他的3D打印技術與夢天艙一同逐夢寰宇

來源：上海科技

“我們主要做的是先進制造3D打印,，這個技術從不太被認可、被認為是只能制造塑料玩具,，到在夢天艙上有幾十件金屬產品的應用,。”

航天八院149廠創(chuàng)新中心主任,、上海工程技術研究中心“復雜金屬構件增材制造中心”主任,、中國機械工程學會增材分會學術委員、2020級啟明星趙凱向上�,？萍冀榻B,。

近期，趙凱的科研團隊研發(fā)了系列化增材制造工藝與裝備,，實現(xiàn)了航天器大型輕質承力構件的增材制造，制造的產品通過了一系列考核驗證,，成功應用到了重大型號產品,，實現(xiàn)了該項技術的成果轉化。

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從不被看好,，

到實現(xiàn)成果轉化

隨著運載火箭,、空間飛行器和其他領域高端裝備的快速發(fā)展，對低成本,、短流程,、快批產等制造特征的要求越來越高。

針對以上需求,，趙凱的團隊自主研制了具有智能化路徑規(guī)劃,、多軸聯(lián)動解耦和全惰性氣氛保護等特點的大型金屬構件系列化增材制造裝備和成套工藝，特別是克服了大型構件增材成形過程中應力集中導致變形開裂等問題,，實現(xiàn)了米級尺寸鈦合金構件,、3.6米級高強鋼等大型構件的一次打印成形，其中多款鈦合金球形燃料貯箱已成功應用為衛(wèi)星等航天器,。

其實,，在最初，趙凱團隊研發(fā)的技術并沒有被看好,�,！皞�別典型產品的成功研制并不能拓展該項技術的全面運用,，大家對新工藝新方法能否批量運用還是存在很多顧慮�,！壁w凱介紹說,。

為了能夠打消設計師和型號老總的顧慮，滿足航天產品的可靠性一致性要求,，趙凱的團隊在相關專項的支持下,，開展了大量的基礎實驗驗證工作，并制定了從原材料到后處理再到檢驗的全鏈條工藝過程管理方法,，最終形成了一系列工藝規(guī)范和技術標準,，支撐了該項技術的在空間站夢天艙等型號的應用。

“目前,，航天八院149廠主要負責運載火箭,、空間飛行器，戰(zhàn)術武器地面系統(tǒng)的制造,、總裝和發(fā)射場服務,。”趙凱介紹說,，“同時,，企業(yè)也完成了載人航天、探月工程等一系列國家重大工程任務,�,！�

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他說，

懷著航天人的使命前行

“在制造領域,，有很多新的高性能的產品我們設計得出來,，但制造不出來，所以需要有更多人投入到這個領域中來,�,！�

趙凱之所以從事當前的研究領域，主要是因為在大連理工讀研究生時,，就在圍繞航天領域先進制造技術開展了課題研究,，從而體味到了作為一名航天制造領域研究者的使命感。

“在看到我們國家航天技術飛速發(fā)展的同時,，我也看到,，其他國家并沒有放慢在這個領域的攻關力度�,！壁w凱說,，“同時我上學所在的科研團隊也非常支持學生投身于國家重大工程領域，多位師兄師姐也都在航空航天領域工作,，所以我就業(yè)時覺得能投身航天制造領域是非常有必要,、也非常令我自豪的,。”

實施載人航天工程以來,，廣大航天人牢記自己的使命,，不負重托，秉持著特別能吃苦,、特別能戰(zhàn)斗,、特別能攻關、特別能奉獻的載人航天精神,，日夜投身于科研事業(yè)之中,。

趙凱所在的單位，從2012年起就開始探索增材制造領域,。從最開始只能打印尼龍等塑料件,，到現(xiàn)在可以研制高性能金屬構件，實現(xiàn)了技術的飛躍,。

“正是這股精神讓我們國家這個航天事業(yè)能夠取得現(xiàn)在的成績,，也正是這股精神指引我們從多年前被國際空間站拒之門外的境況，一步步改變到現(xiàn)在,，在太空建造了自己的空間實驗室,。”趙凱說,。

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未來,，

與AI技術為友

“我所在的研究領域，最新的趨勢之一,，是把機器學習、人工智能等技術引入到增材制造方向,�,！�

“因為增材制造過程是涉及材料、結構,、多種物理場和化學場的工藝過程,，其制造裝備是涵蓋多因素、多層次和跨尺度耦合的極端復雜系統(tǒng),�,！壁w凱解釋說。完全按照設計要求實現(xiàn)產品一致,、可靠和高性能生產,，仍然是增材制造面臨的巨大瓶頸和挑戰(zhàn)。如能結合機器學習或人工智能技術等手段,，解耦增材制造極端復雜系統(tǒng),，發(fā)展形/性主動可控的智能化增材制造技術,，將為增材制造技術的材料、工藝,、結構設計,、產品質量和服役效能的跨越式發(fā)展提升奠定充分的科學和技術基礎。

未來,，趙凱團隊在科研上的主要設想是契合上�,！�3+6”產業(yè)體系，特別是人工智能這一先導產業(yè),，推動人工智能與航天制造深度融合,，促進航天制造技術的數(shù)字化轉型。具體是以增材制造智能化為抓手,，克服現(xiàn)有的制造過程中人為參與干涉頻次多和人工經驗依賴程度高等問題,，研發(fā)具有自采集、自建模,、自診斷,、自學習、自決策的形/性主動可控的智能化增材制造裝備,，提升增材制造技術應用的可靠性,，促進增材制造技術大規(guī)模應用。

面臨國家發(fā)展要求和外部復雜挑戰(zhàn),，中國航天事業(yè)發(fā)展對人才梯隊建設提出了更高要求,。“期待我們團隊能夠創(chuàng)造出顛覆性新結構和新功能器件,，為航天強國建設做出更多貢獻,。”趙凱說,，“也希望能有更多的有志青年加入到航天等國家重大工程領域來,，我相信我們也會給大家一個發(fā)揮自己才能的舞臺�,！