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他是中國(guó)“金屬3D打印”領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物。

他的激光增材制造技術(shù)，為運(yùn)-20、殲-15等國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)和新型戰(zhàn)斗機(jī)提供了關(guān)鍵受力大型部件，做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。

他如何與3D打印結(jié)緣？面對(duì)科研攻關(guān)的種種難題，他為什么能舉重若輕？他快樂(lè)的源泉又是什么？

今天是五一國(guó)際勞動(dòng)節(jié)。勞動(dòng)最快樂(lè)，奮斗最幸福。我們一起聽(tīng)北航材料科學(xué)與工程學(xué)院王華明院士分享他的“奮斗”與“幸福”。

為祖國(guó)“飛天”

王華明院士

所有的幸福都是奮斗出來(lái)的。

我跟3D打印技術(shù)的緣分，可以說(shuō)是始于1989年。當(dāng)時(shí)我在中科院金屬研究所讀博士后，采用激光熔凝手段修復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，發(fā)現(xiàn)修復(fù)后的葉片性能比原來(lái)好。因?yàn)榧す馊勰幚頃?huì)使材料瞬間達(dá)到高溫，再快速冷卻，金屬內(nèi)部的晶粒就會(huì)非常細(xì)小，化學(xué)成分更均勻，性能自然更好。當(dāng)時(shí)我想，如果運(yùn)用激光熔凝技術(shù)制造葉片，跟傳統(tǒng)方法相比就會(huì)有質(zhì)的提升。

現(xiàn)在我們做的事，已經(jīng)持續(xù)了20多年，就是“鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”的研究和應(yīng)用。2012年，我們這項(xiàng)技術(shù)獲得了國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。我們很自豪地說(shuō)，目前在這一領(lǐng)域我們的研究在國(guó)際上處于引領(lǐng)地位。

飛機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等高端裝備中一些大型關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件，用傳統(tǒng)方法制造是非常困難的，代價(jià)也是巨大的。3D打印的優(yōu)勢(shì)在于，不需要開(kāi)模，質(zhì)量可靠，性能優(yōu)異，尤為重要的一點(diǎn)是，可以大幅實(shí)現(xiàn)零件“減重”，降低能耗。通過(guò)3D打印技術(shù)，既解決了科學(xué)前沿問(wèn)題，又滿(mǎn)足了國(guó)家重大裝備制造需求，實(shí)現(xiàn)“彎道超車(chē)”。

王華明在測(cè)量激光成型零件尺寸

當(dāng)然，困難和問(wèn)題也是如影隨形的。

舉個(gè)小例子，我記得那是2007年春節(jié)，我們?nèi)〉昧艘恍┘夹g(shù)突破，可以制作比較大型的裝備零件。開(kāi)始的目標(biāo)是爭(zhēng)取臘月二十之前完成，但由于總出現(xiàn)各種問(wèn)題，一直拖到除夕當(dāng)天下午。

那天，負(fù)責(zé)數(shù)控機(jī)床操作的張述泉買(mǎi)了回家過(guò)年的火車(chē)票，臨行前，他手把手教留京過(guò)年的方艷麗操作設(shè)備。加上我，團(tuán)隊(duì)技術(shù)人員剩下3個(gè)人，還有三個(gè)負(fù)責(zé)起運(yùn)零件的工人師傅，我們一起在實(shí)驗(yàn)室里度過(guò)了一個(gè)“難忘”的春節(jié)。

除夕當(dāng)晚7、8點(diǎn)鐘，實(shí)驗(yàn)終于成功了，零件制造完成，重量足有200公斤。由于激光3D打印溫度極高，在制造完成后必須馬上入爐進(jìn)行熱處理，不然溫度的劇烈變化極易造成零件開(kāi)裂。但是，由于尺寸不合適，師傅們用了九牛二虎之力還是無(wú)法將零件放入熱處理爐中。

那是北京第一年恢復(fù)燃放煙花爆竹，很快，過(guò)年的鞭炮聲從四面八方響起來(lái)了，我們卻進(jìn)退兩難，面對(duì)終于成功的龐然大物一般的零件，內(nèi)心不知是喜是憂。這時(shí)，家人催促回家過(guò)年的電話鈴聲也響起來(lái)了，我冷靜一會(huì)兒，告訴大家：“不管了，先回家過(guò)年”。

我們最終還是沒(méi)有把零件放進(jìn)爐中，只能暫時(shí)放在實(shí)驗(yàn)室，我和另一個(gè)老師一起走在回家的路上，除夕的校園寂然無(wú)人，只有零落的鞭炮聲，我的內(nèi)心像空了一塊，又像被揉皺了，非常糾結(jié)。初一早上，我吃了兩粒湯圓，趕快趕到實(shí)驗(yàn)室，發(fā)現(xiàn)零件果然裂了，裂成了三段。我當(dāng)時(shí)想，這么大的零件，裂開(kāi)的聲音一定像爆炸一樣，不知道有沒(méi)有人聽(tīng)到。

