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2012年當資本市場刮起一股3D打印旋風的時候我才第一次聽說“3D打印”這個詞，一查資料才知道所謂的3D打印就是我所熟知的激光立體成形或激光直接制造。2012年年底中科院組織召開了3D打印技術研討會，了解各研究所在3D打印方面的研究情況，雖然我們課題組的研究工作只是沾了點邊，但聽說卻是全院最靠近3D打印的。2013年1月18日北航王華明教授以鈦合金大型復雜整體構件激光立體成形技術研究的成就榮獲國家技術發明一等獎，標志著中國3D打印技術在大型金屬結構件直接制造方面已經取得重大技術突破，并且已經得到了國家層面的認可,然而作為國家級研究機構，中科院在這個領域卻基本沒有什么大的作為。 激光3D打印技術集成了計算機輔助設計、計算機輔助制造、粉末冶金、激光加工等多項技術。基本原理是計算機輔助設計生成三維實體模型，高功率激光產生熔池，粉末被送入到熔池中凝固形成沉積層，在計算機控制下激光束和加工工作臺按預設方式運動，層層堆積熔鑄形成立體部件。通過選擇合適的激光加工工藝窗口，可以對成形組織進行選擇和控制，最終獲得優于鍛件的力學性能。激光3D打印技術可以用于工模具制造與修復、渦輪葉片修復、工件的快速原型制造。
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3D打印裝置示意圖 渦輪葉片3D打印
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從3D打印毛坯到金屬零件
激光3D打印技術的基礎是激光熔覆技術，在國內中科院金屬所、北航、西工大這幾家單位可以說是國內最早開展激光熔覆技術研究的單位，也最有條件占得先機開展激光3D打印技術研究。先說說中科院金屬所的情況，上世紀90年代初，我國在研的某型航空發動機驗證機高壓渦輪轉子葉片葉尖被磨短近1.5mm，嚴重影響了發動機的試車考核。為解決這一問題，中科院金屬所發展了航空葉片激光表面仿形熔鑄接長修復技術，成功實現了葉片接長修復，使發動機性能試車考核一次性通過，確保了國家十號工程的順利立項，獲得了時任航空航天部長的親筆致信表彰，該成果也獲得了1995年國家科技進步三等獎。當年的激光仿形熔鑄接長技術可以說是現代激光3D打印技術的雛形，后來金屬所也試圖發展激光3D打印技術，但由于種種原因，一直未能建立起真正的激光3D打印設備平臺，研究工作也處于擱置狀態。而北航和西工大多年來一直堅持發展大型金屬構件的激光3D打印技術，據說目前已經成功地應用于大型飛機構件的直接制造。2011年以北航王華明教授團隊為主成立的中航天地激光公司，專門從事激光3D打印制造應用生產，而近日王華明教授獲得了國家技術發明一等獎，這一系列事實足以證明中國高校在3D打印研究與應用方面已經取得了很大的成就。
不得不承認在激光3D打印技術研究方面我們中科院已經遠遠落后于北航、西工大等國內知名高校了，那么背后深層次的原因到底是什么呢？我想除了和學術帶頭人的方向把握和重視程度有關以外，更重要的是和中科院目前廣泛實行的課題組獨立核算制及科研設備平臺建設管理有關。課題組獨立核算，為了生存，不可能拿出太多的錢來買設備，再說國家科研項目預算也不允許買大型設備。目前我們所公用的設備如掃描電鏡、透射電鏡的購置費用一般都是由所公共財政承擔的，而非公用的設備如激光加工器、等離子噴涂設備的購置費用一般都是由課題組自己承擔，試問一臺動輒數百萬元的設備有幾個課題組能夠承擔得起？當然理論上對有些大型的科研設備是可以申請中科院公共資金支持的，但對一個普通的課題組又談何容易？比如說，雖然我們所從事高溫防護涂層研究的人很多，不乏研究部主任等重量級人物，但多年來卻一直沒有電子束-物理氣相沉積這個先進的高溫合金熱障涂層制備設備（最近才買，還沒安裝），而國內從事同類研究的哈工大、北航早都有了。沒有好的科研設備，怎么取得好的研究結果呢？
本文引用地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-697269-657104.html
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發表于 2013-1-28 13:23:22
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