航空航天設(shè)備制造是3D打印最具前景的應(yīng)用領(lǐng)域之一,原因主要在于:第一,航空航天設(shè)備往往具有“多品種、小批量”的特點(diǎn),尤其在試制階段許多零部件都需要單件定制,若采取傳統(tǒng)工藝則周期長(zhǎng)、成本高,3D打印則可以實(shí)現(xiàn)低成本快速成型;第二,出于減重與強(qiáng)度要求,航空航天設(shè)備中復(fù)雜結(jié)構(gòu)件或大型異構(gòu)件的比例越來越高,若采用傳統(tǒng)的“鍛造+機(jī)加工”方式,則所需工序繁多、工藝復(fù)雜,甚至根本無法直接加工,而3D打印在復(fù)雜部件加工方面具有明顯優(yōu)勢(shì);第三,采用傳統(tǒng)工藝加工飛機(jī)零部件的原材料利用率只有10%左右,其他部分都在鑄模、鍛造、切割和打磨過程中浪費(fèi)了,而3D打印的增量制造方式可將原材料利用率提高至90%以上。
波音公司是率先將3D打印技術(shù)用于飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造的國(guó)際航空制造企業(yè),已累計(jì)利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)了300多個(gè)不同的小型零部件。GE航空2012年收購了專門開發(fā)激光燒結(jié)金屬粉末技術(shù)的Morris Technologies公司,用來為其Leap系列發(fā)動(dòng)機(jī)制造組件。普惠公司也投入數(shù)百萬聯(lián)合康涅狄格大學(xué)成立了增量制造中心。美國(guó)國(guó)家航天航空局(NASA)正在使用3D打印機(jī)生產(chǎn)航天器的引擎部件,并計(jì)劃將打印設(shè)備發(fā)射到國(guó)際空間站,以期宇航員能夠自給自足,利用空間站上的原料直接生產(chǎn)所需品,改變完全依賴地面供給的補(bǔ)給模式。
我國(guó)的大型鈦合金結(jié)構(gòu)件激光成形技術(shù)具有國(guó)際領(lǐng)先水平,是目前世界上唯一掌握了飛機(jī)鈦合金大型主承力結(jié)構(gòu)件激光快速成型技術(shù)并實(shí)現(xiàn)裝機(jī)應(yīng)用的國(guó)家。北航王華明教授憑借“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成型技術(shù)”獲得了“2012年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)”,據(jù)稱其實(shí)驗(yàn)室只需要55天就能打印出C919機(jī)頭的四個(gè)主風(fēng)擋窗框,而若向國(guó)外公司訂購至少需要兩年以上,且模具費(fèi)就要上千萬元。西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室也是我國(guó)3D打印技術(shù)研發(fā)最出色的單位之一,其激光立體成形技術(shù)已經(jīng)成功的用于C919中央翼緣條的制造。另據(jù)媒體報(bào)道,在艦載機(jī)、四代機(jī)等新型軍用飛機(jī)的研制過程中,3D打印技術(shù)已經(jīng)發(fā)揮了重要作用,承擔(dān)了包括起落架在內(nèi)的鈦合金主承力構(gòu)件的試制任務(wù)。