冷金属熔合技术，是指将用于聚合物部件的选择性激光烧结3D打印工艺与传统粉末冶金工艺相结合的间接金属增材制造技术。笔者在9月8日的文章中提到，这项技术的有效性已经在EOS、华曙高科以及Formlabs等企业的SLS设备上进行了验证，它可以3D打印钛合金、不锈钢、工具钢等，零件尺寸更是从小尺寸覆盖到中大尺寸。 SLS烧结过程是冷金属熔合技术的关键环节 冷金属熔合技术3D打印的Ti64泵壳体 最近，笔者关注到弗劳恩霍夫IAPT研究所（铸造、复合材料及加工技术研究所）的一项独立研究，评估了“金属SLS工艺链”的工业潜力。研究结果显示，使用成熟的SLS平台可以实现经济高效且可扩展的生产金属部件，是激光粉末床熔融（L-PBF）技术的重要替代工艺，适用于复杂、难以打印的金属。 SLS金属3D打印的技术特征 冷金属熔合3D打印技术中使用的金属粉末表层包裹了聚合物，是一种专门研发的复合粉末，3D打印过程就是常规的选择性激光烧结。金属粉末表面的聚合物会在激光扫描后熔化，并与周围粉末连接在一起，形成尺寸稳定的生坯部件。之后，取出生坯部件、清理粉末，再进行溶剂或者热脱脂，最后进行烧结，最终粉末颗粒实现冶金结合，形成致密度极高的金属零件。 这个过程的后处理部分，跟传统的MIM过程是一样的。 金属SLS工艺的工艺链 与LPBF技术的多方面对比 与LPBF技术的对比涉及成本效益、产品质量以及生产能力。在成本效益层面，研究深入探讨了交付周期与成本构成，并结合烧结流程中不同规格炉型的影响进行了考量；在质量表现方面，重点分析了尺寸精度、材料密度、硬度水平、抗拉性能以及表面粗糙度的各项差异。在评价的具体操作部分，他们选择了制造1000件自行车刹车盘支架，这个量级是中小批量生产中的常见案例，已用它来分析成本情况。 对于L-PBF和金属SLS，采用单激光系统对比。由于SLS工艺的堆积速率较高，工艺链中的主要时间瓶颈并不在于打印本身，而在于后续的脱脂和烧结步骤。 他们还对两台ISO品牌烧结炉的使用成本进行了了解，这两台炉子内部尺寸分别为11升以及28升，虽然烧结炉价格相差不大，但是使用成本差异比较显著，炉子的利用率会对零件单价造成影响。 与L-PBF相比，金属SLS技术具有较高的堆积速率和无支撑结构的打印，从而无需额外花费大量精力去除支撑。结果并非对所有组件和工艺链设计的适用程度相同，但它们确实体现了使用金属SLS进行批量生产的经济潜力。 坯料零件加工具有巨大的经济潜力，尤其对于难熔金属和硬质合金，因为材料状态较软，后处理速度更快，刀具磨损也显著降低。当尺寸或表面质量未达到要求时，可以对烧结零件进行额外的后处理。 与激光粉末床熔融（L-PBF）这类依托激光的金属增材制造工艺不一样，金属SLS在打印的时候，不需要熔化金属颗粒。所以，就算是那种很难3D打印的金属，例如难熔金属和高反射金属等，也能够借助3D打印实现形状复杂部件的制造。此方法充分利用依托激光的聚合物SLS打印的精度，而且具有烧结步骤的优点，比如低残余应力。 研究主要得出以下结论： ✅ 研究表明，与L-PBF相比，CMF的生产时间缩短了50%以上。 ✅ 生坯零件加工具有巨大的经济潜力，特别是对于刀具和硬质金属，因为后处理速度更快，并且由于材料状态较软，刀具磨损大大降低。 ✅ CMF提供高堆积率和无支撑结构打印，从而消除了 L-PBF 所需的大量额外工作量的支撑去除。 ✅ 研究结果传达了使用冷金属熔融进行批量生产的经济机会。 SLS金属3D打印相关应用 3D打印技术参考查询到，采用SLS技术进行制造金属，CADmore Metal公司已可以实现Ti64、Inconel高温合金、316L不锈钢、M2工具钢、TiAl4822、17-4PH和Haynes282等材料。下文是该技术的一些应用案例，体现了这项技术的应用潜力。 1. 手表表壳 激光粉末床熔融和粘结剂喷射3D打印技术已经在手表表壳制造中实现了商业化。冷金属熔合技术可以生产316L和17-4PH以及钛合金，下图展示了一款采用SLS金属3D打印的17-4PH不锈钢表壳，在理论上它可以用于电子3C行业。 2. 小尺寸“精细”特征制造 这个案例所呈现的是一块55毫米的Ti64燃料电池板，它具有薄壁结构的特点，展现出冷金属融合3D打印的细节制造能力。这个解决方案，比较适合应用在高温过滤器、航空航天面板、隔热罩、催化剂载体、燃烧板等很多领域，同时也证明了冷金属熔融的多功能性。 3. 大尺寸零件制造 该案例展示的是一件直径达300mm的钛合金叶轮演示件，采用SLS技术3D打印，重量约为3公斤。该案例体现出SLS金属3D打印工艺的主要要点包括：可制造中大尺寸的零件，可制造复杂几何形状，能够制造高性能的钛合金、镍基高温合金等材料零件。体现出该技术对于从事国防科技推进系统、能源或先进流体领域的用户，具有潜在应用价值，而且该技术可扩展且经济高效。 4. 生坯前置加工，难度和成本都更低 这款直径为120mm的钛合金叶轮，运用冷金属熔融3D打印，零件经过后处理以后表面光亮。在烧结之前或者之后都有很多办法能得到想要的表面效果。但如果采用激光熔化3D打印，去达到图中这样的效果，制造成本就会很高。 5. 小批量制造能力 该案例展示的是在12h内3D打印的Ti64生坯部件。打印温度是50℃，粉末100%重复使用，不需要跟SLS和MJF塑料3D打印那样需要长时间冷却。 END 当前，运用SLS激光烧结3D打印机制作金属零件，已经有越来越多的人开始关注。用户要是采用此种方案，能够进一步减少制造成本，还能提高生产效率。不过，该项技术的重点在于可以制作出适宜的粉末材料，而且得有成熟的烧结方案，这是影响能不能用、用不用的好的关键问题。但是，这条途径还是给金属3D打印服务商提供了一条可以探索的思路。 而且笔者还了解到，国内目前也已经有企业在推这种解决方案，主打的名义是却是超高速SLM，有兴趣的读者欢迎留言、讨论！

