航空航天工業(ye) 一直尋求增材製造以提高效率、減少浪費，成為(wei) 增材製造早期且熱情的采用者。增材製造技術已用於(yu) 飛行器內(nei) 部製造支架；已用於(yu) 打印發動機零件，從(cong) 而大大減少了組件數量；甚至被用於(yu) 生產(chan) 21千克的無人機，以試驗新技術。

　　粘合劑噴射增材製造技術公司ExOne認為(wei) ，由3D打印技術製成的零件通常用於(yu) 航空航天產(chan) 品。西科斯基CH-53重型直升機就是一個(ge) 例子，它使用由ExOne 3D打印工具製成的複合材料空氣導管。這種好處是雙向的，航空航天企業(ye) 的興(xing) 趣也鼓勵了3D打印的進步。航空航天工業(ye) 對增材製造的功能有強烈的需求，全世界的大型航空航天製造商都在講述他們(men) 的3D打印故事，它得到了驗證，這使人們(men) 能夠更認真地對待要求更高的應用。

　　GE航空：提高增材製造創新能力

　　出於(yu) 各種原因，航空航天被增材製造所吸引。首先，航空工業(ye) 廣泛使用昂貴的金屬，例如鈦。在傳(chuan) 統的減法製造中，超過90％的材料被去除，從(cong) 而導致嚴(yan) 峻的買(mai) 飛比（BFT：buy to fly ratio）。3D打印能夠實現新形狀，這意味著需要製造的零件數量將減少。通過3D打印，材料的浪費也更少。橡樹嶺國家實驗室（ORNL）認為(wei) ，航空航天產(chan) 品必須使用大量的鈦，會(hui) 得到很多廢料。在切削工具方麵鈦是殘酷的，鈦很難加工，增加了停機時間和刀具成本，但鈦容易3D打印。

　　3D打印也被視為(wei) 使用較輕材料的一種方式。除鈦外，此類材料還包括鋁、碳纖維和複合材料。對於(yu) 某些零件，重量可以減少約一半。輕量化至關(guan) 重要——東(dong) 西越重，將其保持在空中所需的能量就越大。航空航天工業(ye) 願意為(wei) 增材製造零件支付溢價(jia) ，所有的航空航天企業(ye) 都做過計算，並宣稱增材製造是如何提高其競爭(zheng) 力的。

　　通用電氣公司一直是最主要的增材製造采用者之一。CFM是GE航空與(yu) 法國賽峰集團之間的平股合資企業(ye) ，擁有四個(ge) 經過美國聯邦航空管理局認證的3D打印零件。它們(men) 是用於(yu) GE90-94B的T25傳(chuan) 感器和CFM LEAP燃油噴嘴頭，以及GEnx-2B電動門開啟係統（PDOS）支架和GE Passport氣—油分離器。

　　CFM LEAP發動機的燃油噴嘴係統於(yu) 2015年在阿拉巴馬州一家工廠首次投入生產(chan) ，這是首批因3D打印而廣為(wei) 人知的航空航天係統之一。去年，該工廠生產(chan) 了第30000個(ge) 燃油噴嘴頭，該工藝也用於(yu) GEnx PDOS支架。GE還開發了GE Catalyst，這是一種渦輪螺旋槳發動機，可將855個(ge) 常規零件組合成12個(ge) 組件，而GE9X則將300多個(ge) 常規零件組合成僅(jin) 7個(ge) 3D打印組件。GE航空表示已經確認了80多個(ge) 要使用3D打印的零件。

　　GE航空的增材製造從(cong) 大量新產(chan) 品的引入開始，但是已經將重點轉移到了降低現有產(chan) 品成本的基礎上。增材製造為(wei) GE工程師提供了全新的創造自由度，從(cong) 根本上改變了他們(men) 進行設計的方式。製造成本和設計複雜性之間的範式已經顛覆，使用增材製造，可以優(you) 化設計以提高性能。3D打印可以加速零件生產(chan) 和試驗，由於(yu) 零件產(chan) 出更快，公司提前6個(ge) 月完成了Catalyst燃燒室的台架試驗。

　　GE還通過收購德國概念激光公司和瑞典Arcam AB的多數股權，投資了這項技術。隨著GE增材製造部門的發展，其業(ye) 務可以在數小時而不是數月內(nei) 給出反饋並進行調整。隨著公司繼續發展增材製造工程和製造能力，這些投資使GE航空成為(wei) 更好的增材製造設備供應商。ORNL認為(wei) GE為(wei) 推動3D打印在航空航天領域的發展做出了巨大貢獻。

　　空客公司：快速製造備件滿足需求

　　空中客車集團是另一家采用3D打印的飛行器製造商。自2015年以來，空客對其“在現實中試驗高科技目標”小型無人機進行了試飛，它的大約90％的結構組件是由塑性聚酰胺粉末3D打印的。空客公司將THOR描述為(wei) “一個(ge) 在實際飛行條件下實現不同技術的低風險和快速開發的平台。”空客利用增材製造技術提高了THOR的開發速度，花了七個(ge) 星期的時間打印了60個(ge) 結構部分，又花了一個(ge) 星期組裝該飛機。

