据3D打印技术参考了解，易加三维最近成功建造了一款 高度超过1.3米的单件式3D打印火箭推进器，并且充分利用了其EP650-1500打印机的大尺寸构建能力。这款200kN的推进器 使用LEAP 71大型计算工程模型设计 。 据了解，易加三维与设计团队紧密合作，将这一挑战性的设计变为现实。火箭发动机采用铝合金打印，采用了双重冷却策略：主燃烧室使用低温液氧进行再生冷却，而喷嘴的上部则使用煤油进行冷却。打印质量非常出色，整个过程连续打印了354小时（超14天），无需后处理，打印后的表面质量非常优秀。 EP-M650H-1500采用金属粉末床熔化技术，成型室可达657*657*1600mm，可选配四/六/八激光器，多激光精准定位+拼接区精度控制技术，保证设备的高质量、高效率及高稳定性打印。可打印钛合金、铝合金、高温镍基合金、模具钢、不锈钢、钴铬钼等材料，适于航空航天等领域大尺寸、高精度和高性能零部件的直接制造。 这款推进器将在Formnext展览会的易加三维展位展出。这一成果展示了金属3D打印技术在解决具有挑战性的应用和打印大型功能集成部件方面的优势。

3D打印技术参考注意到，国内金属3D打印龙头铂力特，经过不断技术研发与迭代优化，于第十五届中国航展推出24激光LPBF金属3D打印机设备BLT-S825。它是针对超高尺寸零部件一体化制造的数米级制造装备，成形尺寸为850mm×850mm×2500mm（W×D×H），净成形高度突破2.5m，满足超高尺寸零部件一体化成形需求。 铂力特持续拓展金属3D打印装备的制造能力。2021年TCT亚洲展期间，铂力特重磅推出面向航空航天发动机回转体结构零部件制造的十激光设备BLT-S800。依托铂力特西安总部智能制造工厂40余台BLT-S800连续多年稳定运行经验，铂力特于2023年推出聚焦于大尺寸长轴型零件的平台化方案BLT-S815，成形高度增加至1500mm，并在同年TCT上推出BLT-S800全新20光方案。而如今的BLT-S825设备，已经过工程化应用检验，其最新工程化应用概念设计案例“吊挂”也亮相航展铂力特展位。 吊挂为大尺寸框架类零件，以往多由铸造、焊接的方式制造，随着零件尺寸的增加，利用压铸机及模具一体式压铸成形的难度与成本也大大增加。铂力特对吊挂零件机进行了结构优化设计，采用了大量的镂空结构，选用了重量低强度高的BLT-TA15钛合金材料，在保证功能性与强度的前提下大大降低了零件重量，实现了大跨度的连接功能。吊挂零件尺寸为500mm×200mm×2350mm，利用BLT-S825设备一体成形，体现出设备的工艺稳定性。 高度超2m的吊挂 24激光配置，成形更高效 BLT-S825配备有24个激光器，相当于在400mm幅面设备上布置六激光，BLT-S825支持100μm大层厚打印，最大成形效率可达870cm³/h，成形更高效。 BLT-S825搭载的BLT-BP可实现超高尺寸零部件的一次性高效剖分，缩短打印前的剖分时间和准备时间。以某高度2.4m零件为例，零件的剖分数据量为32.56G，而剖分用时仅1.5小时。 BLT-S825沿用了大尺寸设备单刮刀双向变速铺粉策略，解决了大型设备双刮刀调平费时费力的问题。在打印过程中，BLT-S825可智能识别零件轮廓调整铺粉速度，实现多段变速铺粉，单层铺粉效率较定速铺粉可提高近30%。最终，利用BLT-S825成形该零件的时间仅9天。 成熟方案再升级，确保成形质量 铂力特分别于2023年TCT展示了20光BLT-S800-配合顶部吹风的方案， 2024年TCT展示了20光BLT-S800现场20光同步出光打印。第十五届中国航展的现场也带来了16光BLT-S600光配合顶部出光的吹风方案，现场高效打印。 BLT-S825沿用铂力特成熟的光学方案和顶部吹风方案，可实现4排光同时出光高效成形。BLT-S825气密性良好，工作进气消耗低于10L/min，设备配置的顶部吹风方案，风场均匀性高，镜头洁净保持超700小时，成形更稳定。