以美国F22战斗机配套的F119发动机为例，其涡轮前进气温度为1700℃，而F119发动机涡轮叶片用的是第二代单晶高温合金CMSX-4，其熔点是1343℃。换句话说，发动机燃烧室产生的燃气温度比单晶高温合金的熔点还要高出近四百度，那么燃气吹在涡轮叶片上，它不会被融化吗？从生活实例了解冷却原理纸锅烧水：对于纸而言，下面烧火就不是熔点的问题了，是会被烧掉的。但是只要锅里面有水，纸锅就不会烧掉。这是因为纸把热量传导到了水里面，保证自己的温度不上升。同样的，涡轮叶片也采用了传导冷却的方法，把叶片做成中空，里面有冷空气等冷却介质流过，就可以实现降温。纸锅烧水炒肉炸鱼，勾芡挂浆：要保留肉鲜嫩的口感直接下锅去炸和炒，都会因为快速升温而老化。但只要给肉的表面包上一层淀粉，就减少了热量向肉的直接传导，肉也就不会老化。涡轮叶片也一样，首先包上一层热导率很低的耐热涂层，然后中空的叶片表面上打很多小孔，把里面的低温气体放出来包裹在叶片表面，空气就成为了低热导率的材料，这叫做冷却气膜。叶片“勾芡挂浆”这两种技术形式即热障涂层和气膜冷却技术，前者能够提供两三百度的冷却温度，后者则能达到近四百度的冷却温度。在这两方面的作用下，叶片就能够在高于其熔点的温度下正常工作。这和冰制的勺子搅动沸腾的热汤非常相似。那这和3D打印有什么关系？涡轮叶片大多采用精密祷造再机加工的方式制造，也有的会采用切削和锻造工艺。铸造嘛，少不了脏乱差的环境，即使使用3D打印蜡模，也免不了费时费力。总之，传统的工艺在制造成本、材料浪费和制造效率方面都面临挑战，金属3D打印则提供了新的选择。涡轮叶片增材制造工艺当前能够查阅到的3D打印叶片制造商并不太多，他们有西门子、Sintavia、GE等，所采用的的设备品牌分别是Eos、Slm Solutions以及Arcam。在今年TCT期间，笔者也曾看到铂力特、上海探真打印了大型的飞机发动机叶片。铂力特打印的大型航空发动机风扇叶片西门子工业燃气涡轮机测试中心的工程师团队首先使用增材制造重新设计了涡轮叶片的生产工艺，并取得了重大突破。研发团队采用创新的内部几何设计和尾部扩散扰流结构，进一步提高了冷却效率，需要注意的是，叶片的结构是经过了重新设计的。如下图所示，复杂的内部通道、交错肋和孔结构可以最大限度地提高热传递和冲击冷却效果。内有孔道的结构可使冷却介质流过，降低叶片温度3D打印的涡轮叶片由多晶镍超合金粉末制成，该材料使得叶片能够承受高压、极端温度以及涡轮机的高速运转的旋转力。在满负荷核心机试验中，这些燃气轮机叶片运行速度超过1,600公里/小时，受力高达11吨，被摄氏1,250度的气体包围，然后利用超过摄氏400度的空气冷却。这些先进叶片的设计改进了冷却性能，最终提高了西门子燃气轮机的总体效率。Sintavia 3D打印的飞机发动机涡轮叶片孔加工是难点在叶片的生产过程中，气膜孔的加工一直是难点，小孔的设计非常多，孔尺寸非常小并且伴随着多角度，普通机械加工难以满足设计要求。小孔加工是难点国内外通常将小孔的特种加工分为两大类，第一类是基于有实体工具的特种加工，如电火花、电解和超声加工，它们的共同特点是使用实体工具作为加工电极；第二类利用高能束流的特种加工，如激光束、电子束等，它们的共同特点是不需要有实体工具，而是利用高能束流对工件进行加工。这两种技术，前者往往面临加工精度的问题，而后者则对激光技术依赖严重，不过近几年国内的航发叶片激光打孔技术技术已经获得重大突破。飞秒激光钻孔效果直接使用3D打印成型孔隙结构，目前笔者并没有查询到足够多的证据。这一方面是因为叶片的种类繁多，并非所有的叶片都采用气膜冷却；另一方面是因为有些叶片的孔结构极小，即便采用SLM制造也存在很大的难度。网络上看到的多孔叶片孔隙结构都极大，很多是玩家的即兴行为，有没有使用，不得而知。Sintavia 3D打印的飞机发动机涡轮叶片后处理效果END涡轮叶片被看作是航空发动机的心脏，决定着飞机的性能。虽然金属3D打印有着很多优点，但不得不说，传统加工技术因为使用的时间够久目前更值得信赖。即便是西门子，其3D打印的叶片也仍旧没有商业化，它面临着复杂的认证问题。但从GE购买27台EBM打印机用来制造发动机叶片来看，这也将是未来趋势，因为它在制造复杂的内部冷却结构方面具有显而易见的优势。欢迎转发延伸阅读：发动机涡轮叶片的传统与3D打印制造过程发动机制造：雄起的中国航空采用3D打印制造火箭发动机的设计与工艺考量3D打印在固体火箭发动机上的研究现状及国内应用案例 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印透平叶片：用冰勺搅动沸腾的汤

随着国内外对于增材制造技术研究的不断深入，增材制造产品在航空领域的应用潜力慢慢凸显出来。美国波音公司通过DED技术为其787梦幻客机生产结构部件，将Norsk Titanium公司的快速等离子沉积™技术用于飞机结构件研发，通过技术研究与改进以及一系列严格的测试，最终于2017年2月获得了首个3D打印钛合金结构件的FAA认证。快速等离子沉积™技术3D打印钛合金结构件美国GE在其LEAP发动机采用了增材制造燃油喷嘴，该燃油喷嘴采用Hastelloy X高温合金作为增材制造材料，是目前国际上第一款通过了适航认证的增材制造航空发动机组件。增材制造LEAP发动机燃油喷嘴适航即适航性，是指航空器适合/适应于飞行的能力。通过了适航认证，就代表了产品在研制及批生产阶段的各个环节均实现了有效的控制与管理，产品达到了规定的安全与质量水平要求。对于适航审查与认证的要求与条款的理解对于提高国内增材制造产品质量至关重要。在这里，我们分享美国FAA在增材制造适航审查与认证方面的考虑与规定。FAA全称Federal Aviation Administration ，美国联邦航空管理局，1967年成为交通部的下属。其主要任务包括:促进民航安全管理；鼓励和发展民用航空,包括航空新技术；开发和经营空中交通管制、导航系统的民用和军用飞机；研发体系和民用航空领空；制定和实施控制飞机噪音和其它节目环境影响民航；美国商业空间运输管理等。随着增材制造在航空领域应用优势与潜力的展现，如何对增材制造这一新兴制造技术开展适航审查与认证工作受到了FAA的关注，并开展了以下工作（见下图）。适航认证的起点从对技术的认知开始2015年6月3日，FAA发布了AIR 100-15-130-GM39《增材制造认知》备忘录，提出由设计、制造和适航部门（AIR-100）组建了增材制造国家团队（AMNT），收集有关AM应用的信息，并作为正在开展的AM认证研究的技术资源。