3D打印能靈活地為數(shù)百或數(shù)千個應(yīng)用打印特定的航空零件。
3D打印使航空公司能夠獲得傳統(tǒng)技術(shù)無法實現(xiàn)的復(fù)雜組件。這有助于創(chuàng)新，同時在復(fù)雜、高度監(jiān)管的環(huán)境中可以降低成本和周轉(zhuǎn)時間。
航空航天業(yè)是3D打印的主要受益者。它能夠靈活地為數(shù)百或數(shù)千個應(yīng)用打印特定的航空零件，而無需進行費時費錢的工具更換。除了零件生產(chǎn)之外，3D打印還能提升創(chuàng)建這些零件所需的制造能力。它可以推動航空結(jié)構(gòu)件的輕量化發(fā)展，提高燃料節(jié)省并減少對環(huán)境的影響。
Materialise公司創(chuàng)建了用于3D打印核心過程的軟件，并提供3D打印服務(wù)。從創(chuàng)建設(shè)計、優(yōu)化到管理和自動化工作流程，再到打印完整的產(chǎn)品，該公司的軟件和服務(wù)貫徹了3D打印完整的數(shù)字化主線（digital thread），為客戶和合作伙伴測試和改進軟件、材料和流程，致力于端到端的解決方案。
如何開始
這個過程是如何開始的？一開始，Materialise的團隊與航空客戶的團隊之間舉行信息共享會議，確定與傳統(tǒng)制造相比，3D打印可以為哪些應(yīng)用和操作提供優(yōu)勢。
然后，工程師參與進來，看看哪些零部件可以適當(dāng)?shù)剡M行3D打印。接下來是成本分析，以確保3D打印的零件更具成本效益。一般而言，零部件越復(fù)雜，傳統(tǒng)制造的成本就越高。
Materialize的軟件優(yōu)化了支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計，幫助設(shè)計人員提高無人機制造的效率。
下一步是走進航空客戶的工廠，以確定關(guān)鍵點所在以及3D打印可以進一步進行協(xié)助的地方。通常會發(fā)現(xiàn)能從3D打印定制化生產(chǎn)中受益的零件和工藝，例如夾具和鉆孔卡具。
Materialise將確定強度和功能性方面的要求，以滿足高度管制的航空航天工業(yè)的需求。然后，他們確定零件，用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計它們，并在3D打印軟件中運行這些設(shè)計以進行優(yōu)化和準(zhǔn)備打印工作。3D打印獨有的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)使零件具有相同的強度和功能，同時能減少材料，并減輕整體重量。
用于航天器的3D打印鈦插入件的晶格結(jié)構(gòu)橫截面，在減輕重量的同時還能優(yōu)化強度。
適航零件
2015年底，Materialise在通過3D打印實現(xiàn)輕量化的一個案例中，制造了適航的增材制造零件，并獲得了EN9100和EASA 21G認(rèn)證。之后他們與空客合作，為A350 XWB制造塑料零部件，使燃料消耗減少了25％，其中3D打印的零部件做出了重要貢獻。通過像Streamics生產(chǎn)管理軟件這樣的軟件解決方案，航空業(yè)可以受益于這種可追溯且可重復(fù)的生產(chǎn)流程。
另一個值得一提的合作案例是328 Group。該公司負(fù)責(zé)Do328通勤客機的維護、修改和翻新。為了準(zhǔn)備重新啟動該飛機的批量生產(chǎn)，328 Group與Materialise合作，使塑料零部件更輕、生產(chǎn)更快、成本更低。
SoleonAgro無人機。
3D打印已進入航空航天業(yè)，主要用于小型零件制造，但未來很可能整個飛機框架都能進行3D打印。我們已經(jīng)在較小的飛行器和無人機中看到了這一點，SoleonAgro就是一個很好的例子。該無人機用于農(nóng)業(yè)中的生物害蟲控制，它通過3D打印進行快速原型設(shè)計、測試和設(shè)計驗證，降低了產(chǎn)品開發(fā)成本，再將整個設(shè)計進行打印。整個過程使Soleon能夠靈活地設(shè)計無人機，以滿足從害蟲控制到攝影的各種客戶需求。
不斷發(fā)展的應(yīng)用
隨著行業(yè)繼續(xù)看到3D打印在航空航天業(yè)的價值，我們也期望開發(fā)現(xiàn)場3D打印，這將減少零件的供應(yīng)鏈、運輸和存儲成本?，F(xiàn)場打印還可以提供定制化零部件的實時設(shè)計、加工、測試和實施。
