1. 嫦娥四号中继星发射成功，中国实现3D打印在轨应用2018年5月，载有众多3D打印零部件的嫦娥四号中继卫星发射成功，其中包含中国航天科技集团五院529厂采用3D打印技术研制的多个复杂形状铝合金结构件。嫦娥四号中继星的成功发射和入轨运行，标志着我国3D打印技术和产品首次实现飞行验证，首次获得在轨应用，具有重要的里程碑意义。2. 西门子3D打印燃气轮机燃烧室成功运行8000小时2018年9月，西门子表示，世界上第一台用于工业燃气轮机的3D打印燃烧室已成功运行一年，没有出现任何问题。西门子于2017年生产了首台采用选择性激光熔化技术制造的燃烧室，将燃烧器头部的13个零件合而为一，实现一体化制造，提高了燃烧室的耐温能力，并延长了燃气轮机的使用寿命。8000小时的无故障运行，证明了3D打印零部件性能的可靠性。3. GE航空3D打印燃油喷嘴超过30000个2018年10月，GE航空集团庆祝第3万个3D打印的燃油喷嘴成功出货。这意味着增材制造正在批量生产中发挥作用，同时也证明了3D打印的零部件性能的可靠性。截至目前，3D打印的燃油喷嘴头总数已超过3.3万个，它将用于商用喷气式飞机的涡轮风扇发动机，如波音737等。4. 仿生设计与3D打印结合开始发挥重要作用2018年11月，NASA宣布他们与Autodesk合作，借助AI和3D打印两项先进技术打造了史上最复杂的行星着陆器“spider”，从而使外部结构质量减少35％，性能提高30%。NASA借助AI和3D打印在零风险和使用潜力之间取得了平衡。同月，波士顿动力公司为机器狗SpotMini安装了仿生手臂，该手臂采用仿生学设计，借助3D打印制造，采用微处理器和伺服电机控制每根手指的运动，实现仿生手臂像人的手臂一样灵活，极大提高了其进行实际操作的能力。5. 惠普正式发布金属3D打印机，价格将低于274万人民币2018年9月，惠普官方宣布推出基于粘结剂喷射的金属打印系统，该系统能够实现金属部件高效率、低成本、高品质制造，并能推动金属3D打印大规模批量化生产。目前，惠普已与GKN和Parmatech合作，并在他们的平台上安装了HP金属3D打印机，开始为强生、大众、威乐等企业批量生产金属零件。6. 国内清锋时代推出极速液态成型技术及高性能光固化弹性材料继推出了可实现超快速3D打印生产的LEAP技术后，清锋时代在2018年10月发布其自主研发的可量产高性能弹性材料EM-11。该材料在拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、回弹率和耐弯折等关键性能指标上实现了超越，完全达到并超过运动鞋底对材料的要求。这也意味着， Carbon 3D公司的CLIP技术和材料正在被国内企业所赶超。7. EOS采用二极管激光阵列代替传统 CO2 激光器提高生产效率2018年11月，EOS推出 LaserProFusion技术，采用多达100万个二极管激光器组成的阵列替代传统使用的单个CO2激光器，最高可实现5KW的功率输出。这与此前由点到线，再由线到面的技术相比可显著提高烧结速度。8. 国产金属FDM打印机及材料研发获得突破性进步在国外Markforged和Desktop Metal的金属FDM打印机尚未真正在国内落地之际，2018年12月，包括升华三维在内的企业纷纷宣布国产金属FDM打印机及材料研发成功。国产相关技术的突破，弥补了国内在该领域发展的技术空白。而2019年将成为该技术的竞争元年，基于FDM的金属3D打印机及材料（线材）升级版本，将陆续面世。9. 汽车企业斥巨资建设增材制造产业园，推动3D打印批量化生产4月，宝马集团宣布投入1200万美元用于增材制造产业园建设。宝马增材制造中心每年处理大约3万个原型设计项目，生产超过14万个组件。而今年宝马集团3D打印的零件数量有望超过20万件，总数量已经超过100万件。12月，福特投资4500万美元开设先进制造中心，与包括HP、EOS、Stratasys在内的10家增材制造公司展开合作，探索和利用新技术来重振汽车生产。同月，大众汽车在沃尔夫斯堡的生产工厂开设了先进的3D打印中心，开始转向大规模定制，每年的目标是制造超过10万个3D打印零部件。10. 美国将3D打印列入出口管制技术，中国战略性扶持2018年11月，美国将3D打印列为限制性出口技术；同月，中国将其列为战略性新兴产业。11. 2018年中国企业获得的投融资行为武汉易制科技获点亮资本500万天使投资，专注粘结剂喷射3D打印技术。黑格科技获3.25亿元A轮融资，将加强在3D打印研发和生产，推进3D打印产业链以及企业人才布局，打通生产-商业-用户之间的商业链条。华曙高科获国投创业A轮融资，金额未透露。先临三维拟募集3亿元资金，力推扫描仪、齿科数字化、产业园建设。巴斯夫投资上海普利生LCD光固化技术，为其产品开发及相关研发加速，使其扩大市场影响，并有机会进入全球市场。END2019年，竞争会更加激烈，新产品、新技术将日益繁多。欢迎转发TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：2018年3D打印有哪些突破性应用和代表性事件

金属FDM技术似乎具有比较高的门槛，在业内人员的印象中，FDM即输出丝材，而金属丝材印象里似乎无法挤出成型。此前，金属桌面打印技术被美国Markforged以及Desktop Metal两家公司所独有，但由于供应能力和应用所限，真正交付客户使用的设备非常少。这给了国内金属桌面打印技术发展的空间。国产升华金属FDM打印机及其产品当前国内至少有两家公司正在研发或者已经研发出金属桌面打印技术，他们都为国内技术的发展做出了贡献。本期的主角是一支叫做升华的团队，他们具备深厚的专业知识和显著的技术特色。接下来笔者将对他们的研发团队、技术形式、产品性能等给予详细分析。研发团队深圳升华三维科技有限公司，核心成员均来自中南大学粉末冶金研究院，材料届皆知，它是粉末冶金界的“黄埔军校”、国内最为知名的粉末冶金机构。而黄伯云院士曾担任粉末冶金研究院的院长。技术方案当前国内外金属桌面打印技术，均是基于烧结的3D打印成形和粉末冶金的间接解决方案。3D打印首先完成具有一定强度的高精度生坯制备，后续通过脱脂、烧结等粉末冶金工艺获得性能一致的产品。在打印过程中，升华团队将金属粉末与高分子粘结剂以一定比例混合均匀，通过恒压挤出进入喷嘴，高分子材料在喷嘴中加热熔化粘结金属粉末并挤出成型。打印过程我们将该团队包含打印、脱脂和烧结的工艺称为P-MEM工艺，并与Markforged以及Desktop Metal放在并列的位置进行比较：P-MEM工艺使用的材料为金属粉与粘结剂的混合粉材；Markforged将两者做成了丝材；Desktop Metal将其做成了棒材。