3D打印技术对航空航天和国防的好处

小批量生产

对于航空航天和国防等行业，其中少量生产高度复杂的零件，3D打印是理想的选择。使用该技术，无需投资昂贵的模具设备即可创建复杂的几何形状。这为航空航天原始设备制造商和供应商提供了一种经济有效的方式，可以经济高效地生产小批量的零件。  

减轻重量

除空气动力学和发动机性能外，重量是飞机设计时要考虑的最重要因素之一。减轻飞机的重量可以大大减少其二氧化碳排放量，燃料消耗和有效载荷。  

这就是3D打印的用武之地：该技术是制造轻型零件的理想解决方案，可节省大量燃料。当与诸如生成设计软件之类的设计优化工具结合使用时，增加零件复杂性的潜力几乎是无限的。

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材料效率

由于3D打印过程通过逐层生产零件而起作用，因此大部分情况下仅在需要的地方使用材料。结果，与传统的减法方法相比，它产生的浪费更少。

航空航天和国防应用可用的3D可打印材料的选择范围从工程级热塑性塑料（例如ULTEM 9085，ULTEM 1010，PAEK，增强尼龙）到金属粉末（高性能合金，钛，铝，不锈钢）。

可用的3D可打印材料的范围在不断扩大，从而解锁了先进的航空航天应用。

零件合并

3D打印的主要优点之一是零件合并：将多个零件集成到单个零件中的能力。通过减少组装所需的时间，减少所需零件的数量可以显着简化组装和维护过程。

保养与维修 

飞机的平均寿命在20到30年之间，使维护，修理和大修（MRO）成为行业中的重要功能。金属3D打印技术（例如直接能量沉积）通常用于维修航空航天和军事设备。涡轮叶片和其他高端设备也可以通过在磨损的表面上添加材料来进行修复。

3D打印的火箭零件 

3D打印，尤其是金属的3D打印，越来越多地用于制造火箭。该技术使工程师能够创新火箭零件的设计并在更短的时间内制造它们。

一个例子就是由空中客车集团和赛峰集团合资的阿里安集团开发的阿里安6号发射器的喷油头。 

喷射头是推进模块的核心元件之一，其将燃料混合物压入燃烧室。 

传统上，喷头是由数十个甚至数百个零件制成的，这些零件需要进行机械加工和焊接在一起。相比之下，3D打印使这些组件可以制成一体。  

对于Ariane 6发射器的喷油器头，该团队采用了最初需要248个零件的设计，并将其缩减为一个3D打印的零件。用于零件的材料是镍基合金。 

然后使用SLM技术3D打印无法通过常规方法生产的零件。 

虽然过去的铸造和加工时间要超过三个月，但使用带有四个平行激光器的EOS M 400-4 3D打印机，使用AM的生产时间减少到35小时。另一个优势包括降低了50％的成本。

 用于Ariane 6发射器的3D打印喷油器头

飞机内部组件

空中客车

3D打印的塑料零件对于航空航天应用（例如飞机内部）非常有用。

商用飞机的机舱内部将需要定期更新，此过程可能涉及更换墙板等组件。定制的需求意味着零件通常会小批量生产。快速周转时间也是必须的。  

空客就是一个很好的例子。截至2018年，该公司已经生产并准备 在其商用A320飞机上安装3D打印间隔板 。传统上，将使用注塑成型来生产新的塑料部件，这是一种用于小批量，特殊要求和高复杂性的昂贵且复杂的过程。

借助3D打印（FDM），空中客车公司能够生产具有复杂特征（如晶格结构）的组件，而无需任何额外的制造成本。结果是：隔板比传统方法制造的隔板轻15％，有助于减轻飞机本身的重量。

防御系统的结构组件

Nano Dimension和Harris公司

在国防领域，3D打印有可能改变军用设备末端零件的生产方式。当前的国防应用范围从复杂的支架和小型监视无人机到喷气发动机组件和潜艇船体。

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电子3D打印对于国防公司来说是一个年轻但仍在增长的领域。利用该技术，工程师目前能够在内部设计和生产复杂电路板和天线的原型。

对于制造商来说，这意味着能够通过消除将高价值项目外包给第三方的需求来加速产品开发过程。  

天线是3D打印如何加速电子设备设计过程的重要示例。

以哈里斯公司为例，哈里斯公司与3D打印电子系统制造商Nano Dimension一起，在2018年使用3D打印生产天线时取得了关键突破。  

Harris Corp.和Nano Dimension成功地合作生产了3D打印的RF电路

工装

拉特科和穆格飞机集团

航空航天公司还可以通过使用该技术按需生产定制工具设备（例如夹具和固定装置）而从3D打印中受益。

法国航空航天制造商Latécoère使用3D打印来减少定制工具的交货时间。以前，该公司使用CNC铣削来制造这些工具，交货时间长达六周。现在，借助FDM 3D打印机，Lateécoère可以在短短几天内创建生产工具-交货时间减少了95％。

该公司声称，这种新的模具生产方法还可将成本降低40％。值得注意的是，这些工具是根据人体工程学定制的，从而使操作员的工作更加轻松，并缩短了生产时间，提高了生产效率。

同样，穆格飞机集团（Moog Aircraft Group）正在使用FDM 3D打印技术在内部生产诸如坐标测量机（CMM）之类的工具。过去，该公司将该设备外包，整个过程需要4至6周的时间。现在，穆格内部使用3D打印，可在大约20小时内完成CMM夹具的制作。以前成本超过2,000英镑的灯具现在可以制造几百磅。

备件

卫星电视

航空航天公司非常依赖于备用零件和替换零件，因此对于这种应用的需求越来越短。

为了满足这一需求，航空航天业的供应商必须找到方法以更快地提供制造服务。增材制造使备件可以在需要时快速生产。反过来，这减少了对大量库存的需求，有助于降低库存成本并确保零件在本地生产。

Satair是空中客车的子公司，专门从事零配件的分销，提供增材制造的塑料和金属零件。

备件供应商使用3D打印来生产定制的零件和工具，该技术有助于大大缩短交货时间并简化复杂的供应链物流。通过这种战略方法，该公司能够通过快速生产用于维护操作的备件来缩短周转时间。

航空航天和国防工业在增材制造市场中占有重要份额。原因很简单：增材制造提供了巨大的价值，从提高飞机性能到为零件生产提供更灵活的方法。

然而，向生产迈进需要增材制造来克服某些挑战。其中包括3D打印零件的认证，更好的过程可重复性和安全性。

但是，随着对3D打印工艺和材料的开发和认证投入了大量资金，航空航天和国防工业3D打印的未来无疑是光明的。