执着于心 勤勉于行——访华中科技大学材料科学与工程学院党总支书记史玉升教授

本刊记者/Reporter 李静/LI Jing

史玉升：男，1962年生，华中科技大学教授。曾任材料科学与工程学院副院长、材料成形与模具技术国家重点实验室副主任，现任材料科学与工程学院党总支书记、先进成形技术与装备湖北工程实验室主任、中国3D打印技术产业联盟联席理事长、中国特种加工学会常务理事、中国快速成形委员会副主任委员、湖北省3D打印技术产业联盟理事长、湖北省航空学会副理事长等。

在国内外期刊公开发表论文200多篇，国内外特邀或主题报告20多次，主编出版专著教材4部，主持国家科技支撑计划、02和04科技重大专项、863、国家自然科学基金、国际合作等科研项目20余项，获“2011年中国十大科技进展”1项、国家技术发明二等奖和科技进步二等奖各1项、省部级一等奖3项、省部级二等奖3项，获发明专利30多项并实现了产业化。研发的工业级3D打印装备及其成形材料被国内外300多家用户所采用，不但服务于我国，而且也出口俄罗斯、巴西、新加坡、英国等国。

鉴于其学术及产业化成果，获2009中国发明创业奖特等奖暨当代发明家、2012十佳全国优秀科技工作者提名奖、2012国家政府特殊津贴等称号，被评为2011中国科学十大杰出创新人物、2012中国制造业十大创新人物和2013 CCTV科技盛典科技创新人物，入选2012东湖高新区3551光谷人才计划，研究成果先后两次被中央台拍成科教片多次播放，分别被中央台和人民网邀请为高端访谈的演讲嘉宾。

领导的团队分别入选湖北省和教育部创新团队，指导的研究生获全国优秀博士论文提名奖1篇、湖北省优秀博士论文4篇、湖北省优秀硕士博士论文3篇。

当前，3D打印技术作为媒体和资本的新宠，发展得如火如荼。3D打印20世纪80年代诞生于美国，而我国的3D打印技术起步其实也不晚，这方面的研究在20世纪80年代末就已开始，起初的研究力量主要集中在清华大学、华中科技大学和西安交通大学等高校。

华中科技大学3D打印技术团队是由原校长黄树槐教授在20世纪90年代初组建的，目前团队带头人为史玉升教授。在3D打印技术方面，主要开展基于粉末床的激光选区烧结和激光选区熔化装备、材料、工艺及应用研究。多年下来，该团队成绩斐然，硕果累累。如获2001年国家科技进步二等奖、2011年国家科技发明二等奖和2011年中国十大科技进展等。

3 D打印成契机

近日，我刊记者有幸采访到了史玉升教授及其团队成员。据史教授身边的老师说，史教授几乎把所有的精力都放在了研发工作中，每天总是早早地来到实验室，经常工作到晚上12点才离开。那份责任感、那份执着，着实让人敬佩有加。

谈起3D打印技术，史教授说3D打印技术属于一种非传统加工工艺，也称为快速成形、增材制造等，是近30年来全球先进制造领域兴起的一项集光/机/电、计算机、数控及新材料于一体的先进制造技术，它根据三维CAD数据由计算机控制，将粉状、液状、片状、丝状等材料逐层累加制造实体零件，不需要刀具、夹具及多道加工工序。该技术每次制造二维薄层结构，大大降低三维复杂结构的制造难度，理论上可制造任意复杂结构，属于“自由制造”过程。而且越是复杂结构的产品，其制造的高效率作用越显著。

我国在改革开放30年以来，学习西方国家，实现了大规模生产模式高效率运行，制造业产值跃居世界第一位。经济发展已经从产品匮乏到产品充裕、乃至于产过于求，逐渐成为经济发展的矛盾。转变经济发展方式是我国经济发展需要探索的首要问题，而3D打印技术的发展无疑给我们提供了一个契机。

