彻底改变航空航天内饰：3D 打印如何减轻重量、速度和成本

自成立以来，航空航天业一直在努力通过一切必要手段减轻飞机的重量。 3D打印是实现这一目标的一种相对较新的方法。 3D 打印零件几乎总是比传统制造的零件生产得更快、更轻、更便宜。这导致飞机内饰以及飞机的其他各个方面大量采用 3D 打印部件。不仅是飞机，火箭也发现了 3D 打印的用途，SpaceX 和 NASA 都使用 3D 打印火箭发动机和喷嘴。

本文将讨论3D打印航空航天内饰组件、其目的、工作原理、优点、缺点以及3D打印航空航天内饰组件的示例。

3D 打印航空航天内饰部件的目的是什么？

3D 打印在航空航天业得到广泛采用的原因有很多。 3D打印飞机内部部件的目的是减轻重量（从而节省燃料消耗）、减少材料浪费并允许快速生产中小批量的部件。此外，3D 打印减少了库存需求，因为 CAD 文件可以保存在数据库中并根据需要进行打印。它还允许将组件制造成一个零件，从而无需组装。

航空航天内部组件的 3D 打印如何工作？

航空航天内部组件的 3D 打印遵循与任何 3D 打印零件相同的流程。本质上，所需要的只是 CAD 文件和 3D 打印机。假设已在 CAD 系统中绘制了一个零件，则可以对文件进行切片并准备好输入 3D 打印机。切片软件将 CAD 文件转换为 G 代码，这是 3D 打印头可以遵循的一系列矢量来打印零件。然后将文件上传到打印机并进行打印。根据印刷品的不同，可能需要进行一些后处理。通常，后处理涉及研磨技术来去除 3D 打印的支撑结构。该工艺对于小批量生产和具有复杂几何形状的生产最有效，否则交货时间长且价格高。 

3D打印在航空航天行业有哪些优势？

3D打印在航空航天领域的优势有：

1. 减轻重量。
2. 降低油耗（由于重量减轻）。
3. 缩短交货时间。
4. 易于使用的衍生式设计。 
5. 最大限度地减少浪费。
6. 快速原型设计。 

3D 打印在航空航天工业中的缺点是什么？

3D打印也有其缺点：

1. 对于大规模生产来说，成本和时间效率都不高。
2. 受打印床尺寸的限制。 
3. 受材料限制（尽管材料种类不断增加）。
4. 零件具有各向异性，XY 方向的强度会因印刷层而降低。
5. 质量差异较大。 

3D 打印航空航天内饰组件应用示例？

用于航空航天内饰的 3D 打印零件大多是非结构性的。然而，它正在迅速增长。 3D 打印内饰组件的一些主要示例包括：

1. 通风口
2. 管道
3. 挡板
4. 电缆管理
5. 电气外壳
6. 封面
7. 修剪
8. 门闩
9. 扶手
10. 安装支架

3D 打印航空航天内饰部件使用哪些材料？

有多种材料可以打印用于航空航天内部。以下是一些常见的材料组：

1。聚合物

常用于打印3D组件的聚合物包括：PLA（聚乳酸）、ASA（丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯）、ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯）、PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）和PC（聚碳酸酯）。聚合物 3D 打印部件比它们所替代的部件更轻，因为 3D 打印部件本质上是空心的，使用小型填充物在部件内形成支撑。塑料 3D 打印零件是使用 3D 打印机从 CAD 文件打印出来的，然后用于各种应用，例如：盖子、管道、垫片、窗帘头和杯架。 3D 打印零件与它们所替换的零件一样耐用，但它们在 Z 方向的承载强度方面确实缺乏。 

2.碳纤维

碳纤维总是打印在另一种材料（例如尼龙或另一种聚合物）内，并以连续或短切纤维的形式打印。连续纤维形式由单独的打印头打印到聚合物部件的内部。短切碳纤维的长度小于 1 毫米，包含在正在打印的聚合物长丝内。连续碳纤维铺设在负载路径中，以增加零件在特定方向上的强度。而短切碳纤维则增加了整个部件的强度。使用碳纤维增强塑料的一些例子包括：灯开关面板、机舱气候控制部件和门锁。碳纤维打印部件非常耐用，可以替代许多铝制部件。 