用金屬進行3D打印的軟件和過程也在迅速發(fā)展，這將對航空航天制造流程產(chǎn)生巨大影響。航空零部件的設(shè)計要求變化很快，而3D打印能更快、更簡單地實現(xiàn)設(shè)計的更改，以減少昂貴的試驗和錯誤成本。
未來5到10年將迎來激動人心的變化，航空航天業(yè)與3D打印的合作將日益發(fā)展。我們迫不及待想看到這一幕。
Materialise, www.materialise.com
Soleon, www.soleon.it/en
328 Group, www.328group.eu
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去年10月在慕尼黑舉行的第一屆慕尼黑技術(shù)大會（Munich Technology Conference）上，行業(yè)專家討論了增材制造（AM）的關(guān)鍵趨勢，以及價值鏈中的參與者如何成為進步的催化劑。
幾千年來，人們使用工具和機器從石頭或金屬上切割形狀。作為增材制造的基礎(chǔ)，3D打印顛覆了這種方法。用德國亞琛工業(yè)大學(xué)Schleifenbaum教授的話來說：“增材制造的美在于你可以直接將一個想法變?yōu)楝F(xiàn)實。”
工程師可以復(fù)制自然界中的形狀和設(shè)計對象來創(chuàng)造一個物品，以實現(xiàn)精確的功能?？梢酝ㄟ^逐層添加材料（金屬、塑料或陶瓷）來構(gòu)建新的對象。這使得增材制造技術(shù)成為未來數(shù)字化工廠的先驅(qū)，這些工廠將能夠制造從渦輪機部件到髖關(guān)節(jié)置換件的任何產(chǎn)品。正如歐瑞康增材制造業(yè)務(wù)部門負(fù)責(zé)人Florian Mauerer所說：“增材制造是數(shù)字化最具體的方面。”
同樣重要的是，增材制造有能力通過改進和效率來顯著改變制造業(yè)的前景，同時將能在更多地方設(shè)立制造工廠，而無需考慮當(dāng)?shù)氐膭趧恿Τ杀尽?/div>
航空航天業(yè)是應(yīng)用金屬增材制造技術(shù)的重要先驅(qū)。增材制造正在幫助這個行業(yè)提高生產(chǎn)效率和實現(xiàn)智能化，以加強性能、控制排放和提高安全性。
這些目標(biāo)與航空航天業(yè)的績效目標(biāo)一致。正如空客公司的Jonathan Meyer指出的那樣：“航空航天領(lǐng)域的主要推動因素是二氧化碳排放目標(biāo)和零件的‘高價值密度'。”
由于增材制造所帶來的設(shè)計靈活性，工程師能開發(fā)新的幾何形狀的復(fù)雜產(chǎn)品。從發(fā)動機和渦輪機零件到機艙內(nèi)部組件，所有這些都可以實現(xiàn)功能的改進，并減輕重量。
“在為空客運輸機制造的產(chǎn)品中，增材制造使零件數(shù)量減少了98％，重量減少了48％，成本減少了30％，同時還能保持性能處于同一水平。”Premium Aerotec的Gerd Weber說道。
這些進步是實現(xiàn)更高燃油效率和減少二氧化碳排放的關(guān)鍵。通過計算，在飛機壽命的30年內(nèi)，每架飛機的重量每減少500克，就可以減少30萬噸的二氧化碳排放量，從而大大降低航空業(yè)的碳足跡。
MTU航空發(fā)動機公司首席項目官Michael Schreyögg指出了另一個好處：“增材制造可以通過創(chuàng)新的冷卻設(shè)計提高飛機發(fā)動機效率。”改進的冷卻使得發(fā)動機能在更高的溫度下運轉(zhuǎn)，從而提高了發(fā)動機效率。
增材制造現(xiàn)在用于原型設(shè)計和小批定制化組件生產(chǎn)。然而，這里蘊含的可能性是巨大的，我們可以預(yù)見未來出現(xiàn)大規(guī)模定制和大規(guī)模生產(chǎn)的突破。
“增材制造可以用于小體積零部件制造，它可以進行快速的原型設(shè)計，從而加快創(chuàng)新周期，”Meyer補充道，“對于體積更大的零件，它也有很多好處：優(yōu)化的零件生產(chǎn)、更集成的結(jié)構(gòu)，以及更少的供應(yīng)中斷。”
增材制造的發(fā)展可以為創(chuàng)新價值鏈中的新商業(yè)模式和機遇鋪平道路。新的維修和更換業(yè)務(wù)也即將出現(xiàn)。與此同時，西門子等公司正在計劃解決設(shè)計和軟件方案等問題。
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