零件的大尺度合并意味着尺寸的急剧增加，与此同时，这台发动机共有35%的零件采用3D打印制造，这在商用型号发动机上均属首次。这些3D打印的零件包括固定流路部件、集油槽、热交换器、燃烧器衬套、中框组件、排气机匣以及轴承座，材料覆盖钛合金、钴铬合金以及镍基高温合金。其开发团队由大名鼎鼎的LEAP发动机燃油喷嘴工程师组成，可谓阵容强大，3D打印大大简化了制造、打样过程，缩短了研制周期。

中框组件：300个零件集成为1个，寿命延长，生产结构极大优化

GE Catalyst发动机最具代表性的集成优化部件就是中框组件，该部件在过去的传统制造中包含了300个单独的零件，通过焊接、螺栓连接等方式构成一个部件。工程师通过结构优化，最终将该部件的零件集成在了一起，形成了一个复杂的单一零件结构，它无法通过传统铸造或机械加工制造，只有3D打印能够实现一体成型。由此产生的结果在于该部件不再需要装配，不仅减轻了重量，更排除了磨损的可能性。

图：中框组件由过去的300个零件优化为一个

一体化结构实现带来的制造效率和供应链结构优化效应同样非常明显。在传统制造过程中，中框组件的300个零件需要50家供应商提供，然后由至少60名工程师先将其组装成7个组件，再装配成一个部件，维修点达到5处；而通过优化后采用3D打印制造，仅需要1台设备就可实现整个部件的直接制造，最多8名工程师便可实现最终部件的处理，维修点也变成了零件本身。由此导致的制造效率提升是显而易见的。

燃油加热器：

使用传统制造技术（如铣削和钻孔）来完成零件可能很难实现复杂的几何形状和内部形状。但金属3D打印机能够打印出空心、复杂的形状。燃油加热器内部包含众多微小复杂的蜂窝式通道，零件的集成制造不仅减轻了零件重量，还将曾经可能出现的燃油泄漏问题完全排除，因而减少了维修频率，提高了燃油效率。

C型油箱外壳：

C型油箱是从螺旋桨到发动机的主要负载部分，用于支撑涡轮机的轴承。该部件采用了仿生学设计，整体形状类似植物的细胞结构。3D打印将原来轴承座和油底壳的80个零件组合成1个，通过金属打印制造的部件既保持了强度又减轻了重量。

B型油箱的燃烧室外壳：

B型油箱为中央轴承提供支撑，并提供润滑通风作用，3D打印通过将部件合并和降低装配复杂性实现了重量和成本效益。通过优化部件形状和空气动力学，使部件承受的应力达到最小，从而使部件性能和耐久性也得到了改善。

排气机匣：

作为具有空气动力学流道的部件，排气机匣允许空气以最小的压力损失离开发动机，该部件必须有足够的强度，承受通过发动机的气流压力。如果使用机加工工艺来制造技术设计排气机匣，工程师不得不由最薄弱位置设计整个机匣的厚度，这会对部件增加不必要的重量。

通过3D打印，工程师设计了更复杂的空气动力学外形，并增加了提高结构刚度的特征。排气机匣有一个非常薄的内衬，其形状遵守空气动力学的要求，工程师在外壳上打印了外部翼梁，保证在空气动力学要求高的地方提供所需的刚度，同时降低整个外壳的重量。

除上述部件外，ATP发动机另有其他部件也采用3D打印制造，如燃烧器的旋流器，它由原来的四个部件组合为一个，从而节省了大量时间，提高了产品性能。

3D打印对于航空制造来说的另一个好处是加快了发动机认证计划。由于3D打印允许以更快的速度生产零件，燃烧器衬里的制造仅用了两天，GE因此提前六个月完成了ATP燃烧器钻机测试。

通过尽可能快地对真实硬件进行测试，工程师因此可以使用结果数据进行下一次迭代以获得更好的产品，这比使用传统制造方法可以更快的获得产品。

据最新的消息，GE公司有望在大约15个月内完成对Catalyst涡桨发动机的认证。

来源：3D打印技术参考

 再制造

通过激光金属沉积技术，用来生产和修复航空航天零件，根据3D科学谷的了解，IMCRC与RUAG澳大利亚建立了为期两年的合作，共同推动3D打印技术在航天领域的深入发展。

根据RUAG澳大利亚的研究和技术主管Neil Matthews，通过现场维修和生产零件，3D打印技术正在彻底改变了国防和其他行业的仓储和运输概念。目前，备件通常需要从本地或海外仓储来运送，并且占据大量的库存。

根据BAE Systems委托所进行的一次独立评估，澳大利亚空军每年要更换的零件成本大约价值2.3亿美元。而3D打印将使得不用等待备件仓库，现场提供有效的解决方案，这对于国防部队来说，这意味着更少的维修停机时间以及更多的飞机可用性。3D打印将为仓储和运输成本方面节省大量费用。