以吊挂为例，BLT-S825可实现吊挂零部件的一炉多件打印，成形零件一致性高，不同区域零件各项性能指标偏差5%以内。 BLT-S825成形高度超高，深径比将近3：1，传统拼缸方式生产的成形缸变形风险高，在成形过程中更容易造成成形平台精度丢失，进而造成零件加工尺寸超差。铂力特对成形缸进行了结构优化设计，在加固缸体的同时，实现缸体大幅减重，优化后的缸体通过3D打印技术一体成形，保障了成形缸的强度和制造一致性。此外，BLT-S825内部广泛经过优化设计的金属3D打印设备件，提升了设备集成度与耐用性。 铂力特从2017年开始储备超高Z轴的设计经验，先后开发了BLT-S515、BLT-S615、BLT-S815、BLT-S1000等成形高度高达1.5m的设备。基于200余台高成形高度设备的长期运行经验，不断迭代，铂力特于2023年设计开发出成形高度高达2.5m的装备。 BLT-S825设备沿用铂力特多年积累和优化迭代的成形平台设计经验，使用双轴伺服驱动配合高精度光栅尺实现成形平台的闭环控制。在保证超高成形尺寸、运行精度的同时，铂力特设备研发团队控制设备整机高度，设备的外形尺寸高度仅5.5米，满足一般厂房的装机要求。 BLT-S825配置了高品质质量监控系统，包括BLT-铺粉检测、BLT-三维重建、BLT-视频监控等，可以实现打印过程中关键参数监控、图像采集、数据分析和全程视频监控，便于过程干预与事后质量追溯。 成熟配置，助力连续生产 BLT-S825配备并联长效过滤系统，在打印过程中当前工作滤芯达到清灰条件时，可以实现自动反吹清洁，并自动切换另一组滤芯继续打印，实现真正的连续不间断运行；灰渣桶等配置采用安全设计，可以在惰性氛围下湿化处理，实现不停机安全更换灰桶，有效避免滤芯反吹清洁和灰渣桶处理导致的停机风险，满足大尺寸设备连续生产的需求，提高制造效率，降低制造成本。 BLT-S825可配备集成式或分体式粉末循环系统。集成式粉末循环方案一套系统实现打印过程中的自动粉末回收、筛分和供应，更有效实现资源配置，降低成本与能耗；分体式粉末循环系统支持一对多灵活配置，满足多样生产需求。 集成式粉末循环系统 分体式粉末循环系统 冗余设计，生产过程更安全 BLT-S825沿用设备整机安全冗余设计，构建了全面的安全防护体系。设备采用整机防爆设计，搭配双氧含量检测系统与压力传感器的冗余设置，可以进行全方位氧含量、压力和温度监测，并在检测到超压时自动安全泄压。过滤器、粉末循环系统、取件舱等子模块均具备独立的氧含量、压力、温度检测，全面监测保证整机系统安全运行。BLT-S825具备氩气洗气安全互锁机制，避免氧气意外进气和氩气泄漏，在保证安全生产的同时确保人员操作安全。 BLT-S825设备配备密封性取件舱，在连接BLT-WL400或BLT-XH300后,通过配套的多工位和手套箱，可以实现满高度2.5m的零件在惰性气氛保护下清粉捞件。实现人粉隔离，和惰性气体保护下的高效粉末回收。 提质提效，BLT-S600多维度突破性升级 除发布BLT-S825之外，铂力特将于航展现场发布升级款BLT-S600设备。自2014年研发启动以来，BLT-S600型设备已在金属增材制造领域奠定了坚实基础，广泛应用于航天航空、发动机、汽车等领域。此次升级版BLT-S600不仅继承了前代的高效稳定特性，还在多个维度实现了突破性升级，包括大幅面多光束打印效率升级、一体打印成形缸生产可靠性升级、智能检测功能成形质量升级等。 升级版BLT-S600的成形尺寸扩大至650mm×650mm×850mm，激光器最高可配置16激光，整体效率大幅提升。同时，设备采用了铂力特专利的单刀双向铺粉技术，实现了铺粉质量与效率双提升。在生产可靠性方面，BLT-S600采用3D打印一体成形的成形缸，并经过结构优化，显著增强了缸体强度。此外，设备还融入了多项智能化技术以提升成形质量，包括铺粉检测、扫描检测及生产监控等，为全过程质量控制与追溯提供数据基础。 