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上世紀(jì)八十年代，增材制造技術(shù)逐漸開始應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。起初，該技術(shù)主要扮演著快速原型等小角色，而如今伴隨著技術(shù)的日益精進(jìn)及金屬3D打印設(shè)備的逐漸成熟，增材制造技術(shù)在零件制造、原型制作、修復(fù)和替換、輕量化設(shè)計(jì)等航空航天具體領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著尤為重要的作用。
金屬3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域內(nèi)的具體應(yīng)用：
1.零部件制造
對于航空發(fā)動(dòng)機(jī)、航天器部件等核心產(chǎn)品的制造是金屬3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的重中之重。作為航空器“心臟”的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其產(chǎn)品性能及安全性要求十分嚴(yán)苛。傳統(tǒng)制造需要大量的精密機(jī)加工及組裝過程，而金屬3D打印技術(shù)的融入有效削減了繁冗的環(huán)節(jié)，同時(shí)助力工程師對發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提升零部件性能。
2.原型制作
在研發(fā)過程中，設(shè)計(jì)師需要制造原型來測試新的設(shè)計(jì)理念。而金屬3D打印技術(shù)對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的個(gè)性化設(shè)計(jì)優(yōu)勢，極大地滿足了設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作需求。進(jìn)而幫助設(shè)計(jì)師快速準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)出原型，提高其設(shè)計(jì)效率。
聯(lián)泰科技3D打印航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)
3.修復(fù)和替換
在航空航天領(lǐng)域，一些航空件的使用壽命有限，需要進(jìn)行定期的維修和修復(fù)。傳統(tǒng)的修復(fù)方法采用的是焊接或重新制造，整體制作成本高昂且耗時(shí)較長。而金屬3D打印技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)零部件的快速制作及損壞部位針對性的精確修復(fù)，有效縮短修復(fù)周期的同時(shí)進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本的投入。
4.輕量化設(shè)計(jì)
在航空航天領(lǐng)域，對于零部件的輕量化設(shè)計(jì)有著較高的要求。卓越的輕量化能夠有效提升飛行器的性能及效率，而金屬3D打印憑借打印結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、材料性能的提升等多方面優(yōu)勢，可有效實(shí)現(xiàn)航空器件的輕量化設(shè)計(jì)。
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金屬3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的優(yōu)勢：
1.節(jié)約制作成本，縮短創(chuàng)作周期
金屬3D打印技術(shù)作為一種增材制造工藝，其主要通過“微分再積分”的形式進(jìn)行產(chǎn)品呈現(xiàn)，進(jìn)而有效規(guī)避了“等材制造、減材制造”過程中對于材料、時(shí)間等成本的浪費(fèi)。且3D打印技術(shù)的個(gè)性化定制為設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作帶來了更充沛的底氣，在保障成型品質(zhì)的同時(shí)，生產(chǎn)效率也實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步提升。
2.優(yōu)化核心設(shè)計(jì)，提高部件性能
對于一些核心部件的輕量化設(shè)計(jì)，金屬3D打印技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)指定部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及材料性能的針對性提升，在滿足輕量化需求的同時(shí)保障了產(chǎn)品高強(qiáng)度、耐高溫等性能。
3.支持復(fù)雜結(jié)構(gòu)，滿足特殊性能
面對一些結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的航空器件，采用傳統(tǒng)的制造方法往往很難進(jìn)行百分百的還原。而金屬3D打印技術(shù)可直接將CAD模型轉(zhuǎn)化為物理模型，通過數(shù)據(jù)的加持，目標(biāo)產(chǎn)品可得到一比一完美復(fù)刻。
4.安全性能進(jìn)階，實(shí)現(xiàn)多元應(yīng)用
金屬3D打印技術(shù)的進(jìn)階及兼容材料的升級使得其產(chǎn)出的成品在安全性、耐用性、強(qiáng)度、耐高溫等幾大維度均得到明顯升級，同時(shí)在航空航天領(lǐng)域的具體應(yīng)用也得到了全面的拓展。
金屬3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)：
1.適配材料種類具有局限性
目前，金屬3D打印技術(shù)所適配的金屬粉末材料仍存在一定的上升空間，相信伴隨著該技術(shù)在更多領(lǐng)域的深度應(yīng)用，相應(yīng)技術(shù)需求的產(chǎn)生也將催動(dòng)著多元材料的問世。
2.制造精度及機(jī)械性能有待進(jìn)一步優(yōu)化
面對航空航天等對于制造精度及產(chǎn)品機(jī)械性能有著較為嚴(yán)苛要求的應(yīng)用領(lǐng)域，金屬3D打印技術(shù)仍需不斷精進(jìn)、持續(xù)創(chuàng)新，以期帶給各行業(yè)更高品質(zhì)的應(yīng)用體驗(yàn)。
綜上所述，金屬3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域擁有著較為明朗的應(yīng)用前景及強(qiáng)大的應(yīng)用潛力。后期伴隨著技術(shù)的迭代更新，金屬3D打印技術(shù)或?qū)⒊蔀楹娇蘸教祛I(lǐng)域中不可或缺的重要工具。
