增材製造技術最重要的應用（yòng）首推航空航天領域。美國“增（zēng）材製造路線圖”把航空航天需求作為增材製造的第一位工業應用目標，波音、GE、霍尼韋爾、洛克希德?馬丁等美國（guó）著名航（háng）空航天企業都是美國增（zēng）材製造創新研究所（NAMII）的成員單位。澳（ào）大利亞政府於2012年2月宣布支（zhī）持一項航空航天領域革命性的（de）項目“微型發動機增材製造技術”。2012年9月，英國技術（shù）戰略委員（yuán）會特（tè）別專家組在一份題為“Shaping our National Competency in Additive  Manufacturing”的專題報告中，也把航空航（háng）天作為增材製 造技術的首（shǒu）要應（yīng）用領域。 

1 增材製造技術的優勢 

金屬3D打印粉（fěn）以3D打（dǎ）印製造技術（shù）為例，作為信息化和製造技術的高度融合，3D打印能夠實現（xiàn）高性能複雜結構金屬零件的無模具、快速、全致密、近淨成形（xíng），特別是對於激光立體成形和修複的零件，其力學性（xìng）能同鍛件性能相當（dāng），成為了應對航空發動機與燃氣輪機領域技術挑（tiāo）戰的最佳新技術途徑。相（xiàng）對傳統製造技術，3D打印（yìn）技術具有以下十大潛在優勢。 

（1） 降低製造成（chéng）本（běn）。對於傳統製造，產品形狀越複雜，製造成（chéng）本越高。3D打印不會因為產品形狀（zhuàng）的複雜程度提高而消耗更多的時間或成本（běn），針對航空發動機為（wéi）追求（qiú）性能而呈現（xiàn）的大（dà）量形狀複雜的零件製造，3D打印無疑具有優勢。 

（2） 適於產品多樣化。航空發動機本身就是“試出來（lái）的”產品，研製過（guò）程需要多次反複修改設計（jì），傳統上每一輪改進都需要對模具進（jìn）行修改並增加製造成本，3D打印（yìn）不需要針（zhēn）對產品的形狀改變而修改模具。 

（3） 最小化（huà）裝配和減重。通過拓撲優化設計，3D打印（yìn）可以打印組合零（líng）件，減少產品裝配並降低產品重量（liàng）。 

（4） 即時交付。3D打印可以按需打印，從而大大壓縮航空發動機部分長（zhǎng）周期零件的試製（zhì）周期。 

（5） 拓展設計空間。受傳統製造方式限製，產品隻能根據工藝（yì）的可實現性來設計，如航空發動（dòng）機渦輪葉片上氣模孔的形（xíng）狀隻能是圓（yuán）形。3D打印可以使渦輪葉片的氣模孔根據冷卻效果要求設計成橢圓形或其他任意（yì）形狀金屬3D打印（yìn）粉。 

（6） 降低（dī）技（jì）能要求。傳統上，航空發動機很多零件製造對操（cāo）作人員技能有很高要求，甚至出現過個別零件隻能由1人或少（shǎo）數幾人製造的情形。3D打印從設計文（wén）件（jiàn）中獲取各種指令，製造同樣複雜的產品，3D打印機（jī）所需的操作技能（néng）遠低於（yú）傳統鑄（zhù）造。 

（7） 便攜製造。傳統的鑄造、鍛（duàn）造（zào）一般僅能製造比設備小的產品。3D打（dǎ）印機調試好後，打印設備可以自由移動，製造出比自身設備還要大的產品。

（8） 降低浪費（fèi）。與傳統加工減材製造相（xiàng）反，3D打印製造屬於增材製造，航（háng）空發動機與燃氣輪機所使用（yòng）的大量傳統金屬加工，大量原材料都（dōu）在加工（gōng）過程中被廢棄，而（ér）3D打印的“淨成形”大（dà）幅減（jiǎn）少金屬製造浪費量。 

（9） 材料組（zǔ）合（hé）。對於傳（chuán）統航空發動機與（yǔ）燃氣輪機製造方式來講，將不（bú）同材料組（zǔ）合（鑄造、鍛造等）成單（dān）一產（chǎn）品非常困難，3D打印有能力（lì）將不同原材料融合在一起。 

（10） 精（jīng）確實（shí）體複製。類（lèi）似（sì）於數字文件複製，3D打印未來將使得數字複製擴展到實體領域，實現異地零件複製。 

2 應用現狀 

2.1 直（zhí）接製造領域 

金屬3D打印粉零（líng）件的（de）直接增材製造的技術構（gòu）思，由美國聯合技術研究中心（xīn）（UTRC）在1979年首先提出，其應用對象就是製造航空發動（dòng）機渦輪（lún）盤[2]。1994年，國際三大航空發動機公司之一的英國羅爾斯?羅伊斯公（gōng）司（Rolls-Royce）與英國Crankfield大學一起探索（suǒ）航空發動機機匣的激光（guāng）立體成（chéng）形（LSF）製造（zào）技術。2000年（nián），美國波（bō）音公（gōng）司首先宣（xuān）布采用LSF技術製造的三個鈦合金零件在F-22和F/A-l8E/F飛機上獲得應用（yòng），並在2001年製定了LSF技術的美國國家標準（該標準在2011年（nián）進行了修訂），由此在全球掀起了金屬零件直接增材製（zhì）造的第一次熱潮。