航空航天工業(yè)一直尋求增材制造以提高效率丁溅、減少浪費(fèi)唤蔗，成為增材制造早期且熱情的采用者。增材制造技術(shù)已用于飛行器內(nèi)部制造支架窟赏；已用于打印發(fā)動機(jī)零件妓柜，從而大大減少了組件數(shù)量；甚至被用于生產(chǎn)21千克的無人機(jī)，以試驗(yàn)新技術(shù)寸纠。

粘合劑噴射增材制造技術(shù)公司ExOne認(rèn)為雳雄，由3D打印技術(shù)制成的零件通常用于航空航天產(chǎn)品。西科斯基CH-53重型直升機(jī)就是一個(gè)例子帮课，它使用由ExOne 3D打印工具制成的復(fù)合材料空氣導(dǎo)管匙久。這種好處是雙向的，航空航天企業(yè)的興趣也鼓勵(lì)了3D打印的進(jìn)步八泡。航空航天工業(yè)對增材制造的功能有強(qiáng)烈的需求趾马，全世界的大型航空航天制造商都在講述他們的3D打印故事，它得到了驗(yàn)證锚揍，這使人們能夠更認(rèn)真地對待要求更高的應(yīng)用毁察。

3D打印無人機(jī)THOR進(jìn)行飛行試驗(yàn)

空客3D打印支架裝配件。

GE航空：提高增材制造創(chuàng)新能力

出于各種原因防养，航空航天被增材制造所吸引罚考。首先，航空工業(yè)廣泛使用昂貴的金屬组弥，例如鈦笼踩。在傳統(tǒng)的減法制造中，超過90％的材料被去除亡嫌，從而導(dǎo)致嚴(yán)峻的買飛比（BFT：buy to fly ratio）嚎于。3D打印能夠?qū)崿F(xiàn)新形狀，這意味著需要制造的零件數(shù)量將減少挟冠。通過3D打印于购，材料的浪費(fèi)也更少。橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）認(rèn)為知染，航空航天產(chǎn)品必須使用大量的鈦肋僧，會得到很多廢料。在切削工具方面鈦是殘酷的控淡，鈦很難加工嫌吠，增加了停機(jī)時(shí)間和刀具成本，但鈦容易3D打印掺炭。

3D打印也被視為使用較輕材料的一種方式辫诅。除鈦外，此類材料還包括鋁涧狮、碳纖維和復(fù)合材料炕矮。對于某些零件，重量可以減少約一半刹越。輕量化至關(guān)重要——東西越重堡它，將其保持在空中所需的能量就越大。航空航天工業(yè)愿意為增材制造零件支付溢價(jià)，所有的航空航天企業(yè)都做過計(jì)算衍醒，并宣稱增材制造是如何提高其競爭力的席磕。

通用電氣公司一直是最主要的增材制造采用者之一。CFM是GE航空與法國賽峰集團(tuán)之間的平股合資企業(yè)檐伞，擁有四個(gè)經(jīng)過美國聯(lián)邦航空管理局認(rèn)證的3D打印零件。它們是用于GE90-94B的T25傳感器和CFM LEAP燃油噴嘴頭捕如，以及GEnx-2B電動門開啟系統(tǒng)（PDOS）支架和GE Passport氣—油分離器切拳。

CFM LEAP發(fā)動機(jī)的燃油噴嘴系統(tǒng)于2015年在阿拉巴馬州一家工廠首次投入生產(chǎn)，這是首批因3D打印而廣為人知的航空航天系統(tǒng)之一揩池。去年孽倒，該工廠生產(chǎn)了第30000個(gè)燃油噴嘴頭，該工藝也用于GEnx PDOS支架泪桥。GE還開發(fā)了GE Catalyst救鲤，這是一種渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)，可將855個(gè)常規(guī)零件組合成12個(gè)組件秩冈，而GE9X則將300多個(gè)常規(guī)零件組合成僅7個(gè)3D打印組件本缠。GE航空表示已經(jīng)確認(rèn)了80多個(gè)要使用3D打印的零件。

GE航空的增材制造從大量新產(chǎn)品的引入開始入问，但是已經(jīng)將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了降低現(xiàn)有產(chǎn)品成本的基礎(chǔ)上丹锹。增材制造為GE工程師提供了全新的創(chuàng)造自由度，從根本上改變了他們進(jìn)行設(shè)計(jì)的方式芬失。制造成本和設(shè)計(jì)復(fù)雜性之間的范式已經(jīng)顛覆楣黍，使用增材制造，可以優(yōu)化設(shè)計(jì)以提高性能棱烂。3D打印可以加速零件生產(chǎn)和試驗(yàn)租漂，由于零件產(chǎn)出更快，公司提前6個(gè)月完成了Catalyst燃燒室的臺架試驗(yàn)颊糜。

