航空航天领域为何越来越离不开增材制造

为摆脱对国外火箭发射系统的依赖，美国空军向私人航天公司SpaceX与和Orbital ATK抛出了一份总价高达2.41亿美元的大合同。这两家公司将为空军研制先进的火箭发动机原型，而3D打印技术将在其中扮演关键的角色。

过去的几年，各国军事部门和航空航天部门对于3D打印技术可谓是情有独钟，尤其是对于美国这样一个军事大国来说，用到3D打印技术的频率越来越高。比如，2014年，在其埃塞克斯号航空母舰上安装了一台金属3D打印机，而在几个星期以前，他们又分别为杜鲁门号航母和奇沙冶号航母各配备了一台3D打印设备。今年7月份，美国国防部武器供应商雷神公司对外宣称，他们已经使用了3D打印技术制作了制导武器的几乎所有组成部分，这包括3D打印的火箭发动机，用于引导和控制系统的部件，导弹本身，导弹翅片。未来，雷神公司的3D打印导弹可能就会出现在战场上。写到这里，笔者就想，3D打印为何总受到军事领域航空航天领域的青睐？一起分析一下就知道了。

3D打印技术作为第三次工业革命制造领域的典型代表技术，3D打印的发展时刻受到社会各界的广泛关注。尤其是航空航天制造企业，更是不惜耗费大量财力、物力加大研发力度，以确保自己的技术领先优势。
 

金属3D打印技术修复零件

作为工业界皇冠上的璀璨明珠，航空航天制造领域集成了一个国家所有的高精尖技术，而金属3D打印技术作为一项全新的制造技术，其在军事领域以及航空航天领域的应用优势突出，主要表现在以下几个方面：

1、缩短新型航空航天装备的研发周期

航空航天技术是国防实力的象征，也是国家政治的体现形式，世界各国之间竞争异常激烈，因此，各国都想试图以更快的速度研发出更新的武器，使自己在国防领域处于不败之地。而金属3D打印技术让高性能金属零部件，尤其是高性能大构建的制造流程大为缩短。无需研发零件制造过程中使用的模具，这样就可以极大地缩短产品研发制造周期。

2、提高材料的利用率，节约昂贵的战略材料，降低制造成本

航空航天制造领域大都是在使用价格昂贵的战略材料，比如像钛合金、镍基高温合金等难加工的金属材料。传统制造方法对材料的使用率很低，一般不会超过2%—5%，材料的极大浪费也就意味着机械加工的程序复杂，生产时间周期长。如果是那些难以加工的技术零件，加工周期会大幅度增加，制造周期明显延长，从而造成制造成本的增加。3D打印技术只需进行少量的后续处理即可投入使用，材料的使用率达到了60%，有的甚至达到了90%以上，可以降低制造成本，节约原材料。

3、优化零件结构，减轻重量，增加使用寿命

对于航空航天武器装备而言，减轻重量是永恒不变的主题，不仅可以增加飞行装备在飞行过程中的灵活度，而且增加载重量，节省燃油，降低飞行成本。传统制造方法已经将零件减重发挥到了极致，但3D打印技术的应用，可以优化复杂零部件的结构，在保证性能的前提下，将复杂结构变换重新设计成简单结构，从而起到减轻重量的效果。3D打印技术通过优化零件结构，使零件的应力呈现出最合理化的分布，减少疲劳裂纹产生的危险，从而增加使用寿命。

4、零件的修复成型

金属3D打印技术，除用于生产制造之外，其在金属高性能零件修复方面的应用价值绝不低于其制造本身。就目前情况而言，金属3D打印技术在修复成型方面所表现出的潜力甚至是高于其制造本身。以高性能整体涡轮叶盘零件为例，当某一叶片受损，则整个涡轮叶盘将报废，直接经济损失高达百万元。

而使用了3D打印技术以后，在受损部位进行激光立体成型，就可以恢复零件形状，且性能满足使用要求，甚至是高于基材的使用性能。由于3D打印过程中的可控性，其修复带来的负面影响很有限。

以上是3D打印技术在航空航天领域的应用优势，其技术优势明显，但也绝不是意味着金属3D打印是无所不能的，在实际生产中，其技术应用还有很多亟待解决的问题，比如，3D打印还无法适应大规模生产，满足不了高精度需求，无法实现高效率制造等。

而且，设备成本高居不下也是制约3D打印技术发展的一大因素，很多民用领域还无法承担起如此高昂的设备制造成本。随着材料技术、计算机以及激光技术的不断发展，制造成本将会不断降低，满足制造业对生产成本的承受能力，未来的3D打印技术一定会在制造领域绽放光芒。

声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。