中國粉體網訊 6月17日，神舟十二號載人飛船發射成功，航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波先后進入天和核心艙，標志著中國人首次進入自己的空間站。這是航天史上里程碑式的大事件！很多國家都對中國航天事業取得的巨大成功贊嘆不已。
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在今年航空工程中，還有一項重大突破值得關注：國家增材制造創新中心、西安交通大學盧秉恒院士團隊利用3D打印技術，制造完成了世界上首件10m級高強鋁合金重型運載火箭連接環樣件。該樣件利用電弧熔絲增減材一體化制造技術，在整體制造的工藝穩定性、精度控制及變形與應力調控等方面均實現重大技術突破。
3D打印又被稱為“增材制造”，目前在汽車、航空航天、生物醫療、建筑等眾多領域有所應用。
專家履歷|中國3D打印之父——盧秉恒
說到3D打印，不得不提到一個人，他是中國工程院院士、西安交通大學教授，也是在工廠一線工作過十余載的熟練工；他是我國增材制造技術的奠基人，他就是中國3D打印之父——盧秉恒。
盧秉恒，機械工程專家。安徽省亳州市人。1967年畢業于合肥工業大學機械制造工藝與設備專業，1986年獲西安交通大學機械制造與自動化專業博士學位。現任西安交通大學機械工程學院院長、教授、博士生導師。兼任國務院學位委員會機械學科評議組召集人、國家自然科學基金咨詢委員、中國機械工程學會副理事長，中國機械制造工藝協會副理事長等。
長期致力于先進制造技術的研究，主要開展了增材制造、生物制造、微納制造與電子制造裝備等方面的科研和教學工作。開發了國際首創的紫外光快速成型機及具有國際先進水平的機、光、電一體化快速制造設備和一系列快速模具制造技術，發明了農業節水滴灌器抗堵結構及其一體化開發方法。先后主持“九•五”、“十•五”國家重點科技攻關項目及國家自然科學基金、973課題等重大重點項目20余項，發表論文300余篇，獲發明專利30余項，實用新型專利3項。2001年榮獲全國五一勞動獎章、“九五”國家重點攻關計劃突出貢獻者稱譽。榮獲蔣氏科技成就獎1項，教育部科學技術進步一等獎1項，國家科學技術進步二等獎1項，陜西省科學技術一等獎1項，國家技術發明二等獎1項。2005年當選為中國工程院院士。
院士風采|從工人到院士，盧秉恒與3D打印的故事
航天夢從小就在盧秉恒的心中埋下了種子，但不曾想到的是，他的航天路從工人開始，完成了到院士的“破壁”。
大學畢業后的盧秉恒被分配到一間工廠做車床工人，改革開放之初，盧秉恒已是兩個孩子的父親，他頂著生活的壓力，考取了西安交通大學研究生，師從顧崇銜教授，直到博士畢業。人生新篇章就此打開。
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博士畢業后，盧秉恒作為訪問學者前往國外交流學習，在參觀一家汽車企業的時候，一臺設備引起了他的注意。“那是一臺3D打印設備，只需要將CAD模型輸進去就可以把原型做出來，這在中國沒見到，我感到很新奇。”盧秉恒當即決定將自己的研究方向轉向這個新興領域，他認為這是發展我國制造業的一個好契機。
回國后，起初盧秉恒想引進這種機器，然而價格昂貴，光是一個激光器就需要十幾萬美元。由于資金緊缺，他不得不打消這個念頭。面對“技術+資金”的雙壁壘，盧秉恒決心靠自己的力量“破壁”，從頭開始研發這項技術。
起初不知道技術的工作原理，他就自己一步一步通過實踐探索出來；買不起昂貴的零件和原材料，就聯合其它科技工作者自己花小成本制作出來。終于，在他和團隊的共同努力下，不僅制造出來了原型機，還獲得了科技部的資助，自此盧秉恒順利開展了增材制造技術的探索，并且讓這項技術在中國的土地上“生根發芽”。
盧秉恒談金屬3D打印
在“2018中國增材制造產業高峰論壇”上，中國工程院院士盧秉恒以“我國增材制造技術發展趨勢及應用”為主題發表了演講，詳細闡述了我國增材制造技術的應用方向及未來發展趨勢，同時指出了中國增材制造技術發展中面臨的挑戰。
在談到3D打印時，盧秉恒院士表示，在金屬3D打印中一個最重要的問題是怎么樣能夠使結構件強度提高，這里面有很重要的問題需要進行研究。無論是鑄造還是鍛壓，人們都一直在研究凝固學理論，但是鑄造和焊接中熔池規模比較大，所以在宏觀的體積內來進行冷卻和凝固。在3D打印中無論是激光束還是電子束，它的熔池比較小，所以從理論分析，小的熔池產生的缺陷肯定要小得多，所以材料結構的強度能夠得到提高。但是怎么樣控制它的一些晶粒的生長。冷卻速度影響晶粒的大小，影響了結構強度。金屬材料的3D打印是一個在強非平衡態凝固學理論，但可惜現在還沒有能夠完全弄清楚這一科學問題。對增材制造件的應力分析還處于實驗階段，還不能形成很好的理論來指導這一過程。
最近幾年增材制造一些創新不斷涌現，像面曝光的技術，用光固化的原理，材料像拉拔一樣快速成形，這樣使效率提高了50倍到100倍。像金屬打印，用一體液態金屬打印的概念也出來了，實際上是用光固化的材料加上金屬粉末，也可以把陶瓷粉末用于這個辦法進行打印。打印過以后需要進行脫脂、燒結。所以3D是一個嶄新的概念，但是在這個嶄新的概念中可以把傳統的制造技術進行融合，來產生一些新的創新技術。
提前10年實現增材制造目標
自1993年以來，盧院士在國內率先開拓“光固化快速成型制造系統”研究，開發出了具有國際先進水平的機光電一體化快速制造設備及專用材料，形成了一套國內領先的“產品快速開發系統”。
其中5種設備、3類材料已經形成產業化生產，國產化率由0%提高到80%-90%，且有些技術及參數與國外相比，具有突破性。目前我國自主研發的3D打印設備與技術，多應用于航空航天、醫療等行業，如航空發動機的機匣、飛機發動機的一部分零件、火箭的推進器的燃料儲箱等。盧秉恒院士團隊將投入下一代火箭，9米多的運載火箭連接環的研發。
相比國外，我國3D打印研究起步并不晚，在航空航天和醫療領域的3D打印技術應用上，我國還走在世界前列。但產業發展太慢、企業規模不足，和國外相比仍然有不小的差距。盧秉恒說，“我們有信心在‘中國制造2025’計劃中，提前10年實現以3D打印為代表的增材制造目標，與美國并駕齊驅”！
做一流學問，創頂尖技術。盧秉恒研究的3D打印技術實現了產品的快速開發，創新了產品的結構設計，節省了大量時間和人力。隨著生產技術的突破，3D打印將繼續在航空航天、醫療等多個領域發揮力量。
參考來源：中國工程院院士館、慧聰塑料網、前沿觀察、ITES深圳工業展、前沿材料。
（中國粉體網編輯整理/星耀）
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