当今世界，科技是国家发展的重要助力。科技兴国，更能强国，谁掌握了最尖端的科技，谁就能引领下一个时代的潮流。在众多的新科技中，3D打印技术尤为受到关注。而现如今中国在激光3D打印技术上已经走在了世界前列，更是将该技术应用于大型客机C919的生产上，C919是我国首款商用大飞机，承载着中国商飞的希望，未来很可能会成为波音空客的强劲对手，我们一直为中国的大飞机骄傲，却不知在这项技术上中国称得上是领先美国独步全球助力C919国产化，它可是发展高端制造业的强力助推器。

这是中国的一小步，更是人类的一大步，世界制造业格局或将由此改变。那么，什么是激光3D打印技术？它与C919有何关联？制造业又将迎来怎样的新格局？

让我们走近这一尖端技术，解开疑惑。

关于激光3D打印

想要了解什么是激光3D打印，就必须先明确何为3D打印。

简单来说，3D打印是一种全新的制造方式，其中的“D”是英文“Dimension”的缩写，意思是维度。传统制造方式诞生于近代两次工业革命之中，本质上是实体机械的加工。但是，3D打印则酝酿于信息革命的浪潮中，以三维CAD模型数据为核心，在此基础上进行再加工。

模型建立完毕后，只要逐层添加不同的材料，就可以1:1制造出与CAD模型完全一致的实物。从虚拟到现实，无论是怎样的实体，只要能“画”出来，就能做出来，这便是3D打印的独特之处。

而根据热源的不同，3D打印又可细分为两类，激光打印便是其中之一。激光温度极高，甚至可以轻松熔化金属，因此适合发展快速成型技术，恰好契合了3D打印的需求。

在生产过程中，激光3D打印分为两步，首先要用激光将原材料熔化，不管是什么类型的材料，经过第一步的加工后便会成为粉末状。随后，再利用电脑程序将粉末堆积成实体，完成制造。正是因为激光在处理原材料上有着得天独厚的优势，因此激光3D打印常被用于生产结构复杂的零件。这些零件往往工艺精巧，需要耗费大量人力物力，且出错率高，但只要有了激光3D打印技术，这些问题都可以迎刃而解。

通过程序指令，CAD模型可将复杂的零件“切割”为若干薄层，而只要有了图纸，激光3D打印便可由内而外的制造零件。激光又快又稳，同时实现了制造过程的“全透明”，方便随时调整纠错，制造精度也由此提升。

相比于其它制造方式，激光3D打印成本低，效率高，精度大，可使用的材料更是最为多样，从电子零件到车辆制造，由航空航天至生物工程，处处都能见到它的身影。正因如此，激光3D打印技术也成为了各国研究者的“宠儿”，中国技术人员也对此投 注了大量心血。

中国弯道超车独领风骚

二十世纪后半叶，在创新和科技引领方面，美国是当之无愧的世界老大，很多新技术都是首先在美国发明并得以应用的。但最近二三十年以来，中国厚积薄发逐渐崭露头角，在3D激光打印技术尤其是钛合金构件打印方面，已经领先美国独步全球。

自二十世纪90年代以来，包括清华大学、西安交大、华中科技大学在内的多所中国高校，开始进行3D打印技术研究，并各自选择了不同的技术路线，逐渐富起来的中国，已经有足够的力量，支持科研团队同时尝试不同的方向，就如近几年的新冠疫苗研发一样，不同的企业进攻不同的方向，齐头并进最终都交出了满意的答卷。

在强大资金实力支持下，1994年我国自主研发出第一台3D打印设备，2000年以后，北京航空航天大学后发先至，攻克了高性能金属构件快速成型关键书和成套装配技术，中国因此也成为世界上第二个掌握这项技术的国家。常规金属构件方面中国排世界第二，但在3D激光打印钛合金构件方面，中国却独领风骚稳居第一，这是一项连美国都没能攻克的技术。不是他们不想搞，而是努力多年依然没搞出来。

2000年，美国政 府牵头组织多个国家实验室和大型企业，期望攻克这一技术难关，但最后却无果而终。2012年，再次邀请激光企业加入组织共同研发，至今依然没能交出合格产品。

助力C919大飞机一飞冲天

C919飞机中应用了大量通过3D打印技术制造的零部件。这些零部件包括机头主风挡窗框、发动机燃油喷嘴、舱门件等，它们通过3D打印技术生产，具有更高的强度和更轻的重量。这不仅提高了飞机的性能和燃油效率，还降低了制造成本。

1、C919机头主风挡窗框

C919采用了与其他飞机不同的造型，使用了四块单曲风挡玻璃。这种设计不仅提供了更好的视野，还赋予了飞机独特的外观。而为了制作这些窗框，需要克服很多技术挑战。

中国工程院院士、大型金属构件增材制造国家工程实验室主任、北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院教授王华明带领团队，耗时55天，做出了C919机头钛合金主风挡整体窗框，由此打破欧洲垄断，大大降低花费。

