王華明：用激光鑄造飛機構件

王華明：用激光鑄造飛機構件

在傳統的制造業中，飛機等大型設備都需要大型整體構件來支撐組合。過去，那樣的大型整體構件仍然需要傳統的鍛造和機械加工方法，耗時費力。制造一個大型整體構件，首先就需要造一個模具，而這一模具的加工就需要一年多的時間。不僅如此，還要動用幾萬噸級的水壓機來工作，甚至要建設電廠。一個大型整體構件的完成，需要幾十個億，而且經過精加工和最后成形，其中90%的材料都被切削、浪費了。

有沒有一種簡單的方法呢？今年，北京航空航天大學材料科學與工程學院教授王華明及其研究團隊，通過激光快速成形技術，已研制生產了我國飛機裝備中迄今尺寸最大、結構最復雜的鈦合金及超高強度鋼等高性能關鍵整體構件，并在大型客機C919等飛機研制生產中得到應用，這在世界尚屬首例。

王華明教授所采用的激光快速成形技術非常巧妙。他通過計算機控制，用激光將合金粉末熔化，一層層堆積起來，“生長”出一個合金部件。這只需要一套激光設備來完成制造過程，大小部件都可以通用，任意復雜形狀的零件，在這里都可以游刃有余地制造，再也沒有模具的束縛。

一束激光，有規則地在金屬材料上游走，在游走的線路上，金屬在神奇地“生長”著。這是一種“變革性”的低成本、快速、高效、數字化大型金屬結構件先進制造技術，是國際材料工程與先進制造技術交叉學科前沿領域的熱點研究方向。當下時髦的說法叫做3D打印。

其實，王華明帶領的團隊早在2000年就開始技術攻關，用了不到5年的時間，就突破了鈦合金等高性能金屬結構件激光快速成形關鍵技術及關鍵成套工藝裝備技術，使我國躋身于國際上少數幾個全面掌握這項技術的國家行列，并成為繼美國之后世界上第二個掌握飛機鈦合金結構件激光快速成形及在飛機上裝機應用技術的國家。

據王華明介紹，激光快速成形技術的使用，使以前用兩三年才能做好的復雜的大型零件，現在兩三個月時間就能完成，而且只需兩三個人在實驗室里操作，還不會造成材料浪費。“而隨著技術的完善，今年已經在飛機上使用的鈦合金及超高強度鋼等高性能關鍵整體構件，已經成為世界最大、結構最復雜的構件。”

王華明告訴記者，激光快速成形技術是3D打印的最高形態。激光成形技術的使用，大規模節約了成本和時間。特別是鈦合金這種很難加工的金屬構件，利用激光成形技術能夠直接生成一個很精致的毛坯，再進行少量加工，就可以直接在飛機上使用。

在王華明看來，激光快速成形技術還處于剛剛起步的階段。“打印出來開裂不開裂，能不能成形，質量能否達標，性能怎么樣，都是我們未來需要努力的方向，”王華明說道，“更重要的是標準。進入生產領域，技術標準體系就需要建立。這將使未來的大型構件制造更加簡單。”