对于熟悉增材制造行业的人来说，航空航天与增材制造之间存在的特殊关系早已不是秘密。

从这项技术最早期的阶段开始，航空航天制造商就投资并探索其潜力，最初用于原型制造，最终用于功能性飞机部件。

然而，有些人可能会感到惊讶的是，如今3D打印在航空领域扮演的角色之广泛。

也就是说，尽管人们高度重视少量高度复杂的3D打印金属发动机结构——这毕竟令人印象深刻——但在飞机上，从驾驶舱内部到客舱各处，有成千上万个3D打印的部件正在被使用。

在总部位于比利时的服务提供商Materialise，该公司已涉足航空航天增材制造超过十年，生产了超过50万个可飞行的3D打印零件，这些零件完全合规并投入商业服务。

事实上，你可能乘坐过带有3D打印零件的飞机，却毫不知情。

我们有机会与Materialise的航空航天市场经理Eric De Zeeuw进行了交流，探讨了该公司在航空领域的发展轨迹，以及增材制造在该领域的使用如何变得越来越普遍。

当Materialise于1990年成立时，航空航天增材制造尚不存在作为一个类别，该技术本身也仍处于起步阶段。

当时，Materialise专注于建立快速原型制造服务，并开发软件以提高打印过程的效率和稳定性。

随着增材制造技术的发展和能力的增强，航空航天增材制造成为了一个潜在的目标市场。

De Zeeuw已在Materialise工作了二十多年，并在过去五年担任航空航天市场经理，他亲身经历了这一演变。

“如你所知，Materialise自成立以来就参与了增材制造，”他说。“我们在2010年左右开始进入工业市场的最终用途零件，随后在2014年左右，航空航天领域出现了两个关键转折点。

第一个是我们有一位雄心勃勃的质量经理，真正推进了零件认证，使其成为一个生产组织。这本身并非制造飞行零件，但这是一个开始。

“其次，空客联系了我们，他们正在寻找3D打印零件的首批供应商。我们开始与他们合作，以获得官方供应商的资格，并满足他们对3D打印飞行部件的需求。这真正启动了我们在2014年的航空业务。然后，一步一步地，它进一步发展了。”

最初，像空客这样的航空企业对增材制造感兴趣是因为其产品驱动因素，特别是优化零件以实现减重。“那是最初的吸引力，”他说。“一开始，真的是为了让技术上机，并确保他们能够对并非专门为该技术设计的零件进行认证。”

相比之下，如今，De Zeeuw将供应链优势视为该领域采用增材制造的主要驱动力。简而言之，增材制造使航空业能够受益于多种类型零件和备件的按需生产，无需最低订单量，同时规避了仓储成本、长交货期和供应链低效等问题。

“这意味着按需生产或小批量生产，”他补充道。“这是主要的驱动力。随着技术的成熟度不断提高，我们看到航空业现在正在更多地采用增材制造，我们也正在尝试引入更多受益于产品驱动因素的设计。”

多年来，Materialise与空客的合作被证明是硕果累累的。

如今，该增材制造服务商仅针对空客A350生态系统每年就制造26,000个部件，包括驾驶舱外壳和操纵杆、电缆导管、风道、扶手盖、座椅排指示器等等。

所有这些零件均使用经过认证的FDM或SLS工艺制造，分别使用ULTEM和PA 2241 FR材料。

在更广泛的航空领域，该公司还与多种原始设备制造商、维护、修理和大修组织以及设计组织合作，包括空客、GKN Aerospace、Lufthansa Technik、Stirling Dynamics、Proponent和Expleo。

该公司表示，总共已生产了超过65万个可飞行的增材制造零件，这些零件目前正在商用飞机上使用。

例如，De Zeeuw表示，Materialise一直与Stirling Dynamics合作，开发可扩展的增材制造解决方案，以支持MRO组织。

这项工作的关键部分是通过根因分析和可行性研究等流程，确定增材制造的应用场景。

正如Stirling Dynamics航空业务负责人Henryk Bork所解释的那样：“开发一个零件并将其推向EASA Form-1认证，对所有相关方来说都是一个非常耗时的过程。我们首先需要检查3D打印是否适用，然后考虑我们内部从不复制零件的政策。”

幸运的是，由于Materialise进行的严格认证和过程控制工作，选择和认证3D打印零件——至少在聚合物方面——的过程多年来变得更加简化。

“我们所取得的成就是一种过程认证，”De Zeeuw解释道。“只要一个零件符合我们所谓的‘零件族’，我们就可以从我们已经完成的工作中受益。”换句话说，如果一系列零件使用相同的材料、技术和后处理组合，那么它们可以在同一个零件族下进行认证，这比认证每个单独组件所需的工作量要少得多。

