王向明称沈飞中四为粉丝飞机,3D打印理论上可做到无穷大, ...

   
主持人：毕竟是3D打印技术世界联盟主席，他刚才提到在航天航空领域得到了相关的应用，我们邀请的嘉宾之
一，王总工是来自于沈阳飞机制造厂，王总刚才很谦虚，他说他是误打误撞才搞的3D，但是我们大家可能都知
道，我们中国3D打印技术在军事科研这方面已经得到了一个很好的应用，在我们的一些飞机上，已经实际地应
用了3D打印技术。那我们请王总谈谈，他对3D打印技术，未来在航空航天领域当中您是怎么认为的？
   
   
王向明：我本人是搞飞机结构设计的，大家看到飞机外表的壳，都是我们做的。我们要想把飞机设计得性能好
、指标先进，首先要轻，这一轻就离不开优化设计技术。要想搞优化设计技术的话，首先要定义一个设计空间
，我们叫设计域，这个是由多种约束条件来圈定的，其中制造技术是最主要的一个约束条件，那就是说，你设
计所有的东西都离不开制造技术的约束，离开了这个约束，就是说你设计出来你造不出来，就是这个情况。基
于这个条件的话，确切地说20几年前就在关注和研究这个先进制造技术，我本人实际是在我们的总装备部的先
进制造技术专业组当中工作了15年了，有机会接触我们各行各业的先进制造技术。
   
那么作为这个飞机结构设计人员来说，我们一直有一个苦恼，就是传统的制造技术把我们手脚捆得很紧，作为
设计师、设计员，你要把你的时间思想和想法得以实现的话是很困难的，因为你设计得出来，厂房造不出来。
那么如何把这个束缚去掉呢？这么多年我们一直在苦苦寻求。不瞒大家说，我们国内搞航空的一些院校的教授
们，真正搞结构设计研究的人已经不多了，就是因为传统的制造业把我们手脚捆得太紧。你教授也好、学者也
好，包括我们做设计人员也好，你能施展的空间和可操作的舞台是很小的。后来有机会接触了激光快速成形，
激光快速成形说的是同轴送粉，同轴送粉比较适合大型件，当然这方面的介绍并不多，但是作为飞机也好、航
空航天也好，这个目前来看它还是主流。
   
作为这个技术来说，我们刚刚接触这个技术就觉得眼前一亮，觉得这是多年前寻找的东西。首先它是以材料增
加的方式在制造零件，换句话说它更符合自然规律。我们自然界所有的东西都是以生长的方式在出现，以前我
们的制造等材的、减材的这类的东西比较多，突然出现一种增材的方法来搞金属零件，这还是绝无仅有的。复
合材料也算是增材制造的技术。通过粉或者丝逐层叠加，生产出来的毛坯或者零件，这是我们需要的。不仅如
此，它还可以把不同的材料放在一起，可以把过去没有办法实现的很多的零件，通过装配在一起的构型统一展
开一个整体的，也就是大型、复杂、整体这类的东西出现了。基于这样的考虑，我们从此开始深度地开发、挖 掘这项技术，看它究竟能干什么。
   
这11年走过来之后，我们是在2005年第一次搞出了叫飞机的次成结构，钛合金的，而且把它装在了飞机上，这
在国内当时是第一次，为此我们拿到了国防科技进步一等奖，北航第一，我们第二。不仅仅说拿了一个奖，搞
了一个应用，而是从中发现了一个问题。也就是05年，说美国某公司倡导的整个激光成形的理念，我们对它产
生了怀疑，为什么呢？因为这个公司所倡导的就是直接生长成形，简单的加工就是零件。这个理念是很好的，
当年我正好带了两个学生做硕士论文，发现了一个什么样的问题呢？在中等厚度的薄板上直接生长的时候，疲
劳强度一半都不等，损失得很厉害。飞机的服役期需要30年，它比我们轿车的服役时间还要长，对疲劳性能的
要求非常高。相反你这样的性能疲劳性能保证不了。为此我们提出了一个新的理念叫无结构基本成形。可以工
艺基本，生产出来可以把工艺基本加工掉，叫无结构基本成形。这个技术对我们后期搞大型复杂零件开辟了一
套新路。提出了一个新的问题，就是如何提高效率。你既然不用现成的板材，所有的部分都要“长”出来，那
就要解决一个问题，如何提高效能，出发点在这。
   
