王华明院士抖音开讲解析3D打印与制造业变革

2022-03-03 20:07:09 来源：经济参考网

近日，《院士开讲》第九期在抖音、西瓜视频和今日头条上线。中国工程院院士王华明以“万物皆可轻松打印”为题，为网友讲述了3D打印技术的发展历程，以及这项技术给航空航天等领域重大装备制造带来的变革。

王华明院士是北京航天航空大学教授，大型金属构件增材制造国家工程实验室主任，2015年当选为中国工程院院士。该期节目上线至今已经吸引超过720万人次观看。

亲历3D打印技术发展历程

演讲中，王华明院士结合自身经历，介绍了3D打印的发展历程。

3D打印技术刚出现的时候，也叫增材制造。其原理是把复杂的三维零件切分成无穷多的二维平面，逐层完成材料制备。王华明院士将这个过程比喻成定积分、做CT扫描，“把无穷多张CT的片子摞起来，叠在一起那就是一个复杂大脑”。

3D打印技术也被应用在重大装备制造领域，比如飞机和航空发动机“钛合金”等大型关键构件。王华明院士在《院士开讲》中表示，大型关键金属构件制造能力反映了一个国家综合工业实力的技术水平，而在钛合金关键结构件用量的高低，被认为是衡量技术先进性的重要标志之一。

按照传统的材料冶金和锻造方法，这些大型金属构件需要耗费大量成本，制约很多。3D打印技术则突破了传统方法的尺寸和结构限制，并控制制作质量，大幅提升材料性能。

在节目中，王华明回顾了自己和团队的攻坚经历。2000年，他带领研究团队进入3D打印领域，围绕钛合金、超高强度钢等高性能金属研制大型关键构件激光增材制造技术，也就是通常所说的“金属3D打印”技术。2005年，他的研究成果开始被应用到飞机制造中。

此后，王华明团队耗费多年时间，经过不断的钻研和试错，成功研制出大型钛合金结构件激光直接制造技术。这项研究成果使中国突破飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术、并实现装机应用，他也因此在2012年获得国家技术发明一等奖。

从国产大飞机C919到中国新一代载人飞船实验船，很多国家重大专项和装备都应用了王华明院士的研究成果。

形象语言展示材料变革

王华明院士在科学研究之外，很看重课堂教学和科学普及。2020年，他获得了由教育部颁发的“2020年度杰出教学奖”。同一年7月，他参加了央视科普栏目《开讲啦》。如今，他来到《院士开讲》，分享3D打印硬核知识。

王华明院士的讲述信息量很大，但平实易懂，恰当的比喻有助于理解。他描述3D打印的过程，“看着零件像树苗发芽一样，一毫米一毫米地堆积成长，激光扫描一下，零件就长高一层，那种感觉非常神奇。”

他还把金属3D打印的制作过程比喻成做面食。金属里的晶体就像面粉，面粉磨得够细、揉得够均匀，就能拉得很长，即金属塑性好，嚼起来筋道，即金属的强度高。

王华明院士将金属3D打印的未来方向总结为：高效率、高精度、高性能。这也是王华明院士团队瞄准的核心——通过控制微区冶金过程，发展出全新一代的材料，例如新一代的钛合金，新一代的超高强度钢。

除了材料性能，金属3D打印也会改变未来装备的结构。王华明院士以飞机举例：“这个飞机也许有三万个零件，自重好几十吨，现在有了3D打印之后，几万个零件也许就可以变成两千个，数量大幅减少。”

该期《院士开讲》在抖音、西瓜视频、今日头条上线后，受到网友好评。据了解，《院士开讲》栏目由中国科协“科创中国”与抖音联合出品，邀请国内知名院士讲授各类顶尖科技知识。栏目未来会以每个月两期的频率在抖音等平台发布，用户可以在搜索“院士开讲”观看完整内容。(林梅)

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