3D 打印：在航空领域的最新应用！

增材制造对于生产轻质、坚固和几何复杂的部件非常有用，因此该技术在强度和重量优化至关重要的航空领域尤为有价值。航空学是设计、建造和驾驶所有飞机（进入太空的飞机除外）的科学和实践。该行业是增材制造的最早采用者之一，最初将其用于快速原型设计。然而，今天，它的应用已经扩展到包括飞机、直升机、无人机等的最终用途部件。为了展示 3D 打印在该领域的多功能性和影响，我们编制了一份增材制造在航空学中一些最新和最引人注目的应用清单。

Norsk Titanium 为波音 787 提供零件，并建立供应商合作伙伴关系

Norsk Titanium US Inc. 是钛增材制造领域的领导者，活跃于航空航天工业，已于 2021 年为波音 787 梦想客机提供零件。该公司以其获得专利的快速等离子沉积®技术而闻名，该技术提高了成品部件的强度和耐用性，其工作原理类似于定向能量沉积 （DED）。Norsk 的技术不同，因为它使用电子束同时在多个地方加热粉末。他们制造的部件包括经 FAA（美国联邦航空管理局）认证的 3D 打印钛部件。现在，该公司已同意直接向波音公司供应批量生产零件，这标志着直接供应商关系的开始。Norsk Titanium 预计到 2025 年将提供数百个结构件。“”我们的 RPD® 技术和既定的材料规格使 Norsk Titanium 能够快速响应客户的需求，“商业副总裁 Nick Mayer 解释道。

ITP Aero 获得 3D 组件 EASA 认证

ITP Aero 总部位于比斯开，已成功获得欧洲航空安全局 （EASA） 和西班牙航空安全局 （AESA） 的 3D 打印结构部件认证。因此，该公司成为航空发动机行业第一家获得这些批准的公司，该零件使用选择性激光烧结 （SLS） 制造，应用于 TP400 发动机的后叶片。这种工业增材制造工艺允许使用更少的材料和能源制造复杂的组件，这有助于该行业的可持续发展。此外，ITP Aero 还为高温航空发动机部件制定了自己的增材制造标准和规范。该公司有一个专门的制造单元，并正在建设“ADMIRE”研究中心，以进一步推进数字化和可持续制造技术。

赛峰集团投资 €80M 建设 3D 打印园区

赛峰集团是一家在航空航天、航天和国防领域开展业务的国际高科技集团。它投资了 8000 万欧元，在波尔多附近的 Le Haillan 开设了一个专门用于增材制造的园区。目标是创建一个大型增材制造卓越中心。该园区拥有约 200 名专门从事 3D 打印的员工，全长约 12,500 米。里面至少有八台采用粉末床熔融技术的 3D 打印机、精加工设备、两个热处理炉、一个扫描电显微镜、一个冶金实验室和一个粉末实验室。赛峰集团的目标是将增材制造集成到其发动机部件中，比例从 1% 提高到 25%。到目前为止，该公司已经生产了 1,000 多个 3D 打印部件。赛峰集团的这项投资是加强欧洲公司、研究机构和国防部门之间合作的又一步，使它们更接近美国的大规模投资，迄今为止，美国在该领域继续占据主导地位。

Materialise 开发 3D 打印座舱解决方案

Materialise 扩大了其在航空航天维护、维修和大修 （MRO） 领域的作用，现在正在与全球最大的航空航天分销商 Proponent 和领先的 EASA 21 公司 Stirling Dynamics 合作。J 认证设计机构，开发 3D 打印机舱解决方案。Materialise 之前曾与空客和 EOS 合作，成功为 A350 飞机生产 3D 打印部件，包括大约 100 个阻燃部件。新合作伙伴关系的目标是为航空业提供经过认证的 3D 打印备件。Stirling Dynamics 将专注于改进机舱内饰件的设计，而 Materialise 将利用其经过认证的生产能力。“通过结合我们各自的专业知识，我们正在建立一个强大的联盟，拥有降低航空业增材制造采用障碍所需的技能，”Materialise Manufacturing 副总裁 Jurgen Laudus 解释道。此次合作已经产生了针对飞机机舱特定问题的多种机舱维修解决方案。特别是 Proponent 通过与 OEM 合作在全球范围内提供这些解决方案，发挥了关键作用。

