【获奖者动态】王华明院士丨增材制造将改变重大装备制造业

《科创中国·院士开讲》是“科创中国”与抖音联合打造的大型视频知识类栏目，由中国科学院和中国工程院院士作为主讲嘉宾，栏目在“科创中国”微信公众号同步播出。第九期，中国工程院院士、光华龙腾奖·中国设计贡献奖金质奖章获得者、新中国成立七十周年中国设计70人特别奖获得者、北京航空航天大学材料学院教授、大型金属构件增材制造国家工程实验室主任王华明作为主讲嘉宾，分享了大型金属构件增材制造技术对重大装备结构、材料和制造业的影响。

王华明

中国工程院院士

光华龙腾奖·中国设计贡献奖金质奖章获得者

新中国成立七十周年中国设计70人特别奖获得者

北京航空航天大学材料学院教授、大型金属构件增材制造国家工程实验室主任、国防科技工业激光增材制造技术研究应用中心主任、航空科学与技术国家实验室（筹）航空材料与结构首席科学家，是教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、教育部创新团队和科技部重点领域创新团队带头人、国防973项目首席、北京高校教学名师，入选首批国家“高层次人才特殊支持计划（万人计划）”科技创新领军人才、首批新世纪百千万人才工程国家级人选，获全国五一劳动奖章、航空报国金奖一等奖、何梁何利科学与技术进步奖和第四届国防科技工业杰出人才奖。

演讲中，王华明院士结合自身经历，介绍了3D打印的发展历程。

3D打印技术刚出现的时候，也叫增材制造。其原理是把复杂的三维零件切分成无穷多的二维平面，逐层完成材料制备。王华明院士将这个过程比喻成定积分、做CT扫描，“把无穷多张CT的片子摞起来，叠在一起那就是一个复杂大脑”。

3D打印技术也被应用在重大装备制造领域，比如飞机和航空发动机“钛合金”等大型关键构件。王华明院士在《院士开讲》中表示，大型关键金属构件制造能力反映了一个国家综合工业实力的技术水平，而在钛合金关键结构件用量的高低，被认为是衡量技术先进性的重要标志之一。

按照传统的材料冶金和锻造方法，这些大型金属构件需要耗费大量成本，制约很多。3D打印技术则突破了传统方法的尺寸和结构限制，并控制制作质量，大幅提升材料性能。

在节目中，王华明回顾了自己和团队的攻坚经历。2000年，他带领研究团队进入3D打印领域，围绕钛合金、超高强度钢等高性能金属研制大型关键构件激光增材制造技术，也就是通常所说的“金属3D打印”技术。2005年，他的研究成果开始被应用到飞机制造中。

此后，王华明团队耗费多年时间，经过不断的钻研和试错，成功研制出大型钛合金结构件激光直接制造技术。这项研究成果使中国突破飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术、并实现装机应用，他也因此在2012年获得国家技术发明一等奖。

从国产大飞机C919到中国新一代载人飞船实验船，很多国家重大专项和装备都应用了王华明院士的研究成果。

王华明院士将金属3D打印的未来方向总结为：高效率、高精度、高性能。这也是王华明院士团队瞄准的核心——通过控制微区冶金过程，发展出全新一代的材料，例如新一代的钛合金，新一代的超高强度钢。

除了材料性能，金属3D打印也会改变未来装备的结构。王华明院士以飞机举例：“这个飞机也许有三万个零件，自重好几十吨，现在有了3D打印之后，几万个零件也许就可以变成两千个，数量大幅减少。”