一个月前笔者也写过一篇关于C919的文章，提到了对美国发动机的担忧和对“组装机”的澄清，近几天由中国科协“科创中国”举办，抖音、西瓜视频联合出品的《院士开讲》栏目中，恰好约请到了海内有名院士王华明和曹春晓讲授科学知识，于是，本日就顺着栏目再来说说C919中的3D打印技能和材料轻量化问题。
万物皆可打，飞机也不例外
3D打印又叫增材制造技能，由于能把繁芜的三维问题平面化为二维，以是俗称“打印”。
但它的实质和打印可是完备不同，思路是把零件拆分成无穷个平面，通过材料的叠加“从下到上”来制造实体零件，从而跳过传统的铸造、切削手段，节省工艺韶光和本钱。
王华明院士一开场抛出的不雅观点就引起了各方的把稳，他提到，当今想要制造大型构件，会受到传统冶金/成型技能的事理性制约，因此尺寸很难打破极限的大小。而C919的零件恰好知足“受制约”的两个特性：性能高、尺寸大。
大尺寸的零件反而难造？这彷佛有点反知识了，但是不妨想想看，一个零件之以是有一个规定尺寸，正是由于是这个大小才能发挥它最高的性能。以机器人为例，我们现在的仿人形机器人险些都和人类一样平常大小，并没有国家异想天开，像电视里那样，造出一个酷帅拽的巨大机器人用于战役。
缘故原由很大略：就算把小机器人内部的组件等比例放大，只会让那些精密的零件变得笨重，无法利用，你能想象一个电视屏幕大小的芯片正常运作吗？
如果要让大机器人像人一样活动，那么内部空间也必须像原来一样眇小、均匀才行，为此，必须要额外添加很多的零件，“致密”内部空间。这样一来，设计的难度、技能的难度和本钱都呈指数级上升，就算画得出设计图，以人类目前的科技水准也很难造得出来，也根本没这个必要去造。
这就叫“成型的事理性制约”，是一个正常的物理法则，像一堵高墙一样平常阻挡着人类发展巨大装备的道路。
话题重新回到C919上来。王明华院士先容道：C919的机头主风挡窗框正是这么一个构造繁芜，尺寸巨大的家伙，当时在全天下仅仅有一家欧洲公司能造，但欧美一开口，光是模具费的要价就高达1300万元公民币，还须要2年才能出货。
如果依赖这家欧洲公司，必定会造成C919的本钱费大型膨胀，本钱费一膨胀，C919的性价比和竞争力可就完备比不了空客和波音了，何况，国产大飞机的研发紧赶慢赶，哪里可能在一个窗框上耗2年呢？
于是，中国人自己想办法。2009年，王华明院士及其科研团队耗时仅55天交出告终果，这个窗框从大小到构造都和设计图纸千篇一律，而总用度乃至还不到200万元！
这堪称奇迹的成绩，正是刚才所说的3D打印做出来的。
王院士还先容了3D打印的详细过程：通过打算机掌握激光，将合金粉末熔化为液态，接着激光掌握着这些液态合金使其在基底材料上游走，像膜一样逐层堆积，“成长”成一个完全、精密的三维零件。
看似大略的过程，却是王院士及其团队早从2000年开始就潜心研究，寻求打破，直到现在才摸索出来的一条与传统截然不同的道路。
经《院士开讲》先容，当时美国在这个领域的起步比我们还早很多，然而在疲倦性能等方面打破失落败，终极在2005年旁边得出结论：这条路走不通。
然而便是这条美国放弃了的路，中国团队走出来了，它性能高、本钱低、周期短，而且泛用性广，以前我们能设计出来却造不出来的零件，也可以利用3D打印技能一并完成，除了C919也可以在其他领域运用，前景可期。
在栏目中，王院士感慨做创新注定是一条坎坷的路，要做好隐姓埋名、终生磨不出一剑的生理准备。好在总算是功夫不负有心人，2013年，这项名叫“飞机钛合金大型繁芜整体构建激光成形”的技能被评为了国家技能发明奖一等奖，目前已经有了比较成熟的工业化制造流程，我国也成为了天下上唯一一个节制该项技能并实现工程运用的国家。