3D打印技术参考了解到，瑞士Exentis Group AG 近日宣布，它已从亚洲的一家战略合作伙伴处获得一份大订单，订购十台该公司开发的丝网印刷3D打印设备。 这是一种笔者此前并没有介绍过的工艺类型，本质上是采用传统丝网印刷+脱脂烧结实现间接3D打印，能够加工多种金属、陶瓷、活性药物成分和生物材料。应用领域包括工业零件、新能源、制药等。 实际上，这项技术与粘结剂喷射、冷金属熔合的不同点只在于3D打印的过程。前两者使用的材料状态为粉末，而丝网印刷的材料状态则是膏状。在每一层进行打印的时候，膏状材料都会被压到丝网上，但只有当前零件截面的部位会漏到上一层，接下来等待干燥或者进行紫外固化。这就意味着每一层都需要定制丝网掩模，图案需要和零件的切片一一相对应上。如此层层堆积，直到生坯打印完毕，接下来再经过脱脂以及烧结，成为致密零件。 材料状态及挤出过程 笔者查询到，丝网逐层打印的效率很高，生产系统采用模块化设计，适合工业和洁净室使用。Exentis所开发的既能够生产具有超精细结构的小型组件（网状或通道宽度可达125μm），也能生产直径达400mm的大型组件。 3D打印技术参考还发现，丝网印刷3D打印同样带来了极高的设计自由度。冷却结构或内部通道等形状特征可一步集成，且不需要支撑结构，壁厚最小可达50μm，表面粗糙度最小可达2μm。 丝网印刷3D打印的陶瓷部件 丝网印刷3D打印的流道金属零件 对于小尺寸零件，Exentis 3D丝网打印技术仅需一套生产系统，即可每年生产数百万个零件。所以在一些特定应用领域，它应该会比激光3D打印更有优势。要是有让我们觉得不够好的地方，那或许是它的丝网需要定制。对于这一点，Exentis表示，他们只需要需24个小时就能生产出所需要的丝网。无需花费大量时间精力去进行模具制造，更换部件或者材料也非常便利。所以，这项技术比较适合产品定型之后的批量生产。 这家公司特别强调丝网印刷3D打印的批量化生产能力，3D打印技术参考也留意到，Exentis的设备在近两年来正渐渐得到更多市场认可。这家公司在2024年第四季度获得了多笔采购订单，总金额大约2200万美元。在美国，它已经安装了9套系统，而刚拿到的10套系统订单，更证明了市场对该技术的需求在增多。 笔者查询发现，Exentis已在美国、澳大利亚、日本及其他地区获得了3D打印的生产能力和相关许可。其中包括年产能达1500万件的合同制造业务。新订单将根据客户在亚洲的生产设施扩建情况分阶段交付，首台设备计划于2026年第一季度交付。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

陶瓷3D打印正处在技术变革的关键阶段。它不单单可以让科研工作变得更高效，还被视作推动高性能制造发展的新动力。 3D打印技术参考了解到，陶瓷3D打印开发商奇遇科技，计划在年末推出面向全行业的年度优惠方案，包含设备及材料折扣、专属礼品，以及持续的技术支持等众多福利。希望以此能切实降低科研团队和相关企业采用陶瓷3D打印技术的起始门槛，让这项技术打破少数使用群体的限制，变为广大创新者都能便捷使用的工具。 陶瓷3D打印市场发展情况 在过去的十年当中，全球3D打印产业规模迅速扩大。然而，和金属以及高分子材料3D打印慢慢走向成熟不一样，陶瓷3D打印的发展，依旧存在着比较高的门槛。材料体系开发难度大、打印过程控制要求严苛、后续脱脂和烧结工艺复杂，这些因素让行业里能真实提供「设备-材料-工艺」完整解决方案的企业很少。 但陶瓷材料在耐高温、绝缘、耐腐蚀以及生物相容性等方面具有不可替代的性能，它在科研与工业领域的价值，正逐步显现出来。 依据GrandViewResearch的报告，2024年陶瓷3D打印市场规模约0.97亿美元，预计到2030年将会增长至3.88亿美元，年复合增长率达到25.7%。这意味着，陶瓷3D打印正从一种潜在技术慢慢变成关键技术，成为推动科研革新与高性能制造的重要力量。 据3D打印技术参考了解，奇遇科技是国内能够提供「设备+材料+工艺+服务」全链条解决方案的供应商之一。该公司表示，当陶瓷3D打印市场的发展，让奇遇科技迎来了机遇，同时也承担着让陶瓷增材制造真正融入工业制造体系的责任。 科研应用：突破实验界限 目前，越来越多的高校还有科研院所正在把陶瓷3D打印运用到材料实验、结构验证以及功能陶瓷研究当中。它的核心价值体现在如下几个方面： ➡️ 能支撑复杂的结构设计，打破传统工艺的限制 传统上，包含复杂内通道、微结构、仿生结构、拓扑优化结构等的陶瓷产品很难加工，但3D打印却可以轻松实现。 ➡️ 能够支撑多种材料验证，从结构陶瓷到功能陶瓷 依靠可以调整的固含量、粘度以及颗粒体系，科研人员可以在同一台设备上开展从结构陶瓷到功能陶瓷的多种材料试验。 