盧秉恒院士：要在太空中建起“3D打印工廠”

來(lái)源：陜西廣播電視臺(tái)

3D打印技術(shù)被稱為制造業(yè)的后起之秀，在航空航天、精準(zhǔn)醫(yī)療等前沿領(lǐng)域，具有著無(wú)可替代的應(yīng)用，西安交通大學(xué)的盧秉恒院士被稱為“中國(guó)3D打印之父”，從工廠一線的熟練工到大學(xué)教授，再到中國(guó)3D打印領(lǐng)域院士，歷經(jīng)20多年，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)破壁前行，讓3D打印技術(shù)在中國(guó)實(shí)現(xiàn)從無(wú)到有，并在太空中首次實(shí)現(xiàn)3D打印實(shí)驗(yàn)。

雖然已經(jīng)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(yè)，當(dāng)時(shí)他的研究方向是機(jī)械的減震問(wèn)題，應(yīng)用領(lǐng)域從一般的機(jī)械工業(yè)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(shù)，在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用，這讓他在近50歲時(shí)改變研究領(lǐng)域，走上3D打印之路，支撐他的勇氣，正是3D打印技術(shù)的顛覆和神奇之處。盧秉恒說(shuō)道：“每逢傳統(tǒng)技術(shù)制造起來(lái)困難的一些任務(wù)，我們用3D打印來(lái)完成，這都是我心里感到非常高興的時(shí)刻，非常榮耀的時(shí)刻。”

這個(gè)是盧院士這兩天的行程，從早到晚幾乎沒(méi)有空閑的時(shí)間，已經(jīng)78歲高齡的他行程非常的緊湊而且忙碌，趁著他這會(huì)稍微有一點(diǎn)空閑的時(shí)間，我們來(lái)到國(guó)家增材制造創(chuàng)新中心拜訪他。

這是一個(gè)蜂窩立方體，適用于航空航天、汽車制造等領(lǐng)域的減重結(jié)構(gòu)，它類似面筋孔洞多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果要用傳統(tǒng)工藝來(lái)制造的話往往需要耗時(shí)二十幾天程序，要多達(dá)二十幾道工序。在有了3D打印技術(shù)之后，只需要耗時(shí)十幾個(gè)小時(shí)，一道工序就可以完成。

這個(gè)金絲鎧甲如果使用傳統(tǒng)工藝來(lái)制造，需要一個(gè)環(huán)一個(gè)環(huán)的編織，且小環(huán)留有接口易受力容易破裂，強(qiáng)度不夠，有了3D打印技術(shù)一體成型就完美的解決了這些難題。

細(xì)小的零件可以打印矩形殼體也不在話下，這是一個(gè)火箭的儲(chǔ)油罐，這些是一體成型車身。3D打印在形狀上沒(méi)有天花板，只有想不到，沒(méi)有打不了。萬(wàn)事開(kāi)頭難，盧秉恒在起步研究3D打印技術(shù)時(shí)，面臨沒(méi)有經(jīng)費(fèi)，沒(méi)有材料技術(shù)封鎖等問(wèn)題，但他堅(jiān)信國(guó)家需要這項(xiàng)技術(shù)，再多的困難都能克服�！斑@個(gè)是我們從95年就開(kāi)始研發(fā)的，得到科技部重點(diǎn)公關(guān)項(xiàng)目的支持，98年就拿到第一個(gè)訂單，實(shí)際上這個(gè)遇到的技術(shù)問(wèn)題還是很多的，第一個(gè)是軟件也沒(méi)見(jiàn)過(guò)，也沒(méi)什么參考的。第二個(gè)，就是這個(gè)材料，材料跟激光的功率怎么樣匹配，這個(gè)怎么樣防止變形，非常自豪我們的能力實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，在全國(guó)普及了，而且不用國(guó)外進(jìn)口的東西了�！�

盧秉恒并非畢業(yè)就踏入三尺講臺(tái)，投身科研，而是進(jìn)入河南三門峽中原量?jī)x廠，工作了十多年，從車工到技術(shù)員再到廠長(zhǎng)，手上厚厚的老繭，還積淀著那段來(lái)自基層的記憶�！案闪宋迥臧胲嚬�，整天摸著鋼鐵，手上就有老繭�？萍疾烤褪莵�(lái)考察我們能不能上這個(gè)項(xiàng)目，他跟我握手，當(dāng)時(shí)沒(méi)告訴我，這是十年后我把這事情干得很成功了，他見(jiàn)了我說(shuō)當(dāng)時(shí)別的院校也有做這個(gè)技術(shù)的，結(jié)果我們當(dāng)時(shí)跟你一握手，我覺(jué)得手上有老繭，這個(gè)人能干這個(gè)實(shí)際的事，把這個(gè)科技交給我了”

