3D打印技術在航空航天領域的應用有哪些
自上世纪90年代中期在美国诞生以来，3D打印技术经历了显著的技术迭代，其终端应用场景已从最初的印刷、医药等行业向更广泛的产业领域延伸。目前，全球3D打印技术已深度渗透至工程机械、航空航天、汽车制造、消费品制造等多个领域，其中航空航天领域的应用占比达19%，成为该技术的第二大应用方向。
3D打印技术凭借其复杂结构成型能力、零部件减重优势及生产成本优化潜力，为航空航天工业带来了显著效益。早在1989年，航空航天产业便率先引入3D打印技术。历经30年发展，在当今全球超百亿美元的3D打印市场中，航空航天领域贡献了约17%的份额，并持续推动行业技术革新。
随着3D打印技术的持续突破，其已成为航空航天领域发展的重要驱动力。
航空航天领域的3D打印材料应用
当前航空工业的3D打印应用聚焦于钛合金、铝锂合金、超高强度钢、高温合金等材料的加工处理。此类材料普遍具备高强度、化学稳定性优异、传统加工难度大且成本高昂等特点。在3D打印技术路径选择上，航空航天领域主要采用选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）、直接金属激光烧结（DMLS）等技术形式。
钛合金是航空航天领域3D打印最常用的材料之一，其兼具铝的轻量化特性与钢的强度优势。尽管钛粉成本高昂，但通过3D打印的优化设计，可实现材料的最大化利用。
随着3D打印技术成为提升航空航天器设计与制造能力的关键技术，其应用范围正从零部件制造向整机生产扩展。目前，国内外企业及研究机构已利用3D打印技术成功制造飞机、导弹、卫星、载人及货运飞船的零部件，并进一步拓展至发动机、无人机、微卫星等整机产品，在成本、周期、重量等方面取得显著效益，充分展现了该技术的应用前景。
3D打印在航空航天领域的具体应用场景
工装夹具制造
航空航天零部件制造商已广泛采用3D打印技术生产各类工装夹具。例如，穆格飞机集团（MoogAircraftGroup）通过FDM3D打印技术制造了坐标测量机（CMM）工具。此前，该公司需将坐标测量机的制造外包，生产周期长达4至6周；而采用3D打印技术后，该工具的制造时间缩短至20小时。
备件按需生产
针对航空航天领域备件需求难以预测的特点，3D打印技术提供了按需小批量生产的解决方案，可有效缩短维护周期、降低运输成本并减少库存压力。例如，通过3D打印技术可快速生产老式飞机所需的把手、纵向杆等部件。
零部件规模化生产
越来越多的航空航天制造商开始采用3D打印技术生产各类零部件，覆盖范围从机舱内部配件到发动机核心组件。以Diehl航空为例，其近期通过3D打印技术制造了12个塑料零件，经组装后直接应用于空客A350的窗帘导轨上方幕布集线器，替代了原有玻璃纤维与铝合金部件，显著缩短了生产周期并降低了成本。
在发动机组件制造领域，3D打印的轻量化与复杂结构成型能力尤为突出。例如，火箭实验室在其第100台卢瑟福火箭发动机的生产中，大量采用3D打印技术制造关键部件，包括燃烧室、喷油器、泵和主推进阀等。自2013年以来，该公司已持续通过3D打印技术生产主要发动机部件。
3D打印在航空航天领域面临的挑战
认证合规性难题
对于航空航天行业而言，3D打印技术面临的核心挑战之一是认证问题。飞机部件需符合严格的监管标准，监管机构需确保3D打印部件的安全性达到与传统制造工艺同等的水平。
标准化流程建设
另一个关键挑战在于建立规范化的3D打印流程。除设计与制造环节外，还需构建完善的资格认证程序，确保所需零部件能够通过标准化流程实现3D打印，并保证每个生产步骤均符合行业规范。
