在航空航天領域浸须，無論是旅行、衛(wèi)星通信琉闪、導航迹炼、國家安全，還是其他需要飛行器的應用領域颠毙，迅速且專業(yè)地維修飛行器至關重要斯入，這將有效避免中斷或發(fā)生危險。當下芳窟，或許存在一種新的解決辦法可以做到這一點万僚。SBORAEK研究小組正在嘗試使用3D打印的凱夫拉防護罩維修航空航天構件。  

SBORAEK的縮寫靈感來自“3D打印凱夫拉纖維維修航空航天外結(jié)構以智能優(yōu)化彈道”媒龟，也是土耳其糕點B?rek的諧音肄朵。

SBORAEK研究小組由馬耳他藝術科學和技術學院（MCAST）航空航天工程高級講師Leonardo Barilaro博士主持，得到了馬耳他科學與技術委員會的資助病囱，并在MCAST工程與運輸系（IET）贰漱、帕多瓦大學太空研究和活動中心以及Skyup Academy的三方支持下，將航空航天工程继蚪、材料科學簸悟、創(chuàng)新模擬和3D打印技術的專業(yè)知識相結(jié)合，為航空航天維修領域的重大進步鋪平道路杨朴。研究小組的目標是3D打印更快速明青、更具成本效益的用于維修航天器和飛機的防護罩。

*3D打印的凱夫拉防護罩（來源：SBORAEK）  

凱夫拉是一種塑料挑乓，根據(jù)其科學分類女责，它被定義為合成芳香族聚酰胺。換句話說创译，它是一種由相互連接的分子組成的人造物質(zhì)抵知。芳綸纖維屬于通過聚合獲得的合成聚酰胺，即分子長鏈的組裝软族。特別是凱夫拉纖維刷喜，排列成規(guī)則的、緊密交錯的平行線立砸，使它們非常堅固掖疮。

  *凱夫拉分子結(jié)構（來源：WikiMedia）   

由于凱夫拉內(nèi)鏈通過氫鍵交聯(lián)，它的抗拉強度是鋼的五倍颗祝，同時具有高防彈性浊闪。凱夫拉內(nèi)部纖維纏繞得如此緊密，幾乎不可能將它們分開螺戳。因此搁宾，當子彈或太空碎片高速撞擊時桥氏，纖維會捕獲、吸收和耗散其能量妥抬。同時蛆器，分子鏈完美地延伸和對齊，為切割和穿刺提供了防御屏障蔓摇。最后和植，該材料具有固有的耐熱性和耐火焰性，能夠防止高達425°C的熱危害崩绑。

凱夫拉是能與3D打印兼容的塑料铅夷。由于凱夫拉的多功能性，其在3D打印行業(yè)的使用正在迅速擴大寂疏。

飛機和飛行器的結(jié)構完整性對安全至關重要场暮。但這也是一個巨大的挑戰(zhàn)，太空碎片甚至微流星體都可能與飛行器相撞忱徙，造成嚴重損壞迁枪。根據(jù)歐洲航天局最新數(shù)據(jù)顯示，目前太空存在超過40,500個直徑大于10厘米的碎片缭慈。因此冲肖，快速維修飛行器極為重要。然而涯捻，目前采用的維修方法既耗時又昂貴浅妆。SBORAEK旨在改變這一現(xiàn)狀，利用凱夫拉纖維障癌，3D打印定制的修復補丁凌外。

SBORAEK研究小組有望實現(xiàn)三大目標：優(yōu)化防護罩的設計，提高例如在與太空碎片碰撞時的彈道性能涛浙；3D打印凱夫拉纖維康辑，并與其他材料相結(jié)合，開發(fā)定制的維修補丁蝗拿，從而提高功能性晾捏；通過簡化維修過程來縮短維護蒿涎、維修和大修（MRO)時間哀托。顯然，3D打印技術對于制造凱夫拉防護罩至關重要劳秋。  

