本文梳理了3D打印技术参考2023年的重要技术文章，部分为笔者花费大量时间和精力才能完成，部分为专业的从业者倾情奉献。这些内容涉及2023年取得广泛突破的无支撑打印策略、多材料3D打印、光束整形、后处理，以及超多激光、超大尺寸打印机的应用潜力和批量生产过程中面临的问题等话题，对理解技术本身和工程应用可能存在一些益处。

1. 解析无支撑LPBF金属3D打印策略

本年度引起业内关注的重要事件之一，便是多家金属粉‍末床增材制造技术提供商（点击）表示，均在无支撑打印方面取得了突破。但到目前为止，仅有EOS一家公司愿意对实现的方案进行详细介绍。

 

3D打印技术参考对无支撑技术的实现发表了多篇文章。《反其道而行之，EOS工程师介绍无支撑粉末床金属3D打印策略》（点击）一文详细解释了零件结构、打印方向和工艺过程对无支撑打印实现的影响，并提出了一种反其道的策略——使用高能量处理下表面。最终利用EOS工具（如EOSPRINT高级模块中的参数编辑器）进行优化，实现无支撑建造。在对Velo3D无支撑金属3D打印实现方式（点击）的介绍文章中提到，其解决方案涉及几条重要的因素包括：非接触铺粉过程、变化的能量输入以及实时反馈机制。

2. 多维度解析多材料金属3D打印技术

多材料金属3D打印技术在2023年继续发展，形成了几个看似非常有价值的应用。本年度，3D打印技术参考对该技术的制造潜力、难点和要点，实现方式，以及价值与成本进行了多维度的解析。介绍了基于SLM粉末床熔融的多材料3D打印送粉方式（点击），用于SLM的多金属一体打印的材料体系选择原则（点击），涉及的激光参数和扫描路径优化、多材料构件的热处理，以及仍旧需要解决的问题（点击）。

《多材料金属3D打印：高制造成本与高价值回报的博弈》（点击）一文指出，多材料器件具有更高的制造成本和难度，但因其具有更高性能，能够使其生产成本可以在短时间内得到补偿，甚至过度补偿。总的来说，使用具有不同物理特性的多种材料的3D打印，将为高度复杂、轻量级的组件制造提供前所未有的设计自由度，从而为工业应用创造新的发展高度。

3. 多角度介绍热交换器的3D打印

5. 航空航天增材制造批量生产面临的挑战与解决之道

当前，“批量生产”正在成为金属3D打印的一大重要特征，尤其在航空航天领域，越来越多的案例证明了粉末床激光熔融3D打印技术批量生产的可行性。不仅国外，国内的需求也是如此。
北京动力机械研究所增材制造中心马瑞主任，在3D打印技术参考分享了关于航天发动机增材制造产线建设的一些思考。介绍了当前增材制造需求大幅提升时遇到的生产效率问题、质量风险问题以及质量可追溯问题。

为此，该研究所正在开展产线建设，并提出了产线建设的特点和要求。系列内容的授权发布，表明我国航空航天增材制造的应用规模到达了新高度。同时，也带来了许多这样那样的问题。用户对于设备的制造能力提出了更高的要求，再也不是以前打印几个样件、一次不行多打几次的情况，一切都要以生产出合格的产品为目标，而且还要高效、稳定、质量可追溯。当金属增材制造技术迈入大生产时代，也真正到了考验技术研发水平的时候。

2023年，国内各大增材制造设备厂商纷纷推出了超大尺寸、超多光束的激光选区熔化装备，最大幅面超过1500×1500mm，最大高度达到2000mm，配备10光、16光甚至26、36光束，更大尺寸、更多光束似乎成为了激光选区熔化3D打印设备发展的主流方向。但如此规模的设备应用场景有哪些？应用前景如何？问题有哪些？3D打印技术参考邀请了北京动力机械研究所增材制造中心马瑞主任对此进行了分析。

分析指出，当前如果采用超大尺寸、超多光束激光选区熔化设备打印单件大尺寸产品，存在打印周期长、设备稳定性和可靠性差、打印风险高、生产投入大、配套条件苛刻等诸多问题，应用场景少，应用前景不明朗。仅有少数产品极其复杂、对生产周期要求严苛、采用其他加工手段难以保证、对生产成本不敏感的研制初期产品适合采用该类设备。而如果采用此类设备打印多件小截面积、小高度产品，就可以规避拼接区域多、小区域问题导致单仓打印全部失败等高风险问题，一台设备可作为10多台300×300幅面单光设备或者4~5台600×600幅面4光设备，发挥出高集成度的性价比优势。

