光譜照進“太空菜園” ——記北京工業(yè)大學陳繼民教授激光3D打印團隊

來源：中國網(wǎng)

科技新時代，“太空菜園”——一項令人興奮的科技成果沖上熱搜。中國空間站，科技與美味的交織，盡顯科技魅力。夢想照進現(xiàn)實，光譜科技服務“太空菜園”。背后是無數(shù)科研人員的智慧和努力。北京工業(yè)大學陳繼民教授團隊就是這樣一支特別能戰(zhàn)斗、特別能奉獻的科研團隊，他們用精湛的科學技術探索太空中的生命奧秘，譜寫著太空里的“田園詩”，用實際行動踐行了科技人員的國家使命和社會擔當。

激光工程助力“太空菜園”

“太空菜園”是中國航天事業(yè)的一個縮影，它展示了我國在科技創(chuàng)新方面的雄心和實力。這些需要尖端專業(yè)技術的深度支撐，其中光學工程專業(yè)就位列其中。陳繼民教授是北京工業(yè)大學激光工程研究院教授、博士生導師、3D打印工程中心主任。他作為一名優(yōu)秀的科技工作者，除了在專業(yè)領域有很深的造詣，在社會組織上還擔任重要職務。兼任北京市數(shù)字化醫(yī)療3D打印工程技術研究中心主任，北京生態(tài)設計與綠色制造促進會首席技術專家等學術任職。中國增材制造標準化技術委員會（SAC／TC562）委員，中國光學學會激光加工專業(yè)委員會委員，中國機械工程學會特種加工理事。

不忘初心，牢記使命，陳繼民教授帶領一批青年科學家在科研道路上砥礪前行。為滿足空間站中植物生長對光照、養(yǎng)料、水分、空氣等特定需求，團隊研發(fā)了專用的激光3D打印技術，為太空栽培裝置打印了我國首套專業(yè)的植物栽培裝置栽培杯，讓植物可以盡享“日光浴”。

團隊青年骨干曾勇副教授為了攻克航天彈性體材料激光增材制造浸潤性調(diào)控、大尺寸形變調(diào)控等關鍵技術，日以繼夜，一絲不茍地完成了基于激光增材制造工藝的空間站綠植培育裝置栽培杯一體化制造，相關裝置搭乘天舟六號貨運飛船進入天宮實驗室，用精湛的技術助力“太空菜園”喜獲豐收。青年骨干姚海華老師，圍繞任務需求，兢兢業(yè)業(yè)，積極配合團隊進行激光增材制造可控成形技術攻關工作，通過模擬微重力條件下的運行環(huán)境，完成了對打印的綠植培養(yǎng)裝置的模擬測試，提高了3D打印件在太空中使用的可靠性。團隊骨干王潛老師盡心竭力，完成系統(tǒng)總體交付的任務，在短時間內(nèi)解決了太空菜園栽培杯的結構光掃描建模和圖像處理難題，展現(xiàn)出團隊超強的綜合技術能力。

高效運作的背后，是團隊科研人員與時間的賽跑。時間緊、任務重，從接到任務起，最終僅用60天就實現(xiàn)了正樣產(chǎn)品的正式交付，將搭載該栽培杯的太空栽培裝置送上太空，開啟了空間站植物栽培工作，為“太空菜園”建設奠定了基礎。

攻克3D打印“卡脖子”難題

“太空菜園”，光學工程大有可為。航空發(fā)動機技術，同樣需要光學攻克技術難題。殊不知，通過復雜氣冷內(nèi)腔結構，改善渦輪葉片散熱能力已成為先進航天發(fā)動機制造的關鍵，而陶瓷型芯是制造這種內(nèi)腔結構的核心部件。內(nèi)腔形狀越復雜，冷卻效果越優(yōu)異。而傳統(tǒng)方法往往難以加工內(nèi)腔結構復雜的陶瓷型芯，陶瓷3D打印技術成為解決這個難題的有效方案。目前，陶瓷型芯3D打印設備和材料主要掌握在美國、德國、法國、奧地利等少數(shù)幾個發(fā)達國家手中，相關核心技術和方案成為制約我國陶瓷型芯3D打印發(fā)展的“卡脖子”難題。

