5月8日，在上海國際展覽中心，一名觀眾(zhong) 拍攝一台正在打印椅子模型的3D打印機。

　　你能想象萬(wan) 裏長城、摩天大樓等巨型建築物通過打印的方式被建造出來；甚至說，你的臉、手、腳……也被打印複製出來嗎？這在未來的某一天或許將不再是奢望。

　　近日，英國期刊《經濟學人》以“3D打印：萬(wan) 裏長城的新磚瓦”為(wei) 題報道了增材製造技術在中國的飛速發展。其中介紹，“中國最大的3D打印機能製造出高性能、難加工大型飛機複雜整體(ti) 關(guan) 鍵構件”。這項代表著先進製造技術發展方向、在重大裝備製造中具有巨大應用價(jia) 值的“飛機鈦合金大型複雜整體(ti) 構件激光成形技術”，使我國成為(wei) 目前世界上唯一突破飛機鈦合金大型主承力結構件激光快速成形技術、實現裝機應用的國家，並因此獲得“2012年度國家技術發明一等獎”。

　　這台打印機和這項技術，屬於(yu) 北京航空航天大學的王華明教授和他的創新團隊。

　　瞄準國際前沿：中國團隊的“神奇變形術”

　　一束激光，有規則地在金屬材料上遊走，所過之處，金屬神奇地生長。這束奇特的激光可以製造出飛機上任意一種複雜形狀的大型零件，宛如“變形金剛”，令公眾(zhong) 大呼“神奇”。

　　“要是用飛機鈦合金大型關(guan) 鍵構件的傳(chuan) 統製造方法，等零件最後成形，90%的材料都被切削、浪費掉了。”驚歎背後，數十年致力於(yu) 材料科學研究的團隊負責人王華明坦言，瞄準這一國際前沿技術的初衷在於(yu) “看不得浪費”，“傳(chuan) 統飛機鈦合金大型關(guan) 鍵構件的製造方法是鍛造和機械加工。先要熔鑄大型鈦合金鑄錠、鍛造製坯、加工大型鍛造模具，然後再用萬(wan) 噸級水壓機等大型鍛造設備鍛造出零件毛坯，最後再對毛坯零件進行大量機械加工。整個(ge) 工序下來，耗時費力，總花費要高達幾十個(ge) 億(yi) ，光大型模具的加工就要用一年以上的時間，要動用幾萬(wan) 噸級的水壓機來工作，要大量供電，甚至需要建電廠。”

　　落後的傳(chuan) 統工藝激發了王華明和團隊成員攻堅克難的鬥誌，也讓一個(ge) 關(guan) 於(yu) “中國製造”的夢想悄然植根——“如果有一天，中國飛機上許多關(guan) 鍵大型複雜高性能主承力構件都能采用我們(men) 激光直接製造技術，實現低成本、短周期、快速製造該多好啊！”

　　夢想激勵下，從(cong) 2000年開始，王華明和他的科研團隊啟動攻關(guan) ，圍繞大型複雜零件鍛造技術，不斷創新，尋求突破，利用5年時間走出了一條與(yu) 傳(chuan) 統方法截然不同的新路子。

　　他們(men) 探索了一種做“加法”的高性能金屬零件製造方式——通過計算機控製，用激光將合金粉末熔化，並跟隨激光有規則地在金屬材料上遊走，逐層堆積直接“生長”，直接根據零件CAD模型一步完成大型複雜高性能金屬零部件的“近終成形”製造。

　　這項技術可以製造出飛機上任意一種複雜形狀的大型零件，宛如“變形金剛”，它的特點——高性能、低成本、短周期正好彌補了傳(chuan) 統製造方法的不足，而且使得很多傳(chuan) 統方法不能做出的構件成為(wei) 可能。

　　過去兩(liang) 三年才能做好的複雜大型零件，現在兩(liang) 三個(ge) 月就能完成，而且隻需兩(liang) 三個(ge) 人在實驗室裏操作。如今，王華明他們(men) 的“變形金剛術”製作的零件已實實在在地裝上了飛機，使我國成為(wei) 世界上唯一掌握飛機鈦合金結構件激光快速成形及在飛機上裝機應用技術的國家。

　　立足國家需求：“為(wei) 國家造，有意義(yi) ！”

