1性价比！面向生产级的设备、服务和材料时间就是生命，效率就是金钱。这两句被无数创业人士奉若圭臬的深圳语录，将在此次TCT深圳展上体现的淋漓尽致，更具性价比、注重生产级的产品、服务和材料将涌现在首届TCT深圳展的舞台上。以设备为例，此次HP将首次在国内推出新型工业级3D打印机 HP Jet Fusion 5200系列，这款设备最大的亮点在于全新配备新的“自然冷却模块”。 HP 5200设备将首次亮相中国上一款3D打印设备在生产效率上与SLS设备差别不大——虽然打印时间的速度大大加快，但是打印好的产品要在构建室自然冷却完成后才能解锁取出。此次推出的5200冷却模块被放置在打印构建室上方，3D打印零件在构建室没有得到冷却的情况下被自动转移到冷却模块中，而打印构建室则能够立即恢复打印作业，因此部件在构建室内等待冷却的时间被节省掉了，这意味着整个3D打印过程的时间将显著缩短。与之对应的是SLS技术的国产公司盈普光电TPM参展，据盈普CFO邝巨星表示：目前在华南地区的主要用户是3D打印服务中心，即“手板厂”，他们正从生产外观件和结构件到生产功能件和直接零件的方向发展。单一的SLA设备已无法满足需求，采购能够批量加工功能性样件的3D打印设备是必然趋势，而手板厂的采购诉求无非设备可靠、价格适中、打印质量好、少维修、售后靠谱。相较于进口的SLS设备而言，盈普的SLS在此有着极高的性价比优势。 盈普设备2模具钢粉末产品的价格大战由于增材制造的前景已经越来越明晰，将增材制造提到战略高度，动用集团资源用价格优势抢占市场布局，已经成为越来越多的金属粉末大厂的选择，而作为应用市场最大、造价成本最低的模具钢粉市场，价格大战将成为此次的重要看点。特别是传统工模具钢进行进入增材制造市场，这一类的企业在国内就有非常强大的销售渠道网络，熟悉客户的NC设备，当客户配置了金属3D打印设备以后能快速跟进客户。代表展商：一胜百模具（展位号 E16）、博乐特殊钢（展位号 F42）一胜百和Uddeholm钢厂是瑞典最知名的钢铁企业，其在钢铁行业有超过350年的服务历史，此次将在TCT深圳展上全面推出的面向金属行业的增材粉末 AM Corrax，AM Corrax将和现有的模具钢产品线同时推进帮助达成效率与成本的平衡——增材制造所带来的冷却流道能提升最终产品生产效率，传统NC加工将帮助模具企业控制和管理成本。 一胜百注塑随形冷却案例Voestalpine 奥钢联旗下的博乐特殊钢则是代表奥地利钢铁冶金的最高技术，此次深圳展将展示的包括 Bohler W722 AMPOW, Bohler N700 AMPOW, Bohler L718AMPOW的三个粉末产品。 博乐奥地利增材粉末工厂也接受客户订制的合金，或者对既有的250个Bohler标准钢种进行雾化，同时也能帮用户打印出理想的模具零件，并提出冶金和小规模生产建议和咨询。3增设初创企业展区前所未见的国内初创企业涌现9年前的2010年，一家名不见经传的小公司，在英国 TCT Show的初创企业展区（Start-up Zone）租了一个小小的摊位，一台黑色的桌面级3D打印机，吸引了无数关注的目光，打印机上印着MakerBot的字样。MakerBot @TCT 亚洲展 2019今年将有大量的深圳及周边初创企业登上TCT的舞台，包括主打MIM间接金属3D打印的，对标由Google领投的全球独角兽 Desktop Metal的深圳畅形增材和深圳升华增材；主打光固化设备的诺瓦智能和撒罗满科技等。 视频了解深圳本土企业的benchmark， 3D打印行业第一独角兽 Desktop Metal4超过25位来自各个地区的行业领先用户和专家的分享增材制造/3D打印对于整个华南地区的重要支柱产业将产生哪些影响？TCT深圳论坛邀请了国内外知名专家以及行业最领先级别的用户和我们分享，包括：欧洲机床协会总干事，参与编撰欧洲增材制造路线图的 Filip Geerts先生，全球知名行业分析咨询公司 CONTEXT副总裁 Chris Connery 先生，国内增材制造行业的意见领袖王晓燕女士等。领先的行业用户分享则包括了FLEX 伟创力公司全球增材制造负责人，Ami Galperin先生；李宁（中国）运动研发中心首席科学家，林永佳先生，珠宝行业享誉世界的伯明翰城市大学Frank Cooper先生；以及数字化口腔领先级的用户，第四军医大学高勃教授和深圳倍康美总经理康璇女士等。TCT深圳论坛详细日程如下:扫描下方二维码提前预约参观TCT深圳展免去现场50元注册费用及排队入场时间欢迎转发长按复制联系笔者：2396747576工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印专业展TCT首次登陆深圳，现场四大精彩看点前瞻

