■本报记者 鲁伟 通讯员 张雯怡 李秋荣
在电脑上完成产品的设计蓝图，按下“打印”键，激光就能选择性地将原材料烧结成各种物品。于是，从复杂的工业零件到日常生活中的锅碗瓢盆，只要有三维数据就能被“打印”出来。
或许你会觉得这太不可思议，但华中科技大学快速制造中心已将其变为现实。
在快速制造中心，《中国科学报》记者看到了外观看起来像柜子，里面却分布着各种精密仪器的“立体打印机”。该中心主任史玉升告诉记者，只要把零件的三维数据输入电脑，该装备就会使用金属、陶瓷、塑料、砂等不同的粉末材料，自动化进行生产。
“只要你想得到，我们就有可能做出来。”史玉升说。
抢滩“快速制造”
只要在电脑上设计出物体的三维图形，无需模具即可整体成形。这也是该装备被称为“立体打印机”的由来。
史玉升告诉记者，过去制作复杂结构的大型制件一般采用分段成形、拼接成整体的方法，不但生产周期长，成本也高，制件连接处的强度也较差。而大型“立体打印机”可以解决上述问题，使生产过程变得简单。
据介绍，上世纪90年代初，“快速制造”概念由美国科学家率先提出。时任华中理工大学（现为华中科技大学）校长、机械制造专家黄树槐敏锐地捕捉到了这一最新动态，很快在该校成立快速制造中心，研发基于纸材料的“立体打印机”。
1994年，我国首台具有自主知识产权的“立体打印机”诞生于该中心。
2000年，该中心研发出0.4米×0.4米工作面的基于粉末床的快速制造装备；2003年，该装备扩大到0.5米×0.5米，超过了当时代表国际先进水平的美国3D系统公司；2005年以后，工作面达到1米×1米以上，远远超过国外同类装备水平。
史玉升介绍说，快速制造技术作为新型的数字化添加材料成形技术，可以使零件的设计采用最优的结构，无需顾虑后续加工问题。“该技术的出现，为航空航天、武器装备、汽车等高端领域结构复杂零件的快速研制带来了福音。”
从制作鼠标外壳开始
尽管有着广阔的市场前景，但攻克快速制造技术的难度可想而知。1998年，36岁的史玉升来到该中心工作，负责研发基于固态粉末材料的快速制造技术与装备。原材料研发成了亟待解决的“拦路虎”。
想到以前在中国石油大学认识的博士后朋友们来自不同学科，史玉升琢磨着，或许他们中有人知道哪种材料比较容易制成粉末，并可能用于激光成形。
于是，他一个个地给朋友打电话，希望得到线索。几经周折，原材料研究终于有了进展。
“我们找到了第一种材料——聚苯乙烯，后来用它做出了一个鼠标外壳。”史玉升回忆说。当那个只有拳头大小的鼠标制作完成后，他高兴得差点跳了起来。
虽然研究上取得了进展，但中心学科背景单一成为研究的最大掣肘。为破解该难题，在学校领导的支持下，中心开始引进机械、信息、光学、计算机、自动控制、力学、新型材料等领域的人才，开展交叉学科研究。
目前，快速制造中心已从最初的不到10人发展到100多人，成为华中科技大学最大的研发团队之一。
在史玉升看来，“足球不能仅靠个别球星去踢，集体合作是一件挺幸福的事情”。
到工厂“写论文”
2007年，一手建起快速制造中心的黄树槐不幸辞世。77岁高龄的他在生命的最后日子，依然惦记着中心的发展，并把中心托付给了史玉升。
搞科研，史玉升并不陌生。可作为学术带头人，他还得肩负起带领整个团队发展和将研究成果推向市场的重担。
“研发新型工艺与装备需要较大的经费支持，周期也长。光靠国家的经费支持是远远不够的。”说起曾经的困难，史玉升感慨道。
他清楚地记得，几年前在山东济南宣传“立体打印机”技术时，被认为是在忽悠。尽管他卖力“吆喝”，声称“不需要模具即能直接制作出蜡模”，可别人就是不买账。
正是这件事让史玉升下定决心，“要走自己的创业之路，走与企业合作之路，走国际合作之路”。
这三条路都是为了尽快提高学术水平、搞好学科建设、将科研成果转化为生产力。在他看来，企业技术水平的提高，也可以促进研发团队的良性发展。生产一代、研发一代、预研一代、探索一代，是他们要坚持的产学研合作之路。
于是，“到工厂去写论文”成了史玉升的口头禅。
为了快速制造团队的可持续发展，他号召大家主动与相关企业联系合作，并把工作人员派到企业的生产现场，与企业的技术人员、工人一起攻关。这样一来，他们的研究成果逐渐被企业认可。
史玉升告诉记者，汽车发动机企业应用该中心的快速制造技术，将发动机的缸盖砂芯研制周期由传统方法下的5个月左右缩短至一周左右，取得了良好的经济效益；欧洲空客公司和我国的航空材料研究院等单位选中该技术，联合承担欧盟框架七项目，辅助航空航天大型钛合金整体结构件的快速制造……现在，使用该研究成果的企业已多达200多家。
《中国科学报》 (2012-03-14 B1 综合)
