浅谈航空航天领域内3D打印技术的应用策略

随洪铭

摘要：近些年来，3D打印技术作为一种全新的加工技术，在全世界范围内得到了快速的发展，使传统的生产加工方式发生了极大的改变，特别是在航空航天领域中，3D打印技术的应用极大提高了航空航天领域的发展水平。德国、美国等发达国家也相继对3D打印技术予以了高度重视，并开始积极推广这项新型加工技术。为此，我国也应奋起直追，来大力推广与应用3D打印技术。为此，本文便对3D打印技术进行了简要的介绍，明确了3D打印技术在航空航天领域中的应用优势，并对航空航天领域中3D打印技术的相关应用策略进行深入的探讨。

关键词：航空航天领域 3D打印技术 应用策略

一、3D打印技术概述

3D打印技术又被称为增材制造技术，它是根据离散/堆积原理利用材料积累的方式来对零部件进行制造的一种加工技术，3D打印技术相比于传统的制造技术来说，它能够借助于计算机来构建出零件的3D模型，并将这些3D模型进行拆分，使其成为具有一定厚度的若干薄片，并通过自下而上的方式来将这些薄片进行叠加成形，以此制作成与3D模型一模一样的三维实体零件。3D打印技术能够有效满足一些加工起来非常复杂的零件制造，并且加工速度非常快速，从而极大减少了零件的制造周期。3D打印技术依据其制作材料与加工方法共分为七类，分别是光固化立体成形、电子束选区熔化成形、金属激光熔融沉积成形、熔融沉积成型、分层实体制造成形、电子束熔丝沉积成形与电子束选区熔化成形。

二、3D打印技术在航空航天领域中的应用优势

在航空航天领域中，3D打印技术具备非常明显的优势，其优势主要体现在以下几个方面。首先，航空航天领域中有许多非常精密的零部件及设备，而传统的加工模式需要进行大规模的组装与加工，制造起来非常麻烦，并且对刀具也有非常高的要求，因此需要耗费大量的时间。而通过3D打印技术的应用，能够使这些复杂的零部件与设备制造起来更加简单，在灵活性上也远远高于传统的制造加工方法。其次，在航空航天领域中，复杂零部件及设备的加工难度较高，如果采用传统的制造方法，必然会使加工过程变得异常复杂，这就极有可能造成在加工过程中发生差错，而一旦零部件产生差错而用于航空航天领域中，其引发的后果是具有灾难性的。而通过3D打印技术的应用，将这些复杂零部件从三维实体的加工方式转变为二维平面加工的方式，能够极大降低复杂零部件的加工难度与復杂程度，从而使其在变形控制上更加到位，因此在复杂零部件的制作上能够有效满足航空航天领域的使用要求。

三、航空航天领域内3D打印技术的应用策略

（一）3D打印技术在减轻重量方面的应用

在航空航天领域中，飞机和飞船是由数量众多的零部件组装而成的，而这些零部件如果重量较大，就会大大增加飞机和飞船的油耗量，这不利于节能效果的实现，并且还会使飞机与飞船的载重量大幅度下降。而通过3D打印技术来钛合金材质进行加工，能够使飞机和飞船的整体质量减轻，从而大大提高了飞机与飞船的载重能力，降低了燃油的油耗。

（二）3D打印技术在缩短制造时间方面的应用

在航空航天领域中，需要制造大批量的零件与高精度的复杂零件，并且还要应用到各种加工设备，在零件加工过程中，传统的机械加工方式是利用铣削机床等工具来对零件进行加工的，在零件加工过程中流程不仅非常繁琐，而且极易造成加工出错而造成零件的无法使用，从而浪费了大量的时间，使飞机与飞船的组装时间大大延长。而通过3D打印技术来对零部件的制造工艺进行相应的优化，不仅能够降低零部件加工的出错率，还能有效保证零部件的加工精度，极大提高了零部件的加工速度，制造相同的零件，也许传统的加工方法需要半年的时间，而采用3D打印技术，则只需要一个月的时间就能完成相同的工作量。

（三）3D打印技术在避免材料浪费方面的应用

3D打印技术通过激光熔融成形技术的采用，能够有效降低大量材料的浪费，从而真正实现了绿色制造目标。据统计，利用激光熔融成形技术，对材料的浪费只有5%，并且零部件更加经久耐用。而采用传统的加工方法，材料浪费率则高达15%至30%。由此可以看出，3D打印技术能够极大降低了制造成本，提高航空航天领域的经济效益。

（四）3D打印技术在大批量生产中小型零部件方面的应用

在航空航天领域中，利用3D打印技术能够大批量的制造中小型零部件，从而在一定程度上节省了大量的制造成本，满足了航空航天领域对这些中小型零部件的使用要求。3D打印技术相比于传统的加工技术，不仅能够使工具成本大大降低，在设计灵活度上也远远高于传统的加工技术。

（五）3D打印技术在复杂钛合金构件加工方面的应用

在航天航空领域中，传统的加工技术在对复杂钛合金构件进行加工与制造时，很难通过锻造与铸造手段进行制作，而通过焊接的方式又会给钛合金造成腐蚀。通过3D打印技术中的激光钛合金成形技术的应用，不仅能够实现对复杂钛合金构件的加工，避免钛合金发生腐蚀，还能通过叠加技术的应用来节省绝大部分的昂贵材料，并且不需要制做任何专用模具，从而极大程度的节省了加工成本，缩短了加工时间，显著增强了材料的强度。

总之，与传统制造方式相比，3D打印技术不仅可大幅度降低生产成本，还突破了传统制造工艺对于复杂形状的限制，他带来的是生产加工观念的革命性变革，对推动全球航空航天领域的发展起到了重要的作用。

参考文献：

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[2]美国LLNL对外宣布3D打印可涉足航空级碳纤维复合材料[J].玻璃钢/复合材料，2017，（03）.

[3]薛文凯，杜鹤，戴鹳融.3D打印设计教学研究与实践[J].艺术工作，2017，（02）.

（作者单位：南阳市第一中学校）endprint