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 增材制造技术最重要的应用首推航空航天领域。美国“增材制造路线图”把航空航天需求作为增材制造的第一位工业应用目标，波音、GE
、霍尼韦尔、洛克希德?马丁等美国著名航空航天企业都是美国增材制造创新研究所（NAMII）的成员单位。澳大利亚政府于2012年2月宣布支持一项航空航天领域革命性的项目“微型发动机增材制造技术”。2012年9月

，英国技术战略委员会特别专家组在一份题为“Shaping our National Competency in Additive  Manufacturing”的专题报告中
，也把航空航天作为增材制 造技术的首要应用领域。 

1 增材制造技术的优势 

金属3D打印粉以3D打印制造技术为例

，作为信息化和制造技术的高度融合，3D打印能够实现高性能复杂结构金属零件的无模具、快速、全致密、近净成形，特别是对于激光立体成形和修复的零件
，其力学性能同锻件性能相当，成为了应对航空发动机与燃气轮机领域技术挑战的最佳新技术途径
。相对传统制造技术，3D打印技术具有以下十大潜在优势。 

（1） 降低制造成本。对于传统制造，产品形状越复杂，制造成本越高。3D打印不会因为产品形状的复杂程度提高而消耗更多的时间或成本，针对航空发动机为追求性能而呈现的大量形状复杂的零件制造，3D打印无疑具有优势
。 

（2） 适于产品多样化。航空发动机本身就是“试出来的”产品，研制过程需要多次反复修改设计，传统上每一轮改进都需要对模具进行修改并增加制造成本，3D打印不需要针对产品的形状改变而修改模具
。 

（3） 最小化装配和减重。通过拓扑优化设计，3D打印可以打印组合零件，减少产品装配并降低产品重量
。 

（4） 即时交付。3D打印可以按需打印，从而大大压缩航空发动机部分长周期零件的试制周期。 

（5） 拓展设计空间
。受传统制造方式限制，产品只能根据工艺的可实现性来设计，如航空发动机涡轮叶片上气模孔的形状只能是圆形
。3D打印可以使涡轮叶片的气模孔根据冷却效果要求设计成椭圆形或其他任意形状金属3D打印粉。 

（6） 降低技能要求。传统上，航空发动机很多零件制造对操作人员技能有很高要求
，甚至出现过个别零件只能由1人或少数几人制造的情形
。3D打印从设计文件中获取各种指令，制造同样复杂的产品
，3D打印机所需的操作技能远低于传统铸造。 

（7） 便携制造。传统的铸造、锻造一般仅能制造比设备小的产品。3D打印机调试好后，打印设备可以自由移动
，制造出比自身设备还要大的产品。

（8） 降低浪费
。与传统加工减材制造相反

，3D打印制造属于增材制造，航空发动机与燃气轮机所使用的大量传统金属加工
，大量原材料都在加工过程中被废弃，而3D打印的“净成形”大幅减少金属制造浪费量
。 

（9） 材料组合。对于传统航空发动机与燃气轮机制造方式来讲
，将不同材料组合（铸造、锻造等）成单一产品非常困难，3D打印有能力将不同原材料融合在一起。 

（10） 精确实体复制。类似于数字文件复制，3D打印未来将使得数字复制扩展到实体领域
，实现异地零件复制。 

2 应用现状 

2.1 直接制造领域 

金属3D打印粉零件的直接增材制造的技术构思
，由美国联合技术研究中心（UTRC）在1979年首先提出，其应用对象就是制造航空发动机涡轮盘[2]。1994年
，国际三大航空发动机公司之一的英国罗尔斯?罗伊斯公司（Rolls-Royce）与英国Crankfield大学一起探索航空发动机机匣的激光立体成形（LSF）制造技术。2000年
，美国波音公司首先宣布采用LSF技术制造的三个钛合金零件在F-22和F/A-l8E/F飞机上获得应用
，并在2001年制定了LSF技术的美国国家标准（该标准在2011年进行了修订）

，由此在全球掀起了金属零件直接增材制造的第一次热潮
。