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在3D打印流行之初的十余年間，誕生了一個名詞，叫做“面向增材制造的設計”，又稱為DfAM，就是要求設計師在基于3D打印技術進行產品設計時，不僅要考慮到它的制造能力，還要兼顧技術的局限性。
這種情況實際上是對工程師的設計能力要求更高了。但是，僅依靠人力去實現SpaceX 猛禽3發動機一樣的極致簡化會很難，而AI技術的出現則讓這種差距正在縮短。
當AI直接能夠生成可以3D打印的零件，未來的航空航天設計還需要畫圖嗎？尤其是筆者最近發現，知名人工智能與航空航天企業LEAP 71的創始人正在寫一本關于“面向工程師的代碼開發”的書籍，上面的疑問更值得深思。
?? AI在部件設計階段發揮什么作用
使用基于AI的生成式設計，工程師只需要將載荷工況、邊界條件、材料屬性、設計空間、制造約束及性能目標等”告訴大模型，AI便能生成幾十甚至幾百種符合條件的設計。
其次是同步進行多物理場拓撲優化。傳統拓撲優化過程通常一次智能考慮一種物理場，但AI能夠同時優化結構力學、流體力學和熱學目標，能夠快速生成一個滿足多種指標的一體化結構。
最后是讓結構自動避免添加支撐打印。當結構變得非常復雜、一體化之后，內部結構需要完全避免添加支撐，此時，模型只需要執行人工輸入的代碼命令，即可滿足3D打印的極限制造特征。
?? 航空領域AI設計+3D打印應用案例
航空領域的AI設計，覆蓋機身機構、發動機零件、電器系統等。在機身機構方面，AI設計能幫助實現裝備結構的重大變革，實現整體化創新設計與增材制造，結構件數量可減少90%以上，制造周期也能實現倍級縮短。
2025年12月，瑞典高端技術與防務集團Saab AB與美國增材制造創新公司Divergent Technologies，宣布成功采用3D打印技術制造出長達5米的一體式無人機機身。
3D打印技術參考查詢到，它使用AI驅動設計，承重結構不再是肋骨或直角縱梁，而是使用設計算法生成了最優載荷路徑的有機形體，打印結構比傳統機身零部件數量減少了99%以上，重量減輕了約45%，材料浪費也減少了90%。而且，該機身已通過結構載荷測試。
另一個案例來自倫敦初創公司PhysicsX，其開發了名為Ai.rplane的大型幾何模型，能夠在幾秒內生成并評估數千種全新的飛機設計方案。該模型能夠學習預測飛機物理特性，如升力、阻力、飛行穩定性和結構應力。用戶可以將滿意的設計導出為STL文件，并用3D打印機打印出來，以確認它真的能飛！
在民用航空領域，空客等公司也在探索全新的飛機設計方式。早期，空客已將生成式設計應用在機艙結構優化上，打造出了一種3D打印的“仿生隔斷”，重量比以往的同類產品輕45%，強度卻提升8%，為飛機輕量化帶來了顯著突破。
由生成設計并通過3D打印的垂直尾翼
在這一成功的推動下，空客公司利用生成式設計工具重新設計了飛機的其它更多部件，從垂直穩定器到座椅腿、機艙的內部布局，力圖實現最佳生產和成本效益。
?? 航天領域AI設計+3D打印應用案例
將AI設計與3D打印技術結合的典范是來自迪拜的LEAP 71公司，它本身并不是航天公司，但近幾年正通過一件件的顛覆性設計和發動機試車，來證明其解決方案的強大之處，進而尋求與航天企業的合作。
該公司自主研發了名為Noyron的計算工程AI平臺，能夠基于物理與工程原理，而非概率推測，直接生成可制造的零部件乃至整機。
2024年，LEAP 71團隊僅用3周就完成了此前人類工程師需要數年時間才能實現的研發突破。其開發的液氧煤油氣動塞火箭發動機成功進行熱試車；2025年，該團隊又試車了一臺液氧甲烷氣動塞發動機。
筆者注意到，Leap 71的這些努力確實給它帶來了很多客戶，甚至包括國內的商業航天企業。
2025年，國內火箭制造新銳微光啟航宣布與Leap 71合作設計的3D打印同軸剪切噴注器成功落地。它的重要意義在于，這是國內首個公開的使用AI設計的實際應用航天部件。
2025年6月，LEAP 71宣布與Aspire Space達成合作，其將使用Noyron工具為后者研發一款可重復使用的大型運載火箭發動機。
直徑600毫米的噴油器噴頭
寫在最后，所有的創新都需要快速迭代，這一點我們從馬斯克高頻次的試飛星艦就可以發現。通過將工程知識轉化為代碼，人工智能技術能夠在幾天內完成過去需要幾個月才能完成的工作，這無疑將帶來極大的設計變革。
注：本文由3D打印技術參考創作，未經授權，謝絕轉載。
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