到了2008年，我们把基于无结构基本成形的大型的主成立件搞出来了，而且用到了我们国家第一代舰载机上，
现在已经批量生产了，就是我国的舰载机，可以到网上去看。搞出这个东西呢，我们又主导了一个技术，不仅
仅是搞了一个零件，而且批量生产，这是世界上第一个，还没有那么大的。我们从中又主导了一项技术，就是
说这个反复的扫描成形，这个过程当中热累计是非常厉害的，跟你的扫描轨迹、送粉的速度有直接的关系。当
累计到一定程度之后会开裂或者变形。这个问题没有办法解决，当然还有一些性能问题、装备问题。这个问题
我们是怎么解决的？叫宏观离散成形连接技术，一段一段的，同样通过增材的办法把它连接起来，这样的话理
论上讲可以把它做到无穷大，这就是现在我们搞的飞机当中，能够走向大型化、复杂化的一个两项核心支撑技
术。过去是不说的，现在国家科技成果奖的现在也都是公开的，细节的东西不便多说，大体的思路是这么一个
思路。
   
那么在这个基础之上，到2012年也是看到我们的一款新的第四代飞机。在这款飞机上，实际上我们实现了规模
化的应用。什么叫规模化的应用呢？两种工艺，就是电子束成形，第二是激光，这就是两种工艺。三类材料，
两种钛合金。这个标志是什么呢？标志着我们可以成批量的往上上。这意味着什么呢？这意味着我可以用它把
一个飞机的快速试制的模式建立起来，也就是说个性化定制，你只要说有一个新产品开发，我就可以快速地用
这些东西很快地堆出样机来提高它的性能。我们这款飞机它的原材料不再是厚板，而是金属粉、金属丝，所以
我们给它起了个外号叫“粉丝飞机”。
   
   
主持人：这个名字很有意思。
   
   
王向明：对。现在我们在做什么呢？现在有11年的积累，我们自己搞了一个叫基于增材技术为基础的飞机特种
新型功能结构的研发和工程化验证的实验室。它是在干什么呢？就是用这种新的技术，当然增材技术是主角了
，开发出各种各样的面向功能的结构功能一体化的结构。不断孵化新的概念，成批地出新玩意。这几年出的东
西非常多，国内能赶上我们步伐的，如果其他兄弟的合作伙伴赶不上的话，我们发个东西都夭折了。
   第二个我们在工程验证上花了很大的力度。一项技术的产生不是你搞出来然后就可以用到飞机上，不是这样的
概念。作为工程化、应用化至少要达到六级，我们概括为小试、中试、大试，这是验证规模。小试验证的是材
料和性能，第二是考核结构的性能，大试是考核产品合格不合格的问题。那要想走过这三关的话是一个非常艰
苦的过程。材料工艺像北航、西工大的兄弟单位做这件事情，我们是首先孵化新结构，我给你拼命折腾，看你
符合不符合要求，符合要求往下走，是这么一套思路。现在来看的话，应该说我们在11年前曾经规划了5个方
面的13个专题，这是当年13个专题的一部分。现在我们把功能加在一起的话，应该叫5个方面的56项专题，现
在都在开展工作。比较有代表性的是今年要结束的叫国防体系3，当然我们是首席单位。另外一个比较有代表
性的是我们去年搞的一个探索项目，就是功能结构，今天大家看到的，它的性能前景是什么样子。

作为整个增材技术这一块，还有一个关键的东西，现在标准和规范根本没有建立起来，都是很零散的，我们今
天媒体炒的这个程度，远远领先于我们实际的进展，过热之后对技术的发展不会有好处，影响我们脚踏实地工
作的心态。

