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NASA诸如建立永久月球基地的计划以及SpaceX进入火星行星的方法等最新太空项目已导致整个航空航天行业的新技术创新。在组件制造领域中看到了这样的发展，在该领域，3D打印在设计过程中允许灵活性。
在3D打印之前，制造组件的过程涉及诸如铣削，切割，旋转，弯曲和空白等过程。这些技术主要是需要重型机械的减法方法。可以在铣削过程中看到一个例子，该过程涉及通过与旋转刀具轴的角度接触金属件，从金属件中去除不需要的材料。
简单地从金属块中切出形状，需要使用重型机械，例如电动工具或计算机数值控制（CNC）切割器。这是一个更漫长的过程，需要高技能的工人。
什么是3D打印？
3D打印（也称为添加剂制造）通过连续沉积和连接一段时间后固化的材料来构建复杂的三维对象。
数字3D模型用于逐层生成各种几何形状。3D打印在制造过程中的实施允许以高精度和可重复性生产更复杂的几何形状。
大多数3D打印机都使用融合丝制造，涉及热塑性材料的丝的连续沉积（Shahrubudin，Lee和Ramlan，2019年）。
一台3D打印机通常包括一个移动的打印机挤出机头，该挤出机头部从大型线轴上加热丝（Shahrubudin，Lee和Ramlan，2019年）。打印机头的二维运动在X和Y轴上产生三维对象。该系统由计算机控制，以允许精确沉积几何学的各个层。
美国空军如何使用3D打印？
最近的新闻认为，美国空军是第一个将3D打印零件实施到飞机发动机设计中的新闻（Reim，2020年）。
3D打印金属的过程，也称为直接金属激光烧结（DMLS）和直接金属激光熔化（DMLM），使用添加剂制造技术从金属粉床上开发固体复杂的几何形状。激光束选择性地融化20-60微米层的动力金属，并将新层融合到先前的层上。
该过程产生具有理想的机械特性用于工业用途的金属零件。最近的实施是在Northrop Grumman E-8飞机和波音B-52炸弹板的推进系统中使用的Pratt＆Whitney TF33-P103 Turbofan发动机（Reim，2020）的防冰垫片的制造。防冰垫圈有助于防止发动机中的冰积聚。
了解有关3D打印技术的更多信息。
诸如防冰垫之类的安全至关重要组件的飞行批准增强了技术的可靠性。Tinker AFB维护人员重新设计并测试了新的反冰垫圈，并能够为市场上的组件短缺提供可行的解决方案。
最近的3D打印实施可以轻松更换以前由于零件设计或制造商停用组件类型而替换的零件。
需要设计具有新规格的新组件以满足设计规格。通常，这最终比原始组件更昂贵。添加剂制造的使用减少了制造时间，这意味着可以生产更多的组件来支持战士（Reim，2020年）。例如，使用3D打印已将授予合同和制造组件制造的时间从120天到14天。
3D打印组件的新集成大大改善了设计过程，因为它可以快速进行原型制作。在发现最佳设计之前，总共测试了总共30种抗冰垫圈。
航空航天和国防行业的最新3D打印发展
国防行业3D打印的未来
随着3D打印的使用在制造飞机组件方面变得越来越普遍，国防工业将观察到可持续性和整体系统效率的激增。
使用3D打印机的快速原型制作好处将不可避免地导致在认证之前进行更多的性能测试。可以生产更安全的可靠组件，因为在数字设计几何形状上，更多的努力正在付出。这为测试和实验分析而不是制造提供了更多的空间。
使用3D打印零件的主要优点是能够创建高度复杂的几何形状。
3D打印技术的更高级用途将使用机器学习来在称为“生成建模”过程中为特定组件生成最佳几何形状。指定了设计目标输入，而不是物理设计零件。操作员可以在软件中输入性能参数，例如应力和力矩，材料类型和空间要求。该软件根据输入参数分析和测试设计的所有排列。生成了组件的最佳设计替代方案，并且可以轻松地打印3D以进行更多测试。
在军车中使用3D打印的零件意味着可以轻松打印更可持续的车辆零件，并且可以根据其规格对损坏的组件进行重新设计并易于替换。
3D打印的轻型飞机零件的碳纤维复合材料
参考和进一步阅读
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Reim，G.，2020年。美国空军为飞机发动机生产第一个3D打印金属零件。[在线]飞行全球。可用网址：https://www.flightglobal.com/fixed-wing/us-air-force-produces-first-3d-printed-metal-part-for-aircraft-engines/139643.ticle[2020年8月17日访问]。
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Shahrubudin，N.，Lee，T。和Ramlan，R.，2019年。有关3D打印技术的概述：技术，材料和应用。欧洲杯足球竞彩过程制造，35，第1286-1296页。
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