文丨异文录

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这项技术是我国独立自主研发的新科技，具有独立自主知识产权；这项技术在全球范围内只有我国掌握。

甚至就连科技强国著称的美国，都三番五次不厌其烦地来到中国，想要高价收购这一技术。

但是毫无例外，均被我国拒绝了，而且这项技术已经被列入我国禁止出口名单。

那么这是一项什么技术？这项技术的成功对我国的制造业有哪些影响？

这项技术就是我国华中科技大学的特聘教授张海鸥先生研的铸锻铣3D打印一体成型数控技术。

什么是铸锻铣3d打印一体成型数控技术？

举个例子：打印机只能打印平面的东西，但是3D打印是可以制造出立体物件。

这项技术不仅不需要机械加工，还不需要任何模板。原理就是通过计算机绘图软件设定数据，打造出想要制造的零件图案，然后投入原料就可以制造了。

那么张海鸥是怎么研究出来这个铸锻铣3d打印一体成数控技术?期间又存在哪些不为人知的挫折呢？

张海鸥教授出生于1955年，在小学阶段，他就在数学上有了不同常人的天分，为了挑战自己的数学能力，他喜欢做奥数题，并且每次都赢得了老师的大加赞赏。

上学期间，张海鸥的老师就经常给他讲中国工业发展的状况，由此张海鸥逐步了解到我国机床的发展处于不利地位。

当是时，国外机床的价格一直居高不下，高端机床总是被欧美日把控和垄断，而我国进口的高端机床每年都要向花上一大笔专利费，而且收到的高端机床不是最新的，是国外淘汰的旧机床。

我国使用国外机床还要附加诸多苛刻的条件，其中有一条规定必须给机床加上物联网。

这样的目的不言而喻，就是想实时监控我国工业生产的任何零件。

而且每次高端机床的维修费用也是一大笔，有时候外国人狮子大张口，维修一次花的费用足够买半个机床了。

如果我国表示抗议或不满，他们就用停止对我国高端精密机床的供应相威胁，我国工业就会发展不起来。

为什么机床这么重要？

机床堪称工业之母，也是工厂之母，也是整个现代工业体系的基础，需要精密加工的部件都会使用到机床，任何机械化的工厂都会用到机床。

很多重要的航空航天和军工、以及核电制造所需要的精工机械产品零部件都需要机床的加工和制造。

张海鸥在得知外国一直卡中国工业的脖子后，一颗报答祖国的赤子之心已经开始跳动。

为了实现自己的理想，他毅然决然地来到日本求学，后来他进入了日本的顶尖学府——东京大学。

在校期间，张海鸥特别希望中川威雄作为自己的导师。在他“程门立雪”般的真诚面前，中川教授终于将他收为自己的学生，而张海鸥每天都会泡在图书馆，疯狂汲取着书本上的养分。

1987年，张海鸥研究生顺利毕业，但是他还想学更加深入的知识，于是他又继续留在日本学习轧钢技术，后来在导师的指导下，张海鸥转而开始研究更加特殊的精准轧钢技术。

最终，在中川威雄的带领之下，张海鸥研发了超硬合金及不锈钢模具这一崭新的技术，并且取得了日本东京大学的工学博士学位，顺利从东京大学毕业。

此外，张海鸥还是第一个斩获99年日本模具技术协会大奖的中国人。

1998年，张海鸥教授放弃了日本优越的条件，然后毅然决然地回到了祖国的怀抱。与此同时，张海鸥教授的妻子王桂兰教授也陪着丈夫回到了中国。

张海鸥就曾多次表示：“我觉得一个人的发展只要紧贴着国家发展脉搏的话，那样才会实现人生价值，到达理想的彼岸。”

