“教授夫妻”破解常規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3D打印技術(shù)制造出形狀復雜的大型金屬鍛件，全面提高制件的強度、韌性和可靠性，解決常規3D打印的世界性難題……正值新春佳節，華中科技大學(xué)數字制造裝備與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室張海鷗、王桂蘭夫婦開(kāi)啟了科研新生涯。

　　3D制造：3D打印的“升級版”

　　對張海鷗和王桂蘭來(lái)說(shuō)，這個(gè)春節“有點(diǎn)忙”。不久前他們帶領(lǐng)的團隊剛和歐洲空中客車(chē)公司簽署科研項目合作協(xié)議，目前正在抓緊研制一批應用于航空領(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(méi)有鍛造環(huán)節，“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(shuō)，這樣的制件無(wú)法滿(mǎn)足大飛機、深潛器等高端裝備對金屬鍛件的要求。從2009年起，他和妻子王桂蘭便開(kāi)始構想如何讓金屬3D打印制件具備鍛件性能，使之能應用于高端領(lǐng)域。

　　“很多同行在這里受阻或認可了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)。

　　正是基于這一構想，張海鷗和他的團隊變革了傳統制造模式，將金屬鑄造、鍛壓技術(shù)合二為一，并在成形過(guò)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、形狀復雜的金屬鍛件，全面提高制件強度、韌性及可靠性，解決了常規3D打印的世界性難題。

　　這項技術(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，現在已降低到之前八萬(wàn)分之一以下的力即可完成，一臺設備可以完成過(guò)去需要鑄、鍛、銑削等諸多大型設備才能完成的工作，實(shí)現了綠色、高效的制造目標，具有顯著(zhù)的技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢。

　　刻苦鉆研：學(xué)生分成四班倒，教授始終在一線(xiàn)

　　成果振奮人心，但做科研的過(guò)程往往艱辛。

　　張海鷗說(shuō)，有段時(shí)間舊問(wèn)題剛解決，新問(wèn)題又冒出來(lái)。加之此前國內外一度對3D打印技術(shù)并不看好，團隊幾乎得不到支持，但他和王桂蘭始終沒(méi)有放棄。

　　在王桂蘭眼中，丈夫就是有著(zhù)一股子武漢人“不信邪”的執拗：“他堅信這項技術(shù)具有戰略?xún)r(jià)值，研發(fā)成功對全世界3D打印行業(yè)和制造業(yè)都是好事。”張海鷗帶著(zhù)王桂蘭和學(xué)生從早到晚都在實(shí)驗室反復實(shí)驗、不斷試錯。

　　一張行軍床，困了就在實(shí)驗室里躺一躺;屋頂漏雨、地面滲水的實(shí)驗室，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(xiàn)”。

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

　　根據空客公司和美國GE公司對飛機和航空發(fā)動(dòng)機零部件的需求，張海鷗團隊將利用該項技術(shù)進(jìn)行研發(fā)與打印。他告訴記者，中鋼集團意識到該技術(shù)的革命性意義，更欣然幫他們建立工程化應用研發(fā)基地，為大飛機“打印”中國零件插上了“夢(mèng)的翅膀”。

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

　　談及這對“教授夫妻”，華中科技大學(xué)材料學(xué)院原黨委書(shū)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。”

　　據了解，中國工程院院長(cháng)周濟也曾多次叮囑他們，“在困難中要堅持，要用頂天立地的精神做學(xué)問(wèn)。”在看過(guò)他們鑄鍛銑合一3D制造新技術(shù)與新設備后，周濟表示，這項研究有利于我國在先進(jìn)制造領(lǐng)域由“跟跑”向“領(lǐng)跑”跨越。

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

　　記者采訪(fǎng)這對“教授夫妻”時(shí)，恰逢新春萬(wàn)家團圓。張海鷗與王桂蘭也有一段因求學(xué)而分離的“異國時(shí)光”，因此“團圓”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)習和研究等離子快速精密成形模具。據王桂蘭回憶：6年，丈夫只回來(lái)過(guò)兩次，但異國求學(xué)的付出為今日的成績(jì)奠定了基礎。“回國時(shí)，光是資料就裝了31大箱，都是為了回國服務(wù)教學(xué)與研究做準備的。”

　　每當春節來(lái)臨，千家萬(wàn)戶(hù)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，激勵著(zhù)這對“教授夫妻”勇攀科研新高峰。