3.金属

金属 3D 打印的实现过程与聚合物略有不同。金属呈粉末状，然后使用激光在称为选择性激光烧结 (SLS) 的过程中熔化并熔合到打印床和后续层上。金属 3D 打印零件不太常见，因为金属用于更多的结构和飞行关键部件，因此更难合格。然而，3D 打印金属通常用于飞机发动机的轴承座、燃油喷嘴、温度传感器和热交换器。 

4。尼龙

尼龙是一种可 3D 打印的聚合物。然而，它与 PLA 和 ABS 等材料不同，尼龙更柔韧、更耐用。尼龙的硬度和强度不如 PLA 和 ABS，但其抗冲击性是 ABS 的十倍。尼龙的打印方式与其他聚合物相同，但是，它通常包含碳纤维增强材料以弥补其低强度。 Markforged 生产的 Onyx™ 是一种碳纤维增强尼龙，已用于机上娱乐控制台、面板开关和座椅框架。 

5。玻璃纤维

与碳纤维类似，玻璃纤维在 3D 打印聚合物中用作增强材料。玻璃纤维有连续或短切两种形式。短切形式被整合到长丝中，并为通用部分提供增强。而连续纤维为特定负载路径提供强化。玻璃纤维比碳纤维更便宜，但强度较低，用于碳纤维强度不必要的应用。最后，玻璃纤维与碳纤维一样，其疲劳寿命高于其所替代的大多数金属部件。 

航空航天领域 3D 打印内饰组件的未来是什么？

3D 打印零件在航空航天内饰领域的前景广阔。虽然 3D 打印有很多应用，但未来还会有更多应用。这是因为 3D 打印为无需专用工具的专用组件提供了选择。 3D打印还扩大了可使用的材料范围。飞机内饰中已经有数百个 3D 打印部件，随着美国航空航天和国防市场价值到 2026 年将达到 55.8 亿美元，这种使用量预计还会增长。

有关详细信息，请参阅我们的 3D 打印机工作原理指南。

有关 3D 打印航空航天内饰组件的常见问题

SpaceX 使用 3D 打印机吗？

是的，SpaceX 在他们的火箭上使用了 3D 打印技术。他们使用这些打印机来制造火箭发动机和喷嘴。 SpaceX 使用 3D 打印机通过直接金属激光烧结 (DMLS) 技术，用铬镍铁合金打印出 SuperDraco 发动机室。 SpaceX 还为 Merlin 1D 发动机 3D 打印了主氧化剂阀 (MOV) 主体。该零件在两天内打印完毕，而不是花费七个月的时间来制造，并且维护计划也减少了。 

NASA 在太空中使用 3D 打印机吗？

是的，NASA 已经在太空中使用了 3D 打印机。 2014年，NASA在国际空间站使用Made In Space, Inc.制造的打印机打印打印头面板。然后打印的部件返回地球进行分析。这些测试的结果表明，在地球上和在太空中打印的样本没有差异。这为太空 3D 打印带来了许多机会，材料可以回收和重复使用，而向国际空间站交付关键部件需要数周甚至数月的准备时间。 

除了内部组件之外，您还能 3D 打印飞机零件吗？

是的，飞机的所有领域都使用 3D 零件，包括：内饰、发动机、结构、电气和液压系统以及专用工具。由于对资格认证的需求减少，专用工具是最古老的应用之一。专用工具包括：夹具、注塑模具、铸造模具和适配器。飞机还使用 3D 打印的安装支架、阀门、外壳和轴承箱。

摘要

本文介绍了 3D 打印航空航天内部组件，对其进行了解释，并讨论了所用材料的类型。要了解有关航空航天 3D 打印的更多信息，请联系 Xometry 代表。

Xometry 提供广泛的制造能力，包括 3D 打印和其他增值服务，满足您的所有原型设计和生产需求。请访问我们的网站了解更多信息或索取免费、无义务的报价。

版权和商标声明

1. Onyx™ 是 Markforged 的注册商标。

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迪恩·麦克克莱门茨

Dean McClements 是机械工程荣誉学士学位毕业生，在制造业拥有二十多年的经验。他的职业生涯包括在 Caterpillar、Autodesk、Collins Aerospace 和 Hyster-Yale 等领先公司担任重要职务，在那里他对工程流程和创新有了深入的了解。

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