作为金属3D打印的重要材料之一，铝合金由于密度轻、弹性好、比刚度和比强度高等一系列优良特性，一直被认为是“朝阳材料”。它在军工、航空航天、汽车制造等领域已经被广泛的应用且具有很好的发展前景，与3D打印的结合更是使其迸发出新的活力。 SmarTech Publishing关于铝合金3D打印粉末基于不同应用的市场调查 然而相比钛合金、铁基、镍基合金，铝合金的3D打印研究和应用在近十年来才获得较快的发展，其主要原因还在于材料本身的局限性。而随着新型复合材料的诞生，传统铝合金的地位也受到了挑战，发展高强铝合金成为新的研究思路。本期我们重点关注影响铝合金3D打印应用的主要因素，以及国内高强铝合金的商用进展。 ▌制约铝合金3D打印应用的六大因素 目前3D打印用铝合金仍旧有限，主要原因有以下几个方面： 第一，铝合金成本低，3D打印加工的铝合金没有价格优势。 第二，大多数铝合金焊接性能不理想，铝合金的强化多归咎于析出相强化，而如Al-Zn系高强铝合金由于含有不稳定元素Zn，在3D打印过程中易导致飞溅，孔隙和熔池剧烈反应而不适合3D打印工艺。 第三，铝合金中如Mg、Li元素蒸气压完全异于Al元素，在3D打印过程中会首先蒸发出来。 金属打印本身是一个非常复杂的物理冶金过程 第四，铝合金具有很高的激光反射率（约 91%），这就要求必须具有足够高的能量才能将出来熔化，因此对设备提出了高要求。 第五，铝合金粉体的流动性较差，熔融铝的低流动性导致成形件成分不均匀也制约着铝合金在3D打印上的运用。 最后，铝合金的强氧化性生成的氧化膜会阻碍熔覆层与基体结合以及在3D打印过程中形成的气孔等缺陷也影响了铝的有效成型。 除了以上缺点，铝合金还具有高导热性，允许3D打印过程中快速成形，另外较高的导热性可以降低热应力产生，降低对支撑结构的依赖，但同时也增加了对激光能量的需求。（以上内容参考《铝合金增材制造技术在军工领域的研究进展》） ▌铝合金的应用现状及国内高强铝合金的商用情况 目前铝合金3D打印材料种类有限，一般为AlSi10Mg、AlSi7Mg、AlSi12等，其中AlSi10Mg几乎占据绝对主流。但AlSi系列合金的力学性能并不高，无法满足目前对铝合金增材制造零件高强度的要求。基于此，开发高强铝合金成为发展应用的必由之路。 福特使用铝合金3D打印的网状结构歧管 在过去10年间，空客公司针对航空用铝合金零件增材制造需求，开发出世界上第一种增材制造专用高强铝合金粉末材料Scalmalloy，其室温拉伸强度达到520MPa以上，为国际领先水平，已经应用于A320飞机机舱结构零件的增材制造。 采用Scalmalloy打印的A320飞机隔断结构 近日，英国铸造公司Aeromet International宣布了一项突破性成就，其专利A20X铝合金粉末已成为目前市场上用于增材制造高强度铝合金粉末之一。该材料经热处理后拉伸强度为511 MPa，屈服强度为440 MPa，伸长率为13%。基于该材料开发的航空散热结构件已成功替代传统采用钛合金制作的中温构件，并帮助法国某型号发动机实现瘦身。 A20X适用于要求耐用性的航空航天部件 国内方面，今年上半年以来陆续有高强铝合金粉末上市，它们分别由航天科工旗下的长沙新材料产业研究院和吴鑫华院士的苏州倍丰有限公司所开发。 长沙新材料产业研究院通过添加稀土元素及化学成分调整、后处理工艺摸索等手段，成功研制出了一种高强铝合金粉末材料。通过在国内多家用户不同型号设备上机使用验证，此种合金粉末材料的成型零件室温拉伸强度达到535MPa以上，屈服强度达到510MPa以上，延伸率达到12%以上。与空客公司研发的高强铝合金粉末产品性能相当，目前已被国内航空航天部门采购应用。 当前高强铝合金的性能对比（数据由笔者逐一查询，具体成分数据上传至QQ群） 由吴鑫华研究团队开发的Al250C材料则将目前可用于3D打印的铝合金材料达到了最高水平，其拉伸强度超过590Mpa，屈服强度可达580MPa，延伸率11%，制备的构件在250℃高温下通过了持续5000小时的稳定试验，相当于发动机常规服役25年的要求。此举受到了包括美国通用、波音、雷神、赛峰等多家航空巨头的重视。 Al250C粉末 Al250C拉伸强度与其它铝合金对比 END 根据SmarTech的介绍，铝合金占金属3D打印中所有金属粉末的消耗量（按体积计算）将从2014年的5.1%逐渐提高到2026年的11.7%左右。铝合金正在追赶上钛、镍和钢等材料，成为支持增材制造下一代发展的重要机遇。 在研发适用于增材制造的新型铝合金粉末材料的同时，不仅要提高力学性能，还要控制成本，使得材料能够推广应用。但从另一个角度来说，成本又不是问题，因为高强铝合金的应用多集中在航空航天和军工领域。 EOS AlSi10Mg、Scalmalloy、A20X详细数据文本以及上述材料的成分情况，吴鑫华研究团队关于高强铝合金的研究情况已上传QQ群。 欢迎转发 延伸阅读： 重点解析：铜材料的直接打印问题 利用高性能复合材料和金属打印解决更多制造挑战 采用点阵结构替代支撑实现轻量化和高强设计 3D打印+拓扑优化制造542*542*141mm的钛合金无人机框架 长按复制 联系笔者：2396747576 工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738

