作为创新者和新技术的最早使用者，航空业在 20 世纪 80 年代引入原型制造时就开始应用增材制造 （AM）。在 2003 年，波音获得批准在 F-15 战斗机中使用增材制造的钛合金部件来取代原有部件。

GE Aviation 后来也获得美国联邦航空管理局（FAA） 的批准，生产用于 LEAP 发动机的增材制造燃油喷嘴。这个 喷嘴展示了增材制造零部件可以带来的诸多好处：喷嘴的零件从 20 个减少到 1 个，整体重量减少了 25％，耐用性增加 了 5 倍。

波音公司现在为 787 梦想飞机制造 3D 打印的钛合金零 件，这将是第一个 3D 打印的结构件，可以承受飞行中机身 的压力。通过这种方法，波音可以为每架喷气式飞机节省高 达 300 万美元。

增材制造技术的非凡能力为制造业推开了新世界的大 门，它能提供成本节约、劳力节省、重量减轻和零部件简化等诸多优点，这些变化可能对供应链产生重大影响。以往需要压铸和机加工的多个零件和子组件，现在可以作为单个零件进行 3D 打印。更少的零件和子组件意味着更少的工具和 劳动力，减少了制造链中的流程，并加快了上市时间。

今天的生产场景包含如下步骤：设计生产零部件，设计设备和模具以生产原型，测试原型，修改原型和工具，再重复上述过程。增材制造则能越过设计设备和模具这一步骤， 节约大量时间和费用，直接得到原型。原型的修改可以在 CAD 文件中进行，这让公司能快速进行多次设计上的更新迭代。根据德勤的一项研究，当航空航天和防务公司从传统制造转向增材制造时，原型生产的时间能节省从 43％到 75％不 等。这对于订单积压已成为常态的航空业来说非常重要。

增材制造还可以大大降低库存水平。为了避免任何飞机停飞的可能性，航空公司需要备有可能从未使用或过时的备件，而增材制造则免去了这一要求，因为公司可以按需进行 3D 打印。零部件可以在使用地点附近生产，而不必远距离存储和运输。

Roland Berger 管理咨询公司表示，凭借这些优势，预计到 2023 年，3D 打印市场将超过 40 亿美元。我们在对此 欢呼雀跃的同时，也要注意，尽管有着种种优势，但增材制造也面临着一系列挑战。

增材制造大道上的路障

从设计的角度来看，增材制造有其独特之处。设计灵 活性通常是指其几何形状，因此需要考虑许多其他变量和约束。例如，工艺参数的微小变化（如材料储存温度和湿度） 会影响沉积材料的微观结构，并改变最终产品。

目前，没有正式的标准来有效确保增材制造进行大 规模的部件生产的可行性。在制造商投资 3D 打印飞机零 件之前，他们必须能够证明该工艺的可重复性和可预测性，以始终如一地制造符合规格的可靠零件。如果没有 强大的仿真功能来捕获材料和过程的物理特性及变化， 就无法实现这一点。

新材料通常需要新的制造方法。对于增材制造，现有的 CAD 程序有所限制，特别是在与仿真信息集成时。该过程通常是手动的，需要多次迭代。这些问题说明增材制造开发工具的重要性，需要将仿真集成在工具中，这是实现全程数字战略的重要组成部分。在单一的协作平台上通过一个数据集来贯穿设计、开发和制造的各个阶段，显然可以支持这样 的策略。

此外，以增材制造为核心的未来制造战略，将通过 即时库存管理来减少库存，改善原料管理，并提高效率。 这也体现了全程基础结构——单一的协作平台的重要性， 它帮助企业实现整体制造业务的数字可视化，也包括其 供应商在内。

增材制造为飞机制造商提供了简化供应链的机会，能生产高度定制化的飞机零件，以及使用更高效、轻质的材料。 为了充分发挥增材制造的优势，必须从根本上改变设计和制造流程，以实现更快的生产流程，从而确保大规模的高一致性的质量，并最终帮助航空业实现面向未来的创新。