材料學(xué)院史玉升團隊———
“打印”夢想
在電腦上完成產(chǎn)品的設(shè)計藍圖,按下“打印”鍵,激光就能選擇性地將原材料燒結(jié)成各種物品。各種復(fù)雜的工業(yè)零件、生活中的鍋碗瓢盆……只要有三維數(shù)據(jù)就都有可能“打印”出來?!傲Ⅲw打印機”可以將人們的創(chuàng)意夢想變?yōu)楝F(xiàn)實產(chǎn)品。
由材料學(xué)院史玉升團隊研發(fā)的這種基于粉末床的激光燒結(jié)“立體打印”技術(shù),獲得了2011年國家技術(shù)發(fā)明二等獎,1.2米×1.2米工作面的世界最大“立體打印機”入選兩院院士評選的“2011年中國十大科技進展新聞”。
業(yè)界福音:想得到做得到“只要你想得到,我們就有可能做出來。”材料學(xué)院副院長、快速制造中心主任史玉升教授如是說。
在該中心,記者看到了外觀看起來像柜子,里面卻分布著各種精密儀器的“立體打印機”。青年教師蔡道生介紹說,只要把零件的三維數(shù)據(jù)輸入電腦,按下“打印”鍵。該裝備就會使用金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的粉未材料,自動化進行生產(chǎn)。零件就像植物生長一樣慢慢成形。
在以往,制作復(fù)雜結(jié)構(gòu)的大型制件一般采用分段成形、拼接成整體的方法。不但生產(chǎn)周期長,成本也高,制件連接處的強度也較差。而大型“立體打印機”可以解決上述問題,使生產(chǎn)過程變得簡單。
2000年,該中心研發(fā)出0.4米×0.4米工作面的基于粉末床的快速制造裝備;2003年,擴大到0.5米×0.5米,超過了當時代表國際先進水平的美國3D系統(tǒng)公司;2005年以后,工作面達到1米×1米以上,遠遠超過國外同類裝備水平。闖關(guān)秘訣:多學(xué)科齊“上陣”
20世紀90年代,原華中理工大學(xué)校長黃樹槐在學(xué)校成立快速制造中心,研發(fā)基于紙材料的“立體打印機”。1994年,我國首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“立體打印機”誕生在該中心。
4年后,史玉升來到中心工作,原材料研發(fā)成為了他工作中亟待解決的“攔路虎”?!拔乙郧罢J識一些不同學(xué)科的朋友。我琢磨著,或許他們中有人知道哪種材料比較容易制成粉末,并可能用于激光成形?!?br> 史玉升一個個地給朋友打電話,希望得到線索。原材料研究終于有了一定進展?!拔覀冋业搅说谝环N材料———聚苯乙烯,后來用它做了一個鼠標外殼。”當那個只有拳頭大小的鼠標制作完成后,他高興得差點跳了起來。
雖然研究上取得了進展,但該中心卻面臨著工作人員學(xué)科背景單一的問題,長此以往可能會對研究工作造成影響。很快,在黃樹槐的大力支持下,中心開始引進機械、信息、光學(xué)、計算機、自動控制、力學(xué)、新型材料等領(lǐng)域的人才,開展交叉學(xué)科研究。
黃樹槐曾提出“不但要個人努力,還要帶領(lǐng)整個團隊一起努力”,史玉升的口頭禪“足球不能僅靠個別球星去踢”,這都表現(xiàn)出對集體合作的重視。20年來,快速制造中心已從最早的不到10人,發(fā)展到100多人,成為目前我校最大的研發(fā)團隊之一,人員構(gòu)成涉及多個學(xué)科?!坝羞@么多人一起努力,我覺得工作得挺幸福的。”史玉升說。發(fā)展之路:到工廠“寫論文”
近來,快速制造中心主攻生物制造的博士生張升十分忙碌。多家醫(yī)院希望與他開展合作,利用相關(guān)技術(shù)來制作牙齒。然而,就在幾年前,史玉升在山東濟南市宣傳該中心的“立體打印”技術(shù)時,卻還被認為是在“忽悠”。
2007年,一手建起快速制造中心的黃樹槐不幸辭世。在生命的最后日子里,他依然惦記著中心的發(fā)展,并把中心托付給了史玉升。
搞科研,史玉升并不陌生。可是作為學(xué)術(shù)帶頭人,他還得肩負起帶領(lǐng)整個團隊發(fā)展和將研究成果推向市場的重擔。為了團隊能更好地發(fā)展,史玉升下定決心,“要走自己的創(chuàng)業(yè)之路,走與企業(yè)合作之路,走國際合作之路”。在他看來,團隊與企業(yè)合作不但可以使企業(yè)的技術(shù)水平得到提高,還可以促進團隊的良性發(fā)展。生產(chǎn)一代、研發(fā)一代、預(yù)研一代、探索一代,是他們要堅持的產(chǎn)學(xué)研合作之路。
與其守株待兔,不如主動出擊。為了快速制造團隊的可持續(xù)發(fā)展,他們主動與相關(guān)企業(yè)聯(lián)系合作,并把工作人員派到企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場,與企業(yè)的技術(shù)人員、工人一起攻關(guān)。他們的研究成果漸漸被企業(yè)認可。
汽車發(fā)動機企業(yè)應(yīng)用該中心的快速制造技術(shù),將發(fā)動機的缸蓋砂芯研制周期由傳統(tǒng)方法的5個月左右縮短至1周左右,取得了良好的經(jīng)濟效益;歐洲空客公司和我國的航空材料研究院等單位選中該技術(shù),聯(lián)合承擔歐盟框架七項目,輔助航空航天大型鈦合金整體結(jié)構(gòu)件的快速制造……現(xiàn)在,使用該研究成果的企業(yè)已多達200多家。
歷史的車輪緩緩駛過,2011年過去了。這一年里,英國南安普頓大學(xué)利用“立體打印”技術(shù),制造了一架飛機。該飛機除了電控系統(tǒng)外,其余部件均為“立體打印”。還是在這一年,歐洲航空防務(wù)與航天集團的科學(xué)家“立體打印”出了自行車。這些在快速制造領(lǐng)域內(nèi)不斷發(fā)生的新鮮事,讓我們浮想聯(lián)翩。近日,美國更將快速制造列為世界未來三大引領(lǐng)技術(shù)之一。
世界最大“立體打印機”已經(jīng)誕生了。下一步,史玉升和他的團隊還將帶來怎樣的驚喜?夢想將如何被一一“打印”?我們相信,我們期待……