疫情之下增材制造的需求與價值

Lindsay Bjerregaard

在新冠疫情危機中，航空業原始制造商（OEM）面臨減產、裁員和資金流等方面的挑戰，航空供應鏈遭受了嚴重的打擊，航空業被迫通過增材制造（AM）等創新解決方案來滿足飛機零部件和工裝的供應需求。

總部位于芝加哥的增材制造企業Fast Radius認為，增材技術具有在市場不穩定時期迅速提升產能的優勢，可以很好地保證供應鏈的暢通。這一點在今年口罩和通風機零件等醫療設備的生產中已經有所體現，而且在航空業和其他大型工業領域也在涌現類似的解決方案，都很好地解決了生產供應短缺之時的燃眉之急，保證了相關工廠的正常運營。

增材制造在當前的確是一種非常有效的替代方案。首先，它不需要將整個生產線都轉換成全新的工藝，而且也不需要裝配生產線。其次，增材制造能夠更快地生產出數字化替代品，而不是開發注塑模具或為沖壓等傳統制造工藝建立一條生產線，這就極大地節約了生產時間。

在今年新冠疫情期間，當美國政府呼吁擁有3D打印專業技術的航空企業幫助聯邦應急管理局生產醫療設備時，這些企業往往能夠在短短幾天內交付產品。這主要是因為這些公司已經在工業3D打印和設備方面積累了一定的專業知識，所以才能有很好的表現。因此如果該技術更廣泛地應用于航空領域，那將對當前環境下的MRO業非常有幫助。

柯林斯宇航公司認為，“雖然增材技術已經被證明能夠快速適應當前的環境，但并不意味著它在任何地方都能快速發展。因為目前的航空領域存在很大的不確定且發展放緩，所以企業是要投資這些資源來提高制造能力，還是將這部分資金儲備起來用于日常運營，還需做出清晰的決定。當然，如果我們真的看到了新產品能獲得較高的采用率，那么它很可能首先出現在工裝設備領域，然后再擴大到部件領域。”

柯林斯宇航公司認為工裝設備仍然是增材制造領域的增長點，柯林斯正在創建多個增材開發卓越中心，并開始使用定向能沉積技術修復受損零件，制造大型部件和工裝設備。Fast Radius公司認為航空領域的增材制造材料非常有前途，如其即將上市的新型聚合物材料，具有防火、防煙和毒性等級。Stratasys公司最近推出的Antero材料，能比3D打印中常見的塑料更好地抵抗油液、燃料和碳氫化合物的侵蝕。

在最近與美國空軍合作的一些項目中，Stratasys公司為了減少后處理工藝，采用了彩色材料和印刷紋理等創新思路，使部件可以直接從3D打印機上應用到飛機上。Fast Radius公司認為，彩色增材制造技術還可以將徽標、序列號和二維碼等元素直接打印到工具和部件上，真正實現在產品全壽命周期中的可追溯性，二維碼可以打印在特定的單個產品上，一直追溯出該部件是哪臺機器制造的部件。而且像這樣的創新可以讓客戶通過掃描二維碼快速訂購替換零件，甚至對區塊鏈記錄保存系統產生影響。

Fast Radius公司認為，航空業可以向汽車或消費品行業學習3D打印的創新精髓。Fast Radius已經為汽車領域制造了3D打印的接線盒部件，目前正在為一家大型航空制造商制造飛機電氣部件。該公司可根據客戶要求定制3D打印接線盒，比如在電動飛行飛機上的小批量應用。Fast Radius可以非常快速地設計出專用的連接器，而無需任何資本投資或制造專門的工具，因此可以在產品的開發周期內迅速提高接線盒的產量。客戶在初始階段會使用增材制造產品進行測試，之后也會用增材制造技術制造工具，或者用來改進產品性能，如果可能的話會在全壽命周期中使用增材技術進行生產。

Fast Radius認為，消費品行業可延伸到航空業的一項創新是晶格技術（lattice technology）。這種技術能夠抑制工程結構振動或沖擊。Fast Radius公司正在研究如何設計這樣的結構，以便應用到航空領域。而且降低振動也是下一代電動垂直起降飛機工程設計的關鍵領域。此外，醫療運輸飛機同樣也需要減少振動，以便在空中創造出類似醫院的醫療環境，所以說晶格技術非常有用，在當前的疫情環境下尤為明顯。

（陸軍軍事交通學院 李輝編譯）