盧秉恒院士：要在太空中建起“3D打印工廠”
時間：2024-01-04 09:28 來源：陜西廣播電視臺 作者：admin 閱讀：次
3D打印技術被稱為制造業的后起之秀，在航空航天、精準醫療等前沿領域，具有著無可替代的應用，西安交通大學的盧秉恒院士被稱為“中國3D打印之父”，從工廠一線的熟練工到大學教授，再到中國3D打印領域院士，歷經20多年，他帶領團隊破壁前行，讓3D打印技術在中國實現從無到有，并在太空中首次實現3D打印實驗。
雖然已經快到耄耋之年，但盧秉恒依然奮斗不止，1987年盧秉恒博士畢業，當時他的研究方向是機械的減震問題，應用領域從一般的機械工業到汽車制造甚至是尖端的航空航天，前景廣闊。1992年訪美期間，盧秉恒第一次看到了3D打印技術，在汽車制造業中的應用，這讓他在近50歲時改變研究領域，走上3D打印之路，支撐他的勇氣，正是3D打印技術的顛覆和神奇之處。盧秉恒說道：“每逢傳統技術制造起來困難的一些任務，我們用3D打印來完成，這都是我心里感到非常高興的時刻，非常榮耀的時刻。”
這個是盧院士這兩天的行程，從早到晚幾乎沒有空閑的時間，已經78歲高齡的他行程非常的緊湊而且忙碌，趁著他這會稍微有一點空閑的時間，我們來到國家增材制造創新中心拜訪他。
這是一個蜂窩立方體，適用于航空航天、汽車制造等領域的減重結構，它類似面筋孔洞多結構復雜，如果要用傳統工藝來制造的話往往需要耗時二十幾天程序，要多達二十幾道工序。在有了3D打印技術之后，只需要耗時十幾個小時，一道工序就可以完成。
這個金絲鎧甲如果使用傳統工藝來制造，需要一個環一個環的編織，且小環留有接口易受力容易破裂，強度不夠，有了3D打印技術一體成型就完美的解決了這些難題。
細小的零件可以打印矩形殼體也不在話下，這是一個火箭的儲油罐，這些是一體成型車身。3D打印在形狀上沒有天花板，只有想不到，沒有打不了。萬事開頭難，盧秉恒在起步研究3D打印技術時，面臨沒有經費，沒有材料技術封鎖等問題，但他堅信國家需要這項技術，再多的困難都能克服。“這個是我們從95年就開始研發的，得到科技部重點公關項目的支持，98年就拿到第一個訂單，實際上這個遇到的技術問題還是很多的，第一個是軟件也沒見過，也沒什么參考的。第二個，就是這個材料，材料跟激光的功率怎么樣匹配，這個怎么樣防止變形，非常自豪我們的能力實現了國產化，在全國普及了，而且不用國外進口的東西了。”
盧秉恒并非畢業就踏入三尺講臺，投身科研，而是進入河南三門峽中原量儀廠，工作了十多年，從車工到技術員再到廠長，手上厚厚的老繭，還積淀著那段來自基層的記憶。“干了五年半車工，整天摸著鋼鐵，手上就有老繭。科技部就是來考察我們能不能上這個項目，他跟我握手，當時沒告訴我，這是十年后我把這事情干得很成功了，他見了我說當時別的院校也有做這個技術的，結果我們當時跟你一握手，我覺得手上有老繭，這個人能干這個實際的事，把這個科技交給我了”
2020年5月5號，長征五號b運載火箭搭載的連續纖維增強復合材料，太空3D打印裝備讓我國首次進行了太空3D打印實驗，這也是國際上第一次在太空中開展連續纖維復合材料的3D打印實驗，此次在試驗船上搭載了一臺我國自主研制的復合材料空間3D打印系統。科研人員將這臺3D打印機安裝在了試驗船返回艙之中，飛行期間
該系統自主完成了連續纖維增強復合材料的樣件打印，并驗證了微重力環境下復合材料3D打印的科學實驗目標。
最重要的就是航空航天，航空航天是個技術復雜的產品，傳統制造很難制造，航空航天在制造中95%以上的材料被切除掉了，變成廢品了，這都是很昂貴的材料，而3D打印是哪需要材料就把材料堆積在哪里，所以在材料節約方面有獨特的優勢。“這個是我們為航天部門打印的一個燃料儲箱，像這么一個封閉的一個罐，用傳統制造是很難制造出來的，它必須把它分成兩半，然后再焊接起來那么去制造，但是我們這個3D打印是整體制造的，已經完成了火箭的發射。”
“這個是下一代準備到火星上去的連接環，一個空間站的東西壞了怎么辦，那我們也就必須做一個在太空中能打印的太空工作站，需要什么臨時就打印了，尤其是在太空中打印吧，我們用小的設備可以打印很大的東西，沒有重量了，下面不要支撐了啊，所以不像我們在地上打印這么大，環這個設備也得那么大，那在太空一個小的設備就可以打無限長的東西，所以我們開發這個小的設備，一道工序就解決問題了。”
不僅是航空航天領域，3D打印技術正在成為諸多領域科技創新的加速器，為了讓3D打印家向各個制造業領域深入應用，盧秉恒經常與從各領域前來的學術專家一起探討，在卡脖子問題上尋求突破。“因為在工程院做些這個咨詢研究，接觸的其他領域都很多知識的綜合，多學科的交叉使自己在科學創新思維上面更寬了，這個覺得這個源泉好像更豐富了。
”如今盧秉恒在3D打印技術的基礎上還正在進一步攻關，基于智能材料的4D打印和生物制造打印技術。“4D打印就是一種智能材料，這個材料在不同的環境下，不同的這個溫度、不同的電磁場，這些它就會改變它的形狀，形狀的變化叫4D打印。5D打印，這個名詞是我提出來的還有一個更重要的功能的改變，就是體現在我們這個生物制造和器官再創。制造出來是一個死的東西，但是我要植入一定的生物化學的環境，植入人體這么一個環境，它就可以生長出自己的骨細胞，成為自己的器官的活體，所以功能為這是更重要的一位，也無敵大業，你看這邊這都是打印的脊椎骨，這叫假體，這是鈦合金，你看這個也是一個人的這個頜面骨缺失了，根據CT做出這一個件。然后就安裝在身上，這個就面部就恢復了，進一步的以后就是用這個活性細胞生長因子來進行打印，打印就做出活體的器官。現在有打印出這個能夠跳動的心臟，也有打印出這個別的器官的。”
“我覺得這個人的一生，你生下來干什么，就是為社會做貢獻的，能做一步就是一步啊。3D打印可以是整個制造業創新的一種源泉，是一個促進創新的一個最有力的武器，怎么樣能更好地發展3D打印技術，能夠把它能更好地應入到我們國家各個領域中去，這是一種責任的擔當，所以也停不下來腳步。”
(責任編輯：admin)
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