BLT-S600在经济环保、人机交互等方面也进行了全面升级。设备的气体消耗显著降低，同时采用了阻燃材质的长寿命过滤系统，可确保连续打印，减少经济与人力损失。在粉末的自动循环利用方面，BLT-S600展现了出色的兼容性。此外，升级版BLT-S600深度优化人机交互的友好性与安全性，设备支持一键式操作，并采用了多项安全设计，共同为使用者筑起一道安全防护体系。 END 铂力特研判空天领域用户创新发展的需求、尽心护航、用心服务，BLT-S825等装备应运而生。诚邀用户亲临航展H5B12展位现场，近距离体验BLT-S600的现场实时打印过程，以及BLT-S825的工程化应用创新概念案例，感受铂力特在空天零部件“大”、“优”、“特”、“精”等方面的工艺技术能力。

3D打印技术参考注意到，橡树岭国家实验室（ORNL）开发的一款软件算法将核应用3D打印部件的检查时间缩短了85%。目前，研究人员正在为爱达荷国家实验室（INL）训练该算法，以便将类似方法应用于辐照材料和核燃料的检查。 3D打印核部件的质量通常通过计算机断层扫描（CT扫描）进行验证，该技术利用X射线捕捉内部结构中的缺陷或错误图像。ORNL的新软件算法采用机器学习技术，快速重建并分析图像，从而显著降低了检查所需的成本、时间和扫描次数。 借助机器学习快速分析检测样本已经成为研究热点。3D打印技术参考此前介绍过，2023年Science正刊首篇关于3D打印技术的研究就是关于该课题的研究。弗吉尼亚大学材料科学与工程专业孙涛副教授领 导的研究团队通过整合原位同步加速器 X 射线成像、近红外成像和机器学习，能够以亚毫秒时间分辨率和100%的预测率捕获与锁孔生成相关的独特热特征。使用经过良好校准的模拟来训练机器学习模型，在对实验数据进行测试时，粉床和样品的预测精度分别为85%和87%。 INL的研究人员应用ORNL的新算法，在不到5小时的扫描时间内分析了30多个3D打印样本部件。此前，如果不使用该软件，每个扫描的完成时间将超过30小时——这为放射性材料和燃料的潜在应用开辟了道路。 出于实验室技术人员安全的考虑，INL的研究人员通常会推迟检查从核反应堆中取出的材料。在长时间的X射线CT扫描过程中，辐射会对探测器造成损耗，从而缩短其使用寿命并降低图像的准确性。缩短扫描时间意味着每次扫描的辐射剂量减少，等待时间缩短，同时能够获得更高质量的数据，并为性能模型提供更快速的反馈。 “如果我们使用这种算法来减少放射性材料和燃料的扫描时间，将提高工作人员的安全性，并加快新材料的评估速度，”INL衍射与成像小组负责人兼仪器科学家比尔·丘拉兹（Bill Chuirazzi）表示。“从长远来看，这将使我们能够加快新核能理念从概念到电网实施的生命周期。” ORNL研究人员最初开发该算法是为了更快、更准确地扫描3D打印金属部件。ORNL和INL之间的合作有望加快新型反应堆类型的开发和部署，以推动电力行业的脱碳进程。 该软件得到了美国能源部（DOE）先进材料与制造技术（AMMT）计划的支持，旨在通过演示和部署加速新材料和制造技术的商业化。

随着面向万物互联的5G通讯和新能源汽车等高端应用场景的快速拓展，能满足大容量数据传输、高速高密度信号传导的小型化、精密化的消费电子器件，其批产需求正不断增长。 2022年，华曙高科发布面向批量生产用户金属增材制造双激光设备FS200M，目前已经汽车、航空航天、模具、消费品等领域多种产业化生产场景的应用考验，其打印质量、效率、稳定性均受到各行业用户认可。 2024年，华曙高科在设备稳定高效生产的基础上，经过多次优化和方案验证，推出FS200M全新解决方案——升级40μm精细小光斑，可直接成形粗糙度Ra 3.0μm的零部件，打印精度达0.05mm，最薄壁厚0.1mm，可有效满足消费电子、医疗、精密模具等行业对高精度部件批量化生产的迫切需求。 