我们现在在做的就是希望它解决几个问题。第一，它能解决我这个型号的快速试制，第二能够解决我型号飞机
研制过程当中的瓶颈问题。第三，给我们的设计人员发挥它的创新力，能够提供一个舞台。我们现在技术发展
的方向，一个是大型整体化，大家都知道它是高效率的、低成本结构。第二是梯度复合，好钢用在刀刃上。第
三叫功能结构一体化。这是我们几年前搞出来的一个东西，56个专题基本上都是这三个大方面的内容。

现在来看的话，这几年我们的发展速度是呈分线性的增长，现在我们压力也大了。当年没几家单位在做，我们
也是自娱自乐做了很久，姥姥不亲舅舅不爱这么一种状态。现在全世界都在炒，我们不能起个大早赶个晚集。
这个事情我是看好的，但是反过来说它不是一蹴而就也不是万能的，现在它的局限性比较大。特别我们搞飞机

的人来说，如果力学性能特别是疲劳性能不行的话，你几乎没有任何可赢的空间。要想用的话先要过这三关，
这是非常严酷的，所以说这不是一个简单的事情。但是反过来说，现在大家普遍用选区熔化的办法，一般我们
用于飞机的功能件，功能件的考核比结构件的考核有要松散得多，它仅仅比航天的东西要求稍微高一点，他们
有一个寿命的问题。所以这一块它应用的会比较快，但是应用的不大，要想大规模的普及的作为一种手段和技
术，现在还不成熟，整个成本出来就很贵和贵的。

我感觉无论是送粉还是铺粉，作为我这个实验室和我这个专业来说，它的发展前景非常好，而且我觉得这两项
技术发挥更大的作用时间不会太长，而我们现在考核的速度和已掌握的基础，对已把握的情况来看不应该太长
，我会把结构做得越来越复杂，功能做得越来越多。

我就说这么多，谢谢。 http://www.world3dassociation.com/HTML/zhuanjia/2014/0625/144_2.html


   
主持人：毕竟是3D打印技术世界联盟主席，他刚才提到在航天航空领域得到了相关的应用，我们邀请的嘉宾之
一，王总工是来自于沈阳飞机制造厂，王总刚才很谦虚，他说他是误打误撞才搞的3D，但是我们大家可能都知
道，我们中国3D打印技术在军事科研这方面已经得到了一个很好的应用，在我们的一些飞机上，已经实际地应
用了3D打印技术。那我们请王总谈谈，他对3D打印技术，未来在航空航天领域当中您是怎么认为的？
   
   
王向明：我本人是搞飞机结构设计的，大家看到飞机外表的壳，都是我们做的。我们要想把飞机设计得性能好
、指标先进，首先要轻，这一轻就离不开优化设计技术。要想搞优化设计技术的话，首先要定义一个设计空间
，我们叫设计域，这个是由多种约束条件来圈定的，其中制造技术是最主要的一个约束条件，那就是说，你设
计所有的东西都离不开制造技术的约束，离开了这个约束，就是说你设计出来你造不出来，就是这个情况。基
于这个条件的话，确切地说20几年前就在关注和研究这个先进制造技术，我本人实际是在我们的总装备部的先
进制造技术专业组当中工作了15年了，有机会接触我们各行各业的先进制造技术。
   
那么作为这个飞机结构设计人员来说，我们一直有一个苦恼，就是传统的制造技术把我们手脚捆得很紧，作为
设计师、设计员，你要把你的时间思想和想法得以实现的话是很困难的，因为你设计得出来，厂房造不出来。
那么如何把这个束缚去掉呢？这么多年我们一直在苦苦寻求。不瞒大家说，我们国内搞航空的一些院校的教授
们，真正搞结构设计研究的人已经不多了，就是因为传统的制造业把我们手脚捆得太紧。你教授也好、学者也
好，包括我们做设计人员也好，你能施展的空间和可操作的舞台是很小的。后来有机会接触了激光快速成形，
激光快速成形说的是同轴送粉，同轴送粉比较适合大型件，当然这方面的介绍并不多，但是作为飞机也好、航
空航天也好，这个目前来看它还是主流。
   