这些信息将有助于AMNT识别技术问题，并研发促进AM零件获得FAA认证的指南。疑问（考虑）是适航审查与认证的基础2016年7月7日，FAA发布了AIR100-16-130-GM18《粉末床熔融增材制造零件的工程考虑》备忘录，该备忘录不提供AM部件认证的指导，而是从产品设计、原材料、成形过程、后处理、检测方法、工艺验证、材料设计值获取以及其他方面（包括技术文件、电子文档、过程控制、成形中断、异质污染物控制、可追溯性等）提出了疑问（考虑）。这些工程疑问（考虑）是为与申请人进行认证讨论提供良好的出发点，并在需要问题文件（IP）中进行记录，为后续的适航审查定与认证奠定基础。实地审核与更新迭代是确定评估审查要求的保证2016年9月30日，FAA发布了AIR 100-16-110-GM26《增材制造设施和过程的评估》备忘录，旨在帮助航空安全审查员（ASI）对AM设施及过程进行评估，协助审查员采集关键工艺参数，并从人员培训、场地设施、技术数据、原材料处理、设备、软件控制、制造过程有效性、制造过程监控、检测、冶金过程等方面进行全流程过程审核，并积累数据、更新迭代、并进行新的认证活动。随着增材制造工艺与流程的成熟及行业标准化的完善，增材制造国家团队（AMNT）预计会对该文档进行频繁修订。结合需求为维修过程认证提供指导2016年11月30日，FAA发布了NOTICE 8900.391《飞机、发动机、螺旋桨中的增材制造维护、预防性维护及更换》，主要是为飞行标准服务（AFS）人员参与飞机、发动机及旋翼类飞行器的维护、预防性维修及更换时提供认证与监督的指导，同时对于FAA管理、运营及行政人员也可以参考这份文件进行相关的工作。该文件的实施有效期定为1年，并于2017年11月30日废止使用。AC进一步指导开展适航符合性验证2018年，FAA发布了咨询通告AC 33.15-4《粉末床熔融增材制造成形涡轮发动机零件及修复指南》的征求意见稿。FAA的咨询通告（AC）是FAA向所有飞机型号申请人给出的一种适航符合性验证方法（非强制实行），用来表明对适航条款或专题的符合性，按此方法验证，FAA直接认可，原则上CAAC/EASA也是认可的。虽然这份文件不是FAA最终发布的文件，但对于如何保证增材制造（此处仅为粉末床熔融（PBF）方法）产品质量仍具有重要的参考价值与意义。下面将对AC 33.15-4中的规定进行简述。AC 33.15-4给出的是一种可接受的方法，用于证明通过粉末床熔融（PBF）增材制造（AM）成形涡轮发动机零件及零件产品的维修与联邦法规 14 CFR §33.15的符合性，并对AM相关设计与制造等方面提供了指导。由于PBF AM成形的工艺依赖性强，其材料的设计值不仅与制造商采购原材料的变异性相关，而且还与用于制造生产零件和维修的制造工艺所引入的变异性相关。必须对全流程的参数变量有充分的理解，才能达到稳定和可重复生产零件所需的控制水平。因此，AC 33.15-4在材料设计值、设计、材料与成形、后处理、检测、工艺验证等6方面给出了指导。测试程序要规范，材料设计许用值应获取在材料设计值方面，AC 33.15-4提出要建立规范的测试程序，采用典型、有代表性（考虑成形批次、成形位置、试样取向、原材料批次等）的测试样本的基本准则；应考虑有效工艺窗口、产品的实际情况（各向异性、孔隙率、熔合不良情况等）、测试实验室的资质等方面对试样测试进行保障；采用类似于复合材料的积木式验证方法（见下图），通过试样级、细节件级、构件级等多层级积木式验证来保证产品研制；在成品材料设计许用值方面，要考虑增材制造材料各向异性的表征、最小材料设计极限值的建立、零件功能裕度的补偿等方面，最终建立材料设计许用值。积木式验证工艺特点与约束，设计考虑需全面对于增材制造这一强设计相关的制造技术而言，从适航的考虑从零件设计就应该开始考虑。AC 33.15-4从零件设计、零件取向、尺寸控制、表面状态、支撑结构、粉末去除等几方面进行指导。零件设计时，应充分考虑各向异性、增材制造特有缺陷以及缺陷的最佳检测时机与方法；依据材料各向异性特性、残余应力的产生、自支撑及悬垂曲面的特点来考虑零件成形时的取向；考虑工艺及装备的成形能力、残余应力的产生于消除、后期热处理及热等静压等热循环的要求来控制制件产品的尺寸；考虑零件的表面光洁度要求、内表面处理、表面状态对于力学性能、可靠性的影响以及零件产品防护涂层的涂覆；考虑零件生产时支撑结构数量的减少以及支撑结构对于传热与保形的作用；考虑粉末去除，并制定相应的程序规范，验证潜在残余粉末对于零件预期功能的影响。生产过程要稳定，技术规范不可少在材料与制造方面，主要从材料与工艺的研发以及材料与工艺控制等方面提供认证指导。在材料与工艺研发阶段，充分考虑变异性来源，并采取适当的控制措施，减少材料性能变化；通过原材料规范、熔融工艺规范、热处理规范、人员资格鉴定与认证、设备鉴定、维护与校准等方法，进行合格冶金工艺的鉴定，批准后能始终如一生产符合设计要求的零件；在材料与工艺控制方面，应考虑建立原材料规范、原材料再利用要求、工艺规范、零件材料规范等方面的标准化文件用于适航认证。后处理规范需明确，潜在影响应说明在成形后处理方面，必须规范并说明成形后工艺及程序，包括：残余粉末的去除、残余应力定义及解决方法、取件方法及顺序、支撑去除的方法及顺序、热处理与热等静压的过程参数及显微组织要求、防护涂层涂覆的技术规范及其对材料性能的潜在影响。检测方法需明确，检测要求应给出PBF AM是逐层沉积的过程，可能产生在成形方向上不具有显著高度的缺陷（例如，沿成形面形成的、仅有1-2层厚的熔合不良等平面缺陷）。此外，成形态表面粗糙，可能会掩盖表面缺陷，难以检测。所有常规无损检测（例如，X射线、荧光、超声、涡流）是适用于AM零件检验的，但可能需要以新的或组合的方式来检测AM过程产生的缺陷。因此，在检测AM零件时，应明确零件材料固有缺陷及缺陷阈值标准、确定检测时机、选择适合的检测方法与标准、保证表面状态符合NDI检测要求、通过CT等方法应对复杂几何形状及内部特征的检测。AC 33.15-4指出，CT是目前唯一被批准用于检查无法直接访问的内部特征的检查方法，但需要考虑其成本、时间、能力等。工艺过程需验证，更改必须有依据为保证稳定、可再现地生产出符合设计要求的尺寸、性能及质量的零件，AC 33.15-4提出进行工艺验证，包括工艺验证方法、工艺定型鉴定、设备鉴定、多台设备鉴定以及关键工艺变更的相关要求。当工艺过程与参数发生变更时，必须提供可靠地试验数据及依据进行说明。FAA对于AC 33.15-4的制定及未来发布表明增材制造在航空领域的应用已初步进入实际工程应用、批量生产阶段，其规定的要求都体现出从产品的设计研制到批生产各个环节与流程都需要系统化、规范化的技术文件支撑，才能保证产品生产的质量一致性及可重现性，这对于提升国内增材制造产品质量、推动增材制造在各行业领域的应用有重要的指导及参考价值。欢迎转发 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：【增材制造】保证产品质量及批量生产的稳定性-FAA是怎么做的

