Author: Wang Huaming, an academician of the Chinese Academy of Engineering, is currently a professor at the School of Materials Science and Engineering of Beihang University, director of the National Engineering Laboratory for Additive Manufacturing of Large Metal Components, director of the Research and Application Center of Laser Additive Manufacturing Technology of the National Defense Science and Technology Industry, and chief scientist of aerospace materials and structures of the National Laboratory of Aeronautical Science and Technology (under preparation). He is a distinguished professor of the Ministry of Education's Changjiang Scholars Program, a recipient of the National Outstanding Young Scientist Fund, a leader of the Ministry of Education's innovation team and the Ministry of Science and Technology's key field innovation team, the chief of the National Defense 973 Project, and a famous teacher in Beijing universities. He was selected as a leader in scientific and technological innovation in the first batch of the National "Special Support Program for High-level Talents (Ten Thousand Talents Program)" and the first national candidate of the New Century Hundred, Thousand, and Thousand Talents Project. He won the National May 1st Labor Medal, the first prize of the Aviation Patriot Gold Award, the Ho Leung Ho Lee Science and Technology Progress Award, and the Fourth National Defense Science and Technology Industry Outstanding Talent Award.
彼は中国における「金属3Dプリント」分野の第一人者です。
彼のレーザー積層造形技術は、Y-20やJ-15などの国産大型航空機や新型戦闘機に重要な大型応力支持部品を提供することで、消えることのない貢献を果たしました。
彼はどのようにして 3D プリントに関わるようになったのでしょうか? なぜ彼は科学研究の課題に難なく対処できるのでしょうか? 彼の幸せの源は何でしょうか?
北京航空航天大学材料科学工学部の王華明院士が語る「苦労」と「幸せ」を聞いてみましょう。
祖国のために飛ぶ
王華明院士の幸福はすべて努力によって達成されたものである。
私の 3D プリント技術との関わりは 1989 年に始まったと言えます。当時、私は中国科学院金属研究所の博士研究員でした。レーザー溶融法を使ってエンジンブレードを修復したところ、修復したブレードの性能が以前よりも向上していることが分かりました。レーザー溶融処理では、材料を瞬時に高温にし、その後急速に冷却することができるため、金属内部の粒子が非常に小さくなり、化学組成がより均一になり、性能が自然に向上します。当時、レーザー溶融技術をブレードの製造に使用すれば、従来の方法に比べて品質が向上すると考えました。
私たちが現在取り組んでいるのは、20年以上続いている「チタン合金の大型で複雑な一体部品のレーザー成形技術」の研究と応用です。 2012年、当社の技術は国家技術発明賞の最優秀賞を受賞しました。この分野における当社の研究は現在世界をリードしていると自負しております。
航空機や航空エンジンなどの高性能機器の重要な大型構造部品は、従来の方法では製造が非常に難しく、コストもかかります。 3Dプリントの利点は、金型が不要で、品質が信頼でき、性能が優れていること、そして何よりも部品の重量を大幅に軽減し、エネルギー消費を削減できることです。 3Dプリント技術を通じて、最先端の科学的問題を解決しただけでなく、国の主要な設備製造ニーズを満たし、「曲線での追い越し」を実現しました。