简言之，三家技术形式一致，材料组成一致，材料形式不一致。笔者认为，混合粉材对设备的适应性和拓展性更强。技术特点P-MEM技术利用了已发展超过30年、早已大规模应用的粉末注射成形技术（MIM），它使用3D打印机来替换需要模具的注射成形设备，通过3D打印直接实现零件成形；同时借助粉末注射成形技术在材料开发和脱脂烧结阶段成熟稳定的技术体系，最终实现高质量金属部件的输出。与SLM、LENS技术相比，这种间接成型的工艺系统组成包含打印机、脱脂机和烧结炉，然而设备总成本更低，材料体系更广泛、适应性更宽，产品性能的一致性也更好。陶瓷产品上文笔者提到，基于混合粉材的P-MEM工艺设备拓展性较强，主要在于成型材料的广泛性。凡是可进行烧结的粉体材料，从不锈钢、模具钢、高温合金、钛合金、难熔金属等金属材料到氧化锆、氧化铝、碳化硅等陶瓷材料，均可实现成型。当前，该团队已经实现17-4PH、304、316L不锈钢系列，钛及钛合金，以及ZrO2陶瓷的稳定成型和烧结；而模具钢、氧化铝、碳化硅、氮化硅等材料正处于工艺测试阶段。技术门槛基于烧结的金属（陶瓷）FDM技术，挤出工艺不难，难在打通材料（配方）、打印、脱脂、烧结整个工艺链，哪个环节有问题、技术没有解决，都要从头再来。同时不同的材料，它们的整个工艺体系及参数都不一样，这需要大量的实验数据积累。产品性能升华金属FDM部分金属部件性能材料烧结密度 g/cm3烧结收缩率抗拉强度MPa 屈服强度MPa 伸长率硬度 HRB 316L不锈钢7.84216% 498 207 58% 64 纯钛4.3317%661 - - -这是笔者第一次看到基于烧结工艺的金属桌面打印制件性能数据，可以看出零件性能高于传统铸件，略低于SLM，能够满足大多数应用需求。升华团队针对其它材料的数据正在检测中。从升华团队提供的产品表面粗糙度Ra检测数据得知，在最佳打印层厚时，生坯的表面粗糙度为5μm，烧结后的产品表面粗糙度为2-4μm。如此小的表面粗糙度，使得烧结后的产品进行粗略抛光后即可得到镜面效果，减少了后处理的麻烦。笔者亲测，烧结完可装配烧结后的粗糙度小于SLM，简单抛光可达镜面效果在陶瓷打印方面，采用升华团队研发的桌面打印机，更换材料及喷头之后即可打印陶瓷产品。同样的，成型材料使用陶瓷粉末和粘结剂混合而成。下图是采用打印并烧结完成的氧化锆陶瓷产品，孔隙最小尺寸可控制在50um。氧化锆陶瓷产品打印系统介绍UP-R200正是深圳升华三维科技有限公司自主研发的采用P-MEM技术的3D打印机，配套金属3D打印专用脱脂炉和烧结炉，构成一套完整的金属间接3D打印技术解决方案；配套陶瓷排胶炉和高温烧结炉，则构成一套完整的陶瓷间接3D打印技术解决方案。UP-R200型3D打印机，操作方便简洁，主要面对高职院校、科研院所和粉末冶金领域的客户，适用于金属或陶瓷间接3D打印技术开发、材料开发和产品快速原型制造。金属FDM技术的优势金属桌面打印系统改变了以往金属打印和传统制造的规则，是一种先进的创新解决方案。该技术可以降低成本，显著提高速度、安全性和打印质量。同时，它也是一款适用于快速原型制作的办公友好型金属3D打印系统，比现有激光金属打印技术便宜5倍以上（仅打印机），拥有完整的工作平台，可制作形状复杂和各向同性的金属零部件。与现有的SLM技术相比，金属FDM技术包含以下优势：●无需昂贵的工业设施确保安全运行：该工艺几乎不会造成粉尘污染，也不需要激光和线切割工具。仅需使用配备的材料和工艺即可制作高精度可重复的部件，其安全性更接近于传统的塑料FDM技术。●使金属打印变得简单：提供专用切片软件，简化整个工作流程，使工程师可以直接从计算机辅助设计（CAD）软件转到打印部件。同时，减少了对支撑设计和工程经验的需求，轻松移除支撑结构。●提高原型设计的多功能性：旨在支持数百种用于批量生产的零件和原型制造材料。背后故事对于美国Desktop Metal公司，升华团队一直对其保持好奇，究竟什么样的技术可以直接冠名“金属桌面”3D打印？ 2017年4月，美国Desktop Metal公司公布其技术及工艺特征，终于揭开其神秘面纱，恰好与升华团队的技术路线一致！升华团队在深感震惊的同时，也有一分庆幸，一分自豪。这说明了在原创性技术创新上，国内并不落后于国外，他们对金属3D打印技术发展的思路和方向是正确的，同时也更坚定了走这条路的决心。市场竞争目前国内外越来越多的公司和团队加入这种间接3D打印技术的开发和应用，技术路线看似简单明了，但却有着并不容易解决的技术难题。可以预见的是，2019年这种快速原型设备的市场竞争将会日益激烈。面对日新月异的3D打印新技术的涌现，如何在新技术的洪流中徐徐前行，值得每个公司去思考。升华团队认为在保证产品质量的前提下，一个公司的技术储备及科研实力，更大程度上决定了一个公司能走多远。而他们从设备、材料到软硬件及前后端均积累了足够的技术和经验，已经走在了技术发展的前列。笔者点评在国内3D打印当下的发展阶段，不少企业消亡和兴起此起彼伏，很多人会无视一个从未听说过名字的企业。而恰恰有那么一些怀揣真才实学，有着深厚技术积累的团队，在技术尚未发生深刻变革之前，砥砺前行，补足国内发展的欠缺。就笔者与升华团队的接触来看，他们恰恰是这样一支怀揣梦想、有专业知识和技术积累的年轻团队。他们开发的产品不是空壳子，也不是花样版，真正实现了质量保证，这为国内相关技术的发展开辟了一条道路，相信他们一定能从容应对2019年的市场竞争。欢迎转发TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。延伸阅读：基于烧结工艺的金属增材制造工作原理基于烧结和熔化工艺的金属3D打印成本结构对比被状告的Markforged打印机是如何工作的Desktop Metal金属桌面打印机---DM STUDIO解析底部广告招商 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：国产金属FDM打印系统，打破国外技术垄断，开始走向市场