作为这个技术来说，我们刚刚接触这个技术就觉得眼前一亮，觉得这是多年前寻找的东西。首先它是以材料增
加的方式在制造零件，换句话说它更符合自然规律。我们自然界所有的东西都是以生长的方式在出现，以前我
们的制造等材的、减材的这类的东西比较多，突然出现一种增材的方法来搞金属零件，这还是绝无仅有的。复
合材料也算是增材制造的技术。通过粉或者丝逐层叠加，生产出来的毛坯或者零件，这是我们需要的。不仅如
此，它还可以把不同的材料放在一起，可以把过去没有办法实现的很多的零件，通过装配在一起的构型统一展
开一个整体的，也就是大型、复杂、整体这类的东西出现了。基于这样的考虑，我们从此开始深度地开发、挖 掘这项技术，看它究竟能干什么。
   
这11年走过来之后，我们是在2005年第一次搞出了叫飞机的次成结构，钛合金的，而且把它装在了飞机上，这
在国内当时是第一次，为此我们拿到了国防科技进步一等奖，北航第一，我们第二。不仅仅说拿了一个奖，搞
了一个应用，而是从中发现了一个问题。也就是05年，说美国某公司倡导的整个激光成形的理念，我们对它产
生了怀疑，为什么呢？因为这个公司所倡导的就是直接生长成形，简单的加工就是零件。这个理念是很好的，
当年我正好带了两个学生做硕士论文，发现了一个什么样的问题呢？在中等厚度的薄板上直接生长的时候，疲
劳强度一半都不等，损失得很厉害。飞机的服役期需要30年，它比我们轿车的服役时间还要长，对疲劳性能的
要求非常高。相反你这样的性能疲劳性能保证不了。为此我们提出了一个新的理念叫无结构基本成形。可以工
艺基本，生产出来可以把工艺基本加工掉，叫无结构基本成形。这个技术对我们后期搞大型复杂零件开辟了一
套新路。提出了一个新的问题，就是如何提高效率。你既然不用现成的板材，所有的部分都要“长”出来，那
就要解决一个问题，如何提高效能，出发点在这。
   
到了2008年，我们把基于无结构基本成形的大型的主成立件搞出来了，而且用到了我们国家第一代舰载机上，
现在已经批量生产了，就是我国的舰载机，可以到网上去看。搞出这个东西呢，我们又主导了一个技术，不仅
仅是搞了一个零件，而且批量生产，这是世界上第一个，还没有那么大的。我们从中又主导了一项技术，就是
说这个反复的扫描成形，这个过程当中热累计是非常厉害的，跟你的扫描轨迹、送粉的速度有直接的关系。当
累计到一定程度之后会开裂或者变形。这个问题没有办法解决，当然还有一些性能问题、装备问题。这个问题
我们是怎么解决的？叫宏观离散成形连接技术，一段一段的，同样通过增材的办法把它连接起来，这样的话理
论上讲可以把它做到无穷大，这就是现在我们搞的飞机当中，能够走向大型化、复杂化的一个两项核心支撑技
术。过去是不说的，现在国家科技成果奖的现在也都是公开的，细节的东西不便多说，大体的思路是这么一个
思路。
   
那么在这个基础之上，到2012年也是看到我们的一款新的第四代飞机。在这款飞机上，实际上我们实现了规模
化的应用。什么叫规模化的应用呢？两种工艺，就是电子束成形，第二是激光，这就是两种工艺。三类材料，
两种钛合金。这个标志是什么呢？标志着我们可以成批量的往上上。这意味着什么呢？这意味着我可以用它把
一个飞机的快速试制的模式建立起来，也就是说个性化定制，你只要说有一个新产品开发，我就可以快速地用
这些东西很快地堆出样机来提高它的性能。我们这款飞机它的原材料不再是厚板，而是金属粉、金属丝，所以
我们给它起了个外号叫“粉丝飞机”。
   