もちろん、困難や問題は常に存在します。
小さな例を挙げると、2007年の春節の時期に、私たちは技術的な進歩を遂げ、比較的大きな機器部品を生産できるようになりました。当初の目標は旧暦12月20日までに完成することだったが、さまざまな問題により大晦日の午後まで延期された。
その日、CNC工作機械の操作を担当していた張淑全さんは、新年を迎えるために帰省するための列車の切符を購入しました。出発前に、北京で新年を過ごしていた方延里さんに機械の操作方法を教えました。チームには私を含めて技術スタッフが3人、部品の出荷を担当する作業員が3人だけ残り、研究室で「忘れられない」春節を一緒に過ごしました。
大晦日の夜7時か8時ごろ、ついに実験は成功しました。部品が製造され、その重さは200キログラムでした。レーザー 3D プリントは極めて高温になるため、製造が完了したらすぐに部品を炉に入れて熱処理する必要があります。そうしないと、急激な温度変化によって部品が割れやすくなります。しかし、サイズが適切でなかったため、職人たちは最善を尽くしましたが、部品を熱処理炉に入れることができませんでした。
その年は北京で花火と爆竹が再び打ち上げられた最初の年でした。やがて、新年の爆竹の音が四方八方から鳴り響きましたが、私たちは困惑していました。ようやく無事に完成した巨大な部品を前に、喜ぶべきか悲しむべきか、分からなかったのです。ちょうどそのとき、家族から電話が鳴り、新年を迎えるために帰省するよう促されました。私は少し落ち着いて、みんなに「気にしないで、まずは新年を迎えて帰省しましょう」と言いました。
結局、部品は炉に入れず、一時的に研究室に置いておくしかありませんでした。私はもう一人の先生と一緒に歩いて家に帰りました。大晦日のキャンパスは閑散としていて、時折爆竹の音が聞こえるだけでした。私の心は空虚でしわが寄ったように感じ、とても葛藤していました。新年最初の日の朝、私は餃子を2つ食べて研究室に急いで行きましたが、その部品は確かに割れて3つに割れていました。その時は、こんなに大きな部品が割れる音は爆発音に違いない、誰か聞いたのだろうかと思いました。
たとえば、大型の 3D プリント部品には高い内部応力の問題があり、部品が割れやすくなります。私たちはさまざまな方法を試しましたが、それでも失敗しました。最終的に、全体を複数の部分に分割し、それらの部分を合計して内部応力の離散化を実現するという、物理学の最も単純な原理を使用しました。
今から考えると、とても単純で簡単な「後知恵」のようですが、当時の研究過程の苦労や苦痛は今でも鮮明に記憶に残っています。
王華明氏（右から2番目）とチームメンバーが、3Dプリントされた一体型ブレードディスクの品質をチェックしています。技術者の仕事はまさにこれです。さまざまな問題に遭遇し、失敗するとしばらくイライラします。しかし、苦労の過程は楽しいものであり、問題を解決した後は非常に興奮します。 3D プリントされた部品がミリメートルごとに大きくなっていく様子を見るのはとても素晴らしいプロセスです。
2013年以降は、投影面積5平方メートルの部品の印刷から、現在では投影面積16平方メートルを超える部品の印刷へと徐々に拡大してきました。今、自分が作ったパーツが空や海に飛んでいくのを見ると、昼夜を問わず懸命に努力してきたことが無駄ではなかったと感じます。 「フェイティアン」、なんと素晴らしい幸運と名誉でしょう！
私のチームの中核メンバーのほとんどは 1980 年代生まれで、人生の絶頂期にあり、私たちは闘争の喜びを楽しんでいます。全員が心を一つにして努力し、「蟻が骨をかじる」精神で働き、少しずつ成果を上げています。もちろん、最も幸せなことはここにもあり、国と国民のために戦っており、名誉と誇りの感覚は自明です。
これは私のチームメイト全員に当てはまります。仕事が最も忙しいときは、私たちは2交代制に分かれており、夜勤の人は数か月間太陽を見ることができません。劉東はまだ30代ですが、髪の毛はすでに白くなっています。方延里さんは出産の2日前まで職場にいました。子供はまだ1、2歳でしたが、彼女は子供と一緒に働くことを主張しました。初期の頃は設備が十分発達していなかったため、張淑全は数時間地面にしゃがんで印刷工程を観察しなければなりませんでした。そして、彼はこれを数年間続けました。忍耐と情熱がなければ、どうやってやり遂げることができたでしょう！しかし、彼らは名声や富を気にせず働き、個人的な損得を気にしませんでした。
張淑全氏は、週末に研究室にいなくて家にいると、無意識に歩き回り、身体的にも精神的にも落ち着かない気分になると話した。これは、長年、週7日、1日12時間働く習慣によるものだった。私も同じです。オフィスに閉じこもって問題に取り組み始めると、とても充実感を感じ、時間の経過を感じません。
私は国のために戦えて幸せです。
出典：北京航空航天大学
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