结构陶瓷包含氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅等，可用于对高强度、高硬度、耐高温以及耐磨损功能部件和结构设计的探究。 功能陶瓷，可探索透明陶瓷、介电陶瓷、生物医用陶瓷、发光陶瓷、多孔陶瓷等体系，支持电介质性能方面的探究、光学特性的验证以及仿生结构的调整等多学科范围内的实验。 ➡️ 验证速度十分迅速，极大提高科研迭代效率 借助3D打印技术，科研人员不用依靠复杂的模具或是繁杂的加工流程，同一幅面可以打印出多个样件，可以用更低的成本、更短的周期完成材料体系的性能筛选以及结构-材料协同优化，同时还能提高实验效率。 工业探索不断，从打造原型走向功能件生产 随着陶瓷3D打印技术越发成熟，越来越多企业开始把它运用到实际工业场景里面。现在虽然处于主导地位，仍然以小批量功能件和原型验证这类当作主体，可是它的潜力，已经被好几个高性能行业所认可。 ➡️ 生物医疗行业 生物医疗行业已经在使用3D打印制造羟基磷灰石、氧化锆等生物陶瓷，3D打印让个性化定制成为可能。 ➡️ 高温应用领域 陶瓷也是能源设备中耐高温部件的理想材料，3D打印可以让那些有着复杂内部结构的部件一次性成型，大大地提高了设计的自由度以及性能。 ➡️ 半导体与电子行业 在半导体与电子领域，由于陶瓷具备优良的绝缘性和介电特性，因而被广泛应用于半导体制造设备及各类电子元器件之中。 ➡️ 工艺品与文创行业 传统工艺制品大多依赖手工塑造或模具成型，在面对结构复杂、纹理精细的造型时，局限性非常明显。而3D打印凭借着高设计自由度、不需要模具、表面质量优异以及能够批量复制这些优势，陶瓷3D打印给设计师与文创品牌开拓了崭新的创作空间。 END 3D打印加速陶瓷领域的科研进程，提升工业实力。作为陶瓷3D打印整体解决方案供应商，奇遇科技表示，他们期望和高校、科研机构、材料企业还有装备制造商一起，开展合作，一起把陶瓷增材制造从实验室向着实际应用的方向推进，从单件原型推向规模生产。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

3D打印技术参考了解到，美国防国防巨头诺斯罗普·格鲁曼公司从今年4月开始与澳大利亚冷喷涂增材制造设备制造商Titomic合作，测试该技术在航空航天领域压力容器制造中的应用。两家公司在12月3日发布公告，采用冷喷涂技术3D打印的固体火箭发动机推力室成功完成热试车。 测试结果显示，推力室结构完整性、强度以及耐热性都表现优秀，不但符合而且超出了航空航天和国防推进系统所需要的性能要求。这次成功的测试，展现出冷喷涂3D打印工艺在航天领域有着极为广阔的应用前景，而且它具备其他基于激光的技术所没有的优势。 采用冷喷涂沉积多材料部件 3D打印技术参考在此前已经介绍过冷喷涂3D打印的工作原理，该工艺不需要传统的高温热源就可以快速生产高质量的金属部件。它采用压缩空气将金属粉末颗粒加速到超音速，然后撞击基体表面，粒子在与基体接触的瞬间产生了剧烈的塑性变形，接触面积增大，加上撞击速度快、作用时间短，产生的热量来不及散失，温度的升高使粒子和基体部分熔化，形成局部冶金结合。 粒子加速喷射 粒子撞击粘附过程 在应用方面，冷喷涂3D打印目前比较多的用于飞机等的维修，而且技术非常成熟。超卓航科是国内少数掌握该技术的企业，而且已经在科创板上市。另一方面就是被用于火箭发动机制造，尤其是开发双金属结构。这项技术可以在不断的时段输送不同的粉末，进而达到双金属一体构建的目的。比如NASA就采用冷喷涂技术3D打印制造了Cu-Cr-Nb（GRCop-42）铜合金和Fe-Ni-Cr（HR-1）高温合金的一体式双金属发动机部件。 NASA冷喷涂3D打印制造的双金属发动机部件 诺格公司此前采用激光丝材3D打印火箭发动机，包括冷喷涂技术在内，该公司正在广泛的测试多种增材制造技术。从这个角度来说，国外的发展可能真的不比国内先进到哪里去。 冷喷涂3D打印制造的双金属发动机部件 对于冷喷涂3D打印技术，市场角度其实存在一个有意思的事情。超卓航科近日的公告显示，“受航空航天零部件及耗材增材制造业务受飞机维修周期影响，公司出现利润下滑的现象”，这其实从另一个角度是不是说明了冷喷涂技术的制造质量很高，同时该技术进一步的制造潜力很大呢？ 相对基于激光的增材制造技术来说，冷喷涂工艺确实是被关注的最少的工艺类型之一。除了用于航天部件制造之外，3D打印技术参考还了解到，该技术还被用于半导体领域的靶材制造，并且具备沉积效率高、材料致密几乎无缺陷、性能优越等优势。对于冷喷涂3D打印工艺你有哪些见解？欢迎留言讨论！