由阻燃 PA 2241 FR 材料制成的适航部件，由 Materialise 提供，具有空客认证质量

汉莎航空使用 3D 打印制造飞机机舱部件

Lufthansa Technik 是民用飞机维护、维修、大修和改装服务的领先供应商。该公司使用聚合物增材制造来重新设计机舱部件并复制传统飞机部件，以及定制 VIP 客舱。增材制造技术被用于使传统客机机舱部件更坚固、更轻。他们已经改进了飞机通风格栅、夹子和盖板的功能。汉莎航空计划越来越多地使用增材制造，尤其是用于仿生设计，即将生物方法应用于 3D 打印技术。据该公司称，使用增材制造对机舱设计进行调整和减轻重量可以极大地促进航空业提高可持续性和减少碳足迹的努力。

空客直升机公司的 3D 打印中心

空中客车公司对 3D 打印并不陌生，因为该公司多年来一直在将 3D 打印部件集成到其飞机中。他们通常将增材制造服务外包出去，但在 2023 年底，Airbus Helicopters 在其位于德国多瑙沃特的工厂开设了自己的 3D 打印中心，扩大了其内部增材制造能力。该中心拥有 3 台钛合金零件机器、4 台塑料机器和 1 台铝机器。Airbus Helicopters 使用该技术制造批量生产零件，此外还用于 CityAirbus NextGen eVTOL 和高速 Racer 实验复合直升机等原型的零件。Airbus Helicopters 德国董事总经理 Stefan Thomé 解释了使用增材制造的好处。“除其他优势外，3D 打印可以减轻飞机部件的重量，从而减少燃料消耗。” “Thomé 说。“这种潜力可以带来经济利益，并有助于减少运营期间的二氧化碳排放。”

波音 Apache 直升机的 3D 旋翼

波音公司已开始为 AH-64 阿帕奇攻击直升机测试完整的 3D 打印主旋翼系统。该项目旨在缩短交货时间并改善正常锻造零件的供应链。在美国陆军协会 （Association of the U.S. Army） 的年会上，波音公司和 ASTRO America 推出了他们的第一个 3D 打印组件。它是一个主旋翼连杆，在大幅面金属 3D 打印机上制造。政府资助的 ASTRO 一直在努力签订一份价值 9500 万美元的合同，以开发油箱体等大型部件的增材制造能力。主旋翼的 3D 打印部件在 8 小时内完成，而通常锻造它需要一年时间。波音公司希望对这些部件进行大规模的疲劳测试，这可以加快飞机维修速度并优化零件制造。

芬兰航空在 A320 飞机上使用 3D 打印部件

还记得一些飞机有头顶座位的视频面板吗？包括芬兰航空公司芬兰航空在内的许多航空公司正在逐步淘汰它们。该公司最近在其空客 A320 机舱中用 3D 打印的空白板（用于覆盖未使用空间的“缝隙”的面板）取代了它们，为重型视频播放器提供了一种轻便的替代品。增材制造公司 AM Craft 制造了 300 多个盲板，用于升级芬兰航空的 17 架 A320 飞机。据芬兰航空称，3D 打印面板有助于最大限度地减少过剩库存并降低与传统供应链相关的成本。而且，Aviation Week 报道称，这些面板旨在与现有的安装导轨配合使用，以便于安装。更重要的是，任何拥有 A320 飞机的航空公司都可以从这个 3D 打印项目中受益，因为 AM Craft 的数字目录中提供了空白板。

利勃海尔宇航 Lindenberg GmbH 生产 3D 打印柔性轴

Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH 是一家为航空业制造集成系统的公司，现在使用增材层制造 （ALM） 为航空应用开发了一种柔性柔性轴。传统上，它由使用复杂流程连接的七个组件组成。3D 打印简化了这一过程，减少了维护需求，降低了生产的复杂性。由钛粉末 3D 打印的柔性轴已获得空客和 EASA 的批量生产批准，将集成到空客 A350 襟翼系统的差速器中。它将旋转运动传输到位置传感器，并有助于补偿变速箱和传感器之间的角度和轴向误差。3D 打印柔性轴的批准凸显了增材制造是提高航空业可持续性的可靠技术。“柔性轴展示了如何将不同的功能有效地集成到一个组件中。广泛的测试表明了这种新颖设计方法的可靠性，它为未来更复杂和关键的增材制造应用打开了大门，“利勃海尔宇航 Lindenberg GmbH 增材制造负责人 Svenja Pestotnik 解释道。

LEAP 和增材制造

在航空和 3D 打印领域，很难错过 LEAP。它由 GE 航空航天和赛峰飞机发动机公司的合资企业 CFM International 设计，是 2016 年推出的商用飞机（如空客 A320neo 或波音 737 MAX）的推进系统。其主要目标是降低燃油效率、二氧化碳排放和噪音。据 CFM 称，在其成立 10 周年前夕，LEAP 兑现了其承诺。但真正让我们感兴趣的是 3D 打印部分。推进系统部分采用增材制造设计，特别是涡轮整流罩、喷嘴尖端和喷油器。选择了粉末床上的激光熔融工艺。

