的贡献。
他如何与3D打印结缘?面对科研攻关的种种难题，他为什么能举重若轻?他快乐的源泉又是什么?
我们一起听北航材料科学与工程学院王华明院士分享他的“奋斗”与“幸福”。
为祖国“飞天”
王华明院士
所有的幸福都是奋斗出来的。我跟3D打印技术的缘分，可以说是始于1989年。当时我在中科院金属研究所读博士后，采用激光熔凝手段修复发动机叶片，发现修复后的叶片性能比原来好。因为激光熔凝处理会使材料瞬间达到高温，再快速冷却，金属内部的晶粒就会非常细小，化学成分更均匀，性能自然更好。当时我想，如果运用激光熔凝技术制造叶片，跟传统方法相比就会有质的提升。
现在我们做的事，已经持续了20多年，就是“钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”的研究和应用。2012年，我们这项技术获得了国家技术发明一等奖。我们很自豪地说，目前在这一领域我们的研究在国际上处于引领地位。
飞机、航空发动机等高端装备中一些大型关键结构件，用传统方法制造是非常困难的，代价也是巨大的。3D打印的优势在于，不需要开模，质量可靠，性能优异，尤为重要的一点是，可以大幅实现零件“减重”，降低能耗。通过3D打印技术，既解决了科学前沿问题，又满足了国家重大装备制造需求，实现“弯道超车”。
举个小例子，我记得那是2007年春节，我们取得了一些技术突破，可以制作比较大型的装备零件。开始的目标是争取腊月二十之前完成，但由于总出现各种问题，一直拖到除夕当天下午。
那天，负责数控机床操作的张述泉买了回家过年的火车票，临行前，他手把手教留京过年的方艳丽操作设备。加上我，团队技术人员剩下3个人，还有三个负责起运零件的工人师傅，我们一起在实验室里度过了一个“难忘”的春节。
除夕当晚7、8点钟，实验终于成功了，零件制造完成，重量足有200公斤。由于激光3D打印温度极高，在制造完成后必须马上入炉进行热处理，不然温度的剧烈变化极易造成零件开裂。但是，由于尺寸不合适，师傅们用了九牛二虎之力还是无法将零件放入热处理炉中。
那是北京第一年恢复燃放烟花爆竹，很快，过年的鞭炮声从四面八方响起来了，我们却进退两难，面对终于成功的庞然大物一般的零件，内心不知是喜是忧。这时，家人催促回家过年的电话铃声也响起来了，我冷静一会儿，告诉大家：“不管了，先回家过年”。
我们最终还是没有把零件放进炉中，只能暂时放在实验室，我和另一个老师一起走在回家的路上，除夕的校园寂然无人，只有零落的鞭炮声，我的内心像空了一块，又像被揉皱了，非常纠结。初一早上，我吃了两粒汤圆，赶快赶到实验室，发现零件果然裂了，裂成了三段。我当时想，这么大的零件，裂开的声音一定像爆炸一样，不知道有没有人听到。
再如，3D打印大型构件存在内应力大的问题，容易造成零件开裂。我们尝试了多种方法后仍然宣告失败，最后用最简单的物理学原理，先化整为零，再积零为整，实现了内应力离散。
现在说起来，好像都十分简单轻松，像是“事后诸葛亮”，但是当时研究过程的艰辛和痛苦还是历历在目的。
王华明(右二)和团队成员查看3D打印的整体叶盘的质量
做技术就是这样，会遇到种种问题，失败的时候会沮丧一会儿，但奋斗的过程是愉悦的，解决问题后又是非常兴奋的。看着自己的3D打印零件一毫米一毫米地长大，是一个非常美妙的过程。2013年之后，我们慢慢从打印投影面积5平方米的零件，到今天打印投影面积超过16平方米的零件。现在，看着自己制造的零件可以上天入海，我觉得自己苦熬的那些日日夜夜都没有白费。“飞天”，这是多么大的幸运和荣光!
我的团队核心成员大多是80后，风华正茂，我们享受奋斗的快乐。大家心往一处想，劲往一处使，用“蚂蚁啃骨头”的精神工作，一点一滴收获，当然，最快乐的事情也正是在这里，为国家和民族奋斗，荣誉感、自豪感自不待言。
我的团队同事都是如此，工作最紧张的时候大家分成两班，上夜班的同事好几个月见不到太阳。刘栋才30多岁，头发就都白了。方艳丽临产前两天，还坚守在岗位上，孩子才一两岁，就带着孩子坚持工作。早期我们设备还不够先进，张述泉要蹲在地上观察打印过程，一看就是好几个小时，连着几年如此，没点毅力、没点情怀，怎么能坚持下来!但他们就是这样不计名利地工作，毫不在意个人得失。
张述泉告诉我，周末如果在家没来实验室，就会不由自主地踱来踱去，感觉身心无处安放，这是长年每周工作7天、每天工作12小时的习惯使然。我也是如此，把自己关进办公室，一旦开始研究问题，心里就非常充实，感觉不到时间的流逝。
为祖国奋斗，我很快乐。
作者：王华明，中国工程院院士，现任北京航空航天大学材料学院教授、大型金属构件增材制造国家工程实验室主任、国防科技工业激光增材制造技术研究应用中心主任、航空科学与技术国家实验室(筹)航空材料与结构首席科学家，是教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、教育部创新团队和科技部重点领域创新团队带头人、国防973项目首席、北京高校教学名师，入选首批国家“高层次人才特殊支持计划(万人计划)”科技创新领军人才、首批新世纪百千万人才工程国家级人选，获全国五一劳动奖章、航空报国金奖一等奖、何梁何利科学与技术进步奖和第四届国防科技工业杰出人才奖。
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