未来的飞机是什么样子？采用什么结构、材料，动力来源如何？为了验证“大飞机”上的技术，通常会采用“小飞机”进行实验，只有经验证机验证过的技术，才能安全地应用于其他飞机上。因此，称验证机为技术先驱毫不为过。基于此，中国商飞“灵雀”项目应运而生。 灵雀H设计与试飞过程 中国商飞下属的北京民用飞机技术研究中心，便是专门开展未来飞机设计、研发与验证的机构，简单的说，就是研究未来30年以后的民机。据笔者了解，该中心承担的灵雀H验证机大量采用了3D打印技术，本期，3D打印技术参考就带来该项目实施过程中在使用3D打印技术时遇到的困难与挑战。 ▌灵雀H—次承力部件和起落架舱均采用先进3D打印技术 “灵雀H”验证机翼展6米，创新性采用氢燃料电混合动力技术，旨在验证以氢燃料电池为主、锂电池为辅的混合动力技术在飞机上使用。“灵雀H”验证机机身大量运用复合材料，次承力部件和起落架舱均采用了先进的3D打印技术。 ●材料工艺：尼龙玻纤，SLS ●打印部件：主要为机头、发动机短舱、起落架舱 这些部件都有同样的特点，即外部是复杂的曲面，内部有大量的系统结构，非常复杂且难加工。采用传统的玻璃纤维复合材料，需要制造模具，成本高、周期长。而且有可能零件变形过大，造成超差，装配困难。采用3D打印工艺，可以一次成型整个部段，无需开模，成本低、周期短，无需装配，还减轻了结构重量。 ▌面临的挑战与应对策略 若采用3D打印直接制造传统结构零部件，则无法充分发挥3D打印的优势，甚至可能放大该技术的局限性。项目团队在充分认识了3D打印技术的特点和局限性之后，在满足结构功能、性能、重量等的基础上，开展了飞机系统部件的集成化和轻量化设计。在项目实施的过程中，也遇到了一些挑战： 1、结构一体化设计：不仅要考虑到飞机系统的布置、载荷工况、结构强度，还要考虑3D打印的工艺约束，对于设计来说有一定难度。 2、轻量化设计：为了减轻每一克重量，都做了大量的优化设计工作，包括拓扑优化、点阵结构、尺寸优化等等。 3、活动面设计：起落架舱门在飞机起降过程中要打开或关闭，SLS虽然可以打印活动结构，但是对于精度、间隙、变形等问题，研发团队仍然做了大量试验后才找到最佳方案。 3D打印的灵雀H验证机机头 根据3D打印技术参考对比其他应用开发过程以及笔者自身的经验得出结论，任何设计团队在进行结构优化的过程中，不仅仅要考虑结构的问题，更要考虑工艺问题。设计团队只有详细了解具体的3D打印工艺，设置合理的设计约束，才能实现部件既能做的出来，又能实现功能性。 3D打印的铰链的测试件 灵雀H活动结构件的间隙设置最能体现这一要求，如果活动间隙设计的太大，两个结构就会发生相对位移，不利于活动面的精度控制；如果活动间隙设计的太小，那么活动阻力就会特别大，甚至在打印的过程中粉末会被烧结到一起，根本无法活动。设计团队因此做了几十组不同间隙的试验件，最终才找到最佳的间隙设计值。 灵雀H整体打印的活动结构 在材料方面，经过玻璃纤维增强的尼龙，其机械强度、尺寸稳定性和耐热性能都会有显著的提高，尤其具有良好的耐摩擦性和耐耗性。玻璃纤维的加入也会提高复合材料的导热、导电性能，从而可以制备出功能复合材料。 ▌3D打印为飞机减重，加速迭代改进 2019年1月-3月，“灵雀H”新能源验证机开展了4个构型10架次的试飞任务，充分验证了氢燃料电池动力系统，标志着中国商飞未来民机在新能源领域的探索取得实质进展。 起飞过程降落过程 在本项目中，验证机机头、发动机、短舱等复杂机构件均通过3D打印技术制造，飞机总重不足30公斤，复合材料和3D打印技术的使用显著降低了飞机结构重量和部件数量；同时基于快速制造的特点，从立项到首飞，仅用了5个月时间。经过快速迭代改进，“灵雀H”验证机航时超过24小时，实现了向飞机减重和工程应用的方向发展。 关于尼龙材料以及玻璃纤维增强尼龙材料的相关资料已上传QQ群。 欢迎转发 延伸阅读： 采用3D打印制造火箭发动机的设计与工艺考量 采用点阵结构替代支撑实现轻量化和高强设计 中国航发：基于增材制造的微型涡喷发动机轻量化设计及试验 兵器：3D打印助力巡航导弹等高超声速武器制造 长按复制 联系笔者：2396747576 工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738  

尊敬的航空航天产业同仁：北京航展组委会诚邀您参加第十八届北京国际航空展（2019年9月18日-20日，国家会议中心）。本届航展以“智慧、科技、合作、融合”为主题，展示内容涵盖精密制造、维修与工程、合金与材料、发动机及燃气轮机、机场与空管、商业航天等专业领域，打造航空航天新技术新产品发布平台。为进一步提升展会专业性，航展同期举办国际航空发动机论坛、高温合金产业峰会、地月空间经济论坛、机场新技术创新与发展论坛、航空航天材料表面处理技术与产业发展论坛、商用飞机增材制造技术应用论坛、民用飞机材料产业峰会以及多场中外航空航天圆桌会议，届时数千名国内外专家学者莅临各论坛峰会，在新中国成立70周年之际，为您奉上一场航空航天科技盛筵。在此，我们诚邀您及贵单位参展参会参观，共襄行业盛会。扫描下方二维码，进行参观预登记2019北京航展官方门票（纸质版）现已正式发布，若有需要的单位请咨询组委会。咨询电话：010-87730880分机8008 魏先生 林先生了解更多详情请登录北京航展官网：www.beijingaviation.com北京国际航空展欢迎转发长按复制联系笔者：2396747576工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：参观预登记 | 2019年第18届北京国际航空展将于9月18-20日在京举办

