“教授夫妻”破解常規(guī)3D打印制造技術(shù)世界性難題

　　創(chuàng)造性地將金屬鑄造、鍛壓技術(shù)合二為一，升級(jí)3D打印技術(shù)制造出形狀復(fù)雜的大型金屬鍛件，全面提高制件的強(qiáng)度、韌性和可靠性，解決常規(guī)3D打印的世界性難題……正值新春佳節(jié)，華中科技大學(xué)數(shù)字制造裝備與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張海鷗、王桂蘭夫婦開啟了科研新生涯。

　　3D制造：3D打印的“升級(jí)版”

　　對(duì)張海鷗和王桂蘭來說，這個(gè)春節(jié)“有點(diǎn)忙”。不久前他們帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)剛和歐洲空中客車公司簽署科研項(xiàng)目合作協(xié)議，目前正在抓緊研制一批應(yīng)用于航空領(lǐng)域的高端金屬鍛件。

　　3D打印技術(shù)已發(fā)展近30年，由于沒有鍛造環(huán)節(jié)，“打印”出的制件普遍存在性能及可靠性不足、易變形等缺陷。張海鷗說，這樣的制件無法滿足大飛機(jī)、深潛器等高端裝備對(duì)金屬鍛件的要求。從2009年起，他和妻子王桂蘭便開始構(gòu)想如何讓金屬3D打印制件具備鍛件性能，使之能應(yīng)用于高端領(lǐng)域。

　　“很多同行在這里受阻或認(rèn)可了3D打印不能打印鍛件的論斷。”在王桂蘭眼中，丈夫張海鷗偏偏要去挑戰(zhàn)這樣似乎不可能完成的事——在金屬3D打印中加入鍛打技術(shù)。

　　正是基于這一構(gòu)想，張海鷗和他的團(tuán)隊(duì)變革了傳統(tǒng)制造模式，將金屬鑄造、鍛壓技術(shù)合二為一，并在成形過程中融合銑削技術(shù)，創(chuàng)造出鑄鍛銑合一3D制造新模式，制造出均勻致密度高、形狀復(fù)雜的金屬鍛件，全面提高制件強(qiáng)度、韌性及可靠性，解決了常規(guī)3D打印的世界性難題。

　　這項(xiàng)技術(shù)在縮短流程、降低成本、提升效率等方面效果明顯。張海鷗告訴記者，以前需要8萬(wàn)噸力才能完成的動(dòng)作，現(xiàn)在已降低到之前八萬(wàn)分之一以下的力即可完成，一臺(tái)設(shè)備可以完成過去需要鑄、鍛、銑削等諸多大型設(shè)備才能完成的工作，實(shí)現(xiàn)了綠色、高效的制造目標(biāo)，具有顯著的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

　　刻苦鉆研：學(xué)生分成四班倒，教授始終在一線

　　成果振奮人心，但做科研的過程往往艱辛。

　　張海鷗說，有段時(shí)間舊問題剛解決，新問題又冒出來。加之此前國(guó)內(nèi)外一度對(duì)3D打印技術(shù)并不看好，團(tuán)隊(duì)幾乎得不到支持，但他和王桂蘭始終沒有放棄。

　　在王桂蘭眼中，丈夫就是有著一股子武漢人“不信邪”的執(zhí)拗：“他堅(jiān)信這項(xiàng)技術(shù)具有戰(zhàn)略價(jià)值，研發(fā)成功對(duì)全世界3D打印行業(yè)和制造業(yè)都是好事。”張海鷗帶著王桂蘭和學(xué)生從早到晚都在實(shí)驗(yàn)室反復(fù)實(shí)驗(yàn)、不斷試錯(cuò)。

　　一張行軍床，困了就在實(shí)驗(yàn)室里躺一躺;屋頂漏雨、地面滲水的實(shí)驗(yàn)室，張海鷗和王桂蘭經(jīng)常一待就是十幾個(gè)小時(shí);學(xué)生們都是“四班倒”，兩位教授卻始終“在一線”。

　　2010年，大型飛機(jī)蒙皮熱壓成形模具的誕生，驗(yàn)證了張海鷗在3D打印中復(fù)合鍛打的可行性。其后，該技術(shù)不斷完善，打印出飛機(jī)用鈦合金、高溫合金、海洋深潛器、核電用鋼等高端金屬鍛件，性能均穩(wěn)定超過傳統(tǒng)制件。

　　根據(jù)空客公司和美國(guó)GE公司對(duì)飛機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的需求，張海鷗團(tuán)隊(duì)將利用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研發(fā)與打印。他告訴記者，中鋼集團(tuán)意識(shí)到該技術(shù)的革命性意義，更欣然幫他們建立工程化應(yīng)用研發(fā)基地，為大飛機(jī)“打印”中國(guó)零件插上了“夢(mèng)的翅膀”。

　　“頂天立地”做學(xué)問，鍛造“創(chuàng)新”家風(fēng)

　　談及這對(duì)“教授夫妻”，華中科技大學(xué)材料學(xué)院原黨委書記鄭思焰表示：“張海鷗和王桂蘭夫婦身上最大的特點(diǎn)，一是敬業(yè)，二是創(chuàng)新。”

　　據(jù)了解，中國(guó)工程院院長(zhǎng)周濟(jì)也曾多次叮囑他們，“在困難中要堅(jiān)持，要用頂天立地的精神做學(xué)問。”在看過他們鑄鍛銑合一3D制造新技術(shù)與新設(shè)備后，周濟(jì)表示，這項(xiàng)研究有利于我國(guó)在先進(jìn)制造領(lǐng)域由“跟跑”向“領(lǐng)跑”跨越。

　　“別人做過的我們不做。”張海鷗認(rèn)為，創(chuàng)新應(yīng)該是一個(gè)科學(xué)工作者必備的素質(zhì)，“唯有創(chuàng)新才有未來，跟在別人后面難以走遠(yuǎn)。”

　　記者采訪這對(duì)“教授夫妻”時(shí)，恰逢新春萬(wàn)家團(tuán)圓。張海鷗與王桂蘭也有一段因求學(xué)而分離的“異國(guó)時(shí)光”，因此“團(tuán)圓”在他們眼中顯得更為珍貴。

　　1987年，張海鷗只身一人東渡日本“取經(jīng)”，師從日本“3D打印第一人”中川威雄教授學(xué)習(xí)和研究等離子快速精密成形模具。據(jù)王桂蘭回憶：6年，丈夫只回來過兩次，但異國(guó)求學(xué)的付出為今日的成績(jī)奠定了基礎(chǔ)。“回國(guó)時(shí)，光是資料就裝了31大箱，都是為了回國(guó)服務(wù)教學(xué)與研究做準(zhǔn)備的。”

　　每當(dāng)春節(jié)來臨，千家萬(wàn)戶貼“福”字時(shí)，張海鷗和王桂蘭卻會(huì)在家中掛出一個(gè)“新”字。這種“創(chuàng)新第一、敢為人先”的精神，激勵(lì)著這對(duì)“教授夫妻”勇攀科研新高峰。