TRUMPF（通快），这家有着90多年机床生产史的德国公司，是全球制造技术的领导企业之一。自迈入增材制造领域以来，通快推出了极具制造潜力的TruPrint 3000/5000以及绿色激光打印技术，其采用的内部换缸理念被后来者广泛认可。作为航空航天领域的重要应用，采用增材制造技术改进卫星和发动机制造方式，成为该公司近年来关注的重点。本期，跟随3D打印技术参考一览通快如何为此做出贡献。航空航天—增材制造最重要的垂直市场随着对卫星部件和性能要求的提高，火箭每运送一公斤进入太空就要花费几十万欧元。同时，火箭必须极其稳定，能够承受起飞时产生的强大作用力。增材制造航空航天应用范围增材制造技术非常适合航空航天业，它可以显著减轻飞行器重量，降低油耗，并因此能为环境保护减少支出。增材制造技术所用的材料往往为某一特定应用而开发，传统方法（如铣削或铸造）制造的零件通常未经优化且非常笨重。轻质金属如铝合金和钛合金已经可以轻松进行3D打印，并因此能够制造传统方法无法突破的优化结构和轻量化组件。增材制造轻量化应用增材制造在航空航天领域拥有超过20％的市场份额，是该技术最重要的垂直市场，任何相关的3D打印公司都在试图扩大其市场份额。通快航空航天关键技术通快可为航空航天提供两种最重要的增材制造工艺：激光粉末床熔融（SLM）和激光熔融沉积技术（LMD）。SLM技术特别适用于复杂部件，如发动机、燃烧室或航空航天工业中的其它特殊部件。粉末床熔融技术成型专用材料在LMD工艺中，激光束配合喷射的金属粉末可在零件表面实现叠加制造，因此它可以快速生产非常大的组件。优选的应用包括大型部件的原型设计和修理，如燃气轮机或压缩机叶片。激光熔融沉积技术快速实现大尺寸零件制造作为行业领先的企业，通快在LMD和SLM方面无疑非常出色，它可以为航空航天业的客户提供最适合的3D打印解决方案。为卫星部件减重55％在巴黎航空展上，通快展示了航空航天工业中增材制造的真正应用。其为德国太空公司Tesat-Spacecom制作了一款通信卫星支架，用于测试新通信技术的空间整流能力，驱动器被连接到支架上用来调节微波过滤器。德国Heinrich Hertz通信卫星同样是为减轻航天发射的重量，通快通过与专业CAE软件公司合作对支架进行了拓扑优化设计，最终通过TruPrint 3000打印的支架由原来的164g减少为75g，减幅约55％。Heinrich Hertz通信卫星上的3D打印支架优化后的支架不仅更轻，而且拥有和原支架更好的性能，它的扭曲度更小、更稳定，但它却无法通过传统方法制造。这个示例显示出增材制造在轻量化、高性能制造方面的优势，它可以通快优化设计，获得有效载荷，减轻重量。为发动机零件节省80％的材料和74%的制造成本通快还与西班牙航空供应商Ramem合作共同探索航空增材制造应用。 两家公司一起使用3D打印优化了“航天耙”。在发动机开发中常使用耙子来确定驱动装置的压力和温度，这种测量对于测试飞机的性能是必要的。Ramem航空航天耙耙子会被直接安装在发动机的流道中，并暴露在极端温度和高压下。为了获得精确的测量结果，高尺寸精度至关重要。到目前为止，耙子的生产既昂贵又耗时：员工首先在铣床上制造出基本的耙体，然后他们必须手动插入六个细管，并通过焊接和板材密封部件。如果期间有一根管子放置出错，则整个部件制造失败。TruPrint系列适用于工业3D打印这样复杂的结构对于增材制造来说似乎并没有太多的难度，通快首先优化了靶子的几何形状，并使用TruPrint 1000直接打印。与以前的复杂制造过程相比，3D打印自然可以更快地制造组件，制造商也因此减少了80％的材料浪费，这相当于节省了74％的总成本。结果表明3D打印可以节省航空航天行业的大量时间、材料和资金。发动机叶片修复通快的LMD技术在巴黎航空展上展示了该技术在飞机发动机叶片修复中的应用。这些部件必须能够承受飞行期间的极端温差。此外，这些部件由于经常接触灰尘和水，因此在边缘和尖端处会发生磨损。增材制造为高效航空应用提供可能航空技术人员必须及时修理叶片，否则便会发生故障。激光沉积技术是最好的修复工艺，叶片厚度有时仅为0.2毫米，传统方法很快就达到了极限，而LMD技术可以精确控制激光和送粉量，并可以使用与组件完全相同的材料。LMD技术在航空叶片中的应用：修复、喷涂、成型和焊接修复过程仅需几分钟，并可以轻松多次修复叶片。因此，每次发动机大修的部件成本便显著降低。凭借低能量的输入特点，激光沉积技术是航空航天应用的理想方法，它可以用做修复、喷涂或建造三维结构，而传统的焊接技术无法做到这一点。END3D打印的技术形式是多种多样的，金属3D打印的方法就有很多很多，每一种工艺都有不同的适用场合，这无疑提供了灵活多变的制造选择。但无论哪一种，都相比传统的减材制造，更自由，更灵活，更具潜力。欢迎转发延伸阅读：3D打印铣床—混合制造的特点与优势通快内部换缸和外置粉末处理理念的重要性中国航天实现3D打印在轨应用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+拓扑优化制造542*542*141mm的钛合金无人机框架 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：通快 :为航天器减重55%, 减少80%材料浪费, 节省74%的制造成本

