​盤點(diǎn)航空航天領(lǐng)域應(yīng)用3D打印技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)、修復(fù)的情況

來源：航空制造網(wǎng)

背景：3D打印技術(shù)作為智能制造“工業(yè)4.0”的核心技術(shù)之一廣受全球制造業(yè)的追捧。航空航天領(lǐng)域，也因?yàn)閷?duì)復(fù)雜精密構(gòu)件快速制造的需求，對(duì)昂貴材料降本增效的需求，對(duì)重型材料輕量化的要求，以及對(duì)材料強(qiáng)度的需求等等，已經(jīng)向3D打印技術(shù)伸出橄欖枝。

3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)
第一，快速原型驗(yàn)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(shè)計(jì)到制造大約需要半年時(shí)間；而用增材技術(shù)可以快速在一個(gè)月之內(nèi)實(shí)現(xiàn)迭代：在2017年GE航空決定將這一技術(shù)投入到GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓渦輪葉片，該發(fā)動(dòng)機(jī)將被運(yùn)用于波音777系的后續(xù)機(jī)型。

第二，提升設(shè)計(jì)自由度，過去設(shè)計(jì)非常復(fù)雜的構(gòu)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(duì)簡(jiǎn)單的方式生產(chǎn)高度復(fù)雜的二維或三維金屬部件，這是整體形成由實(shí)心和網(wǎng)格部分組成的結(jié)構(gòu)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(jìn)一些制造，此外就是修復(fù)，對(duì)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(jī)制造商早已率先步入3D打印領(lǐng)域
相關(guān)報(bào)告顯示，2018年3D打印產(chǎn)品在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用占比約19%，以1%的差別略低于榜首的工業(yè)機(jī)械。諸如空客和波音兩大飛機(jī)制造商早已率先步入3D打印時(shí)代，將3D打印技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)零部件制造中。

空客在2016年已經(jīng)運(yùn)用直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）技能制作出了一個(gè)名為Scalmalloy的超強(qiáng)度仿生學(xué)合金阻隔構(gòu)造，這個(gè)無窮的綜合性金屬3D點(diǎn)設(shè)備在可重復(fù)性、出產(chǎn)率和靈活性方面是其它同類體系的10倍。

3D打印的Scalmalloy機(jī)艙阻隔構(gòu)造

在2003年，波音就通過美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室來驗(yàn)證一個(gè)3D打印的金屬零件，這個(gè)零件是用于F-15戰(zhàn)斗機(jī)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(gè)零部件所需要達(dá)到的性能。

知名OEM公司的應(yīng)用歷程及趨勢(shì)
美國(guó)GE公司的燃油噴嘴從1996年開始做研究，用了16年時(shí)間通過適航論證，涉及到諸多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，比如原型驗(yàn)證、扇形全環(huán)一直到飛行試驗(yàn)，期間經(jīng)歷了相當(dāng)漫長(zhǎng)的周期。從GE公司來看，其明確的趨勢(shì)就是向整機(jī)應(yīng)用的發(fā)展。如新渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，855個(gè)零件簡(jiǎn)化到12個(gè)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(guó)最大的兩家航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司之一，利用EBM技術(shù)完成了核心同步環(huán)支架，過去利用3D打印技術(shù)制造的大多是靜止件，2018年他們用了整體葉盤，這是發(fā)動(dòng)機(jī)上非常重要的轉(zhuǎn)子件，取得了不錯(cuò)的成效，開啟了我們?cè)霾闹圃煸谵D(zhuǎn)動(dòng)件上的應(yīng)用。

未來的挑戰(zhàn)以及今后的趨勢(shì)
“增材制造技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用最大的問題就是適航認(rèn)證，全部環(huán)節(jié)都要有標(biāo)準(zhǔn)，性能數(shù)據(jù)必須要可靠”--中國(guó)航發(fā)商發(fā)雷力明在2019TCT亞洲峰會(huì)上提到。

在2020年TCT亞洲峰會(huì)的舞臺(tái)上主辦方將邀請(qǐng)到中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心的副研究員趙偉，中國(guó)航空制造技術(shù)研究院高級(jí)工程師陳新松，以及德國(guó)空客首席產(chǎn)品開發(fā)官Jonathan Meyer等重量級(jí)嘉賓參與2020 TCT亞洲峰會(huì)—航空航天論壇的分享與探討，屆時(shí)將與到場(chǎng)聽眾一起暢談增材制造技術(shù)在航空航天領(lǐng)域未來的挑戰(zhàn)與趨勢(shì)。