所有的幸福都是奮斗出來的。
我跟3D打印技術(shù)的緣分，可以說是始于1989年。當時我在中科院金屬研究所讀博士后，采用激光熔凝手段修復發(fā)動機葉片，發(fā)現(xiàn)修復后的葉片性能比原來好。因為激光熔凝處理會使材料瞬間達到高溫，又急速冷卻，金屬內(nèi)部的晶體就會非常細小，化學成分更均勻，性能自然更好。當時我想，如果運用激光熔凝技術(shù)制造葉片，跟傳統(tǒng)方法相比就會有質(zhì)的提升。
現(xiàn)在我們做的事，已經(jīng)持續(xù)了20多年，就是“飛機鈦合金大型復雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”的研究應用。2013年，我們這項技術(shù)獲得了國家技術(shù)發(fā)明一等獎。我們能自信地說，目前用3D打印技術(shù)制造大型構(gòu)件的技術(shù)，全球只有我們掌握。
很多人問我，為什么這件事情美國人都沒做成，你能做成？
一方面，這是時代賦予的機遇，或者說是使命。我相信，一個人的命運一定是和國家命運聯(lián)系在一起的。我們國家正處于從比較落后到奮起直追的歷史進程中，快速發(fā)展的國家，需要一些重大裝備制造技術(shù)的突破。飛機、航空發(fā)動機等高端裝備，一些大型關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件，用傳統(tǒng)方法去制造是非常困難的，代價也是巨大的。這可能也是我萌生用3D打印技術(shù)去制造大型金屬構(gòu)件這個念頭的起因。
這個目標不是不切實際的空想，有我們的實際國情在。要發(fā)展航空航天事業(yè)，要想使飛行器的速度不斷提升，它們的“骨架”尺寸也要隨之增大。全世界最大的8萬噸鍛造機也只能生產(chǎn)4．5平方米的部件，而這樣的鍛造機造價就要20億元，我國只有一臺。
3D打印的優(yōu)勢在于，不需要大型工業(yè)裝備，不需要模具，材料利用率高，性能優(yōu)異，質(zhì)量可靠，尤為重要的一點是，可以通過“減重”降低能耗。我們?yōu)槟承瓦\載火箭制作的四個部件，就減重超過200公斤。通過3D打印技術(shù)，既解決了科學前沿問題，又實現(xiàn)了國家的重大裝備制造需求，實現(xiàn)了“彎道超車”。
另一方面，我們也有非常強大的團隊力量。人雖然少，大家卻心往一處想，勁往一處使，用“螞蟻啃骨頭”的精神工作，一點一滴收獲，當然，最快樂的事情也正是在這里。奮斗很快樂，給我最大的慰藉，特別是為國家民族奮斗，榮譽感自豪感自不待言。我的團隊同事也是如此，工作分成兩班，上夜班的同事好幾年見不到太陽。早期我們設備還不夠先進，張述泉要趴在地上觀察打印過程，一看就是好幾個小時，連著幾年如此，沒毅力、沒情懷，怎么能堅持下來！他們就是這樣不計名利地工作，毫不在意個人得失。
有一件事，我刻骨銘心。2007年春節(jié)，我們?nèi)〉弥卮蠹夹g(shù)突破，可以制作比較大型的設備零件。那是我們零件研制最關(guān)鍵的時刻，開始的目標是爭取臘月二十之前完成，但總有各種問題，一拖就拖到除夕當天下午。那天，負責數(shù)控機床的張述泉買了回家過節(jié)的火車票，他手把手教留京過年的方艷麗操作設備。加上我，團隊技術(shù)員剩下3個人，還有3個負責起運零件的工人，我們一起在實驗室里度過了這個難忘的春節(jié)。
除夕當晚七八點鐘，實驗終于成功了，零件制造完成，重量足有200公斤。由于激光打印溫度極高，在制作完成后必須馬上放到爐中加熱，不然極熱極冷，零件會發(fā)生爆裂。但是，由于尺寸不合適，師傅們費了九牛二虎之力還是沒辦法放進爐中。很快，過年的鞭炮聲從四面八方響起來了，我們卻進退無法，面對終于制造成功的龐然大物一般的零件，內(nèi)心不知是喜是憂。這個時候，家人催促回家過年的電話鈴聲也響起來了，我冷靜一會，告訴大家：“不管了，先回家過年。”
我們最終還是沒有把零件放進爐中，只能放在實驗室，回家了。我和另一個老師一起走，除夕的校園寂然無人，只有零落的鞭炮聲，我的內(nèi)心像空了一塊，又像被揉皺了，無可奈何。初一早上，我吃了兩粒湯圓，趕快趕到實驗室，發(fā)現(xiàn)零件果然裂了，整齊裂成三段。我當時想，這么大的體積，裂開的聲音一定像爆炸一樣那么響，不知道有沒有人聽到。
做技術(shù)就是這樣，會遇到種種問題，失敗的時候會沮喪一會兒，但是奮斗的過程是愉悅的。
看著自己的3D打印作品像小樹那樣一毫米一毫米地生長，是一個非常美妙的過程。一層激光照下去，一層粉末就會迅速液化然后固化成形，層層疊加。2013年之后，我們慢慢從打印投影面積5平方米的零件，到今天打印投影面積超過16平方米的零件。
當然，困難和問題也如影隨形。有一段時間，我們加大了功率，設備卻總是被堵住毀掉。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，激光液化粉末的時候會粘住其他粉末，可能只有零點幾秒的時間，打印的出口就會堵住。經(jīng)過兩天的開會研究，重新設計設備，重新實驗，然后卻發(fā)現(xiàn)，零點幾秒后，又壞了。
大型構(gòu)件還存在內(nèi)應力大的問題，容易開裂。我們嘗試了力學的多種方法后，最終宣告失敗，最后用最簡單的物理學原理，先化整為零，再積零為整，實現(xiàn)了內(nèi)應力離散。
現(xiàn)在說起來，好像都十分簡單，像是“事后諸葛亮”，但是當時的艱辛還是歷歷在目的。現(xiàn)在，看著自己制造的零件可以上天入海，我覺得自己苦熬的那些日日夜夜都值了。我們在一起交流時曾說過，很多研究材料學的專家，畢生的研究成果都不一定能投入使用，但是我們不同，我們何其幸運，10年的研究已經(jīng)可以“飛天”了。
“飛天”，這是多么大的幸運和榮光！
我的團隊核心成員大多是80后，風華正茂，卻也華發(fā)早生，但是，我們享受奮斗的快樂。團隊成員張述泉告訴我，周末如果在家沒來實驗室，就會不自主地踱來踱去，身心無處安放，這是長年每天工作12小時、每周工作7天的習慣使然。我也是如此，把自己關(guān)進辦公室，一旦開始研究問題，心里就非常充實，不知時間的溜走。
為祖國奮斗，我很快樂。
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