中国工程院院士卢秉恒——增材制造技术的“拓荒人”

3D打印资讯
2021
09/11
23:23
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来源:经济日报

“他的时间都是以小时计算”。卢秉恒院士的学生邵金友教授告诉记者,卢秉恒院士最近正在组织推进工信部关于高性能难熔难加工合金大型复杂构件增材制造“一条龙”应用计划项目的总结工作。“别看卢老师70多岁了,但以他的工作节奏和强度,一般小伙子未必能跟得上。”对此,中国工程院院士、西安交通大学教授卢秉恒笑着说:“这是一种责任在肩的‘激发态’吧。”

今年初,大型构件电弧熔丝增减材一体化制造技术研发获得成功。这是一项面向未来运载火箭、空间站等大型化、整体化制造需求,解决大型构件成形组织性能精确调控与稳定无缺陷制造的重大关键技术。作为国家增材制造科技领域的奠基者和领军人,把自己的研究应用到大国重器的科技战略支撑上,是卢秉恒院士心中几乎坚持了一个甲子的梦想。

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今年76岁的卢秉恒院士,出生于安徽亳州一个书香之家。中学时代的卢秉恒,受到钱学森等著名科学家的影响,梦想“将来从事火箭发射工作”。但他22岁那年,刚从合肥工业大学本科毕业后就被分配到一间工厂做车床工。1979年,34岁的卢秉恒得知国家恢复研究生招生的消息,毅然放弃了厂长职位,报考了西安交大机械专业研究生,师从老教授顾崇衔,后来又继续攻读博士学位。

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中国工程院院士、西安交通大学教授卢秉恒

1992年,作为赴美高级访问学者,卢秉恒在一次参观汽车模具企业时,第一次看到快速成型3D打印技术在汽车制造业中的应用,他敏锐地意识到这一技术可以快速、低成本地实现新产品开发,能有效解决国内制造企业产品开发速度慢的问题。

1993年回国后,卢秉恒带着4名博士生,面对的研发条件非常简陋。当时对快速成型只有概念,没有任何资料,只能通宵达旦一遍遍做实验摸索。他们经常骑着三轮车满西安市找机械厂加工关键部件,常常被实验用的材料熏得眼泪鼻涕一大把,但大家都很拼,一心要做成。如今,回忆起当年艰苦的研发历程,卢秉恒感慨万千,“当时对快速成型设备只有概念,可以直接参考的资料不多,也缺乏引进设备的资金,许多东西只能通过实验摸索”。

在缺资金的情况下,卢秉恒带着博士生自己开发软件、研发设备,除了买到的一些机械零配件,其他零件几乎都是他们自己动手做出来的。机器上的激光器要3万美元,他们买不起,就联合兄弟院校花了3万元人民币试制了一台紫外光激光器。实验用的特殊材料,国外进口的要每公斤2000元,而做一次实验起码要30公斤,国内材料当时还不成熟。卢秉恒就和化工学院共同开发出光敏树脂,每公斤成本只要100元。至于开机床自己做试件,更是经常的事。最终,在科技部的资助和团队的共同努力下,1997年底,第一台3D打印原型机成功诞生。他们陆续研发的设备,均处于国内领先地位,达到国际先进水平。卢秉恒逐渐成为我国从事快速成型与制造技术的知名专家和带头人之一。

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随后,由他主持完成的“快速成型制造的若干关键技术及其设备”,获2000年国家科技进步二等奖,这一技术应用在家电、汽车等产品开发中,使产品开发周期与费用降低为原来的30%以下,光固化3D打印技术基本实现完全国产化。随着元器件的持续国产化,设备价格和使用成本也降到进口技术的10%以下。

自此,卢秉恒及其团队在增材制造领域开疆拓土,勇往直前。卢秉恒团队将这项技术应用于个性化医疗乃至农业灌溉领域。在国际上首次把3D打印应用于颅颌面骨的个性化制造,取得了国家医疗许可证等。此外,卢秉恒团队还把3D打印技术拓展到生物制造、纳米压印光刻制造等技术领域的研究,取得了一系列重要成果。

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随着3D打印技术产业化的深入,卢秉恒团队也将研究重心转移到金属、陶瓷等工程材料应用领域。2016年,他联合10多家高校、企业,牵头筹建了国家增材制造创新中心,为制造业提供更多的增材制造创新产业化技术。目前,他正带领200余人的团队实施“3D打印+”战略,不断为我国增材制造领域贡献力量。

“年轻时我就梦想科技报国,现在赶上了国家发展的好机会,想尽力为国家多做些事情。”年逾七旬的卢秉恒院士依然奋战在科研第一线。


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