王华明院士曾在2022年的《院士开讲》栏目中透露，C919机头主风挡窗框是一个结构复杂、尺寸巨大的部件。全球只有一家欧洲公司能够制造它，但代价昂贵，仅模具费就高达1300万元人民币，还需等待两年才能交货。

依赖这家欧洲公司会导致C919成本急剧上升，性价比和竞争力将无法与空客和波音相比。而且，国产大飞机的研发进度紧迫，无法耗费两年时间等待一个窗框。

因此，中国人自己寻找解决方案。2009年，王华明院士和他的科研团队仅耗时55天就完成了窗框的设计，完全符合原始图纸，而总费用甚至不到200万元！这个奇迹般的成就正是通过3D打印技术实现的。

2、C919中央翼缘条

3D打印技术在C919的研发中的应用不仅限于主风挡窗框，事实上，C919首架验证机还使用了3D打印制作的钛合金材质中央翼缘条。

中央翼缘条是连接机翼和机身的重要部件，承担着重要的结构和载荷功能。传统制造方法在当时难以满足中央翼缘条的复杂形状和精确尺寸要求，而3D打印技术能够轻松应对这些挑战。

这件钛合金材质的中央翼缘条，尺寸3.07米，重量196千克，于2012年1月打印成功，同年通过商飞的性能测试，2013年成功应用在国产大飞机C919首架验证机上。这是国产机型首次在设计验证阶段利用3D打印技术制备承力部件，作为机翼的关键部件，以我国当时的制造能力还无法满足需求。

如今，大批量生产的C919大飞机中，中央翼缘条采用了锻压成型的工艺。中国二重万航模锻利用一台8万吨的模锻压力机，使中央翼缘条得以"一次成型"。

3、C919 LEAP-1C发动机

目前，C919飞机所使用的发动机是由美国通用电气与法国赛峰集团SNECMA合资的CFM国际公司研制的LEAP-1C型发动机。

而这款发动机正是使用了3D打印燃油喷嘴。

据GE表示，与传统燃油喷嘴相比，3D打印燃油喷嘴从原先的20件部件数量减少到仅1件，简化了组装过程。燃油喷嘴整体重量减轻了25%，提升燃油效率和性能。使用寿命提高了5倍以上，增加发动机可靠性。

实际上，今年1月6日，国产CJ-1000A搭载运-20的通用飞行台，并顺利完成挂载实验，各项测试指标均达到标准。

据业内人士介绍， 中国航发商用航空发动机有限责任公司正在全力推进CJ-1000A的适航验证，CJ-1000A预计最快于2024年装配在C919客机上。据了解，首台CJ-1000A验证机同样采用了多项试制关键技术，包括3D打印的燃烧室燃油喷嘴等。

4、C919舱门多个机构零件

据C919总设计师吴光辉透露，C919装载了28件3D打印的钛金属舱门件，两件风扇进气入口构件。钛合金3D打印件成功应用于C919舱门复杂件，力学性能明显高于原有铸件。

据了解，这些零件主要应用在C919前后机身的登机门、服务门和货舱门上，由飞而康采用基于SLM的3D打印技术制作，按时完成交付。为C919点火做出了巨大贡献，展示了金属3D打印技术在航空制造中的潜力。

截至2022年底，C919已经获得32家客户1035架订单，让我们来回顾一下C919的发展史。

2007年2月，C919项目立项 国务院原则批准大型飞机研制重大科技专项正式立项；

2009年1月，中国商飞公司正式发布首个单通道常规布局150座级大型客机机型代号“COMAC919”，简称“C919”；

2015年11月，C919首架机在浦东基地正式总装下线；

2017年5月，C919在上海浦东机场成功完成首飞任务；

2021年3月，C919全球首单正式落地；

2022年9月，C919获中国民用航空局颁发的型号合格证，这标志着我国具备按照国际通行适航标准研制大型客机的能力；

2022年11月，中国民航局向中国商飞公司颁发C919大型客机生产许可 证(PC)；

2022年12月，全球首架C919飞机交付中国东方航空；

2023年5月，C919商业航班首飞。

最后，3D打印技术已经在航空业中崭露头角，成为创新和发展的重要推动力量。借助3D打印技术，能够制造出复杂形状的零部件，同时确保其高度精确的尺寸和质量。这项技术不仅提高了生产效率，还减少了成本和材料浪费。未来，随着3D打印技术的不断进步，我们可以期待更多航空领域的创新和突破，为航空业带来更多的发展机遇。

文章来源： 求知百科，3D打印资源库，爱较真科普