3D打印也被稱(chēng)為增材制造，與傳統(tǒng)制造工藝的切削或鉆孔的方式不同，3D打印通常根據(jù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的圖紙，使用聚合物或金屬逐層堆積制造物品。據(jù)業(yè)內(nèi)技術(shù)專(zhuān)家稱(chēng)，這一工藝使用的原材料較少，在小批量制造的情況下成本會(huì)大幅減少，而且可以實(shí)現(xiàn)零件一次成型無(wú)需二次加工。

   如今隨著3D打印機(jī)變得更小、更便宜，國(guó)防和航空航天行業(yè)對(duì)其應(yīng)用也越來(lái)越重視。通過(guò)使用更先進(jìn)的打印機(jī)和金屬材料，航空航天和軍工制造企業(yè)正在試圖制造傳統(tǒng)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的零部件設(shè)計(jì)，比如用于衛(wèi)星或噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的支架或工具等。

    通用電氣（GE）公司和勞斯萊斯公司近期宣布，他們開(kāi)始使用3D打印技術(shù)來(lái)制造特定的發(fā)動(dòng)機(jī)部件。GE航空集團(tuán)的研發(fā)負(fù)責(zé)人Steve Rengers說(shuō)，多年來(lái)，通用電氣已經(jīng)在3D打印技術(shù)上投入了數(shù)百萬(wàn)美元。

    2012年，GE收購(gòu)了來(lái)自俄亥俄州辛辛那提的Morris Technologies和它的姊妹公司Rapid Quality Manufacturing，并把其納入GE增材研發(fā)中心。這兩家都是從事增材制造的專(zhuān)業(yè)公司。此后，通用電氣一直致力于把3D打印融入其產(chǎn)品中，Rengers稱(chēng)。 

   增材制造將成為GE即將推出的LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分。LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)由CFM International負(fù)責(zé)制造，CFM是GE和法國(guó)航天企業(yè)Snecma共同成立的合資企業(yè)。

   Rengers說(shuō)，LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)將包括19個(gè)3D打印的燃料噴嘴。如果不使用3D打印技術(shù)，這些燃料噴嘴就必須分成多個(gè)部分單獨(dú)制造，然后再焊接在一起。“每個(gè)燃料噴嘴將不得不分成20個(gè)不同的零件去制造，然后再組合在一起。”

而使用增材制造，“我們能在一臺(tái)機(jī)器上一次完成，所以它使事情變得更加簡(jiǎn)單。”而且減少了組裝程序中的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)定于2016年正式投入生產(chǎn)和并向飛機(jī)制造公司銷(xiāo)售。

    Rengers說(shuō)，除了燃料噴嘴，GE也在探索在其它數(shù)十種零件制造上應(yīng)用3D打印技術(shù)，以及在其它發(fā)動(dòng)機(jī)上使用3D打印零部件。不過(guò)，他不愿透露具體是哪些零部件。

    3D Systems公司企業(yè)發(fā)展副總裁Hugh Evans說(shuō)，現(xiàn)在越來(lái)越多的航空航天和軍工企業(yè)開(kāi)始擁抱3D打印技術(shù)，他們使用了更多先進(jìn)而昂貴的增材制造系統(tǒng)，這些設(shè)備的價(jià)格往往達(dá)到50萬(wàn)到100萬(wàn)美元每臺(tái)。

    據(jù)了解，3D打印技術(shù)的演變到現(xiàn)在經(jīng)過(guò)了四個(gè)階段。在早期，它被用于制作原型的模型。然后，它又被用于系統(tǒng)內(nèi)部零部件的驗(yàn)證，即所謂的“功能性原型。”在那之后，它被用來(lái)制造復(fù)雜的工具?，F(xiàn)在，3D打印可以直接制造功能部件。

隨著時(shí)間的推移，甚至一些先進(jìn)的3D打印機(jī)價(jià)格都將繼續(xù)下降，這將推動(dòng)航空航天和軍工行業(yè)更多的創(chuàng)新。

    其實(shí)3D打印技術(shù)只是一個(gè)籠統(tǒng)的稱(chēng)呼，下面還有很多不同的工藝，比如直接激光金屬燒結(jié)、電子束融熔和熔融沉積成型等，所有這些技術(shù)都具有不同的特點(diǎn)，可應(yīng)用于不同方面。 

    2012年，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬呼吁要建立一個(gè)新興制造技術(shù)研究所，當(dāng)年美國(guó)國(guó)家增材制造創(chuàng)新研究院（National Additive Manufacturing Innovation Institute）成立，后改名為美國(guó)創(chuàng)造（America Makes）。

    這家公私合營(yíng)的研究機(jī)構(gòu)是由國(guó)家國(guó)防制造和加工中心（National Center for Defense Manufacturing and Machining），這家中心成立之初便獲得了3000萬(wàn)美元的聯(lián)邦資金撥款。

    America Makes致力于幫助工業(yè)界和政府推進(jìn)3D打印。它目前正運(yùn)行著22個(gè)獨(dú)立項(xiàng)目，有數(shù)十家不同公司參與其中。 

    洛克希德·馬丁公司正在擁抱增材制造。該公司硬件工程和先進(jìn)制造業(yè)的主管Steve Betza稱(chēng)。“我們正在積極部署增材制造...在我們所有的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。”