2020年5月5號(hào)，長(zhǎng)征五號(hào)b運(yùn)載火箭搭載的連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，太空3D打印裝備讓我國(guó)首次進(jìn)行了太空3D打印實(shí)驗(yàn)，這也是國(guó)際上第一次在太空中開(kāi)展連續(xù)纖維復(fù)合材料的3D打印實(shí)驗(yàn)，此次在試驗(yàn)船上搭載了一臺(tái)我國(guó)自主研制的復(fù)合材料空間3D打印系統(tǒng)�？蒲腥藛T將這臺(tái)3D打印機(jī)安裝在了試驗(yàn)船返回艙之中，飛行期間
該系統(tǒng)自主完成了連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的樣件打印，并驗(yàn)證了微重力環(huán)境下復(fù)合材料3D打印的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

最重要的就是航空航天，航空航天是個(gè)技術(shù)復(fù)雜的產(chǎn)品，傳統(tǒng)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(jié)約方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)�！斑@個(gè)是我們?yōu)楹教觳块T打印的一個(gè)燃料儲(chǔ)箱，像這么一個(gè)封閉的一個(gè)罐，用傳統(tǒng)制造是很難制造出來(lái)的，它必須把它分成兩半，然后再焊接起來(lái)那么去制造，但是我們這個(gè)3D打印是整體制造的，已經(jīng)完成了火箭的發(fā)射�！�

“這個(gè)是下一代準(zhǔn)備到火星上去的連接環(huán)，一個(gè)空間站的東西壞了怎么辦，那我們也就必須做一個(gè)在太空中能打印的太空工作站，需要什么臨時(shí)就打印了，尤其是在太空中打印吧，我們用小的設(shè)備可以打印很大的東西，沒(méi)有重量了，下面不要支撐了啊，所以不像我們?cè)诘厣洗蛴∵@么大，環(huán)這個(gè)設(shè)備也得那么大，那在太空一個(gè)小的設(shè)備就可以打無(wú)限長(zhǎng)的東西，所以我們開(kāi)發(fā)這個(gè)小的設(shè)備，一道工序就解決問(wèn)題了�！�

不僅是航空航天領(lǐng)域，3D打印技術(shù)正在成為諸多領(lǐng)域科技創(chuàng)新的加速器，為了讓3D打印家向各個(gè)制造業(yè)領(lǐng)域深入應(yīng)用，盧秉恒經(jīng)常與從各領(lǐng)域前來(lái)的學(xué)術(shù)專家一起探討，在卡脖子問(wèn)題上尋求突破�！耙�?yàn)樵诠こ淘鹤鲂┻@個(gè)咨詢研究，接觸的其他領(lǐng)域都很多知識(shí)的綜合，多學(xué)科的交叉使自己在科學(xué)創(chuàng)新思維上面更寬了，這個(gè)覺(jué)得這個(gè)源泉好像更豐富了。
”如今盧秉恒在3D打印技術(shù)的基礎(chǔ)上還正在進(jìn)一步攻關(guān)，基于智能材料的4D打印和生物制造打印技術(shù)�！�4D打印就是一種智能材料，這個(gè)材料在不同的環(huán)境下，不同的這個(gè)溫度、不同的電磁場(chǎng)，這些它就會(huì)改變它的形狀，形狀的變化叫4D打印。5D打印，這個(gè)名詞是我提出來(lái)的還有一個(gè)更重要的功能的改變，就是體現(xiàn)在我們這個(gè)生物制造和器官再創(chuàng)。制造出來(lái)是一個(gè)死的東西，但是我要植入一定的生物化學(xué)的環(huán)境，植入人體這么一個(gè)環(huán)境，它就可以生長(zhǎng)出自己的骨細(xì)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(wú)敵大業(yè)，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(gè)也是一個(gè)人的這個(gè)頜面骨缺失了，根據(jù)CT做出這一個(gè)件。然后就安裝在身上，這個(gè)就面部就恢復(fù)了，進(jìn)一步的以后就是用這個(gè)活性細(xì)胞生長(zhǎng)因子來(lái)進(jìn)行打印，打印就做出活體的器官�，F(xiàn)在有打印出這個(gè)能夠跳動(dòng)的心臟，也有打印出這個(gè)別的器官的�！�

“我覺(jué)得這個(gè)人的一生，你生下來(lái)干什么，就是為社會(huì)做貢獻(xiàn)的，能做一步就是一步啊。3D打印可以是整個(gè)制造業(yè)創(chuàng)新的一種源泉，是一個(gè)促進(jìn)創(chuàng)新的一個(gè)最有力的武器，怎么樣能更好地發(fā)展3D打印技術(shù)，能夠把它能更好地應(yīng)入到我們國(guó)家各個(gè)領(lǐng)域中去，這是一種責(zé)任的擔(dān)當(dāng)，所以也停不下來(lái)腳步�！