李亞軒

摘 要：隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，航空航天領(lǐng)域也呈現(xiàn)出前所未有的發(fā)展新態(tài)勢。航空航天材料的設(shè)計也在向多樣化、智能化及信息化方向發(fā)展。本文簡述了3D打印技術(shù)的概念及發(fā)展特點以及3D打印技術(shù)應(yīng)用于航空航天材料設(shè)計上的優(yōu)勢，并在此基礎(chǔ)上探析了3D打印技術(shù)對航空航天材料智能化設(shè)計的促進作用，旨在推動3D技術(shù)的進一步應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；航空航天材料；智能化設(shè)計；作用

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0103-01

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，航空航天領(lǐng)域也呈現(xiàn)出前所未有的發(fā)展新態(tài)勢。航空航天材料的設(shè)計也在向多樣化、智能化及信息化方向發(fā)展。但是在材料的設(shè)計過程中仍然面臨著設(shè)計成本高、設(shè)計精確度要求高等問題，這就要求設(shè)計者們必須嚴密地設(shè)計出需要的航空材料，并且盡可能地減小誤差，這也給設(shè)計者帶來了很大的技術(shù)難題。3D打印技術(shù)為此類問題的解決提供了新的方案[1]。

1 3D打印技術(shù)的概念及發(fā)展特點

1.1 3D打印技術(shù)的概念

3D打印技術(shù)即一種快速打印樣品成型技術(shù)。其原理是將金屬粉末或塑料粉末等當做打印“墨”，根據(jù)數(shù)字模型要求，再通過逐層打印的方式打印出成品，這種技術(shù)在國外也被稱為“增材制造”。3D打印技術(shù)的發(fā)展得益于計算機技術(shù)的不斷創(chuàng)新與突破，其打破了傳統(tǒng)打印的意義。此外，隨著3D打印技術(shù)的不斷完善與成熟，其越來越多地應(yīng)用于生活、社會活動以及高科技等各個方面，諸如航天航空領(lǐng)域，對于我國高科技的發(fā)展有著重要的意義。

1.2 3D打印技術(shù)的發(fā)展特點

3D打印技術(shù)發(fā)展歷程大致如下：1984年的基于數(shù)字資源的三維立體模型打印技術(shù)、1993年發(fā)明的3D印刷技術(shù)（3DP）、1996年具有真正意義上的的“3D打印機”問世、2005年第一臺彩色“3D打印機”——Spe問世、2010年可以打印整個身軀轎車的“3D打印機”出現(xiàn)、2011年能夠打印飛機的“3D打印機”出現(xiàn)。3D打印技術(shù)在不斷朝著復雜、多樣化以及高科技等領(lǐng)域的方向發(fā)展。因為其不需要傳統(tǒng)的機械加工或制造模具就能直接根據(jù)計算機圖形數(shù)據(jù)生成任何形狀的物體，極大地縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。這對航空航天材料的智能設(shè)計起著很大的作用[2]。

2 3D打印技術(shù)運用于航空航天材料設(shè)計上的優(yōu)勢

2.1 節(jié)省材料

一個飛機機身的模型需要許多零件和部分組成，而應(yīng)用3D打印技術(shù)之后，不用剔除航空材料的邊角料，提高了材料的利用率。此外，3D打印技術(shù)取代了傳統(tǒng)的大規(guī)模、占用空間以及耗人力等的生產(chǎn)線，從而最大化地節(jié)省了材料，降低了成本。

2.2 制作材料精度高

材料的精確設(shè)計是確保航天航空領(lǐng)域安全發(fā)展以及快速發(fā)展的最基本要求。而傳統(tǒng)的材料設(shè)計技術(shù)無法保證人為的錯誤以及將誤差降到最低等，這就限制了航天航空的發(fā)展。因此，3D打印技術(shù)運用于航天航空領(lǐng)域時，給航空航天的智能化材料設(shè)計帶來的將是質(zhì)的飛躍與創(chuàng)新。

2.3 無需傳統(tǒng)模具

3D打印技術(shù)在智能化材料設(shè)計過程中不用使用傳統(tǒng)的刀具、機床以及其他磨具，通過將產(chǎn)品的外形等通過計算機技術(shù)如AUTO CAD技術(shù)設(shè)計出來，然后直接打印生成實物產(chǎn)品。這在很大程度上簡化了傳統(tǒng)磨具下的制造工藝。

2.4 縮短材料制作周期

3D打印技術(shù)可以自動、快速、直接和精準地將計算機中的三維設(shè)計轉(zhuǎn)化為實物模型，甚至能夠直接制造零件和模具，繞過了傳統(tǒng)的制造工序，從而有效地縮短了材料設(shè)計的研發(fā)與制作周期。

3 3D打印技術(shù)對航空航天材料智能化設(shè)計的促進作用

3.1 促進了航空航天材料設(shè)計技術(shù)的革新

3D打印技術(shù)的運用加快了其材料智能化的設(shè)計進程，打破了傳統(tǒng)的設(shè)計思維和方法，使得航天領(lǐng)域設(shè)計技術(shù)的不斷發(fā)展及完善，更是將高科技與制造業(yè)設(shè)計的結(jié)合推向了一個新的高度，加快了智能設(shè)計技術(shù)的發(fā)展與革新。

3.2 促進了航空航天材料設(shè)計成本的降低

在航空領(lǐng)域，不管是創(chuàng)新設(shè)計還是機械制造，都需要嚴密規(guī)整的模型。在造一架飛機時，要經(jīng)過無數(shù)的模型模擬，而每一次模型的制造以及模擬都需要很大的財力支持。而應(yīng)用3D打印技術(shù)，這種資金消耗將得到大幅度降低。3D打印技術(shù)依靠高精確度使得設(shè)計時模型能夠精準使用物料，這使得設(shè)計材料時所使用的資金的到合理的運用。

3.3 促進了航空航天材料設(shè)計的創(chuàng)意性發(fā)展

在航空航天領(lǐng)域，其運用3D打印技術(shù)可以促進材料設(shè)計的智能創(chuàng)新，可以促進飛機機身的多形狀化發(fā)展、零件的多顏色發(fā)展等。在使用3D打印技術(shù)之后，我們有理由期待一種更先進更具有創(chuàng)意性的航空航天產(chǎn)品。

3.4 促進航空航天材料設(shè)計的人性化發(fā)展

運用3D打印技術(shù)實現(xiàn)材料設(shè)計智能化之后，材料制作可以向著個性化、多樣化方向發(fā)展，例如：我們可以根據(jù)每家航空公司理念等的不同設(shè)計出富有個性化、突出其理念的產(chǎn)品，而不是趨同的制作，比如航天飛機上的座椅可以根據(jù)員工的操作習慣以及身體結(jié)構(gòu)量身“3D”打造。這體現(xiàn)出材料制作的個性化，而這得益于3D打印技術(shù)的運用。

4 結(jié)語

綜上所述，筆者認為基于計算機技術(shù)的3D打印技術(shù)以其高精確度、高生產(chǎn)率等特點將快速融入航空航天領(lǐng)域材料的智能化設(shè)計。但是，目前該技術(shù)仍然存在著強度低、材料存在局限性等缺點，因而其應(yīng)用范圍還不是太廣泛。不過我們相信，3D打印技術(shù)的進一步完善會深刻的影響我們生活。

參考文獻：

[1]劉銘，張坤，樊振中.3D打印技術(shù)在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用進展[J].裝備制造技術(shù)，2013（12）：232-235.

[2]賈平，李輝，孫棕檀.國外3D打印技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用分析[J].國際太空，2015（4）：31-34.