7.3D打印后处理 | 决定零件能否使用的最后关卡（全干货）

采用3D打印制造的零件打印完从粉床中取来时，很少能直接做为最终产品使用，且低质量的表面可能会使其不适合某些工业用途。增材制造零件几乎无一例外都要经过磨削到精加工的后处理，以提高机械性能、精度以及表面质量。使用3D打印制作原型时这不是一个很大的问题，但随着技术向终端制造工艺过渡，规模化和自动化的后处理已成为建立增材制造生产线的关键瓶颈之一。

金属3D打印的零件后处理前后对比
后处理，成为决定3D打印零件能否使用的最后关卡（点击）。在本文中，系统介绍了多种后处理方案，如离心研磨、电解抛光、自适应磨削、磨粒流加工、激光清除等。

8. 介绍高温烧结和“面烧结”技术

激光烧结技术发展到今天，有两个方向仍需要突破，一是更广泛的打印材料，而是更快的打印效率。

当前，主流商业化的激光烧结（SLS）3D打印设备腔体最高粉床预热温度通常为200℃左右，主要用于成形较低熔点的热塑性聚合物材料。PA12及其复合材料(熔点在180℃左右)目前仍是SLS技术用的最多、也是最成功的成形材料，占SLS商品化材料的90％以上。研制超高温激光烧结设备不仅代表了厂商的技术实力，也将拓宽这项技术的应用范围。在《超高温SLS｜聚合物粉床3D打印技术的重要发展》一文中，3D打印技术参考以史玉升教授团队的成果为例介绍了为什么以及如何实现超高温打印；此外，还报道了华曙高科的进展，其在2023年9月发布了面向超高温烧结产业化应用的高分子增材制造系统——UT252P，成功实现对PEEK等高温材料的稳定高效烧结（PEEK材料打印仅用于科研用途）。

华曙高科开发出高温SLS 3D打印机
此外，SLS技术的打印效率还具有进一步提升的空间，“面烧结”技术则将在其中发挥重要作用。据3打印技术参考了解，EOS基于LaserProFusion技术的新系统预计将要上市；另一家开展面烧结的公司是以色列的3DM，基于其独特的光学和架构配置可以将粉末床3D打印的速度降至每层1秒，从而将打印机的吞吐量提升10倍，基于该技术的设备正在开发中，具体的技术要点可参考《激光烧结“面曝光”3D打印迎来重要发展，大幅提高速度、降低成本，适应更多材料》（点击）一文。

9. 总结美国军方近年来关注的十类3D打印技术

多年来，美国着眼于持续增强制造业创新能力和竞争力，通过顶层设计、战略规划来引领增材制造产业发展；组建国家增材制造创新机构，发布《国防部增材制造路线图》《增材制造标准化路线图》《国防部增材制造战略》等，启动增材制造推进计划“AM Forward”，协调推动增材制造在国防装备、先进制造业中的示范应用并形成产业生态。

 

3D打印技术参考注意到，美国军方至今已经对多种3D打印工艺进行了资助（点击）。该内容主要对这些被资助和采用的工艺种类进行了总结。

10. 总结和解析九种铝合金3D打印工艺

铝合金一直是3D打印领域的热门材料，随着增材制造技术的快速发展，多种类型的金属3D打印技术被用于铝合金成型研究和应用。

本年度，3D打印技术参考总结了众多可用于铝合金3D打印的工艺类型、优缺点及应用方向（点击）。总的来说，铝合金材料3D打印技术的类别较为明显——制造高精度小尺寸零件（以SLM为主）、低成本批量小尺寸零件（以Binder jetting为主）和快速高效制造大尺寸零件。每一种技术都有适合的应用领域，无法相互替代。

END

技术文章的总结较为不易，非常多的内容需要花很多的时间、查阅大量资料来完备文章结构并保障内容无误。但受限于眼界与知识所能探查的范围，在已经书写的内容中仍旧可能存在一些明显的错误，希望读者能够指正；一些观点也受限于笔者自身的经历、经验等，可能存在偏颇，因此仅能算作一家之言，也仅可作为一个思考的角度，希望获得读者的理解与指正。

注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。