為打破國外壟斷，陳繼民教授團隊與康碩電氣進行聯(lián)合技術攻關，自主研制出大尺寸陶瓷型芯3D打印機和高性能陶瓷成形材料。目前，設備已經(jīng)投入工業(yè)化生產(chǎn)，填補了陶瓷型芯3D打印設備國內(nèi)空白，為陶瓷3D打印的國產(chǎn)化鋪平了道路，實現(xiàn)了設備－材料－工藝閉環(huán)鏈條的自主可控。曾勇、王潛、姚海華老師默默付出、無私奉獻，攻克了陶瓷3D打印的軟件控制等相關技術，開發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權的陶瓷3D打印軟件，對3D打印陶瓷行業(yè)實現(xiàn)我國航空航天、生物醫(yī)療、機械電子領域關鍵零部件制造的國產(chǎn)化具有重大意義，將促進我國陶瓷3D打印工具軟件、裝備、材料與服務產(chǎn)業(yè)鏈的健全和健康發(fā)展，為打破國外技術壟斷，解決我國陶瓷型芯的“卡脖子”難題，具有積極的戰(zhàn)略意義。

激光科研 碩果累累

陳繼民教授1986年畢業(yè)于華中科技大學，獲機械工程工學學士學位，同年推免華中科技大學機械工程研究生，1989年獲工學碩士學位。1998年考入北京工業(yè)大學攻讀光學工程專業(yè)博士學位，期間赴德國Ravensburg 合作研究。之后進入北京工業(yè)大學機電工程博士后流動站，2003年出站留校工作。2011年9月－2012年9月美國紐約州立大學Buffalo分校訪問學者，2018年赴美國Boston大學進行訪問研究。陳繼民在科研道路上不斷提高完善自己工作科研水平，于2016年榮獲中國產(chǎn)學研合作創(chuàng)新獎。2018年8月指導研究生參加第十三屆中國研究生電子設計競賽獲企業(yè)類一等獎。還曾獲中國發(fā)明學會發(fā)明獎、北京市科技進步獎發(fā)明2等獎等榮譽獎項；主持參加完成了國家“973”計劃、國家“863”計劃重點項目等。發(fā)表論文180余篇，獲得專利30余項，出版專著4部，譯著2部。

如此硬核履歷正是陳教授不斷探索，銳意進取的見證。目前陳繼民教授主持完成的科研項目有20多項。包括中國博士后科學基金資助項目：“三維YAG激光加工機器人的離線自動編離線自動編程系統(tǒng)研究”；國家自然科學基金“激光組裝粉末微燒結研究”；中國工程院戰(zhàn)略咨詢項目“3D打印材料及應用發(fā)展戰(zhàn)略研究”以及北京市科委重點與重大項目等。

人才培養(yǎng)結碩果

陳繼民教授深知“人才作為第一資源，在科技的發(fā)展中起著關鍵作用”。為了培養(yǎng)未來的人才，陳繼民教授傾盡全力，科研開發(fā)、教書育人同行并重，因人而異，因材施教，耐心，細心，為國家培養(yǎng)棟梁之材。取得教育教學成果近20項：自2017年以來指導學生參加了中國互聯(lián)網(wǎng)＋大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽獲得北京賽區(qū)三等獎；指導學生參加2020年第六屆、2021年第七屆中國互聯(lián)網(wǎng)＋大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽均獲得北京賽區(qū)二等獎、三等獎。

激光應用于材料加工，被譽為制造技術的革命�！疤�空菜園”、3D打印等越來越多的領域亟待激光科技的照亮。陳繼民教授不忘初心，他堅持做一名堅定的“追光者”，以激光為國鑄劍，闊步邁向世界前列。（文／陳偉）