“我们在客户方面看到的是，当他们习惯了我们制定的过程控制时，他们可以引用同样的过程，”他补充道。“我们观察到，客户在他们的图纸上使用或引用这些过程，并使用我们分享的性能数据来证实他们的数据。这有助于大大加快导入过程。”

“简而言之，在聚合物方面，更多的是过程认证，而在金属方面，仍然更多的是零件认证，需要重新投入大量精力。这影响了被认证的零件数量。”

尽管Materialise在航空领域的大部分生产是针对“低关键性零件”（即失效不会影响飞机起飞、飞行或降落安全的零件），但De Zeeuw强调，事实上，它打印的所有零件在商用飞机内都是关键的。

也就是说，虽然一个聚合物3D打印的客舱部件可能不会影响飞机的着陆功能，但它确实会影响飞行体验。

例如，EASA认证的设计组织Expleo与Materialise合作，为波音B737飞机开发了一个3D打印的踢脚板组件。

该部件也称为减压板，位于客舱壁底部，允许从天花板进入的空气通过底部（靠近靠窗乘客脚部）排出。

如果客舱内气压发生变化，踢脚板被设计为完全打开，以加速客舱内压力平衡。

这个低关键性零件起着至关重要的作用，如果踢脚板工作不正常，飞机就不能起飞。

通过采用3D打印制造踢脚板，Materialise和Expleo凭借快速按需生产，帮助最大限度地减少了飞机停机时间。

凭借Materialise对认证级航空航天增材制造的支持，Expleo还能够改进面板设计以提高耐用性，最终减少未来对更多备件的需求。

Materialise技术公关经理Tais Casemiro Zago评论了人们倾向于低估打印小型低关键性航空部件的影响。

“人们常常认为这只是飞机上的一个小零件。但认证那个小零件，即使是非关键性的，也需要巨大的努力和专业知识。这些零件并非不重要。它们代表了增材制造交付价值的地方，并利用了供应链中的巨大机遇。在Materialise，这已经发生。”

尽管3D打印在航空领域用于原型制造已无处不在，但该技术在生产可飞行零件方面的部署仍有增长空间。

根据几年前的一项行业统计数据，估计78%的航空航天公司使用增材制造进行原型制造，而只有18%使用它进行可飞行的生产。

De Zeeuw认为这一比例近年来已经发生了变化，但他承认在原型制造与生产之间仍然存在差距。

他说：“我认为原型制造方面的认知度现在是百分之百。每个人都知道它，每个人都做它。在可飞行零件的增材制造认知方面，仍然稍显不足。”

那么Materialise是如何帮助缩小这一差距的呢？答案是多方面的。

一方面，它正在创建一个符合航空航天标准的稳固的合格过程链。

另一方面，它继续推动对该领域增材制造现有能力及其未来潜力的认知。

关于前者，Materialise在低关键性零件的聚合物方面取得了显著进展，为强大的过程控制、可重复性和数据基础设施奠定了基础。

正如De Zeeuw所解释的：“没有生产能力的航空企业需要依赖供应商，而供应商反过来需要有证据来描述其组件有多坚固。他们需要基于实际生产产品的场所的性能数据。这就是Materialise一直在努力的方向，以确保我们有一个稳定、锁定的过程，这样当我们生产一个零件时，它总是相同的。”

在金属方面，航空工业化的进程落后于聚合物增材制造，但肯定在推进，特别是对于低风险、低关键性的应用，如备件、工装和支持设备。

例如，Materialise在2025年初获得了金属零件的EN9100认证，目前正在为MRO客户制造经过认证的钛合金零件。

例如，对于Lufthansa Technik，Materialise现在提供一种3D打印的钛合金闩锁，用于替换A330、A340和A380飞机卷帘组件中易损坏的聚合物零件。仅此一个零件就为MRO带来了供应链和成本效益。

Materialise也是SONRISA联盟的成员，该联盟旨在为重量优化的3D打印金属零件开发数字化、标准化的质量保证概念。

该项目还包括合作伙伴Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH、Boeing Deutschland GmbH、MTU Aero Engines AG和联邦材料研究与测试研究所，其重点是利用现场和非现场过程监控以及统计过程控制，减少对每个打印金属零件进行昂贵检测过程（如CT扫描）的依赖。

最终，目标是证明增材制造的能力，并在任何能够提供供应链、成本和性能优势的地方实施该技术。

在航空领域，进步和认知的迹象是显而易见的。“我是EASA关于航空认证会议的常客，我想说那里的成熟度在提高，信心也在增强，”De Zeeuw补充道。

正是这种信心和成熟度的结合——在很大程度上由Materialise为低关键性可飞行零件所做的工作推动——是增材制造在航空领域未来的关键。