3D打印技术参考了解到，香港城市大学、麻省理工学院等机构的研究团队通过结合高精度3D打印工艺、中熵合金材料与结构拓扑优化方法，成功研制出一种新型超材料结构，该结构首次在宏观尺度材料上实现了接近纳米级材料的能量吸收能力。换句话说，这种材料能够有效抵御初速度高达900m/s的不锈钢弹丸穿透。 需要着重强调的是，经3D打印技术参考查询，，这一个层面的防护能力，已经可以覆盖大部分轻武器（高速穿甲弹除外）所引发的威胁，因而，它为开发国防、航空航天、车辆安全防护结构，提供了崭新的解决办法。 材料选择 在材料选取方面，研究人员选中了CoCrNi中熵合金。当这款材料遭到冲击时，它轻易就会启动一系列自我保护机制，冲击的能量，会让材料内部依次出现变形孪晶、晶体结构转变、形成纳米非晶带，而这些微观组织的变化，会把冲击能量消耗掉，这样一来就可以具备良好的抗冲击性。CoCrNi合金也因此被认为是强度、延展性以及断裂韧性综合最优的金属材料之一。 结构设计 影响抗冲击性的另外一个关键要素，是结构设计。在该研究之中，作者设计了三种构架，分别是体心立方晶格结构（BCC）、八面体晶格结构（Octet）以及由TPMS晶格形成的Gyroid壳结构。前两种从本质上而言是由杆来连接，而第三种结构则是由连续的曲面壳体所构成。 高精度制造工艺 在制造工艺方面，采用的是高精度激光粉末床熔融3D打印技术（HR-SLM），激光光斑直径仅为25μm，所用材料的粒径控制在5至25微米之间，打印时每层粉末铺设厚度为10μm。据研究人员介绍，该工艺组合可促使晶粒结构更加细化，同时形成更为密集的位错单元网络，此类精细的微观组织此前已被证实与提升材料强度且不牺牲延展性密切相关。 左：用于制造微晶格的HR-SLM系统示意图。右：HR-SLM系统与传统商业SLM系统在打印配置及微观结构（特别是位错细胞密度）方面的差异 微晶格的层级结构及变形前后的微结构差异 从微晶格的层级构造来看，陀螺微晶格壳层厚度不到100微米，它和所构成的能量色散X射线映射重叠，凭借电子背散射衍射图像的质量图，可以看见合金的晶界，还有HR-SLM引发产生的纳米级位错晶胞网络。 TPMS晶格具有更高抗冲击性 微晶格的准静态原位单轴压缩实验展现出，TPMS陀螺晶格不仅具有优异的机械性能，它的模量以及强度比BCC高出四倍以上，而且应力-应变曲线和八位一体桁架相比更为平滑，没有后屈服软化的情况，导致比能吸收超过两倍以上。 需指出的是，壳层微晶格相较于桁架微晶格在机械性能方面有着明显的提高，这是设计特征和材料的理想结合。如果材料是钛合金，在壳体上就会出现很多断裂和很显著的剪切带。 三种晶格结构的高速冲击测试 为开展对HR-SLM制造的晶格材料极端抗冲击性的探究，研究人员开展了一系列原位弹体撞击测试，速度范围从100m/s至1500m/s。 研究人员设置了实验装置，不锈钢球体借助气枪加速，接着用高速摄像机去观察撞击的过程，小弹丸以超500m/s的速度，完全穿过了BCC和八面体晶格，而陀螺晶格却成功挡住了弹丸，即便速度超过900m/s时也无法完全穿过。 不过需要说明的是，研究似乎没有明确进行冲击测试的样品的尺寸，通过大概估量弹丸和测试样品的比例发现，晶格样品的整体厚度大概是30mm。 除此之外还研究了弹丸尺寸的影响。当弹丸直径从5mm增加到10mm的时候，弹丸飞行速度大概为900m/s，在比较非弹性能量方面，BCC晶格要比八面体晶格好。这是由于BCC晶格在致密区域内的接触面积以及塑性耗散显著更大；当处于更快速度时，八面体晶格此前因为更大的动应力效应，比5mm弹丸的BCC晶格略好，然而较大的弹丸尺寸，让主导因素变成了压实。 具体来讲，当弹丸直径等于或者超过五个单位晶胞时，压实反应处于主要地位，而当弹丸相对比较小的时候，惯性响应就更为明显。而陀螺晶格因为在压实状态以及诱发动力应力方面具有优势，在所有区间内都比基于支柱的晶格表现更好。 END 在近期举办的激光制造与增材制造创新发展大会上，笔者了解到晶格夹层结构在航空航天等领域已经被广泛应用，而且这项研究的重要意义极为突出，它会给超材料的逆向设计，开拓新的路径，特别是在国防、航空航天以及汽车领域，为轻量化碰撞防护结构提供新的解决途径，不只是关乎设计方面，还需要整合材料。 香港城市大学的研究团队，不但找到了在宏观样本量下实现超高动态能量耗散性能的办法，还为弄明白金属超材料里结构诱导、（制造）过程诱导以及材料诱导变形机制之间繁杂联系打下了基础。

3D打印技术参考注意到，乐高“假日特快列车”套装玩具已于近日正式上架。据乐高官方介绍，该系列中的迷你火车头，是乐高零售套装中首个大规模生产的3D打印零件。 虽只有这一个小部件，但其意义仍然重大。该公司数十年来一直在3D打印领域投入巨资，此前虽限量发售过3D打印产品，但此次的规模完全不同。那么是谁在背后提供技术支撑，有哪些技术要点，又能否创造出一个新的应用场景呢？ 高精度激光烧结3D打印技术 3D打印技术参考查询到，乐高此次所使用的3D打印技术为EOS公司的FDR激光烧结工艺。它区别于常规的SLS技术，采用CO激光提供热源，而非CO₂激光，这为达到乐高所需要的高精度、高质量标准，提供了至关重要的保障。 这项新技术将两个方面的优势结合起来——立体光刻（SLA）的精细分辨率与选择性激光烧结（SLS）的耐用性和质量。数据显示，该技术可以打印最小壁厚为0.22mm的高质量、高强度聚合物零件。 CO激光器的输出波长为5-6μm，不同于9-11μm的CO2激光器。根据3D打印技术参考此前的技术探讨，CO2激光器在工业应用中实际实现的最小光斑尺寸为80-90µm，而CO激光实际光斑尺寸在30-40 µm的范围内，更小的光斑尺寸可以制造更加精细的结构。 而从乐高给出的展示可以看出，迷你小火车具有可活动的结构，且各组件之间连接紧密、复杂。而3D打印已经可以实现可活动组件的直接制造。虽目前没有证据能够证明其主体的蓝色部分是一体打印出来的，但FDR的高精度制造特点，能够满足这一制造需求。 