近年來(lái)，我國(guó)在3D打印鋁合金產(chǎn)品方面成就非凡，有些3D打印產(chǎn)品已躋身世界先進(jìn)行列。

鋁合金有極好的低溫性能，且各項(xiàng)力學(xué)性能均隨著溫度的降低而同步上升，是制造低溫設(shè)備的絕佳材料。日本和美國(guó)發(fā)射航天器如果用液氫（-252.8℃）與液氧（-183℃），則該燃料貯箱就會(huì)用2219合金板材焊制，所以筆者認(rèn)為，我國(guó)液態(tài)燃料貯箱和箱體連接環(huán)件也可以用2219合金制造。

10m級(jí)高強(qiáng)度鋁合金重型運(yùn)載火箭連接環(huán)樣件2219鋁合金3D打印件于今年1月出爐

10m級(jí)高強(qiáng)度鋁合金重型運(yùn)載火箭連接環(huán)樣件是由我國(guó)增材制造創(chuàng)新中心、西安交通大學(xué)盧秉恒院士團(tuán)隊(duì)利用3D打印技術(shù)制成的全球首件10m級(jí)高強(qiáng)鋁合金重型運(yùn)載火箭連接環(huán)樣件。該樣件利用電弧熔絲增減材一體化制造技術(shù)，在整體制造的工藝穩(wěn)定性、精度控制及變形與應(yīng)力調(diào)控方面均實(shí)現(xiàn)了重大技術(shù)突破。

10m級(jí)超大型鋁合金環(huán)件是連接重型運(yùn)載火箭貯箱的筒段、前后底與火箭的箱間段之間的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件。10m級(jí)超大型鋁合金環(huán)件質(zhì)量約為1t，采用了多絲協(xié)同工藝裝備，打印工藝大為簡(jiǎn)化，成本大幅下降，制造周期大大縮短，僅用了30天。目前，此次采用的增減材一體化打印技術(shù)成功完成超大型環(huán)件屬世界首例。該成果將會(huì)助力3D打印繼續(xù)為我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展，同時(shí)為我國(guó)航天事業(yè)中重大零件的快速制備提供了技術(shù)支撐。

3D打印絲材可以用2219鋁合金。2219鋁合金是一種Al-Cu系高強(qiáng)度鋁合金，在航空航天和國(guó)防軍工部門獲得了廣泛應(yīng)用，其標(biāo)定成分（質(zhì)量%）：Si0.2，F(xiàn)e0.3，Cu5.8-6.8，Mn0.2-0.4，Mg0.02，Zn0.1，Ti0.02-0.1，V0.05-0.15，Zr0.1-0.25，其它雜質(zhì)單個(gè)0.05、合計(jì)0.15，其余為AI，現(xiàn)在已發(fā)展到4個(gè)合金，其它三個(gè)為2319、2419、2519。

2219鋁合金成型于1985年，典型力學(xué)性能見(jiàn)表1，力學(xué)性能與溫度的關(guān)系見(jiàn)表2。

2219鋁合金板材的包覆合金為7072，其成分（質(zhì)量%）：Cu0.1，Mn0.1，（Si＋Fe）0.7，Zn0.8-1.3，Mg0.1，其它雜質(zhì)單個(gè)0.05、合計(jì)0.15，其余為Al。2219鋁合金的應(yīng)用溫度范圍-269℃-300℃，是可應(yīng)用溫度范圍最廣的合金之一。斷裂韌性也高，在T8狀態(tài)下材料有很高的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂能力，在20℃時(shí)的密度為2.84g/cm3。

王華明院士團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上率先突破了飛機(jī)鈦合金、鋁合金等大型關(guān)鍵主承力構(gòu)件激光3D打印工藝、成套裝備、內(nèi)部質(zhì)量和力學(xué)性能控制及工程應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，這是北京航空航天大學(xué)大型金屬構(gòu)件增材制造工程實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)二十余年的不懈研究取得的豐碩成果。自2005年以來(lái)，3D打印鈦合金、鋁合金飛機(jī)機(jī)身主承力框、機(jī)翼根肋、起落架等大型整體關(guān)鍵承力構(gòu)件，在國(guó)產(chǎn)新一代殲擊機(jī)、大型運(yùn)輸機(jī)、運(yùn)載火箭等航空航天重大裝備研制和生產(chǎn)中獲得了廣泛應(yīng)用。2016年1月16日王華明院士主持的“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”項(xiàng)目獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。