增材制造技术的发展为航空发动机的设计和制造带来了诸多便利，但其在航空发动机上的应用大多局限于单个零件的加工制造，如何在整机的范畴上对增材制造技术加以利用，满足提高性能、可靠性、集成化和轻量化的需求，无疑是未来研究的重点方向。 微型涡喷发动机测试过程（GE2016） 近日，中国航发动研所以一款微型涡喷发动机为技术验证平台，开展了基于3D打印的航空发动机结构集成化及轻量化设计研究，并针对3D打印的零部件及整机开展了验证试验工作，获得了一款经试验初步验证、可靠、零件全部采用3D打印制造的微型涡喷发动机。本期，3D打印技术参考对该项目进行介绍。 全3D打印的涡喷发动机（中国航发2017） ▌项目总体思路和方案 该项目的预期目标是与采用传统加工工艺的发动机相比，发动机本体零件数减少50%以上，发动机本体减轻质量不低于15%，推力提升不低于10%。整个项目分为三个阶段实施：发动机集成化设计、发动机轻量化设计，以及为提升发动机性能的创新型冷却构型设计。 3D打印发动机研究总体思路（航发动研所2019） ▌发动机集成化设计研究 当前的微型涡喷发动机采用了大量螺栓连接和焊接等形式进行零件装配。如果采用3D打印直接制备传统结构零部件，则无法充分发挥增材制造技术的优势，甚至可能放大该技术的局限性。为此，项目团队须结合3D打印技术的特点及局限性，打破传统工艺下发动机设计的思维定式，在满足结构构型约束、性能约束、工艺约束、强度约束及刚度约束等多约束的基础上，开展发动机零件结构集成化设计研究，实现一体化打印，从而省去连接件和焊接件的使用，减少零件数量，降低装配难度，提高发动机寿命及可靠性；同时，省去部分零件安装边的设计，达到减轻零件质量的效果。因此，最终确定零件整合方案，以减轻发动机质量、提高结构可靠性为目标。 集成化设计思路 创新团队在详细剖析传统发动机零件结构、功能、材料及装配关系后，制订了多种零件集成化方案。针对集成化结构开展了性能评估、结构强度评估、转静子间隙评估及增材制造工艺可行性评估，突破了可提升结构可靠性的集成化设计技术，实现发动机本体零部件数量减少81%。 发动机集成化设计对比图（航发动研所2019） 微型涡喷发动机原模型结构优化及相应零件实物示例（中国航发2017） ▌发动机轻量化设计研究 结合发动机零部件结构功能与承载性能约束，创新团队将面向增材制造工艺的拓扑优化技术应用至零件的轻量化设计中。利用变密度拓扑优化设计驱动材料分布，从而获得零件高效、轻量化的创新构型。在此基础上考虑增材制造工艺约束性，对拓扑优化构型进行重构，优化零件结构形式，实现拓扑构型的可制造性及工程适用性。针对拓扑空间较小的集成化静子件，则利用增材制造可实现高度复杂构型成形的特点，对集成化零件进行结构适应性改进，在确保结构刚度和强度的基础上，实现静子件的轻量化设计。 轻量化设计方案 创新团队采用面向增材制造工艺的拓扑优化技术完成了发动机主要零部件轻量化设计，包括转子件和静子件等，最终实现整机减轻质量17.3%。 集成化静子件轻量化设计前后（航发动研所2019） 发动机结构优化前后质量对比 ▌空心叶轮盘冷却设计研究 根据拓扑优化设计后的转子件空腔结构特点，创新团队提出了一种新的气冷叶轮盘结构。其基本原理是从离心叶轮背腔引冷气，通过空心涡轮轴，到达叶轮盘内部进行冷却，从而达到叶轮盘温度降低的效果，可以显著提升发动机性能。 新型冷却结构设计方案 ▌整机验证 发动机的转子件仍采用传统工艺制造，其他零部件均采用3D打印，串装后的发动机已完成两次点火试验，性能达标，状态稳定。 3D打印的涡喷发动机零件成品状态（中国航发2017） 实验后发动机分解图（航发动研所2019） 为验证串装3D打印发动机的场外工作能力，创新团队将其装在航模飞机上，进行了飞行试验。 串装发动机航模试飞（航发动研所2019） END 中国航发动研所团队以微型涡喷航空发动机为技术验证平台，探索3D打印技术在航空发动机设计和制造领域的应用研究，从本项目获得的集成化、轻量化设计技术对提升发动机设计和制造能力具有重要意义，可推广应用至高性能发动机的研制。 项目的实施无疑能够使技术团队得到很好的训练，能够有效提高增材制造技术水平，积累更多的设计经验，有助于提升增材制造技术在国产大涵道比涡扇发动机中的工程化应用水平。 欢迎转发 延伸阅读： 3D打印在固体火箭发动机上的研究现状及国内应用案例 3D 打印在航空航天领域的研究现状及国内应用案例 3D打印如何助力巡航导弹等高超声速武器制造 采用3D打印制造火箭发动机的设计与工艺考量 长按复制 联系笔者：2396747576 工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738

