“中国3D打印之父”卢秉恒的擎天梦

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  作为一种颠覆性技术,3D打印正在悄然改变着人类生活。近到与我们息息相关的生活用品、人体器官,远到高精尖的载人飞船、宇宙卫星,这一新技术正在将人类的诸多幻想一一变为现实。而我国3D打印技术的发展,离不开一个人的贡献,这个人就是卢秉恒。他是中国工程院院士、西安交通大学教授,也曾是在基层工厂工作多年的熟练工人,被誉为“我国增材制造技术的奠基人”“中国3D打印之父”。

追梦路上


  3D打印是快速成型技术的一种,又称为增材制造。它虽然是一项舶来技术,但其概念却最早源自中国。连外国的专家都说过,长城就是典型的“增材制造”,是一层一层叠加起来的,这正是3D打印的工作原理:以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层堆叠累积的方式来构造物体,从点到线,从线到面,从面到体,将打印材料一层层叠加起来。
  “就像燕子垒窝,衔泥巴一点一点垒起来一样。”卢秉恒院士很喜欢用这个比喻来跟人解释3D打印,仿佛在介绍自己的孩子,自豪而宠溺。
  从儿时起,卢秉恒就有一个航天梦,这一方面是受了钱学森等老一辈科学家事迹的影响,另一方面,他看到美国、苏联航空航天的发展,一直心向往之。作为一名当时的“学霸”,卢秉恒很想考取北京大学学习固体力学,为我国航空航天事业贡献自己的力量。然而在那个特殊时代,家庭出身这一决定性因素令他最终与航天梦失之交臂,他最后只能去其他大学学习机械制造专业。
  人生常是这样,山重水复疑无路,柳暗花明又一村。多少年后,回想起自己去大学报到时的失意,卢秉恒不免轻笑出声,坦言道:“幸亏当时学了机械制造專业,因为我从事的研究就是一项制造技术,可以帮助我国在航空航天领域走向国际前沿。我们开发的3D打印技术,为航空航天做了很多重要零件。”
  谁能想到,如今聊起专业如数家珍的卢秉恒,大学毕业后却被分配到了一个工厂做车床工人,一干就是5年,手上长了厚厚的老茧。不过,骨子里的“学霸”气质是藏不住的,没过多久,他就迎来了人生的第一次晋升。领导找到他说:“厂子要提拔你,先当技术员吧,到家属工厂主管那里的技术。”
  本来,对于读了那么多年书却要当操作工人这件事,卢秉恒是有些不服气的。接到这个“任命”,他既开心又担心,家属工厂那边100多个家属工,有三分之一都不识字,工作好开展吗?不过,考验从来都是化了妆的良机,走马上任后,卢秉恒发现,自己学的东西在那里逐渐得到了应用。“我学习制造工艺,设计了卡具,包括开动机床都可以教他们,最后形成了很好的效益。”还有比学以致用更让人振奋的事吗?
  “我这一生都受益于在工厂工作的11年,没有白过。”如今,年过七旬的卢秉恒每每回忆起当年在工厂的经历,心中总是涌起无限的感慨和感恩。

人生转机


  改革开放后,卢秉恒已成为两个孩子的父亲,生活压力很大,但从未忘记内心深处的梦想。1979年,他考取了西安交通大学机械制造与自动化专业的研究生,师从顾崇衔教授,并连读博士,毕业后留校任教,人生也就此拉开新的序幕。
  在深造的过程里,他当工人时所积累下的实践经验,竟带来了极大的助力。比如在写硕士论文时,需要制作200多个零件,起初联系好的工厂没了消息,他便卷起袖子亲自上阵,熬了两个通宵就精准地做出了全部零件,按时完成了论文。
  象牙塔里的生活再精彩,也需要走出去看看世界。取得博士学位后,卢秉恒以访问学者的身份到美国交流学习,也正是那段时间,他见到了当时世界上最先进的3D打印技术。
  “我当时看到他们的一台机器在运转,做的不是我们传统的制造技术,而且不需要模具去做,就觉得很好奇。”在参观一家汽车企业的时候,一台设备引起了卢秉恒的注意。后来才知道,那是一台3D打印设备,只需要将CAD(计算机辅助设计)模型输进去就可以把原型做出来,在中国是没见过的。卢秉恒判断,这是发展我国制造业的一项先进技术,于是当即决定,要将自己的研究方向转向3D打印这个新兴领域。
  回国后,已年近半百的他一头扎进了3D打印技术的自主研发中。这时,他遇到了第一个难题,那就是缺少科研经费。很多同事都劝他:“你研究那玩意干吗?没有二三百万根本干不成的,你是不是疯了?”但是,卢秉恒深深相信,3D打印技术在工业中确实有用,应该研究。
  “我觉得钱是人找来的,只要社会有这种需求,就肯定能找到钱做这项技术的开发。”卢秉恒算了一下,至少得有100万元。他拿出之前剩余的十几万元科研经费,带着博士生们咬紧牙关自己开发软件,研发设备。除了买到的一些机械零配件,其他如动态聚焦镜、聚光镜等,几乎都是他们自己做出来的。而那些买不起又暂时做不出来的,他们就联合兄弟院校一起研发。至于开机床自己做试件,更是常有的事。曾有位工人在看到卢秉恒做的试件后,惊叹道:“这绝对达到了五级工的水平!”
  在没日没夜的顽强钻研之后,属于他们的机会终于来了!在北京参加一个重要科技会议时,本没有发言机会的卢秉恒,趁着自由发言环节跑上台侃侃而谈,把这项技术给与会者作了详细介绍。没想到,台下科技部的一位领导听了很感兴趣,就让他写一份建议书。喜出望外的卢秉恒连夜写了四五页纸,第二天就交到了那位领导手中。
  孜孜以求,必有回响。半个月后,一份通知到了卢秉恒的手中,上面写着:部里准备派人来考察。
  他很激动,加班做了一台样机,试机很简陋,但把原理都一一展现了,甚至包括软件硬件模型。不久,工艺司的副司长崔贤杰亲自来考察,看后十分满意,当即跟西安交大签了一份250万元的支持协议。
  若干年之后,崔贤杰再次见到卢秉恒时告诉他:“当初和你一握手,发现你手上有老茧,就觉得把项目交给这个人比较靠谱,能干下来。”卢秉恒嘿嘿一笑,他手上这老茧可是之前在工厂多年的车工实践留下的,光荣啊!   经费问题终于解决了,然而未来依然任重道远,卢秉恒的愿景是:让3D打印技术在中国的土地上“生根发芽”,并实现追赶超越,达到国际领先水平。