3D 打印的汽车采用塑料替代原有的大部分金属材料，可以使汽车整车质量大幅度下降，燃油利用率提高，因此能够达到环保的目的，这一点非常适合中国目前节能减排的要求。但是，你不能指望现阶段的汽车做成塑料的， 3D打印的汽车在还只是概念产品，但它在现阶段的汽车工业中仍然可以发挥重要作用。本期我们来看FDM技术如何助力汽车行业应用。功能性测试原型在设计工业应用工具时，传统技术使用铝制或者替代性的金属合金材料，这是因为金属件的表现更加优异并符合该类工具的要求。在许多情况下，热塑性塑料可以达到该类工具的强度要求，但是无法满足执行测试任务时的刚性要求。而这正是复合材料发挥作用的地方。向基础聚合物中添加增强材料可以极大地改变原材料的性能，从而使塑料件替代金属件成为现实。目前常用的FDM增强材料有碳纤维和玻璃纤维，可用来增强ABS、尼龙（PA）、聚丙烯（PP）、聚醚醚酮（PEEK）等材料。可打印此类高性能材料的FDM打印机品牌有Stratasys、Markforged、上海远铸、一迈智能等等。汽车装备组件制造业在不断调整以满足新的需求。定制化、按需生产和小批量生产等需求都在不断催生有别于传统制造方法的替代性方案。增材制造技术可能永远无法完全取代数控机床加工或铸造，但类似Stratasys F900这样的高性能FDM打印机能够以高性价比的方式满足这些需求。Stratasys碳纤维复合材料Nylon12CF性能数据FDM打印的装备组件碳纤维填充的尼龙材料相比纯尼龙具有更高的性能，以Stratasys Nylon12CF为例，通过短切碳纤维与尼龙12共混，获得的35%增强纤维含量的复合材料具有优异的结构特性，是FDM材料组合中最强的热塑性材料之一。工装夹具目前的工程热塑性塑料，每一种都是为满足特定需求和应用而设计。碳纤维复合的尼龙材料通过调节纤维复合的含量可达到不同的性能要求。Stratasys Nylon12CF 拥有优异的刚度，能够很好地满足生产件、模具和夹具等一些通常需要刚度大、质量轻的材料需求；而Markforged onyx则通过微碳纤维的强化使材料获得了强度和韧性的平衡，采用该材料制作的软钳口，避免了在夹持硬度较低或表面粗糙度要求较高工件时的表面损伤。Stratasys 生产的汽车夹具工业使用的打印机最好能具备制造多种材料的能力，广泛的材料种类能够为制造商提供更多选择，满足不同工业应用的需求。就像金属打印机，一台机器就可以打印不同牌号的不锈钢、钛合金和铝合金，对于FDM打印机也是这样。Markforged生产的软钳口Stratasys Fortus系列和Markforged打印机无疑在工业FDM打印机中是出类拔萃的，它们凭借的便是多功能性、出众的制造能力以及良好的可靠性。在汽车维修领域潜力巨大3D打印在汽车维修行业应用较少，但潜力巨大。3D 打印设备和材料、汽车产权保护、打印后的质量检测、汽车维修从业人员的技术水平、对技术的认知等是限制这项技术在汽车维修行业中应用的重要原因。3D打印定制的零件用于维修由于当前汽车种类越来越多，汽车的型号更是不断更新，一些进口车、限量版汽车零部件储备相当少，汽车维修行业和4S店均难以将汽车的零部件配备齐全。更换定制的奔驰轿车配件这就要求汽车维修企业具备零部件定制生产的能力，而3D打印技术则能够为满足各种车型的零部件缺失维修提供重要保障。从汽车维修工具到零部件的直接制造，3D打印无疑能发挥重要作用。最直接的表现便是它能够节省维修等待时间、更能解决因等待和聘请原厂专业人员造成的成本问题。注：内容部分来自stratasys.欢迎转发延伸阅读：案例：3D打印如何用于工装夹具生产大众汽车：在生产线上使用3D打印机进行车辆生产ARGO 500：高性能塑料替代金属打印x汽车零部件增材制造工艺链详细探讨 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：FDM 3D打印技术如何助力汽车行业应用

542*542*141 mm，目前能够制造这个尺寸金属零件的SLM打印机为数不多，Concept Laser 的X line 2000R构建尺寸为800*400*500 mm，SLM solutions的SLM 800为500*280*850，EOS最大构建尺寸的M400-4也只有400*400*400mm。而生产这款巨大钛合金零件的厂商却来自南非Aeroswift，其增材制造系统的构建能力达到了2*0.6*0.6m。在我们的印象中，往往不知名的公司会生产夸张的机型以博得关注，然而Aeroswift却获得了与Altair、空客以及波音公司的合作。开发世界上最大的金属3D打印机Aeroswift成立于2011年，由南非政府支持，其目标是开发和销售世界上最大的金属3D打印机和部件。这款基于SLM的打印机专为飞机制造而研发，拥有多项专利新技术，除了在尺寸上世界领先外，其加工速度也要比市面现有的SLM打印机快10倍。Aeroswift开发的世界最大金属3D打印机该公司拥有一支由多学科工程师和技术人员组成的团队，他们在3D打印机开发和3D打印部件生产领域拥有丰富的经验。专家团队涉及增材制造、机器制造、软件开发、激光物理、冶金以及航空航天应用等多个领域。其最初的研发重点专注在钛合金，但未来的产品将涵盖到主流的多种合金材料。优化的航空航天3D打印，生产大型金属无人机框架为展示系统的制造稳定性及其对超大型航空航天部件的构建量，Aeroswift日前与Altair合作，开发了一款大型的无人机框架，并采用钛合金SLM工艺进行制造。无人机框架的设计尺寸为542*542*141mm，为了在满足所有组件功能要求的同时提高可制造性，设计工程师使用Altair Inspire TM仿真软件及其拓扑优化功能对组件进行了结构优化。无人机框架结构在第一步中，项目团队规定了无人机飞机和框架的要求。设计过程包括无人机飞行要求规范，电子元件和动力传动系统选择，采用拓扑优化技术的机械设计，美学改进和可制造性改进。为了真正展示Aeroswift系统的功能，设计师必须满足大量严格的制造要求。无人机框架添加支撑除了必须适应SLM系统的构建体积和无人机所需的电机对称放置和高刚度、防冲击失效设计规范，还需要达到15分钟飞行时间内2：5：1的推力重量比。设计团队首先使用具有尽可能少的细节的原始结构创建基本概念设计，然后进行Altair Inspire有限元分析。随后的优化和性能检查确保生成的拓扑结构有助于组件之间所有必需的连接。无人机框架打印过程工程师通过增加分支来分阶段进行拓扑优化，降低查找主要负载路径的计算复杂性，该过程可以确定最佳的壁厚边界。随后，设计团队可以重新创建生成的几何体，进行第二阶段的拓扑优化。打印完成的大型钛合金无人机框架采用SLM技术打印如此巨大尺寸的钛合金部件足以证明Aeroswift系统的稳定制造能力，这是因为部件本身的尺寸很大而且结构复杂，更重要的在于钛合金本身易变性、易开裂。