疫情之下增材制造的需求与价值

Lindsay Bjerregaard

在新冠疫情危机中，航空业原始制造商（OEM）面临减产、裁员和资金流等方面的挑战，航空供应链遭受了严重的打击，航空业被迫通过增材制造（AM）等创新解决方案来满足飞机零部件和工装的供应需求。

总部位于芝加哥的增材制造企业Fast Radius认为，增材技术具有在市场不稳定时期迅速提升产能的优势，可以很好地保证供应链的畅通。这一点在今年口罩和通风机零件等医疗设备的生产中已经有所体现，而且在航空业和其他大型工业领域也在涌现类似的解决方案，都很好地解决了生产供应短缺之时的燃眉之急，保证了相关工厂的正常运营。

增材制造在当前的确是一种非常有效的替代方案。首先，它不需要将整个生产线都转换成全新的工艺，而且也不需要装配生产线。其次，增材制造能够更快地生产出数字化替代品，而不是开发注塑模具或为冲压等传统制造工艺建立一条生产线，这就极大地节约了生产时间。

在今年新冠疫情期间，当美国政府呼吁拥有3D打印专业技术的航空企业帮助联邦应急管理局生产医疗设备时，这些企业往往能够在短短几天内交付产品。这主要是因为这些公司已经在工业3D打印和设备方面积累了一定的专业知识，所以才能有很好的表现。因此如果该技术更广泛地应用于航空领域，那将对当前环境下的MRO业非常有帮助。

柯林斯宇航公司认为，“虽然增材技术已经被证明能够快速适应当前的环境，但并不意味着它在任何地方都能快速发展。因为目前的航空领域存在很大的不确定且发展放缓，所以企业是要投资这些资源来提高制造能力，还是将这部分资金储备起来用于日常运营，还需做出清晰的决定。当然，如果我们真的看到了新产品能获得较高的采用率，那么它很可能首先出现在工装设备领域，然后再扩大到部件领域。”

柯林斯宇航公司认为工装设备仍然是增材制造领域的增长点，柯林斯正在创建多个增材开发卓越中心，并开始使用定向能沉积技术修复受损零件，制造大型部件和工装设备。Fast Radius公司认为航空领域的增材制造材料非常有前途，如其即将上市的新型聚合物材料，具有防火、防烟和毒性等级。Stratasys公司最近推出的Antero材料，能比3D打印中常见的塑料更好地抵抗油液、燃料和碳氢化合物的侵蚀。

在最近与美国空军合作的一些项目中，Stratasys公司为了减少后处理工艺，采用了彩色材料和印刷纹理等创新思路，使部件可以直接从3D打印机上应用到飞机上。Fast Radius公司认为，彩色增材制造技术还可以将徽标、序列号和二维码等元素直接打印到工具和部件上，真正实现在产品全寿命周期中的可追溯性，二维码可以打印在特定的单个产品上，一直追溯出该部件是哪台机器制造的部件。而且像这样的创新可以让客户通过扫描二维码快速订购替换零件，甚至对区块链记录保存系统产生影响。

Fast Radius公司认为，航空业可以向汽车或消费品行业学习3D打印的创新精髓。Fast Radius已经为汽车领域制造了3D打印的接线盒部件，目前正在为一家大型航空制造商制造飞机电气部件。该公司可根据客户要求定制3D打印接线盒，比如在电动飞行飞机上的小批量应用。Fast Radius可以非常快速地设计出专用的连接器，而无需任何资本投资或制造专门的工具，因此可以在产品的开发周期内迅速提高接线盒的产量。客户在初始阶段会使用增材制造产品进行测试，之后也会用增材制造技术制造工具，或者用来改进产品性能，如果可能的话会在全寿命周期中使用增材技术进行生产。

Fast Radius认为，消费品行业可延伸到航空业的一项创新是晶格技术（lattice technology）。这种技术能够抑制工程结构振动或冲击。Fast Radius公司正在研究如何設计这样的结构，以便应用到航空领域。而且降低振动也是下一代电动垂直起降飞机工程设计的关键领域。此外，医疗运输飞机同样也需要减少振动，以便在空中创造出类似医院的医疗环境，所以说晶格技术非常有用，在当前的疫情环境下尤为明显。

（陆军军事交通学院 李辉编译）