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激光人物

北航教授王華明:為祖國“飛天”

rongpuiwing 來源:光明日報2018-03-29 我要評論(0 )   

王華明,北京航空航天大學教授、博士生導師,激光增材製造領域專(zhuan) 家,中國3d 打印帶頭人。


王華明,
北京航空航天大學教授、博士生導師,激光增材製造領域專家
中國3d 打印帶頭人

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">       所有的幸福都是奮鬥出來的。

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">  “我跟3D打印技術的緣分,可以說是始於(yu) 1989年。當時我在中科院金屬研究所讀博士後,采用激光熔凝手段修複發動機葉片,發現修複後的葉片性能比原來好。因為(wei) 激光熔凝處理會(hui) 使材料瞬間達到高溫,又急速冷卻,金屬內(nei) 部的晶體(ti) 就會(hui) 非常細小,化學成分更均勻,性能自然更好。當時我想,如果運用激光熔凝技術製造葉片,跟傳(chuan) 統方法相比就會(hui) 有質的提升。”

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">  現在我們(men) 做的事,已經持續了20多年,就是“飛機鈦合金大型複雜整體(ti) 構件激光成形技術”的研究應用。2013年,我們(men) 這項技術獲得了國家技術發明一等獎。我們(men) 能自信地說,目前用3D打印技術製造大型構件的技術,全球隻有我們(men) 掌握。

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">  很多人問我,為(wei) 什麽(me) 這件事情美國人都沒做成,你能做成?

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">  一方麵,這是時代賦予的機遇,或者說是使命。我相信,一個(ge) 人的命運一定是和國家命運聯係在一起的。我們(men) 國家正處於(yu) 從(cong) 比較落後到奮起直追的曆史進程中,快速發展的國家,需要一些重大裝備製造技術的突破。飛機、航空發動機等高端裝備,一些大型關(guan) 鍵結構件,用傳(chuan) 統方法去製造是非常困難的,代價(jia) 也是巨大的。這可能也是我萌生用3D打印技術去製造大型金屬構件這個(ge) 念頭的起因。

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">  這個(ge) 目標不是不切實際的空想,有我們(men) 的實際國情在。要發展航空航天事業(ye) ,要想使飛行器的速度不斷提升,它們(men) 的“骨架”尺寸也要隨之增大。全世界最大的8萬(wan) 噸鍛造機也隻能生產(chan) 4.5平方米的部件,而這樣的鍛造機造價(jia) 就要20億(yi) 元,我國隻有一台。

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">  3D打印的優(you) 勢在於(yu) ,不需要大型工業(ye) 裝備,不需要模具,材料利用率高,性能優(you) 異,質量可靠,尤為(wei) 重要的一點是,可以通過“減重”降低能耗。我們(men) 為(wei) 某型運載火箭製作的四個(ge) 部件,就減重超過200公斤。通過3D打印技術,既解決(jue) 了科學前沿問題,又實現了國家的重大裝備製造需求,實現了“彎道超車”。

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">  另一方麵,我們(men) 也有非常強大的團隊力量。人雖然少,大家卻心往一處想,勁往一處使,用“螞蟻啃骨頭”的精神工作,一點一滴收獲,當然,最快樂(le) 的事情也正是在這裏。奮鬥很快樂(le) ,給我最大的慰藉,特別是為(wei) 國家民族奮鬥,榮譽感自豪感自不待言。我的團隊同事也是如此,工作分成兩(liang) 班,上夜班的同事好幾年見不到太陽。早期我們(men) 設備還不夠先進,張述泉要趴在地上觀察打印過程,一看就是好幾個(ge) 小時,連著幾年如此,沒毅力、沒情懷,怎麽(me) 能堅持下來!他們(men) 就是這樣不計名利地工作,毫不在意個(ge) 人得失。

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">  有一件事,我刻骨銘心。2007年春節,我們(men) 取得重大技術突破,可以製作比較大型的設備零件。那是我們(men) 零件研製最關(guan) 鍵的時刻,開始的目標是爭(zheng) 取臘月二十之前完成,但總有各種問題,一拖就拖到除夕當天下午。那天,負責數控機床的張述泉買(mai) 了回家過節的火車票,他手把手教留京過年的方豔麗(li) 操作設備。加上我,團隊技術員剩下3個(ge) 人,還有3個(ge) 負責起運零件的工人,我們(men) 一起在實驗室裏度過了這個(ge) 難忘的春節。

