3D打印帮助中国造飞机
王华明 北京航空航天大学航空材料专家 教授
最近两年，3D打印在国内外受到前所未有的关注，也有一些3D打印技术打印出来的东西问世。很多人不知道的是，其实最近一些年，在航空材料领域，我们研发的3D打印技术和其应用已经走到了世界前列。
现在中国最大的3D打印机已经能打印出高性能、难加工的大型飞机复杂整体关键构件，并且中国第一款本土商用客机C-919、第一款舰载战斗机-歼15、多用途战斗轰炸机歼-16、第一款本土隐形战斗-机歼20及第五代战斗机歼-31的研发均使用了3D打印技术。
现在仅需55天，中国就可以“打印出”C-919客机的主风挡整体窗框。欧洲一家飞机制造公司表示，他们生产同样的东西至少要两年，光做模具就要花200万美元。
当然，他们使用是传统的生产飞机部件的方式。 传统飞机钛合金大型关键构件的制造方法是锻造和机械加工，先要熔铸大型钛合金铸锭、锻造制坯、加工大型锻造模具，然后再用万吨级水压机等大型锻造设备锻造出零件毛坯，最后再对毛坯零件进行大量机械加工。整个工序下来，耗时费力，有的构件，光大型模具的加工就要用一年以上的时间，要动用几万吨级的水压机来工作，要大量供电，甚至还需要建电厂。
另外传统飞机制造业不仅耗时久，而且浪费太多材料。一般只有10%的原材料能被利用，剩下的在铸模、锻造、切割和抛光工序中就损失了。 例如美国洛克希德·马丁公司制造一架F-22战斗机需要2796公斤钛合金，但实际只有144公斤用到飞机上。
而使用3D打印技术打印飞机零部件，不需铸模、锻造和组装等传统制造工序的任何帮助。我们通过计算机控制，用激光将钛合金粉末熔化，并跟随激光有规则地在金属材料上游走，熔化的钛合金粉末就会逐层堆积直接“生长”，直接根据零件模型一步完成大型复杂高性能金属零部件的最终成型制造，从而就可以避免材料的浪费。
这项技术宛如“变形金刚”，可以制造出飞机上绝大部分复杂形状的大型零件或者部件，它的特点——高性能、低成本、短周期正好弥补了传统制造方法的不足，而且使得很多传统方法不能做出的构件成为可能。
3D printing parts is used on C-919, J-15, J-16, J-20 and J-31.
Nowadays by using 3D printing the cockpit window frame of c-919 can be 'printed' in 55 days. A european aerospace company extimated that it would take 2 years with conventional methods, with 2 million USD spent on making molds alone.
Traditional manufacturing process with titanium alloy requires long time and large electricity consumption. And only about 10% of the alloy bulk is utilized in the final product. The article claimed that each F-22 uses 2796kg of titanium alloy blocks, but actually only 144kg of parts is actually on the finished plane.
Pretty much the only area that 3D printing can't yet be used is the 'hot' section of the turbofan engine.