目前，雙性能整體葉盤技術(shù)的制造工藝主要采用焊接法，通過(guò)線性摩擦焊等技術(shù)不同性能的葉片和盤片焊為一個(gè)整體。然而焊接法的最大不足是連接區(qū)域往往會(huì)成為整個(gè)構(gòu)件的薄弱環(huán)節(jié)，成為發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)致命隱患。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展和不斷成熟，人們提出直接在盤體上打印葉片，通過(guò)同軸送粉激光熔覆工藝，在鈦合金盤體邊緣預(yù)先加工出凸臺(tái)，逐層堆積成鈦合金葉片。

國(guó)內(nèi)首座3D打印景觀橋于2021年1月11日于上海市普陀區(qū)桃浦中央綠地與廣大觀眾見(jiàn)面

該景觀橋是當(dāng)前我國(guó)建筑工程領(lǐng)域運(yùn)用3D打印技術(shù)將設(shè)計(jì)藍(lán)圖轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)物，并投入實(shí)際使用的首次開(kāi)拓性嘗試。3D打印沖破橋梁設(shè)計(jì)的束縛，將參數(shù)化的構(gòu)建方式融入其中，不僅可以制造復(fù)雜形體，同時(shí)還可以利用成型技術(shù)對(duì)計(jì)算進(jìn)行反饋，與設(shè)計(jì)師形成互動(dòng)，使得設(shè)計(jì)更自由、更靈活、更具多元空間變幻。

該橋用的打印材料為高分子PSA，但添加了一些玻璃纖維以提高強(qiáng)度，當(dāng)然也可用鋁合金粉打印。PSA的耐候性、彈性模量、屈服強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度都很高，且能承受長(zhǎng)期的日曬雨淋，同時(shí)滿足3D打印材料和建筑材料要求。這座橋長(zhǎng)15m，是一層一層疊加上去的，打印一層耗時(shí)8h，可以完成4mm的厚度，長(zhǎng)15m。該橋的承載能力是250kg/m2，至少每平方米可容納4個(gè)成年人同時(shí)過(guò)橋。

此外，今年3月上海還增添了兩座3D打印橋，一座混凝土的，在蘊(yùn)川路6號(hào)智慧灣科創(chuàng)園，橋長(zhǎng)26.3m、寬3.6m，橋長(zhǎng)達(dá)全球之最。該橋借鑒了我國(guó)古代趙州橋的結(jié)構(gòu)，造型優(yōu)婉，橋的整體工程使用了2臺(tái)機(jī)器臂3D打印系統(tǒng)，僅用了450h就制造完畢，造價(jià)也比普通的橋低34%，大大節(jié)約了時(shí)間、人力和物力成本。

另一座3D打印橋是我國(guó)首座可伸縮橋，名為“萬(wàn)年輪”。今年7月安裝于寶山交運(yùn)智慧灣科創(chuàng)灣的“星空高架公園”。橋體由可回收的碳酸聚脂復(fù)合材料打印而成，長(zhǎng)9.34m、寬1.5m、高1.1m，總質(zhì)量850kg，可以承載20個(gè)成年人，分為9塊可伸縮片段，開(kāi)合僅需1min，可通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙控制。橋面開(kāi)啟時(shí)，9片面板一字排開(kāi)，橋面收起時(shí)，9片面板依次收攏呈滿月形狀，尤其夜晚時(shí)分，面板扶手里的LED燈亮起，極為亮眼。

我國(guó)是世界上唯一掌握了飛機(jī)鈦合金大型主承力結(jié)構(gòu)件激光快速成型技術(shù)并實(shí)現(xiàn)裝機(jī)應(yīng)用的國(guó)家

在艦載機(jī)、四代機(jī)等新型軍用飛機(jī)的研制過(guò)程中，3D打印技術(shù)已經(jīng)發(fā)揮了重要作用，承擔(dān)了包括起落架在內(nèi)的鈦合金、鋁合金主承力構(gòu)件的試制任務(wù)。2020年5月5日，我國(guó)成功首飛的長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭上，搭載著新一代載人飛船試驗(yàn)船，船上還有一臺(tái)“3D打印機(jī)”。這是我國(guó)首次太空3D打印試驗(yàn)，也是國(guó)際上第一次在太空開(kāi)展連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的3D打印試驗(yàn)。