航空航天融合3D打印与AI，未来真的不用画图了？

在3D打印流行之初的十余年间，诞生了一个名词，叫做“面向增材制造的设计”，又称为DfAM，就是要求设计师在基于3D打印技术进行产品设计时，不仅要考虑到它的制造能力，还要兼顾技术的局限性。

这种情况实际上是对工程师的设计能力要求更高了。但是，仅依靠人力去实现SpaceX 猛禽3发动机一样的极致简化会很难，而AI技术的出现则让这种差距正在缩短。

当AI直接能够生成可以3D打印的零件，未来的航空航天设计还需要画图吗？尤其是笔者最近发现，知名人工智能与航空航天企业LEAP 71的创始人正在写一本关于“面向工程师的代码开发”的书籍，上面的疑问更值得深思。

➡️ AI在部件设计阶段发挥什么作用

使用基于AI的生成式设计，工程师只需要将载荷工况、边界条件、材料属性、设计空间、制造约束及性能目标等”告诉大模型，AI便能生成几十甚至几百种符合条件的设计。

其次是同步进行多物理场拓扑优化。传统拓扑优化过程通常一次智能考虑一种物理场，但AI能够同时优化结构力学、流体力学和热学目标，能够快速生成一个满足多种指标的一体化结构。

最后是让结构自动避免添加支撑打印。当结构变得非常复杂、一体化之后，内部结构需要完全避免添加支撑，此时，模型只需要执行人工输入的代码命令，即可满足3D打印的极限制造特征。

➡️ 航空领域AI设计+3D打印应用案例

航空领域的AI设计，覆盖机身机构、发动机零件、电器系统等。在机身机构方面，AI设计能帮助实现装备结构的重大变革，实现整体化创新设计与增材制造，结构件数量可减少90%以上，制造周期也能实现倍级缩短。

2025年12月，瑞典高端技术与防务集团Saab AB与美国增材制造创新公司Divergent Technologies，宣布成功采用3D打印技术制造出长达5米的一体式无人机机身。

3D打印技术参考查询到，它使用AI驱动设计，承重结构不再是肋骨或直角纵梁，而是使用设计算法生成了最优载荷路径的有机形体，打印结构比传统机身零部件数量减少了99%以上，重量减轻了约45%，材料浪费也减少了90%。而且，该机身已通过结构载荷测试。

另一个案例来自伦敦初创公司PhysicsX，其开发了名为Ai.rplane的大型几何模型，能够在几秒内生成并评估数千种全新的飞机设计方案。该模型能够学习预测飞机物理特性，如升力、阻力、飞行稳定性和结构应力。用户可以将满意的设计导出为STL文件，并用3D打印机打印出来，以确认它真的能飞！

在民用航空领域，空客等公司也在探索全新的飞机设计方式。早期，空客已将生成式设计应用在机舱结构优化上，打造出了一种3D打印的“仿生隔断”，重量比以往的同类产品轻45%，强度却提升8%，为飞机轻量化带来了显著突破。

由生成设计并通过3D打印的垂直尾翼

在这一成功的推动下，空客公司利用生成式设计工具重新设计了飞机的其它更多部件，从垂直稳定器到座椅腿、机舱的内部布局，力图实现最佳生产和成本效益。

➡️ 航天领域AI设计+3D打印应用案例

将AI设计与3D打印技术结合的典范是来自迪拜的LEAP 71公司，它本身并不是航天公司，但近几年正通过一件件的颠覆性设计和发动机试车，来证明其解决方案的强大之处，进而寻求与航天企业的合作。

该公司自主研发了名为Noyron的计算工程AI平台，能够基于物理与工程原理，而非概率推测，直接生成可制造的零部件乃至整机。

2024年，LEAP 71团队仅用3周就完成了此前人类工程师需要数年时间才能实现的研发突破。其开发的液氧煤油气动塞火箭发动机成功进行热试车；2025年，该团队又试车了一台液氧甲烷气动塞发动机。

笔者注意到，Leap 71的这些努力确实给它带来了很多客户，甚至包括国内的商业航天企业。

2025年，国内火箭制造新锐微光启航宣布与Leap 71合作设计的3D打印同轴剪切喷注器成功落地。它的重要意义在于，这是国内首个公开的使用AI设计的实际应用航天部件。

2025年6月，LEAP 71宣布与Aspire Space达成合作，其将使用Noyron工具为后者研发一款可重复使用的大型运载火箭发动机。

直径600毫米的喷油器喷头

写在最后，所有的创新都需要快速迭代，这一点我们从马斯克高频次的试飞星舰就可以发现。通过将工程知识转化为代码，人工智能技术能够在几天内完成过去需要几个月才能完成的工作，这无疑将带来极大的设计变革。

注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。