作為3D打印技術(shù)最早應(yīng)用的航空航天與國(guó)防 (Ad)行業(yè) ,其應(yīng)用歷史可以追溯到1989年烘贴。經(jīng)過(guò)三十年的發(fā)展禁添，增材制造AM應(yīng)用市場(chǎng)的逐步增長(zhǎng)，主要推動(dòng)者包括GE庸伏，空客与笛，波音，賽峰和GKN等技乡，他們已經(jīng)確定了3D打印在A&D領(lǐng)域帶來(lái)的價(jià)值:

功能原型 工裝 輕量化設(shè)計(jì)

我們可以看到得惩，航空航天的3D打印不僅限于原型，真正的功能部件也正在用于實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景技碍，如空氣管道(SLS)皇苫、墻板(FDM)以及結(jié)構(gòu)金屬部件(DMLS，EBM云许，DED)烈拉。

3D打印在航空航天和國(guó)防領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

小批量生產(chǎn)

對(duì)于航空航天和國(guó)防行業(yè)來(lái)說(shuō)，大批量生產(chǎn)的零件數(shù)量很少延杯，而3D打印成為其理想的選擇之一捅没，該技術(shù)可以創(chuàng)建復(fù)雜的幾何形狀叭舰，而無(wú)需投資昂貴的工具設(shè)備。這為航空航天OEM和供應(yīng)商提供了一種經(jīng)濟(jì)有效生產(chǎn)小批量零件的工藝舀黄。

輕量化設(shè)計(jì)

除了空氣動(dòng)力學(xué)和發(fā)動(dòng)機(jī)性能外忱当，在飛機(jī)設(shè)計(jì)方面，重量是最重要的考慮因素之一治专。減輕飛機(jī)的重量可以減少其二氧化碳排放卖陵，燃料消耗和有效載荷。

這就是3D打印的用武之地:該技術(shù)是制造輕質(zhì)部件的理想解決方案张峰，可節(jié)省大量燃料泪蔫。當(dāng)與生成設(shè)計(jì)軟件等設(shè)計(jì)優(yōu)化工具結(jié)合使用時(shí)，增加零件復(fù)雜性的可能性幾乎是無(wú)限的喘批。

節(jié)約材料

由于3D打印過(guò)程通過(guò)逐層生產(chǎn)零件來(lái)工作撩荣，因此材料大部分僅在需要時(shí)使用。因此饶深，它比傳統(tǒng)的減法方法產(chǎn)生更少的浪費(fèi)餐曹。

可用于航空航天和國(guó)防應(yīng)用的3D可打印材料的選擇范圍從工程級(jí)熱塑性塑料(例如ULTEM 9085，ULTEM 1010敌厘，PAEK台猴，增強(qiáng)尼龍)到金屬粉末(高性能合金，鈦俱两，鋁饱狂，不銹鋼)。

部分合并

3D打印的主要優(yōu)勢(shì)之一是部件合并:將多個(gè)部件集成到單個(gè)部件中的能力舶酒。通過(guò)減少組裝所需的時(shí)間装魁，減少所需零件數(shù)量可以顯著簡(jiǎn)化裝配和維護(hù)過(guò)程。

維護(hù)和修理

飛機(jī)的平均壽命可以在20到30年之間锨穷，期間的維護(hù)歉冷、修理和大修(MRO)成為行業(yè)中的重要事項(xiàng)。諸如直接能量沉積之類的金屬3D打印技術(shù)通常用于修復(fù)航空航天和軍事設(shè)備岗憨，渦輪葉片和其他高端設(shè)備也可以通過(guò)在磨損表面添加材料來(lái)修復(fù)和修復(fù)乳后。

案例:GE--飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部件

2015年，GE宣布已經(jīng)使用增材制造生產(chǎn)燃料噴嘴帝膊，用于最暢銷的LEAP噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)确奄。該開(kāi)發(fā)將繼續(xù)成為航空航天工業(yè)中使用的3D打印最杰出的案例之一。這個(gè)案例的持久性 - 通用電氣在2018年10月達(dá)到了30,000個(gè)3D打印燃料噴嘴的里程碑 - 它在于如何通過(guò)將零件復(fù)雜性與成本效率相結(jié)合來(lái)說(shuō)明3D打印的強(qiáng)度僻跳。

