3D打印技術(shù)的研究已有數(shù)十年歷史，早在1987年就有了第1臺(tái)采用立體平面印刷的商用3D打印設(shè)備,。直到2012年,，經(jīng)濟(jì)學(xué)人雜志發(fā)表封面文章《Additive Manufacturing：The third industrial revolution》，將增材制造技術(shù)托上“神壇”,。之后的幾年,，各類(lèi)3D打印研究機(jī)構(gòu)、公司如雨后春筍般瘋狂地生長(zhǎng)起來(lái),，食品,、醫(yī)療、機(jī)械、航空等等各行各業(yè)正在試圖利用3D打印技術(shù)改變產(chǎn)品的研發(fā)和制造模式,。國(guó)家層面甚至頒布了《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（20115-2015-2015-2015-2015-2015-2015-2015-2015-2015-2015-2015-2015-2015-2015-2015-2015-2016年）》,，對(duì)該制造技術(shù)的重視程度可見(jiàn)一斑。3D打印技術(shù)大有引領(lǐng)智能制造,，在全球范圍內(nèi)掀起一股第三次工業(yè)革命浪潮之勢(shì)。似乎在制造業(yè)領(lǐng)域這項(xiàng)制造技術(shù)無(wú)所不能,，真的是這樣嗎,？

增材制造技術(shù)（3D打印）的原理其實(shí)很簡(jiǎn)單,，相對(duì)于傳統(tǒng)“去材”機(jī)械加工方式,，3D打印采用的是一種增材制造方法，按照指定的方向?qū)⒉牧弦粚訉愉佋O(shè),、熔化,、燒結(jié)，最終形成所需要的工件,。

3D打印與傳統(tǒng)加工方法的對(duì)比

這種加工方式可大大節(jié)省材料,，降低加工周期,，尤其顯著的有點(diǎn)可以加工復(fù)雜度高的零件，從其加工原理上來(lái)說(shuō),，理論上可加工任何可以被設(shè)計(jì)出來(lái)的零件或物品（只要有三維模型）,。無(wú)疑，這項(xiàng)技術(shù)帶來(lái)的改變和收益是革命性的,，也立即在各行各業(yè)取得了廣泛的應(yīng)用,。

3D打印在各行各業(yè)的應(yīng)用

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域,，3D打印技術(shù)同樣應(yīng)用廣泛，一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)有35%以上的零件可使用3D打印技術(shù)制造而成,。

各大發(fā)動(dòng)機(jī)研制單位和相關(guān)研究所采用3D打印完成了大量發(fā)動(dòng)機(jī)零件的制造,，并試圖將3D打印技術(shù)用于發(fā)動(dòng)機(jī)零件如葉片,、機(jī)匣的修復(fù)上。

3D打印加工的發(fā)動(dòng)機(jī)零件

采用3D打印對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件進(jìn)行修復(fù)

然而,，除在小型發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品上應(yīng)用相對(duì)較廣泛之外,，大型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上的3D打印零部件大多處在試驗(yàn)測(cè)試階段，其可靠性仍有待進(jìn)一步驗(yàn)證,。目前已知僅GE公司的Leap發(fā)動(dòng)機(jī)燃噴油嘴正式采用3D打印加工,，采用3D打印后，燃油噴嘴生產(chǎn)周期可縮短2/3,，生產(chǎn)成本降低50%,，同時(shí)可靠性得到了大大的提高。

為何3D打印技術(shù)具備如此巨大的優(yōu)勢(shì),，現(xiàn)階段在發(fā)動(dòng)機(jī)零部件制造中的應(yīng)用如此有限呢,？拿美國(guó)科學(xué)家的一項(xiàng)研究成果來(lái)舉例：卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)（CMU）的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)3D打印的鈦金屬物體可能存在“相當(dāng)致命的缺陷”。這種缺陷簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是3D打印的鈦金屬物體有可能因?yàn)閮?nèi)部無(wú)數(shù)的細(xì)小孔隙出現(xiàn)裂縫,，而這些孔隙主要是因?yàn)?D打印時(shí)鈦金屬粉末在融化后混入了氣體,。這種糟糕的結(jié)果是CMU借助美國(guó)能源部下屬阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ANL）的高強(qiáng)度同步輻射X射線(xiàn)和微斷層攝影工具，通過(guò)分析由電子束熔融（EBM）和選擇性激光熔融（SLM）技術(shù)3D打印的鈦金屬件后發(fā)現(xiàn)的,。其中使用的鈦金屬是最常見(jiàn)Ti-gAI-4V（含6%的鋁和4%的釩）,。根據(jù)他們的觀(guān)察，這些鈦金屬件中的孔隙大小不一,，從幾微米到幾百微米不等,，但數(shù)量眾多而且分布隨機(jī)，所以在受到一定程度的外力時(shí)就很有可能導(dǎo)致內(nèi)部出現(xiàn)裂縫,。

另外,，CMU的研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了會(huì)影響孔隙率的因素，主要就是3D打印機(jī)的激光束功率,、速度和間距,。在使用EBM技術(shù)和Ti-gAI-4V進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，盡管他們?cè)诓粩嗟卣{(diào)整了上面這些參數(shù),，但是始終沒(méi)能完全消除打印件內(nèi)部的孔隙,。

3D打印件孔內(nèi)間隙

由此可見(jiàn),，3D打印技術(shù)雖然有其先天的優(yōu)勢(shì)，但要應(yīng)用在對(duì)可靠性,、安全性和使用壽命要求極高的航空發(fā)動(dòng)機(jī)上,，該技術(shù)還有很長(zhǎng)一段路要求，至少現(xiàn)階段,，3D打印技術(shù)并不是無(wú)所不能的,。