最终的测试结果也显示出拓扑优化和3D打印的成功性。拓扑优化+钛合金3D打印的大尺寸无人机框架细节获空客、波音青睐Aeroswift于2016年推出了第一个展示部件，2017年开始为飞机巨头空客和波音生产原型零件，而不久前该公司对外表示，其通过3D打印制造的一些飞机部件将于今年试飞。Aeroswift打印机装载粉末Aeroswift采用自主研发的3D打印机制造了飞机油门杆、杠杆手柄和燃料箱吊架支架等部件，空客从南非采购的A400M军用运输机零部件也是由Aeroswift提供。Aeroswift为空客A400M军用运输机提供零件看起来，这家南非公司的技术实力得到了充分的体现，而行业咨询公司Wohlers Associates总裁也对它大加赞赏。END新的制造工艺越来越多地被汽车、航空和军事工业作为制造复杂零件的更经济的方式，它可以大量节省燃料和生产成本。南非在世界钛储量中排名第四，这似乎能为Aeroswift开创世界上最大的钛金属3D打印中心带来竞争优势。欢迎转发延伸阅读：3D 打印在航空航天领域的研究现状及国内应用案例俄科学家采用新技术为飞机“瘦身”约一吨珠海航展：看3D打印如何助力中国军备空客为未来航班生成仿生设计 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印+拓扑优化制造542*542*141mm的钛合金无人机框架

6.9-12日，北京国际口腔展于国家会议中心举办，笔者徜徉其中最大的感触是，口腔扫描和3D打印已经走上太多品牌的展台，这说明了数字化正在获得口腔产业的普遍认可。与此同时，国内第一次针对口腔产业的全覆盖调研—《全球视野下的中国口腔产业趋势报告》也正式发布，报告直指3D打印时代下的数字化和美学追求正在引领中国口腔产业发展。高速发展的全球口腔产业下的中国现状随着中国GDP的增长和消费升级，口腔跨越医疗和美学多领域的特性，中国口腔市场迅速发展。市场规模约1000-1100亿人民币（约159亿美元），在全球市场中占6%左右。美国以1200亿美元的口腔市场规模占据核心地位。中国口腔医疗机构约10万所，这其中包括口腔诊所（连锁和个体）8万所，综合医院口腔科约1万所，口腔专科医院约1千所，而对于就医的选择，50%的人还是第一选择去综合医院口腔科。全球口腔医疗机构在欧美以规模较小的诊所为主。从牙医数量和市场需求来看，2018中国注册牙医数量约为20万左右，而从业牙医为注册的1.5倍，仍不能满足快速发展的市场需求。欧盟执业牙医约34万名左右。两大趋势引领口腔产业发展数字技术改变了患者和牙科医疗机构甚至牙科厂商之间的互动方式，不断提升着患者的医疗体验，也将在未来为牙科市场的参与者创造全新的机会甚至新型商业模式。对于中国而言，数字化很可能成为中国弯道超车的良机，中国牢牢把握全球口腔数字化趋势，建立数字化牙科医疗体系。2019口腔投资热点1.全数字化闭环成为中国口腔产业发展趋势如今，三维影像、口内扫描仪颠覆了临床制取印模、翻制石膏模型的传统操作流程，可由临床医生直接获取数字牙模。高端诊所都参与到数字化之中，数字化带来新的消费者体验，让顾客享受更舒适便捷的体验。口腔三维扫描椅旁数字化节约了大量时间和成本，连续的数字化过程减少误差，从而提高准确度。目前数字技术的应用主要集中在数字成像、CAD/CAM制作和3D打印等方面，而目标是实现一体化数字解决方案（产品链）：口内扫描+ CAD/CAM + 3D打印（种植导板）+直接生产零件来自重点实验室/生产中心。实现数据文件格式统一，确保牙科实验室和牙医之间交流顺畅，研发与临床合作更加密切。批量3D打印的牙模（来自黑格）此外，医疗装备数字化远远不能满足临床需求，节点设备没有高效连在一起，系统功能需要重新优化、设计，真正实现全数字化闭环。2.美学前置带动整个牙科产业链需求发展随着国民收入的增加和居民消费水平的提高，现代人对于美的追求和消费观念的转变，人们的需求不再仅停留在牙齿健康，健康的基础上需要整洁美观。现代数字技术有望在计划阶段给患者留下深刻印象，并呈现出牙体修复的良好治疗效果。由3D打印牙模，通过热压成型加工出的透明牙套美学前置的趋势带动牙科消费显性需求飞速增长，全套整体的设计以美学出发，美学的深入将会带来更多新的治疗需求，也将实现消费者对于美的追求。需求推动增长，患者从美学角度出发，口腔市场的增长又会实现大幅提升。而这一切，离不开数字化，也离不开3D打印。椅旁数字化和隐形正畸、种植的全面驱动种植体、隐形正畸两个细分领域超常规发展带领整个行业以两倍GDP高速发展。1.种植体、隐形正畸规模、增速Top目前，种植体在中国市场规模第一约70亿左右，隐形正畸规模第二为60亿左右。种植体目前领域内的品牌基本以外资为主，但国内品牌也在迅速成长，预计未来将出现几个比较有影响力的品牌。种植体多以纯钛为主，3D打印还较少从下沉度来看，种植体无论在公立还是民营增长都很快，二三线城市接受度很高，口腔种植手术渗透率的提升使得种植体市场高速成长，正在形成从“传统种植”到“部分数字化种植”再到“全数字化种植闭环”的发展。3D打印的种植体导板受美学前置的趋势影响，隐形正畸市场火爆。中国市场Top品牌集中度相对较高，第一梯队品牌隐适美 、时代天使占据了80%以上的市场份额；从区域来看，北上广深集中度最高。公立医院因涉及到科室分布和政策控制，隐形正畸在公立医院增长不高，相对而言，私立、民营增长较快。2.椅旁数字化带来的闭环产业链椅旁数字化的中国市场规模在10亿左右。第一梯队品牌以3shape、登士柏西诺德为主，主要集中在北上广深。椅旁数字化，先临三维名列其中椅旁数字化带来的从口扫+CAD、CAM+数字化导板+3D打印+新材料的闭环产业发展，此外设计端决定了后续治疗方案，完善一体化数字解决方案，完善自己整套设计，决定了后续的治疗方案，以及治疗所用的材料。金属打印的牙冠，多以钴铬合金为主洞察中国企业的优势，多集中在常规口腔设备、口腔材料等传统领域。而国际企业把握住时代发展趋势，占据了椅旁数字化、隐形正畸、种植体等未来优势领域，市场集中度高。这就给了中国口腔产业深思：从底层开始建立自身有技术壁垒的强势口腔品牌，打破产业集聚效能差的状态，突破发展阻碍，从根本上壮大。END在北京国际口腔展现场，直接采用金属打印制造植入体和牙冠仍然未被大多数的厂商所接受。据笔者现场了解，口腔金属打印目前主要受限于有限的材料和设备成本，目前较为成熟的口腔用金属材料仅有钛合金和钴铬合金，而用量较大的纯钛打印则存在一定风险；在设备投入方面，也仅有较大的厂商能够负担的起设备的购入成本。但无论如何，口腔业内的3D打印，正在成为趋势。欢迎转发延伸阅读：3D打印将彻底颠覆口腔正畸治疗方式3D打印在口腔种植领域的应用效果如何？年盈利13亿美元的隐形牙套制造商——隐适美的商业模式 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印时代下的数字化和美学追求引领中国口腔产业发展