在制造设备的配置方面，目前可以查询到乐高使用了EOS P500 FDR 3D打印机。经3D打印技术参考查询，该设备的制造尺寸为500x330x400mm，搭载两台70w的CO激光器。经粗略估算，该小火车产品的单次制造数量或达500个，很明显能够满足它的大批量制造。 在材料方面，选择的是EOS的尼龙12粉末PA 2200、PA 950 HD，这些材料具有极高的可重复使用性，打印件的表面质量极为精细。其中，尼龙12是市场上经过最多测试的3D打印材料，坚固耐用、长期稳定、耐化学腐蚀，用途极为广泛。EOS此款材料是ABS、PA6等塑料的高性能替代品，其在注塑成型中的价值已得到证明，3D打印的最终产品与注塑件一样耐用。 激光烧结工艺往往面临孔隙率高、表面不均匀以及部件容易吸附灰尘和其他物质等问题。乐高已经大规模的生产此类部件，那么意味着相关问题已经得以解决。3D打印技术参考注意到，蒸汽抛光表面处理工艺是去除表面的微小瑕疵、毛刺等，使表面变得光滑平整的重要后处理手段。这是一种基于利用高温高压蒸汽对工件表面进行处理的工艺。它通过喷射蒸汽，使工件表面产生微小的熔融效果，使部件变得完全密封，从而提高部件的耐用性。 乐高集团表示，选择FDR 3D打印工艺是因为它兼具尺寸精度、机械强度和表面质量——这对于将3D打印的零件与数十亿块现有积木的形象完美契合至关重要。这对该技术和EOS来说无疑是巨大的信任。 能否进一步打开玩具市场？ 目前，使用3D打印技术制造玩具似乎已经非常流行，但这却属于两个完全不同的场景。一类是使用FDM机器打印自制玩具，当然这个市场的吸引力已经很大；另一类则是使用工业级的SLS技术大规模3D打印商业化的玩具产品。 与FDM工艺相比，SLS技术无论从设备方面还是材料方面的成本都更高，对于未有接触的人员来说，操作的便捷度、流程等均不熟悉，而且没有现成的成熟案例提供参考。作为对比，玩具的传统制造工艺注塑成型已经非常成熟且价格低廉，这也使得玩具市场引入工业3D打印生产似乎看不到希望。 乐高作为全球最大的聚合物用户和成型商之一。他们当然拥有其他公司所不具备的资源。而他们对聚合物激光烧结3D打印技术的持续投入意味着，这项技术在消费级应用方面将比之前预想的可能更具可行性和成本效益。 此次乐高发布的3D打印产品，探索了传统注塑成型无法实现的结构，如内部空腔、一体化活动结构，未来还可能会有带有嵌入式功能的产品。它展示了乐高如何利用增材制造技术实现新的设计方向。这些创新通过SLS 3D打印技术实现，将重新树立玩具的交互边界。而一旦乐高能够建立起高效、可扩展的3D打印生产线，其大规模制造需求将会促使3D打印设备、材料的价格大幅下降，从而推动更多玩家进入。 FDR技术实现的高质量表面效果 END 虽然仅仅是一个迷你部件，但这辆小火车头或许能牵引出一个新的更广阔的3D打印应用场景。而EOS所开发的高精度3D打印技术可能是打开消费级精密塑料零件大规模制造的关键钥匙。 这辆小火车也不仅仅是一个玩具，而更可能是一个信号，预示着玩具的交互设计在遇到工业级3D打印技术时，或能创造出完全不同体验的产品，在竞争激烈的赛道中获得脱颖而出。#增材制造 #3D打印

苹果公司公开强调其在金属增材制造领域的应用，这无疑为增材制造技术日趋成熟、成为大规模生产技术这一论点提供了强有力的佐证。最新款iPhone Air采用了该公司首批功能性3D打印组件，这标志着复杂金属部件的大规模制造方式发生了重大转变。 iPhone Air 的 USB-C 接口 决定采用3D打印技术生产所有Apple Watch Ultra 3和钛金属Series 11表壳，这不仅仅是一个设计选择，它更是一个制造里程碑，展现了苹果公司在增材制造工作流程的稳定性、质量保证和复制能力，这是其他任何消费电子品牌都未曾公开实现的。 首先值得一提的是，苹果品牌正在将激光粉末床熔融 (LPBF)作为一种可扩展的制造工艺应用于多个产品线。例如，我们了解到，每台3D打印机都包含六台激光器，它们同时工作，一层一层地构建（超过900层）完成一个外壳。 即使对于生产成百上千甚至数百万个零件的工业增材制造制造商而言，这种级别的激光协调仍然极具挑战性。苹果公司能够将这种精度与化妆品级的表面处理效果完美结合，这表明其工艺控制水平非常出色，尤其是在处理回收钛粉时。 关于粉末雾化和氧气管理， 苹果公司Apple Watch和Vision制造设计高级总监J. Manjunathaiah博士指出：“激光打印过程中，含氧和不含氧的粉末表现不同。所以我们必须找到降低氧含量的方法。” 对于经验丰富的增材制造专业人士来说，这可能是一个熟悉的挑战，但苹果公司在预期产量下，使用50微米粉末和60微米粉末层厚实现这种稳定性，表明苹果公司不仅优化了其打印参数，还优化了其整个粉末生命周期，从雾化到清粉和检测。 首先是苹果公司称该工艺“可扩展”，能够取代传统工艺，但并未透露每天或每个生产基地实际生产的钛合金零件数量。对于仍在探索增材制造量产极限的行业而言，这些信息至关重要。 其次是后处理。后处理是过去十年中真正取得进步的环节之一。如果能进一步了解苹果如何自动化或简化LPBF工作流程中仍然存在的一些瓶颈（例如，单件处理、光学检测、表面处理），那无疑能够进一步推动电子3C行业使用3D打印的进程。