執著于心 勤勉于行——訪華中科技大學材料科學與工程學院黨總支書記史玉升教授

本刊記者/Reporter 李靜/LI Jing

史玉升：男，1962年生，華中科技大學教授。曾任材料科學與工程學院副院長、材料成形與模具技術國家重點實驗室副主任，現任材料科學與工程學院黨總支書記、先進成形技術與裝備湖北工程實驗室主任、中國3D打印技術產業聯盟聯席理事長、中國特種加工學會常務理事、中國快速成形委員會副主任委員、湖北省3D打印技術產業聯盟理事長、湖北省航空學會副理事長等。

在國內外期刊公開發表論文200多篇，國內外特邀或主題報告20多次，主編出版專著教材4部，主持國家科技支撐計劃、02和04科技重大專項、863、國家自然科學基金、國際合作等科研項目20余項，獲“2011年中國十大科技進展”1項、國家技術發明二等獎和科技進步二等獎各1項、省部級一等獎3項、省部級二等獎3項，獲發明專利30多項并實現了產業化。研發的工業級3D打印裝備及其成形材料被國內外300多家用戶所采用，不但服務于我國，而且也出口俄羅斯、巴西、新加坡、英國等國。

鑒于其學術及產業化成果，獲2009中國發明創業獎特等獎暨當代發明家、2012十佳全國優秀科技工作者提名獎、2012國家政府特殊津貼等稱號，被評為2011中國科學十大杰出創新人物、2012中國制造業十大創新人物和2013 CCTV科技盛典科技創新人物，入選2012東湖高新區3551光谷人才計劃，研究成果先后兩次被中央臺拍成科教片多次播放，分別被中央臺和人民網邀請為高端訪談的演講嘉賓。

領導的團隊分別入選湖北省和教育部創新團隊，指導的研究生獲全國優秀博士論文提名獎1篇、湖北省優秀博士論文4篇、湖北省優秀碩士博士論文3篇。

當前，3D打印技術作為媒體和資本的新寵，發展得如火如荼。3D打印20世紀80年代誕生于美國，而我國的3D打印技術起步其實也不晚，這方面的研究在20世紀80年代末就已開始，起初的研究力量主要集中在清華大學、華中科技大學和西安交通大學等高校。

華中科技大學3D打印技術團隊是由原校長黃樹槐教授在20世紀90年代初組建的，目前團隊帶頭人為史玉升教授。在3D打印技術方面，主要開展基于粉末床的激光選區燒結和激光選區熔化裝備、材料、工藝及應用研究。多年下來，該團隊成績斐然，碩果累累。如獲2001年國家科技進步二等獎、2011年國家科技發明二等獎和2011年中國十大科技進展等。

3 D打印成契機

近日，我刊記者有幸采訪到了史玉升教授及其團隊成員。據史教授身邊的老師說，史教授幾乎把所有的精力都放在了研發工作中，每天總是早早地來到實驗室，經常工作到晚上12點才離開。那份責任感、那份執著，著實讓人敬佩有加。

談起3D打印技術，史教授說3D打印技術屬于一種非傳統加工工藝，也稱為快速成形、增材制造等，是近30年來全球先進制造領域興起的一項集光/機/電、計算機、數控及新材料于一體的先進制造技術，它根據三維CAD數據由計算機控制，將粉狀、液狀、片狀、絲狀等材料逐層累加制造實體零件，不需要刀具、夾具及多道加工工序。該技術每次制造二維薄層結構，大大降低三維復雜結構的制造難度，理論上可制造任意復雜結構，屬于“自由制造”過程。而且越是復雜結構的產品，其制造的高效率作用越顯著。

我國在改革開放30年以來，學習西方國家，實現了大規模生產模式高效率運行，制造業產值躍居世界第一位。經濟發展已經從產品匱乏到產品充裕、乃至于產過于求，逐漸成為經濟發展的矛盾。轉變經濟發展方式是我國經濟發展需要探索的首要問題，而3D打印技術的發展無疑給我們提供了一個契機。

