增材制造3d打印：航空航天领域的变革力量 - Formnext Asia Shenzhen

增材制造技术，也就是常说的 3D 打印，正逐步改变航空航天领域的制造格局。它能快速制造单件小批量的复杂结构，未来还会朝着设计、材料和成形一体化的方向发展，为航空航天技术带来重大变革。

在航空航天领域，增材制造技术的应用可分为三个层面。最基础的是用它来制造传统设计和材料体系的构件，解决现有制造难题；进一步是针对新的结构设计，充分发挥增材制造的优势；最高层次是实现新功能材料与结构的一体化增材制造，创造更多新功能。目前，该技术已在航空发动机、轻质功能结构等重点难点领域开展研究和应用。

航空发动机涡轮叶片制造难度极高。随着对发动机推重比要求的提升，叶片制造面临巨大挑战。传统的熔模铸造技术在制造新型冷却结构叶片时，流程繁琐、成本高昂且周期漫长。增材制造技术为解决这些问题提供了新途径。例如，型芯/ 型壳一体化铸造技术，像西安交通大学提出的相关技术，能实现型芯 /型壳一次成形，在铸型制备、性能调控和精度控制上取得关键突破，大幅缩短空心涡轮叶片的研发周期，降低成本，还可应用于更多复杂结构的制造。此外，难熔高熵合金和陶瓷基复合材料增材制造技术也在不断发展，虽面临一些问题，但未来潜力巨大。

高分子材料及其复合材料在航空航天领域同样具有广阔的应用前景。以聚醚醚酮（PEEK）为例，它与增材制造技术结合，能满足航空航天对零部件复杂结构和功能的需求。西安交通大学在PEEK 材料增材制造方面成果丰硕，通过不同技术实现了对其力学性能的精准调控，制造出高精度大尺寸构件，并提升了纤维增强 PEEK
基复合材料的性能。在吸波结构增材制造方面，增材制造技术也展现出独特优势，有助于实现航空隐身技术的突破。

连续纤维增强复合材料 3D打印技术是复合材料制造领域的新兴力量。它摆脱了模具的限制，降低成本的同时，还能实现复杂构件的一体化成形。该技术分为连续纤维预浸丝3D打印和连续纤维干丝原位浸渍 3D打印，国内外都在积极研究。西安交通大学不仅建立了工艺参数调控机制，还开发了界面强化方法，实现了复合材料构件的低成本快速制造。而太空 3D打印技术，尤其是连续纤维增强复合材料的太空 3D 打印，为太空制造带来了新的可能，中国在这方面已经实现了全球首次打印，走在了世界前列。

增材制造技术在航空航天领域虽已取得诸多成果，但仍面临一些挑战。未来，它需要朝着功能材料与结构设计一体化的方向深入发展，满足航空航天对结构整体化、构件多功能化以及太空制造实用化的需求。随着技术的不断进步，增材制造技术必将为航空航天产业的发展注入强大动力，推动我国航空航天技术不断迈向新高度。