ARTICLE · 1324475
全省科学技术奖励大会|顾冬冬:未来3D打印可上天、可下地、可入海
Science Technology
11月6日，全省科学技术奖励大会在南京举行。凭借在激光增材制造领域的系统性原创成果，南京航空航天大学材料科学与技术学院院长、教授顾冬冬获2024年度江苏省青年科技杰出贡献奖。
一束束激光在密封腔体内高速扫描，金属粉末层层熔融凝固，最终“生长”成一件件结构复杂、性能优异的航空航天器金属构件。在这近乎“黑箱”的激光增材制造（即3D打印）过程中，藏着顾冬冬24年如一日的坚守。
2002年，顾冬冬进入南京航空航天大学攻读研究生。彼时，激光增材制造技术既前沿又小众，他却一头扎了进去。2007年博士毕业后，他留校任教；2009年，他远赴德国亚琛工业大学弗劳恩霍夫激光技术研究所做洪堡学者，那里正是金属激光熔化3D打印技术的发源地。2011年，他婉拒导师挽留，回到南航，把所学用于国家最需要的地方。
他盯上的，是航空航天领域难啃的“硬骨头”——飞机、卫星、深空探测器上的关键金属构件研制。“这些装备面临极端严苛服役环境，对构件的选材、制造工艺、性能均提出严峻挑战，既要轻量化，也要高强度、高韧性，加工难度极高。”顾冬冬说，传统增材制造遵循“结构设计—材料选择—加工工艺—实现性能”的串联式路线，是常规的试错型研发路线，只要一个环节出错，往往就得推倒重来。
“做创新，首先要在技术原理上取得突破。”顾冬冬跳出传统思路，原创性地提出“材料—结构—性能一体化激光增材制造”整体性概念，在复杂构件内部同步实现多材料布局与多层级结构打印。2021年5月，这项成果发表于《科学》杂志正刊，期刊封面以“增材制造的一种综合性策略”加以推介，主编以“跨尺度调控”为题作亮点评述，认为研究“变革了更为整体性的方法来优化金属构件”。该文发表5年来已被引用超1600次，取得了广泛的国际学术影响。
在顾冬冬看来，发表论文不是目的，最终要解决真问题。真问题从哪里来？他经常带着学生“访企拓岗”，走进大厂大所，到一线寻找真实的产业难题。“创新在南航有着朴素的标准：能否通过系统的国内外高水平技术调研，提出一个不同的方法、原理或思路，来解决一个型号应用急需的真问题。”
把基础研究做“深”，还要把产业应用做“广”，走好基础研究的“最初一公里”，打通成果应用的“最后一公里”。实验室里的成果要用到大国重器上，绝非易事。从材料设计、加工制造到服役评价，每一环都要经过严格认证、反复检验。航空航天轻量化合金材料激光增材制造及应用这条路，顾冬冬和团队一步步走通了。如今，他们研发的原创材料及激光增材制造技术已在10余家航空航天单位落地，在多种航空航天型号典型结构制造上获得应用；就在去年，团队3D打印出的一款高强铝合金激光增材制造大型异形构件，装进了国家最新一代飞机。
科研做“深”做“广”，还需用好交叉融合。顾冬冬反复强调：大国重器制造中的诸多难题，单靠一门学科无法破解，必须通过多学科集成真正破题。激光增材制造本身就横跨光学、材料学、加工工艺学等，如今又叠加人工智能。随着国家航空航天事业发展，3D打印对象越来越复杂、难度越来越高，即便深耕增材制造领域20多年，在人工智能时代的增材制造关键技术上仍需加倍努力、系统突破。顾冬冬的设想，是把机器学习等人工智能技术融入实体制造，让工艺调控更智能、过程更智慧、性能更优异。
这种交叉融合，还体现在技术向更“广”的场景延伸。航空航天之外，金属3D打印正向新能源汽车、消费电子等领域拓展，智能手机的铰链，智能手表的外壳，如今都已采用3D打印制造，效率和性能大幅提升。“我们研发的是一种普适性的原理和技术。”顾冬冬说，它可以和不同学科、不同应用场景交叉融合。
24年过去，激光增材制造已从小众变为热门。“这个领域技术迭代太快，增材制造经常是边设计、边制造、边验证。祖国的航空航天科技日新月异，我们还有很多事情要做，有很多挑战要面对，有很多难题要攻克。我带着一群有梦想、有干劲的年轻人，正在为此努力。”当下，顾冬冬和团队正把增材制造研究和应用推向更极端的环境、更极致的性能、更前沿的领域，未来3D打印可上天、可下地、可入海。“时间不等人。我常和学生讲一个公式：总量等于效率乘以时间。只要保持年轻的心态、创新的精神，勤奋努力不松劲，将科研的‘深’与‘广’做到极致，中国增材制造一定能领跑全球。”
出品丨材小萱工作室
转载自丨新华日报·交汇点新闻
- nuaacl -
