作為(wei) 創新者和新技術的最早使用者，航空業(ye) 在 20 世紀 80 年代引入原型製造時就開始應用增材製造 （AM）。在 2003 年，波音獲得批準在 F-15 戰鬥機中使用增材製造的鈦合金部件來取代原有部件。

GE Aviation 後來也獲得美國聯邦航空管理局（FAA） 的批準，生產(chan) 用於(yu) LEAP 發動機的增材製造燃油噴嘴。這個(ge) 噴嘴展示了增材製造零部件可以帶來的諸多好處：噴嘴的零件從(cong) 20 個(ge) 減少到 1 個(ge) ，整體(ti) 重量減少了 25％，耐用性增加 了 5 倍。

波音公司現在為(wei) 787 夢想飛機製造 3D 打印的鈦合金零 件，這將是第一個(ge) 3D 打印的結構件，可以承受飛行中機身 的壓力。通過這種方法，波音可以為(wei) 每架噴氣式飛機節省高 達 300 萬(wan) 美元。

增材製造技術的非凡能力為(wei) 製造業(ye) 推開了新世界的大 門，它能提供成本節約、勞力節省、重量減輕和零部件簡化等諸多優(you) 點，這些變化可能對供應鏈產(chan) 生重大影響。以往需要壓鑄和機加工的多個(ge) 零件和子組件，現在可以作為(wei) 單個(ge) 零件進行 3D 打印。更少的零件和子組件意味著更少的工具和 勞動力，減少了製造鏈中的流程，並加快了上市時間。

今天的生產(chan) 場景包含如下步驟：設計生產(chan) 零部件，設計設備和模具以生產(chan) 原型，測試原型，修改原型和工具，再重複上述過程。增材製造則能越過設計設備和模具這一步驟， 節約大量時間和費用，直接得到原型。原型的修改可以在 CAD 文件中進行，這讓公司能快速進行多次設計上的更新迭代。根據德勤的一項研究，當航空航天和防務公司從(cong) 傳(chuan) 統製造轉向增材製造時，原型生產(chan) 的時間能節省從(cong) 43％到 75％不 等。這對於(yu) 訂單積壓已成為(wei) 常態的航空業(ye) 來說非常重要。

增材製造還可以大大降低庫存水平。為(wei) 了避免任何飛機停飛的可能性，航空公司需要備有可能從(cong) 未使用或過時的備件，而增材製造則免去了這一要求，因為(wei) 公司可以按需進行 3D 打印。零部件可以在使用地點附近生產(chan) ，而不必遠距離存儲(chu) 和運輸。

Roland Berger 管理谘詢公司表示，憑借這些優(you) 勢，預計到 2023 年，3D 打印市場將超過 40 億(yi) 美元。我們(men) 在對此 歡呼雀躍的同時，也要注意，盡管有著種種優(you) 勢，但增材製造也麵臨(lin) 著一係列挑戰。

增材製造大道上的路障

從(cong) 設計的角度來看，增材製造有其獨特之處。設計靈 活性通常是指其幾何形狀，因此需要考慮許多其他變量和約束。例如，工藝參數的微小變化（如材料儲(chu) 存溫度和濕度） 會(hui) 影響沉積材料的微觀結構，並改變最終產(chan) 品。

目前，沒有正式的標準來有效確保增材製造進行大 規模的部件生產(chan) 的可行性。在製造商投資 3D 打印飛機零 件之前，他們(men) 必須能夠證明該工藝的可重複性和可預測性，以始終如一地製造符合規格的可靠零件。如果沒有 強大的仿真功能來捕獲材料和過程的物理特性及變化， 就無法實現這一點。

新材料通常需要新的製造方法。對於(yu) 增材製造，現有的 CAD 程序有所限製，特別是在與(yu) 仿真信息集成時。該過程通常是手動的，需要多次迭代。這些問題說明增材製造開發工具的重要性，需要將仿真集成在工具中，這是實現全程數字戰略的重要組成部分。在單一的協作平台上通過一個(ge) 數據集來貫穿設計、開發和製造的各個(ge) 階段，顯然可以支持這樣 的策略。

此外，以增材製造為(wei) 核心的未來製造戰略，將通過 即時庫存管理來減少庫存，改善原料管理，並提高效率。 這也體(ti) 現了全程基礎結構——單一的協作平台的重要性， 它幫助企業(ye) 實現整體(ti) 製造業(ye) 務的數字可視化，也包括其 供應商在內(nei) 。

增材製造為(wei) 飛機製造商提供了簡化供應鏈的機會(hui) ，能生產(chan) 高度定製化的飛機零件，以及使用更高效、輕質的材料。 為(wei) 了充分發揮增材製造的優(you) 勢，必須從(cong) 根本上改變設計和製造流程，以實現更快的生產(chan) 流程，從(cong) 而確保大規模的高一致性的質量，並最終幫助航空業(ye) 實現麵向未來的創新。