2018年年初，笔者在一篇文章中介绍了布加迪正在采用3D打印技术制造新款凯龙制动钳，这款产品具有广泛的社会影响力，并引起了不小的轰动。从上半年开始，布加迪开始对其进行测试，探究物理极限及其安全性，并为批量生产铺路。作为大众旗下品牌之一，布加迪在设计3D打印部件方面经验丰富，公司正推进其首批用于批量生产的3D打印部件，并已进入测试阶段。本期我们来了解这款制动钳的测试过程并回顾它的制造之路及其广泛的社会效益。 3D打印的布加迪制动钳测试过程上面的视频就是这款制动卡钳的测试过程。工程师将一个圆盘和刹车片卡钳放置在一个模拟速度高达每小时249英里(约400公里)的支架上，模拟高速运行的汽车制动过程。在如此高速的情况下完成制动对于卡钳是一项巨大的挑战，工程师对钛合金卡钳的耐久性与传统铸铝卡钳的耐久性进行了比较，在完成所有操作后，钛合金卡钳仍保持完整，承受温度接近1000摄氏度，性能优于铸铝卡钳。测试过程刹车盘完全是在燃烧3D打印如今已经成为汽车行业的一个重要尝试。布加迪卡钳的生产时间仅45小时，但与威龙目前使用的常规卡钳相比，3D打印制动卡钳的最大优势在于其重量，通过结构优化，钛合金卡钳轻了近两倍。布加迪目前正在研究如何更快地生产3D打印部件，此后，该制动卡钳将与其他部件一起在大众汽车新的3D打印中心批量生产。接下来我们回顾其设计及制造过程。3个月开发，45小时制造，10小时去应力退火布加迪制动钳的开发时间非常短，从第一个想法到第一个3D打印组件，只花了大约三个月的时间。布加迪将其基本概念、强度和刚度要求以及设计图纸作为一个完整的数据包发送到制造机构。后者对其进行了工艺模拟、支撑结构设计、实际3D打印和零部件后处理工作。 布加迪卡钳打印过程制动钳采用SLM工艺制造，打印过程总共花费45个小时，总层数为2213层。热处理温度为700℃，在此过程中消除残余应力并确保尺寸稳定性。最后，去除支撑并进行基板分离。表面处理完成表面处理结合了机械、物理和化学过程，旨在改善部件疲劳强度和使用过程中的耐久性。装配完成最后，功能表面（如活塞接触表面或螺纹）的轮廓通过五轴铣床加工，该过程需要11个小时才能完成。长410mm,宽210mm,高136mm最终部件由传统铝合金的4.9公斤减少至2.9公斤，减轻40%；最小壁厚1mm，最大4mm，结构强度可保证每平方毫米承受超过125kg的力而不会发生损坏。取得的社会效益新型八活塞单体制动钳世界上第一台由3D打印生产的制动钳汽车行业最大的制动钳与德国研究机构合作，推动全球创新法国超级跑车品牌在使用3D打印这一面向未来的技术发展中达到了新的里程碑作为大众集团的技术开发实验室，布加迪在3D打印领域处于领先地位，是全球创新的推动者3D打印的制动卡钳将批量生产布加迪获得的经验可用于大众汽车集团及其品牌研发项目END凭借威龙和凯龙超级跑车，布加迪在过去几十年中已经成为汽车行业极端性能领域新技术发展和创新的先锋，并创造了惊人的性能数据和记录。布加迪3D打印制动钳的测试成功，对于整个大众集团3D打印功能部件的制造具有引领作用，同时也将推动国际汽车行业进一步采用3D打印实现创新。欢迎转发TCT Asia 2019 ，预登记免门票，帮笔者完成任务欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。延伸阅读：案例探究：3D打印提升汽车性能 加速设计迭代大众汽车：在生产线上使用3D打印机进行车辆生产福特汽车：借助3D打印技术重塑汽车生产线奥迪实现高效3D打印产出的应用经验底部广告招商 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：布加迪极限测试3D打印制动卡钳 为批量生产铺路

3D打印为生产型企业开辟了很多可能性，无论是原型制作还是零部件直接制造，几乎所有行业都可以使用这一尖端技术。上个月，国外家电制造商惠而浦宣布开始使用3D打印来制造过时或停产的部件；而在此前，汽车品牌保时捷早已使用该技术进行稀有配件的生产。我们意识到，3D打印正在成为传统行业响应售后低体量需求、实现按需制造的新途径。FDM在制作备件方面具有很强的实用性使用3D打印来制造备件，在很多领域具有迫切性的需求，例如远洋航行中缺少备件，宇航员在太空中缺少备件，军事训练中装备零件损坏，等等情况下，3D打印将凸显无以伦比的作用。在远洋航行中使用3D打印生产备件已经用于探索但需要明确地是，3D打印不是批量生产备件，而是按需生产。接下来我们介绍传统备件供应面临的困扰，以及使用3D打印所带来的多方面优势和零部件的数字化趋势。3D打印将解放库房压力当前备件生产面临的困扰及3D打印解决方案1. 对于制造商来说，备件成本可能很高在传统的供应链中，制造商倾向于批量生产制造备件，这样可以节省生产成本并缩短交付周期。之后，他们会将所有零件存储在中央仓库中以降低库存成本，但这会导致交货时间延长；或者他们将零件保留在区域仓库中以确保快速交付给客户，但这样会使库存成本倍增。有时配件可能在全球间传递，飞机配件尤其如此重要的是，有些零件在仓库中储存了很长时间才用到，而有些备件则从来都用不到。这些部件主要是一些面临淘汰的和小批量生产的部件。厂家无论重新制造，还是采用传统的方式定制，都会涉及到制造零件所需的所有工具，除此之外，人力成本和维护成本也非常昂贵。2.对产品定制和快速交货的需求不断增长由于电子商务的推动，客户如今拥有无数的购买选择，它刺激了对更加个性化或定制化产品的需求。良好的客户体验更多地归功于公司提供的服务质量，而不仅仅是产品本身。在满足客户需求的过程中，提供专业、实用和定性的服务，对培养客户忠诚度具有重要意义。宝马mini定制化汽车内饰采用3D打印制造货物交付的及时性是影响客户体验的最重要因素之一，客户希望他们的订单在一两天甚至更短的时间内交付。同时，他们还需要端到端的支持，如通过数字渠道进行实时和最新的货运跟踪。这些需求的增长，使传统的备件供应方式跟不上发展的节奏。3. 零件数字化趋势及3D打印备件解决方案3D打印是一种经济高效的制造手段，它为众多行业带来了很多契机，大规模定制便是最大优势之一。当制造商对那些已经无法再找到的零件产生需求时，3D打印的定制化便展现出其优势。3D打印可实现按需制造3D打印通过将零件数字化，并通过临近客户所在地3D打印直接制造来降低运输成本，从而消除高库存及所带来的成本问题。基于数字化生产条件下的去库存正在成为一种新的解决方案。同时，增材制造不涉及任何工具或生产线，因此非常适合按订单生产的策略，不会延长交货时间。此外，3D打印同时解决了备件供应链的问题。(国外已经出现了在线的零配件模型商城)3D打印将彻底改变零配件的供应方式借助3D打印，按需获得部件，正在受到越来越多零部件供应商的重视。而3D打印服务商数量的增长，也使本地化生产的可能性能够逐渐成为现实。当前，采用3D打印制造产品备件，已经在汽车修复、家电生产，甚至工装工具以及各类型的机器设备中获得使用。采用3D打印制造产品备件应用案例惠而浦美国跨国家电制造商惠而浦与新加坡Spare Parts 3D达成增材制造合作关系，一同致力于将惠而浦的零件数字化，以应对零件过时和部分短缺问题。实际上，当前很多制造商都在将其零件目录数字化，以应对数据丢失，并实现零件和材料的并行设计和制造。惠而浦3D打印备件惠而浦公司生产大量的家电产品，因此拥有庞大的零件目录。