回到祖国后，清华、上海交大等名牌学校纷纷邀请张海鸥博士前来教书。

最终，经过和华中科技大学校长的促膝长谈，张海鸥夫妇被校长的一颗诚心打动了，于是他来到武汉担任华科的特聘教师。

当时我国的制造业水平参差不齐，大部分在低端机床市场，低端机床的国际市场份额占85%，在中端市场占到了60%，而我们的高端机床产品在世界上的占有率仅仅6%左右。

这是因为高端机床中，我国的误差范围小于0.002毫米，而德国的误差范围就能控制在0.001毫米之内。

虽然只有极细微的差距，但是差之毫厘，失之千里，仅仅0.001毫米，就决定了两国高端机床之间的巨大差距。

为了弥补我国与德国、日本等发达国家之间在数控机床技术上的差距，在2000年的时候，张海鸥教授天天带着自己的团队在图书馆和实验室反复研究。

对他们来说，在实验室里加班和熬夜几乎都是常态，而当时华中科技大学的实验室十分简陋：屋顶坍塌，地下渗水已经司空见惯。

尽管如此，但是却并不能动摇他们学习和研究的意志，他们一心一意搞研究。2009年，为了更加专心进行机床的研究，张海鸥辞去了华中科技大学教授的职位。

开始阶段很多人对他的行为很不理解，一方面是对他放弃优渥的工作感到可惜，另一方面对他研究的前景表示担忧。

面对所有人的质疑，张海鸥的妻子二话不说，直接取出家中的全部积蓄鼓励他开展相应的研究。

在这位贤内助的支持下，张海鸥教授鼓足干劲，开始撸起袖子加油干。

但是因为长时间在电弧下面研究工作，张海鸥教授经常会由于刺眼的电弧光而导致眼睛红肿，不单单是这样，电弧所释放的辐射也导致他的皮肤细胞开始凋零脱落。

但是这些困难在张海鸥面前不算什么，张海鸥团队在经历了一次次地失败、克服了一个个的技术难题后，成功研制出了铸锻铣3d打印一体成型数控技术。

2004年，张海鸥团队顺利的在金属3D打印中加上了铣削技术，从而实现了在3d打印两头兼顾，既可以做到打印，同时又能铣削，省时又省力。

由于这项技术取得了重大突破，张海鸥教授还获得了国家发明专利，但是张海鸥教授并没有因为这些荣誉而变得骄傲。

2009年，张海鸥教授突发奇想，构思“让金属3D打印制件赋予锻件性能”的可行性以及将其运用到高端制造领域上的可操作性。

仅仅过去一年时间，张海鸥教授的想法有了成功的摹本。因为在2010年，大型飞机蒙皮热压形的模具的技术诞生了，张海鸥教授信心倍增，于是加紧自己的研究方向。

2012年，张海鸥教授和他的团队还又研发出了一项新的金属3D打印技术，那就是智能微铸锻铣技术；2017年，张海鸥团队经过无数的实验，终于将铸锻铣一体化的3D打印机终于成功问世。

