南極熊導讀：金屬3D打印技術的產(chǎn)業(yè)化應用，正在加速。最近國內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)幾千萬甚至近億元的金屬3D打印大訂單。如果你有一些獨到的技術，可以解決某些產(chǎn)業(yè)應用的核心痛點（例如在保證強度性能的前提下，高度薄壁、極度復雜不希望有支撐結構、高長寬比等需求），就可以開拓出全新的市場業(yè)務應用，創(chuàng)造需求！

下面，我們將以全球首款商業(yè)超音速飛機Boom（已獲得數(shù)億美元融資） 的XB－1為例，詳細說說無支撐金屬3D打印技術如何助力實現(xiàn)超復雜鈦合金結構。

2019年，Boom Supersonic團隊與VELO3D建立了一些試驗部件的合作關系，之后使用下一代激光粉末床融合（LPBF）技術，為XB－1飛機測試生產(chǎn)了一些打印的鈦合金部件 。這些部件包括：

●可變旁通閥（VBV）系統(tǒng)的歧管，主要用于將發(fā)動機壓縮機釋放的空氣輸送到飛機的外模線（OML）；

●環(huán)境控制系統(tǒng)（ECS）的出口百葉，對駕駛艙和系統(tǒng)艙進行冷卻；百葉將中心進氣口的二次放氣流引導到OML；

●以及NACA管道和兩個分流法蘭部件，NACA管道經(jīng)常用于高速飛機，以捕獲外部空氣并將其導入飛機以冷卻發(fā)動機艙。

△超音速飛機上的金屬3D打印零件位置

所有零件都是在VELO3D藍寶石系統(tǒng)上打印的。

復雜零件的唯一選擇：3D打印

Boom的許多3D打印部件都與引導空氣有關，并包含復雜的葉片、管道和百葉。一些通過這些部件的空氣超過500華氏度。這些部件的幾何復雜性要求采用基于表面的設計方法。Boom工程師Byron Young說：＂快速移動的空氣接觸到表面，會極大地影響效率和性能的。因此，在設計這些零件時，你通常從空氣動力學輪廓開始，然后修剪、切角和加厚表面，一步步建模。由此產(chǎn)生的零件非常復雜，這意味著它們肯定需要通過3D打印來制造。＂

2020年秋天，Boom Supersonic公司的XB－1超音速演示機在丹佛機庫亮相，使超音速空中旅行的夢想更加接近現(xiàn)實。XB－1展示了比協(xié)和式飛機更先進的設計和制造。使用的是Rolls－Royce勞斯萊斯的航空發(fā)動機。

其實，Boom Supersonic設計和工程團隊很早就知道3D打印部件已經(jīng)在許多現(xiàn)有的飛機上安裝使用，那時候就已經(jīng)開始考慮采用增材制造來生產(chǎn)一些最復雜的部件。

Young證實道：＂選擇3D打印技術而不是其他技術的原因有很多，使用3D打印有很大的設計靈活性。以前，你可能會通過制造多個零件并將它們焊接或螺栓連接在一起，或者通過使用復雜的碳纖維工具來達到類似的效果。但這需要大量的工程時間，往往也需要更多的制造時間。＂

＂工程師們總是試圖在工作中節(jié)省時間，飛機設計中的大部分時間和精力都用在了接頭、零件之間的接口上。通過直接為增材制造設計，我們可以減少零件和接頭的數(shù)量，這也減少了時間和工作量。而且零件整合可以削減大量的重量，這也是飛機設計的重中之重。＂

△超音速飛機比目前普通飛機速度快1倍，旅行時間減少一半