各种机器的淘汰导致产品备件无法一直生产，3D打印能够使惠而浦以更低的成本按需生产足够的产品备件。保时捷3D打印也是制造汽车备件的理想选择。对于老款车型来说，尤其难以找到零件备件。但是结合3D扫描、逆向建模和3D打印，可以直接生产汽车的稀有备件。保时捷959保时捷曾推出多款经典车型，如356、959以及Carrera GT等等。为经典古董车更换零件一直都很困难，因为车辆本身就是限量销售，部件更是稀少。2018年，保时捷提出为一些经典车型制造限量的3D打印零部件，目前总计推出9种3D打印零部件，且正在检验能否制造20种或更多。3D打印生产的经典车型配件对于经典车型来说，制造全新部件成本高昂且效率低下，这就推动了3D打印的进程。3D打印的部件必须符合原始部件的要求，还必须通过出厂测试。戴姆勒戴姆勒是梅赛德斯-奔驰的母公司，其商用车部门将3D打印技术完全整合到了汽车开发和零部件批量生产的工作流程中。该公司每年为各个部门生产超过10w个原型零件，并利用3D打印为奔驰卡车按需提供备件，满足客户更换零件和小批量生产的需求。3D打印生产的戴姆勒巴士塑料备件奔驰卡车金属3D打印配件戴姆勒公司推出了数字仓库计划，任何可以进行3D打印的零部件都将存储在数字仓库中以便根据需要快速打印。按需3D打印意味着像戴姆勒这样的公司将不再需要保持库存，这同时也省却了更多的维护成本。作为计划的一部分，戴姆勒将邀请技术人员和使用3D打印备件的客户给予反馈，公司将收集零件的性能数据，并确保未来的不确定需求。大众大众汽车已经将3D打印深刻应用到了汽车制造的生产线，我们已经提到过大众旗下的奥迪如何使用3D打印，如今他们不仅使用该技术加速研发，也用来制造备件。奥迪W12发动机的金属3D打印水接头2017年，该公司透露了试点3D打印备件计划的细节。同年，该公司的豪华汽车品牌奥迪和保时捷展示了他们对3D打印“按需复制”的推动。如此可以看出，汽车制造商是真正在不同层面上充分利用3D打印。END正如这些案例所展现的，3D打印用于备件生产主要用于汽车领域，但它的应用完全可以拓展，就如惠而浦用于家用电器零件的生产一样。3D打印生产备件，对所有行业的制造商来说都是有前途的。欢迎转发TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票资料下载请加入3D打印技术参考QQ群：867355738在校生3D打印专业知识交流与分享，寻找工作机会，请加入高校人才社区交流群：942944143延伸阅读：增材制造如何重塑汽车产业汽车零部件增材制造工艺链详细探讨福特汽车：借助3D打印技术重塑汽车生产线大众汽车：在生产线上使用3D打印机进行车辆生产底部广告招商 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：零件的数字化趋势及采用3D打印生产备件的优势与应用案例

早在20世纪80年代，福特就认为3D打印将成为未来制造业的大趋势，将给汽车行业带来重大影响。1988年，福特公司购买了当时世界上第三台3D打印机，开展实验，试制车辆部件。随后在美国和欧洲建立了五大3D打印原型制造中心，并在30多家工厂安装3D打印设备。在今年的最后一个月，福特投资4500万美元开设先进制造中心，试图将汽车行业推向一个新时代，而这仅是福特汽车5年期45亿美元雄心计划的一部分。本期，我们来了解福特汽车如何借助增材制造技术推动汽车制造变革。联合Carbon CLIP技术加速3D打印量产2014年12月，福特与Carbon 3D公司展开合作，使用3D打印技术生产高质量的汽车部件，加速车辆从设计到量产的过程。Carbon公司勇于创新，在大部分工艺只能打印原型产品时，推出了具有革命性意义的连续液面制造技术（CLIP）。该技术的打印速度比传统3D打印工艺快25-100倍，能兼容多种材料，可实现3D打印量产。 福特使用Carbon clip技术打印产品作为对质量有着严格要求的汽车制造商，福特尤为关注3D打印配件的性能，他们对该技术打印出的配件进行全程监控和测试，最终发现这一技术打印出的产品完全满足需求。福特员工操作Carbon 3D打印机最初CLIP技术被福特用于生产弹性车体垫圈以及连接阻尼的缓冲部件，随后福特公司自己研发了具有机械强度的纳米颗粒增强树脂，并着力研究导电和导热树脂，用于制造未来更高性能的汽车部件。使用Stratasys 3D打印技术制造大型一体式汽车零部件Stratasys Infinite Build 3D打印系统能够打印几乎任何形状或长度的汽车零部件，以更经济有效的方式生产需求量较小的模具、原型车零件或组件，该系统有可能成为汽车制造业的突破性技术。2016年，福特汽车作为第一家使用Infinite Build 3D 打印机的汽车制造商，开始探索如何使用3D技术打印汽车扰流板等大型一体式汽车零部件，并将其用于原型车和未来车辆制造。 福特使用Stratasys 3D打印技术生产汽车配件福特增材制造技术负责人 Ellen LEE 表示，借助 Infinite Build 技术，福特可以打印大型模具、卡具和零部件，从而使设计迭代更加灵活。福特率先将该技术投入使用，这有助于推动这种适用于汽车应用和需求的大规模打印技术的发展。此外，在生产需求量较小的原型车和赛车专用零部件时，3D打印技术具有更好的成本效益。福特3D打印的大型组件福特还使用Stratasys Fortus 380mc打印机，使工人能够更快更便宜地制造零件和工具。过去，福特公司在生产原型零件时需要8-16周的时间，仅在工具上就要花费25万美元，而如今使用3D打印制作类似的零件仅需要几天甚至几个小时，花费只需几百到几千美元。投资Desktop Metal公司，推进金属3D打印批量化制造Desktop Metal成立于2015年，率先开发了第一套涵盖从原型设计到批量生产整个产品周期的金属3D打印系统。今年3月，Desktop Metal获得6500万美元额外投资，由福特汽车牵头的这轮投资将该公司总投资额提高至2.77亿美元。福特汽车高级工程副总裁兼首席技术官Ken Washington博士被任命为Desktop Metal董事会成员。 Desktop Metal 3D打印系统福特汽车将利用Desktop Metal先进的桌面型Studio系统改变金属零件的设计流程，并借助其高分辨率Production系统实现金属零件大规模3D打印制造。福特工程师使用Desktop Metal金属桌面打印机Desktop Metal的创新3D打印系统将改变3D打印行业的规则，为客户提供整合金属AM的能力，而无需花费数十万美元购买最先进的设备，这无疑会增强福特汽车在金属3D打印应用方面的实力。