向3D打印转变

从一开始，航空航天中的增材制造就代表着产品概念化、设计和生产方式的转变。在航空航天部门，这种转变甚至更加明显。

从历史上看，飞机部件是通过减法制作的，材料是由更大的原料块雕刻、模压和精炼而成。然而，这些传统技术所带来的固有的效率低下、浪费和设计限制，已经让位于航空航天中增材制造的精确度、定制性和效率。航空航天中的增材制造一层层地制造部件，提供了无与伦比的设计自由，使工程师能够构思出曾经被认为无法制造的部件。

应用范围

航空航天工业越来越多地采用增材制造用于各种用途。从复杂的涡轮叶片到轻量级结构部件，甚至是机舱固定装置，航空航天中的增材制造正在留下它的印记。增材制造最显著的应用之一是发动机部件的设计和生产，这得益于生产复杂的几何形状和内部结构的能力。

这不仅使组件更轻，而且还提高了它们的性能。例如，只有通过增材制造才能实现具有内部冷却通道的飞机发动机部件，这可以使发动机运行更高效、更凉爽。除了单个部件，飞机设计的整体方法也在不断发展。工程师们现在有权重新思考传统的设计理念，采用更高效、更轻、更复杂的设计，借助增材制造简化飞机的性能和功能。

绿色优势

航空航天中的添加制造不仅革命性地改变了飞机零件的制造方式，而且还引进了一种更可持续的制造方法。在传统的方法中，大量的材料被浪费作为废料和废弃物。相比之下，3D打印就其本质而言，只在需要的地方使用材料，大大减少了浪费。

这意味着可以显著节省原材料，尤其是在使用昂贵的航空航天级材料时。此外，通过航空航天增材制造生产轻质部件的能力直接有助于提高飞机的燃油效率，从而减少飞行过程中的碳排放。在一个越来越意识到环境影响的世界里，增材制造的好处不仅仅是技术性的，它使航空航天业在未来走上了更可持续的轨道.

探究增材制造的技术细节

虽然增材制造的总体概念是一致的，但已经出现了几种3D打印方法，每种方法都有其独特的优势：

•    立体光刻（SLA）：这一过程包括使用紫外线激光照射液体光聚合物树脂。激光一层一层地硬化树脂，形成物体。

•    选择性激光烧结：在这里，高功率激光将微小的材料颗粒，通常是金属或塑料，一层一层地融合在一起。未熔化的粉末保留下来支撑结构，不需要额外的支撑。

•    熔融沉积建模（FDM）：在FDM中，热塑性材料被加热并通过喷嘴挤出，逐层铺设材料。这是增材制造中更常用的方法之一，尤其是对于原型和不太关键的零件，因为它的可访问性和可负担性。

焦点航空航天材料

航空航天工业需要符合强度、耐用性和重量严格标准的材料。增材制造经常使用：

•    金属：钛在增材制造中很受欢迎，具有很高的强度重量比。其他金属，如铝和铬镍铁合金，也因其有利于飞行应用的特定特性而得到应用。

•    陶瓷：虽然在增材制造中没有金属那么常用，但陶瓷有着特殊的应用，尤其是在暴露于高温的地区。

•    聚合物：在增材制造领域，PEEK（聚醚醚酮）和ULTEM等轻质通用聚合物具有适用于飞机非结构部件的性能。

至关重要的是，这些材料要保持其固有特性，确保最终的3D打印组件可靠、安全，并适合其预期的航空航天应用。

近期研究的重点

增材制造，尤其是金属制造，正在改变游戏规则。从最近提到的研究“航空航天中的金属增材制造：综述”中获得了一些见解，以下是一些亮点：

•    发动机部件：金属增材制造的主要吸引力之一是能够为发动机生产复杂且高强度的部件。这不仅减轻了重量，而且提高了零件的性能和寿命。

•    结构部件：随着增材制造的进步，该研究强调了3D打印金属部件在关键结构部件中的日益使用，指出了潜在的重量节约和结构完整性的提高。

•    潜在的未来应用：随着技术的成熟，审查表明，打印更大、更复杂的零件的趋势越来越大，这暗示了在不久的将来，通过这种方法制造全尺寸机翼截面和主要机身部件的可能性。

结论

添加制造正在成为行业内的变革力量。通过提供复杂的设计可能性，减少材料浪费，并允许快速的原型和定制，这项技术正在重塑飞机部件的构思、设计和制造的基本原理。随着研究的深入和技术的发展，我们可能很快就会看到整个飞机结构，从机翼到机身，都是用无与伦比的精确度和定制的属性打印出来的。这可能为更轻、更省油、更可能适应特派团具体要求的飞机铺平道路。