航空航天領域為何總是鐘情3D打印技術？
近日，為擺脫對國外火箭發射系統的依賴，美國空軍向私人航天公司SpaceX與和Orbital ATK拋出了一份總價高達2.41億美元的大合同。這兩家公司將為空軍研制先進的火箭發動機原型，而3D打印技術將在其中扮演關鍵的角色。
美國私人航天公司SpaceX
過去的幾年，各國軍事部門和航空航天部門對于3D打印技術可謂是情有獨鐘，尤其是對于美國這樣一個軍事大國來說，用到3D打印技術的頻率越來越高。比如，2014年，在其埃塞克斯號航空母艦上安裝了一臺金屬3D打印機，而在幾個星期以前，他們又分別為杜魯門號航母和奇沙冶號航母各配備了一臺3D打印設備。今年7月份，美國國防部武器供應商雷神公司對外宣稱，他們已經使用了3D打印技術制作了制導武器的幾乎所有組成部分，這包括3D打印的火箭發動機，用于引導和控制系統的部件，導彈本身，導彈翅片。未來，雷神公司的3D打印導彈可能就會出現在戰場上。寫到這里，筆者就想，3D打印為何總受到軍事領域航空航天領域的青睞？一起分析一下就知道了。
美國杜魯門號航母
3D打印技術作為第三次工業革命制造領域的典型代表技術，3D打印的發展時刻受到社會各界的廣泛關注。尤其是航空航天制造企業，更是不惜耗費大量財力、物力加大研發力度，以確保自己的技術領先優勢。
雷神公司3D打印導彈系統
作為工業界皇冠上的璀璨明珠，航空航天制造領域集成了一個國家所有的高精尖技術，而金屬3D打印技術作為一項全新的制造技術，其在軍事領域以及航空航天領域的應用優勢突出，主要表現在以下幾個方面：
1.縮短新型航空航天裝備的研發周期
3D打印技術省去了零部件的模具鑄造
航空航天技術是國防實力的象征，也是國家政治的體現形式，世界各國之間競爭異常激烈，因此，各國都想試圖以更快的速度研發出更新的武器，使自己在國防領域處于不敗之地。而金屬3D打印技術讓高性能金屬零部件，尤其是高性能大構建的制造流程大為縮短。無需研發零件制造過程中使用的模具，這樣就可以極大地縮短產品研發制造周期。
2.提高材料的利用率，節約昂貴的戰略材料，降低制造成本
航空航天制造領域大都是在使用價格昂貴的戰略材料，比如像鈦合金、鎳基高溫合金等難加工的金屬材料。傳統制造方法對材料的使用率很低，一般不會超過2%—5%，材料的極大浪費也就意味著機械加工的程序復雜，生產時間周期長。如果是那些難以加工的技術零件，加工周期會大幅度增加，制造周期明顯延長，從而造成制造成本的增加。3D打印技術只需進行少量的后續處理即可投入使用，材料的使用率達到了60%，有的甚至達到了90%以上，可以降低制造成本，節約原材料。
3.優化零件結構，減輕重量，增加使用壽命
對于航空航天武器裝備而言，減輕重量是永恒不變的主題，不僅可以增加飛行裝備在飛行過程中的靈活度，而且增加載重量，節省燃油，降低飛行成本。傳統制造方法已經將零件減重發揮到了極致，但3D打印技術的應用，可以優化復雜零部件的結構，在保證性能的前提下，將復雜結構變換重新設計成簡單結構，從而起到減輕重量的效果。3D打印技術通過優化零件結構，使零件的應力呈現出最合理化的分布，減少疲勞裂紋產生的危險，從而增加使用壽命。
4.零件的修復成型
金屬3D打印技術，除用于生產制造之外，其在金屬高性能零件修復方面的應用價值絕不低于其制造本身。就目前情況而言，金屬3D打印技術在修復成型方面所表現出的潛力甚至是高于其制造本身。以高性能整體渦輪葉盤零件為例，當某一葉片受損，則整個渦輪葉盤將報廢，直接經濟損失高達百萬元。
金屬3D打印技術在修復零件方面的優勢非常明顯
而使用了3D打印技術以后，在受損部位進行激光立體成型，就可以恢復零件形狀，且性能滿足使用要求，甚至是高于基材的使用性能。由于3D打印過程中的可控性，其修復帶來的負面影響很有限。
以上是3D打印技術在航空航天領域的應用優勢，其技術優勢明顯，但也絕不是意味著金屬3D打印是無所不能的，在實際生產中，其技術應用還有很多亟待解決的問題，比如，3D打印還無法適應大規模生產，滿足不了高精度需求，無法實現高效率制造等。
而且，設備成本高居不下也是制約3D打印技術發展的一大因素，很多民用領域還無法承擔起如此高昂的設備制造成本。隨著材料技術、計算機以及激光技術的不斷發展，制造成本將會不斷降低，滿足制造業對生產成本的承受能力，未來的3D打印技術一定會在制造領域綻放光芒。
(責任編輯：admin)
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