航空航天领域，3D打印能否带来可持续发展和更高的利润空间?

南极熊获悉，范堡罗国际航展于2022年7月18至22日如期举办，来自全球各地的航空航天、航空和国防工业，及其他领域的领先创新者齐聚一堂，共同开展开创性的合作和伙伴关系。

△FIA2022航空航天展

自上一次大型航空航天展以来，许多事情发生了重大变化。例如空中交通、商用飞机需求、商业航天工业的增长、VTOL和eVTOL都发生了一些根本性的变化。航空航天增材制造的一个重大变化是，越来越多的传统制造业开始主动使用它们，而是不通过3D打印业务的服务商进行推销。

虽然它在整个航空航天工业中，仍然仅占很小的收入占比，但是，随着3D打印即使的持续增长，它正在为需要它们的行业带来更多的利润。

更重要的是，随着全球商业航空运输量的下降，人们会重新考虑高运营成本所带来的风险。虽然，目前3D打印初期也需要高额的投资，和整个生产工作流程中执行范式转变。但是，一旦它们经过验证，被证明是安全和有利可图的，那么，企业想要实现大规模低成本批量生产，仅仅是增长设备数量即可解决，这也该技术的优势之一。

可持续发展
达索公司执行副总裁Ribet，在FIA2022展会期间表示，"我们与空客合作的下一代飞机将使用氢气，这将完全改变发动机在燃烧和材料使用方面的情况。更重要的是，这将需要重新思考他们在过去15-20年里一直在实施的一些工业流程。而且，特别是在制造领域，他们开始融合越来越多的增材制造方法，因为减法成本高，浪费，而且不是真正的可持续。”

“我们看到的另一个主要趋势是，以前，许多公司仅是看到3D打印，能否会为它们提高生产力、效率和利润。但是，现在它们受到全球可持续发展的大环境下，他们需要证明他们的生产方式比以前更环保。例如，中国、日本、韩国、德国、西班牙和许多政府都开始注重环保，并且严格监管企业。这意味着3D打印，不再只是一种生产速度更快或更具成本效益的方法，而是将成为一种要求。他们将被迫改变流程和方法。

△空客展台

空客的明日之翼
在FIA2022期间，空客公司展示了跨国研发计划，明日之翼的成果。首个全复合材料原型全尺寸机翼的完成，标志着100多种不同的部件和制造技术的成功集成，其中包括全新的工业装配系统，这有助于验证关键的自动化目标。

空客首席技术官 Sabine Klauke 表示：“明日之翼计划，为我们目前的机翼组装方式带来了完全不同的建造理念，是我们研发组合的重要组成部分，将帮助我们评估未来机翼生产的工业可行性。” Klauke女士强调了增材制造只是实施的众多技术之一，在生产过程中的工具和夹具制造中具有特殊的优势。

△波音使用3D打印技术为APU排气管制造支撑面板

波音的生态改进
自2012年以来，波音公司一直希望通过ecoDemonstrator计划来探索全新的航空技术，该计划涉及五款不同的波音额飞机，和112个不同的项目，比如绿色柴油、受荷莲叶启发的机翼、以及用于机身外部的防冰涂料等。

随着ecoDemonstrator的第六次迭代，该公司将目光瞄向了改进型777货机，且计划在今年开展多项测试。据悉，它们采用可以有效降低结构重量的3D打印部件。

该团队计划在整个测试期间，使用可持续航空燃料和传统喷气燃料的30/70混合物为 777-200ER提供动力。该计划将继续与美国国家航空航天局建立多年合作伙伴关系，以研究可持续航空燃料的排放改进。

同时，它们还采用3D打印技术制造APU排气管支撑面板，这是位于飞机后部的辅助动力装置。以及，ecoDemonstrator 2022中的另一个增材制造部件是发动机，两者均由波音增材制造创新中心开发，旨在减轻飞机重量、节省燃料和优化制造过程。

△GE和Safran的合资企业Cfm

巨型GE9X发动机
它专为新型双引擎波音777X系列设计，是同类产品中燃油效率最高的发动机，具有无与伦比的可靠性和性能。GE9X将300多个发动机部件组合成仅7个3D打印组件，从而减轻了重量。3D打印还为GE工程师提供了更多的创作自由，通过允许更复杂的组件设计从根本上改变了设计方法。