当Chuck Hall在1983年发明3D打印技术时，他不可能想到这项技术会给医疗保健行业带来多大的变革。从新工艺到新材料，3D打印不断拓展医学领域的应用，它给医疗方式带来改变的同时，也大大改善了人们的健康水平，其影响力每年都在持续增长。本期我们就来探讨3D打印如何改变医疗保健行业。医学3D打印的主要类别3D打印为医疗行业提供了巨大的机会，技术的全球扩张使这一效应继续扩大化。医学3D打印的类别主要包括：类器官、器官和组织制造定制植入物，解剖模型和假肢开发医疗器械制造药物研究、开发及制造手术器械制造医学3D打印的应用范围从工程个性化项目到压缩供应链，能够降低医疗保健行业的成本，缩短交付周期。降低生产成本3D打印允许医生以CT、MRI、X射线和超声影像打印患者的器官模型。通过在生物打印的器官模型上进行术前规划，外科医生可以提前预演复杂的手术，提高手术成功率，手术时间也能缩短30％。3D打印模型用于术前规划3D打印也是生产手术器械的经济有效的方式。手术工具可以在几个小时内完成设计，甚至可以根据外科医生的具体需求进行修改，而且成本低于制造外科器械的其他传统方法，制造精度也更高。外科医生也可以制造在身体内微小空间中使用的更小的手术器械。3D打印的手术器械这也意味着在贫困、偏远以及灾害发生地带，医生可以使用3D打印生产他们所需的医疗用品，改善居民的医疗保健条件。器官和组织制造生物医学公司Organovo正在对肠道和肝脏组织进行生物打印，这可以在体外研究器官并开发针对某些疾病的新药。他们已经获得了关于1型酪氨酸血症的临床信息。从肝脏到心脏，人体器官的3D打印已经取得非凡的成果皮肤移植是非常痛苦的，往往难以达到最佳的美学效果。而如水疗这样的传统解决方案达到的效果也很有限。马德里卡洛斯三世大学的研究人员开发了烧伤患者皮肤的3D打印技术，这无疑会给烧伤和其他主要皮肤伤口的治疗提供新的方式。国内伽蓝集团开发3D打印人工皮肤2016年，科学家将由细胞和明胶制成的3D打印卵巢植入了小鼠体内，这项研究旨在为饱受不孕症困扰的女性寻找解决方案。3D打印也用于卵巢治疗韩国浦项大学的生物医学工程师在2017年使用活体组织进行了生物血管的3D打印研究。其取得的成果对于研究人员未来克隆全尺寸复杂器官至关重要。虽然科学家们估计3D打印可移植的心脏等复杂器官至少还需要十年时间，而肝脏和肾脏则可以在六年内实现打印。中国科学家实现血管打印定制植入物，解剖模型和假肢3D打印可以降低假肢和植入物的制造成本，而且这些假肢通常为患者单独定制，相比批量生产的假肢更加舒适。目前CT、三维扫描、设计和3D打印一体化的解决方案正在改变越来越多残疾人士的生活。在3D打印的植入体案例中，从钛面部植入物重建人脸到钛合金的下颌骨、胸骨，3D打印不仅仅具有定制化的特点，更重要的还在于它能够即时性、快速性制造，这对于挽救病患是极为重要的因素。在医疗定制和个性化解决方案方面，矫正鞋垫和助听器也越来越多采用3D打印制造，医疗保健行业的产品正在变得更加丰富。癌症治疗和研究癌症细胞和患病细胞也被打印出来以便进行更有效地研究。科学家可以研究肿瘤和异常生长是如何发展和演进的。医学3D打印在分析癌细胞、发展癌症治疗方式以及进行更有效的药物检测方面起着至关重要的作用。药理学和3D打印许多人每天要服用多粒药，而医学3D打印将使每个人的药物治疗个性化。3D打印胶囊可以在不同时间内释放其中储存的多种药物。3D打印控释药物研究人员正在开发一种含有三种药物的复方制剂，初步结果显示很有前景，药理学家希望它可以减少药物不良反应和药物需求数量，进而减少人们进服的痛苦。END从医疗用品到器官，生物打印对几乎每个医疗部门都有益。包括骨骼植入和器官打印等技术在内的医学3D打印技术每天都在不断发展，许多人都在为其进步做出贡献。医疗保健行业是一个巨大的市场，而3D打印在未来将会发挥越来越重要的作用。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，如何宽慰患者医疗案例：3D打印气管支架用于复杂手术3D生物打印的革命：会跳动的心脏，会呼吸的肺和会生长的骨动画揭示：髋臼杯的机械加工、3D打印及植入过程 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：医学3D打印的主要类别及其改变该行业的方式

文创作品已经成为各大博物馆的一张重要名片，从故宫口红到敦煌壁画拼图，馆藏的各种文物从过去的“高冷”开始慢慢变得“亲民”，文创作品拉近了文物和普通民众之间的距离。近些年来，3D打印和三维扫描逐渐应用到了文物保护和文化传播领域，并发挥了重要作用，而文创作品的直接3D打印却鲜有听闻。本期，我们来对几个很有意思的文创作品能否采用3D打印制造进行可行性分析，希望能为这项技术在文创作品领域的应用提供思路。陕西历史博物馆文创作品—唐妞太阳神鸟金饰——吊坠、耳钉、徽章馆藏：金沙遗址博物馆商周太阳神鸟金饰整体为圆形薄片，外径12.5厘米，内径5.29厘米，厚度0.02厘米，重20克。图案分内外两层，内层等距分布十二条旋转的齿状光芒；外层由四只神鸟逆时针绕太阳飞翔，是古蜀先民深邃的哲学宗教思想、丰富的想象力、非凡的艺术创造力和精湛工艺水平的完美结合。2005年8月16日，“太阳神鸟”金饰图案被公布为中国文化遗产标志。商周太阳神鸟金饰金沙遗址博物馆以此为基础开发了书签、吊坠、耳钉、徽章等产品，样式精美。“太阳神鸟”耳钉当然他们所采用的还是传统的制造手段。从3D打印的角度来说，可以采用直接金属打印或者3D打印蜡模+翻铸的工艺轻松实现，这两种工艺是目前3D打印金属饰品的两种重要手段。此外，文创作品的产量一般不会太大，3D打印还可以满足小批量制造的需求。3D打印+翻铸+电镀吊坠商周大金面具——双儿面具杯馆藏：金沙遗址博物馆大金面具长20.5cm，宽10.4 cm，高10.7 cm，厚0.08 cm，整体呈立体脸谱，系在模具上捶揲成形，眼睛、鼻子、嘴巴、耳朵则采用剪切而成。