像許多行業(yè)一樣，航空航天行業(yè)使用3D打印技術(shù)和快速成型技術(shù)來(lái)降低生產(chǎn)成本越來(lái)越普遍。該行業(yè)的著名企業(yè)波音公司在過去的一年中，用3D打印技術(shù)生產(chǎn)了22,000個(gè)零部件。

在整架波音787夢(mèng)幻客機(jī)中，有30個(gè)部件是使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的，這是一個(gè)行業(yè)紀(jì)錄。此外，GE(通用電氣)公司近期宣布投資5000萬(wàn)美元在3D打印技術(shù)上，用來(lái)生產(chǎn)下一代噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油嘴。航空航天行業(yè)加大增材制造技術(shù)的投入力度的主要原因是飛機(jī)輕量化要求。根據(jù)美國(guó)航空的消息，飛機(jī)每減少1磅，航空公司每年節(jié)省的燃油達(dá)11,000加侖。

ICF國(guó)際技術(shù)咨詢公司航空運(yùn)營(yíng)部的副總裁Vivek Saxena 表示，目前增材制造僅占全球制造業(yè)市場(chǎng)的0.0002%。 特別是在航空航天行業(yè)，增材制造僅占1500億美元航空零部件市場(chǎng)的0.002%(300萬(wàn)美元)。然而，許多業(yè)內(nèi)人士預(yù)估在未來(lái)十年中航空航天3D打印零部件市場(chǎng)將達(dá)到20億美元。如果3D打印在航空航天行業(yè)有如此大的增長(zhǎng)潛力，該技術(shù)在未來(lái)會(huì)有許多有潛力的應(yīng)用。在這里我們預(yù)計(jì)了增材制造技術(shù)在航空航天行業(yè)5項(xiàng)最有前景的應(yīng)用：

飛機(jī)機(jī)翼

3D打印技術(shù)已經(jīng)用于制造飛機(jī)中的小零部件，波音還將在將來(lái)用3D打印制造整個(gè)機(jī)翼。目前的3D打印技術(shù)在生產(chǎn)大型物體的時(shí)候具有局限性，因?yàn)殡S著尺寸的增大物體承受的內(nèi)部應(yīng)力也會(huì)隨之增加，從而導(dǎo)致物體的失真。但是，近期有BAE Systems公司研發(fā)的新技術(shù)可以通過在每個(gè)打印層中反復(fù)使用超聲工具，生產(chǎn)出更堅(jiān)實(shí)的金屬零部件。這項(xiàng)技術(shù)可以緩解零件承受的應(yīng)力，為直接制造機(jī)翼這樣的零部件鋪平道路。

復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)零件

除了3D打印噴油嘴，GE公司還用3D打印技術(shù)研發(fā)GE9X 發(fā)動(dòng)機(jī)，這是為波音777X系列長(zhǎng)途客機(jī)設(shè)計(jì)的世界最大的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。3D打印技術(shù)還將應(yīng)用在測(cè)試檢查分析、角度和公差的原型工具的開發(fā)上，這樣就避免了企業(yè)在數(shù)控機(jī)床上的投資。3D打印公司Stratasys 公司和歐特克(Autodesk, 著名的CAD軟件公司)合作開發(fā)了一個(gè)渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的全尺寸模型，這個(gè)項(xiàng)目展示了3D打印技術(shù)在開發(fā)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)方面的潛力。

航天領(lǐng)域的定制化零件

目前，美國(guó)宇航局下一代太空探測(cè)車包含了70個(gè)3D打印的零部件。宇航員在太空中根據(jù)需要來(lái)打印所需零部件，比起用火箭將所需要更換的零件和工具發(fā)射上去，要顯著節(jié)省時(shí)間和成本。

無(wú)人機(jī)系統(tǒng)

BAE Systems公司最近提出了2040飛機(jī)工程新概念，將在無(wú)人機(jī)上配備機(jī)載3D打印機(jī)。這個(gè)概念主要是解釋飛機(jī)怎樣將勘測(cè)到的災(zāi)難情景報(bào)告給任務(wù)控制系統(tǒng)，任務(wù)控制系統(tǒng)再將所需的工程數(shù)據(jù)傳輸給機(jī)載的3D打印機(jī)。機(jī)載3D打印機(jī)將根據(jù)該數(shù)據(jù)打印出無(wú)人機(jī)來(lái)執(zhí)行救援行動(dòng)。這個(gè)概念雖然仍然是一個(gè)藍(lán)圖，BAE Systems 公司已經(jīng)投入1億1千7百萬(wàn)英鎊用于研發(fā)。

3D打印服務(wù)(3DPaaS)

美國(guó)宇航局正在拓展3D打印快速成型服務(wù)的業(yè)務(wù)。“用3D打印技術(shù)更容易構(gòu)想出一個(gè)概念產(chǎn)品的樣子，我們可以看到別人腦子里想象的東西。” 美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的首席技術(shù)官Tom Soderstrom 表示。使用3D打印服務(wù), 工程師們可以讓同行審閱新的設(shè)計(jì)理念，并獲批最終的原型。隨著開源設(shè)計(jì)的發(fā)展，工程師在設(shè)計(jì)新產(chǎn)品的時(shí)候有更多機(jī)會(huì)吸取外界的思路，從而使項(xiàng)目成本和周期最小化。

Tips:BAE Systems公司是1999年11月由英國(guó)航空航天公司(BAe)和馬可尼電子系統(tǒng)公司 (Marconi Electronic Systems)合并而成的。2000年，在世界100家最大軍品公司中居第三位。