航空和航天業是最早將增材制造（AM）用于研發計劃和規模生產的行業之一，尤其航天業正在加速3D打印的采用。
△3D打印設計自由，圖片由波音公司提供
從企業巨頭（波音、洛克希德-馬丁和SpaceX）到早期企業，世界各地的公司都在利用3D打印硬件、材料和軟件，同時推動對3D打印技術的投資。在2021年，我們看到整個行業都在擁抱3D打印技術，在新冠疫情大流行的情況下，2022年將會獲得回報。
近日，國外媒體3DPrint采訪了五位行業專家，以了解更多關于2021年的趨勢以及2022年航空航天領域3D打印的情況。他們分別是波音3D打印副總裁Melissa Orme、Nexa3D公司的首席執行官兼聯合創始人Avi Reichental、VELO3D的創始人兼首席執行官Benny Buller、Relativity Space的聯合創始人Jordan Noone和EOS北美金屬技術高級經理Ankit Saharan。
波音3D打印副總裁Melissa Orme表示："2021年，3D打印行業認識到，預測性建模是質量的關鍵，數字線程對規模和質量控制至關重要，這種認識導致了3D打印工藝建模、創建數字孿生以及數字線程數據存檔平臺等軟件公司的成熟和出現。"
2021年，波音公司3D打印部門保持活躍，建立了一個完全控制的分布式3D打印網絡，直接在EOS 3D打印機上遠程安全地生產零件，并且3D打印航空級材料，為飛機制造部件。Orme指出，波音仍然專注于3D打印的數字化，已經將大約40%的價值流連接到數字鏈，并通過模擬指導3D打印構建?！?/p>
"我們的自動數據流以通用的格式歸檔到我們的3D打印數據庫中，可以訪問和使用，不斷優化我們的價值鏈。"
Nexa3D公司的首席執行官兼聯合創始人Avi Reichental介紹說：“雖然金屬3D打印在航空航天領域占據了大部分的市場，但聚合物也有一個巨大的、不斷增長的市場。許多將金屬3D打印納入其業務的航空航天制造商也投資于聚合物解決方案，因為3D打印變得更加成熟了。”
Reichental認為："我們將繼續看到3D打印輕量化在航空航天領域發揮作用，包括與人有更多接觸的機艙和內部部件。"
△配備NXE 400 3D系統的Nexa3D客戶體驗中心，圖片由Nexa3D公司提供
Velo3D的創始人兼首席執行官Benny Buller對明年3D打印在航空航天領域的發展有一個非常特別的看法。他認為DfAM（為增材制造而設計）限制了設計自由。
他表示："在2022年，工程師將看到DfAM（為增材制造而設計）的桎梏被移除，允許打印他們想要和需要的零件，包括更輕的零件，性能更好的零件，以及將許多零件合并成一個零件。它還將允許航空航天公司復制無法通過傳統供應鏈采購的遺留部件，而不必為增材制造進行設計。一旦消除了這些限制，工程師將從頭開始制造新的航空航天系統，優化性能。"
△XB-1將使用在Velo3D的藍寶石系統上制造的鈦合金3D打印部件飛行，圖片來源：Boom Supersonic和Velo3D
Omren預測：在2022年，可持續性將成為人們關注的重要焦點。例如，波音公司最近發起了一項3D打印可持續發展倡議，以定量研究不同制造工藝方案和零件類型的可持續發展效益。
它也在加倍努力回收粉末和過濾冷凝物，調查支撐結構的回收情況，在設計零件時變得更聰明，以便不需要支撐結構，并使用模擬來減少消耗能量和產生廢物的構建迭代。
"與大多數傳統制造工藝相比，3D打印使用的材料要少得多，從而減少了碳足跡，"Omren說。"3D打印還允許對零件進行優化，使重量更輕，并能以更小的體積空間實現功能，這意味著可以利用3D打印來優化車輛，更加流線型，減少阻力，并在使用中需要更少的燃料。"
3D打印可以解決復雜的工程問題，制造專門的零件，我們在2021年看到了太空3D打印的激增。
Relativity Space的聯合創始人Jordan Noone估計，2021年進入市場的每個新火箭發動機上都有3D打印的部件。
△Relativity Space的聯合創始人Jordan Noone，圖片由Relativity Space提供
EOS北美金屬技術高級經理Ankit Saharan說：在過去的一年里，3D打印在太空行業有了更多的應用，EOS從采購的角度有相當多的活動，所以Saharan預計在進入新的一年后，空間適應性的使用會繼續增長。
"我們看到多元化進入了更新的應用領域和垂直領域，如半導體、消費電子和可再生能源，重新關注產品開發和生產。我們預計2021年的趨勢將持續到2022年，并有一些額外的增長機會，特別是隨著新材料不斷上線。首先，銅和銅合金正在成為一種關鍵材料，在3D打印行業的重要性只會增加，因為它對許多高度工程化的應用至關重要?！?/p>
雖然銅的加工很棘手，但EOS稱它已經完善了3D打印成功所需的流程。到2022年，公司預計對H13等工具鋼以及純鎳和鎢等純金屬的各種應用的興趣將得到重振。
△EOS北美金屬技術高級經理Ankit Saharan
Noone表示："3D打印行業將目睹零件設計的數字工具繼續不合格，我們使用的是20世紀70年代的計算機文件格式，我們使用的是打印技術發明之前開發的CAD工具，而將一個零件從設計到裝入打印機的工作流程是非常費力的。"
目前的工具是不夠的，這位專家已經與風險投資公司Embedded Ventures將創業組合的三分之一集中在數字工程工具上，為先進的硬件設計提供解決方案，包括孵化的公司KittyCAD。
"隨著越來越多的航天公司獲得融資，迭代速度是關鍵。隨著該行業的進一步飽和，通過像打印這樣的靈活工具對迭代速度進行投資將變得更加重要。"
按照這種速度，在未來十年，航空航天業將繼續重新塑造自己，同時推動增長和提升價值，采用當前的3D打印趨勢，并推動進一步投資。隨著3D打印的發展，它將為飛機制造商和地球外的幻想家的創新提供動力。
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