3D打印技术特别是金属直接快速成形工艺之所以成为航空航天领域的应用热点,其应用优势主要体现在一下几个方面:
- 航空航天装备的关键零部件通常具有较复杂的外形和内部结构,而3D打印技术具有加工过程不受零件复杂成都局限的特点,能够完成传统制造工艺(如铸造、锻造等)难以胜任的加工任务。
- 航空航天装备的零部件由于工作环境的特殊性通常对材料的性能和成分有着严格甚至苛刻的要求,大量试用各种高性能的难加工材料,而3D打印技术可以方便地加工高熔点、高硬度的高温合金、钛合金等难加工材料。
- 3D打印加工过程的材料利用率很高,可以节省制造航空航天装备零部件所需的昂贵原材料,显著降低制造成本。
- 3D打印工艺制造速度快,成型后的近形件仅需少量后续机加工,可以显著缩短零部件的生产周期,满足对航空航天产品的快速响应要求。
- 金属零件直接成形时的快速凝固特征可提高零件的机械性能和耐腐蚀性,与传统制造工艺相比,成形零件可在不损失塑性的情况下使强度得到较大提高。
- 成形过程无需专用模具、工具和夹具以及CAM赋予了3D打印良好的设计灵活性和加工柔性。
- 3D打印工艺能够实现单一零件中材料成分的实时连续变化,使零件的不同部位具有不同成分和性能,是制造异质材料(如功能梯度材料、复合材料等)的最佳工艺。
除了应用于复杂零部件的直接快速制造,3D打印技术还可用于航空航天装备零部件的快速修复。在航空航天领域,许多重大装备造价昂贵,如果在试用中出现零部件损坏或尺寸性能不符合要求,将造成重大经济损失。在这种情况下,可以利用3D打印制造工艺来修复零部件的误加工或破损部分,以延长装备的试用寿命。