具有重大的历史、艺术和科学价值，是研究商周时期成都地区古蜀文明、金器加工工艺、青铜文明以及四川盆地与外地文化交流的重要实物资料。商周大金面具双儿面具杯金沙文创以金面具为创作灵感，经过略萌化后形成晶莹的双耳玻璃杯，面具双耳变成方便执握的杯柄，耳上纹饰源于金沙铜虎，杯底烫金“太阳神鸟”纹。金色与玻璃晶莹交相辉映，熠熠生辉。从设计的角度来说，最为关键的是将多元素融于一体，由金沙文创和西华大学一名教授联合设计而成。面具杯采用全手工吹制，需要等待15-20日的制作周期，而采用3D打印，则不需要等待这么久。用它来喝啤酒应该很爽可惜的是，目前常用的SLA 3D打印只能完成它的形，却难以实现它的色泽，透明没问题，但全色彩透明的展现似乎只有Stratasys的Polyjet工艺，这样的话价格就会很昂贵。但将其移植到3D打印领域，确实是不错的创意选择。目前的玻璃打印工艺能否实现这样高清的细节尚不可知。Polyjet工艺和SLA工艺打印的透明树脂材料皇后之玺—玉玺交通卡馆藏：陕西历史博物馆这枚玉印印钮浮雕一只螭虎，印面刻有“皇后之玺”四字，它是迄今仅见的汉代一枚皇后官印。玺长2.8cm、高2cm，重33g。螭虎造型之生动，玺文字体之规整大气，雕琢技法之娴熟，都是罕见的。西汉皇后之玺5月，长安通公司与陕西历史博物馆联合推出了玉玺形状的印章交通卡，它是以西汉皇后之玺为原型缩小比例打造，采用多种特殊工艺，突出文物质感，小巧玲珑，携带方便。从3D打印的角度来说，印章底部的字样及周围的纹饰可以实现个性化定制，可以是“大秦帝国”，也可以是“花千骨”，总之随你心意。同时，这样个性化的设计所造成的制造成本并不会增加太多。在材料方面可以使用树脂、陶瓷、青铜，结合所用到的技术可以完美体现设计细节。这枚小纪念品有强大的实用功能，使用它可在北京、上海、天津、西安等225个城市乘坐公共交通工具。网友表示，以后出门坐地铁就可以说“摆驾地铁”了，刷卡进站时还能默念：“奉天承运，闸机打开”。极致盛放设计，铂力特打印的青铜汉钮▪龟唐仕女俑—唐妞唐代是中国古代社会的辉煌时代，特别是唐代开放和包容的精神在妇女身上体现的淋漓尽致。在唐代，女子和男子在很多方面享受一样的自由、平等地位。从唐代壁画和陶俑身上可以看到，唐代的妇女的服饰也是非常开放的，这种时代精神恰好契合了当今女性想要表达的观念。唐代女俑“唐妞”，是陕西历史博物馆以唐仕女俑为原型，保留其妆容特点，在原先可爱造型的基础上，按照年轻人喜爱的审美方式，用动漫、可爱、Q版的手法，将唐妞设计了出来。她高髻峨眉，面如满月，体态丰满，身穿宽袖长裙，憨态可掬，喜感十足，是唐代人见人爱的“小胖妞”。“唐妞”也是陕西第一个登上春晚的动漫IP形象，在很多文创产品博览会上都获得过大奖。从3D打印的角度来讲，其重点在于其表面质感以及丰富的色彩展现，这也就意味着它需要通过彩色打印实现。在现有的工艺中，无非是石膏彩色喷墨技术以及树脂喷射技术可以实现，而前者在表现陶俑特色方面则更具质感。3D打印的多彩玩偶END文创作品最好能在生活中有所实用才能起到纪念品的作用，而3D打印则可以大规模的介入博物馆文创产品的开发中，利用它小批量、快速制造的特点，快速将产品推向市场，并借助它独一无二的个性化制造特点迎合大众需求。从另一个角度来说，3D打印不能仅仅作为一种制造手段，更应结合设计、艺术、文化来增加产品附加值和内在底蕴，将单纯的技术玩出新的高度。欢迎转发延伸阅读：文化与创意：国内顶尖的3D打印设计公司产品赏析看工业巨头GE Additive如何使用3D打印玩转时尚当矿泉水瓶遇上3D打印变身时尚单品FDM也可以打印时尚婚纱？ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：博物馆文创之3D打印的可行性例析

火箭发动机主要包括固体发动机和液体发动机，相比后者，固体火箭发动机结构简单，主要由燃烧室壳体、推进剂药柱、喷管以及点火装置组成。目前，在固体火箭发动机的研制阶段，项目周期短，实验内容复杂，方案设计复杂多变，技术状态更改频繁，这对于快速制造的响应能力要求十分苛刻，传统的制造技术手段难以满足要求。而3D打印技术的出现，受到了国内外航天领域的广泛关注，该技术可响应发动机零部件的快速制造需求，对提升固体发动机设计与制造能力、加速新型发动机的研发，降低发动机试验和生产成本具有重要意义。国外研究现状国外发达国家对3D打印技术在固体发动机零部件上的应用展开了一系列的研究。美国轨道ATK公司于2017年11月利用3D打印技术为某款战术级的固体火箭发动机制造了关键金属部件——喷管，并完成了固体火箭发动机以及3D打印喷管组件在-32℃~+62℃环境温度下的系列点火试验。测试结果与设计的性能参数相一致，验证了3D打印金属喷管技术的可行性与性能的稳定性。固体火箭发动机结构2017年初，美国火箭工艺公司RCI在利用3D打印技术生产混合火箭发动机药柱方面获得了美国专利。该管状的混合火箭发动机药柱不仅可以作为固体燃料，还可以充当发动机燃烧室。利用3D打印技术，可以精确地制造出满足设计要求的内部几何形状独特的管状药柱，不仅可以使混合火箭发动机加速阶段的燃烧速率得到显著地提高，还攻克了传统混合火箭发动机设计过程中的振动源难题。固体火箭发动机药柱2018年，澳大利亚国防科学与技术组织与企业、研究所以及高校开展了合作，拟将增材制造技术用于推进剂、火炸药等含能材料的研制和生产领域，该研究不仅有助于提高含能材料的性能，还能够大幅度提高含能材料研制和生产过程中的安全性和稳定性。3D打印技术为固体火箭推进剂药柱的生产提供了新的思路与方法，促进了火箭发动机向安全可靠、制造简单、成本低廉的方向发展。XAIR-Robotics 3D打印的固体火箭发动机部件国内研究现状我国对3D打印技术在固体火箭发动机上的应用探索研究也不甘落后，各研究所和高校等都开展了许多工作。21世纪初，中国才开始研发大推力固体火箭发动机2013年，中国航天科工集团六院41所利用3D打印技术制造了某型号固体火箭发动机点火装置壳体，并通过发动机地面试车考核试验验证了该技术的可行性与稳定性，这也是我国3D打印技术首次在固体火箭发动机上成功应用。3D打印点火装置壳体的研制成功，解决了传统工艺中结构复杂，加工成本高，研制周期长等一系列难题，并为3D打印技术应用到固体火箭发动机其他零部件产品的研制与生产中，为固体火箭发动机降低生产成本、缩短研制周期提供了参考和借鉴。3D 打印点火装置壳体，发动机点燃后，壳体需要在极短的时间内化为灰烬2015年，航天科技集团四院7414厂利用3D打印技术为某型号的固体火箭发动机制造了钛合金尾管壳体。