那么仓手，3D打印凱夫拉防護罩的工作原理究竟是怎樣的呢？其實工藝有點類似制作B?rek玻淑。B?rek是由一層層薄如蟬翼的面皮制成的土耳其傳統(tǒng)美味糕點董纺。而3D打印凱夫拉防護罩則是利用連續(xù)復合3D打印技術來創(chuàng)建多層結(jié)構。當然，防護罩使用的材料是芳綸纖維吆律，例如凱夫拉纖維和碳纖維宠璧。芳綸纖維是航空航天領域的理想選擇，因為它們不僅輕便妈务，而且強度極高姊黍，在許多情況下可與金屬相媲美。  

  *不同的3D打印凱夫拉防護罩示例（來源：SBORAEK）

3D打印凱夫拉防護罩可視為維修補丁钓宗，根據(jù)具體情況進行定制沃铣。通過現(xiàn)場維修，飛機和飛行器可以最大限度地減少停機時間和維修成本构胰，同時減少材料和重量暴彻，提高整體可維修性，并在傳統(tǒng)航空領域之外找到更多應用莱衍。

近期冬魏，SBORAEK在對3D打印凱夫拉防護罩的測試中推向新的高潮。這項測試是與法國Thiot Ingenierie合作乍狐，在配備光氣槍的超高速沖擊設備中進行痛倚，將評估3D打印凱夫拉防護罩在受到例如太空碎片或子彈造成的高能沖擊下的彈道性能。

目前澜躺，測試結(jié)果尚未公布蝉稳。但不可否認的是，如果SBORAEK的這次嘗試取得成功掘鄙，按需3D打印凱夫拉防護罩將加速落地過程耘戚，并實現(xiàn)更大程度的個性化，從國際空間站到小型衛(wèi)星的維修過程也將更加高效操漠。

3D打印為再制造提供了個性化收津、高效率的實現(xiàn)手段，3D打印技術作為航空發(fā)動機零零件再制造的重要技術手段浊伙，是目前國內(nèi)外前沿研究技術和應用領域之一撞秋。

 *2014-2030年全球增材制造航空航天零件總數(shù)預測

美國Optomec已應用LMD技術完成T700發(fā)動機整體葉盤的修復；德國MTU采用 LMD 技術恢復了演輪葉片冠部的幾何尺寸嚣鄙；瑞士洛桑理工學院W.Kurz教授研究組實現(xiàn)了LMD 技術修復高溫合金單品葉片吻贿。

在國內(nèi)，西北工業(yè)大學幔时、北京航空航天大學萎丘、重慶大學高校已經(jīng)開展了LMD技術在航空發(fā)動機損傷構件修復方面的研究，并取得一定成果茉油。北京航空制造工程研究所成功修復了某加工超差的鈦合金整體葉輪另款，并通過了試車考核石沸。  

激光熔化沉積、選擇性激光熔化询嘹、電子束熔融技術庵动、光固化成形技術等主要成形工藝在航空發(fā)動機零件修復、直接制造和測量受感零件呜谓、葉片型芯及樹脂模型制造中取得了顯著的研究成果定桃。  

未來隨著零件的高度優(yōu)化設計、新材料的不斷開發(fā)和3D打印標準繼續(xù)完善伸义，更多的3D打印航空發(fā)動機零件將實現(xiàn)裝機應用何别，這對于航空發(fā)動機減重、縮短維修和制造周期胯恤、效能提升各方面具有重大意義挥萌，是成就下一代新型航空發(fā)動機的重要推力。   

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TCT Asia 2025

時間與地點  

3月17日 09:00 - 17:30   

3月18日 09:00 - 17:30   

3月19日 09:00 - 15:00  

國家會展中心（上海）7.1&8.1館  

【關于TCT亞洲視角】

 TCT視角聚焦全球增材制造市場掸宛，洞察增材制造的商業(yè)價值，與我們探索更多增材制造帶來的無限可能招拙。   

（TCT亞洲視角）

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