【簡(jiǎn)介：】3D打印屬于增才制造，與傳統(tǒng)的車床車銑加工而言優(yōu)勢(shì)在于
制造復(fù)雜物品不增加成本
就傳統(tǒng)制造而言，物體形狀越復(fù)雜，制造成本越高。對(duì)3D打印機(jī)而言，制造形狀復(fù)雜的物品成本不增加，制

3D打印屬于增才制造，與傳統(tǒng)的車床車銑加工而言優(yōu)勢(shì)在于

制造復(fù)雜物品不增加成本

就傳統(tǒng)制造而言，物體形狀越復(fù)雜，制造成本越高。對(duì)3D打印機(jī)而言，制造形狀復(fù)雜的物品成本不增加，制造一個(gè)形狀復(fù)雜的物品并不比打印一個(gè)簡(jiǎn)單的方塊消耗更多的時(shí)間、技能或成本。

可實(shí)現(xiàn)多材料復(fù)合打印

因?yàn)閭鹘y(tǒng)的制造機(jī)器在切割或模具成型過程中不能輕易地將多種原材料融合在一起。

減少?gòu)U棄副產(chǎn)品

與傳統(tǒng)的金屬制造技術(shù)相比，3D打印機(jī)制造金屬時(shí)產(chǎn)生較少的副產(chǎn)品。傳統(tǒng)金屬加工的浪費(fèi)量驚人，90％的金屬原材料被丟棄在工廠車間里。3D打印制造金屬時(shí)浪費(fèi)量減少。隨著打印材料的進(jìn)步，“凈成形”制造可能成為更環(huán)保的加工方式。

盡代表我個(gè)人看法，我覺得3D打印不僅在結(jié)構(gòu)制造上可以發(fā)揮減重作用，也有利于成品安裝和系統(tǒng)布局的減重和改進(jìn)。機(jī)載成品安裝支架 或運(yùn)動(dòng)裝置的支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，又不是承力結(jié)構(gòu)，很適合采用3D打印方式制造。如果把現(xiàn)在普遍采用的組合件用3D整體件替代，利用高尺寸精度的選區(qū)熔化方式一體成型，將有利于提高結(jié)構(gòu)一致性和裝卸更新的方便性。像戰(zhàn)機(jī)飛機(jī)的各種液體和氣體導(dǎo)管種類很多，分布廣泛，管道走向還要避開結(jié)構(gòu)件和成品，沒有辦法在飛機(jī)內(nèi)部設(shè)置長(zhǎng)距離的直管。機(jī)載液、氣管線存在很多彎曲度大的轉(zhuǎn)角，那我們?yōu)榱吮ＷC管道彎曲時(shí)的機(jī)械性能，必須在大的轉(zhuǎn)角位置采用轉(zhuǎn)向接頭，消除因?yàn)樾“霃綇澒墚a(chǎn)生的應(yīng)力集中，這就使管線敷設(shè)中需要使用很多工藝接頭。如果能夠在保證安裝和更換方便性的同時(shí)，3D打印出整體彎管替代傳統(tǒng)的機(jī)械彎管、擴(kuò)口和接頭固定，將在保證管道彎曲尺寸要求的同時(shí)，降低管線的零件數(shù)量，提高機(jī)械性能。取消接頭還能減少滲漏檢查和維護(hù)的接口數(shù)量，一體成形的光滑內(nèi)壁還可以優(yōu)化管道內(nèi)部液體和氣體流動(dòng)效果，有效提高航空產(chǎn)品的工藝和制造水平，通過結(jié)構(gòu)減重改善航空器性能的潛力也很大，但實(shí)際應(yīng)用所 面對(duì)的技術(shù)局限也非常明顯，直接限制了3D打印在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。3D打印的一體化制造能夠取得減重效應(yīng)，那把飛機(jī)的大部件都用3D打出來(lái)不行嗎？飛機(jī)大部件全3D打印的技術(shù)難度并不算大，目前國(guó)外已實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度超過5米，直徑1.2米矩形框的3D整體成型，將飛機(jī)前機(jī)身的框架一體化制造，在加工工藝方面是沒有問題的。理論上只要結(jié)構(gòu)材料相同，大部件整體打印并沒有什么難度，選區(qū)熔化成型件的表面粗糙度比較高，基本能滿足替代鈑金組合件的工藝要求。問題是現(xiàn)在的飛機(jī)結(jié) 構(gòu)并不僅是要滿足尺寸要求，而是要滿足飛機(jī)使用和維護(hù)的各方面需要。