    洛克希德目前正在衛(wèi)星制造中使用3D打印的部件。一些打印零部件已經(jīng)安裝在飛往木星的Juno 飛船上。據(jù)天工社所知，Juno 飛船靠太陽(yáng)能供電，2011年發(fā)射，預(yù)計(jì)于2016年7月到達(dá)。洛克希德公司首席科學(xué)家Suraj Rawal說(shuō)，Juno 飛船上有十幾個(gè)3D打印的托架。托架使用鈦合金材料并通過(guò)被稱(chēng)為電子束熔融的增材制造工藝制造出來(lái)。

    洛克希德計(jì)劃將3D打印應(yīng)用在其他航天器項(xiàng)目中，包括獵戶(hù)座多功能乘員用車(chē)（Orion Multi-Purpose Crew Vehicle），Rawal說(shuō)。他們已經(jīng)在著手制造某些零部件，包括一個(gè)直徑為7英尺的前向托架蓋。

    前向托架蓋是有史以航空航天業(yè)打印的最大的零部件之一。雖然就目前而言只是一個(gè)原型，但Rawal目前正在考慮直接用3D打印將其制造出來(lái)。獵戶(hù)座被設(shè)想為一臺(tái)在外太空運(yùn)送人類(lèi)的車(chē)輛，人類(lèi)可以乘坐它探索小行星、月球和火星。這種實(shí)驗(yàn)制造也非常適合3D打印大顯身手，Betza說(shuō)，“這是一個(gè)非常安全的，高效的組件原型制造環(huán)境。”他說(shuō)，洛克希德也正在考慮在最先進(jìn)的F-35聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)上使用3D打印零部件。一些用鈦合金做的小部件可以用在F-35戰(zhàn)機(jī)的機(jī)翼或尾翼上。該公司正在評(píng)估這種可能性。

    Rawal說(shuō)，洛克希德也正在考慮把3D打印應(yīng)用到其他項(xiàng)目，“我們將繼續(xù)投資推動(dòng)增材制造技術(shù)在越來(lái)越多的地方應(yīng)用。”他說(shuō)，“在我們說(shuō)話(huà)期間，這些零部件都在處于生產(chǎn)狀態(tài)。”

    波音公司也在飛機(jī)制造上集成了3D打印技術(shù)。該公司金屬增材制造研究和技術(shù)首席工程師David Dietrich 說(shuō)：“我們把金屬增材制造技術(shù)作為我們生產(chǎn)制造中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，它不僅能使我們保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，而且還能節(jié)約成本。”

波音聚合物增材制造研究和技術(shù)首席工程師Michael Hayes稱(chēng)，3D打印的風(fēng)道已經(jīng)安裝在F/A-18超級(jí)大黃蜂上面了。“從超級(jí)大黃蜂剛開(kāi)始生產(chǎn)時(shí)我們就這么做了。”

    波音公司還使用3D打印技術(shù)制造衛(wèi)星支架，Dietrich說(shuō)。但他拒絕透露具體是哪種衛(wèi)星。“在衛(wèi)星內(nèi)部有限的空間內(nèi)你需要設(shè)計(jì)大量的功能，這其中每立方英寸、每一公斤都花費(fèi)巨大。”而增材制造給了工程師充分的自由度來(lái)設(shè)計(jì)制造復(fù)雜的支架以適應(yīng)這些狹小的內(nèi)部空間。儀器儀表，比如傳感器，可以放在（支架）上面。

    波音公司是3年前首次使用3D打印的支架的，現(xiàn)在還在繼續(xù)開(kāi)發(fā)這方面的應(yīng)用。Dietrich說(shuō)，增材制造在波音公司的模具生產(chǎn)方面也發(fā)揮了巨大作用。在組裝廠(chǎng)里使用3D打印，工程師可以打印出定制化的工具，幫助進(jìn)行復(fù)雜項(xiàng)目的生產(chǎn)。

Hayes說(shuō)，3D打印的一個(gè)最大特色，就是實(shí)驗(yàn)的能力。增材制造很適合小規(guī)模、快速的產(chǎn)品創(chuàng)新。

   Hayes說(shuō)，將來(lái)整個(gè)無(wú)人機(jī)都可以3D打印出來(lái)。“'無(wú)人機(jī)'是一個(gè)偉大的產(chǎn)品。毫無(wú)疑問(wèn)，這是一個(gè)很大的平臺(tái)。但它的產(chǎn)量比較小，你不可能一下制造一萬(wàn)臺(tái)出來(lái)。”但是，不要指望全3D打印的飛機(jī)會(huì)很快出現(xiàn)。“這是一個(gè)非常有趣的技術(shù)。[但是]它不會(huì)取代傳統(tǒng)制造業(yè)。這只是我們制造工具箱中一個(gè)工具而已，用這個(gè)工具我們能做到過(guò)去沒(méi)法做到的事情。” Hayes說(shuō)。“不過(guò)目前我們還是打算讓飛機(jī)維持原有的制造方式，直到事情真的出現(xiàn)了革命性變化。”

    比如飛機(jī)上的擋風(fēng)玻璃，就是現(xiàn)在的3D打印技術(shù)無(wú)法完成的。Dietrich說(shuō)，成本也是一個(gè)因素。當(dāng)涉及到復(fù)雜的項(xiàng)目時(shí)，增材制造是有用的，但當(dāng)進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，它就變得昂貴而緩慢。“這是一個(gè)更加個(gè)性化的制造方式，但不一定是便宜的方式。” Dietrich說(shuō)。