同时，这将有助于我们更清楚地了解零件成本的实际降低情况。 从平台角度来看，苹果似乎正在构建一个跨产品的增材制造生态系统，而非追求孤立的成功案例。Apple Watch表壳扮演着试验场的角色；它是一个外观精美、高精度的架构，需要严格的公差和极高的耐用性。一旦该架构得到验证，苹果就可以将其扩展到具有类似要求的更复杂的消费产品。这一精心设计的路线图虽然微妙，但却清晰明了：苹果并非为某一款明星产品应用增材制造技术；而是将其强化为一种能够推动多设备设计和制造的赋能工具。 这一转变也重塑了竞争格局。如果苹果确实已实现稳定且规模化的应用多激光粉末床熔融（LPBF）技术，其他消费电子产品制造商将面临重新评估自身基于机械加工的工作流程的压力。 如果苹果公司继续沿着这条道路发展，它可能会成为第一家将增材制造（AM）作为默认制造策略而非例外的主要电子产品制造商；此举可能会在未来十年重新定义“大规模生产”的含义。#增材制造 #3D打印 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

据无锡产权交易所11月24日公告，“梁溪星座”项目公开招标，项目业主为无锡市星算科技有限公司，预算金额达4.5亿元。 “梁溪星座”项目，建设由12颗智算卫星组成的星座，所有卫星实现3D打印增材制造。 几十年来，金属增材制造技术一直被认为可以通过提供更轻、更复杂、更快速生产部件来彻底改变航空航天业。然而，在其发展的大部分时间里，增材制造在航天领域的应用一直难以突破小众应用和小规模生产的限制。早期的炒作导致人们对该技术期望过高，而随着成本、材料限制和可扩展性等现实因素的出现，市场热情开始出现回调。 从实验性3D打印部件到全面量产 如今，增材制造技术正迈入一个新阶段——它不仅是一项前景广阔的技术，更将成为航天部件生产的重要组成部分。这一转变的推动力源于市场对高性能、轻质部件日益增长的需求，以及卫星制造速度的加快，尤其是低地球轨道（LEO）大型卫星星座的制造。 3D打印技术参考注意到，目前国内方面已经有大量关于3D打印卫星的报道。 3D打印铝结构部件集成到MDA Space的CHORUSTM卫星中，展示了金属3D打印技术在高性能空间应用中的日益普及 今年6月，铂力特披露了与“大连1号-连理卫星”研制的相关细节。该卫星是大连理工大学设计研制、星众空间与铂力特等企业协助参研的17kg、12U高分辨率遥感立方星。 铂力特负责卫星部署器框架的结构优化设计和打印生产工作，选用BLT-AlSi10Mg铝合金，八激光一体3D打印。卫星入轨后持续运行511天，验证了材料、工艺以及结构的可靠性。 图文无关，仅做展示 同月，3D打印技术参考还报道了3D Systems参与的由NASA赞助的两个项目，希望为当前的热管理解决方案提供突破性的替代方案，来满足下一代卫星和太空探索的需求。 应使用了嵌入型多孔网络，3D打印的钛水热管散热器在230°C的温度下可以成功运行，同时重量减轻了50%。该结构能够更有效地为高功率系统散热，满足了NASA的传热效率和降低太空应用发射成本的目标。 （a）增材制造的高温钛散热器原型，带有嵌入式分支热管网络（75×125 和 200×260 毫米面板）；（b）散热器的 X 射线 CT 扫描，显示内部多孔芯吸层，用于被动液体循环；（c）宾夕法尼亚州立大学博士生 Tatiana El Dannaoui，在热真空测试设施中安装散热器原型，以模拟空间环境运行；（d）在真空室中运行的热管散热器的热图像 第二项项目通过3D打印技术生产了镍钛形状记忆合金（SMA），该合金在加热时可以被驱动和展开，可以用来替代太空中使用的电机或执行器。散热器的部署与存放面积之比预计将比目前可用的解决方案大6倍，从而能够在有限体积的立方体卫星中实现未来的高功率通信任务。 SMA散热器提供同样变革性的效益：重量减轻 70%，部署与存放面积之比为12×。它们的形状记忆行为使它们能够利用内部流体热量激活，从而实现无驱动部署。 除上述两个案例之外，由浙大城市学院与之江实验室推出的3D打印轻量化卫星结构项目同样备受关注。该项目于2025年获杭州市西湖区2025年一季度重大项目集中推进暨重点招商项目集中签约，将研发全金属3D打印主体结构的卫星，抢占航天科技高地。 在技术原理与创新方面，项目依托轻质高强多孔金属材料，并结合人工智能设计优化结构。传统卫星零件需要通过车铣刨磨等复杂加工工艺，而3D打印技术则通过逐点逐线逐层“生长”的方式，实现复杂结构的一体化成型，显著降低了制造成本、缩短了生产周期，并能够满足个性化生产需求。 卫星3D打印量将增长四倍 3D打印技术参考注意到，增材制造研究公司 (AM Research)于不久前发布了题为《卫星增材制造：3D打印市场机遇》的报告。该报告分析了卫星发射的快速扩张以及增材制造行业渗透该市场的潜力。 过去十年，卫星行业取得了显著增长，未来十年甚至有望实现更显著的增长。世界工业化程度最高的几个国家之间的战略竞争——“新太空竞赛”——已导致卫星制造方式发生剧烈变化，而增材制造行业在其中发挥了不小的推动作用。然而，卫星行业要想实现产量目标，就必须展现出与其相匹配甚至超越其持续创新的意愿。 该报告预测，到2033年，已发射卫星上至少一半的部件将采用增材制造技术生产。