新華社上海2月3日電 旋轉(zhuǎn)上升，猶如飄帶舞動(dòng)，在頂端化作熊熊火焰……正在傳遞中的北京冬奧會(huì)火炬“飛揚(yáng)”自亮相起就廣受關(guān)注。記者從東華大學(xué)了解到，該校機(jī)械學(xué)院孫以澤教授團(tuán)隊(duì)，是此次火炬外飄帶（外殼）的關(guān)鍵制造技術(shù)提供方。對于火炬背后的“黑科技”，科研人員用“高新材料”“高新裝備”“高端制造”這三個(gè)“高”來概括。
走進(jìn)孫以澤的辦公室，寒假里還是熱火朝天的景象。他所領(lǐng)銜的上海市“教育先鋒號(hào)”團(tuán)隊(duì)，曾研制特種救生、通訊繩纜，助力“蛟龍?zhí)枴蓖瓿?000米級(jí)和7000米級(jí)深潛試驗(yàn)，此番又攻關(guān)火炬外殼編織技術(shù)，成功為火炬穿上了碳纖維“外衣”。
2020年，火炬總體承擔(dān)方上海石化找到深耕自動(dòng)編織裝備領(lǐng)域多年的孫以澤，向他拋出難題——用碳纖維復(fù)合材料將“飛揚(yáng)”火炬外飄帶藝術(shù)造型高精度呈現(xiàn)出來。孫以澤表示，火炬的外飄帶造型是一個(gè)高維曲面體，對工程化制造來說是一種極其復(fù)雜的異性結(jié)構(gòu)件。經(jīng)過與設(shè)計(jì)人員的反復(fù)探討和打磨，團(tuán)隊(duì)最終用多維曲面擬合智能算法完成了火炬制造的數(shù)學(xué)建模工作。
而建模只是第一步?；鹁嫱鈿ど舷虏灰粯哟帧⑶娌灰粯雍?，傳統(tǒng)制造工藝無法實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，由東華大學(xué)獨(dú)家研制的大尺寸異形結(jié)構(gòu)件三維高精度球面立體編織機(jī)，成為“編織”這一異形結(jié)構(gòu)件的“秘密武器”。據(jù)介紹，其內(nèi)部共有576個(gè)編織錠子，可編織最大截面500×500毫米，是目前世界上編織尺寸最大的三維球面立體編織機(jī)。設(shè)備工作時(shí)，環(huán)形球面軌道內(nèi)，576個(gè)高速運(yùn)動(dòng)錠子不斷變軌，高速交叉穿梭?！熬拖裨谒能嚨栏咚俟飞希瑤装偕踔辽锨лv車高速交叉穿梭通行。我們通過智能運(yùn)算、精準(zhǔn)變軌控制，避免發(fā)生‘交通事故’?！睂O以澤介紹。
生產(chǎn)車間里，直徑8米的三維球面立體編織機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，成百上千根黑色絲束在其中交叉穿梭，每一束都包含12000根碳纖維絲。只需數(shù)分鐘，便能“編織”出一件精確到“克”的火炬外殼，再經(jīng)過鐳雕、上色、噴高溫漆等工序，就完成了“飛揚(yáng)”火炬外殼的全部制造工作。
據(jù)了解，為了讓碳纖維復(fù)合材料在“編織”過程中“乖乖聽話”，同時(shí)在工業(yè)生產(chǎn)中立體還原飄帶造型柔美飄逸的感覺，科研團(tuán)隊(duì)發(fā)明了所謂“偏心”編織法，解決了大曲率、變密度編織難題；原創(chuàng)了雙機(jī)器人協(xié)同夾持芯?？刂扑惴ǎＷC大尺寸異形結(jié)構(gòu)件“編織”在復(fù)雜受力狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)性能最優(yōu)等，最終實(shí)現(xiàn)火炬外殼三維自動(dòng)化立體“編織”和自動(dòng)化打磨，不僅填補(bǔ)了國內(nèi)空白，在國際上也處于領(lǐng)先地位。
孫以澤表示，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)以科技創(chuàng)新和解決國家急需為己任，圍繞高端織造裝備中的“卡脖子”和短板問題，開展基礎(chǔ)理論研究，突破關(guān)鍵核心技術(shù)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
