TCT峰会精彩回顾：航天工程3D打印的最新进展

2016年3月10日，在上海跨国采购会展中心举办的TCT亚洲峰会会议期间，上海航天设备制造总厂增材制造研究中心主任王联凤就3D打印在航天工程中的应用和进展做了精彩演讲，小编在现场认真听了此次演说并做了相关会议纪要，现整理如下，以飨读者。

TCT峰会精彩回顾：航天工程3D打印的最新进展

王主任演讲时对3D打印进行了细致的技术剖析，他认为此项技术突破了传统制造的制约，并就3D打印对材料、形状、层次、功能的复杂性制造优势做了详细介绍。

SLM（激光选区熔化增材制造技术）是实现创新想法的有效制造手段，通过使用3D打印技术，设计人员可以采用最优的结构设计，无需考虑加工问题，在解决航空航天、船舶、汽车等动力装备高端复杂精细结构零部件的制造难题上有巨大优势。


设计人员不再受到传统工艺和制造资源的约束，能够专注于产品形态创意和功能创新，在“所想即所得”的理念下，追求“创造无极限”。

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3D打印在商用飞机的应用

通过商用飞机上安全扣带详细的数据对比，我们可以看到传统的飞机零部件用3D打印的方式可以实现轻量化设计。毕竟航天器零部件很多是中空的网状结构，用传统的工艺很难做出来，做出来也是用焊接或者拼接的方式，但是3D打印就比较容易做出来。

而且3D打印能够缩短研发周期，提高零部件可靠性，实现绿色制造模式等。国产大飞机C919的零部件制造中，也是采用很多3D打印技术进行零部件优化。

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虽然SLM能实现结构创新、轻量化、功能优化、复杂精细等优势，在航天航空领域获得了很多应用（如NASA用SLM技术打印了火箭喷嘴及喷嘴点火试验等），但仍然面临很多问题。

比如说扫描算法单一，成形效率低，真空度难保持，易产生氧化，对粉末要求高，通用性较低，还有金属疲劳性性能需要提升等诸多问题。毕竟只有各方面性能提高了，才能进一步扩大在航空航天等领域的应用。

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我们来看看3D打印究竟在航空航天哪些领域能够或者已经用3D打印实现应用。

一，3D打印在卫星中的应用

如图所示，俄罗斯托木斯克理工大学即将在2016年三月底发射立方体纳米卫星就用到了3D打印技术，2U立方体卫星的太阳电池板、布线和测压元件模块的混合制造，还有立方体卫星简单电子设备的制造等都能够用3D打印实现制造。

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其实早在2014年，NASA就和“太空制造”公司联手打造了太空3D打印机，并于2014年9月份在太空成功打印了一个扳手，做了零重力测试，而且准备发射一台金属打印机到太空做相关测试。

可以说，未来的空间站零部件修复对发射火箭这样高成本的方式的依赖性将大大降低。据沙虫哥了解，空间站30%的零部件的修复或者替换都可以通过3D打印实现。

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二，3D打印在火箭飞船上的应用

2012年，美国宇航局就在亚历山大沙漠中测试了3D打印的零部件，并成功发射飞船到空间站。图中可以看到，美国通用电气公司（GE）也在采用SLM技术生产发动机部件，在飞船的镂空结构金属零件，发动机喷油嘴方面也有相关应用。

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三，3D打印在战地系统中的应用

美军在打伊拉克的时候就用到3D打印技术，用3D打印修复他们的导弹车或者装甲车，当然，在导弹和战斗机零部件方面也有相关应用。在战争中会遇到一些特殊的情况，比如说，一个零部件坏了，你不可能说拉回大本营修好再拉到战场，也许这个空档敌方已经把基地攻占下来了。另外在航母，大型舰艇上美军也已经有很多应用。想想看，如果战舰在某海域巡航或任务途中出现问题抛锚了，恰好没有该零件更换，说不定就会贻误战机，在这种情况下，3D打印机就能快速解决问题。

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四，3D打印在无人机方面的应用

用3D打印可以实现减轻无人机重量，提升续航能力。你比如说地面机器人火星探测器，在地面超过30度的坡就爬不过去，无人机探测器就能解决这些问题，NASA目前也正在对无人机做相关应用研究。福岛核电站危机，日本东京电力公司就用了3D打印的无人机进入福岛勘察情况。现在大量无人机玩家也在用3D打印技术制造零部件，省时省力还轻巧。

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五，3D打印应用到宇航服

《火星救援》里宇航服用3D打印技术再好不过，毕竟宇航员身材不一样，必须保证私人订制。传统制作方式都是通过拼接焊接方式来保证气密性，而通过3D打印方式把物料分配好后一体打印出来，能提高可靠性能。

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六，3D打印应用到国际空间站太阳翼

空间站中很多零部件应用过程当中需要修复更换，如果用火箭发射运输一个大的零件，可能就需要一个加上四个小助推的大火箭，会非常麻烦。在太空中电池阵面板展开的时候也很容易出现问题，因为这些结构可能有十几米，而且有可能比这更大，太阳翼支撑阵结构在空间中展开困难，通过3D打印的方式就能解决这些情况。

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这个就是NASA（SpiderFab）的蜘蛛计划，通过不同的打印头，像蜘蛛织网一样，把整个电池阵面板一体化结构打印出来，实现空间站发电的目的，这也是整个蜘蛛计划的来历。

不过目前来说，3D打印更多的是对传统制造业的补充，而不是替代或者革命，3D打印本身的市场规模和体量不大。我们更应该充分发挥3D打印在制造领域的优势，推动包括航天航空在内的整个行业的健康发展，为人类造福。

信息来源：3D沙虫网