斥资4500万美元开设先进制造中心本月初，福特在底特律投资4500万美元开设先进制造中心，旨在加速3D打印、虚拟现实及机器人技术在原型设计中的应用，并计划在全球各地工厂中制定流程标准。福特试图将汽车行业推向一个新时代。福特先进制造中心先进制造中心配备23台3D打印机，与包括HP、EOS、Stratasys在内的10家增材制造公司展开合作，并将约100名技术专家集中在一起，专注于在未来竞争中保持领先。福特先进制造中心涵盖3D打印、虚拟现实及机器人等先进技术福特为推动汽车行业3D打印的未来，计划利用该技术改善制造流程，同时节省公司资金。新款GT500将于明年1月在北美国际车展上首次亮相，该车将配备两个3D打印的制动部件。福特汽车认为，随着3D打印成本的降低，3D打印零件将变得更加普遍。END100多年前，福特率先推出了移动装配线，彻底改变了大规模汽车生产的方式。而如今福特正在打造明日装配线，开发梦寐以求的大屏技术，提高制造效率和加工质量。福特集团全球产品开发副总裁表示，“我们推动创新的能力取决于从概念到量产有多快。3D打印技术能够快速将产品从原型概念转变为实际产品，甚至能够直接量产，高于之前的任何方法，我们能够借助该技术最快地将最新车型提供给消费者”。欢迎转发动动手指，提前注册，帮笔者完成任务量欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。延伸阅读：奥迪实现高效3D打印产出的应用经验大众汽车：在生产线上使用3D打印机进行车辆生产您的下一航班将使用3D打印的引擎部件视频案例：3D打印、区块链和人工智能如何融入实际生产长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：福特汽车：借助3D打印技术重塑汽车生产线

GE的燃油喷嘴，在3D打印业内可谓大名鼎鼎，没有人不知道。可是，有多少人知道，3D打印参与制造的仅仅是端部的喷嘴头？有多少人知道它到底位于发动机中的那个位置、起什么作用？又有多少人知道它有近十年的设计迭代历史？本篇一窥其制造历史。实际3D打印的部分只是喷嘴头燃油喷嘴是飞机发动机中一个不起眼的小部件，一只手就可以握住。但把这个小零件做好，却必须借助3D打印，GE将之称为历史上最具颠覆性的技术之一。今年10月，GE航空位于阿拉巴马州的奥本工厂，顺利生产了第3万个3D打印燃油喷嘴头。燃油喷嘴实际大小用3D打印来制作这么小的零件，要从10年前说起。当时，CFM国际公司（GE与法国赛峰飞机发动机公司的平股合资公司）正在研发LEAP发动机，要求减少排放，降低燃油消耗。项目进行过程中，时任GE航空工程负责人的Mohammad Ehteshami意识到，项目的成败很大程度上取决于燃油喷嘴头部迷宫式的复杂流道上，该结构将使燃油与空气高效混合，帮助发动机实现优越性能，同时又要防止喷嘴在接近1600摄氏度的温度下发生熔化。LEAP发动机及燃油喷嘴安装位置喷油嘴的优化设计之路为了设计出优质的燃油喷嘴，Ehteshami组建了一支由顶尖工程师组成的团队攻克这一难题。很快，研究团队设计出了一种理想的燃油喷嘴顶部结构，这个结构最终只有核桃般大小，里面却有14条精密的流体通道。喷油嘴头部复杂流道然而设计虽然巧妙，内部流道却太过复杂，它需要将20个部件焊接在一起。研究团队通过传统制造加工方式尝试了8次，均以失败告终。发动机工作原理时值美国3D打印快速发展时期，研究团队决定尝试新技术。增材制造的生产方式正适合燃油喷嘴这样复杂精密部件，而且3D打印所产生的废料也比传统生产方式少很多。然而在此之前，GE航空只是将3D打印用于原型试制，从未用来制造商业化零件，为民航机队生产部件更是无从谈起。采用3D打印制造研究团队的50名工程师、设计师和制造专家密切合作，花了四年时间对燃油喷嘴重新设计、制造原型和最终生产。新喷嘴头将原来的20个部件变成了一个精密整体，并与其它组件通过钎焊连接，喷气燃料通过喷嘴内部的复杂流道实现自身冷却。最终，新喷嘴重量比上一代减轻了25%，耐用度提高了5倍，成本效益上升了30%。新喷嘴头将20个组件合而为一该结构的制造成功，促使GE收购了参与喷嘴头3D打印的增材制造服务商。组建增材制造服务团队为保证LEAP项目按时完成，及时获得联邦航空管理局认证，GE团队必须加快速度。而且伴随LEAP订单的不断涌入，GE需要将3D打印用于工业化量产。GE增材制造团队原来有近200名工程顾问，为加快3D打印推广应用，GE航空又组建了一个新团队，从航空专家到冶金专家，总计100多人。该团队专门理顺将3D打印投入大批量生产所需的一系列复杂流程，包括校准每一台打印机，确保能够打印合格的产品。这件事情也并不容易，生产线上每多一台打印机，整个流程就要再走一次。成就2015年，GE奥本工厂3D打印车间准备完毕，专门制造包括燃油喷嘴在内的复杂产品。凭借40多台3D打印机和奥本大学的人才储备，该工厂在2017年总共交付8000个燃油喷嘴。截至目前，工厂完成的3D打印燃油喷嘴头总数已超过3.3万个。2018年10月，GE航空集团庆祝第30000个3D打印的燃油喷嘴和这个里程碑同样值得庆祝的是，从这里产出的部件已经搭载到了空客A320neo和波音737 MAX飞机的LEAP发动机上。而该款发动机的总订单数量也已经超过1.6万台，总价值超过2360亿美元。除了LEAP，GE航空还利用增材制造技术，为GE9X等发动机制造传感器、叶片、热交换器和其他部件。GE9X是世界最大的商用喷气式发动机，为波音新的777X宽体飞机开发。增材制造甚至成就了GE新型涡轮螺旋桨发动机Catalyst，让它打入了小型飞机市场。通过3D打印，工程师们将855个零件整合成了12个部件，极大地增强了Catalyst的竞争力。欢迎转发TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。延伸阅读：美科学家利用先进科技为未来战争做准备您的下一航班将使用3D打印的引擎部件俄科学家采用新技术为飞机“瘦身”约一吨从嫦娥四号登月，看航天529厂如何实现3D打印在轨应用长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：GE喷嘴真相：3D打印制造的仅是喷嘴头，但效益空前巨大

