作為創新者和新技術的最早使用者，航空業在 20 世 紀 80 年代引入原型制造時就開始應用增材制造 （AM）。在 2003 年，波音獲得批準在 F-15 戰斗 機中使用增材制造的鈦合金部件來取代原有部件。

GE Aviation 后來也獲得美國聯邦航空管理局（FAA） 的批準，生產用于 LEAP 發動機的增材制造燃油噴嘴。這個 噴嘴展示了增材制造零部件可以帶來的諸多好處：噴嘴的零 件從 20 個減少到 1 個，整體重量減少了 25％，耐用性增加 了 5 倍。

波音公司現在為 787 夢想飛機制造 3D 打印的鈦合金零 件，這將是第一個 3D 打印的結構件，可以承受飛行中機身 的壓力。通過這種方法，波音可以為每架噴氣式飛機節省高 達 300 萬美元。

增材制造技術的非凡能力為制造業推開了新世界的大 門，它能提供成本節約、勞力節省、重量減輕和零部件簡化 等諸多優點，這些變化可能對供應鏈產生重大影響。以往需 要壓鑄和機加工的多個零件和子組件，現在可以作為單個零 件進行 3D 打印。更少的零件和子組件意味著更少的工具和 勞動力，減少了制造鏈中的流程，并加快了上市時間。

今天的生產場景包含如下步驟：設計生產零部件，設計 設備和模具以生產原型，測試原型，修改原型和工具，再重 復上述過程。增材制造則能越過設計設備和模具這一步驟， 節約大量時間和費用，直接得到原型。原型的修改可以在 CAD 文件中進行，這讓公司能快速進行多次設計上的更新迭 代。根據德勤的一項研究，當航空航天和防務公司從傳統制 造轉向增材制造時，原型生產的時間能節省從 43％到 75％不 等。這對于訂單積壓已成為常態的航空業來說非常重要。

增材制造還可以大大降低庫存水平。為了避免任何飛機 停飛的可能性，航空公司需要備有可能從未使用或過時的備 件，而增材制造則免去了這一要求，因為公司可以按需進行 3D 打印。零部件可以在使用地點附近生產，而不必遠距離 存儲和運輸。

Roland Berger 管理咨詢公司表示，憑借這些優勢，預 計到 2023 年，3D 打印市場將超過 40 億美元。我們在對此 歡呼雀躍的同時，也要注意，盡管有著種種優勢，但增材制 造也面臨著一系列挑戰。

增材制造大道上的路障

從設計的角度來看，增材制造有其獨特之處。設計靈活 性通常是指其幾何形狀，因此需要考慮許多其他變量和約束。 例如，工藝參數的微小變化（如材料儲存溫度和濕度）會影 響沉積材料的微觀結構，并改變最終產品。

目前，沒有正式的標準來有效確保增材制造進行大規 模的部件生產的可行性。在制造商投資 3D 打印飛機零件 之前，他們必須能夠證明該工藝的可重復性和可預測性， 以始終如一地制造符合規格的可靠零件。如果沒有強大 的仿真功能來捕獲材料和過程的物理特性及變化，就無法 實現這一點。

新材料通常需要新的制造方法。對于增材制造，現有的 CAD 程序有所限制，特別是在與仿真信息集成時。該過程通 常是手動的，需要多次迭代。這些問題說明增材制造開發工具 的重要性，需要將仿真集成在工具中，這是實現全程數字戰略 的重要組成部分。在單一的協作平臺上通過一個數據集來貫穿 設計、開發和制造的各個階段，顯然可以支持這樣的策略。

此外，以增材制造為核心的未來制造戰略，將通過即 時庫存管理來減少庫存，改善原料管理，并提高效率。這 也體現了全程基礎結構——單一的協作平臺的重要性，它 幫助企業實現整體制造業務的數字可視化，也包括其供應 商在內。

增材制造為飛機制造商提供了簡化供應鏈的機會，能 生產高度定制化的飛機零件，以及使用更高效、輕質的材料。 為了充分發揮增材制造的優勢，必須從根本上改變設計和 制造流程，以實現更快的生產流程，從而確保大規模的高 一致性的質量，并最終幫助航空業實現面向未來的創新。