打印精度突破0.05mm 目前，金属3D打印行业的一般打印精度为20-150μm，表面粗糙度Ra值为7.0-20μm。 消费电子产品零件尺寸小，结构精细，对于零件尺寸公差要求高，并要求更优质的表面质量，以减少后处理时间和成本，综合降低整体成本。与此同时，消费电子出货量大，对增材制造批产能力要求高，需要满足其精细工件打印批量化生产核心需求。 面对打印精度、表面粗糙度及薄壁成形的苛刻要求，华曙高科自主研发面向批量生产的精细打印解决方案，可直接成形粗糙度Ra 3.0μm的零部件，打印精度达0.05mm，最薄壁厚0.1mm。 * 不同材料打印精度、致密度及表面粗糙度存在差异。 40μm精细小光斑配置 众所周知，激光器光斑的尺寸大小会影响打印的精细度和成品的致密度。激光点加热金属粉末，激光点对应一个微型熔池，融化粉末再冷却形成固体结构。光斑的大小和热量通过影响微型熔池的大小来影响零件的微晶结构，更小的光斑直径能带来更少的打印飞溅、更高的零件致密度等。 华曙高科基于金属增材制造系统FS200M的精细批产打印解决方案，拥有精细的小光斑配置（40μm）来保证细小特征成形，可实现小型、高精度增材制造部件生产，能大幅优化金属3D打印件的精度、粗糙度，且突破设计局限，一体成形多孔、中空、铰链、多维随行流道等精密结构，细节结构打印效果优异，打印件表面质量卓越。 批量生产质量优异 华曙高科面向批量生产用户优化升级的金属设备FS200M，其打印精度、效率、稳定性均经严格测试验证，旨在从成形工艺、成形质量等多方面提高产品市场竞争力，为用户赋能。以铝合金为例，采用40μm精细光斑、30μm层厚工艺打印的工件致密度达99.99%。 与此同时，FS200M采用自研的多激光高精高效协同控制技术，搭接调试效率高，搭接校准精度稳定控制在±0.05mm以内，搭接区力学性能与单激光无明显差别。并具有大小层厚结合和抽壳功能，针对工件不同部位应用不同工艺参数。 典型应用案例 目前，精细批产打印解决方案可应用的典型领域包括消费电子、医疗、精密模具、探测工具、科研教学等—— 消费电子：可用于芯片测试接插件、连接器端子和通讯连接器背板等配件精密制造，实现传统工艺无法加工的复杂结构，提高产品散热性能； 医疗：可直接成形微创手术器械/手术耗材/手术机器人关节，快速制造个性化植入体/介入体； 精密模具：实现小尺寸精密模具中多维随形冷却流道，提高冷却效率； 探测工具：一体成形多孔多流道、高精度探测装置，并具有超高表面光洁度，极大减少后处理成本； 科研教学：可应用于传感器单元、精细结构等，高效助力高等教育和研究项目的开展。

当前，制造业的转型升级已成为各国经济发展的重要战略。特别是在铸造行业，传统的生产方式已经难以满足市场对高效、环保、个性化产品的需求。我国十四五规划指出要用3D打印来实现砂型铸造数字化、绿色化，建立200个以上的示范绿色铸造工厂。工信部等三部委联合发文，要推动砂型3D打印等先进工艺技术实现产业化应用。 3D打印技术参考注意到，三帝科技正通过其3D打印装备、材料及工艺等自主核心技术，积极推动3D打印技术的产业化规模应用，赋能铸造行业，助力其向绿色化、智能化、高端化转型升级。目前，该公司已经取得一系列成果，为3D打印赋能铸造树立了典范。   核心设备自主可控，从设计到成品全产业链解决方案 三帝科技3D铸造解决方案实现了从设计到成品的全产业链解决方案，不仅核心设备自主可控，还开发了适用于铸铝、铸铜、铸钢、铸铁、铸镁等近30种材料的工艺配方，并可根据用户的需求定制开发相应的粘结剂，同时提供经过下游铸造厂验证成功的工艺包及现场操作培训，真正帮助铸造厂应用3D打印技术制造出满意的产品。 “SLS覆膜砂成型工艺+3DP树脂砂成型工艺”组合砂型模具制造，可实现复杂结构零部件（大尺寸、薄壁、细小管路等）的高精高强度一体化铸造成型，该工艺已入选工信部增材制造典型应用场景。 3DP砂铸工艺，免开模具，可实现大尺寸、薄壁、细小管路、复杂结构零部件的高精高强度一体化铸造成型。