3D打印技术在个性化骨科医疗植入物领域已有很多应用案例，如3D打印的颅骨、下颌骨、肩胛骨、胸骨、脊柱笼、髋臼杯、膝关节、截骨融合器等，均已在临床手术中获得了应用，部分产品也已实现了稳定的批量化生产。 由于骨科植入物直接与患者的生命健康息息相关，因此在手术植入之前必须完成大量的研发试验，包括原材料的选取和测试、结构形式的确定、动物试验的验证、临床手术的实施等等。经过多年实践，3D打印骨科医疗植入物在应用过程中积累了很多宝贵的经验。本期，我们对3D打印医疗植入体的安全性及国内审批流程和注意事项进行介绍。 ▌材料、设备、认证三位一体 材料是金属3D打印植入物的核心部分之一，使用第三方的粉末材料意味着需要承担更多的产品一致性风险，也需要重新梳理工艺流程。而用绑定原厂进口的粉末材料则会增加产品的成本。因此，医疗器械制造商需要在最开始时就要考虑材料成本和安全性的问题。 SLM制造的髋臼杯 设备也是实现产品稳定制造的重要因素，对于医疗产品的打印，应当一台设备专门用来生产一种材料，一机多用不仅无法保证安全更无法通过医疗认证。工艺品质的一致性也很重要，减少人机交互时间并确保高标准的系统安全性，使得许多医工所完成了众多高标准的定制化植入体制造。 Materialise公司创始人表示，医疗认证是一个复杂过程，它不仅是一台设备需要认证，而是整个制造流程都需要严格审查。这造成了医疗审批的困难，也限制了3D打印植入体的普及应用。接下来我们来了解国内是如何做的。 ▌国内3D打印医疗植入物审批流程 骨科医疗植入物属于三类医疗器械，国家食品药品监督管理局（NMPA）规定对其实行生产许可证和产品注册制度，此类产品需经过严格的临床试验过程和审批流程，取得产品注册证需要较长的周期，普遍长达3-5年。 金属打印的脊椎植入物 国家食品药品监督管理局的审批流程如下：在收到完整的申请资料后，开具受理通知书。之后于50个工作日内，做出是否给予批准的决定。对不予批准的应书面说明理由。申请者对NMPA的审批结论有异议的，可在收到审批结论后30日内提出复审申请。若有违反规定，办理医疗器械新产品申请时，提供虚假证明、文件资料、样品，或者采取其他欺骗手段取得医疗器械新产品证书的，NMPA将撤销其新产品证书，两年内不受理其新产品申请。 3D打印的陶瓷植入物 对骨科医疗植入物的要求包括材料的生物相容性和生物毒性、植入物与局部解剖组织的匹配程度、植入后与原组织所构建的生物力学环境等。考虑到上述因素，医用3D打印材料的种类就受到诸多限制。其中常用的金属植入物材料包括钛合金和钴铬钼合金。常用于SLS技术的生物高分子材料有４种：左旋聚乳酸、聚己内酯、聚醚醚酮（PEEK）以及聚乙烯醇（PVA）。生物活性陶瓷材料则包括羟基磷灰石（HAP）和β-磷酸三钙（β-TCP）等。 ▌国内3D打印医疗植入物审批过程存在的问题 按照现行的医疗器械审批制度对3D打印产品进行审核，目前还有两个突出的问题亟待解决。既有3D打印技术本身需要解决的问题，也有管理制度创新的问题。就3D打印技术本身而言，用该技术生产出的关节假体、脊柱固定系统等，目前较多考虑的是其静力学性能，对于其磨损性能、疲劳性能则关注较少，需要进一步的验证。此外，目前关于3D打印产品的研究主要集中在前期结构设计方面，较少关注产品成形过程中组织结构的变化。如何将3D打印技术结构设计与成形过程中的组织研究结合起来，客观评价产品的安全性能是未来研究的重点。 3D打印的椎间植入物 从行业监管的角度来看，目前这套审批制度是根据批量产品的生产特点设计的，但个性化骨科医疗植入物不可能针对每个个体进行临床试验，关于这方面的法规指导缺失，导致医生、企业家、工程师无所适从。建议监督的重点从临床试验往前推移，深入到产品生产的流程中，从选用的打印材料是否符合安全性，生物相容性标准、打印成型产品是否有效（与预期的相应功能重建、替代、补偿的实现程度）、植入人体后是否可靠（有效性在多长时间内能稳定发挥作用）等方面进行更加全面、细致、深入的考察，从管理制度上加以创新，从而解决3D打印骨科医疗植入物的监管难题。 END 目前，FDA已批准的3D打印骨科植入物达百余个，其中不乏国内产品。同时国内的研发应用也取得了很多成果，在材料选择、认证流程制定、配合主管部门审查等方面积累了很多经验。国内定制式医疗器械的法规标准同样进步很快，3D打印植入性器械的技术工艺已被纳入监管范围，相关的收费标准也不断在得到明确。 欢迎转发 延伸阅读： 医疗奇迹：3D打印如何改善我们的生活 3D打印如何辅助医生手术，如何宽慰患者 医学3D打印的主要类别及其改变该行业的方式 国内对3D打印医疗器械的生产、应用有哪些严格要求和限制 长按复制 联系笔者：2396747576 工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738

2019中国商用飞机增材制造技术与应用论坛2019年9月17日（星期二）2019年9月18日（星期三）论坛上午日程 09:00-12:00 论坛下午日程 13:30-17:302019年9月19日（星期四）参观第十八届北京国际航空展会议论坛报名联系人：北京航展组委会孙一豪 13381163706 ；010-87730641邮箱：bruce@cpbjlf.com张晶晶 18813063520；010-87730641邮箱：jessica@cpbjlf.com欢迎转发复制联系笔者：2396747576工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：2019中国商用飞机增材制造技术与应用论坛将于9月18日在京召开