   
主持人：这个名字很有意思。
   
   
王向明：对。现在我们在做什么呢？现在有11年的积累，我们自己搞了一个叫基于增材技术为基础的飞机特种
新型功能结构的研发和工程化验证的实验室。它是在干什么呢？就是用这种新的技术，当然增材技术是主角了
，开发出各种各样的面向功能的结构功能一体化的结构。不断孵化新的概念，成批地出新玩意。这几年出的东
西非常多，国内能赶上我们步伐的，如果其他兄弟的合作伙伴赶不上的话，我们发个东西都夭折了。
   第二个我们在工程验证上花了很大的力度。一项技术的产生不是你搞出来然后就可以用到飞机上，不是这样的
概念。作为工程化、应用化至少要达到六级，我们概括为小试、中试、大试，这是验证规模。小试验证的是材
料和性能，第二是考核结构的性能，大试是考核产品合格不合格的问题。那要想走过这三关的话是一个非常艰
苦的过程。材料工艺像北航、西工大的兄弟单位做这件事情，我们是首先孵化新结构，我给你拼命折腾，看你
符合不符合要求，符合要求往下走，是这么一套思路。现在来看的话，应该说我们在11年前曾经规划了5个方
面的13个专题，这是当年13个专题的一部分。现在我们把功能加在一起的话，应该叫5个方面的56项专题，现
在都在开展工作。比较有代表性的是今年要结束的叫国防体系3，当然我们是首席单位。另外一个比较有代表
性的是我们去年搞的一个探索项目，就是功能结构，今天大家看到的，它的性能前景是什么样子。

作为整个增材技术这一块，还有一个关键的东西，现在标准和规范根本没有建立起来，都是很零散的，我们今
天媒体炒的这个程度，远远领先于我们实际的进展，过热之后对技术的发展不会有好处，影响我们脚踏实地工
作的心态。

我们现在在做的就是希望它解决几个问题。第一，它能解决我这个型号的快速试制，第二能够解决我型号飞机
研制过程当中的瓶颈问题。第三，给我们的设计人员发挥它的创新力，能够提供一个舞台。我们现在技术发展
的方向，一个是大型整体化，大家都知道它是高效率的、低成本结构。第二是梯度复合，好钢用在刀刃上。第
三叫功能结构一体化。这是我们几年前搞出来的一个东西，56个专题基本上都是这三个大方面的内容。

现在来看的话，这几年我们的发展速度是呈分线性的增长，现在我们压力也大了。当年没几家单位在做，我们
也是自娱自乐做了很久，姥姥不亲舅舅不爱这么一种状态。现在全世界都在炒，我们不能起个大早赶个晚集。
这个事情我是看好的，但是反过来说它不是一蹴而就也不是万能的，现在它的局限性比较大。特别我们搞飞机

的人来说，如果力学性能特别是疲劳性能不行的话，你几乎没有任何可赢的空间。要想用的话先要过这三关，
这是非常严酷的，所以说这不是一个简单的事情。但是反过来说，现在大家普遍用选区熔化的办法，一般我们
用于飞机的功能件，功能件的考核比结构件的考核有要松散得多，它仅仅比航天的东西要求稍微高一点，他们
有一个寿命的问题。所以这一块它应用的会比较快，但是应用的不大，要想大规模的普及的作为一种手段和技
术，现在还不成熟，整个成本出来就很贵和贵的。

我感觉无论是送粉还是铺粉，作为我这个实验室和我这个专业来说，它的发展前景非常好，而且我觉得这两项
技术发挥更大的作用时间不会太长，而我们现在考核的速度和已掌握的基础，对已把握的情况来看不应该太长
，我会把结构做得越来越复杂，功能做得越来越多。

我就说这么多，谢谢。 http://www.world3dassociation.com/HTML/zhuanjia/2014/0625/144_2.html