生产周期短，小批量生产优势明显，设计灵活，可及时修改，降低生产成本。改善生产环境，降低劳动强度，节省人工成本，更绿色、智能。 SLS蜡型精铸工艺，免开模具，可实现复杂结构、薄壁、大尺寸产品的高精高强度一体化精密铸造成型。生产周期短，小批量生产优势明显。PMX晶态蜡型精铸工艺，显著缩短加工周期，降低生产成本，无需开模和添加支撑，成型过程无翘曲变形，减少后处理步骤，且成型精度高。 开拓3D打印赋能铸造新模式，多个快速铸造示范工厂迎合规划需求 通过自建和并购铸造厂，三帝科技打通了“3D打印+铸造”工艺，形成了可复制推广的示范模式，帮助传统铸造厂改造升级。已采用3D铸造解决方案的铸造厂，建立了绿色、智能、高端铸造的能力，大幅降低了能耗和污染、改善了工作环境、降低了劳动强度、提升了产品附件值和成品率，拓展了研发试制、小批量多品种和复杂结构金属铸件的快速交付能力。实现生产效率和产能的翻倍提升，营收规模和毛利率的翻倍增长。 三帝科技的3D铸造解决方案正在不断拓展铸造行业的新边界，目前公司已拥有陕西咸阳、河北大名、山东日照、安徽铜陵、广西玉林、河南平顶山6个快速铸造示范工厂，这些工厂的交付能力，帮助三帝科技实现“软件+材料+设备+工艺”自主可控，全流程运营管控，保证产品的一致性、稳定性，切实保障客户利益，并持续为客户创造价值。 陕西咸阳的欣鑫铸造引入3DP砂型打印工艺升级改造成为3D铸造绿色示范工厂。通过砂型铸造、低压铸造、精密铸造、金属型铸造等专业铸造工艺，提供铝合金、铜合金、耐磨铜套、锡青铜、铝青铜、铸铁、铸钢等铸件的小批量快速试制。广泛应用于航空航天、军工、轨道交通、汽车、摩托车、船舶泵阀、冶金、电力、工程机械等领域。 河北大名的河北三帝建有完整的智能化绿色3D铸造生产线，涵盖液态挤压铸造、低压铸造、差压铸造、重力铸造等，可提供中小批量、多品种和复杂结构金属件快速制造服务，实现年产智能制造高端铝合金零部件2万吨。 山东日照的双港智能重点推进新一代3D打印技术在汽车零部件行业中的创新应用，通过3DP砂型打印、低压铸造、CNC加工等复合工艺，快速交付中小批量及复杂结构合金铸件；采用增材制造技术、机器人柔性物流系统、自动清砂单元、智能仓储单元、智能铸造单元等模块，提供一站式智能铸造解决方案。 安徽铜陵的青铜时代在国内率先将3D打印精密铸造技术应用于依赖人工造型的金属雕塑铸造领域，提升效率，实现自由设计。拥有国内先进水平的熔模精密铸造、树脂砂型铸造、 石膏型整体铸造、青铜锻造和各类金属艺术加工工艺，具备青铜雕塑年产能500吨。 广西玉林的众越铸造通过3DP砂型打印可实现铸铁、铝合金快速铸造，立足粤港澳大湾区和北部湾经济区关键通道，辐射华南及东盟千亿级机械制造市场，年产高性能铝合金产品200万件。 河南平顶山的中宏通铸造专业从事大型铝合金铸件的研发和生产制造，是高压输变电铸铝壳体行业领军企业之一。将通过3D打印技术提升产品精度和生产效率，建立“工艺设计+3D打印+铸造+机加工及检测+涂漆”的一站式服务能力，为用户提供复杂结构、小批量多品种、研发试制+批量的各类铝合金铸件。 如今，三帝科技3D铸造解决方案正在各个领域展现其独特的应用价值。在航空航天领域，3D铸造技术用于制造该领域重要部件，可有效解决超大尺寸等多种复杂结构工件的成型难题，在小批量大尺寸模具制造以及特种行业的模具迭代升级研发上有着传统制造工艺无法比拟的优势。在能源动力领域，3D铸造技术被应用于大尺寸耐压复杂型腔结构件、大尺寸薄壁轻量化零部件等的制造。在汽车领域，3D铸造技术可实现具有复杂螺旋形冷却水道的大尺寸薄壁电机壳、轻量化车架、复杂内腔结构壳体缸体/缸盖等产品的制造。 荣获“2024全球铸造行业创新技术与产品” 2024年10月，由世界铸造组织（WFO）主办、中国机械工程学会铸造分会承办的第75届世界铸造会议暨2024国际铸造展览会在“中国重装之都”四川德阳文德国际会展中心成功举办，百余家中外知名企业同台展示全球铸造领域创新技术及产品，千余名专家学者同聚共话全球铸造行业发展。三帝科技自主研发的超大尺寸3DP砂型打印机3DPTEK-J4000荣获“2024全球铸造行业创新技术与产品”。 三帝科技的3D铸造解决方案，以全产业链的整合能力、个性化与高效的生产模式、绿色智能的制造理念，正在为铸造行业的转型升级提供新的动力，并通过不断的技术创新和应用拓展，引领着铸造行业迈向更加数字化、智能化和绿色化的未来，为全球铸造行业发展贡献“中国力量”。