高超声速武器是指以高超声速飞行技术为基础、飞行速度超过6倍声速的武器。这类武器航程远、速度快、结构简单、性能超卓，能够快速打击远程目标，在军事上具有很重要的意义，被军事专家称为继螺旋桨、喷气推进器之后航空史上的第三次革命性成果。▌高超声速武器与超燃冲压发动机高超声速武器主要包括高超声速制导炮弹、侦察机、巡航导弹、钻地弹、轰炸机等。作为高超声速武器的源动力之一，超燃冲压发动机的研制成为军事强国竞争的焦点。2015年，我国首次公开证实成功研制超燃冲压发动机并实现高超声速飞行器自主飞行实验，因此成为继美国之后第二个实现以超燃冲压发动机为动力的高超声速飞行器自主飞行的国家。超声速飞行器与常规飞行器也不尽相同超燃冲压发动机与常规火箭发动机的不同之处在于，前者在攀升过程中直接从大气里获取氧气而不必携带氧化剂，发动机内部的流动是超音速的，因此燃料的点火无异于在龙卷风中点燃一根火柴。超燃冲压发动机工作过程超燃冲压发动机的整个结构在工作过程中整体会处于非常高的温度状态，当飞行速度为6倍声速时，燃烧室温度达2700 K左右，进口处的温度甚至也达到1500K。因此发动机各部分结构的热防护具有非常高的要求，目前在超燃冲压发动机各组成中，大量使用再生冷却热防护技术（推进剂先流过推力室内外壁间的冷却套，带走燃气传给室壁的热量，然后进入喷注器喷入燃烧室的外冷却）。超燃冲压发动机结构▌传统加工手段为何难以制造？以超燃冲压发动机燃烧室为例，该部件是整个推进系统中难度最高的零部件之一，决定了超燃冲压发动机技术的总体发展水平。其内部气流速度高、空气湍流现象严重，实现可靠点火与稳定燃烧极为困难。对于燃烧室而言，需要精密的流道尺寸控制来满足燃烧状态要求，足够的壁面耐烧蚀性来维持高速高温气流的冲刷，较高的结构强度来保证内部持续高压作用下结构完整性。对采用主动冷却的燃烧室而言，还需要结构留有细小狭长的冷却气 /液流通道，燃烧室结构更加复杂。再生冷却薄壁夹层结构这都为超燃冲压发动机燃烧室的加工提出了很高要求，即使采用传统工艺能够制备，也需要将其分解成数量众多的零部件、加工成型后经由复杂装备得到，由此，复杂的装配尺寸链传递将直接导致相关零部件需要具备非常高的加工精度，而且加工与装配消耗的时间也将导致燃烧室制备周期相对漫长，此外大量的零部件装配势必引入较多的附加质量，这些无效质量将使整台发动机的有效推重比降低。▌3D打印成为解决结构问题的关键技术包含如此精密流道的超燃冲压发动机再生冷却燃烧室在几年前几乎无法实现，直至引入3D打印技术后才得以解决，而该技术也成为解决这一结构问题的关键所在。与火箭发动机再生冷却系统相比，超燃冲压发动机主动冷却系统中冷却通道尺寸更小 (水力直径约2 mm)，冷却通道入口流动 Reynolds 数更低。2016年，美国ATK公司采用激光粉末床熔融技术，实现了燃烧室的一次性整体成型，不仅大幅降低了设计与制备难度，而且有效提高了燃烧室的整体性能。超燃冲压发动机测试过程为了测试粉末床熔融工艺可以达到的强度，该型燃烧室在兰利测试中心进行了为期20天的风洞测试，其间对多个高超声速飞行工况进行了模拟试验，试验中燃烧室工况达到了前所未有的持续推进时长。根据测试结果，该型燃烧室成功通过了全部考核试验，而没有出现结构失效，甚至在超出预期实验条件的情况下仍然保持了良好的状态，超额达到了设计要求，充分说明了激光粉末床熔融技术的实用性。▌采用3D打印制造超燃冲压发动机全部零件，可能并非纯金属打印采用3D打印制造带有复杂冷却流道的推力室，同时满足了对复杂设计、低成本和快速交付的要求。今年7月，美国武器制造商雷神宣布开发一款新型吸气式高超音速武器，其中源动力超燃冲压发动机的全部零件将采用3D打印制造。笔者认为此处所谓的全部零件应当是全部的核心部件，如进气道、隔离段、燃烧室和尾喷管，这在技术上是可行的。当前，激光粉末床熔融技术的最大成型尺寸达800×400×500毫米（Concept Laser X line 2000R），制造精度也可达到0.05mm；在材料方面，高温合金也常被用于制造再生冷却结构。但超燃冲压发动机的热防护是一个极复杂的工程，涉及的材料和结构要求繁多，金属打印和金属高温材料可能并不是唯一选择。HRL开发的3D打印陶瓷耐高温达1700℃受到军方重视2016年，休斯研究实验室创新性的提出了3D打印SiOC的方法，它采用一种新研制的预陶瓷化树脂为原料，将该型树脂通过3D打印固化成型后在惰性气体氛围中加热至接近1000℃高温，使材料中的树脂充分反应、形成完全的陶瓷化状态，从而得到需要的陶瓷基复合材料。该类 SiOC 材料具备的优秀性能，耐高温温度超过1700℃，有望达到航空器动力系统与高超声速飞行器的大型构件，电子设备与微机电系统中复杂部件等的使用要求，因此受到了美国空军实验室的重点关注。后者以此为基础进行了一系列的测试及风洞试验。