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湖北省委副书记张昌尔调研3D打印及激光产业

  这种基于粉末床的激光烧结“立体打印”技术,获得了2011年国家技术发明二等奖,1.2米×1.2米工作面的世界最大“立体打印机”入选两院院士评选的2011年中国十大科技进展。

  想得到做得到

  “只要你想得到,我们就有可能做出来。”材料学院副院长、快速制造中心主任史玉升教授如是说。

  快速制造技术是新型的数字化添加材料成形技术。它可以使零件的设计采用最优的结构,无需顾虑后续加工问题。该技术的出现为航空航天、武器装备、汽车等高端领域结构复杂零件的快速研制带来了福音。

  在该中心,记者看到了外观看起来像柜子,里面却分布着各种精密仪器的“立体打印机”。快速制造中心青年教师蔡道生介绍说,只要把零件的三维数据输入电脑,按下“打印”键。该装备就会使用金属、陶瓷、塑料、砂等不同的粉未材料,自动化进行生产。零件就像植物生长一样整体成形出来。

  只要在电脑上设计出物体的三维图形,无需模具即可整体成形。这也是该装备被称为“立体打印机”的由来。在以往,制作复杂结构的大型制件一般采用分段成形、拼接成整体的方法。不但生产周期长,成本也高,制件连接处的强度也较差。而大型“立体打印机”可以解决上述问题,使生产过程变得简单。

  2000年,该中心研发出0.4米×0.4米工作面的基于粉末床的快速制造装备;2003年,扩大到0.5米×0.5米,超过了当时代表国际先进水平的美国3D系统公司;2005年以后,工作面达到1米×1米以上,远远超过国外同类装备水平。

  多学科齐“上阵”

  上个世纪90年代初,“快速制造”概念由美国科学家率先提出。时任华中理工大学校长、机械制造专家黄树槐敏锐地捕捉到了这一最新动态,很快在该校成立快速制造中心,研发基于纸材料的“立体打印机”。1994年,我国首台具有自主知识产权的“立体打印机”诞生在该中心。

  4年后,36岁的史玉升来到中心工作,负责研发基于固态粉末材料的快速制造技术与装备。原材料研发成为了亟待解决的“拦路虎”。“我以前在中国石油大学认识的博士后朋友们来自不同学科。我琢磨着,或许他们中有人知道哪种材料比较容易制成粉末,并可能用于激光成形。”于是,史玉升一个个地给朋友打电话,希望得到线索。几经周折,原材料研究终于有了一定进展。“我们找到了第一种材料——聚苯乙烯,后来用它做了一个鼠标外壳。”当那个只有拳头大小的鼠标制作完成后,他高兴得差点跳了起来。

  虽然研究上取得了进展,但该中心却面临着工作人员学科背景单一的困境,长此以往可能会对研究工作造成影响。很快,在黄树槐的大力支持下,中心开始引进机械、信息、光学、计算机、自动控制、力学、新型材料等领域的人才,开展交叉学科研究。

  黄树槐曾提出“不但要个人努力,还要带领整个团队一起努力”,史玉升的口头禅“足球不能仅靠个别球星去踢”,这都表现出对集体合作的重视。20年来,快速制造中心已从最早的不到10人,发展到100多人,成为目前华中科技大学最大的研发团队之一,人员构成涉及多个学科。“有这么多人一起努力,我觉得工作得挺幸福的。”史玉升说。

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