光谱照进“太空菜园” ——记北京工业大学陈继民教授激光3D打印团队

来源：中国网

科技新时代，“太空菜园”——一项令人兴奋的科技成果冲上热搜。中国空间站，科技与美味的交织，尽显科技魅力。梦想照进现实，光谱科技服务“太空菜园”。背后是无数科研人员的智慧和努力。北京工业大学陈继民教授团队就是这样一支特别能战斗、特别能奉献的科研团队，他们用精湛的科学技术探索太空中的生命奥秘，谱写着太空里的“田园诗”，用实际行动践行了科技人员的国家使命和社会担当。

激光工程助力“太空菜园”

“太空菜园”是中国航天事业的一个缩影，它展示了我国在科技创新方面的雄心和实力。这些需要尖端专业技术的深度支撑，其中光学工程专业就位列其中。陈继民教授是北京工业大学激光工程研究院教授、博士生导师、3D打印工程中心主任。他作为一名优秀的科技工作者，除了在专业领域有很深的造诣，在社会组织上还担任重要职务。兼任北京市数字化医疗3D打印工程技术研究中心主任，北京生态设计与绿色制造促进会首席技术专家等学术任职。中国增材制造标准化技术委员会（SAC／TC562）委员，中国光学学会激光加工专业委员会委员，中国机械工程学会特种加工理事。

不忘初心，牢记使命，陈继民教授带领一批青年科学家在科研道路上砥砺前行。为满足空间站中植物生长对光照、养料、水分、空气等特定需求，团队研发了专用的激光3D打印技术，为太空栽培装置打印了我国首套专业的植物栽培装置栽培杯，让植物可以尽享“日光浴”。

团队青年骨干曾勇副教授为了攻克航天弹性体材料激光增材制造浸润性调控、大尺寸形变调控等关键技术，日以继夜，一丝不苟地完成了基于激光增材制造工艺的空间站绿植培育装置栽培杯一体化制造，相关装置搭乘天舟六号货运飞船进入天宫实验室，用精湛的技术助力“太空菜园”喜获丰收。青年骨干姚海华老师，围绕任务需求，兢兢业业，积极配合团队进行激光增材制造可控成形技术攻关工作，通过模拟微重力条件下的运行环境，完成了对打印的绿植培养装置的模拟测试，提高了3D打印件在太空中使用的可靠性。团队骨干王潜老师尽心竭力，完成系统总体交付的任务，在短时间内解决了太空菜园栽培杯的结构光扫描建模和图像处理难题，展现出团队超强的综合技术能力。

高效运作的背后，是团队科研人员与时间的赛跑。时间紧、任务重，从接到任务起，最终仅用60天就实现了正样产品的正式交付，将搭载该栽培杯的太空栽培装置送上太空，开启了空间站植物栽培工作，为“太空菜园”建设奠定了基础。

攻克3D打印“卡脖子”难题

“太空菜园”，光学工程大有可为。航空发动机技术，同样需要光学攻克技术难题。殊不知，通过复杂气冷内腔结构，改善涡轮叶片散热能力已成为先进航天发动机制造的关键，而陶瓷型芯是制造这种内腔结构的核心部件。内腔形状越复杂，冷却效果越优异。而传统方法往往难以加工内腔结构复杂的陶瓷型芯，陶瓷3D打印技术成为解决这个难题的有效方案。目前，陶瓷型芯3D打印设备和材料主要掌握在美国、德国、法国、奥地利等少数几个发达国家手中，相关核心技术和方案成为制约我国陶瓷型芯3D打印发展的“卡脖子”难题。

为打破国外垄断，陈继民教授团队与康硕电气进行联合技术攻关，自主研制出大尺寸陶瓷型芯3D打印机和高性能陶瓷成形材料。目前，设备已经投入工业化生产，填补了陶瓷型芯3D打印设备国内空白，为陶瓷3D打印的国产化铺平了道路，实现了设备－材料－工艺闭环链条的自主可控。曾勇、王潜、姚海华老师默默付出、无私奉献，攻克了陶瓷3D打印的软件控制等相关技术，开发了具有完全自主知识产权的陶瓷3D打印软件，对3D打印陶瓷行业实现我国航空航天、生物医疗、机械电子领域关键零部件制造的国产化具有重大意义，将促进我国陶瓷3D打印工具软件、装备、材料与服务产业链的健全和健康发展，为打破国外技术垄断，解决我国陶瓷型芯的“卡脖子”难题，具有积极的战略意义。

激光科研 硕果累累

陈继民教授1986年毕业于华中科技大学，获机械工程工学学士学位，同年推免华中科技大学机械工程研究生，1989年获工学硕士学位。1998年考入北京工业大学攻读光学工程专业博士学位，期间赴德国Ravensburg 合作研究。之后进入北京工业大学机电工程博士后流动站，2003年出站留校工作。2011年9月－2012年9月美国纽约州立大学Buffalo分校访问学者，2018年赴美国Boston大学进行访问研究。陈继民在科研道路上不断提高完善自己工作科研水平，于2016年荣获中国产学研合作创新奖。2018年8月指导研究生参加第十三届中国研究生电子设计竞赛获企业类一等奖。还曾获中国发明学会发明奖、北京市科技进步奖发明2等奖等荣誉奖项；主持参加完成了国家“973”计划、国家“863”计划重点项目等。发表论文180余篇，获得专利30余项，出版专著4部，译著2部。

如此硬核履历正是陈教授不断探索，锐意进取的见证。目前陈继民教授主持完成的科研项目有20多项。包括中国博士后科学基金资助项目：“三维YAG激光加工机器人的离线自动编离线自动编程系统研究”；国家自然科学基金“激光组装粉末微烧结研究”；中国工程院战略咨询项目“3D打印材料及应用发展战略研究”以及北京市科委重点与重大项目等。

人才培养结硕果

陈继民教授深知“人才作为第一资源，在科技的发展中起着关键作用”。为了培养未来的人才，陈继民教授倾尽全力，科研开发、教书育人同行并重，因人而异，因材施教，耐心，细心，为国家培养栋梁之材。取得教育教学成果近20项：自2017年以来指导学生参加了中国互联网＋大学生创新创业大赛获得北京赛区三等奖；指导学生参加2020年第六届、2021年第七届中国互联网＋大学生创新创业大赛均获得北京赛区二等奖、三等奖。

激光应用于材料加工，被誉为制造技术的革命。“太空菜园”、3D打印等越来越多的领域亟待激光科技的照亮。陈继民教授不忘初心，他坚持做一名坚定的“追光者”，以激光为国铸剑，阔步迈向世界前列。（文／陈伟）