　　空客以其他方式擴大了對增材製造的使用。5年前，公司開始使用3D打印或所謂的“添加層製造”（ALM）製造支架。空客表示這是逐步引入ALM技術的長期戰略的第一步。在過去5年中，空客逐漸增加了ALM在批量生產(chan) 和在役飛機中的應用數量。公司已經生產(chan) 並在空客飛機上安裝了7萬(wan) 多個(ge) 3D打印零件，大多數零件都是用聚合物打印的，但用鈦和鎳基合金的越來越多。

　　由聚合物製成的3D打印備件已經用在了A350 XWB係列飛機上。一些A320neo和A350 XWB試驗飛機配備了金屬打印的座艙支架和燃油管路。公司表示，更多的金屬零件正在認證過程中。空客使用的特殊增材製造技術，包括細絲(si) 沉積和粉末床聚合物技術、金屬粉末床和金屬線定向能沉積。目前，空客對可用於(yu) 3D打印的材料數量感到滿意。在航空工業(ye) 中使用ALM的合格鑒定工作在成本和時間上都非常苛刻。因此，空客公司的重點是在確認了價(jia) 值創造機遇的幾種常用金屬合金上引入該技術。

　　空客正在與(yu) Autodesk的生成設計合作，使用人工智能重新設計麵向其他製造技術設計而現在要用3D打印的零件。2015年，空客推出了所謂的“仿生隔板”，這是一種金屬3D打印牆和後座支撐結構，將客艙和飛機廚房分隔開。該隔板比常規製造的隔板輕約45％，空客打算為(wei) A320飛機生產(chan) 該隔板。不過，空客預計金屬3D打印的成本將下降得更快。Autodesk正在稍微修改設計，使其具有許多相同的優(you) 點。這第二種設計要求3D打印隔板的塑料模具，該模具將用已經鑒定可以飛行的合金鑄造。模具仍然允許設計為(wei) 更複雜的形狀，該隔板的第二個(ge) 版本正在認證過程中。

　　航空航天市場迎來新金屬

　　增材製造公司正在努力滿足航空航天市場的需求。例如，EOS是使用直接金屬激光燒結的工業(ye) 3D打印機製造商，已開始引入更多金屬進行打印。過去5年，公司又開發出10種金屬，這個(ge) 數量不是很多。人們(men) 想確保可以製造出高質量的零件，並且總是存在挑戰，開發它們(men) 確實需要時間。

　　對於(yu) EOS，關(guan) 鍵的航空航天市場是火箭發動機，客戶之一是2017年成立的Launcher，致力於(yu) 研發用於(yu) 發射衛星的火箭。去年，Launcher成功地測試了在EOS機床上打印的3D打印銅合金發動機的點火性能。EOS已經與(yu) Launcher一起研究了發動機開發的進度，期望在將來製造有效載荷非常大的發動機。越來越多的私人公司涉足火箭，3D打印加速了這一發展——人們(men) 可以在今天或一兩(liang) 個(ge) 星期內(nei) 完成設計，實際上可以還在辦公桌上擺放零件，並且可以對其進行一些測試。火箭行業(ye) 現在看起來非常令人興(xing) 奮。

　　另一位EOS客戶能夠通過3D打印減輕重量。他們(men) 把裝在衛星內(nei) 部一塊麵包大小的鋁製小盒子，通過增材製造，使其重量減少了20％左右。ExOne在航空航天領域也很活躍。自2002年以來，ExOne的Sand 3D打印機已進入包括航空航天在內(nei) 的工業(ye) 市場，它們(men) 製造用於(yu) 金屬鑄造的型芯。現在設計一個(ge) 模具、獲得一個(ge) 好零件的時間已經能夠從(cong) 數周和數月大幅減少到數天或數小時。除了增加複雜性而不增加成本和模具存儲(chu) 之外，3D打印還允許快速的設計迭代。鑄造廠正在走向3D打印，3D打印砂型鑄造已被積極采用。

　　ExOne發明了一種衝(chong) 蝕工裝用於(yu) 層壓複合材料（包括碳纖維和玻璃纖維複合材料）的犧牲工裝。ExOne開發了一種用水衝(chong) 洗3D打印工裝的工藝，材料在高達180攝氏度時仍保持水溶性。該工藝正用於(yu) 為(wei) 洛克希德·馬丁公司的子公司西科斯基以及和皇家工程複合材料公司製造複合材料。ExOne還提供了完整的金屬3D打印機係列，可以直接打印諸如Inconel 718之類的金屬，它還可以打印諸如碳化矽之類的陶瓷。3D打印已經能夠滲透到航空航天領域，人們(men) 傾(qing) 向於(yu) 擁有更複雜的鑄件，ExOne與(yu) 西科斯基做了很多工作。

　　預計3D打印在未來五年中將取得更多進展，它會(hui) 被測試、測試並重新測試，增材供應鏈實際上也將在未來5年內(nei) 增長。空客表示將遵循其計劃，並逐步擴大應用領域和相關(guan) 的價(jia) 值創造機遇。與(yu) 傳(chuan) 統技術相比，競爭(zheng) 力和市場份額將隨著新應用的興(xing) 起而逐步增長。ORNL認為(wei) 3D打印在航空航天領域會(hui) 越做越大，大型結構組件是一些公司已經開始研究的領域。人們(men) 對航空航天工業(ye) 的信心與(yu) 日俱增，增材製造未來將會(hui) 帶來更大的改變。