IMCRC与RUAG澳大利亚开发的3D打印工艺希望应用于现有的旧飞机以及新的F35机队。根据3D科学谷的了解，目前，这项技术被RUAG新成立的机器人激光增材制造单元采用。

根据IMCRC首席执行官兼董事总经理David Chuter，IMCRC与RUAG澳大利亚的合作项目对澳大利亚工业的好处非常明显。虽然目前的项目是基于军用飞机，但它可能被应用到民用飞机，海运，铁路，采矿，石油和天然气行业等。事实上，这项技术适用于解决金属退化或零件再制造的方案。

 修复损伤

根据3D科学谷的了解，IMCRC不仅在需要修复的零件的再制造领域发力，还在研究通过3D打印来解决金属损伤的问题。金属损伤尤其是腐蚀和应力腐蚀是航空航天领域容易遇到的问题。这些问题甚至会导致飞机停机或报废。

通过与瑞士皇家墨尔本理工大学以及澳大利亚皇家墨尔本理工大学合作，IMCRC旨在开发一种增材制造工艺来解决腐蚀和应力腐蚀损害。

通过利用增材制造的金属工艺探索几何形状修复，研究团队可以针对性的修复翼板中的腐蚀/裂缝相关的问题，而无需传统的主要结构修复或部件更换。该过程将允许在不拆卸和运输回中央维护设施的情况下进行修理。这对于飞机原始设备制造商来说，这是一个重大的进步。如果这个项目取得成功，该技术扩展到澳大利亚和世界各地。

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当时这份专利让人感觉这一切的描述有些超前，毕竟3D打印的可靠性，质量都并不尽如人意，更何况要满足严苛的航空航天领域的安全性以及阻燃性要求。

然而，如今3D打印的确已经在悄然改变航空航天备品备件领域的供应链体系。

对于塑料3D打印技术来说，根据3D科学谷，目前最常用的塑料3D打印材料包括如下两种：

-- 热塑性聚醚酰亚胺（PEI）

FDM熔融沉积3D打印工艺

Stratasys提供的ULTEM 9085，这种性能卓越的热塑性塑料在可靠性方面拥有良好口碑，具有完善的热学、机械以及化学性质，使其成为许多高级应用的首选。满足FAA烟雾和燃烧的规定，对于飞机组件，ULTEM 9085符合对文件记录和可跟踪性的严格采购要求，可以用于打印复杂的曲面，能根据机身内部结构进行合理设计，更重要的是节约经费。

ULTEM 9085 是一种 FDM 热塑性塑料，因其 FST 评级、高强度重量比以及现有认证，成为了航空航天、汽车与军事应用的理想之选。 设计和制造工程师能用它 3D 打印高级功能原型以及生产零件。

ULTEM 9085 塑料将 3D 打印的用途延伸到要求良好的耐热及耐化学性的应用。 高级应用包括功能性原型、制造工具以及小批量高价值生产部件。

图片：Stratasys为空客A350打印的零件

应用方面，空客选择了Stratasys Direct Manufacturing生产用于A350 XWB飞机的3D打印塑料部件。在2015年，Stratasys已经为空客A350打印了零件，并将通过各项认证，从而被纳入空客的供应链。

-- 阻燃尼龙

SLS选区激光烧结工艺

3D Systems提供的DuraForm® ProX® FR1200，这是一种阻燃尼龙材料，满足FAR 25.853（美国航空管理条理-运输类飞机-机舱内部实施条例）标准，比一般的航空塑料轻10%。使用SLS技术，不需受注塑成型设计的约束，能够优化设计以达到最佳目的，并具有优化的强度与重量比。DuraForm ProX FR1200还满足AITM烟密度和毒性测试的标准，并且拥有消费品UL认证。

图片来源：3D Systems

航空公司方面，不仅仅是视频中的阿联酋航空公司，在国内东方航空技术有限公司也在通过3D打印技术改变其备品备件的获取方式。

东方航空技术有限公司的增材制造实验室利用满足FAA和CAAC25部相关要求的ULTEM 9085材料，搭配Stratasys的Fortus 450mc工业级3D打印机使用。中国东方航空由此成为国内第一家将3D打印的客舱内饰件应用到商用客机中的航空公司。通过3D小批量打印，中国东方航空解决了过去易损零件订货周期长、成本高的问题，同时保障了公司机队的安全飞行，提高了旅客的乘坐体验。

增材制造实验室促成了东方航空技术有限公司的业务转型，从仅仅提交需求到部件设计再到生产。实验室开发了很多客舱内部件，包括座椅扶手、门把手盖板、行李架锁扣、电子飞行包支架和报架。

