■记者 潘梓萌

汽车在路上飞驰，飞机在天空翱翔，舰船在海面航行……这些“钢铁侠”的内部构造十分复杂，零件制造绝非易事。在材料学院，史玉升教授团队数十年如一日，希望用3D打印技术改造和提升传统制造技术，化繁为简，变难为易，解决复杂构造零件的制造难题。

1991年，从原华中理工大学校长、机械制造专家黄树槐主持成立快速制造中心开始，3D打印技术的研究和应用就在我校拉开帷幕。史玉升介绍说，3D打印可以解决许多传统制造技术难以解决的问题。“比如整体成形复杂的铸造型（芯），用3D打印就比传统制造技术来得快，且省钱。”

随着航空航天、汽车等领域高端装备对性能要求的不断提高，其关键零件也逐渐向复杂化、整体化方向发展。团队意识到，铸造是复杂金属零件成形的主要方法，但其传统模具工艺难以甚至无法整体成形复杂铸造型（芯）；而3D打印虽然可成形任意复杂结构，但在直接制造金属零件时存在材料种类有限、性能难控制等突出问题。他们的研究面临着新的“拦路虎”。

知己知彼方能百战不殆，多年来的研究基础，让团队很快有了新的解题思路。他们大胆地决定将3D打印和传统铸造工艺结合起来，取其优势进行创新。“用3D打印无模整体成形铸造用的复杂蜡模、砂型（芯）、陶瓷芯，再用数值模拟手段科学确定最优的浇冒口和工艺参数。我们希望通过两者相结合的方式，从而达到高性能复杂零件整体成功铸造的目的。”史玉升介绍说。

记者 刘涵木 摄

这是一个多学科交叉的项目，需要团队成员通力合作。于是，大家化整为零，各自揽了一摊，抓紧干。史玉升教授负责总体技术方案制定，周建新教授负责零件整体铸造数值模拟技术的研发，闫春泽教授负责铸型（芯）3D打印材料的研发，李中伟副教授负责逆向设计、3D打印过程在线测量与形性调控、铸型（芯）及其铸件精度检测技术的研究。团队成员各自发挥所长，一点点啃这块硬骨头。

“我们需要的铸型（芯）材料不仅能3D打印，还要能满足铸造工艺要求，只能根据理论先设计筛选，然后一遍一遍试验。”闫春泽介绍道。史玉升笑着说，多年来，他常常在实验室一呆就是一整天，和团队成员一起见过喻家山早上6点的朝阳，也见过校园夜晚12点的星空，埋头苦钻技术问题的日子过得既辛苦又充实。

经历了铸型（芯）材料及其3D打印工艺研发、铸造工艺优化设计、铸造过程模拟计算、性能评价、应用验证、产业化推广等阶段的反复迭代过程，团队也从最开始的十几人发展到百余人。2018年，团队取得的成果“复杂零件整体铸造的型（芯）激光烧结材料制备与控形控性技术”获得了2018年度国家科学技术进步奖二等奖。此刻，距离90年代初，团队与3D打印的第一次触碰已过去了20余年。

图为史玉升教授在大会现场。

如今，团队创建的高性能复杂零件的整体铸造成套技术，突破了航空发动机机匣和单晶叶片、航天发动机涡轮泵、汽车发动机缸体缸盖等高性能复杂零件的整体铸造难题，支撑了大飞机、新一代重型火箭、高性能轻量化汽车等高端装备的研制。

团队的成果也赢得了国内外专家的赞誉。英国增材制造中心主任R. Hague、国际光学工程学会会士S. Zhang、美国爱荷华大学凝固实验室主任C. Beckermann对团队项目成果分别给出了很高的评价：“材料制备方法可显著提升SLS成形件性能”、“提出了更强大的三维形面测量技术”、“铸造过程自动优化算法大幅提高了铸造数值模拟的有效性”。专家鉴定“总体技术达到国际先进水平，部分指标国际领先”。

技术的研发需要长期坚持，成果的产业化和推广更不能放松。直到现在，团队负责人史玉升一周恨不得有5天都需要在外奔波，但是他却甘之如饴。他自豪地说，如今他们的成果不仅应用于中国的航空航天、汽车等众多领域，而且还出口国外。

“现在，我们陶瓷激光烧结3D打印装备可以整体成形最大尺寸为1.6米多的陶瓷零件，我们正在讨论最大台面为5米的陶瓷激光烧结3D打印装备的设计方案。等我们把5米台面装备做出来后，就尝试做10米的。”史玉升双手一挥，试图比划一个10米的大圆。说起这些，他的眼睛闪闪发亮，满怀信心和希望。未来，他将带着团队开启新的征程。