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北京航空航天大学教授王华明:为祖国“飞天”
http://www.workercn.cn2018-03-01来源: 光明日报
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  【我奋斗 我幸福】

  开栏的话

  习近平总书记在2018年春节团拜会上的讲话指出,“新时代是奋斗者的时代”。奋斗是什么?奋斗是笔,绘制美好生活的底色;奋斗是海,托起驶向梦想的航船;奋斗是路,直通打开幸福的大门。奋斗本身就是一种幸福。只有奋斗的人生才称得上幸福的人生。今天起,本报开设《我奋斗 我幸福》栏目,约请教育、科技、文化等领域的优秀工作者以及青年学生、基层党员干部等,讲述他们在各自领域不懈奋斗的故事,展示新时代奋斗者的新风貌新作为。

  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,又急速冷却,金属内部的晶体就会非常细小,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“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”的研究应用。2013年,我们这项技术获得了国家技术发明一等奖。我们能自信地说,目前用3D打印技术制造大型构件的技术,全球只有我们掌握。

  很多人问我,为什么这件事情美国人都没做成,你能做成?

  一方面,这是时代赋予的机遇,或者说是使命。我相信,一个人的命运一定是和国家命运联系在一起的。我们国家正处于从比较落后到奋起直追的历史进程中,快速发展的国家,需要一些重大装备制造技术的突破。飞机、航空发动机等高端装备,一些大型关键结构件,用传统方法去制造是非常困难的,代价也是巨大的。这可能也是我萌生用3D打印技术去制造大型金属构件这个念头的起因。

  这个目标不是不切实际的空想,有我们的实际国情在。要发展航空航天事业,要想使飞行器的速度不断提升,它们的“骨架”尺寸也要随之增大。全世界最大的8万吨锻造机也只能生产4.5平方米的部件,而这样的锻造机造价就要20亿元,我国只有一台。

  3D打印的优势在于,不需要大型工业装备,不需要模具,材料利用率高,性能优异,质量可靠,尤为重要的一点是,可以通过“减重”降低能耗。我们为某型运载火箭制作的四个部件,就减重超过200公斤。通过3D打印技术,既解决了科学前沿问题,又实现了国家的重大装备制造需求,实现了“弯道超车”。

  另一方面,我们也有非常强大的团队力量。人虽然少,大家却心往一处想,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。奋斗很快乐,给我最大的慰藉,特别是为国家民族奋斗,荣誉感自豪感自不待言。我的团队同事也是如此,工作分成两班,上夜班的同事好几年见不到太阳。早期我们设备还不够先进,张述泉要趴在地上观察打印过程,一看就是好几个小时,连着几年如此,没毅力、没情怀,怎么能坚持下来!他们就是这样不计名利地工作,毫不在意个人得失。

  有一件事,我刻骨铭心。2007年春节,我们取得重大技术突破,可以制作比较大型的设备零件。那是我们零件研制最关键的时刻,开始的目标是争取腊月二十之前完成,但总有各种问题,一拖就拖到除夕当天下午。那天,负责数控机床的张述泉买了回家过节的火车票,他手把手教留京过年的方艳丽操作设备。加上我,团队技术员剩下3个人,还有3个负责起运零件的工人,我们一起在实验室里度过了这个难忘的春节。

  除夕当晚七八点钟,实验终于成功了,零件制造完成,重量足有200公斤。由于激光打印温度极高,在制作完成后必须马上放到炉中加热,不然极热极冷,零件会发生爆裂。但是,由于尺寸不合适,师傅们费了九牛二虎之力还是没办法放进炉中。很快,过年的鞭炮声从四面八方响起来了,我们却进退无法,面对终于制造成功的庞然大物一般的零件,内心不知是喜是忧。这个时候,家人催促回家过年的电话铃声也响起来了,我冷静一会,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,只能放在实验室,回家了。我和另一个老师一起走,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,无可奈何。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,整齐裂成三段。我当时想,这么大的体积,裂开的声音一定像爆炸一样那么响,不知道有没有人听到。

  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,但是奋斗的过程是愉悦的。

  看着自己的3D打印作品像小树那样一毫米一毫米地生长,是一个非常美妙的过程。一层激光照下去,一层粉末就会迅速液化然后固化成形,层层叠加。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。

  当然,困难和问题也如影随形。有一段时间,我们加大了功率,设备却总是被堵住毁掉。经过研究发现,激光液化粉末的时候会粘住其他粉末,可能只有零点几秒的时间,打印的出口就会堵住。经过两天的开会研究,重新设计设备,重新实验,然后却发现,零点几秒后,又坏了。

  大型构件还存在内应力大的问题,容易开裂。我们尝试了力学的多种方法后,最终宣告失败,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,像是“事后诸葛亮”,但是当时的艰辛还是历历在目的。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值了。我们在一起交流时曾说过,很多研究材料学的专家,毕生的研究成果都不一定能投入使用,但是我们不同,我们何其幸运,10年的研究已经可以“飞天”了。

  “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,却也华发早生,但是,我们享受奋斗的快乐。团队成员张述泉告诉我,周末如果在家没来实验室,就会不自主地踱来踱去,身心无处安放,这是长年每天工作12小时、每周工作7天的习惯使然。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,不知时间的溜走。

  为祖国奋斗,我很快乐。

  (本报记者 姚晓丹采写整理)

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