3D科学谷认为，3D打印将逐渐与航空航天备品备件市场发生深度结合，并改变这一市场的供应链体系。航空航天领域的零件数量庞大、种类复杂，通过3D打印技术不仅仅满足了“随时随地”获得备品备件的灵活性，还节约了这些公司保有大量备品备件的成本，简化库存管理和减少异地运输的需求。

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该金属框梁一体化飞行器主体结构总长度7000多mm，宽度2000多mm，高度1000多mm。从外形上看，这一机身框架采用翼身融合体结构，中间似乎能看到大型圆形开口，可以推测这可能是一种单发动机超高速飞行器。而按照结构总长度7000多mm，宽度2000多mm来推算，这种飞行器最后实体长度可能会超过十米，翼展将超过4米。

3D打印等先进制造技术的出现，是航空先进制造领域名副其实的“游戏规则改变者”。这种技术成本低、周期短、敏捷制造、性能优异的特点，成为先进航空航天制造生产率的颠覆性跃升的强大动力。

来源：南极熊3D打印
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其中他们最感兴趣的就是将3D打印用于生产大容量且更新换代频繁的部件，比如座椅靠背上的视频显示器外壳，外壳需要定期更新以提升客户对机舱的观感。

阿联酋航空工程支持服务部门高级副总裁艾哈迈德•赛法表示：“阿联酋航空非常重视运行效率。一个简单的机舱部件的重量有所降低，都会对我们产生很大影响，我们有超过265架飞机，这意味着可以减少燃料排放和相关成本。部件减重造成的影响可以说是惊人的。

SLS技术打印的显示器外壳重量比传统制作的轻9-13%

阿联酋航空利用3D打印技术独特的优化能力来制作普遍的机舱部件，通过更轻的部件来实现节能，减少库存，以及形成更有效的供应链。

严格的认证协议是航空领域创新技术的门槛。尽管阿联酋航空对于利用3D打印技术进行部件减重非常感兴趣，但首先他们放在第一位的一定是安全问题。因此，阿联酋航空选择与3D Systems进行合作后，需要确认3D打印部件的材料和认证可以通过检测，才能将其纳入飞机机舱使用。

DuraForm® ProX® FR1200是一款阻燃尼龙材料，满足FAR 25.853要求，重量比普通航空塑料轻10%

最终满足所有需求的材料是DuraForm® ProX® FR1200，这是一种阻燃尼龙材料，满足FAR 25.853（美国航空管理条理-运输类飞机-机舱内部实施条例）标准，比一般的航空塑料轻10%。使用SLS技术，阿联酋航空不需受注塑成型设计的约束，能够优化设计以达到最佳目的，并具有优化的强度与重量比。

DuraForm ProX FR1200还满足AITM烟密度和毒性测试的标准，并且拥有消费品UL认证。此外，阿联酋航空正在进行Form 1认证，验证SLS打印的视频显示器外壳的设计是否可以用于机舱，一旦完全通过认证后立即投入使用。

 除了3D打印生产流程和认证的SLS材料，阿联酋航空还需要3D设计文件来进行制造。

阿联酋航空没有显示器外壳的CAD数据，但这很容易解决，通过FARO Technologies的FARO® Design ScanArm扫描测量臂收集现有外壳的点云数据，并使用3D Systems Geomagic Design X™逆向工程软件将数据转化成参数化的CAD文件，就生成了可供打印的文件。这种基于扫描的设计流程，具有更高效精确的特点，使阿联酋的流程更快捷。

基于扫描的设计流程具有更高效和精确的特点，使阿联酋航空的流程更便捷。

3D Systems的航空应用团队对关键工程设计进行优化，更新CAD数据，对脆弱的部分进行了强化，同时也对部件进行减重。因为采用3D打印技术，所以设计就无需再受特定的角度和厚度限制了，这使得在设计上有了一些改进。

赛法提到：”我们想要在有限的时间里打印尽可能多的部件。”3D Systems的SLS技术不但可以帮助阿联酋航空打印更轻质的部件，还能利用嵌套算法，将小尺寸部件嵌入大尺寸部件中同时打印。

有了3D打印技术的加入，部件的供应链不断在拓展，赛法表示这其中的潜力和优势是巨大的：”试想传统供应链和新型3D打印供应链不同的特点。如今这个新的供应链可以仅仅是虚拟仓库中的一个数字文件。“

这种新型的供应链不止关系到更快的生产速度和更快的交货时间，在未来还会减少仓储成本。在航空业，每个机舱部件的备货需要用到大量仓储空间，这也是一个标准的操作程序，涉及到许多成本。如果将仓储备货改为使用文件备货，这是一个极大机遇。

来源：3D Systems

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