　　王華明始終認為(wei) 所有的創新都始於(yu) 對實踐和對現有知識的深度認識與(yu) 靈活應用。要想創新必須腳踏實地，必須結合國家重大戰略需求，創造具有實際價(jia) 值的創新成果。十多年來，他這種追求創新的精神也潛移默化地影響了他的學生們(men) 。

　　2001年，湯海波考上王華明教授的碩士研究生時，王華明就已經在做激光增材製造技術。“當時王老師提出這個(ge) 瞄準國家戰略需求和國際學科前沿發展方向的研究領域，以及與(yu) 我國主要飛機設計所、製造公司合作的這種產(chan) 學研結合的模式，對我們(men) 研究生有一種很大的吸引力。”湯海波毫不猶豫地選擇了跟隨王老師從(cong) 事這方麵的研究，如今他已經博士畢業(ye) 留校，成為(wei) 這個(ge) 團隊的骨幹力量。

　　與(yu) 他一樣，被這種“非常有意義(yi) 的”目標所吸引而進入這個(ge) 團隊，還有很多學生。

　　張述泉2003年讀碩士正式加入王華明研究團隊時，正趕上激光增材製造技術從(cong) 科研摸索階段步入初步工程化階段。他十分享受帶著紅外眼鏡，守在機器旁看著一個(ge) 150毫米的小零件在激光中慢慢“生長”出來的過程。

　　“那時候，七八個(ge) 小時能做出一個(ge) A4紙大小的次承力結構件出來，我們(men) 都高興(xing) 得不得了。”然而他怎麽(me) 也沒想到，經過近10年的持續努力後，他們(men) 將會(hui) 做出外廓尺寸超過5平方米的飛機高性能鈦合金主承力結構件來。

　　研製出的產(chan) 品從(cong) 150毫米到5平方米不僅(jin) 是一個(ge) 量的飛越，而且也是質的飛躍，其技術難度可想而知，經曆的失敗和技術研發的艱辛隻有他們(men) 能體(ti) 驗和享受。

　　張述泉將團隊的跨越式發展歸功於(yu) 設計所的主導需求牽引的產(chan) 學研結合模式，“如果當時沒有這種產(chan) 學研結合的模式，沒有國家重大需求的牽引主導作用，可能我們(men) 的研究進程就比現在慢，需求牽引、產(chan) 學研融合協同的創新模式也在推動我們(men) 跨越式的發展。”

　　發揮產(chan) 業(ye) 力量：讓中國飛機真正“made in China”

　　我國自主研發的大型客機C919機頭鈦合金主風擋整體(ti) 窗框，尺寸大、形狀複雜，是空間雙曲麵構件。國內(nei) 的飛機製造廠用傳(chuan) 統方法無法做出，隻有歐洲一家公司能做出來，但是光每件模具費就要價(jia) 50萬(wan) 美元，而交貨周期還要等兩(liang) 年。2009年，王華明團隊僅(jin) 僅(jin) 用55天時間就做出了零件，而且成本還不足歐洲鍛造模具費的十分之一。大型客機研製中央翼一號肋鈦合金上緣條，傳(chuan) 統鍛件毛坯重達超過1600公斤，而采用他們(men) 研發成功的激光直接成形技術製造出的精坯重量還不到137公斤，節省鈦合金90%以上，切削加工重量還不到鍛件的5%！

　　多年來，王明華團隊一直與(yu) 沈陽飛機設計研究所、第一飛機設計研究院、沈飛公司、西飛公司、成飛公司、中航商用發動機公司等單位有著緊密合作。湯海波說：“做科研就是產(chan) 學研結合，如果沒有設計所的配合和主機廠的支持，我們(men) 是走不到今天的。如果沒有應用，我們(men) 就沒有發展。產(chan) 學研緊密結合起到了關(guan) 鍵作用，是我們(men) 成功不可或缺的條件。”

　　如今，團隊的高性能金屬構件激光增材製造技術已經屬於(yu) 國際領先水平，學校在北京市的大力支持下和中航工業(ye) 集團公司合作，在北京組建了中航天地激光科技有限公司成果產(chan) 業(ye) 化基地，他們(men) 正在挑戰新的任務——讓這項創新技術成果從(cong) 實驗室真正走向工程化和產(chan) 業(ye) 化，讓未來中國的飛機能真正“made in China”。