注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。 10月16日，《自然》杂志发表了一篇题为“Harnessing plasticity in sequentialmetamaterials for ideal shock absorption”的文章，该研究提出了一种创新的力学超材料设计，能够实现理想的冲击吸收和减震效果。3D打印技术参考注意到，该研究提出的先进设计使用3D打印技术制造。 这种超材料类似于一种能够承载且高效吸收冲击载荷的超级海绵。它能够根据所需的能量吸收水平，调节其吸收冲击的能力，以适应多样化的冲击条件。该超材料还可多次使用，与一次性使用的金属泡沫相比，其在承受冲击前具有较高的刚度和强度， 能够作为承载结构，在承受冲击后仍能保持结构完整性从而实现多次重复使用。这一发现不仅为超材料的设计提供了新的视角，而且为制造具有广泛应用潜力的高性能冲击吸收材料提供了新思路。3D打印技术参考注意到，该研究的第一作者为中国学者刘文峰，其硕士毕业于中科院力学所，现就读于荷兰阿姆斯特丹大学）。本文内容获得了作者斧正！ https://www.nature.com/articles/s41586-024-08037-0 研究背景 在材料科学领域，力学超材料因其独特的力学性能而备受关注。这些性能包括在低密度下具有高刚度、增强的能量吸收、形状变化、顺序变形、负泊松比以及稳定的波导等。传统上，超材料的设计主要依赖于几何结构，而材料的非线性特性，如粘弹性、断裂和塑性，很少被纳入设计考虑。特别是塑性变形，通常被视为一种失效模式，需要避免。然而，本研究反其道而行之，将塑性变形作为一种设计工具，探索了塑性和屈曲不稳定性之间的微妙平衡。 大型超材料的屈服屈曲 材料或结构在受到外部力的作用超过一定阈值而发生稳定性改变的现象称之为屈曲的现象称之为屈曲。研究人员指出，屈服屈曲特别指的是在材料刚好屈服时发生的屈曲，导致承载能力减少（也就是负刚度），直至结构单元发生自接触。 塑性和屈曲不稳定性之间的微妙平衡 研究者们首先从理论上定义了屈服屈曲的概念，并使用有限元模拟来验证这一理论。研究人员首先考虑了由两个正方形组成的基本单元，这两个正方形通过一条弹塑性韧带连接。当该单元沿其主轴压缩时，韧带会经历弹性和塑性变形，而两个正方形则因屈曲不稳定性而开始旋转。他们发现，存在三种屈曲模式：弹性屈曲、塑性屈曲和屈服屈曲。 弹性屈曲：当单元的纵横比（韧带厚度与正方形边长的比值）足够小或屈服应力与弹性模量的比值足够大时，单元会在塑性变形之前开始失稳屈曲。因此，后屈曲刚度将保持正值，导致承载力继续增加。 塑性屈曲：当纵横比足够大或切线模量与弹性模量的比值足够大时，单元将不再弹性屈曲，而是在塑性变形开始后屈曲，导致屈曲后载荷继续增加。 屈服屈曲：当单元的纵横比和材料的塑性（屈服应力与弹性模量的比值、切线模量与弹性模量的比值）达到微妙平衡时，屈曲恰好发生在屈服点。这导致屈曲时承载能力下降，与屈曲同时发生。 研究者特别关注屈服屈曲模式，因为屈曲时承载能力的降低保证了载荷始终保持在初始屈曲载荷以下，直至单元达到自接触结构出现刚度显著增强。这对于实现后续单元的顺序屈曲至关重要。 屈服屈曲模式 该研究与其他研究超材料的性能差异   为了验证这一预测，研究者进行了数值模拟，通过改变材料弹塑性模量的比值以及结构单元节点尺寸和单元尺寸的比值等参数，测量了屈曲刚度和自接触前的后屈曲载荷。