​盤點航空航天領域應用3D打印技術進行生產、修復的情況

來源：航空制造網

背景：3D打印技術作為智能制造“工業(yè)4.0”的核心技術之一廣受全球制造業(yè)的追捧。航空航天領域，也因為對復雜精密構件快速制造的需求，對昂貴材料降本增效的需求，對重型材料輕量化的要求，以及對材料強度的需求等等，已經向3D打印技術伸出橄欖枝。

3D打印技術在航空航天領域應用的優(yōu)勢
第一，快速原型驗證，快速迭代，用傳統(tǒng)工藝制造渦輪葉片，期間需要開模具，從設計到制造大約需要半年時間；而用增材技術可以快速在一個月之內實現(xiàn)迭代：在2017年GE航空決定將這一技術投入到GE9X發(fā)動機的低壓渦輪葉片，該發(fā)動機將被運用于波音777系的后續(xù)機型。

第二，提升設計自由度，過去設計非常復雜的構件很難制造或者成本非常高，甚至根本無法制造。利用增材制造工藝，可以用相對簡單的方式生產高度復雜的二維或三維金屬部件，這是整體形成由實心和網格部分組成的結構部件的可行方式。

第三，降低成本，它不需要模具，可以快速地行進一些制造，此外就是修復，對于民用航空來說維修是很大的問題。要降低成本，用增材的方法可以降低成本五分之一，比如整體葉盤、葉片等等。


世界兩大飛機制造商早已率先步入3D打印領域
相關報告顯示，2018年3D打印產品在航空航天領域的應用占比約19%，以1%的差別略低于榜首的工業(yè)機械。諸如空客和波音兩大飛機制造商早已率先步入3D打印時代，將3D打印技術應用于飛機零部件制造中。

空客在2016年已經運用直接金屬激光燒結（DMLS）技能制作出了一個名為Scalmalloy的超強度仿生學合金阻隔構造，這個無窮的綜合性金屬3D點設備在可重復性、出產率和靈活性方面是其它同類體系的10倍。

3D打印的Scalmalloy機艙阻隔構造

在2003年，波音就通過美國空軍研究實驗室來驗證一個3D打印的金屬零件，這個零件是用于F-15戰(zhàn)斗機上的備品備件。通過3D打印加工鈦合金，替代了原先的鋁鍛件，而鈦合金的抗腐蝕疲勞更高，反而更加滿足這個零部件所需要達到的性能。

知名OEM公司的應用歷程及趨勢
美國GE公司的燃油噴嘴從1996年開始做研究，用了16年時間通過適航論證，涉及到諸多實驗內容，比如原型驗證、扇形全環(huán)一直到飛行試驗，期間經歷了相當漫長的周期。從GE公司來看，其明確的趨勢就是向整機應用的發(fā)展。如新渦槳發(fā)動機，855個零件簡化到12個零件，用30%零件用增材的方法，提高了功率，降低油耗，減少重量。

P&W公司（Pratt & Whitney Group）作為美國最大的兩家航空發(fā)動機制造公司之一，利用EBM技術完成了核心同步環(huán)支架，過去利用3D打印技術制造的大多是靜止件，2018年他們用了整體葉盤，這是發(fā)動機上非常重要的轉子件，取得了不錯的成效，開啟了我們增材制造在轉動件上的應用。

未來的挑戰(zhàn)以及今后的趨勢
“增材制造技術在航空領域的應用最大的問題就是適航認證，全部環(huán)節(jié)都要有標準，性能數(shù)據必須要可靠”--中國航發(fā)商發(fā)雷力明在2019TCT亞洲峰會上提到。

在2020年TCT亞洲峰會的舞臺上主辦方將邀請到中國科學院空間應用工程與技術中心的副研究員趙偉，中國航空制造技術研究院高級工程師陳新松，以及德國空客首席產品開發(fā)官Jonathan Meyer等重量級嘉賓參與2020 TCT亞洲峰會—航空航天論壇的分享與探討，屆時將與到場聽眾一起暢談增材制造技術在航空航天領域未來的挑戰(zhàn)與趨勢。