TCT丨航空发动机材料-结构-性能一体化设计制造，3D打印技术大有可为
摘要
本文讨论了增材制造技术在航空航天领域的应用与前景。增材制造技术以其快速制造复杂结构的能力，在航空航天领域展现了巨大潜力，尤其在发动机部件的制造上，实现了轻量化和性能提升。文章指出，增材制造在航空航天领域的应用分为三个层面：传统设计方法和材料体系的增材制造、面向新结构设计的增材制造以及采用新功能材料与结构一体化的增材制造。这些应用不仅解决了传统制造技术的难题，还推动了航空航天技术的创新发展。
正文
TCT亚洲展一直密切关注增材制造技术在各个领域的引入与创新应用，在科技应用加速和追求高质量发展的当下，我们认为科技创新值得深入讨论。增材制造技术是一种相对于传统的冷加工和热加工的特种制造技术，其具有单件小批量的复杂结构快速制造优势，在航空航天领域具有广泛的应用前景。这一技术能够解决传统制造技术难以完成的复杂结构制造。随着增材制造技术在航空航天领域应用的深入，材料-结构-工艺-性能一体化将成为新一代的制造模式，引领航空航天技术的变革发展。
航空航天工业越来越多地采用增材制造来实现各种应用。从复杂的涡轮叶片到轻质结构部件，甚至机舱固定装置，航空航天领域的增材制造正在留下自己的印记。增材制造最显著的应用之一是在发动机部件的设计和生产中，它受益于生产复杂几何形状和内部结构的能力。增材制造不仅使组件更轻，而且还提高了它们的性能。例如，只有通过增材制造才能实现具有内部冷却通道的飞机发动机部件，这可以使发动机运行更高效、运行温度更低。除了单个部件，飞机设计的整体方法也在不断发展。工程师们现在可以重新思考传统的设计理念，采用更高效、更轻、更复杂的设计，借助增材制造简化飞机的性能和功能。 增材制造技术在航空航天领域的应用，主要体现在以下3个层面： 第1个层面传统设计方法和材料体系采用增材制造技术进行构件制造，这是目前的主要研究和应用模式，这个层面重点解决的问题是材料工艺稳定性、成形组织的缺陷和性能提升、成形精度控制等问题，并通过与现有工艺的结合来推进应用，例如增材、减材、锻造等多工艺复合提升精度和力学性能。 
第2个层面是面向新的结构设计采用增材制造技术，例如GE公司在航空发动机喷油嘴采用增材制造技术，改变原有基于机械切削工艺的的结构设计体系，将过去的30多个零件装配的复杂结构，改为一个整体结构，采用增材制造一次整体完成具有内腔结构的喷油嘴制造，这一方法从根本上变革了发动机喷油嘴的设计制造理念，使得结构变小、节能效益增加、性能可靠稳定。 第3个层面是采用新的功能材料与结构一体化增材制造实现更多新的功能，可以使航空航天技术在轻质、特种性能和特殊环境下的结构制造提供新方法，例如连续纤维复合材料制造、太空环境下的制造等。增材制造技术要不断解决工程应用所面临的制造质量问题，更应该有效的利用增材制造技术原理，从设计、材料、成形一体化出发，深入挖掘技术应用，推进增材制造技术在航空航天领域的创新发展。
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航空航天零件通常需要具备高强度、低密度、高热稳定性和抗腐蚀性的特点，且在设计中往往涉及复杂的结构和形状，传统的制造方法难以同时满足多项要求，而增材制造技术中的SLM技术可以在保证零件性能的前提下实现复杂结构的一体化制造，生产出符合航空航天要求的零件，尤其在复杂内流道、点阵晶格、薄壁加筋等复杂结构生产上表现突出。
