金屬增材制造在飛機制造業(yè)中的地位日益重要。更短的交付周期、更合適的部件和前所未有的成型自由度，這些都是選擇金屬激光熔融技術(shù)的重要依據(jù)。如今，該技術(shù)在飛機“輕量化結(jié)構(gòu)”和“仿生學(xué)”方面的突出表現(xiàn)，讓這一趨勢更加顯而易見：金屬激光增材制造技術(shù)正在改變我們的設(shè)計思維。在未來的飛機設(shè)計中，部件將能夠有針對性地吸收力線，同時又符合輕量化要求，更耐久、節(jié)約資源、這將改善當(dāng)前航空航天業(yè)的成本結(jié)構(gòu)。

空客 A350 XWB 的連接件采用3D打印的生產(chǎn)方式，在2014年入圍了“2014 年德國經(jīng)濟創(chuàng)新獎”的最終評選。評審團的評定意見：這種跨行業(yè)的開發(fā)形式，徹底改變了飛機構(gòu)件的制造方式和民用飛機的“輕量化”途徑；2015年12月2日，參與該項目的三位成員在德國柏林舉辦的“2015德國未來獎”中，又被共同授予“最佳團隊”的榮譽稱號，并接受了由德國總統(tǒng)親自頒發(fā)的榮譽證書。該項目是由Concept Laser共同參與的。以前，該部件由鋁（Al）材銑削加工而成?，F(xiàn)在，它則可以用鈦（Ti）材料打印而成，減重幅度大于 30%。

小批量生產(chǎn)：更快、更靈活且輕量

自由成型和減重是增材制造在航空工業(yè)領(lǐng)域長盛不衰的話題。其中“輕量化”特點可有效幫助航空公司在飛機運營中取得更為經(jīng)濟的效果。固定元件（托架）所能取得的減重效果，將有助于實現(xiàn)更低的燃料消耗，或者提升飛機的裝載能力。設(shè)計新的飛機時，需要用到成千上萬個小量制造的 FTI（飛行測試安裝）托架。粉末床選擇性激光融化方法不僅可以幫助設(shè)計人員快速生產(chǎn)出新的設(shè)計結(jié)構(gòu)，而且生產(chǎn)出的部件重量要比常規(guī)的鑄造件或者銑削件輕 30% 以上。 “綠色技術(shù)”節(jié)約資源 飛機零件在銑削過程中會產(chǎn)生高達 95% 的可回收廢料。而采用激光熔融技術(shù)，操作者不僅可得到“接近最終輪廓的部件”，且廢料只有約 5%。尤其對于像鈦這樣的高級且昂貴的飛機制造材料的節(jié)約，增材制造技術(shù)更具吸引力。無模具的制造方法節(jié)約了時間，改善了成本結(jié)構(gòu)，有針對性的能源投入和節(jié)約資源是激光熔融技術(shù)的一大特點。

更好的性能設(shè)計

一般來說，在小量乃至中等數(shù)量的生產(chǎn)中，激光熔融技術(shù)總能帶來有利的制造成本效應(yīng)。在飛機制造過程中，若要實現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)，每一批次產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模的大小比大批量生產(chǎn)更為重要。而采用激光熔融技術(shù)無需高額的鑄模投資成本和模具成本。此外，激光增材制造方法還可提供比常規(guī)制造方法更高的造型自由度。像制作凹槽和內(nèi)部的通道，例如冷卻通道。在航空工業(yè)中，飛機制造商已經(jīng)在考慮用該工藝生產(chǎn)電子設(shè)備的冷卻元件和智能的液壓部件。激光熔融技術(shù)首次將幾何結(jié)構(gòu)與功能性聯(lián)系在一起，依然成為目前最吸人眼球的技術(shù)。該技術(shù)可以讓部件內(nèi)的能量通量在 CAD 設(shè)計階段就能夠非常精確地確定?？偟膩碚f，利用激光熔融技術(shù)能夠開發(fā)出的安全性部件，比今天的部件更好、更輕且壽命更長。激光增材制造的材料具有更高的強度，雖然延展性較低，但經(jīng)過正確的熱處理之后，還是可將其重新提升。

備件供應(yīng) 2.0：及時、分散且“按需供應(yīng)”

增材制造的無模具化使得分散式的制造網(wǎng)絡(luò)將可能興起，這樣將最大化地縮小運輸距離，更重要的是可以縮短供應(yīng)時間。 其結(jié)果是，維護造成的飛機停運時間和檢查時間將縮短。另外一個好處是飛機的飛行服役長達30年，而這期間又不斷地有新的機型研發(fā)出來，要保有所有的在役飛機上的備品備件對于倉儲、物流和制造都存在著巨大的浪費。未來，這些倉庫的規(guī)?？擅黠@縮小。不僅減少了資金占用，提高了操作靈活性，更重要的是讓安全性部件更快地投入使用。在航空業(yè)都面臨成本壓力的情況下，這具有極大的吸引力。

仿生學(xué)設(shè)計

采用金屬激光熔融技術(shù)可制造出極為精細的結(jié)構(gòu)，甚至是骨狀的，也就是多孔的結(jié)構(gòu)。自然界在數(shù)百萬年間優(yōu)化發(fā)展了各種功能原理和輕量化原理，巧妙地將資源投入最小化，這些都是值得效仿的?？湛凸灸壳罢谟薪M織地對這些自然解決方案的適用性進行分析。通過“智能曝光策略”，可以有針對性地往部件投射激光，讓其結(jié)構(gòu)、強度和表面質(zhì)量達到要求。在考慮了所有相關(guān)安全要求的情況下，Concept laser的首批原型體現(xiàn)出了仿生學(xué)的巨大潛力。

疲勞強度作為特性參數(shù)

目前的技術(shù)極限是因表面質(zhì)量的妥協(xié)而產(chǎn)生的，但該質(zhì)量仍然與鑄造部件的表面質(zhì)量具有可比性。疲勞強度是飛機結(jié)構(gòu)中高負荷構(gòu)件的關(guān)鍵特性參數(shù)。制造過程中必須考慮飛機在極長的壽命周期中（＞30 年）要承受的高負荷。通過隨后的表面處理，例如微噴砂，以及熱處理之后，疲勞強度獲得顯著提高，最終達到了軋制材料的疲勞強度值。

質(zhì)量是重要的保證

在部件制造過程中，諸如 QMmeltpool、QMcoating、QMatmosphere、QMpowder 和 QMlaser 這樣的質(zhì)量管理模塊是主要的主動質(zhì)保工具。它們對激光功率、熔池、金屬粉末的層結(jié)構(gòu)進行測量，并且不間斷監(jiān)控以及記錄整個制作過程。質(zhì)量管理模塊的另一個特征是，在封閉系統(tǒng)中工作，以保證監(jiān)控過程無塵、無污染。這樣可消除對過程可能產(chǎn)生負面影響的所有干擾因素。質(zhì)量管理模塊讓Concept Laser能夠監(jiān)控并記錄重要的數(shù)據(jù)，例如激光參數(shù)、熔池特性以及保護氣體的成分。另外，Concept Laser正在開發(fā)自己的質(zhì)保方案，光學(xué)相干斷層掃描是其基礎(chǔ)之一。

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