海军陆战队提高 F-35B Lightning II 的扩孔维护效率

第 13 海军陆战队航空后勤中队的目标是为海军陆战队飞机集团提供后勤支持，例如人员和备件。然而，在 2024 年 7 月，MALS-13 面临着 F-35B 闪电 II 中队的铰刀严重短缺。这些是航空维修必不可少的精密切割工具。传统的铰刀确实很昂贵，而且由于采购时间长，MALS-13 的数量不足。通过使用增材制造，他们通过开发高性能铰刀创建了按需解决方案。通过这种方式，他们不仅将维护成本降低了 50% 以上，还缩短了采购时间。零件从三个月内可用到当天生产。为了重建缺失的铰刀，他们购买了两台 Markforged X7 工业 3D 打印机，使 MALS-13 能够在内部生产航空航天级零件，从而消除对外部供应商的依赖。

Titan Falcon 无人机

说到航空，我们不能忽视无人驾驶飞行器，通常被称为无人机。无论它们的用途是什么——勘探、军事、研究等——它们的数量都在增加，并且可以包含 3D 打印部件。Titan Dynamics 开发的 Titan Falcon 就是这种情况。它具有 6 小时的自主权和 400 公里的航程，使其能够覆盖广阔的区域。它配备了摄像头，是战场监控的理想解决方案——事实上，它在乌克兰和俄罗斯之间的冲突期间被使用。就增材制造而言，该公司所采用的材料和技术仍然神秘莫测，但可以肯定的是，它缩短了交货时间并促进了迭代。

Conflux 使用金属 3D 打印制造热交换器

Conflux 在 3D 打印的帮助下确保更高的性能和可靠性，为现代航空做出贡献。该公司使用金属 3D 打印制造飞机热交换器，以实现更复杂的几何形状，从而优化热交换器的性能。这有助于飞机的整体性能。一方面，轻质部件可以减轻整体重量，另一方面，高效的热管理对飞机的性能和航程有直接影响。

用于全飞行模拟器的 3D 打印直升机驾驶舱

2024 年，Murtfeldt Additive Solutions 代表 Reiser Simulation and Training GmbH 打印了一个模块化直升机驾驶舱。Murtfeldt 使用了 Q.BIG 3D 的大幅面 Queen 1 3D 打印机的多台设备。使用 VFGF（可变熔融颗粒制造）工艺，每个组件都可以进行 3D 打印，然后快速组装。单个组件的最长打印时间为 100 小时，而总生产时间仅为一个多月。驾驶舱尺寸为 2,260 毫米 x 1,780 毫米 x 17.05 毫米，重量仅为 200 公斤。事实证明，使用塑料颗粒进行 3D 打印在这个项目中很有价值，可以实现轻量化结构目标并更经济地生产。由于传统生产中的此类项目需要许多工具，因此 3D 打印降低了成本。此外，用于大幅面打印的颗粒价格比细丝的价格更具吸引力。

BEAMIT 与 Leonardo 飞机合作进行增材制造批量生产

意大利的莱昂纳多集团是国际领先的航空航天、国防和安全技术公司之一。该公司是政府、国防部门、机构和公司的技术合作伙伴。在 Leonardo 的活动中使用增材制造早已广为人知。特别是近年来，就飞机部门而言，Leonardo 与 BEAMIT 服务续签了合作伙伴关系，以金属增材制造技术大规模生产各种部件，该技术将至少持续到 2028 年。迄今为止，Leonardo Aircraft 现在拥有 100 多个 BEAMIT 合格零件，这些零件目前安装在 M345、M346 和 C27J 等关键飞机上。

MIMOSA 项目通过 3D 打印优化飞机

欧洲含羞草项目于 2022 年启动，由各种欧洲机构和企业合作伙伴参与，旨在通过联合使用 3D 打印复合材料和金属来改变飞机结构。该项目旨在支持下一代飞机，这些飞机必须遵循减少对环境影响和降低原材料需求的生产标准。

该研究的基础是通过金属增材制造、等离子表面处理和碳纤维的集成，实现由金属合金和复合材料组成的多材料结构，无需中间元素。在服务结束时，使用 MIMOSA 技术制造的结构可以通过“雾化”工艺再生，从而减少浪费并成为相同增材制造工艺的“辅助”原材料。

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