王华明：美国F-22材料利用率不到5%，他用激光把钛合金"长"出来

在北京航空航天大学的车间式实验室里，一台三米高、形似集装箱的机器日夜轰鸣。戴好防激光眼镜，隔着观察窗能看见一束激光在钛合金表面游走，金属粉末被熔化成一粒粒微小的"火花"，又迅速凝固。不到一分钟，光滑的平面上就"长"出一个三毫米高的圆环。这就是王华明的"金属3D打印"——用激光把金属一层层"长"出来，去造飞机上最关键的承力部件。因为这项技术，中国成了世界上唯一突破飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形、并真正装上飞机使用的国家。

从"减法"到"加法"：始于一句"看不得浪费"

传统的飞机大型钛合金构件，是锻造加机械加工做出来的，本质上是"减法"。公开资料里的对比触目惊心：美国F-22上一块最大的Ti6Al4V钛合金整体加强框，毛坯模锻件重达2796千克，成形后的零件却不足144千克，材料利用率不到5%，九成多都进了切削废屑。为了锻这么一件东西，先要熔铸大铸锭、备料、开大型模具，光模具制造就要一两年，还得动用万吨级水压机。十几年的辛苦、几十亿元的投入，最后换来的是一堆切下去的钛合金屑。王华明说得直白——"看不得浪费"。

从上世纪九十年代中期，他带着团队正式转向这条"做加法"的路：计算机切片分层，激光逐层熔化金属粉末、急冷凝固，一步把构件"近终成形"。起初小零件很快做出突破，可零件越大，内部热应力越高，一打就容易变形开裂。2005年6月，我国第一个3D打印钛合金小零件被装上飞机，迈出了最难的第一步。

一纸洪堡奖学金，与回国的选择

王华明的履历里，藏着一条曲折但扎实的成长线。他出生在四川泸州合江的先市镇，高中在先市中学读。1983年，他从四川工业学院（现西华大学）的铸造专业拿到学士学位，1986年在西安交通大学拿到铸造专业硕士，1989年又在中国矿业大学北京研究生部拿到矿山机械工程博士。1992年，他到了中科院金属研究所做完博士后，同年编入德国"洪堡基金"名录，赴爱尔兰根-纽伦堡大学金属科学与技术研究所，研究用高能脉冲激光做材料表面改性。

德国的两年，他摸到了当时国际上最前沿的激光加工设备。但学成之后，他没有选择在异国长期扎根，而是回到北航的课堂和实验室，把国外那一套用到了国家重大装备最急缺的地方。1995年，他因工作突出在北航破格晋升为教授。此后数年，他带着团队以"产学研"方式与飞机设计所合作，把激光增材制造的技术从实验室推向型号。

那个裂成三段的大年初一

国产大飞机C919的机头主风挡窗框，是块空间形状极复杂的钛合金件，用传统锻造、焊接都做不出来。那年全世界只有欧洲一家公司能锻，开出的报价是模具费就要200万美元、交付周期两年。王华明接下了这块"硬骨头"。

团队本想在腊月二十前完成研制，可各种小问题接连冒出来，一直拖到除夕夜。那晚零件好不容易打印成型，又大又重的家伙却没法放进炉子里热处理，守在车间的人一筹莫展。王华明让大家都回家团圆。大年初一清早，他赶到实验室，看到的却是裂成三段的零件。他后来说：

后来，团队用一个朴素的物理思路解开了这个结——"化整为零、积零为整"，把内应力分散开，让应力攒不到一起去"搞破坏"。这一突破，让这件C919上的"大块头"从打印、热处理到测试交付，整个周期不到55天，成本连锻造模具费用的十分之一都不到。这块窗框，最终装进了C919的机头里，也让"金属3D打印"走进了运-20、歼-15等一批大国重器。2012年度，这项"飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术"获得国家技术发明一等奖。

结语

当年那个从学铸造读到采矿机械博士的四川少年，把最时髦的激光技术用在了最朴素的"造大件"上。直到今天，他仍说自己"就是最普通、最平常的科技工作者"。但正是这束小小的"火花"，让中国的大飞机和战斗机，长出了自己的"钛合金脊梁"。金属从"减法"做成了"加法"，他的一条条论文，也写在了蓝天上。