GE還通過收購德國概念激光公司和瑞典Arcam AB的多數(shù)股權(quán)哩治，投資了這項(xiàng)技術(shù)。隨著GE增材制造部門的發(fā)展衬鱼，其業(yè)務(wù)可以在數(shù)小時(shí)而不是數(shù)月內(nèi)給出反饋并進(jìn)行調(diào)整悄贴。隨著公司繼續(xù)發(fā)展增材制造工程和制造能力，這些投資使GE航空成為更好的增材制造設(shè)備供應(yīng)商傀掘。ORNL認(rèn)為GE為推動3D打印在航空航天領(lǐng)域的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)诈绷。

空客公司：快速制造備件滿足需求

空中客車集團(tuán)是另一家采用3D打印的飛行器制造商。自2015年以來圃星，空客對其“在現(xiàn)實(shí)中試驗(yàn)高科技目標(biāo)”小型無人機(jī)進(jìn)行了試飛怒央，它的大約90％的結(jié)構(gòu)組件是由塑性聚酰胺粉末3D打印的。空客公司將THOR描述為“一個(gè)在實(shí)際飛行條件下實(shí)現(xiàn)不同技術(shù)的低風(fēng)險(xiǎn)和快速開發(fā)的平臺项请》呈ⅲ”空客利用增材制造技術(shù)提高了THOR的開發(fā)速度，花了七個(gè)星期的時(shí)間打印了60個(gè)結(jié)構(gòu)部分肚轴，又花了一個(gè)星期組裝該飛機(jī)紧邑。

空客以其他方式擴(kuò)大了對增材制造的使用。5年前稠还，公司開始使用3D打印或所謂的“添加層制造”（ALM）制造支架伞缺。空客表示這是逐步引入ALM技術(shù)的長期戰(zhàn)略的第一步叁丧。在過去5年中啤誊，空客逐漸增加了ALM在批量生產(chǎn)和在役飛機(jī)中的應(yīng)用數(shù)量。公司已經(jīng)生產(chǎn)并在空客飛機(jī)上安裝了7萬多個(gè)3D打印零件拥娄，大多數(shù)零件都是用聚合物打印的蚊锹，但用鈦和鎳基合金的越來越多。

由聚合物制成的3D打印備件已經(jīng)用在了A350 XWB系列飛機(jī)上稚瘾。一些A320neo和A350 XWB試驗(yàn)飛機(jī)配備了金屬打印的座艙支架和燃油管路牡昆。公司表示，更多的金屬零件正在認(rèn)證過程中摊欠∏ㄑ睿空客使用的特殊增材制造技術(shù)，包括細(xì)絲沉積和粉末床聚合物技術(shù)凄硼、金屬粉末床和金屬線定向能沉積铅协。目前，空客對可用于3D打印的材料數(shù)量感到滿意摊沉。在航空工業(yè)中使用ALM的合格鑒定工作在成本和時(shí)間上都非澈罚苛刻。因此用六，空客公司的重點(diǎn)是在確認(rèn)了價(jià)值創(chuàng)造機(jī)遇的幾種常用金屬合金上引入該技術(shù)近振。

空客正在與Autodesk的生成設(shè)計(jì)合作，使用人工智能重新設(shè)計(jì)面向其他制造技術(shù)設(shè)計(jì)而現(xiàn)在要用3D打印的零件烂锤。2015年暴遂，空客推出了所謂的“仿生隔板”，這是一種金屬3D打印墻和后座支撐結(jié)構(gòu)架暗，將客艙和飛機(jī)廚房分隔開粘伊。該隔板比常規(guī)制造的隔板輕約45％，空客打算為A320飛機(jī)生產(chǎn)該隔板约粒。不過惠翼，空客預(yù)計(jì)金屬3D打印的成本將下降得更快束敦。Autodesk正在稍微修改設(shè)計(jì)，使其具有許多相同的優(yōu)點(diǎn)支摹。這第二種設(shè)計(jì)要求3D打印隔板的塑料模具匾瓣，該模具將用已經(jīng)鑒定可以飛行的合金鑄造。模具仍然允許設(shè)計(jì)為更復(fù)雜的形狀代郊，該隔板的第二個(gè)版本正在認(rèn)證過程中袱耽。