3D打印技術及其制造模式對我國經濟結構的調整和發展方式轉變具有重要的推動作用。從技術層面來講，3D打印消除了制造過程中的材料浪費，復雜產品可直接制造，不再需要模具和多級裝配；可即地生產，減少（或消除）物流配送環節；從產業層面來講，面對后經濟危機時代的挑戰，各國都在尋求新的經濟增長點和著力培育具有競爭優勢的新興產業，以3D打印技術為代表的制造產業發展將成為未來拉動經濟發展的關鍵所在；從社會層面講，3D打印是繼計算機、互聯網與物聯網之后的制造業革命，即利用3D打印技術，可讓社會民眾充分參與產品的全生命制造過程，實現個性化、實時化、經濟化的生產和消費模式，改變世界的經濟格局，進而改變人類的生活方式；從國家層面講，3D打印技術必將極大地刺激社會需求，同時有效地提升整個社會的參與程度，其直接結果就是社會創新能力和就業率的大幅度提升。

新產品在實際制造后，可能與原設計有出入，因此量產前常常需要樣品驗證，3D打印技術正好發揮其在單件或小批量生產上的優勢。另外，3D打印技術在高端尤其是復雜零件加工上有較大潛力。為此，他舉例說，某發動機制造商采用3D打印技術，把大型六缸柴油發動機缸蓋砂芯的研制周期，由過去的5個月縮短至1周左右。速度快、省材料、能輕松應對結構復雜的產品，3D打印技術固然有其獨到之處，但也并非全能，也有其局限性，如在大批量生產上，存在速度慢和成本昂貴等缺陷。

融合傳統顯神奇

近日，我刊記者有幸采訪到了史玉升教授及其團隊成員。據史教授身邊的老師說，史教授幾乎把所有的精力都放在了研發工作中，每天總是早早地來到實驗室，經常工作到晚上12點才離開。那份責任感、那份執著，著實讓人敬佩有加。

3D打印技術有別于傳統制造工藝，但兩者并不相排斥，史教授認為，只有更好地將現代與傳統相結合，才能更好地發展我國制造業。為此，史教授給我們舉了一個3D打印技術與鑄造技術的結合的例子。

鑄造技術是零件成形的主要工藝方法。在航空、航天、軍工、汽車、機床等重點行業，其核心部件一般均為金屬復雜結構零件，而且相當多的金屬零件是非對稱性的、有著不規則曲面或復雜內部結構。這些復雜零件制造的基本問題體現在零件的材質、結構難以用現有的加工手段制造，或可以加工實現但效率低、周期長、成本高。在傳統鑄造生產中，模板、芯盒、壓蠟型、壓鑄模的制造往往采用機加工的方法來完成，有時還需要鉗工進行修整，其周期長、耗資大，略有失誤就可能會導致全部返工。特別是對一些形狀復雜的鑄件，如葉片、葉輪、發動機缸體和缸蓋等，模具的制造更是一個難度非常大的過程，即使使用數控加工中心等昂貴的設備，在加工技術與工藝可行性方面仍存在很大困難。而3D打印技術可以制造蠟型、砂型、陶瓷型，與后續鑄造工藝結合，可實現復雜金屬零件的快速鑄造，極大地提高了生產效率和制造柔性。美國、日本等企業都高度重視該項應用。而像這樣的與傳統工藝結合、促進傳統工藝發展的例子枚不勝舉。

產學研用謂一體

我國生產的3D打印機功能已經達到甚至在某些方面超過國際先進水平，兩者的差距主要體現在3D打印機的關鍵部件、材料的性能與品種，更大的差距體現在應用上。在國外，3D打印技術已經在新產品開發、生物醫療、航空航天、文化創意等方面有較多應用，而我國還主要局限于新產品的開發等少數領域。

史教授認為，3D打印技術將向著以下方向發展：一是日常消費品制造，二是工業功能零件制造，三是生物制造，四是材料制備與成形一體化。未來需解決的瓶頸問題包括：材料性能及多樣性，精度和效率，設備穩定性，零件表面質量、微觀結構及宏觀性能，標準等。

史教授說，既然開展了這一領域的研究，也有這么好的團隊，就得肩負起相應的重任。在將研究成果轉化為產品的路上，他曾經說過：“要走自己的創業之路，走與企業合作之路，走國際合作之路。”史教授和他的團隊承擔的很多科研項目都是與企業合作的，謂之“產學研用一體化”。只有將研究成果轉化為產品、產業化，再將產品推向市場、市場化，在用戶的應用中得到實際的檢驗和反饋才是有意義的。史教授及其團隊的科研方針是：生產一代、研發一代、預研一代、探索一代。

時間不知不覺過去了，采訪結束了，史教授又投入了忘我的工作中，我們相信史教授這樣一大批務實的學者，將會推動我國向制造強國發展的進程。