3D打印在航空领域应用的优势

       这段时间小蚁被网上各种关于嫦娥四号的消息刷屏啦，截至目前嫦娥四号与玉兔二号巡视器工作正常，在“鹊桥”中继星支持下顺利完成互拍，地面接收图像清晰完好，探测数据有效下传，搭载科学实验项目顺利开展，达到工程既定目标，嫦娥四号任务圆满成功。那么，在航空航天领域，3D打印技术又有哪些优势呢？

 

       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各界的广泛关注。其中金属3D打印技术被行内专家视为3D打印领域高难度、高标准的发展分支，在工业制造中有着举足轻重的地位。作为一项全新的制造技术，其在航空航天领域的应用优势突出，服务效益明显。主要体现在一下几个方面：

 

       01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，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装备，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，尤其是高性能大结构件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，这将极大的缩短产品研发制造周期。

 

 

       国防大学军事教授李大光表示上世纪八九十年代，要研发新一代战斗机至少要花10-20年的时间，由于3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，所以如果借助3D打印技术及其他信息技术，最少只需3年时间就能研制出一款新战斗机。加之该技术的高柔性，高性能灵活制造特点，以及对复杂零件的自由快速成型，金属3D打印将在航空航天领域大放异彩，为国防装备的制造提供强有力的技术支撑。

 

       02提高材料的利用率，降低制造成本

 

       航空航天制造领域大多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，一般不会大于10%，甚至仅为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。

 

 

       金属3D打印技术作为一种近净成型技术，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%，有时甚至是达到了90%以上。这不仅降低了制造成本，节约了原材料，更是符合*提出的可持续发展战略。

 

       03优化零件结构，增加使用寿命

 

       对于航空航天武器装备而言，减重是其永恒不变的主题。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。但是传统的制造方法已经将零件减重发挥到了*，再想进一步发挥余力，已经不太现实。

 

       但是3D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，将复杂结构经变换重新设计成简单结构，从而起到减轻重量的效果。而且通过优化零件结构，能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。

 

       04零件的修复成形

 

       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打印技术在修复成形方面所表现出的潜力甚至是高于其制造本身。

 

       修复过程可以看作是增材制造过程的延续，修复区与基材可以达到完美匹配。这就实现了零件制造过程的良性循环，低成本制造+低成本修复=高经济效益。

 

 

       05与传统制造技术相配合，互通互补

 

       传统制造技术适用于大批量成形产品的生产，而3D打印技术则更适合个性化或者精细化结构产品的制造。将3D打印技术和传统制造技术相结合，各取所长，充分发挥各自的优势，使制造技术发挥更大的威力。

 

       航空航天作为3D打印技术的首要应用领域，其技术优势明显，但是这绝不是意味着金属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决绝的问题。比如目前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，制约3D打印发展的一个关键因素就是其设备成本的居高不下，大多数民用领域还无法承担起如此高昂的设备制造成本。但是随着材料技术，计算机技术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，届时，3D打印将会在制造领域绽放属于它的光芒。