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">  除夕當晚七八點鍾,實驗終於(yu) 成功了,零件製造完成,重量足有200公斤。由於(yu) 激光打印溫度極高,在製作完成後必須馬上放到爐中加熱,不然極熱極冷,零件會(hui) 發生爆裂。但是,由於(yu) 尺寸不合適,師傅們(men) 費了九牛二虎之力還是沒辦法放進爐中。很快,過年的鞭炮聲從(cong) 四麵八方響起來了,我們(men) 卻進退無法,麵對終於(yu) 製造成功的龐然大物一般的零件,內(nei) 心不知是喜是憂。這個(ge) 時候,家人催促回家過年的電話鈴聲也響起來了,我冷靜一會(hui) ,告訴大家:“不管了,先回家過年。”

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">  我們(men) 最終還是沒有把零件放進爐中,隻能放在實驗室,回家了。我和另一個(ge) 老師一起走,除夕的校園寂然無人,隻有零落的鞭炮聲,我的內(nei) 心像空了一塊,又像被揉皺了,無可奈何。初一早上,我吃了兩(liang) 粒湯圓,趕快趕到實驗室,發現零件果然裂了,整齊裂成三段。我當時想,這麽(me) 大的體(ti) 積,裂開的聲音一定像爆炸一樣那麽(me) 響,不知道有沒有人聽到。

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">  做技術就是這樣,會(hui) 遇到種種問題,失敗的時候會(hui) 沮喪(sang) 一會(hui) 兒(er) ,但是奮鬥的過程是愉悅的。

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">  看著自己的3D打印作品像小樹那樣一毫米一毫米地生長,是一個(ge) 非常美妙的過程。一層激光照下去,一層粉末就會(hui) 迅速液化然後固化成形,層層疊加。2013年之後,我們(men) 慢慢從(cong) 打印投影麵積5平方米的零件,到今天打印投影麵積超過16平方米的零件。

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">  當然,困難和問題也如影隨形。有一段時間,我們(men) 加大了功率,設備卻總是被堵住毀掉。經過研究發現,激光液化粉末的時候會(hui) 粘住其他粉末,可能隻有零點幾秒的時間,打印的出口就會(hui) 堵住。經過兩(liang) 天的開會(hui) 研究,重新設計設備,重新實驗,然後卻發現,零點幾秒後,又壞了。

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">  大型構件還存在內(nei) 應力大的問題,容易開裂。我們(men) 嚐試了力學的多種方法後,最終宣告失敗,最後用最簡單的物理學原理,先化整為(wei) 零,再積零為(wei) 整,實現了內(nei) 應力離散。

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">  現在說起來,好像都十分簡單,像是“事後諸葛亮”,但是當時的艱辛還是曆曆在目的。現在,看著自己製造的零件可以上天入海,我覺得自己苦熬的那些日日夜夜都值了。我們(men) 在一起交流時曾說過,很多研究材料學的專(zhuan) 家,畢生的研究成果都不一定能投入使用,但是我們(men) 不同,我們(men) 何其幸運,10年的研究已經可以“飛天”了。

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">  “飛天”,這是多麽(me) 大的幸運和榮光!

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">  我的團隊核心成員大多是80後,風華正茂,卻也華發早生,但是,我們(men) 享受奮鬥的快樂(le) 。團隊成員張述泉告訴我,周末如果在家沒來實驗室,就會(hui) 不自主地踱來踱去,身心無處安放,這是長年每天工作12小時、每周工作7天的習(xi) 慣使然。我也是如此,把自己關(guan) 進辦公室,一旦開始研究問題,心裏就非常充實,不知時間的溜走。

nStyle" style="padding: 0px; margin: 0px auto; line-height: 32px; color: rgb(68, 68, 68); font-family: 微軟雅黑; font-size: 16px; text-indent: 0px;">  為(wei) 祖國奮鬥,我很快樂(le) 。

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