美X-51A超燃发动机飞行器因此，对于采用3D打印制造超燃发动机所有零件的提法，国外公司所采用的可能并不是单纯的金属打印技术和高温材料。相对来说，更高级别的打印技术和更高性能的材料，应当是国内有必要关注的。END相对于国外的高调，国外显得很是默默无闻，然而这并不意味着中国真的就寂静无声。笔者在查询资料的过程中，美国的专家反复的提到中俄是否在开发同类技术，同样的，中国何尝不是把他们当做假想敌？由于国内的技术通常处于秘而不宣的状态，但从众多的研究资料和媒体报道来说，中国的水平并不能称之为落后，更有可能是保持在同步的水平。2018年12月，中国航空工业空气动力研究院发布消息称，我国10马赫超燃冲压发动机风洞试验获得成功↓。 欢迎转发延伸阅读：3D打印在固体火箭发动机上的研究现状及国内应用案例3D 打印在航空航天领域的研究现状及国内应用案例3D打印火箭再生冷却推力室的材料、机遇与挑战采用3D打印制造火箭发动机的设计与工艺考量复制联系笔者：2396747576工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：兵器：3D打印助力巡航导弹等高超声速武器制造

2019年7月，由嘉思特华剑医疗器材（天津）有限公司自主研发的3D打印髋关节植入物产品通过国家药品监督管理局(已改名NMPA)审批，获得了医疗器械注册证。截至目前，国内通过审批的金属3D打印医疗器械生产厂商上升为两家，但覆盖产品实则仍是三种。爱康3D打印医疗产品审批的种类虽然少，但国内医疗机构对3D打印植入体（金属）的临床案例实则涵盖了各种各样的植入体类型，造成通过审批的定制式植入物种类少的一方面因素在于用于诊断治疗罕见特殊病损情况的预期使用人数极少，没有足够的人群样本开展临床试验，另一方面原因则在于相关标准的缺失和漫长的审查制度。近日，国家药品监督管理局公布《定制式医疗器械监督管理规定（试行）》，计划于明年1月正式实施，其中不仅对包括3D打印在内的定制式医疗器械的生产明确规定，更对应用场景做出了严格限制。本期，3D打印技术参考就对这些严格规定进行揭示。▌拥有同类注册证才能生产《规定》对定制式医疗器械生产企业进行了限定，包括：●有定制式医疗器械研制、生产所需的专业技术人员；●具备定制式医疗器械研制能力和研究基础；●有相同类型的依据标准规格批量生产的医疗器械注册证及相应生产许可证（境外生产企业应当持有注册地或者生产地址所在国家或者地区医疗器械主管部门出具的企业资格证明文件）；●有相同类型的依据标准规格批量生产的医疗器械的生产能力和生产经验，并符合相应的质量管理体系。嘉思特3D打印和传统方法制造的髋臼杯这意味着，定制式（包括3D打印）的医疗器械只能在传统的生产企业中产生。而如果具备定制式医疗器械生产资格的企业不具备相同类型的依据标准规格批量生产的医疗器械产品的有效注册证或者生产许可证时，企业不得生产，医疗机构不得使用。▌对医疗机构和医师进行严格限制在目前众多的临床案例中，正在进行或进行过定制式医疗器械手术的医疗机构覆盖范围非常广泛，但《规定》也对其进行了限定：●三级综合或者三级专科医院，具有与使用的定制式医疗器械相适应的诊疗项目；●有在医疗机构注册的、能够使用定制式医疗器械的主诊医师；●具备使用同类已上市产品的经验，已开展同种疾病研究和治疗，临床专业水平国内先进；●具备较高的医疗器械管理水平，已建立完善的医疗器械使用质量管理体系，具备医疗器械使用评价和医疗器械不良事件监测能力。国内3D打印植入手术走在前列的部分医疗机构以此看来，国家对定制式医疗产品的管理达到了非常高的程度，这可能会在一定程度上限制医师的发挥空间，也将病患的可选择范围缩小。这是否会对定制式医疗器械的普及应用带来阻碍，目前尚不得知。▌研制和生产须满足特殊要求定制式医疗器械的研制和生产除符合医疗器械生产质量管理规范及相关附录要求外，还应当满足以下特殊要求：●人员对于参与产品设计制造的医务人员和工程人员应当有明确的分工和清晰的职责界限，能够进行充分的沟通和交流。●设计开发制作订单应当全面、完整地反映所要设计的定制式医疗器械的参数特点，以纸质形式呈现；数据处理软件必须经过验证和确认；数据传递过程也须对交互平台进行验证，防止信息丢失；任何发生的更改，都必须记录在案，并完成相应的验证过程，与授权主诊医生确认。网格结构参数化设计●质量控制生产企业应当规定定制式医疗器械产品的放行程序、条件和批准要求。质量控制需要有明确要求▌生产记录保存覆盖产品寿命期《规定》要求生产企业建立每一件定制式医疗器械产品的唯一识别编号，并确保信息具有可追溯性。定制式医疗器械相关文件记录的保存期限应当不少于生产企业所规定的医疗器械的寿命期，对于植入性定制式医疗器械的文件记录应当永久保存，对于非植入的其他定制式医疗器械的文件记录应当自放行产品的日期起不少于5年。END今年7月，国内第一批定制式医疗器械团体标准正式实施，其中对定制式医疗器械的质量、设计、医工交互过程监控、力学测试方法等给出了具体要求，这意味着我国将3D打印植入性器械的技术工艺正式纳入监管范围，也预示着我国医疗3D打印应用开始走上快车道。《定制式医疗器械监督管理规定》的发布，则会使行业的发展更加规范。《定制式医疗器械监督管理规定（试行）》已上传QQ群。欢迎转发延伸阅读：标准初定，国内医疗3D打印的现状及未来发展的难题在哪里动画揭示：髋臼杯的机械加工、3D打印及植入过程医疗奇迹：3D打印如何改善我们的生活医疗：PEEK相较金属植入物的优势与不足复制联系笔者：2396747576工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：国内对3D打印医疗器械的生产、应用有哪些严格要求和限制

