五位3D打印专家：2022年3D打印正在改变航空航天业

航空和航天业是最早将增材制造（AM）用于研发计划和规模生产的行业之一，尤其航天业正在加速3D打印的采用。

从企业巨头（波音、洛克希德-马丁和SpaceX）到早期企业，世界各地的公司都在利用3D打印硬件、材料和软件，同时推动对3D打印技术的投资。在2021年，我们看到整个行业都在拥抱3D打印技术，在新冠疫情大流行的情况下，2022年将会获得回报。

近日，国外媒体3DPrint采访了五位行业专家，以了解更多关于2021年的趋势以及2022年航空航天领域3D打印的情况。他们分别是波音3D打印副总裁Melissa Orme、Nexa3D公司的首席执行官兼联合创始人Avi Reichental、Velo3D的创始人兼首席执行官Benny Buller、Relativity Space的联合创始人Jordan Noone和EOS北美金属技术高级经理Ankit Saharan。

波音3D打印副总裁Melissa Orme表示："2021年，3D打印行业认识到，预测性建模是质量的关键，数字线程对规模和质量控制至关重要，这种认识导致了3D打印工艺建模、创建数字孪生以及数字线程数据存档平台等软件公司的成熟和出现。"

2021年，波音公司3D打印部门保持活跃，建立了一个完全控制的分布式3D打印网络，直接在EOS 3D打印机上远程安全地生产零件，并且3D打印航空级材料，为飞机制造部件。Orme指出，波音仍然专注于3D打印的数字化，已经将大约40%的价值流连接到数字链，并通过模拟指导3D打印构建。”

"我们的自动数据流以通用的格式归档到我们的3D打印数据库中，可以访问和使用，不断优化我们的价值链。"

△3D打印设计自由，图片由波音公司提供

Nexa3D公司的首席执行官兼联合创始人Avi Reichental介绍说：“虽然金属3D打印在航空航天领域占据了大部分的市场，但聚合物也有一个巨大的、不断增长的市场。许多将金属3D打印纳入其业务的航空航天制造商也投资于聚合物解决方案，因为3D打印变得更加成熟了。”

Reichental认为："我们将继续看到3D打印轻量化在航空航天领域发挥作用，包括与人有更多接触的机舱和内部部件。"

△配备NXE 400 3D系统的Nexa3D客户体验中心，图片由Nexa3D公司提供

Velo3D的创始人兼首席执行官Benny Buller对明年3D打印在航空航天领域的发展有一个非常特别的看法。他认为DfAM（为增材制造而设计）限制了设计自由。

他表示："在2022年，工程师将看到DfAM（为增材制造而设计）的桎梏被移除，允许打印他们想要和需要的零件，包括更轻的零件，性能更好的零件，以及将许多零件合并成一个零件。它还将允许航空航天公司复制无法通过传统供应链采购的遗留部件，而不必为增材制造进行设计。一旦消除了这些限制，工程师将从头开始制造新的航空航天系统，优化性能。"

△XB-1将使用在Velo3D的蓝宝石系统上制造的钛合金3D打印部件飞行，图片来源：Boom Supersonic和Velo3D

Omren预测：在2022年，可持续性将成为人们关注的重要焦点。例如，波音公司最近发起了一项3D打印可持续发展倡议，以定量研究不同制造工艺方案和零件类型的可持续发展效益。

它也在加倍努力回收粉末和过滤冷凝物，调查支撑结构的回收情况，在设计零件时变得更聪明，以便不需要支撑结构，并使用模拟来减少消耗能量和产生废物的构建迭代。

"与大多数传统制造工艺相比，3D打印使用的材料要少得多，从而减少了碳足迹，"Omren说。"3D打印还允许对零件进行优化，使重量更轻，并能以更小的体积空间实现功能，这意味着可以利用3D打印来优化车辆，更加流线型，减少阻力，并在使用中需要更少的燃料。"

3D打印可以解决复杂的工程问题，制造专门的零件，我们在2021年看到了太空3D打印的激增。

Relativity Space的联合创始人Jordan Noone估计，2021年进入市场的每个新火箭发动机上都有3D打印的部件。

△Relativity Space的联合创始人Jordan Noone，图片由Relativity Space提供

EOS北美金属技术高级经理Ankit Saharan说：在过去的一年里，3D打印在太空行业有了更多的应用，EOS从采购的角度有相当多的活动，所以Saharan预计在进入新的一年后，空间适应性的使用会继续增长。

"我们看到多元化进入了更新的应用领域和垂直领域，如半导体、消费电子和可再生能源，重新关注产品开发和生产。我们预计2021年的趋势将持续到2022年，并有一些额外的增长机会，特别是随着新材料不断上线。首先，铜和铜合金正在成为一种关键材料，在3D打印行业的重要性只会增加，因为它对许多高度工程化的应用至关重要。”

虽然铜的加工很棘手，但EOS称它已经完善了3D打印成功所需的流程。到2022年，公司预计对H13等工具钢以及纯镍和钨等纯金属的各种应用的兴趣将得到重振。

△EOS北美金属技术高级经理Ankit Saharan

Noone表示："3D打印行业将目睹零件设计的数字工具继续不合格，我们使用的是20世纪70年代的计算机文件格式，我们使用的是打印技术发明之前开发的CAD工具，而将一个零件从设计到装入打印机的工作流程是非常费力的。"

目前的工具是不够的，这位专家已经与风险投资公司Embedded Ventures将创业组合的三分之一集中在数字工程工具上，为先进的硬件设计提供解决方案，包括孵化的公司KittyCAD。

"随着越来越多的航天公司获得融资，迭代速度是关键。随着该行业的进一步饱和，通过像打印这样的灵活工具对迭代速度进行投资将变得更加重要。"

按照这种速度，在未来十年，航空航天业将继续重新塑造自己，同时推动增长和提升价值，采用当前的3D打印趋势，并推动进一步投资。随着3D打印的发展，它将为飞机制造商和地球外的幻想家的创新提供动力。