近日，法國(guó)飛機(jī)制造商空客公布了一項(xiàng)新申請(qǐng)的3D打印技術(shù)專利，他們宣稱，依賴這種專利技術(shù)，有望實(shí)現(xiàn)3D打印飛機(jī)部件的大規(guī)模制造，并最終打印出一架完整的飛機(jī)。在這個(gè)過(guò)程中，他們大量運(yùn)用了材料相關(guān)知識(shí)，并考量了剛剛3D打印出來(lái)的對(duì)象在冷卻時(shí)的內(nèi)部應(yīng)力變化。

最上面的圖顯示的是飛機(jī)落地時(shí)的狀態(tài)，下面兩張顯示的是飛機(jī)在飛行時(shí)的狀態(tài)。機(jī)艙的重量很大程度上決定了飛機(jī)是否能達(dá)到優(yōu)化的形狀。

在這個(gè)過(guò)程中，將會(huì)利用一種類似于選擇性激光燒結(jié)的技術(shù)同時(shí)熔化多種金屬粉末材料（如鈦和鋁）。首先，將金屬粉末沉積到一個(gè)貝殼狀結(jié)構(gòu)里，然后利用激光加熱這個(gè)結(jié)構(gòu)和金屬粉末，讓它們?nèi)劢Y(jié)在一起成為一個(gè)單獨(dú)的部件。接下來(lái)再進(jìn)行冷卻，在冷卻過(guò)程中，因?yàn)樨悮そY(jié)構(gòu)以及內(nèi)部的金屬會(huì)以不同的速率膨脹或收縮，新熔入的打印層之間會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，從而促使整個(gè)部件向預(yù)定的方向彎曲。一旦這個(gè)部件完全固化，部件將擁有特定的結(jié)構(gòu)完整性，比使用傳統(tǒng)制造方法強(qiáng)度更高。

使用這種3D打印技術(shù)制造的飛機(jī)部件，像機(jī)身、機(jī)翼或車門(mén)將能夠承受極端環(huán)境的考驗(yàn)而不必犧牲任何空氣動(dòng)力特性，并且3D打印的部件將更輕，使用的材料更少，結(jié)構(gòu)也更穩(wěn)定。在這個(gè)過(guò)程中有意將應(yīng)力引入進(jìn)來(lái)，實(shí)際上增加了更多的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)支撐。比方說(shuō)，飛機(jī)的貨艙底板可以設(shè)計(jì)得更加穩(wěn)定——這些區(qū)域往往承受了更多的重量，非常重要的一點(diǎn)是，在3D打印過(guò)程中，這個(gè)底板會(huì)被設(shè)計(jì)成一種更加穩(wěn)定的堅(jiān)硬的形狀。

根據(jù)部件的幾何形狀設(shè)計(jì)的差異，在飛機(jī)登陸地面時(shí)，機(jī)翼會(huì)變直，在起飛過(guò)程中會(huì)變形。

這整個(gè)過(guò)程聽(tīng)起來(lái)相當(dāng)?shù)剡`反常識(shí)，但也不乏科學(xué)原理的支持。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，這些技術(shù)被家具制造商用來(lái)加強(qiáng)他們的設(shè)計(jì)，它的概念是：當(dāng)一個(gè)應(yīng)力點(diǎn)被強(qiáng)制用來(lái)改變一個(gè)元件時(shí)，它也以同樣的方式在其他家具部件上施加壓力，比起將這些應(yīng)力去除掉，這些利用了應(yīng)力的家具部件更強(qiáng)、更穩(wěn)定，基本上克服了應(yīng)力弱點(diǎn)。