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3D打印技術(shù)可以追溯到1984年， Charles Hull最早開發(fā)出從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)打印出3D物體的技術(shù)并在2年后開發(fā)出第一臺商業(yè)3D印刷機(jī)。隨后在整個(gè)90年代不斷完善了其基本技術(shù)和規(guī)范，并在21世紀(jì)出投入了應(yīng)用。
鈦是一種密度只有鋼鐵的一半，強(qiáng)度卻遠(yuǎn)勝于絕大多數(shù)合金的材料，被廣泛用于航天航空業(yè)。美國是最早開發(fā)鈦合金3D打印技術(shù)的國家。1985年，美國就在國防部的主導(dǎo)下秘密開始了鈦合金激光成形技術(shù)的研究，并在1992年公之于眾。隨后美國繼續(xù)研發(fā)這一技術(shù)，并在2002年將激光成形的鈦合金零件裝上戰(zhàn)機(jī)試驗(yàn)。
然而，因?yàn)樵谥圃爝^程中鈦合金變形、斷裂的技術(shù)難題無法解決，美國始終無法生產(chǎn)高強(qiáng)度、大尺寸的激光成形鈦合金構(gòu)件。2005年，美國從事鈦合金激光成型制造業(yè)務(wù)的商業(yè)公司Aeromet由于始終無法生產(chǎn)出性能滿足主承力要求的大尺寸復(fù)雜鈦合金構(gòu)件，沒有實(shí)現(xiàn)有價(jià)值的市場應(yīng)用而倒閉。美國的其他國家實(shí)驗(yàn)室也無法攻克這一難題，目前只能進(jìn)行小尺寸鈦合金部件的打印和鈦合金零件表面修復(fù)。
一、3D技術(shù)在航空領(lǐng)域大顯身手
兩年前，一架名為“SULSA”的無人駕駛飛機(jī)橫空出世震驚了世界。“SULSA”由英國南安普敦大學(xué)的兩位年輕工程師設(shè)計(jì)和制造，除了驅(qū)動用的馬達(dá)，包括機(jī)翼、整體控制面和艙門在內(nèi)的所有部件都是在2天時(shí)間里“打印”組裝出來的。
也就是在短短兩年時(shí)間里，3D打印技術(shù)已運(yùn)用于軍事和航空航天領(lǐng)域，造價(jià)高昂的戰(zhàn)斗機(jī)、艦載機(jī)等也都能通過“打印出爐”了。目前我國已經(jīng)具備了使用激光成形超過12平方米復(fù)雜鈦合金構(gòu)件的技術(shù)和能力，并在航空科研項(xiàng)目的設(shè)計(jì)試制中投入使用。
1、生產(chǎn)效率是傳統(tǒng)的3倍
由于抓住了“投入產(chǎn)出比”的脈搏，3D打印技術(shù)被英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志預(yù)測為“將推動新一輪工業(yè)革命的來臨”。這一具有數(shù)字化、智能化等特點(diǎn)的先進(jìn)“復(fù)制”制造技術(shù)在民用化的同時(shí)，也悄然成為國防和軍事工業(yè)的“新貴”。
在國防大學(xué)軍事后勤與軍事科技裝備教研部教授李大光看來，3D打印技術(shù)可以減輕后勤保障壓力。就目前來說，使用相同數(shù)量的耗材制造零件，3D打印機(jī)的生產(chǎn)效率是傳統(tǒng)方法的3倍。如果在戰(zhàn)場上有一臺3D打印機(jī)，就可以及時(shí)生產(chǎn)出戰(zhàn)場上消耗的武器裝備和補(bǔ)給物資，這將大大減輕后方生產(chǎn)和后勤保障的壓力。
隨著“制空權(quán)”對于現(xiàn)代戰(zhàn)爭的意義越來越重大，各國在積極研發(fā)新一代戰(zhàn)機(jī)的同時(shí)，3D打印技術(shù)也逐漸被吸納運(yùn)用其中。
上世紀(jì)八九十年代，要研發(fā)新一代戰(zhàn)斗機(jī)至少要花10—20年的時(shí)間。美國F-15戰(zhàn)斗機(jī)從1966年計(jì)劃研發(fā)到首飛就耗時(shí)6年，F(xiàn)-22則花了16年；俄羅斯的蘇-27耗時(shí)10年，蘇-30也花了6年。
在傳統(tǒng)的戰(zhàn)斗機(jī)制造流程當(dāng)中，飛機(jī)的3D模型設(shè)計(jì)好后，需要進(jìn)行長期的投入來制造水壓成型設(shè)備，而使用3D打印這種增材制造技術(shù)后，零件的成型速度、應(yīng)用速度得以大幅度提高。
李大光表示，3D打印技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是無需機(jī)械加工或任何模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件。如果借助3D打印技術(shù)及其他信息技術(shù)，最少只需3年時(shí)間就能研制出一款新戰(zhàn)斗機(jī)。
