叶冬森 沈培良 张大川 杨 钒 吴 磊 王倩倩

(上海飞机设计研究院，上海 201210)

0 引言

3D打印技术是一项前沿性的先进制造技术，利用3D打印机使三维CAD数据直接打印成三维模型，快速实现各种复杂个性化原型设计，比传统的制造方法快速、省时，在航空航天[1]、生物医学[2]、机械制造[3]、文化创意[4]等行业有广泛的应用前景。在全球兴起的新一轮数字化制造浪潮中，3D打印技术作为其中最为关键的核心技术，是第四次工业革命重要的推动力和催化剂，正在引领设计与生产的变革。3D打印产品有诸多优点，但在工业应用上仍受诸多限制。一方面，3D打印产品应用量少，价格居高不下；另一方面，缺乏有效的缺陷评估能力，3D打印产品的可靠性不可预测。目前传统工艺原材料丰富、制作工艺完善、产业链条完整、制作成本低[5]，仍然是航空业的主要应用工艺。同时，作为一种新兴技术，3D打印金属产品在疲劳性方面的研究还处于起步阶段，金属增材民机应用有很大的局限性。但3D打印工艺的灵活性使结构优化设计有更大的发挥空间，可以弥补传统制造工艺对飞机结构设计的限制[6]，给民机设计降本减重带来可能性。随着技术的进步，增材产业链完善和工艺水平的进步，3D打印将会给飞机结构设计理念带来更大的机遇。

1 3D打印技术的简介

3D打印是一种使用数字文件制作三维立体物体的过程，首先计算机三维软件将零件数模切分成数字化薄片，在成形平台上，送料机构在规定范围内按照数字薄片铺覆材料，同时热源对轮廓数据进行加工，通过连续堆积材料来创建模型，如图1所示。……