2017年，大众汽车集团在全球26个工厂拥有90台3D打印机，主要用于汽车备件和工装工具生产。今年，该公司继续拓展3D打印应用范围，与惠普、GKN等增材制造业内知名设备商和粉末冶金公司达成合作，力推将3D打印用于汽车零件批量制造。大众汽车集团有望成为汽车3D打印领域的全球领导者。本期，我们来了解大众集团如何借助3D打印在大规模生产中取得竞争优势。桌面3D打印每年为大众葡萄牙工厂节省91％的开发成本自2014年以来，大众葡萄牙工厂一直在使用3D打印机生产原型及装配用模具组件。2016年，3D打印为该工厂节省了16万欧元的开发成本，2017年这一数据达到32.5万欧元，成本降低比例达91%；与此同时，其开发时间也减少了95%，大大加快了产品上市速度。 看Ultimaker桌面机如何助力大众汽车原型及工装夹具生产然而他们使用的不过是几台桌面型的FDM打印机。在使用3D打印之前，大众用于汽车装配的夹具开发和生产全部由外部供应商提供，从第一个原型开发到最终定型，通常需要八个星期，而且中间会经常出现差错，延误交货较为普遍。2014年，葡萄牙工厂采购了7台Ultimaker FDM打印机进行工装夹具直接制造，将传统制造商完全甩开。现场制造的特点规避了很多不确定性，打印机的投资在两个月内快速回笼，并且制造成本大幅降低，也不再需要备件库存。更为关键的是，采用3D打印制造的夹具完全符合使用要求。定位夹具2016年，葡萄牙工厂3D打印了约1000个工装零件，已成为整个大众集团的最佳实践。目前该工厂93％的工装夹具采取内部按需制造，节省时间并极具成本优势。3D打印帮助大众德国工厂加速汽车设计和创新步伐大众汽车集团旗下的奥迪Ingolstadt工厂包含一个塑料3D打印中心，在汽车零部件原型设计方面具有显著特色。其借助Stratasys全彩3D打印机，使尾灯覆盖玻璃的原型设计交付时间缩短了50％，并保证了产品的最高质量、颜色和透明度的绝对真实，体现出3D打印在创新和加速汽车设计方面的优势。 看stratasys如何助力奥迪汽车尾灯玻璃制造在新车投入生产之前，未来车型将在预生产中心进行实际组装，进而对整车风格和设计的合理性进行各种测试，因此需要在车辆开发早期阶段（从轮毂盖、车门把手到格栅）制造车辆的所有部件。3D打印一次成型彩色透明尾灯盖玻片传统上，车灯玻璃罩采用铸造和铣削来加工，单独的颜色部件必须进行组装，无法一件式生产，组装需要时间，这在一定程度上延长了交货时间并延迟了车辆的上市时间。而如今多材料、全彩色3D打印则可以实现零件一体式生产，无需考虑加工难度、着色及纹理问题，达到车辆开发设计和构思阶段要求的最高质量标准，这为奥迪汽车节省了高达50％的时间。奥迪将多材料全彩色3D打印技术整合进多个设计流程，是大众汽车集团应用3D打印技术加快整车开发周期的典范。目前该中心拥有包括FDM和Polyjet技术在内的10台打印机，未来将会实现更大效益。与惠普、GKN合作，推进3D打印汽车部件批量制造今年九月，大众汽车与惠普和零部件制造商GKN公司达成合作，共同推进3D打印大规模制造的发展。大众汽车由6000到8000个不同零件制造，此前3D打印仅用于单个零件或原型的特殊生产，短时间内制造整车是不可能的，但采用3D打印制造的零部件种类和尺寸却在明显增加，这显示出该技术正在发挥更大作用。 看HP如何助力汽车部件个性化、批量化制造基于粉末床粘结剂喷射成型的金属3D打印机研发成功，将增材制造技术推向了批量制造的舞台，大众汽车是第一家采用惠普最新Metal Jet金属3D打印技术的汽车制造商。与传统技术相比，惠普Metal Jet技术批量生产零件无需开发和制造相应的模具；与其他3D打印技术相比，新技术具有更高的生产效率，更适合于大规模生产，对短时间内大批量生产零件也有重要意义。大众汽车使用3D打印未来计划目前大众汽车3D打印批量应用集中在制造尾门字标、特殊齿轮旋钮或带有个性化标志的钥匙，旨在满足顾客的个性化需求但却无需付出太多成本。大众汽车同时也给出了实现3D打印批量应用的未来计划。大众沃尔夫斯堡工厂开设新3D打印中心12.11日，大众在沃尔夫斯堡的主要生产工厂开设了一个先进的3D打印中心，用以生产复杂零部件，旨在将增材制造应用提升到一个新的水平。大众集团期望，未来可以直接在生产线上使用3D打印机进行车辆生产，这突出了大众汽车采用3D打印的基本理念。新制造中心由规划和研究团队致力于开发新产品和新工艺，并将与惠普展开深入合作，开发具有显著结构要求的高性能功能部件，将3D打印在制造备件上升至直接应用。总结上述的几个案例，突出大众集团采用3D打印技术的勃勃雄心，新技术为生产带来了便利、节省了时间、提高了效益，使得大众集团对3D打印更加有信心。3D打印的应用也逐渐从制造原型、辅助开发，走向备件生产和高性能功能件制造，如今更是向着大规模批量制造的方向迈进。大众汽车集团的一系列操作，使其有望成为汽车3D打印领域的全球领导者。今天上海正在举办ACR汽车3D打印论坛，笔者关注到一个讨论主题，车企是否要独立自主掌握3D打印技术，还是交给一个专业的3D打印服务机构。笔者认为车企应当独立自主掌握这门技术，真正了解汽车的是车企，不是专门做打印服务的，从大众集团的这些例子我们也应该看得出，全都是他们自己内部在使用，而不是委托服务商。欢迎转发TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。延伸阅读：奥迪实现高效3D打印产出的应用经验案例探究：3D打印提升汽车性能 加速设计迭代汽车零部件增材制造工艺链详细探讨正面PK：HP Metal Jet和SLM谁更快，更具性价比视频案例：3D打印、区块链和人工智能如何融入实际生产长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：大众汽车：在生产线上使用3D打印机进行车辆生产

激光技术已从方方面面走进了人们的生活，但激光器种类繁多，其各自波长不同，特性不同，因此所应用的领域也不同。相信大多数人面对纷繁复杂的激光器种类，多少觉得有点头疼。因此，本文将各类型的激光器进行了汇总，为大家逐一讲解各类激光器的特点及实际应用的情况。按工作介质不同，激光器分为固体激光器、气体激光器、染料激光器、半导体激光器、光纤激光器和自由电子激光器6种。其中固体激光器和气体激光器还有很多细分种类。除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，包括泵浦源、光学谐振腔和增益介质三部分。在固体激光器中，一般以光作为泵浦源，能产生激光的晶体或玻璃被称为激光工作物质。激光工作物质由基质和激活离子两部分组成，基质材料为激活离子提供了一个合适的存在与工作环境，而由激活离子完成激光产生过程。常用的激活离子主要是过渡金属离子，如铬、钻、镍等离子以及稀土金属离子，如钕离子等。表面镀有介质膜的反射镜作为谐振腔镜片，其中一片为全反镜，一片为半反镜。当采用不同的激活离子、不同的基质材料和不同波长的光激励，会发射出各种不同波长的激光。