3D打印也被稱為增材制造，與傳統(tǒng)制造工藝的切削或鉆孔的方式不同，3D打印通常根據計算機輔助設計的圖紙，使用聚合物或金屬逐層堆積制造物品。據業(yè)內技術專家稱，這一工藝使用的原材料較少，在小批量制造的情況下成本會大幅減少，而且可以實現(xiàn)零件一次成型無需二次加工。
如今隨著3D打印機變得更小、更便宜，國防和航空航天行業(yè)對其應用也越來越重視。通過使用更先進的打印機和金屬材料，航空航天和軍工制造企業(yè)正在試圖制造傳統(tǒng)技術難以實現(xiàn)的零部件設計，比如用于衛(wèi)星或噴氣式戰(zhàn)斗機的支架或工具等。
通用電氣（GE）公司和勞斯萊斯公司近期宣布，他們開始使用3D打印技術來制造特定的發(fā)動機部件。GE航空集團的研發(fā)負責人Steve Rengers說，多年來，通用電氣已經在3D打印技術上投入了數(shù)百萬美元。
2012年，GE收購了來自俄亥俄州辛辛那提的Morris Technologies和它的姊妹公司Rapid Quality Manufacturing，并把其納入GE增材研發(fā)中心。這兩家都是從事增材制造的專業(yè)公司。此后，通用電氣一直致力于把3D打印融入其產品中，Rengers稱。
增材制造將成為GE即將推出的LEAP發(fā)動機的一部分。LEAP發(fā)動機由CFM International負責制造，CFM是GE和法國航天企業(yè)Snecma共同成立的合資企業(yè)。
Rengers說，LEAP發(fā)動機將包括19個3D打印的燃料噴嘴。如果不使用3D打印技術，這些燃料噴嘴就必須分成多個部分單獨制造，然后再焊接在一起。“每個燃料噴嘴將不得不分成20個不同的零件去制造，然后再組合在一起。”
而使用增材制造，“我們能在一臺機器上一次完成，所以它使事情變得更加簡單。”而且減少了組裝程序中的質量風險。LEAP發(fā)動機預定于2016年正式投入生產和并向飛機制造公司銷售。
Rengers說，除了燃料噴嘴，GE也在探索在其它數(shù)十種零件制造上應用3D打印技術，以及在其它發(fā)動機上使用3D打印零部件。不過，他不愿透露具體是哪些零部件。
3D Systems公司企業(yè)發(fā)展副總裁Hugh Evans說，現(xiàn)在越來越多的航空航天和軍工企業(yè)開始擁抱3D打印技術，他們使用了更多先進而昂貴的增材制造系統(tǒng)，這些設備的價格往往達到50萬到100萬美元每臺。
據了解，3D打印技術的演變到現(xiàn)在經過了四個階段。在早期，它被用于制作原型的模型。然后，它又被用于系統(tǒng)內部零部件的驗證，即所謂的“功能性原型。”在那之后，它被用來制造復雜的工具。現(xiàn)在，3D打印可以直接制造功能部件。
隨著時間的推移，甚至一些先進的3D打印機價格都將繼續(xù)下降，這將推動航空航天和軍工行業(yè)更多的創(chuàng)新。
其實3D打印技術只是一個籠統(tǒng)的稱呼，下面還有很多不同的工藝，比如直接激光金屬燒結、電子束融熔和熔融沉積成型等，所有這些技術都具有不同的特點，可應用于不同方面。
2012年，美國總統(tǒng)奧巴馬呼吁要建立一個新興制造技術研究所，當年美國國家增材制造創(chuàng)新研究院（National Additive Manufacturing Innovation Institute）成立，后改名為美國創(chuàng)造（America Makes）。
這家公私合營的研究機構是由國家國防制造和加工中心（National Center for Defense Manufacturing and Machining），這家中心成立之初便獲得了3000萬美元的聯(lián)邦資金撥款。
America Makes致力于幫助工業(yè)界和政府推進3D打印。它目前正運行著22個獨立項目，有數(shù)十家不同公司參與其中。
