王華明院士抖音開講：3D打印如何“助推”航空制造業變革？

中國發展網訊  近日，《院士開講》第九期在抖音、西瓜視頻和今日頭條上線。中國工程院院士王華明以“萬物皆可輕松打印”為題，為網友講述了3D打印技術的發展歷程，以及這項技術給航空航天等領域重大裝備制造帶來的變革。

王華明是北京航天航空大學教授，大型金屬構件增材制造國家工程實驗室主任，2015年當選為中國工程院院士，被認為是中國金屬3D打印技術的帶頭人。該期節目上線至今，已經吸引超過720萬人次觀看。

王華明在《院士開講》

親歷見證3D技術發展

演講中，王華明院士結合自身經歷介紹了3D打印的發展歷程。他出生于1962年，是改革開放后第三批大學生，在八十年代走上科研道路。 當時3D打印開始出現，其原理是把復雜的三維零件，切分成無窮多的二維平面，逐層完成材料制備。王華明將這個過程比喻成定積分、做CT掃描，“把無窮多張CT的片子摞起來，疊在一起那就是一個復雜大腦”。

3D打印技術也被應用在重大裝備制造領域，比如飛機和航空發動機“鈦合金”等大型關鍵構件。王華明在《院士開講》中表示，大型關鍵金屬構件制造能力，反映了一個國家綜合工業實力的技術水平，而在鈦合金關鍵結構件用量的高低，被認為是衡量技術先進性的重要標志之一。

按照傳統的材料冶金和鍛造方法，這些大型金屬構件需要耗費大量成本，制約很多。3D打印技術則突破了傳統方法的尺寸和結構限制，并控制制作質量，大幅提升材料性能。

在《院士開講》中，王華明回顧了自己和團隊的攻堅經歷。2000年，他帶領研究團隊進入3D打印領域，圍繞鈦合金、超高強度鋼等高性能金屬，研制大型關鍵構件激光增材制造技術，也就是通常所說的“金屬3D打印”技術。2005年，他的研究成果開始被應用到飛機制造中。

此后，王華明團隊耗費多年時間，經過不斷鉆研和試錯，成功研制出大型鈦合金結構件激光直接制造技術。這項研究成果使中國成為目前世界率先突破飛機鈦合金大型主承力結構件激光快速成形技術、并實現裝機應用的國家，他也因此在2012年獲得國家技術發明一等獎。

從國產大飛機C919到中國新一代載人飛船實驗船，很多國家重大專項和裝備都應用了王華明院士的研究成果。

王華明院士展示3D打印飛機構件

形象語言展示材料變革

王華明院士在科學研究之外很看重課堂教學和科學普及。2020年，他獲得了由教育部頒發的“2020年度杰出教學獎”。同一年7月，他參加了央視科普欄目《開講啦》，如今再來到《院士開講》，與抖音網友分享3D打印硬核知識。

“看著零件像樹苗發芽一樣，一毫米一毫米地堆積成長，激光掃描一下，零件就長高一層，那種感覺非常神奇。”王華明的講述信息量很大，但平實易懂。他還把金屬3D打印的制作過程比喻成做面食。金屬里的晶體就像面粉，面粉磨得夠細、揉得夠均勻，就能拉得很長，即金屬塑性好，嚼起來筋道，即金屬的強度高。

對于金屬3D打印的未來方向，他總結為：高效率，高精度，高性能。這也是王華明團隊瞄準的核心——通過控制微區冶金過程，發展出全新一代的材料，例如新一代的鈦合金，新一代的超高強度鋼。

除了材料性能，金屬3D打印也會改變未來裝備的結構。“這個飛機也許三萬個零件，自重好幾十噸，現在有了3D打印之后，幾萬個零件也許就可以變成兩千個，數量大幅減少。”王華明以飛機舉例。

該期《院士開講》在抖音、西瓜視頻、今日頭條上線后，受到網友好評。 據了解，《院士開講》欄目由中國科協“科創中國”與抖音聯合出品，該欄目邀請國內知名院士講授各類頂尖科技知識。未來，欄目都會以每個月兩期的頻率在抖音等平臺發布，用戶可以在抖音搜索“院士開講”，觀看完整內容。 （薛歌）