红宝石激光器输出的激光波长为694.3nm，光电转换率低，只有0.1％。但其荧光寿命长，有利于储能，可输出较高的脉冲峰值功率，一根笔芯粗细，手指长的红宝石棒产生的激光就可以轻松的产生打穿铁皮。在效率更高的YAG激光器出现之前，红宝石激光器被广泛地用在激光切割、钻孔上。此外，694nm的光极易被黑色素吸收，因此红宝石激光器还被用于色素性病变（皮肤长斑）的治疗。钛蓝宝石激光器因其晶体性质，具备较宽的可调谐范围（即可调波长范围），可根据需要，输出660nm－1200nm波长的光。加上倍频技术（能使光的频率翻倍，即波长减半）的成熟，波长范围可扩展到330nm－600nm。钛蓝宝石激光器被用于飞秒分光、非线性光学研究、生成白光、生成太赫兹波等，在医美方面也有应用。YAG是钇铝石榴石的简称，该物质是目前综合特性最为优异的激光晶体基质，在掺入钕（Nd）之后可输出1064nm的光，最大连续输出功率可达1000w。早期使用惰性气体闪光灯作为激光器的泵浦源，但闪光灯泵浦方式，光谱范围宽，与激光增益介质吸收光谱重合性差，热负荷较大，造成光电转换率低的后果。因此现在使用LD（激光二极管）泵浦，可实现激光器的高效率，高功率，长寿命。Nd:YAG激光器可用于血管瘤的治疗，抑制肿瘤生长。但这种激光对组织的热损伤是非选择性的，在凝固瘤体血管的同时，多余的能量也会损伤周围正常的组织，术后容易留下瘢痕。因此，Nd:YAG激光多用于外科、妇科、五官科，而少用于皮肤科。Yb:YAG，在YAG中掺入镱（Yb），可输出1030nm的光。Yb:YAG的泵浦波长为941nm，与输出波长非常接近，可实现91.4％的泵浦量子效率，伴随泵浦产生的热量则被抑制到10％以内（输入的能量大多数转换为输出激光的能量，少部分变成热，意味着转换效率很高），是Nd:YAG的25％～30％。Yb:YAG已成为最引人注目的固体激光介质之一，LD泵浦的高功率Yb:YAG固体激光器成为新的研究热点，并被视为发展高效、高功率固体激光器的一个主要方向。除了上述两种，YAG还可掺入钬（Ho）、铒（Er）等。Ho:YAG可产生对人眼安全的2097nm和2091nm激光，主要适用于光通信，雷达和医学应用。Er:YAG则输出2.9μm的光，人体对这一波长吸收率很高，对激光外科和血管外科有很大的应用潜力。气体激光器是利用气体作为增益介质的激光器，一般是对气体放电进行泵浦（与固体激光器大同小异，不再赘述）。气体种类有原子气体（氦氖激光器、惰性气体离子激光器、金属蒸汽激光器）、分子气体（氮气激光器、二氧化碳激光器）、准分子气体，还有通过化学反应提供泵浦能量的特殊气体激光器。氦氖激光器（HeNe）是以75％以上的He和15％以下的Ne的混合气体作为增益介质，根据工作环境不同，可发出绿（543.5nm）、黄（594.1nm）、橙（612.0nm）、红（632.8nm）及三种近红外光（1152nm、1523nm和3391nm），其中红光（632.8nm）最为常用。HeNe激光器输出的光束呈高斯分布，光束质量非常稳定，虽然功率不高，但在精密测量领域有着不俗的表现。惰性气体激光器常见的是氩离子（Ar＋）和氪离子（Kr＋）。其能量转化率最高可达0.6％，可长期连续稳定输出30－50w的功率，寿命超过1000h。主要用于激光显示、拉曼光谱、全息、非线性光学等研究领域以及医疗诊断、打印分色、计量测定材料加工及信息处理等方面。金属蒸汽激光器以铜蒸气为例。铜蒸气激光器主要输出绿光（510.5nm）和黄光（578.2nm），可达到100w的平均功率和100kw的峰值功率。其主要应用领域为染料激光器的泵浦源。此外，还可用于高速闪光照相、大屏幕投影电视及材料加工等。氮分子激光器以氮气为增益介质，可发射337.1nm 、357.7 nm、315.9 nm的紫外光，峰值功率可达45kw。可作为有机染料激光器的泵浦光源，在激光分离同位素、荧光诊断、超高速摄影、污染检测以及医疗卫生、农业育种等方面也得到广泛应用。由于其短波长更易聚焦得到小光斑，因此还可用于加工亚微米量级的元件。二氧化碳激光器所用的增益介质是混了氦气和氮气的二氧化碳，可输出以9.6μm和10.6μm波长为中心的远红外光。二氧化碳激光器的能量转换率高，输出功率可从几瓦到几万瓦，加上极高的光束质量，使得二氧化碳激光器在材料加工、科研、国防及医学方面均有着广泛应用。准分子是不稳定的分子，在谐振腔内充入不同稀有气体和卤素气体的混合物而有不同波长的激光产生。常用相对论电子束（能量大于200千电子伏特）或横向快速脉冲放电来实现激励。当受激态准分子的不稳定分子键断裂而离解成基态原子时，受激态的能量以激光辐射的形式放出。在医疗、光通信、半导体显视、遥感、激光武器等领域有着广泛应用。化学激光器是一类特殊的气体激光器，即是一类利用化学反应释放的能量来实现粒子数反转的激光器。这类激光器大部分以分子跃迁方式工作，典型波长范围为近红外到中红外谱区。最主要的有氟化氢（HF）和氟化氘（DF）两种装置。前者可以在2.6～3.3微米之间输出15条以上的谱线；后者则约有25条谱线处于3.5～4.2微米之间。这两种器件目前均可实现数兆瓦的输出。由于其能量巨大，一般用于核工程及军事领域。染料激光器使用有机染料作为激光介质的激光，通常是一种液体溶液。相比气体的和固态的激光介质，染料激光器通常可以用于更广泛的波长范围内。由于有宽阔的带宽，使得它们特别适合于可调谐激光器和脉冲激光器。但由于其介质寿命短，输出功率受限，基本被钛蓝宝石等波长可调的固体激光器取代。半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的激光器，激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。体积小，价格低，效率高，使用寿命长，功耗低，可用于电子信息、激光打印、激光笔、光通信、激光电视、小型激光投影仪、电子信息、集成光学等领域，是最实用最重要的一类激光器。光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，应用范围非常广泛，包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔／切割／焊接（铜焊、淬水、包层以及深度焊接）、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设，作为其他激光器的泵浦源等等。自由电子激光器是一类不同于传统激光器的新型高功率相干辐射光源，它不需要气体、液体或固体作为工作物质， 而是将高能电子束的动能直接转换成相干辐射能．因此， 也可以认为自由电子激光器的工作物质就是自由电子。它具有高功率、高效率、波长的大范围调谐和超短脉冲的时间结构等一系列优良特性，除了它， 还没有一种激光器能同时具备这些特点。在物理学研究、激光武器、激光聚变、光化学、光通讯等领域均有非常可观的前景。欢迎转发TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：三张表看懂各类激光器的特点及应用