与此同时，AM Research预测，卫星行业专用金属增材制造硬件市场同期将增长四倍以上。 未来潜力远超当今的应用 虽然增材制造已在卫星生产中证明了其价值，但其未来潜力远超当今的应用。最令人兴奋的前沿领域之一是太空制造，增材制造可以直接在轨道上建造大型结构，从而消除从地球发射全组装硬件的限制。这一概念对于下一代空间站、月球栖息地和深空探索任务尤其具有吸引力，因为在这些任务中，现场建造和维修硬件可以大幅降低成本并提高任务灵活性。 随着行业向更快、更灵活、更可扩展的生产模式迈进，将增材制造技术完全融入供应链的公司将拥有竞争优势。领军企业凭借其丰富的飞行经验以及与顶级航天公司的合作，正在证明增材制造技术不再仅仅是一个小众解决方案，而是航天经济的基石。无论是下一代卫星、深空任务还是太空建造，增材制造技术都在重塑航天产业。#增材制造 #3D打印 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

在高性能材料领域，「安全」从不是一句口号，而是实打实的技术指标。3D打印技术参考注意到，11月26日，一款名为Rytexint™ PPS P6240的国产碳纤维增强PPS激光烧结3D打印材料，顺利通过国际权威机构SGS的UL94 V-0阻燃等级测试，打开了航空航天、新能源汽车、电气等领域更广阔的应用空间。 SGS阻燃检测认证报告首页 Rytexint™ PPS P6240材料，正是由清华x-lab和新加坡SMU联合孵化的材料科学创新企业——方醍技术 (Fluxo Technologies) 所开发。而当前，能够开发适用于SLS系统的PPS粉末材料的品牌，仅有少数几家。方醍所开发的PPS材料，性能可与PEEK媲美，而价格却不及其一半。 方醍 Rytexint™ PPS 与其他 SLS 材料物性参数对照表 什么是UL94？为什么重要？ UL94是全球最广泛使用的塑料材料阻燃测试标准之一，由美国保险商实验室 (Underwriters Laboratories) 制定。 其中V-0是垂直燃烧测试中的最高等级。它代表材料在火焰作用下能在极短时间自行熄灭，并且不会产生可燃熔滴。对于航空航天、轨道交通、电子电气、汽车、储能设备等行业来说，这个等级意味着： ➡️更高的安全性 ➡️更低的火灾风险 ➡️更大的设计自由度 ➡️更容易通过下游整机认证 ➡️更容易进入国际市场 换句话说，选择通过V-0认证的材料，工件会更加可靠。 Rytexint™ PPS是如何表现的 SGS测试报告显示，Rytexint™ PPS P6240在1.8mm厚度条件下表现优异，所有测试样品均达到V-0要求。测试包括两组条件：标准环境与高温老化。测试内容包括： ➡️首次灼烧后熄灭时间（t1）：最快仅1秒，最长为2秒 ➡️第二次灼烧后熄灭时间（t2）：多数为0秒，即瞬间熄灭 ➡️无熔滴引燃物：燃烧过程中产生的熔滴完全没有引燃下方的棉絮 ➡️未出现延续燃烧或延续引燃夹具的情况 这些结果清晰说明： ➡️ 在23°C，50%相对湿度的标准环境下，材料的阻燃性表现优异 ➡️ 即使经历70℃×168小时的高温老化，材料仍保持极稳定的阻燃性能 ➡️ 材料的耐热性、结构稳定性与阻燃体系匹配度处于非常高的水准，1.8mm及以上壁厚的工件，均可认为符合V-0阻燃要求 Rytexint™ PPS通过华曙高科SLS设备打印的样品 V-0等级对客户意味着什么 对于Rytexint™ PPS材料本身来说，阻燃和高温稳定性是其核心特点，而此次测试表明： 一. 该材料已达到国际公认的最高阻燃等级 (V-0) 这让它可以更安全地进入以下领域： ➡️航空航天、轨道交通等高安全标准行业 ➡️新能源汽车电池、电机、电控 (“三电”) 周边部件 ➡️电气设备绝缘部件 ➡️工控和通信设备 二. 通过高温老化测试，验证了长期可靠性 许多应用需要材料在高温环境下长期工作 (如新能源“三电”设备周边部件)，测试结果表明材料在老化后仍保持优异阻燃性，意味着它并不是「实验室英雄」，而是真正能用于严苛环境的特种材料。 三. 对下游企业的认证流程有直接帮助 国际国内的整机厂通常需要整套的合规流程，在 SGS 认证报告的加持下，客户产品的合规性进一步提升，降低了整个价值链采用难度，为产品走向全球市场打下了坚实的基础。 END 卓越的材料，是可靠产品的根基。方醍表示，他们的使命正是打造这样的技术基石。此次，Rytexint™ PPS 成功斩获UL94 V-0阻燃认证，不仅是拿到权威“通行证”，更意味着它能够支撑您的产品切入更高标准、更严苛环境的应用场景——为设备安全筑牢底盘，为产业升级注入强劲动力。#增材制造 #3D打印