△GE9X将300多个发动机部件组合成仅7个3D打印组件

该公司计划以4年的投资使发动机更清洁、更安静和更高效为基础，旨在加速新推进技术的开发，为下一代飞机和更加可持续的未来铺平道路。

△欧瑞康展台

有利可图且经过验证
这些新技术和制造工艺，越多地应用到未来的飞机上，就会有更多的业务流向那些已经提供盈利和可持续的增材制造服务，和3D打印航空部件的公司。欧瑞康执行主席Michael Seuss 博士，在去年的AMTC上明表明：尽管面临诸多挑战，但该公司继续投资增材制造的原因在于，一旦您确定了一个有利可图的应用程序，您就可以开始生成立即获利。它们正在探索这些优势。

同时，欧瑞康在其各个站点运行42台金属PBF 3D打印机，其中包括来自EOS、Trumpf、3D Systems/GF、Renishaw 和 Concept Laser 的一些高效系统。其中值得注意的是，Red Horn 1 Feed BEAM 023是空客AngoSat-2卫星的大型通信组件（天线）。该生产部件作为带有集成支架的单个组件进行3D打印。

更多3D打印的场景来自Samuel的增材制造部门Burloak。这家加拿大公司，是第一家获得波音BAC 5673规范批准的Tekna或IMR铝 (AlSi10Mg) 3D打印组件供应商。目前，主要业务仍然是航天，卫星零件等。虽然该公司拥有强大的生产能力，但该公司的业务是基于高价值的业务，它可以提供全面的DfAM支持，一直到高级NDT和HIP功能。这些零件可能不代表航空航天生产的份额，但它们可以产生可观的盈利能力。

△HiETA Technologies将3D打印热交换器，确定作为关键盈利点

HiETA Technologies将3D打印热交换器确定作为关键盈利点，目前，正在开发高度专业化的技术，并与Renishaw等英国公司进行战略合作。

△Lincotek通过合作，皆在共同开发金属3D打印新技术

其他几家公司展示了高价值的3D打印航空零件，包括刚刚进入航空航天领域的公司。例如，意大利大型金属增材制造服务提供商Lincotek，展示了与法国金属增材制造服务商Volum-e合作的初步成果。两家公司通过合作，皆在共同开发提高金属PBF生产力的新技术。

△Pankl Racing Systems开发的3D打印结构

同样，Pankl Racing Systems是一家奥地利的大型金属增材制造服务提供商。它正在通过最近成立的Pankl Aerospace Systems部门，将专业知识带入航空航天领域。它们利用在能源领域和其他复杂部件方面的经验，来迅速进入航空航天领域。该公司透露，在开始开发不到两年的时间内，它就为教练机制造2个3D打印部件。这些零件由总共22个零件合并而成，从而减少了组装时间和重量，并消解决了泄露问题。

△Vertical新研发的垂直升降飞机 

共同创新
3D打印，目前正在成为最新航空技术的核心。在全球疫情期间，出现了新的个人航空运输方式。Vertical是一家总部位于英国、资金雄厚的eVTOL公司，在两年的开发时间里，它几乎完成了它的第一个功能原型。该公司的代表透露了3D打印，是如何帮助它们快速实现原型制造的。

△Skyrora的二级火箭展示

Skyrora是另一家英国公司（总部位于苏格兰），该公司的火箭发动机与世界上许多其他太空初创公司一样使用3D打印技术。在短短两年内，Skyrora就能够开设一个新的制造和生产设施，这是英国同类设施中最大的。

现在，Skyrora XL火箭第二级的首次测试，很快将在英国本土进行，并且完全在内部制造和组装。这包括70kN发动机的组装，这个商业液体发动机，就是使用3D打印制造的。

更多的增材制造创新发生在硬件层面，并可能对航空航天产生一些重要影响。意大利的Caracol和美国的MELD Manufacturing等公司，正在使用创新方法开发复合材料和金属3D打印新系统。

复合材料在制造领域拥有者非常大的前景，可制造各种行业的最终零件。MELD正在使用搅拌摩擦焊接增材制造技术，并与龙门架构工具专家Ingersoll合作，生产世界上最大的金属3D打印机，它能够制造汽车大小的零件。这些新方法将推动整个航空航天领域的更多创新，并且这个循环将继续下去。