增材制造(又名“3D打印”)是美空军正在精心探索的一个充满机遇和挑战的领域，美空军研究实验室(AFRL)材料和制造局的研究人员认为，增材制造可以成为快速创新的有力工具，最终将成为研究整个材料领域制造的全新方法。

　　材料和制造局增材制造负责人米勒称，增材制造对美空军来说是一个巨大的机遇。从根本上说，将允许美空军重新定义制造的概念。

　　传统制造方法形成于工业革命时期。许多工艺都要求材料从较大的外形开始模制或碾模，进而形成特定的设计。增材制造则与之相反，它是由美国材料和试验协会(ASTM International)定义的、在3D模型数据基础上将材料逐层累加连接在一起的工艺。增材制造不仅提高了设计的可能性，还为创新提速、利用更少的限制条件制造更接近工程师可能需要的物体提供了一种替代方案。

　　早期发展

　　美空军对增材制造的研究始于20世纪80年代，与工业上的快速原型概念同时发生。当时的重点是制造功能性的原型或接近所需零部件的对象，但材料缺乏必要的最低强度。早期的增材工艺使用光与一定体积凝胶中的特定部分发生化学反应，以此构建刚性的塑料部件。其它基于粉末的方法则使用利用激光熔化成形的塑料薄片。到20世纪90年代初，科学家们了解到，这种增材制造工艺可用于生产金属物体。但依靠当时技术制造出的未加工大型部件其表面不尽人意。直到21世纪末期，激光技术发展足够成熟，才得以推动这个领域真正向前迈进，并进一步形成了今天整个航天工业都在追求的3D打印革命。

　　向功能性应用延伸

　　随着过去几十年增材制造业发展成熟，该领域已经超越了塑料和金属零部件。材料和制造局负责功能性材料增材制造的主管贝里根表示，目前正在探索利用增材制造工艺将功能嵌入结构的方法，例如通过在非传统表面上添加电子电路或天线等等。增材制造工艺能够使研究人员以任意形状或任意柔性柔软的形状参数制造电子设备，贝里根的团队正在寻找不同的方法来制造电路，使其能够弯曲或粘附到新的表面或几何形状上。对3D打印的电子来说，导电材料被分成数百万个小块并悬浮在液体中，然后从打印机中分配，打印之后，这些独立的导电块必须保持接触，以使电子通过电路移动进而产生能量。这样做的目的是获取低成本、灵活的电子设备，这些直接写入的增材制造工艺提供了其他工艺无法实现的设计能力。

　　面临的挑战

　　尽管增材制造工艺经历了多年发展和研究，但AFRL研究人员仍要解决许多难题，以便使美空军从当前和未来的技术上获得更大收益，这些挑战最终归结于材料加工的问题。另一个问题是基本材料的兼容性，在增材制造中有很多不同的接口，确保材料彼此粘附或零部件能够承受一定的压力及温度，这些都是AFRL需要应对的挑战。