3D打印机是一种集成度很高的现代设备，从激光、振镜到控制，打印机似乎笼罩着一层神秘面纱，而这其中的激光，更是妙不可言。激光犹如火把，是实现层层制造的能量源泉，也是最为精密的核心器件。3D打印用主流激光器的种类包括紫外激光器、光纤激光器以及CO2激光器，YAG激光器也曾被使用，3D打印机会根据成型材料的不同匹配不同的激光器。然而激光器制造作为一个独立的产业，其不断的发展使它们与3D打印工艺的匹配也发生了很大变化。光固化用紫外激光器有很多类型，如早期的氦镉激光器（波长325nm，功率15-50mw）或氩离子激光器（波长351-365nm，功率100-500mw），这些激光器曾应用在初期的SLA设备上，激光束光斑大小为0.05-3mm。目前光固化普遍使用固体紫外激光器，输出波长可以稳定为355nm,输出功率接近800mw且可调，寿命明显增长，只需要更换激光二极管就可继续使用。紫外激光器光固化过程激光烧结技术采用的是二氧化碳激光器，输出波长为10.6μm，功率可从几瓦到几万瓦，光束质量极高，常被用来加工非金属材料（对该波长具有很高的吸收率）。在激光烧结技术中，CO2激光器的功率选择几十瓦即可，光斑直径在0.4-0.5mm左右，可用来烧结尼龙、覆膜砂、陶瓷以及PS粉末等非金属材料。此外，早期的LOM也是采用CO2激光器进行轮廓切割。CO2激光器烧结过程金属打印用激光器经历了几个发展阶段，主要有CO2激光器、YAG激光器以及光纤激光器。CO2激光器的本身输出波长很长，金属材料的吸收率较低，因此早期金属打印用的CO2激光器功率动辄几千瓦。YAG激光器能够输出1.06μm的波长，与金属的偶合效率高、加工性能良好，一台800W YAG激光器的有效功率相当于3KW CO2激光功率。后来随着光纤激光逐步被推向商业市场，YAG激光的弊端便不断显现出来，采用更加集成、电光转换率更高、性能更稳定的光纤激光便成为金属打印发展的一大趋势。光纤激光器激光熔化金属粉末过程目前，虽仍有较少YAG激光器用于金属打印，但绝对多数已被光纤激光占据市场。SLM用光纤激光输出波长通常为1.07μm，峰值功率有200w、400w、500w、1000w等几个级别，扫描光斑一般为80-150μm以内。欢迎转发TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。延伸阅读：俄科学家采用新技术为飞机“瘦身”约一吨您的下一航班将使用3D打印的引擎部件深度阅读：看3D打印如何助力世界最先进机器人从嫦娥四号登月，看航天529厂如何实现3D打印在轨应用视频案例：3D打印、区块链和人工智能如何融入实际生产长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印用主流激光器的种类及特点

12月8日凌晨，人类航天器首次月球背面“登陆”之旅开启。中国长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空，成功将嫦娥四号探测器送入太空。长征三号乙发射瞬间按照计划，“嫦娥四号”经过26天的飞行，将软着陆至月球背面南极-艾特肯盆地，从而完成“人类探测器首次实现月球背面软着陆”的壮举。嫦娥四号着陆月球背面由于探测器在月球背面无法直接实现与地球的测控通信和数据传输，所以月球背面一直没有留下人类探测器的“脚印”。今年5月21日，一颗连通地月的中继卫星“鹊桥”发射成功，随后于6月14日进入使命轨道，为“嫦娥四号”月球背面着陆勘察提前架好了信息之桥。如果你现在还没有了解嫦娥四号、鹊桥中继星是怎么回事，那么我们通过下面的视频来直观了解其工作过程。 从视频中我们可以了解到中继卫星的重要作用，作为对月测控、数传中继的重要卫星——嫦娥四号中继星上面不乏首秀太空的新产品，其中就包含中国航天科技集团五院529厂采用3D打印技术研制的多个复杂形状铝合金结构件。嫦娥四号探测器巡视器（左）、着陆器（右）、中继星“鹊桥”（上）示意图中继卫星“鹊桥”这些3D打印产品的研制得到了五院航天东方红卫星有限公司和总体部的大力支持，产品全部采用拓扑优化构型，通过与轻量化设计技术的结合，零件重量大幅降低，承载比大幅提升，3D打印的技术优势得到了充分发挥。作为先进制造技术的重要发展方向之一，3D打印技术一直倍受529厂关注。2014年，针对XX卫星的研制需求，529厂抓总承担了3D打印制造技术推广应用项目，开启了3D打印技术的预先研究工作。2015年，该厂购置了覆盖全工艺的3D打印设备，自主开展了面向增材制造的拓扑优化设计技术、材料技术、工艺技术、装备技术、逆向工程技术、检测与评价技术等3D打印技术的工程化研究与应用，航天业务范围涵盖航天器地面增材制造和空间在轨增材制造。529厂3D打印产品4年间，该厂先后完成了铝合金、钛合金等材料选区激光熔化成型工艺鉴定，并顺利通过院级评审，突破了以激光选区熔化冶金质量控制与组织性能调控、复杂形状结构件尺寸精度与变形控制等为代表的多项关键技术，获得了激光选区熔化成型技术的上星许可。中继星的成功发挥作用开启了该厂3D打印技术在型号工程化应用的新纪元。嫦娥四号中继星“鹊桥”奔向月球示意图中继星“鹊桥”成功实施轨道捕获控制嫦娥四号中继星的成功发射和入轨运行，标志着该厂3D打印技术和产品首次实现飞行验证，首次获得在轨应用，具有重要的里程碑意义。目前，529厂的3D打印技术已在载人航天、深空探测、遥感、通信等多个领域的正样、初样产品研制中得到广泛应用，涉及型号近20个、零件产品300余件。END相信未来，包括529厂在内的航天企业将进一步加强基础研究，深耕应用，与各设计单位共同携手，深入推进3D打印技术在航天器各领域型号的全面应用。3D打印用于航天，中国有拿的出手的东西。为中国航天和3D打印转发TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。延伸阅读：您的下一航班将使用3D打印的引擎部件俄科学家采用新技术为飞机“瘦身”约一吨深度阅读：看3D打印如何助力世界最先进机器人视频案例：3D打印、区块链和人工智能如何融入实际生产长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：从嫦娥四号登月，看航天529厂如何实现3D打印在轨应用