中国粉体网讯 6月17日，神舟十二号载人飞船发射成功，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。这是航天史上里程碑式的大事件！很多国家都对中国航天事业取得的巨大成功赞叹不已。
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在今年航空工程中，还有一项重大突破值得关注：国家增材制造创新中心、西安交通大学卢秉恒院士团队利用3D打印技术，制造完成了世界上首件10m级高强铝合金重型运载火箭连接环样件。该样件利用电弧熔丝增减材一体化制造技术，在整体制造的工艺稳定性、精度控制及变形与应力调控等方面均实现重大技术突破。
3D打印又被称为“增材制造”，目前在汽车、航空航天、生物医疗、建筑等众多领域有所应用。
专家履历|中国3D打印之父——卢秉恒
说到3D打印，不得不提到一个人，他是中国工程院院士、西安交通大学教授，也是在工厂一线工作过十余载的熟练工；他是我国增材制造技术的奠基人，他就是中国3D打印之父——卢秉恒。
卢秉恒，机械工程专家。安徽省亳州市人。1967年毕业于合肥工业大学机械制造工艺与设备专业，1986年获西安交通大学机械制造与自动化专业博士学位。现任西安交通大学机械工程学院院长、教授、博士生导师。兼任国务院学位委员会机械学科评议组召集人、国家自然科学基金咨询委员、中国机械工程学会副理事长，中国机械制造工艺协会副理事长等。
长期致力于先进制造技术的研究，主要开展了增材制造、生物制造、微纳制造与电子制造装备等方面的科研和教学工作。开发了国际首创的紫外光快速成型机及具有国际先进水平的机、光、电一体化快速制造设备和一系列快速模具制造技术，发明了农业节水滴灌器抗堵结构及其一体化开发方法。先后主持“九•五”、“十•五”国家重点科技攻关项目及国家自然科学基金、973课题等重大重点项目20余项，发表论文300余篇，获发明专利30余项，实用新型专利3项。2001年荣获全国五一劳动奖章、“九五”国家重点攻关计划突出贡献者称誉。荣获蒋氏科技成就奖1项，教育部科学技术进步一等奖1项，国家科学技术进步二等奖1项，陕西省科学技术一等奖1项，国家技术发明二等奖1项。2005年当选为中国工程院院士。
院士风采|从工人到院士，卢秉恒与3D打印的故事
航天梦从小就在卢秉恒的心中埋下了种子，但不曾想到的是，他的航天路从工人开始，完成了到院士的“破壁”。
大学毕业后的卢秉恒被分配到一间工厂做车床工人，改革开放之初，卢秉恒已是两个孩子的父亲，他顶着生活的压力，考取了西安交通大学研究生，师从顾崇衔教授，直到博士毕业。人生新篇章就此打开。
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博士毕业后，卢秉恒作为访问学者前往国外交流学习，在参观一家汽车企业的时候，一台设备引起了他的注意。“那是一台3D打印设备，只需要将CAD模型输进去就可以把原型做出来，这在中国没见到，我感到很新奇。”卢秉恒当即决定将自己的研究方向转向这个新兴领域，他认为这是发展我国制造业的一个好契机。
回国后，起初卢秉恒想引进这种机器，然而价格昂贵，光是一个激光器就需要十几万美元。由于资金紧缺，他不得不打消这个念头。面对“技术+资金”的双壁垒，卢秉恒决心靠自己的力量“破壁”，从头开始研发这项技术。
起初不知道技术的工作原理，他就自己一步一步通过实践探索出来；买不起昂贵的零件和原材料，就联合其它科技工作者自己花小成本制作出来。终于，在他和团队的共同努力下，不仅制造出来了原型机，还获得了科技部的资助，自此卢秉恒顺利开展了增材制造技术的探索，并且让这项技术在中国的土地上“生根发芽”。
卢秉恒谈金属3D打印
在“2018中国增材制造产业高峰论坛”上，中国工程院院士卢秉恒以“我国增材制造技术发展趋势及应用”为主题发表了演讲，详细阐述了我国增材制造技术的应用方向及未来发展趋势，同时指出了中国增材制造技术发展中面临的挑战。
在谈到3D打印时，卢秉恒院士表示，在金属3D打印中一个最重要的问题是怎么样能够使结构件强度提高，这里面有很重要的问题需要进行研究。无论是铸造还是锻压，人们都一直在研究凝固学理论，但是铸造和焊接中熔池规模比较大，所以在宏观的体积内来进行冷却和凝固。在3D打印中无论是激光束还是电子束，它的熔池比较小，所以从理论分析，小的熔池产生的缺陷肯定要小得多，所以材料结构的强度能够得到提高。但是怎么样控制它的一些晶粒的生长。冷却速度影响晶粒的大小，影响了结构强度。金属材料的3D打印是一个在强非平衡态凝固学理论，但可惜现在还没有能够完全弄清楚这一科学问题。对增材制造件的应力分析还处于实验阶段，还不能形成很好的理论来指导这一过程。
最近几年增材制造一些创新不断涌现，像面曝光的技术，用光固化的原理，材料像拉拔一样快速成形，这样使效率提高了50倍到100倍。像金属打印，用一体液态金属打印的概念也出来了，实际上是用光固化的材料加上金属粉末，也可以把陶瓷粉末用于这个办法进行打印。打印过以后需要进行脱脂、烧结。所以3D是一个崭新的概念，但是在这个崭新的概念中可以把传统的制造技术进行融合，来产生一些新的创新技术。
提前10年实现增材制造目标
自1993年以来，卢院士在国内率先开拓“光固化快速成型制造系统”研究，开发出了具有国际先进水平的机光电一体化快速制造设备及专用材料，形成了一套国内领先的“产品快速开发系统”。
其中5种设备、3类材料已经形成产业化生产，国产化率由0%提高到80%-90%，且有些技术及参数与国外相比，具有突破性。目前我国自主研发的3D打印设备与技术，多应用于航空航天、医疗等行业，如航空发动机的机匣、飞机发动机的一部分零件、火箭的推进器的燃料储箱等。卢秉恒院士团队将投入下一代火箭，9米多的运载火箭连接环的研发。
相比国外，我国3D打印研究起步并不晚，在航空航天和医疗领域的3D打印技术应用上，我国还走在世界前列。但产业发展太慢、企业规模不足，和国外相比仍然有不小的差距。卢秉恒说，“我们有信心在‘中国制造2025’计划中，提前10年实现以3D打印为代表的增材制造目标，与美国并驾齐驱”！
做一流学问，创顶尖技术。卢秉恒研究的3D打印技术实现了产品的快速开发，创新了产品的结构设计，节省了大量时间和人力。随着生产技术的突破，3D打印将继续在航空航天、医疗等多个领域发挥力量。
参考来源：中国工程院院士馆、慧聪塑料网、前沿观察、ITES深圳工业展、前沿材料。
（中国粉体网编辑整理/星耀）
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