他们发现，当满足特定条件时，当单元结构的屈服载荷低于其理论上的塑性屈曲载荷时（通常发生在材料的塑性模量远低于材料的弹性模量时）， 单元会在连接铰链发生塑性屈服的同时发生屈曲，从而导致结构出现负刚度，单元将立即失去稳定性，并在塑性开始的瞬间屈曲。 3D打印制造先进的超材料结构 在确定了屈服屈曲的基本机制后，研究者开始将其应用于超材料的设计中。他们开发了一种新型超材料结构，通过屈服屈曲和相应的超材料结构实现顺序的局部屈曲和能量耗散，避免了整体屈曲。这种结构能够在保持高刚度和强度的同时，实现多次使用的减震性能。 超材料的3D打印 研究者首先设计了一个包含额外稳定的超材料几何结构，这些延迟屈曲限制了载荷减小，使得屈服屈曲状态能有序发生。他们通过数值模拟和实验验证了这一设计的有效性。在由相同屈曲单元重复叠加组成的超材料中，在弹性屈曲和塑性屈曲状态下，实现了顺序屈曲。 接下来，研究者将屈服屈曲的概念扩展到二维和三维超材料设计中。在二维层面，通过修改设计，实现了沿两个方向的顺序屈曲，产生了具有多个振荡的波浪形力-位移曲线平台。这种策略同样可以扩展到三维，其中包含三个正交层模式。 顺序超材料的每次撞击与具有相同刚度和强度的碰撞罐的瞬时对比 顺序屈服屈曲在两个方向和大压缩行程 为了验证这一设计在实际应用中的效果，研究者使用3D打印技术制造了一种超材料圆柱体。这种圆柱体在压缩过程中表现出高刚度，随后各层依次屈曲并接触，形成波动的平台，展现了承载能力和能量耗散的结合。他们发现，与标准减震结构相比，超圆柱体在静态和动态测试中均能更均匀地吸收能量。此外，该结构可多次使用，保持初始性能，与一次性的碰撞罐相比，展示了其在减震方面的可调性、坚固性和高效性。 3D打印技术的制造优势 3D打印技术在制造屈服屈曲超材料方面展现出显著的优势。3D打印技术能够精确控制制造过程中的几何参数，这对于实现精确的屈服屈曲行为至关重要。其次，3D打印技术能够制造复杂的内部结构，这对于设计具有多步屈曲序列的超材料尤为重要。 顺序元材料的几何设计 通过调整打印参数和材料选择，3D打印技术可以轻松调整超材料的性能，以满足不同的应用需求。例如，通过选择不同的打印材料，可以调整超材料的屈服应力和弹性模量，从而实现不同的屈服屈曲行为。 六线模式超材料的轴外压缩 此外，3D打印技术还使得超材料的快速原型制作和测试成为可能。研究者们可以迅速地设计、打印并测试新的超材料样品，从而加快了新材料的开发进程。这种快速迭代的能力对于推动新材料科学的发展具有重要意义。 END 总的来说，通过屈服屈曲设计的超材料不仅能够在单一方向上实现理想的冲击吸收，而且能够通过调整几何和材料参数，实现在多个方向上的顺序屈曲。这些超材料在压缩过程中表现出了高刚度和高强度，同时具有高效的能量耗散能力。此外，这些超材料能够多次使用，保持其初始的力学性能。 这些发现为超材料的设计和应用开辟了新的可能性。屈服屈曲超材料因其优异的冲击吸收性能，有望在汽车、航空航天、微细加工和软体机器人等领域得到广泛应用。例如，在汽车行业中，这些超材料可以用于制造更有效的安全气囊和碰撞吸收系统；在航空航天领域，它们可以用于制造轻质但强度高的飞机结构部件；在微细加工领域，它们可以用于精确控制力和位移的设备中。

随着现代制造业的快速发展，对复杂高精度零部件的需求增加，传统制造方法面临诸多挑战。在此背景下，粉末注射成形（PIM）技术结合了传统粉末冶金与塑料注射工艺，为零部件成形提供了新方案。但随着制造业升级，注射成型技术也出现了局限性。为此，粉末挤出打印（PEP）技术诞生，其结合了3D打印与PIM工艺，为金属、陶瓷成形提供更多可能性和效率。 粉末挤出打印技术不仅继承了注射成型技术的优点，还实现了复杂结构的一体化制造，缩短了产品开发和商业化时间，降低了成本。因此，金属、陶瓷粉末成型方式在PIM和PEP技术推动下，正朝着高效、灵活、环保方向发展，为制造业转型升级和未来制造业发展开辟了新道路。