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西安交大卢秉恒:为大国重器“打印”未来

互联网 2026-05-13 浏览:

卢秉恒,机械工程专家、中国工程院院士、西安交通大学教授及博士生导师、国家增材制造创新中心主任。他长期专注于先进制造技术研究,在增材制造、数控机床、生物制造、微纳制造等领域开展科研与教学,成功研发出具有国际水平的光固化快速成型设备、数控式大尺寸SLM、增减材一体化的LMD和CMT等装备,并提出了“3D打印+”的推广应用理念。他在国内率先倡导将增材制造应用于在轨制造和月基制造,发明了第三代纳米压印技术,并将其创新应用于精密光栅制造,解决了数控机床及空间科技精密定位的“卡脖子”难题。此外,他将3D打印技术引入精准医疗,开创了可降解骨支架转化为自体细胞的器官再造新路径。

从皖北农家学子到高等学府教授,从工厂车间走向科学前沿,卢秉恒院士用半个世纪的奋斗,成为中国增材制造技术从无到有、从跟跑到领跑的奠基者和推动者。他带领团队成功打破国外高端制造设备的垄断,将增材制造的应用边界拓展至航空航天领域,深刻重塑了中国制造业的格局。

值此西安交通大学建校130周年之际,这位被誉为“中国3D打印之父”的科学家,系统阐述了他以3D打印技术重塑制造格局的宏伟蓝图。

记者:上世纪90年代,您在国家制造业亟待升级的关键时期回国。当时科研方向众多,是什么让您敏锐地锁定3D打印这一国内尚未开辟的赛道?

卢秉恒:博士毕业后,我赴美国密歇根大学做访问学者,在参观一家汽车公司时,见到了一台3D打印设备。当时该技术被称为“快速成型”,其独特之处在于能将三维数字模型直接转化为实体物件。我认为这项技术对众多产业极具价值,但进口一台设备需70余万美元,价格高昂。回国后,我便投身自主研发。产品问世后,定价150万元人民币,直接迫使国外设备降价。起初部分部件依赖进口,后来全部实现国产化。如今设备价格已降至三四十万元,在国内迅速普及,有力推动了我国机械产品的研发进程。

记者:目前我国3D打印产业发展处于什么阶段?未来趋势如何?

卢秉恒:经过几十年发展,3D打印已在我国航空航天、汽车制造、医疗器械等关键领域实现应用,其独特的柔性制造能力有力推动了相关产业的迭代升级。2024年,我国3D打印产业产值增长率达24%,未来几年增速有望进一步加快。在应用场景方面,3D打印可用于国产大飞机制造。作为新兴技术,3D打印将在社会发展中扮演越来越重要的角色,其影响将远超传统技术。

记者:您当前重点推动3D打印在哪个场景的落地?

卢秉恒:我当前最大的目标是直接用3D打印制造大飞机的大部段。目前航空领域的主流制造路径仍遵循“非承力件—次承力件—主承力件”的渐进式模式。将3D打印直接用于制造机头、机尾、机身、机翼等大型核心部件,可大幅提升我国飞机制造能力。当前,国产大飞机C919虽已投产,但产能严重不足,市场需求与制造能力之间存在巨大差距,开辟基于3D打印的大飞机制造新路径意义重大。一方面,可显著节约昂贵原材料。传统飞机大型结构件多采用薄壁化设计,材料去除率高达95%,而增材制造仅在需要处精准堆积材料,实现材料利用率最大化。另一方面,增材制造具备优异的柔性化能力,能快速适配C919、C929等不同机型生产需求,在型号转换时无需大规模重构生产线,实现制造能力在不同平台间的无缝切换与高效复用。此外,增材制造可实现大型构件一体化成型,将原本由数百个零件组成的复杂部件集成为单一整体,大幅简化供应链体系。目前,国际上一架大型客机的制造通常需整合1000多家供应商和上百个国家的配套资源。在复杂多变的国际形势下,提升大飞机关键部件的自主可控能力,对我国航空工业的战略安全至关重要。我们首次在国际上提出3D打印大飞机的设想,希望在未来几年实现这一目标。

记者:将3D打印直接用于制造大飞机大部件是非常大胆的想法,为什么一定要做?

卢秉恒:国家增材制造创新中心的设立,正是为了集中攻克行业关键共性技术难题,推动国家在高端制造领域的战略布局。这是我们的使命,既服务国家重大需求,也是对市场的响应。我们之所以敢于探索这条技术路线,是因为已开展充分的前期基础论证,并启动了大型增材制造装备的研发设计。实现这一路径,首先需融合多种工艺优势以寻求最优解决方案;其次,系统研发匹配的成型工艺,保障构件制造质量与一致性;最后,也是最关键的一环,是推动整套技术体系通过严格的适航认证。这些工作正在扎实推进,我期待汇聚全国优势力量,共同攻克这条跨度大、创新性强的新型技术路线,相信不久将来定能实现。

记者:从实验室创新到市场应用,需跨越诸多鸿沟。科研成果转化面临哪些挑战?如何更好帮助科研人员开展成果转化?

卢秉恒:做科研是为了解决技术或科学问题。产业化则不同,不仅面临技术问题,还存在市场和管理问题。好的技术成果成功推向市场,首先需政策扶持。当前,国家出台了一系列政策鼓励科研成果产业化,但具体实现科研成果与市场接轨,需做好四链融合——资金链、创新链、产业链、技术链,其中资金链与创新链的融合最为关键。许多投资机构更注重短期效益,缺乏耐心,而创新尺度大的成果走向产业化需更长时间,没有“陪跑”的耐心难以成功。对于高校教授创业,我建议首先从工程实践中来。国外许多教授先在企业积累,再回归学术界,拥有产业与学术双重背景。其次,需在体制层面构建有效的激励机制与容错环境,建立更有耐心的评价体系,对科研探索更加宽容,容许犯错、鼓励迭代。唯有如此,才能推动突破性技术走出实验室,成功走向产业化。

记者:您在西安交通大学完成硕士和博士学业后留校工作至今。您认为学校提供了怎样的科研环境?

卢秉恒:在西安交通大学,我始终能按自己的学术构想开展研究。学校不仅提供了充分的自主探索空间,还营造了共同进步的文化氛围。正是这种尊重创新、鼓励探索的学术环境,为重大科研成果的诞生提供了重要土壤。

记者:西迁精神根植于西安交通大学的文化血脉,您如何看待其内涵与传承?

卢秉恒:本科毕业后,我在工厂工作多年,随后考取西安交通大学的硕士和博士,师从顾崇衔先生。顾先生对我影响深远。他非常注重工程实践,从中央大学(南京大学前身)毕业后,先后在中央机械厂、中国兴业公司任总工程师,1945年赴美学习。他没有直接进入大学追求学位,而是选择进入企业担任见习工程师,深入工厂一线。回国后,他扎根工厂,带领青年教师走访数十家企业,编写了著名教材《机械制造工艺学》。顾先生身上体现了典型的西迁精神。他本是交通大学教授,家在上海,生活优渥,但在国家建设大西北的号召下,毅然放弃舒适环境,举家西迁。服从国家需求就是奋斗方向。

记者:今年是西安交通大学建校130周年。站在承前启后的历史节点,您对母校未来发展有何期许?

卢秉恒:总结历史,确定新的发展方向。进入新时代,特别是近年来,我国和全球科技发展迅猛,西安交通大学作为一所具有光荣历史和传统的学府,理应也必将作出更大贡献。

责任编辑:陕西大学生网
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