材料力学性能测试表明壳体材料常温和高温力学性能与钛合金锻件水平相当，强度、硬度、塑性等性能满足锻件的指标要求，承压性能满足设计使用的要求。该钛合金尾管壳体经地面热试车考核后，没有出现结构被破坏的现象，性能稳定可靠。7414厂还通过3D打印技术研制出钛合金收敛段壳体，并顺利通过了某型号固体火箭发动机地面热试车考核，成功推动了3D打印技术在固体发动机上的拓展应用。3D 打印实物、机加工后处理、热试车后实物2015年，采用固体发动机的长征11号火箭首飞成功推进剂、火炸药等含能材料的3D打印研究也已经在国内高校和研究机构展开。2016年至今，南京理工大学开发了含能材料3D打印挤出成型系统，并开展了HMX炸药药柱3D打印成型结构和性能研究；西安交通大学则采用喷射成型方法，进行了PBX 型炸药3D打印喷射理论与仿真分析；沈阳理工大学采用喷墨成型方法开展了含能材料3D打印系统及控制技术研究。此外, 中国兵器工业集团公司第204研究所、北京理工大学、中国北方化学工业集团有限公司等多家单位都提出了增材制造技术在推进剂药柱制造领域的应用设想,并进行了相关实验。东风-31A弹道导弹采用固体推进装置END固体火箭发动机不仅仅能够执行航天发射任务，它同时也被广泛用于远程和洲际导弹上面。中国目前公开展示过的最先进的洲际导弹之一东风-31A就是固体推进装置，它在发射准备时间、机动性等方面都优于东风-5B洲际导弹。目前，3D打印主要应用在固体火箭发动机壳体、喷管等构件上，这与3D打印材料和3D打印关键技术的发展密切相关。需要注意的是，3D打印技术并不会替代传统的制造方法，它只是对传统制造手段的补充与完善。随着打印材料和软硬件等3D打印关键技术的深入发展以及该技术与传统制造手段的深度融合，3D打印技术会逐渐深入到固体火箭推进剂药柱、绝热层等零部件以至发动机整体的研制生产中，为固体火箭发动机的设计和制造带来全新的发展。欢迎转发延伸阅读：3D打印在航空航天领域的研究现状及国内应用案例采用3D打印制造火箭发动机的设计与工艺考量发动机涡轮叶片的传统与3D打印制造过程发动机制造：雄起的中国航空 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印在固体火箭发动机上的研究现状及国内应用案例

骨小梁是一种用于促进骨生长的网状多孔结构，图1所示其常见特征。增材制造技术在实现这种骨小梁结构的生产上有着天然的优势。自2007年以来，增材制造技术就被用于制造具有这些互连互通的多孔植入物。然而，目前用于评估多孔结构的监管指南和标准都是基于烧结和等离子喷涂工艺的。缺乏针对增材制造工艺的标准，传统的验证方法可能验证不了机器工艺参数对多孔结构的影响。本研究的目的是评估工艺参数变化时对测试零件尺寸精度的影响（图2），以及在批量生产情况下测试件力学性能的可重复性。图1. 使用SLM工艺加工的多孔髋臼杯测试样（意大利Permedica）测试方法测试件制备采用的是优化的60μm层厚参数，性能测试基于ISO13314标准。首先根据增材制造原则预先选择几何结构，使用拓补结构设计，得到的voronoi类型的结构（图2）。最终结构是随机多孔结构（而平时我们看到的孔隙结构多为规律型），孔隙率为62.5％，短棒直径350微米，平均孔径600微米。图2. 压缩测试试样实验开始时，需要对参数进行优化，进行一系列统计实验找到合适的多孔结构打印参数（这表明标配的工艺参数可能并不适合多孔结构制造）。图3是通过改变激光功率和扫描速度来完成的评估参数变化及其对零件质量的影响，并根据测试件要求选择最终参数。经优化的零件孔隙率为71％，平均直径为330微米，平均孔径为750微米。 由于试样是完全多孔结构的，因此使用阿基米德原理测量其密度，得到99.7％的平均相对密度（但笔者疑惑，多孔结构会不会造成气泡的产生从而影响密度测量）。图3. 工艺参数对X和Y与Z方向厚度的影响实验结果验证了文献中的理论，即激光功率对多孔结构的影响最大，尤其是Z方向孔隙结构（图4）。激光功率的增长导致高度方向上孔隙结构发生偏差形成椭圆形。密度的一致性证明了工艺稳定性，多孔结构的工艺参数变化会进一步影响零件尺寸。图4. 激光功率对零件高度方向的影响下一步，在EOS M 290上进行三组相同的打印任务。 每组打印任务由64个完全多孔的圆柱形部件组成，这些零件分布在平台16个位置，评估区域位置对性能的影响。实验采用Ti6Al4V总共打印192个试样，并使用压缩空气进行清洁。打印完成的测试件中，对128个测试件使用阿基米德原理进行非破坏性测试，对96个测试件通过压缩测试（ISO 13314）进行破坏性测试，剩余32个进行横切，嵌入和后处理以进行体视评估。图5. EOS M 290基板上多孔测试件的位置测试结果测试过程能力可获得过程的稳定性以及它与规格参数限制的接近程度。将图6中显示的相对密度，最大抗压强度和弹性模量的结果分别绘制在过程能力报告中，其相应的规格限制来自于批量生产情景的最小过程能力指数1.33。虽然这不可以评估过程中心性（Ppk），但可评估正态性，范围和过程能力。测试的多孔结构件超过最小过程能力要求。在此阶段，将新过程指数定为1.67。与目前99.99％工艺产率的结果相比，生产工艺的持续改进可以产生更好的结果，并且可达到百万零件中仅有63个偏离。应该注意的是，SLM工艺中建造的128个零件的孔隙率变化仅占绝对值变化的1.76％，而传统的发泡制造工艺预计会有高达10％的变化。图6. 左上角：用于打印多孔测试件的EOS M290 右上方：多孔结构相对密度的过程能力分析左下方：测试件的最大抗压强度[MPa]能力分析 右下方：测试件的弹性模量[MPa]能力分析意义/临床相关性随着越来越多基于激光3D打印的多孔应用引入医疗领域，了解AM设备工艺参数对产品力学性能的影响以及它们在批量生产中的表现是十分重要的。我们的愿景是增材制造不仅可用于替换植入物表面的涂层，并且可以用于植入物的承力结构。欢迎转发延伸阅读：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3D打印如何辅助医生手术，如何宽慰患者钛合金和PEEK颅骨修复体的传统和3D打印制造方式及面临的问题 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印骨小梁结构的性能与制造稳定性分析