3D打印技术及其制造模式对我国经济结构的调整和发展方式转变具有重要的推动作用。从技术层面来讲，3D打印消除了制造过程中的材料浪费，复杂产品可直接制造，不再需要模具和多级装配；可即地生产，减少（或消除）物流配送环节；从产业层面来讲，面对后经济危机时代的挑战，各国都在寻求新的经济增长点和着力培育具有竞争优势的新兴产业，以3D打印技术为代表的制造产业发展将成为未来拉动经济发展的关键所在；从社会层面讲，3D打印是继计算机、互联网与物联网之后的制造业革命，即利用3D打印技术，可让社会民众充分参与产品的全生命制造过程，实现个性化、实时化、经济化的生产和消费模式，改变世界的经济格局，进而改变人类的生活方式；从国家层面讲，3D打印技术必将极大地刺激社会需求，同时有效地提升整个社会的参与程度，其直接结果就是社会创新能力和就业率的大幅度提升。

新产品在实际制造后，可能与原设计有出入，因此量产前常常需要样品验证，3D打印技术正好发挥其在单件或小批量生产上的优势。另外，3D打印技术在高端尤其是复杂零件加工上有较大潜力。为此，他举例说，某发动机制造商采用3D打印技术，把大型六缸柴油发动机缸盖砂芯的研制周期，由过去的5个月缩短至1周左右。速度快、省材料、能轻松应对结构复杂的产品，3D打印技术固然有其独到之处，但也并非全能，也有其局限性，如在大批量生产上，存在速度慢和成本昂贵等缺陷。

融合传统显神奇

近日，我刊记者有幸采访到了史玉升教授及其团队成员。据史教授身边的老师说，史教授几乎把所有的精力都放在了研发工作中，每天总是早早地来到实验室，经常工作到晚上12点才离开。那份责任感、那份执着，着实让人敬佩有加。

3D打印技术有别于传统制造工艺，但两者并不相排斥，史教授认为，只有更好地将现代与传统相结合，才能更好地发展我国制造业。为此，史教授给我们举了一个3D打印技术与铸造技术的结合的例子。

铸造技术是零件成形的主要工艺方法。在航空、航天、军工、汽车、机床等重点行业，其核心部件一般均为金属复杂结构零件，而且相当多的金属零件是非对称性的、有着不规则曲面或复杂内部结构。这些复杂零件制造的基本问题体现在零件的材质、结构难以用现有的加工手段制造，或可以加工实现但效率低、周期长、成本高。在传统铸造生产中，模板、芯盒、压蜡型、压铸模的制造往往采用机加工的方法来完成，有时还需要钳工进行修整，其周期长、耗资大，略有失误就可能会导致全部返工。特别是对一些形状复杂的铸件，如叶片、叶轮、发动机缸体和缸盖等，模具的制造更是一个难度非常大的过程，即使使用数控加工中心等昂贵的设备，在加工技术与工艺可行性方面仍存在很大困难。而3D打印技术可以制造蜡型、砂型、陶瓷型，与后续铸造工艺结合，可实现复杂金属零件的快速铸造，极大地提高了生产效率和制造柔性。美国、日本等企业都高度重视该项应用。而像这样的与传统工艺结合、促进传统工艺发展的例子枚不胜举。

产学研用谓一体

我国生产的3D打印机功能已经达到甚至在某些方面超过国际先进水平，两者的差距主要体现在3D打印机的关键部件、材料的性能与品种，更大的差距体现在应用上。在国外，3D打印技术已经在新产品开发、生物医疗、航空航天、文化创意等方面有较多应用，而我国还主要局限于新产品的开发等少数领域。

史教授认为，3D打印技术将向着以下方向发展：一是日常消费品制造，二是工业功能零件制造，三是生物制造，四是材料制备与成形一体化。未来需解决的瓶颈问题包括：材料性能及多样性，精度和效率，设备稳定性，零件表面质量、微观结构及宏观性能，标准等。

史教授说，既然开展了这一领域的研究，也有这么好的团队，就得肩负起相应的重任。在将研究成果转化为产品的路上，他曾经说过：“要走自己的创业之路，走与企业合作之路，走国际合作之路。”史教授和他的团队承担的很多科研项目都是与企业合作的，谓之“产学研用一体化”。只有将研究成果转化为产品、产业化，再将产品推向市场、市场化，在用户的应用中得到实际的检验和反馈才是有意义的。史教授及其团队的科研方针是：生产一代、研发一代、预研一代、探索一代。

时间不知不觉过去了，采访结束了，史教授又投入了忘我的工作中，我们相信史教授这样一大批务实的学者，将会推动我国向制造强国发展的进程。