再如，3D打印大型構(gòu)件存在內(nèi)應(yīng)力大的問(wèn)題，容易造成零件開(kāi)裂。我們嘗試了多種方法后仍然宣告失敗，最后用最簡(jiǎn)單的物理學(xué)原理，先化整為零，再積零為整，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)應(yīng)力離散。

現(xiàn)在說(shuō)起來(lái)，好像都十分簡(jiǎn)單輕松，像是“事后諸葛亮”，但是當(dāng)時(shí)研究過(guò)程的艱辛和痛苦還是歷歷在目的。

王華明（右二）和團(tuán)隊(duì)成員查看3D打印的整體葉盤(pán)的質(zhì)量

做技術(shù)就是這樣，會(huì)遇到種種問(wèn)題，失敗的時(shí)候會(huì)沮喪一會(huì)兒，但奮斗的過(guò)程是愉悅的，解決問(wèn)題后又是非常興奮的?？粗约旱?D打印零件一毫米一毫米地長(zhǎng)大，是一個(gè)非常美妙的過(guò)程。

2013年之后，我們慢慢從打印投影面積5平方米的零件，到今天打印投影面積超過(guò)16平方米的零件。現(xiàn)在，看著自己制造的零件可以上天入海，我覺(jué)得自己苦熬的那些日日夜夜都沒(méi)有白費(fèi)。“飛天”，這是多么大的幸運(yùn)和榮光！

我的團(tuán)隊(duì)核心成員大多是80后，風(fēng)華正茂，我們享受奮斗的快樂(lè)。大家心往一處想，勁往一處使，用“螞蟻啃骨頭”的精神工作，一點(diǎn)一滴收獲，當(dāng)然，最快樂(lè)的事情也正是在這里，為國(guó)家和民族奮斗，榮譽(yù)感、自豪感自不待言。

我的團(tuán)隊(duì)同事都是如此，工作最緊張的時(shí)候大家分成兩班，上夜班的同事好幾個(gè)月見(jiàn)不到太陽(yáng)。劉棟才30多歲，頭發(fā)就都白了。方艷麗臨產(chǎn)前兩天，還堅(jiān)守在崗位上，孩子才一兩歲，就帶著孩子堅(jiān)持工作。早期我們?cè)O(shè)備還不夠先進(jìn)，張述泉要蹲在地上觀察打印過(guò)程，一看就是好幾個(gè)小時(shí)，連著幾年如此，沒(méi)點(diǎn)毅力、沒(méi)點(diǎn)情懷，怎么能堅(jiān)持下來(lái)！但他們就是這樣不計(jì)名利地工作，毫不在意個(gè)人得失。

張述泉告訴我，周末如果在家沒(méi)來(lái)實(shí)驗(yàn)室，就會(huì)不由自主地踱來(lái)踱去，感覺(jué)身心無(wú)處安放，這是長(zhǎng)年每周工作7天、每天工作12小時(shí)的習(xí)慣使然。我也是如此，把自己關(guān)進(jìn)辦公室，一旦開(kāi)始研究問(wèn)題，心里就非常充實(shí)，感覺(jué)不到時(shí)間的流逝。

為祖國(guó)奮斗，我很快樂(lè)。

文/王華明

王華明院士簡(jiǎn)介

王華明，中國(guó)工程院院士，現(xiàn)任北京航空航天大學(xué)材料學(xué)院教授、大型金屬構(gòu)件增材制造國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室主任、國(guó)防科技工業(yè)激光增材制造技術(shù)研究應(yīng)用中心主任、航空科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）航空材料與結(jié)構(gòu)首席科學(xué)家，是教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者、教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和科技部重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人、國(guó)防973項(xiàng)目首席、北京高校教學(xué)名師，入選首批國(guó)家“高層次人才特殊支持計(jì)劃（萬(wàn)人計(jì)劃）”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、首批新世紀(jì)百千萬(wàn)人才工程國(guó)家級(jí)人選，獲全國(guó)五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)?、航空?qǐng)?bào)國(guó)金獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、何梁何利科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)和第四屆國(guó)防科技工業(yè)杰出人才獎(jiǎng)。

王華明教授長(zhǎng)期從事大型金屬構(gòu)件激光增材制造和激光表面工程技術(shù)研究，率先突破鈦合金、超高強(qiáng)度鋼等高性能難加工金屬大型復(fù)雜整體關(guān)鍵構(gòu)件激光增材制造工藝、成套裝備、質(zhì)量控制和工程應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)拓機(jī)械裝備嚴(yán)酷環(huán)境關(guān)鍵摩擦副零部件激光熔覆金屬硅化物高溫耐蝕耐磨特種涂層新領(lǐng)域，成果在飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等裝備研制和生產(chǎn)中工程應(yīng)用。發(fā)表SCI收錄論文180余篇，第一完成人獲部級(jí)一等獎(jiǎng)以上科技成果獎(jiǎng)勵(lì)4項(xiàng)，其中“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”成果獲2012年度“國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)”。