飛機(jī)和航天器火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中的靜態(tài)和旋轉(zhuǎn)部件都受到極端性能要求和惡劣環(huán)境的影響，如高溫、高壓、腐蝕等條件。這些性能往往要求零件具備高度復(fù)雜的形狀并由特殊材料制造，如壓縮機(jī)葉片、渦輪葉片、導(dǎo)流器和葉輪等部件使用增材制造技術(shù)可以顯著提高其性能。隨著復(fù)雜性的增加，傳統(tǒng)工藝的制造能力受到約束。而增材制造技術(shù)使設(shè)計(jì)師能夠從使用傳統(tǒng)制造技術(shù)常見的幾何約束中獲得更多的自由，從而允許設(shè)計(jì)更復(fù)雜的最終組件。

通用電氣波音新型777X客機(jī)設(shè)計(jì)的下一代GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)，是有史以來最強(qiáng)大的商用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。GE9X包含大量直接集成到發(fā)動(dòng)機(jī)核心結(jié)構(gòu)中的增材制造部件，其中228個(gè)低壓渦輪葉片采用EBM工藝和TiAl合金制造，其重量是航空用傳統(tǒng)鎳基合金渦輪葉片的一半。對(duì)于GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)，這意味著與它的前身GE90相比，油耗降低了10%。

  西門子的一個(gè)案例研究強(qiáng)調(diào)了通過增材制造實(shí)現(xiàn)渦輪機(jī)械零件的可制造性。其在2009年對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了初始投資，2013年在燃?xì)廨啓C(jī)中安裝了第一個(gè)3D打印組件，2017年成功打印并安裝了包含內(nèi)部流道的燃機(jī)透平葉片。之后，他們繼續(xù)評(píng)估使用3D打印技術(shù)（如L-PBF和EB-PBF）制造渦輪壓縮機(jī)閉式徑向葉輪實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用的可行性。依靠成功的測試和監(jiān)管部門的批準(zhǔn)，徑向葉輪在提高渦輪機(jī)械效率方面顯示出了重要效果。雖然這些不是直接的航空航天示例，但它們很好地說明了高性能組件的制造潛力。

發(fā)動(dòng)機(jī)制造商Pratt&Whitney在過去25年中使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)了超過10萬個(gè)原型部件，目前為PW1500G發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)壓氣機(jī)定子葉片和環(huán)形同步支架，前者用于引導(dǎo)氣流通過壓氣機(jī)。這些零件將用于龐巴迪C系列飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的制造。

晶格結(jié)構(gòu)屬于典型的輕量化設(shè)計(jì)手段，因此也引起了渦輪機(jī)械領(lǐng)域的興趣。最近的一項(xiàng)研究表明，在壓縮機(jī)葉輪上應(yīng)用內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)可以減少質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。使用3D打印和Ti-6Al-4V制造的內(nèi)部包含晶格結(jié)構(gòu)的葉輪，可以通過減少打印過程中積累的殘余應(yīng)力來提高葉輪的性能。

大型現(xiàn)代飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)通常由數(shù)以萬計(jì)的部件組成，雖然并非所有部件都可以通過3D打印技術(shù)制造，但除了核心渦輪和壓氣機(jī)葉片之外的許多部件都可以合理地使用該技術(shù)?；裟犴f爾航空航天公司完成了對(duì)其HTF7000系列飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用的各種渦輪機(jī)械部件的研究。該研究不僅詳細(xì)介紹了3D打印的高壓渦輪應(yīng)用，還詳細(xì)介紹了機(jī)載噴射器、第二級(jí)高壓渦輪噴嘴、霧化器護(hù)罩、進(jìn)氣增壓耙和發(fā)動(dòng)機(jī)支架的設(shè)計(jì)。這表明大量飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部件有可能使用3D打印制造。

航空航天領(lǐng)域最著名的3D打印應(yīng)用仍然是通用電氣LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴嘴。截至目前，該噴嘴已經(jīng)生產(chǎn)超過了10萬個(gè)。由鈷鉻合金3D打印的燃料噴嘴已被安裝于GE多種發(fā)動(dòng)機(jī)上面。該應(yīng)用取得成功后，GE在新的GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)上使用了數(shù)量更多的3D打印組件。GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)在七個(gè)多部件組件中擁有304個(gè)3D打印零件，因此，GE9X系列發(fā)動(dòng)機(jī)上超過三分之一的部件是使用增材制造技術(shù)生產(chǎn)的。該發(fā)動(dòng)機(jī)配備了28個(gè)LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴嘴、228個(gè)低壓渦輪（LPT）葉片、一個(gè)T25傳感器外殼、一個(gè)燃燒混合器、8個(gè)氣旋誘導(dǎo)器和一個(gè)熱交換器，所有這些都使用3D打印技術(shù)制造。除LPT葉片和熱交換器外，所有這些部件均采用L-PBF工藝由鈷鉻(Co-Cr)合金制成。

能量沉積技術(shù)多被被用于制造大型金屬結(jié)構(gòu)。NASA使用該技術(shù)制造了重達(dá)2噸、高約2.8米、直徑達(dá)2.43米的龐大火箭噴管，與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相比，3D打印使加工時(shí)間減少了50%以上。Relativity space則更加狂熱，其開發(fā)了一種高度約9米的“Stargate”3D打印機(jī)，能夠打印火箭燃料箱和發(fā)動(dòng)機(jī)，借助一體化制造技術(shù)，它們所開發(fā)的火箭零件數(shù)量僅是同類火箭零件數(shù)量的1/100。

3D打印技術(shù)還被廣泛用于修復(fù)損壞的組件，這可以顯著節(jié)省航空航天應(yīng)用中常見的昂貴組件的維護(hù)和制造成本，還可以減少對(duì)備件庫存的要求以及對(duì)新零件制造前期的投資。進(jìn)一步的研究表明，與傳統(tǒng)方法相比，通過3D打印進(jìn)行零件修復(fù)對(duì)環(huán)境造成的影響也顯著降低?；謴?fù)整體葉片轉(zhuǎn)子（也稱為整體葉盤）的結(jié)構(gòu)完整性可提供成本效益，這些部件的制造成本可能高達(dá)數(shù)萬甚至數(shù)十萬美元。借助3D打印技術(shù)修復(fù)的葉盤，通過旋轉(zhuǎn)和低周疲勞測試，顯示出良好的冶金、拉伸和侵蝕質(zhì)量，使其能夠獲得認(rèn)證。

NASA已經(jīng)在多種應(yīng)用中證明了3D打印復(fù)雜渦輪機(jī)械零件的可用性。集成有3D打印葉輪、泵蝸殼、葉盤、渦輪定子、出口導(dǎo)向葉片和噴嘴的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵已經(jīng)成功進(jìn)行了驗(yàn)證。該部件的零件數(shù)量相比傳統(tǒng)制造方法減少了45%，并完成了轉(zhuǎn)速超過 90000 轉(zhuǎn)/分鐘的旋轉(zhuǎn)和發(fā)動(dòng)機(jī)測試。值得注意的是，這些3D打印組件需要改進(jìn)工藝，包括表面處理、材料特性、構(gòu)建過程中支撐結(jié)構(gòu)的應(yīng)用以及尺寸公差等。