航空航天市場迎來新金屬

增材制造公司正在努力滿足航空航天市場的需求。例如干发，EOS是使用直接金屬激光燒結(jié)的工業(yè)3D打印機(jī)制造商朱巨，已開始引入更多金屬進(jìn)行打印。過去5年铐然，公司又開發(fā)出10種金屬蔬崩，這個(gè)數(shù)量不是很多恶座。人們想確辈笫睿可以制造出高質(zhì)量的零件，并且總是存在挑戰(zhàn)跨琳，開發(fā)它們確實(shí)需要時(shí)間自点。

對于EOS，關(guān)鍵的航空航天市場是火箭發(fā)動機(jī)脉让，客戶之一是2017年成立的Launcher桂敛，致力于研發(fā)用于發(fā)射衛(wèi)星的火箭。去年溅潜，Launcher成功地測試了在EOS機(jī)床上打印的3D打印銅合金發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火性能术唬。EOS已經(jīng)與Launcher一起研究了發(fā)動機(jī)開發(fā)的進(jìn)度，期望在將來制造有效載荷非常大的發(fā)動機(jī)墅瑟。越來越多的私人公司涉足火箭避扎，3D打印加速了這一發(fā)展——人們可以在今天或一兩個(gè)星期內(nèi)完成設(shè)計(jì)，實(shí)際上可以還在辦公桌上擺放零件枪素，并且可以對其進(jìn)行一些測試咬跷。火箭行業(yè)現(xiàn)在看起來非常令人興奮芹倔。

另一位EOS客戶能夠通過3D打印減輕重量演避。他們把裝在衛(wèi)星內(nèi)部一塊面包大小的鋁制小盒子，通過增材制造威脯，使其重量減少了20％左右偶咸。ExOne在航空航天領(lǐng)域也很活躍。自2002年以來跨略，ExOne的Sand 3D打印機(jī)已進(jìn)入包括航空航天在內(nèi)的工業(yè)市場桨皂，它們制造用于金屬鑄造的型芯∏崖耄現(xiàn)在設(shè)計(jì)一個(gè)模具、獲得一個(gè)好零件的時(shí)間已經(jīng)能夠從數(shù)周和數(shù)月大幅減少到數(shù)天或數(shù)小時(shí)衰屡。除了增加復(fù)雜性而不增加成本和模具存儲之外构韵，3D打印還允許快速的設(shè)計(jì)迭代。鑄造廠正在走向3D打印趋艘，3D打印砂型鑄造已被積極采用疲恢。

ExOne發(fā)明了一種沖蝕工裝用于層壓復(fù)合材料（包括碳纖維和玻璃纖維復(fù)合材料）的犧牲工裝。ExOne開發(fā)了一種用水沖洗3D打印工裝的工藝瓷胧，材料在高達(dá)180攝氏度時(shí)仍保持水溶性显拳。該工藝正用于為洛克希德·馬丁公司的子公司西科斯基以及和皇家工程復(fù)合材料公司制造復(fù)合材料。ExOne還提供了完整的金屬3D打印機(jī)系列搓萧，可以直接打印諸如Inconel 718之類的金屬杂数，它還可以打印諸如碳化硅之類的陶瓷。3D打印已經(jīng)能夠滲透到航空航天領(lǐng)域瘸洛，人們傾向于擁有更復(fù)雜的鑄件揍移，ExOne與西科斯基做了很多工作。

預(yù)計(jì)3D打印在未來五年中將取得更多進(jìn)展反肋，它會被測試那伐、測試并重新測試，增材供應(yīng)鏈實(shí)際上也將在未來5年內(nèi)增長石蔗∨空客表示將遵循其計(jì)劃，并逐步擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域和相關(guān)的價(jià)值創(chuàng)造機(jī)遇轮拼。與傳統(tǒng)技術(shù)相比羹卷，競爭力和市場份額將隨著新應(yīng)用的興起而逐步增長。ORNL認(rèn)為3D打印在航空航天領(lǐng)域會越做越大才延，大型結(jié)構(gòu)組件是一些公司已經(jīng)開始研究的領(lǐng)域淀胞。人們對航空航天工業(yè)的信心與日俱增，增材制造未來將會帶來更大的改變搞督。

（電子發(fā)燒友）

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