多年来，3D打印技术开发商从未停止尽最大努力提升打印速度，以期进一步降低制造成本，这一点在SLM技术上体现的淋漓尽致。自SLM Solutions在2020年上市了业内第一台配备12激光的金属3D打印机后，以增加激光器数量为手段的开发形式经历了一段时间的市场PK，所配备的激光器数量甚至达到了64台。当然也有一些例外，例如将近红外激光器演变为绿光、蓝光、区域3D打印以及光束整形技术。但，请看一下下面的制造的过程是否觉得有些震撼： 这就是由Freeform推出的下一代金属3D打印自动化工厂概念。当然，它能否真正演变成真，目前还不能下定论。但在2024年，英伟达旗下NVentures和波音旗下AE Ventures共同出资1400万美元投资了这家3D打印技术开发商。 3D打印技术参考查询到，它是一家由前SpaceX工程师创立的由AI驱动金属3D打印的高科技企业，主张采用先进的传感、实时控制和数据驱动的学习，实现金属3D打印自动化工厂的构建。该公司于今年3月释放了一段未来打印的场景，极具震撼力。本文接下来要着重介绍这家公司如何通过对设备结构和打印流程进行改造，显著提升打印效率。 Freeform Future首席工程师正在观察3D 打印过程 Freeform公司于2018年成立，它所期望的并不是试图建造一台3D打印机器，而是将整台装备视作自动化的3D打印工厂，使用数十台激光器用金属粉末制造大型零件或批量制造小尺寸零件，应用将覆盖航空航天、汽车等行业。该公司此前从未公开讨论过其打印方法，但表示该技术可以使其制造金属零件的速度比现有方法快25-50倍，而且成本仅为现有方法的一小部分。 Freeform的联合创始人兼首席执行官Erik Palitsch在SpaceX工作了10年，而SpaceX在其火箭发动机的开发过程中大量使用3D打印技术以突破制造极限，Palitsch领导了许多发动机开发项目。但其表示，他和马斯克都知道现有的3D打印机不足以满足公司雄心勃勃的目标。“当我们告诉埃隆一些新项目的机器成本是多少，而且总是需要一大群人来操作它们时，他几乎失去了理智。”2018年底，Palitsch和SpaceX资深人士Thomas Ronacher创办了Freeform，并希望重写3D打印的一些基本过程。通常，一个或多个零件会在机器内同时打印，但这种仍受到打印尺寸的限制。 通过仔细查看该公司释放出的打印流程，3D打印技术参考注意到该公司所开发的设备在舱室结构和铺粉方式上与常规的SLM过程完全不同。首先，在舱室结构上，其具有前后两部分成形空间，均用来打印零件，可视部分并没有布置供粉缸；铺粉过程在打印区间的左侧完成，与传统的水平方向固定缸位不同，其所设计的成型缸可水平移动，在打印完一层之后，成型缸移动到左侧的不可视空间内完成铺粉，再移动回成形区间；在一个缸铺粉的过程中，激光并不停歇，而是打印另一个区间的零件，因此实现了不间断制造。对于铺粉方式，可以猜测其采用的是上供粉。而且，Freeform配置的激光器数量多达数十台，属于多种形式叠加来提升打印效率。 因此，这种流程上的创新，至少带来两项改变。首先，可以显著提升打印效率，其采用一台设备实现了两台设备并行运行的效果，而多台设备并行运行是扩大制造规模的一项重要手段，进一步的可推动打印速度的提升。其次，其具备在一个打印流程中制造两种材料的可能性，当然两种材料是在不同的缸内分别打印。 一层正在熔化的金属粉末（来自《彭博商业周刊》） Freeform已将英伟达加速计算平台用于金属3D打印监测与预测 可以说，Freeform正在重新设计3D打印将原材料转化为成品的过程。从某种意义上说，这就像是一条金属3D打印的流水线。其首席执行官表示，“我们必须实现大规模生产，才能向更多行业开放，而使用传统机器根本无法实现这一目标。” Freeform的投资者主要关注工业领域。领导SpaceX发动机开发多年、同时也是Freeform投资人的Tom Mueller表示：“他们做的主要事情就是将其价格降低到更像汽车制造成本，而不是航空航天成本，同时还大幅提高了打印速度。” Freeform 3D打印的零件 Freeform 3D打印的零件 传统的SLM 3D打印机由于铺粉过程的存在，激光总是间断运行，如果3D打印机的运行时间达到60%，通常就会认为这是成功的。Freeform有望显著减少停机时间，它有两个平行的输送系统，多个金属板沿着它们排列。当传送带将板材移入和移出光束时，它的18个激光器不间断运行。相机组合以每秒超过70000帧的速度拍摄图像，将数据输入计算机视觉算法，以协调激光器的出光方式。Palitsch表示，传统机器每小时可熔化约100克金属粉末，而Freeform现在每小时可熔化5公斤，并且很快将通过其技术迭代实现更快的打印速度。 首席科学官Tasso Lappas在控制室监控3D打印流程（来自《彭博商业周刊》） 首席电气工程师管理连接到3D打印机顶部激光器的电缆 测试过Freeform技术的火箭发动机制造商Ursa Major Technologies的首席运营官Nick Doucette表示，虽然打印速度的提升和更低的价格是重要优势，但Freeform系统的真正价值在于它如何在打印过程中实现监控。3D打印零件可能存在缺陷，客户倾向于使用过时的手动检查最终物体的强度等性能指标。Freeform使用大量的传感器、扫描仪和人工智能软件来评估质量，并可以在构建过程中进行调整。 Palitsch表示，其所开发的设备更像是一个完全自主的3D打印工厂，通常需要数周时间的工作将在数小时内完成，并且只需要很少的人工参与。但Freeform目前的机器看似具有革命性的潜力，但目前付费客户仍很少。其仍然像一台原型机器，也不像其所设想的那么自动化。为了使该技术实现真正突破，Freeform必须证明其机器运行速度快、成本低，足以将3D打印推向广泛的新市场，并应对传统的大规模制造的挑战。