C919的轻量化：爱国心中的钛合金讲完了C919中的3D技能，再来讲讲栏目中的另一个“重磅”，3D技能的原材料——钛合金。
钛合金是在上世纪50年代发展起来的一种新型构造金属，强度高、耐堕落、耐热，航天、航母舰载机都离不开它的利用。这次在C919上，钛合金利用的比例远比以前的大多数飞机和战斗机都要高。它让C919在担保“大”的同时，还担保了轻量化，极大水准降落了燃料本钱。
但要提及中国的钛合金，不仅起步晚，还被当年的铸造技能拖了后腿，发展得可谓相称坎坷。
在冷战期间，美苏早早就将钛合金利用在军事核潜艇当中，而钛合金的这些技能传入中国，则要等到美苏都玩了12年往后了。那时，中国乃至没几个人听说过这种东西，但当时有一位22岁刚毕业于上海交通大学，参加研究事情的研究员对此很好奇，开始投入对钛合金的研究，这一投入，便是一辈子。
钛合金固然好用，却是一块难啃的“硬骨头”，其熔点达到了1668℃，比同条件下的金足足高了600多℃，也因此，要将钛合金铸造为精密、大型的构件非常困难。
1979年，我国空军须要预备一架新的歼击机，为此须要用到一个1分钟须要迁徙改变10000多次的大型钛合金底盘。但由于当时的铸造技能怎么都达不到精度水准，国家无奈之下打算入口国外产品。
这件事情让那位研究员得知后，心潮难平，决心好好为民族争口气。之后，他研制出一种名叫“高低温交替铸造”的新方法，不仅一举破解了钛合金难以精准铸造的难题，乃至还降落了铸造难度和铸造水准，也正是在这个期间，钛合金不仅仅用于军用，民用用场大量激增，在假牙、枢纽关头修复、保温杯、炒菜锅……里随处可见。
如今，中国成为了天下上最大的钛合金国家之一，昔日的无名小卒已经成为了现在的中国钛合金之父——曹春晓院士，他在栏目中提及上述经历时，毫无自大和吹嘘，有的只是温和沉着的讲述。
作为中国航空材料研究的先驱，他和他的同事让中国的钛合金从0起步，到如今多达18种处理工艺，包括熔炼、铸造、热处理，以及之条件到的3D打印工艺，为我国如今的C919做出了卓越的贡献。
曹院士先容道，在这次C919当中，钛合金的用量达到了8%，赛过波音777的7.5%一筹，略逊于美国最前辈运输机C-17的10.3%，但由于C919是我国第一架大型民用客机，要讲究经济性，以是比军用机用得少一些。
除了飞机，钛合金在我国中航专为C919自主研发的长江1000发动机里面也有大量利用，达到了23%，约占整体四分之一的质量，完成了轻量化。虽然长江1000从装机测试到上市或许还要一些韶光，但至少我们在“去美国化”的路上已经踏出了主要一步。
现在，曹春晓院士已有87岁高龄，在他的心脏起搏器里也有着钛合金的存在，他笑谈道：“我终生研究的东西，提高了我的生活质量。”如此一看，钛合金已经成为了曹春晓院士羞辱爱国之心的一部分，永久不可分割。
尾声
87岁的曹春晓师长西席是第一代科学家，他研究出了钛合金新材料的铸造手腕，降落了利用门槛；50岁的王华明师长西席则是改革开放后发展起来的科学家，他研究出3D打印的新路线，让钛合金变得更加可用、有用。
正是这样的他们代代接力，才让中国的科技培植越来越宏伟。而现在，又轮到新的年轻人们参与进来了，这是《院士开讲》举办科普活动的意义，也是两位院士共同的欲望。
C919也象征着我国高端制造工业登上新的台阶、间隔航空强国的梦想又提高了一大步。当然，利用了多种新技能的它是否做到了尽善尽美，那还要等待韶光来判断。目前，已有可靠第三方预估C919的售价在0.8亿美元旁边，年发卖额有望达到80亿美元，未来也或将为我国航空家当带来约68%的增量。
现在，万事俱备，只欠东风！
至于它何时能正式利用，带着民众飞上天空，仅仅只缺你我的等待了。
#国产大飞机背后的中国黑科技#
