他是中國“金屬3D打印”領域的領軍人物。
他的激光增材製造技術，為運-20、殲-15等國產大飛機和新型戰鬥機提供了關鍵受力大型部件，做出了不可磨滅的貢獻。
他如何與3D打印結緣？面對科研攻關的種種難題，他為什麼能舉重若輕？他快樂的源泉又是什麼？
今天是五一國際勞動節。勞動最快樂，奮鬥最幸福。我們一起聽北航材料科學與工程學院王華明院士分享他的“奮鬥”與“幸福”。
為祖國“飛天”
王華明院士
所有的幸福都是奮鬥出來的。
我跟3D打印技術的緣分，可以說是始於1989年。當時我在中科院金屬研究所讀博士後，採用激光熔凝手段修復發動機葉片，發現修復後的葉片性能比原來好。因為激光熔凝處理會使材料瞬間達到高溫，再快速冷卻，金屬內部的晶粒就會非常細小，化學成分更均勻，性能自然更好。當時我想，如果運用激光熔凝技術製造葉片，跟傳統方法相比就會有質的提升。
現在我們做的事，已經持續了20多年，就是“鈦合金大型複雜整體構件激光成形技術”的研究和應用。2012年，我們這項技術獲得了國家技術發明一等獎。我們很自豪地說，目前在這一領域我們的研究在國際上處於引領地位。
飛機、航空發動機等高端裝備中一些大型關鍵結構件，用傳統方法制造是非常困難的，代價也是巨大的。3D打印的優勢在於，不需要開模，質量可靠，性能優異，尤為重要的一點是，可以大幅實現零件“減重”，降低能耗。 通過3D打印技術，既解決了科學前沿問題，又滿足了國家重大裝備製造需求，實現“彎道超車”。
王華明在測量激光成型零件尺寸
當然，困難和問題也是如影隨形的。
舉個小例子，我記得那是2007年春節，我們取得了一些技術突破，可以製作比較大型的裝備零件。開始的目標是爭取臘月二十之前完成，但由於總出現各種問題，一直拖到除夕當天下午。
那天，負責數控機床操作的張述泉買了回家過年的火車票，臨行前，他手把手教留京過年的方豔麗操作設備。加上我，團隊技術人員剩下3個人，還有三個負責起運零件的工人師傅，我們一起在實驗室裡度過了一個“難忘”的春節。
除夕當晚7、8點鐘，實驗終於成功了，零件製造完成，重量足有200公斤。由於激光3D打印溫度極高，在製造完成後必須馬上入爐進行熱處理，不然溫度的劇烈變化極易造成零件開裂。但是，由於尺寸不合適，師傅們用了九牛二虎之力還是無法將零件放入熱處理爐中。
那是北京第一年恢復燃放煙花爆竹，很快，過年的鞭炮聲從四面八方響起來了，我們卻進退兩難，面對終於成功的龐然大物一般的零件，內心不知是喜是憂。這時，家人催促回家過年的電話鈴聲也響起來了，我冷靜一會兒，告訴大家：“不管了，先回家過年”。
我們最終還是沒有把零件放進爐中，只能暫時放在實驗室，我和另一個老師一起走在回家的路上，除夕的校園寂然無人，只有零落的鞭炮聲，我的內心像空了一塊，又像被揉皺了，非常糾結。初一早上，我吃了兩粒湯圓，趕快趕到實驗室，發現零件果然裂了，裂成了三段。我當時想，這麼大的零件，裂開的聲音一定像爆炸一樣，不知道有沒有人聽到。
再如，3D打印大型構件存在內應力大的問題，容易造成零件開裂。我們嘗試了多種方法後仍然宣告失敗，最後用最簡單的物理學原理，先化整為零，再積零為整，實現了內應力離散。
現在說起來，好像都十分簡單輕鬆，像是“事後諸葛亮”，但是當時研究過程的艱辛和痛苦還是歷歷在目的。
王華明（右二）和團隊成員查看3D打印的整體葉盤的質量
做技術就是這樣，會遇到種種問題，失敗的時候會沮喪一會兒，但奮鬥的過程是愉悅的，解決問題後又是非常興奮的。看著自己的3D打印零件一毫米一毫米地長大，是一個非常美妙的過程。
2013年之後，我們慢慢從打印投影面積5平方米的零件，到今天打印投影面積超過16平方米的零件。現在，看著自己製造的零件可以上天入海，我覺得自己苦熬的那些日日夜夜都沒有白費。“飛天”，這是多麼大的幸運和榮光！
我的團隊核心成員大多是80後，風華正茂，我們享受奮鬥的快樂。大家心往一處想，勁往一處使，用“螞蟻啃骨頭”的精神工作，一點一滴收穫，當然，最快樂的事情也正是在這裡，為國家和民族奮鬥，榮譽感、自豪感自不待言。
我的團隊同事都是如此，工作最緊張的時候大家分成兩班，上夜班的同事好幾個月見不到太陽。劉棟才30多歲，頭髮就都白了。方豔麗臨產前兩天，還堅守在崗位上，孩子才一兩歲，就帶著孩子堅持工作。早期我們設備還不夠先進，張述泉要蹲在地上觀察打印過程，一看就是好幾個小時，連著幾年如此，沒點毅力、沒點情懷，怎麼能堅持下來！但他們就是這樣不計名利地工作，毫不在意個人得失。
張述泉告訴我，週末如果在家沒來實驗室，就會不由自主地踱來踱去，感覺身心無處安放，這是長年每週工作7天、每天工作12小時的習慣使然。我也是如此，把自己關進辦公室，一旦開始研究問題，心裡就非常充實，感覺不到時間的流逝。
為祖國奮鬥，我很快樂。
王華明院士簡介
王華明，中國工程院院士，現任北京航空航天大學材料學院教授、大型金屬構件增材製造國家工程實驗室主任、國防科技工業激光增材製造技術研究應用中心主任、航空科學與技術國家實驗室（籌）航空材料與結構首席科學家，是教育部長江學者特聘教授、國家傑出青年科學基金獲得者、教育部創新團隊和科技部重點領域創新團隊帶頭人、國防973項目首席、北京高校教學名師，入選首批國家“高層次人才特殊支持計劃（萬人計劃）”科技創新領軍人才、首批新世紀百千萬人才工程國家級人選，獲全國五一勞動獎章、航空報國金獎一等獎、何梁何利科學與技術進步獎和第四屆國防科技工業傑出人才獎。
王華明教授長期從事大型金屬構件激光增材製造和激光表面工程技術研究，率先突破鈦合金、超高強度鋼等高性能難加工金屬大型複雜整體關鍵構件激光增材製造工藝、成套裝備、質量控制和工程應用關鍵技術，開拓機械裝備嚴酷環境關鍵摩擦副零部件激光熔覆金屬硅化物高溫耐蝕耐磨特種塗層新領域，成果在飛機、導彈、衛星、航空發動機等裝備研製和生產中工程應用。發表SCI收錄論文180餘篇，第一完成人獲部級一等獎以上科技成果獎勵4項，其中“飛機鈦合金大型複雜整體構件激光成形技術”成果獲2012年度“國家技術發明一等獎”。
出品 | 航小萱工作室
素材來源 | 《光明日報》記者姚曉丹採寫
供圖 | 材料科學與工程學院
那麼，問題來了
你要為那些
為祖國奮鬥的科學家
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