據(jù)3dprintingindustry網(wǎng)站2019年9月刊文，美國航空航天局(NASA)的航空研究人員正在使用3D打印生成新數(shù)據(jù)來處理結冰的航空安全問題。飛機機翼上產(chǎn)生的冰形狀的高保真數(shù)據(jù)通過激光3D掃描被記錄下來。復雜的冰形狀也經(jīng)過3D打印，以更好地了解冰的形成及其對飛機的影響。

該數(shù)據(jù)將于2020年公開發(fā)布，這是一項為期五年的合作研究項目的成果，該項目涉及美國國家航空航天局，聯(lián)邦航空管理局(FAA)，法國航空航天實驗室(ONERA)和幾所美國大學。

一，研究人員致力于解決飛機上的結冰問題

在過去，結冰研究依賴于在專門配備的風洞中產(chǎn)生真正的冰。超冷水滴吹過飛機部件，例如機翼，然后在接觸時凍結。在這些受控條件下，所形成的冰形狀與自然界形成的冰形狀緊密匹配。然后冰形狀被記錄下來并用于運行計算機仿真，以研究各種冰形狀對飛機空氣動力學的影響。

迄今為止，用于記錄和分析這些形狀的方法相對簡單。NASA格倫研究中心(GRC)的結冰工程師Andy Broeren表示：“我們最常用的方法是使用加熱的金屬板在冰上切一片，然后在其中插入一塊紙板，然后用鉛筆勾勒出冰形狀的輪廓，”。由于勾勒的結構相當基本，冰形狀的細節(jié)丟失了。因此，由此產(chǎn)生的計算機代碼不能完全代表現(xiàn)實世界的現(xiàn)象。

多年來，研究人員一直試圖通過經(jīng)典的模型制造方法(如模塑和鑄造)人工生產(chǎn)和測量更復雜的形狀。然后將這些模型連接到飛機表面并在風洞中進行測試。

二，NASA采用3D打印作為除冰研究工具

NASA已經(jīng)在使用3D打印技術生產(chǎn)用于太空任務的化學傳感器、火箭發(fā)動機和軟機器人。這次，該機構正在應用3D打印作為研究工具，以更好地了解冰的形成及其對飛機的影響。 “如果我們能夠提高我們對冰在飛行中如何形成和影響飛機的理解，那么更高保真度的數(shù)據(jù)可以在幾個重要方面幫助我們，”Broeren補充道。

3D打印的好處包括提高計算機仿真工具的有效性，這些工具有助于預測結冰，以及讓飛機更節(jié)省燃料和更便宜。此外，高保真數(shù)據(jù)將使FAA能夠調(diào)整其認證飛機管理結冰能力的要求。目前，在結冰的情況下，飛機設計的額外安全裕度是基于過時的結冰研究數(shù)據(jù)。這項調(diào)整將提高飛機的安全性，并降低飛機制造商的開發(fā)成本。

這個3D結冰研究項目始于2015年，使用GRC的結冰風洞。Broeren表示：“當我們開始這個項目時，我們沒有很好的能力來測量三維冰，并對它進行高保真的3D打印再現(xiàn)。現(xiàn)在，我們做到了。”

在GRC的結冰風洞內(nèi)，該團隊使用3D激光掃描儀測量大型機翼部分產(chǎn)生的冰形狀，然后在計算機中構建并操縱飛機上的冰的3D模型。準確的冰雕由一家承包商3D打印出來。

該研究持續(xù)到2018年底，當時在法國ONERA的風洞進行了測試。從那時起，研究人員一直在通過技術論文和演示文稿編制，完善和分享他們的結果。當五年協(xié)議于2020年5月31日正式結束時，最終的數(shù)據(jù)將公開。