GE的工程師最初負(fù)責(zé)生產(chǎn)節(jié)能發(fā)動(dòng)機(jī)的挑戰(zhàn)--發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴的復(fù)雜內(nèi)部闪铸。增材制造使工程師能夠?qū)?0個(gè)獨(dú)立零件合并為一個(gè)，將噴嘴重量減少25%茶月，并降低生產(chǎn)成本需五。

Harris Corp.和Nano Dimension成功合作生產(chǎn)3D打印RF電路[圖片來(lái)源:Harris Corp.]

穆格飛機(jī)--工裝

航空航天公司也可以通過(guò)使用該技術(shù)按需生產(chǎn)定制工具設(shè)備(如夾具和固定裝置)鹉动。法國(guó)航空航天制造商Latécoère使用3D打印縮短了定制工具的交付周期。此前宏邮，該公司使用CNC銑削制造這些刀具泽示，交貨時(shí)間長(zhǎng)達(dá)六周。現(xiàn)在蜜氨，借助FDM 3D打印機(jī)械筛，Latécoère可以在短短幾天內(nèi)創(chuàng)建生產(chǎn)工具 - 交付周期縮短95%。

該公司聲稱這種新的模具生產(chǎn)方法也將成本降低了40%飒炎。值得注意的是埋哟，這些工具符合人體工程學(xué)的定制，使操作員的工作更輕松郎汪，從而使生產(chǎn)時(shí)間更快赤赊，更有效。

同樣怒竿，穆格飛機(jī)集團(tuán)正在使用FDM 3D打印來(lái)生產(chǎn)內(nèi)部坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)等工具砍鸠。在過(guò)去，該公司外包這個(gè)夾具耕驰，過(guò)程需要4到6周。現(xiàn)在穆格在內(nèi)部使用3D打印椎裕，在大約20個(gè)小時(shí)內(nèi)制作CMM燈具;以前花費(fèi)超過(guò)2000英鎊的固定裝置現(xiàn)在只需幾百磅言丧。

Satair--備件

航空航天公司嚴(yán)重依賴備件和更換零件，因此對(duì)此應(yīng)用的交付時(shí)間越來(lái)越短皿进。為滿足這一需求辕寺，航空航天業(yè)的供應(yīng)商必須找到更快地提供制造服務(wù)的方法。增材制造使備件可以在需要時(shí)快速生產(chǎn)臊瞬，同時(shí)又減少了大量庫(kù)存的需求误扯，有助于降低庫(kù)存成本并確保零件在本地化生產(chǎn)。

Satair是一家空客子公司银景，專門(mén)從事備件分銷骇瓦，提供附加制造的塑料和金屬零件。備件供應(yīng)商使用3D打印生產(chǎn)定制零件和工具诽粪，該技術(shù)有助于大大縮短交貨時(shí)間并簡(jiǎn)化復(fù)雜的供應(yīng)鏈物流庶咨。通過(guò)這種戰(zhàn)略方法，公司能夠通過(guò)快速生產(chǎn)維護(hù)操作備件來(lái)改善周轉(zhuǎn)時(shí)間君铁。

總結(jié)

為什么航空航天和國(guó)防工業(yè)占AM市場(chǎng)的很大比例?原因很簡(jiǎn)單:增材制造提供了巨大的價(jià)值检碗，從提高飛機(jī)性能到提供更靈活的備件生產(chǎn)方法。然而码邻，要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)折剃，需要增材制造來(lái)克服某些挑戰(zhàn)另假，其中包括3D打印部件的認(rèn)證，更好的工藝可重復(fù)性和安全性怕犁。

盡管如此浪谴，由于在開(kāi)發(fā)和認(rèn)證3D打印流程和材料方面投入了大量資金，因此航空航天和國(guó)防工業(yè)3D打印的未來(lái)肯定是光明的因苹。

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