一架全新的商用飞机首次飞向天空总有其特殊意义，作为划时代的产品，空客A350 XWB 从设计之初就明显侧重于材料和生产工艺的创新—其目标不仅仅是打造世界上最有效率的飞机。增材制造作为面向未来的技术，在开发过程中被充分考虑。作为测试项目的一部分，来自 Sogeti High Tech 的专家以创纪录的速度成功地为客机垂直稳定翼的前翼梁开发了一种线束支架，从初始草图到最终成品只用了两周时间。EOS 的技术和专业知识为这一开发过程提供了关键保障。轻量化和高质量：使用 EOS Aluminium AlSi10Mg 实现垂直尾翼支架的一体化设计。（来源：EOS）▌面临的挑战该项目的目标是为最新空客机型开发电缆布线支架。该支架用于垂直稳定翼上摄像头的供电和数据传输，使乘客能够看到机舱外部的景象，并为飞行员指引地面方向。任务面临的最大挑战是，交货时间只有短短的两周。整个开发过程必须在此时间段内完成：通过对零部件和当前安装的分析，进行拓扑优化以及成品的参数设计和生产。支架还需要使用尽可能少的支撑结构，以避免后期处理。另外，组件的规格要求集成卡入式电缆固定件、减轻重量，并符合后续航空工业认证的严格要求。传统方式生产的组件由成型的金属片材零部件和许多铆钉组成，总共超过 30 个单独零部件。上部的插头连接器由塑料制成，使用的材料与支架的其他零部件不同。目标是开发一个集成式解决方案，包括插头连接器在内的单一零部件，这样能够大大减少构造和安装时间。通过基于拓扑优化的参数究来确定增材制造的减重目标。▌解决方案：30个零件集成为一个，金属3D打印制造对于这个新组件，Sogeti High Tech 采用经过实践验证的开发过程，用于设计零部件。该项目首先根据即将采用的制造过程，对现有的传统方式生产的组件进行分析，结果非常乐观。针对该组件的功能、材料和原来复杂的结构，金属3D 打印技术是理想选择。借助该技术提供的设计自由度，复杂结构可以通过单个零件实现，这意味减轻重量的同时不影响其功能。采用增材制造技术进行一体化设计的尾架将零部件数量从 30 个减少到 1 个。（来源：Sogeti）铝合金（AlSi10Mg）是薄壁复杂结构的理想选择。与外部区域的接口保持不变形成了非设计空间，这意味着不需要对其进行任何更改。将定义的负载作为参数研究中拓扑优化的边界条件，为新设计提供依据。按照惯例，将 CAE 软件用于拓扑优化计算；相比之下，设计结构时使用了专用的解决方案，将自由曲面用于重新设计。Sogeti High Tech 独立完成设计。为了满足两周的交付周期，EOS 使用 EOSPRINT 软件，计算出通过拓扑优化结果计算出构建时间和优化参数。从而以 CAE 呈现制造的零部件，同时还兼顾制造过程的可能性和局限性以及避免支撑结构。除了出色的硬件外，EOS 全面的专业知识也为零部件顺利制造提供了保障。▌成果：19 小时完成制造，减重30%，实现全面定制化通过 Sogeti 和 EOS 之间的合作，开发出针对增材制造优化的零部件，充分利用 SLM 技术所提供的设计自由度，同时兼顾其限制因素。这样就可以将电缆布线的插头连接器集成到设计中，对特定关键区域进行局部加强，从而优化结构。组件内的自支撑孔隙和支柱可以稳定当前结构并将后期处理成本降至最低。此外，3D打印可以实现按需制造，无论何时需要，都可以极快的速度生产支架。在 EOS M 400 上以 90μm 的层厚度进行制造时只需要 19 个小时，而传统制造则需要 70 天，这等于生产时间减少了 90％ 以上。归功于许多单独步骤和之前 30 个零部件已经集成在一个中央组件中，现在仅需一步即可进行生产。此外，现在也不再需要对各个零部件进行单独生产，更无需库存，这就节省了大量的费用。整个装配件的存储也非常简单。Sogeti 生产和开发环节节省了大量的时间。从初始草图到最终组件完成的整个过程只需要两个星期。这个交货时间非常惊人。同时，该设计减轻了可观的重量。传统制造的零部件重达 452 克，而增材制造的线束支架重仅 317 克 —众所周知，航空工业千方百计减轻每一克重量，以便将燃油消耗降至最低。欢迎转发延伸阅读：3D打印集成制造的最佳实例：从855个零件到12个零件的非凡效益3D打印+拓扑优化制造542*542*141mm的钛合金无人机框架空客为未来航班生成仿生设计看波音如何在集成机械设计中应用增材制造复制联系笔者：2396747576工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印助力空客部件功能化集成—两周时间完成从设计到成品制造