凭着张海鸥研制出的铸锻铣3d打印一体成型数控技术，让我国进入了数控机床的第一梯队。

我国高端机床同传统工业强国德国相比，这种0.001毫米的差距消失了，甚至相较于德国的制造水平，我国的还较之更加先进。

这套铸锻铣一体的3d打印数控机床，还可以打印专用零件，比如复兴号的传功轴等，比起传统的高级数控机床制造的还要好。

除了以上这些用途，中国航空等顶尖科研单位已经开始使用，还有我们的歼20发动机叶片等都在使用。

我国的中国制造2035宣告了制造业要转型升级，未来我国在航空航天领域以及核电能源等重点领域对高端机床的需求肯定是越来越大。

实际上对机床的改造不仅是对我国工业的需求，也是我国对外贸易的需求，我国的进口机床数量已经超越了我国的外贸武器，成为了我国外汇的重要收入来源。

铸锻铣一体化成型3d打印数控机床未来的需求是杠杠的，很多国外公司也对此表现出了强烈的兴趣，其中就包括了美国通用，波音空客等国际知名公司。

3D打印技术的出现要追溯到上世纪80年代，那个时候日本经过了几十年的发展，已经在高端制作领域在国际市场上占有一席之地，日本对3D打印技术兴趣浓厚。

日本人将塑料进行加热，待到加热成为液体后，再像挤药膏一样搞出自己想要的形状。

但是当时打印的材料是塑料，3d技术做出来的东西仅仅是一个外在的形状，即只有一个壳而已，当时的工艺只能融化塑料做机器里需要的零件。

后来随着3d打印技术的发展，逐步发展出了融化金属作为零件的机床，运行方式和电焊类似，可以将熔丝融化进行焊接。

不过3d打印数控技术更加成熟，可以直接融化金属制作零件。

只需要初期先设计好绘图软件，设定好程序后操控机械臂。然后通过智能视觉系统发射出的紫外线或者激光进行测量校准，自行判断打印金属零件是不是存在问题，还能进行调控。

金属打印需要非常高的稳定来熔化金属，一般是通过光子束加热或者激光或等离子加热。

由于受到空气中温度、压力等综合因素的影响制造出来的金属零件质地很软，同时也会有气孔、裂纹等瑕疵，不能满足零件的需要。

为了解决这些问题，张海鸥考虑使用等离子体进行加热和融化金属，这是因为电弧产生的等离子体价格便宜、温度高，所以成为了张海鸥团队的首选。

但是电弧对人的伤害很大，因为，它的光强度对人体的眼睛很不友好，甚至还会影响到人体的皮肤组织。

况且这种等离子体也存在许多问题，比如难以控制温度，等离子很容易就把金属熔化。并且融化后的金属比较软，不易成型。

为了减少由于外界环境干扰导致的零件质量问题，在实际操作中，首先考虑将等离子体的温度降低，但是这样会导致打印的速度变低。

张海鸥教授决定不降低焊枪的温度，而是降低金属的温度，并且他在焊枪口加了一套智能系统，通过智能视觉系统将金属按照预定进行降温或者加温，这样初期的零件铸造就完成了。

但是这样铸造的零件出来后，还不具备相应功能，因为质地较软。

为了完善这一情况，就要对铸造出来的零件进行锻打，将金属在铸造过程中的杂质通过锻打提高金属的韧性，最后制作出合格的成品。那么张海鸥教授如何解决锻打的问题呢？

有志者，事竟成。

在3d打印技术中加入锻打技术，这需要从装备加工工艺和原材料等方面进行研发，而张海鸥手里关于产品质量控制的文档就多达50多个。

经过反复试验，张海鸥团队终于克服了复杂曲面构建和增材等核心难题。同时，使用什么样的锤子进行锻打也是张海鸥团队的思考方向。

后来，张海鸥教授想到了利用激光脉冲产生的动能来充当铁锤来进行锻打，再增加一个刀具就完成了切割金属工具。

这样通过铸锻铣全套制作工艺，就造出合格的金属3D打印零件了。

但是在实际运用过程当中会有两种以上的合金进行铸造。由于各个合金的熔点不一样，所以需要控制不同金属融化后的温度。

他就在这个系统内增加了一个智能降温系统辅助。就这样，通过各种智能辅助系统，终于制造出了铸锻铣一体化3d打印数控机床。

3D打印技术最大的优点就是可以运用计算机来实现不同功能协调一致的结果。

从开始的定制到后期的制作，都可以通过计算机程序进行，这极大地压缩了产品的生产周期、降低了生产成本。相较于之前的数控机床，这项技术比较成熟。

2009年张海鸥就有将3d打印技术和数控机床结合在一起的想法。刚开始，张海鸥利用这项技术生产的高精度零件，但是存在误差，需要二次加工才能制造出符合标准的零件。

张海鸥得知后，就带着团队对3d打印进行攻关。

随着钻研的深入，张海鸥团队终于将整个生产流程机械化，达到了生产标准，比如一些医疗领域的高精度仪器设备，或者是太空领域中的一些毫米级元件等。

由此张海鸥获得了第45届2日内瓦国际发明展金奖、第19届英国发明双金奖，紧接着他又获得了国家级大型飞机发动机核心机奖。

其实早在张海鸥研究铸锻铣一体化3d打印数控机床之前，美国也曾经有过类似的想法并给予了资金支持，但是他们终究没能研制出来，这也是美国三番五次前来收购这项技术的原因。

有了张海鸥团队制作的铸锻铣一体成型3D打印数控机床，不但在零件制造上超越了传统模具的切削方式，而且还是一种全新的技术，欧美国家是没有我国这项技术储备的。

自从有了这项技术，困扰中国多年的行业难题终于解决了，我国的高端精密机床领域处于国际领先地位，彻底打破了西方高端机床的垄断。

伟大的科研工作者默默地为祖国奉献着，我们应该向他们表达自己最真挚的敬意。

中国没有的世界尖端技术都有哪些

中国弯道超车，有哪些尖端科技领跑全球？

中国能够弯道超车，也是通过自身努力得到的一种成果，有一些尖端的科技能够备激领跑全球，无论是智能技术还是交通方面，都有着显著的发展，而我国的高铁是非常有科技含量的，能够领跑全球。

中国通过几十年的发展速度越来越快，令国人振奋，在这个期间我们国家已经实现了弯道，超车有一些尖端的技术是能够领跑全球的，其中就有高铁，还有特高压输电技术以及盾构机，还有北斗导航系统，这些都是尖端科技能够领跑全球。这些高尖端的科技让国外人看到之后，就会认为中国是世界工厂，能够在短时间内有这样大的成就，也是非常不容易的一件事情，更源于背后科技人员的努力。

高铁的发展让中国的经济发展有着起飞的状态，跟一些西方国家相比，中国的高铁起步的时间是比较晚的，虽然在上个世纪60年代已经有了修新干线的情况出现，但是起步比较晚，发展的势头确实非常的迅猛，在几十年间已经有了4万公里的铁路运营，还有多条高铁正在修建当中下一步的目标就敬厅是让中国的高铁走向世界，从而带动中欧高速铁路。当北斗导航系统出现之后，就能够让我们自己掌握一些关键的信息。

当中国的北斗系统出现之仿稿袜后，会发现无论是定位能力还是抗干扰能力，都能够达到最强，在这几十年间有着太多太多的变化，让中国的科技迅速的发展。无论是超计算机还是可控核聚变技术以及量子计数这些都是属于世界的顶尖水平，这一切也是现实，并不是偶然出现的，而这也是中国发展的一种必然结果，会有技术上的积累，从而达到厚积薄发助力我国快速发展。