近年來，我國在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℃），則該燃料貯箱就會用2219合金板材焊制，所以筆者認(rèn)為，我國液態(tài)燃料貯箱和箱體連接環(huán)件也可以用2219合金制造。

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

10m級高強度鋁合金重型運載火箭連接環(huán)樣件是由我國增材制造創(chuàng)新中心、西安交通大學(xué)盧秉恒院士團隊利用3D打印技術(shù)制成的全球首件10m級高強鋁合金重型運載火箭連接環(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)控方面均實現(xiàn)了重大技術(shù)突破。

10m級超大型鋁合金環(huán)件是連接重型運載火箭貯箱的筒段、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。該成果將會助力3D打印繼續(xù)為我國航天事業(yè)發(fā)展，同時為我國航天事業(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系高強度鋁合金，在航空航天和國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0.05、合計0.15，其余為AI，現(xiàn)在已發(fā)展到4個合金，其它三個為2319、2419、2519。

2219鋁合金成型于1985年，典型力學(xué)性能見表1，力學(xué)性能與溫度的關(guān)系見表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0.05、合計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)力腐蝕開裂能力，在20℃時的密度為2.84g/cm3。

王華明院士團隊在國際上率先突破了飛機鈦合金、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)件增材制造工程實驗室經(jīng)過二十余年的不懈研究取得的豐碩成果。自2005年以來，3D打印鈦合金、鋁合金飛機機身主承力框、機翼根肋、起落架等大型整體關(guān)鍵承力構(gòu)件，在國產(chǎn)新一代殲擊機、大型運輸機、運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“飛機鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”項目獲得國家技術(shù)發(fā)明一等獎。

目前，雙性能整體葉盤技術(shù)的制造工藝主要采用焊接法，通過線性摩擦焊等技術(shù)不同性能的葉片和盤片焊為一個整體。然而焊接法的最大不足是連接區(qū)域往往會成為整個構(gòu)件的薄弱環(huán)節(jié)，成為發(fā)動機的一個致命隱患。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，逐層堆積成鈦合金葉片。

國內(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面

該景觀橋是當(dāng)前我國建筑工程領(lǐng)域運用3D打印技術(shù)將設(shè)計藍(lán)圖轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵨?，并投入實際使用的首次開拓性嘗試。3D打印沖破橋梁設(shè)計的束縛，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，同時還可以利用成型技術(shù)對計算進(jìn)行反饋，與設(shè)計師形成互動，使得設(shè)計更自由、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、屈服強度和抗沖擊強度都很高，且能承受長期的日曬雨淋，同時滿足3D打印材料和建筑材料要求。這座橋長15m，是一層一層疊加上去的，打印一層耗時8h，可以完成4mm的厚度，長15m。該橋的承載能力是250kg/m2，至少每平方米可容納4個成年人同時過橋。

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

另一座3D打印橋是我國首座可伸縮橋，名為“萬年輪”。今年7月安裝于寶山交運智慧灣科創(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9.34m、寬1.5m、高1.1m，總質(zhì)量850kg，可以承載20個成年人，分為9塊可伸縮片段，開合僅需1min，可通過手機藍(lán)牙控制。橋面開啟時，9片面板一字排開，橋面收起時，9片面板依次收攏呈滿月形狀，尤其夜晚時分，面板扶手里的LED燈亮起，極為亮眼。

我國是世界上唯一掌握了飛機鈦合金大型主承力結(jié)構(gòu)件激光快速成型技術(shù)并實現(xiàn)裝機應(yīng)用的國家

在艦載機、四代機等新型軍用飛機的研制過程中，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，我國成功首飛的長征五號B運載火箭上，搭載著新一代載人飛船試驗船，船上還有一臺“3D打印機”。這是我國首次太空3D打印試驗，也是國際上第一次在太空開展連續(xù)纖維增強復(fù)合材料的3D打印試驗。