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王華明院士抖音開講解析3D打印與制造業(yè)變革

2022-03-03 20:07:09 來源：經(jīng)濟參考網(wǎng)

近日，《院士開講》第九期在抖音、西瓜視頻和今日頭條上線。中國工程院院士王華明以“萬物皆可輕松打印”為題，為網(wǎng)友講述了3D打印技術的發(fā)展歷程，以及這項技術給航空航天等領域重大裝備制造帶來的變革。

王華明院士是北京航天航空大學教授，大型金屬構件增材制造國家工程實驗室主任，2015年當選為中國工程院院士。該期節(jié)目上線至今已經(jīng)吸引超過720萬人次觀看。

親歷3D打印技術發(fā)展歷程

演講中，王華明院士結合自身經(jīng)歷，介紹了3D打印的發(fā)展歷程。

3D打印技術剛出現(xiàn)的時候，也叫增材制造。其原理是把復雜的三維零件切分成無窮多的二維平面，逐層完成材料制備。王華明院士將這個過程比喻成定積分、做CT掃描，“把無窮多張CT的片子摞起來，疊在一起那就是一個復雜大腦”。

3D打印技術也被應用在重大裝備制造領域，比如飛機和航空發(fā)動機“鈦合金”等大型關鍵構件。王華明院士在《院士開講》中表示，大型關鍵金屬構件制造能力反映了一個國家綜合工業(yè)實力的技術水平，而在鈦合金關鍵結構件用量的高低，被認為是衡量技術先進性的重要標志之一。

按照傳統(tǒng)的材料冶金和鍛造方法，這些大型金屬構件需要耗費大量成本，制約很多。3D打印技術則突破了傳統(tǒng)方法的尺寸和結構限制，并控制制作質量，大幅提升材料性能。

在節(jié)目中，王華明回顧了自己和團隊的攻堅經(jīng)歷。2000年，他帶領研究團隊進入3D打印領域，圍繞鈦合金、超高強度鋼等高性能金屬研制大型關鍵構件激光增材制造技術，也就是通常所說的“金屬3D打印”技術。2005年，他的研究成果開始被應用到飛機制造中。

此后，王華明團隊耗費多年時間，經(jīng)過不斷的鉆研和試錯，成功研制出大型鈦合金結構件激光直接制造技術。這項研究成果使中國突破飛機鈦合金大型主承力結構件激光快速成形技術、并實現(xiàn)裝機應用，他也因此在2012年獲得國家技術發(fā)明一等獎。

從國產(chǎn)大飛機C919到中國新一代載人飛船實驗船，很多國家重大專項和裝備都應用了王華明院士的研究成果。

形象語言展示材料變革

王華明院士在科學研究之外，很看重課堂教學和科學普及。2020年，他獲得了由教育部頒發(fā)的“2020年度杰出教學獎”。同一年7月，他參加了央視科普欄目《開講啦》。如今，他來到《院士開講》，分享3D打印硬核知識。

王華明院士的講述信息量很大，但平實易懂，恰當?shù)谋扔饔兄诶斫狻Ｋ枋?D打印的過程，“看著零件像樹苗發(fā)芽一樣，一毫米一毫米地堆積成長，激光掃描一下，零件就長高一層，那種感覺非常神奇?！?/p>

他還把金屬3D打印的制作過程比喻成做面食。金屬里的晶體就像面粉，面粉磨得夠細、揉得夠均勻，就能拉得很長，即金屬塑性好，嚼起來筋道，即金屬的強度高。

王華明院士將金屬3D打印的未來方向總結為：高效率、高精度、高性能。這也是王華明院士團隊瞄準的核心——通過控制微區(qū)冶金過程，發(fā)展出全新一代的材料，例如新一代的鈦合金，新一代的超高強度鋼。

除了材料性能，金屬3D打印也會改變未來裝備的結構。王華明院士以飛機舉例：“這個飛機也許有三萬個零件，自重好幾十噸，現(xiàn)在有了3D打印之后，幾萬個零件也許就可以變成兩千個，數(shù)量大幅減少。”

該期《院士開講》在抖音、西瓜視頻、今日頭條上線后，受到網(wǎng)友好評。據(jù)了解，《院士開講》欄目由中國科協(xié)“科創(chuàng)中國”與抖音聯(lián)合出品，邀請國內知名院士講授各類頂尖科技知識。欄目未來會以每個月兩期的頻率在抖音等平臺發(fā)布，用戶可以在搜索“院士開講”觀看完整內容。(林梅)

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