現(xiàn)代作戰(zhàn)飛機(jī)的機(jī)載設(shè)備分布全機(jī)，飛行控制、燃料和電源系統(tǒng)的導(dǎo)管與線纜同樣分布廣泛。遍布全機(jī)的設(shè)備和管線需要頻繁維護(hù)，這就要求飛機(jī)表面必須開有對(duì)應(yīng)的檢查口蓋，先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的表面開口率甚至可以超過60%。設(shè)備檢查開口需要內(nèi)部結(jié)構(gòu)避讓，機(jī)體結(jié)構(gòu)還要留出故障件更換所需的操作空間。如果機(jī)體結(jié)構(gòu)的大部件實(shí)現(xiàn)一體化，內(nèi)部成品設(shè)備和導(dǎo)管等無(wú)法分解的部件，將很難利用外場(chǎng)維護(hù)條件實(shí)現(xiàn)無(wú)損更新。

如果把內(nèi)部設(shè)備分解化裝配，成品與導(dǎo)管增加的接頭和組合件，又會(huì)在很大程度上消耗掉結(jié)構(gòu)整體化的收益，增加外場(chǎng)維修和檢查難度將惡化飛機(jī)的完好率，也不利于軍用飛機(jī)隨使用過程進(jìn)行改裝完善?，F(xiàn)代軍用飛機(jī)的改進(jìn)很頻繁，如美國(guó)海軍已退役的F-14艦載戰(zhàn)斗機(jī)，各種設(shè)備和結(jié)構(gòu)隨飛機(jī)生產(chǎn)過程調(diào)整，最終幾乎不存在兩架結(jié)構(gòu)和成品完全一致的飛機(jī)。如果實(shí)現(xiàn)3D打印大部件直接替代組合件，現(xiàn)在的很多改進(jìn)措施事實(shí)上將無(wú)法應(yīng)用，或在改進(jìn)中必須對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行大范圍更換，時(shí)間與資金的消耗直接限制了飛機(jī)改造的效費(fèi)比。

事實(shí)上，越是功能和設(shè)備簡(jiǎn)單的飛機(jī)越容易實(shí)現(xiàn)一體化，越是設(shè)備和功能要求復(fù)雜的飛機(jī)，對(duì)結(jié)構(gòu)可拓展性和包容性的要求就越高，采用大規(guī)格一體化結(jié)構(gòu)的難度和全壽命成本就越大。維護(hù)難度是限制大規(guī)格一體化結(jié)構(gòu)的難點(diǎn)，飛機(jī)本身的使用特點(diǎn)更影響到整體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。 現(xiàn)代噴氣戰(zhàn)斗機(jī)的飛行速度可達(dá)到M1.5，地面停放時(shí)的低溫可達(dá)到-50℃，飛行時(shí)也存在結(jié)冰等低溫環(huán)境的影響，但駐點(diǎn)溫度在高速飛行時(shí)甚至要超過百度，M2以上速度的駐點(diǎn)溫度甚至可以達(dá)到200℃，機(jī)體外表和結(jié)構(gòu)還要承受高速飛行的速壓。

同時(shí)，飛機(jī)內(nèi)部設(shè)備艙和管線需要進(jìn)行溫度和壓力控制，發(fā)動(dòng)機(jī)段存在高溫區(qū)，均使機(jī)體結(jié)構(gòu)和蒙皮要反復(fù)承受高/低溫和壓力變換的影響。金屬材料在飛機(jī)使用過程中，不同材料和結(jié)構(gòu)存在不同的膨脹系數(shù)，不同使用環(huán)境將對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生多種狀態(tài)的應(yīng)力。整體固定結(jié)構(gòu)勢(shì)必集中承受這些應(yīng)力作用，大規(guī)格整體結(jié)構(gòu)很難平衡各種因素的影響，很容易因?yàn)閼?yīng)力集中和傳導(dǎo)產(chǎn)生破損和裂紋，結(jié)構(gòu)損壞將主要集中在零件的折角和孔位。組合件雖然在加工和使用中存在問題，但組合件本身就是個(gè)分解應(yīng)力的分散結(jié)構(gòu)，更容易承受飛機(jī)使用的惡劣環(huán)境要求，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形和裂紋時(shí)也方便更換破損零件，這也是3D打印大部件難以替代的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。