洛克希德·馬丁公司正在擁抱增材制造。該公司硬件工程和先進制造業(yè)的主管Steve Betza稱。“我們正在積極部署增材制造...在我們所有的業(yè)務領域。”
洛克希德目前正在衛(wèi)星制造中使用3D打印的部件。一些打印零部件已經安裝在飛往木星的Juno 飛船上。據天工社所知，Juno 飛船靠太陽能供電，2011年發(fā)射，預計于2016年7月到達。洛克希德公司首席科學家Suraj Rawal說，Juno 飛船上有十幾個3D打印的托架。托架使用鈦合金材料并通過被稱為電子束熔融的增材制造工藝制造出來。
洛克希德計劃將3D打印應用在其他航天器項目中，包括獵戶座多功能乘員用車（Orion Multi-Purpose Crew Vehicle），Rawal說。他們已經在著手制造某些零部件，包括一個直徑為7英尺的前向托架蓋。
前向托架蓋是有史以航空航天業(yè)打印的最大的零部件之一。雖然就目前而言只是一個原型，但Rawal目前正在考慮直接用3D打印將其制造出來。獵戶座被設想為一臺在外太空運送人類的車輛，人類可以乘坐它探索小行星、月球和火星。這種實驗制造也非常適合3D打印大顯身手，Betza說，“這是一個非常安全的，高效的組件原型制造環(huán)境。”他說，洛克希德也正在考慮在最先進的F-35聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機上使用3D打印零部件。一些用鈦合金做的小部件可以用在F-35戰(zhàn)機的機翼或尾翼上。該公司正在評估這種可能性。
Rawal說，洛克希德也正在考慮把3D打印應用到其他項目，“我們將繼續(xù)投資推動增材制造技術在越來越多的地方應用。”他說，“在我們說話期間，這些零部件都在處于生產狀態(tài)。”
波音公司也在飛機制造上集成了3D打印技術。該公司金屬增材制造研究和技術首席工程師David Dietrich 說：“我們把金屬增材制造技術作為我們生產制造中的一個關鍵技術，它不僅能使我們保持競爭優(yōu)勢，而且還能節(jié)約成本。”
波音聚合物增材制造研究和技術首席工程師Michael Hayes稱，3D打印的風道已經安裝在F/A-18超級大黃蜂上面了。“從超級大黃蜂剛開始生產時我們就這么做了。”
波音公司還使用3D打印技術制造衛(wèi)星支架，Dietrich說。但他拒絕透露具體是哪種衛(wèi)星。“在衛(wèi)星內部有限的空間內你需要設計大量的功能，這其中每立方英寸、每一公斤都花費巨大。”而增材制造給了工程師充分的自由度來設計制造復雜的支架以適應這些狹小的內部空間。儀器儀表，比如傳感器，可以放在（支架）上面。
波音公司是3年前首次使用3D打印的支架的，現(xiàn)在還在繼續(xù)開發(fā)這方面的應用。Dietrich說，增材制造在波音公司的模具生產方面也發(fā)揮了巨大作用。在組裝廠里使用3D打印，工程師可以打印出定制化的工具，幫助進行復雜項目的生產。
Hayes說，3D打印的一個最大特色，就是實驗的能力。增材制造很適合小規(guī)模、快速的產品創(chuàng)新。
Hayes說，將來整個無人機都可以3D打印出來。“'無人機'是一個偉大的產品。毫無疑問，這是一個很大的平臺。但它的產量比較小，你不可能一下制造一萬臺出來。”但是，不要指望全3D打印的飛機會很快出現(xiàn)。“這是一個非常有趣的技術。[但是]它不會取代傳統(tǒng)制造業(yè)。這只是我們制造工具箱中一個工具而已，用這個工具我們能做到過去沒法做到的事情。” Hayes說。“不過目前我們還是打算讓飛機維持原有的制造方式，直到事情真的出現(xiàn)了革命性變化。”
比如飛機上的擋風玻璃，就是現(xiàn)在的3D打印技術無法完成的。Dietrich說，成本也是一個因素。當涉及到復雜的項目時，增材制造是有用的，但當進入大規(guī)模生產時，它就變得昂貴而緩慢。“這是一個更加個性化的制造方式，但不一定是便宜的方式。” Dietrich說。
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