近日，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心成功发射，3名航天员开启了6个月的太空之旅。

从2003年，中国第一艘载人飞船神舟五号发射成功，到如今神州十三号飞天，18年过去，我们在无垠太空创造了多个属于中国人的第一次。

无数第一次的背后凝聚了数十万中国航天人夜以继日的付出，也代表了中国航天工业的崛起。

近年来，3D打印技术日益成熟，其在航空航天领域也开始逐渐普及，可满足航天产品“轻量化、高性能、快速研制”的设计与制造需求，被认为是航天领域未来结构设计与制造技术变革方向之一。那么，3D打印技术到底能够给航天领域带来些什么不一样的东西？我国又有哪些突破性技术？

3D打印技术与航空航天

目前，3D打印技术已成为提高航天器设计和制造能力的一项关键技术，其在航空航天领域的应用范围不断扩展。国内外众多企业和研究机构已经利用3D打印技术，打印出了飞机、导弹、卫星的零部件，还打印出了发动机、无人机整机，在成本、周期、质量等方面取得了显著效益，充分显示了3D打印技术在该领域的应用前景。

例如，“天问一号”火星探测器就曾安装运用了一批3D打印订制的零部件，包括相当一部分的金属材料3D打印零件(如钛合金等)，具有高强度耐高温耐辐射等各种高性能特征。可以满足在火星恶劣环境中正常工作运行的要求。

图片来源：中国国家航天局

去年5月发射的长征五号B载人飞船试验船上搭载了一台“3D打印机”。这是我国首次太空3D打印实验，也是国际上第一次在太空中开展连续纤维增强复合材料的3D打印实验。

近日，中国航天科工集团二院第二总体设计部（简称二部）发布消息称实现了某型飞行器产品复杂结构的3D打印集成制造，并指出这是3D打印技术在航天领域飞行器研制中的重要里程碑，进一步提升了飞行器轻量化水平，为未来新一代飞行器发展提供了有力支撑。

图片来源：中国航天科工集团二院二部

据专家介绍，航天飞行器产品结构零部件多，生产周期长、成本高。此前，一套复杂结构产品的部件常常由数十个零件组成，每个零件都要建立三维模型并设计“个性化”的工艺流程，随后在数字机床上逐一进行生产加工，生产周期往往按月计算。同时，由于“车铣刨磨”等传统机加工艺的限制，要让飞行器“瘦身减肥”很困难，直接影响飞行器的性能提升。有时候，结构设计师为了减少几克的重量也是煞费苦心。

如今，通过3D打印技术实现面向增材制造的一体化结构设计与制造，可使复杂部件的零件数大幅减少。通过一体化三维建模后导入3D打印机中直接成型，一台打印机可实现多个零件的同时打印，制造时间从几个月缩短到十余天。同时，随着零件数量的减少，部件装配环节也更简化，结构可靠性和装配效率大幅提升。

列入国家限制出口目录的3D打印

眼下，中国制造业部分领域面临“大而不强”的局面。相关统计显示，我国中低端数控机床产量大，但部分高端数控机床仍需要进口。在航空发动机领域，也存在相似的问题：高性能复杂构件加工难度大、成本高，部分核心技术尚掌握在西方少数国家手中。

在很长一段时间里，由于美国等西方国家的技术封锁，中国工业发展遇到了很多困难，高精度加工技术也一直是我国工业制造当中的弱项，因此无法自主制造出很多关键产品。

不过，在众多科研工作人员的不断努力下，我国已经扭转了这一不利局面，成功研发出了全球第一台一体化3D打印数控机床。可以独立完成锻造、铸造、铣削、车削和3D打印等步骤，不仅节省了生产时间和流动成本，而且还大幅度降低了材料成本。

这台3D打印数控机床在先进技术的支撑下，能够实现对高精密零件的加工和制造，获得了广泛关注。研发团队负责人曾表示：“在获得国际同行的关注后，有美国的航空发动机制造商曾三顾茅庐来我这，想出高价购买铸锻铣一体化设备。考虑到这是关系国家与民族切身利益的事儿，我直接拒绝了。”

“铸锻铣一体化金属3D打印”技术所特有的组织通体细晶和基体高强韧等优势，可为未来超高速、长寿命地面交通装备制造提供全新方案，是关系到基础制造产业安全与国家战略安全。因此，去年，商务部、科技部调整发布《中国禁止出口限制出口技术目录》。铸锻铣一体化金属3D打印技术被列入限制出口目录。

如今中国在3D打印制造领域内的实力高居全球第一，早在几年前就已经研发出了高精度的打印车床，可以直接制造高精度的金属零件，但是打印制造出的零部件表面精度很差，必须进行额外处理才可以使用。如果是制造一些特殊零部件，比如内部有空腔的零部件，在打印完成后空腔就会被封闭，传统加工技术无法对其进行加工。

而中国研发的这款机床就可以解决这些问题，它可以在3D打印制造零部件的同时对它进行加工。如果是制造内部拥有封闭空腔的零部件，这款机床可以直接动用铣刀等设备，在打印结束空腔封闭之前，就对它的内表面进行加工，这样就可以得到内部和外部加工精度都非常高的零件。

相信“铸锻铣一体化金属3D打印”的推出与落地应用，也将为航空航天加速发展贡献力量。

也有部分人认为：“铸锻铣一体化金属3D打印”并不是3D打印技术的基础创新，属于3D打印技术的后期改良，并不能称之为是中国人原创的。但小编认为，“原创”二字不能这样简单的理解，从商务部、科技部将其调整为限制出口，就足以可见该技术的成功性与唯一性。

每一点点的技术进步，都凝聚了无数科研人的努力与奋斗，为科技研发点赞。未来，我们也期待更多这样的“原创技术”，让中国制造能够突破更多核心难题。

内容参考：疯狂机械控、中国航天科工