近日，搭載神舟十三號載人飛船的長征二號F遙十三運載火箭，在酒泉衛星發射中心成功發射，3名航天員開啟了6個月的太空之旅。

從2003年，中國第一艘載人飛船神舟五號發射成功，到如今神州十三號飛天，18年過去，我們在無垠太空創造了多個屬于中國人的第一次。

無數第一次的背后凝聚了數十萬中國航天人夜以繼日的付出，也代表了中國航天工業的崛起。

近年來，3D打印技術日益成熟，其在航空航天領域也開始逐漸普及，可滿足航天產品“輕量化、高性能、快速研制”的設計與制造需求，被認為是航天領域未來結構設計與制造技術變革方向之一。那么，3D打印技術到底能夠給航天領域帶來些什么不一樣的東西？我國又有哪些突破性技術？

3D打印技術與航空航天

目前，3D打印技術已成為提高航天器設計和制造能力的一項關鍵技術，其在航空航天領域的應用范圍不斷擴展。國內外眾多企業和研究機構已經利用3D打印技術，打印出了飛機、導彈、衛星的零部件，還打印出了發動機、無人機整機，在成本、周期、質量等方面取得了顯著效益，充分顯示了3D打印技術在該領域的應用前景。

例如，“天問一號”火星探測器就曾安裝運用了一批3D打印訂制的零部件，包括相當一部分的金屬材料3D打印零件(如鈦合金等)，具有高強度耐高溫耐輻射等各種高性能特征。可以滿足在火星惡劣環境中正常工作運行的要求。

圖片來源：中國國家航天局

去年5月發射的長征五號B載人飛船試驗船上搭載了一臺“3D打印機”。這是我國首次太空3D打印實驗，也是國際上第一次在太空中開展連續纖維增強復合材料的3D打印實驗。

近日，中國航天科工集團二院第二總體設計部（簡稱二部）發布消息稱實現了某型飛行器產品復雜結構的3D打印集成制造，并指出這是3D打印技術在航天領域飛行器研制中的重要里程碑，進一步提升了飛行器輕量化水平，為未來新一代飛行器發展提供了有力支撐。

圖片來源：中國航天科工集團二院二部

據專家介紹，航天飛行器產品結構零部件多，生產周期長、成本高。此前，一套復雜結構產品的部件常常由數十個零件組成，每個零件都要建立三維模型并設計“個性化”的工藝流程，隨后在數字機床上逐一進行生產加工，生產周期往往按月計算。同時，由于“車銑刨磨”等傳統機加工藝的限制，要讓飛行器“瘦身減肥”很困難，直接影響飛行器的性能提升。有時候，結構設計師為了減少幾克的重量也是煞費苦心。

如今，通過3D打印技術實現面向增材制造的一體化結構設計與制造，可使復雜部件的零件數大幅減少。通過一體化三維建模后導入3D打印機中直接成型，一臺打印機可實現多個零件的同時打印，制造時間從幾個月縮短到十余天。同時，隨著零件數量的減少，部件裝配環節也更簡化，結構可靠性和裝配效率大幅提升。

列入國家限制出口目錄的3D打印

眼下，中國制造業部分領域面臨“大而不強”的局面。相關統計顯示，我國中低端數控機床產量大，但部分高端數控機床仍需要進口。在航空發動機領域，也存在相似的問題：高性能復雜構件加工難度大、成本高，部分核心技術尚掌握在西方少數國家手中。

在很長一段時間里，由于美國等西方國家的技術封鎖，中國工業發展遇到了很多困難，高精度加工技術也一直是我國工業制造當中的弱項，因此無法自主制造出很多關鍵產品。

不過，在眾多科研工作人員的不斷努力下，我國已經扭轉了這一不利局面，成功研發出了全球第一臺一體化3D打印數控機床。可以獨立完成鍛造、鑄造、銑削、車削和3D打印等步驟，不僅節省了生產時間和流動成本，而且還大幅度降低了材料成本。

這臺3D打印數控機床在先進技術的支撐下，能夠實現對高精密零件的加工和制造，獲得了廣泛關注。研發團隊負責人曾表示：“在獲得國際同行的關注后，有美國的航空發動機制造商曾三顧茅廬來我這，想出高價購買鑄鍛銑一體化設備。考慮到這是關系國家與民族切身利益的事兒，我直接拒絕了。”

“鑄鍛銑一體化金屬3D打印”技術所特有的組織通體細晶和基體高強韌等優勢，可為未來超高速、長壽命地面交通裝備制造提供全新方案，是關系到基礎制造產業安全與國家戰略安全。因此，去年，商務部、科技部調整發布《中國禁止出口限制出口技術目錄》。鑄鍛銑一體化金屬3D打印技術被列入限制出口目錄。

如今中國在3D打印制造領域內的實力高居全球第一，早在幾年前就已經研發出了高精度的打印車床，可以直接制造高精度的金屬零件，但是打印制造出的零部件表面精度很差，必須進行額外處理才可以使用。如果是制造一些特殊零部件，比如內部有空腔的零部件，在打印完成后空腔就會被封閉，傳統加工技術無法對其進行加工。

而中國研發的這款機床就可以解決這些問題，它可以在3D打印制造零部件的同時對它進行加工。如果是制造內部擁有封閉空腔的零部件，這款機床可以直接動用銑刀等設備，在打印結束空腔封閉之前，就對它的內表面進行加工，這樣就可以得到內部和外部加工精度都非常高的零件。

相信“鑄鍛銑一體化金屬3D打印”的推出與落地應用，也將為航空航天加速發展貢獻力量。

也有部分人認為：“鑄鍛銑一體化金屬3D打印”并不是3D打印技術的基礎創新，屬于3D打印技術的后期改良，并不能稱之為是中國人原創的。但小編認為，“原創”二字不能這樣簡單的理解，從商務部、科技部將其調整為限制出口，就足以可見該技術的成功性與唯一性。

每一點點的技術進步，都凝聚了無數科研人的努力與奮斗，為科技研發點贊。未來，我們也期待更多這樣的“原創技術”，讓中國制造能夠突破更多核心難題。

內容參考：瘋狂機械控、中國航天科工