西迁精神


  “‘西迁精神’一直在鼓励着我!”多年来,卢秉恒一直深受导师顾崇衔的影响,以“西迁精神”来鞭策自我。“西迁精神”是1956年交通大学为响应支援大西北,由上海迁往西安的过程中,生发出来的一种宝贵的精神财富,其实质是“胸怀大局,无私奉献,弘扬传统,艰苦创业”。
  从默默无闻到享誉全国,3D打印技术在国内的飞速发展,令无数同行和受益者对卢秉恒投以钦佩的目光,并称赞道:“有远见!”
  然而谁又知道,终年奋战在科研第一线的卢秉恒,心脏里放了5个支架,工作行程总是安排得满满的。他每天不是在实验室里,就是辗转在各个城市出差,工作强度之大,连他带的博士生们都心疼不已。对此,他自己却不以为意,笑着说:“这可能是一种责任在肩的激发态吧。”
  他上大学时读《马克思的青年时代》,里面引用了但丁的一句詩:“走自己的路,让别人去说吧。”卢秉恒把这句诗当作自己一生的座右铭,时时激励自己做新的事,做大家没做过的事。
  在一次演讲结束后,曾有一位来自中国航天的一线工人向卢秉恒诉说自己身为“小人物”的困惑,卢秉恒语重心长地说:“在平凡的岗位上做平凡的事情,要耐得住寂寞,有执着和韧劲,就能成为平凡岗位上的不平凡者。”这不是一句空话,而是他自己的人生感悟。如果没有在工厂做工人那些年的钻研和进取,就不会有他后来在科研领域取得的成功。梦想的橄榄枝出现时,有准备的人才能牢牢抓住。
  “如今,我的两个梦都实现了,我研究的3D打印技术为我国航空航天事业做出了贡献,而我本人也被北京大学聘为了兼职教授。”站在高光之处的卢秉恒不无自豪地说。他时常勉励莘莘学子牢记“西迁精神”,脚踏实地解决国家亟需解决的工程问题,在工作中发光发热,实现自己的价值,要“勇于担当,敢于作为”,用汗水和激情谱写奋斗的青春,还要“时刻保持对新事物的兴趣”,更要“把个人理想紧紧融入到国家和民族事业中去”。
  我国3D打印技术虽然起步较晚,但针对国际上的主流技术都已开展研究,并在航空航天和医疗领域的应用上走在了世界的前列,“比如我们C919国产大飞机的那个将翅膀和机身连接起来的‘大梁’就是3D打印出来的”。
  未来,3D打印还有更广阔的前景,甚至4D打印、5D打印都会成为我们生活的一部分。“所谓的5D打印就是随着时间的改变,它的功能还会发生改变。比如打印人体器官,打印好一个框架后在里边复合上我们人体的细胞,在适当的环境下就会向不同的组织进行转化,最后转化成人体自身的器官。”聊起这些,卢秉恒总是两眼放光,心中充满热望。
  机械工程学家、中国科学院院士杨叔子曾说过,世界是“傻子”创造的。卢秉恒深以为然,他觉得人就是要有一股傻劲,认准了目标,坚持下去就会成功。
  在研究3D打印技术的过程中,他曾写下几句诗:“聚一束神光,熔女娲晶石,绘天下神奇,鼎中华辉煌。”这也是他用来形象描述3D打印的一段话,意思是把激光或是电子束聚在一点上,把难熔的金属、陶瓷都熔化了,然后就会出现神奇的景象。
  方寸之地,却可以生发出擎天之梦。卢秉恒也一直希望,把大家的智力合在一起,协同创新,为我们国家创造更大的辉煌。
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