本文内容旨在介绍两类技术的异同及新技术为解决制造挑战带来的可能性。 传统粉末注射成形工艺概述及特点 粉末注射成形（PIM）是一种将传统粉末冶金技术与现代塑料注射成形工艺相结合的零部件成形技术。该技术是将粉末与粘结剂混合后注射到模具中形成零件的净成形工艺，可最大限度地减少机加工量和节省原材料，解决了复杂形状制品成形难的问题。 根据材料适应性，PIM主要可分为金属注射成型（MIM）和陶瓷注射成型（CIM）两大工艺体系。适用大批量生产形状复杂、尺寸精确的金属/陶瓷零件。广泛应用于电子信息工程、生物医疗器械、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、国防工业及航空航天等领域。 粉末注射成型主要工艺流程（来源网络） 粉末注射成形工艺主要特点： 设计灵活性：PIM技术可以制造出形状复杂、尺寸精确的零件； 高效率：适合大批量生产，生产效率高； 材料利用率高：接近净成形制造，材料浪费少； 材料范围广泛：可用于多种金属和陶瓷材料的成形。 MIM工艺制备的金属产品（来源网络） 粉末挤出打印技术原理及特点 粉末挤出打印（Powder Extrusion printing，PEP）技术是由升华三维推出的一种3D打印与PIM工艺相结合的金属/陶瓷间接3D打印技术。该技术既充分体现了3D打印技术的复杂结构一体化、轻量化等技术特点，又能发挥PIM工艺可加工材料广泛，加工成本低，工艺成熟等优势。能够同时满足材料开发、产品原型研发与批量生产的需求。以数字化技术赋能PIM技术的发展，实现传统粉末冶金工艺的再创新。 采用了3D打印与PIM相结合的工艺，可实现几何结构的高自由度设计，且无需模具，可降低开发和生产成本； 具有低温成型、高温成性的特性，可获得性能一致且致密的优良产品，适合大尺寸金属/陶瓷零件的制造； 实现传统工艺无法达到的复杂结构零件制造，可大幅减少制造工序并缩短加工周期，从而大大加快产品的开发与商业化时间； 打印设备结构原理简单，不需要昂贵的高能量激光设备，整体工艺可充分利用粉末冶金的前后处理设备，极大地减少了投入成本； 设备维护方便，采用颗粒材料，且打印材料可循环使用，可有效降低运营成本；   升华三维打印金属/陶瓷样品 粉末挤出3D打印与注射成形的异同 PEP工艺是基于粉末注射成形的新型3D打印技术，可同时用于制造具有复杂几何、中空、轻量化等结构的金属/陶瓷部件。本文主要以蜡基粘结剂体系的金属注射成型（MIM）和陶瓷注射成型（CIM）这两大PIM工艺与PEP作对比，探讨三者之间的异同点，亟待促进材料科学与增材制造工艺在粉末冶金领域的广泛应用。 ▲蜡基粘结剂体系的CIM、MIM、PEP工艺对比 以下是CIM、MIM、PEP的异同点： 相同点 粉末基材料：这三种技术都使用金属或陶瓷粉末作为原材料，通过特定的成型工艺制造出零件或产品； 成型过程：它们都涉及将粉末与粘结剂混合，然后通过成型工艺制造出近净尺寸的零件； 复杂零件制造：三者都适用于制备复杂形状的零件； 后处理：成型后的零件都需要经过烧结或热处理过程，以提高密度和机械性能。 不同点 材料类型：CIM适用陶瓷粉体，MIM适用金属粉体，PEP则金属粉体及陶瓷粉体都适用； 粉体要求：粉末挤出3D打印与传统粉末注射成形工艺对粉体要求及制备出的成品精度等存在一定差异； 粘结剂体系：CIM较多使用蜡基粘结剂体系，MIM更多使用塑基或者蜡基粘结剂体系，PEP可采用水基、塑基、蜡基，更多蜡基粘结剂体系； ▲蜡基粘结剂体系的CIM、MIM、PEP工艺异同点 成型方式：CIM和MIM需要使用模具，而PEP技术是采用逐层叠加3D打印成形方式，无需使用模具； 应用领域：PEP适用于制备传统工艺或常规增材技术无法制造的高性能部件，如难熔金属、硬质合金、先进陶瓷等，主要应用于核工业、国防工业、航空航天等领域。CIM常用于制造精密陶瓷零件，如电子器件、医疗设备等。MIM可广泛应用于制造小型、复杂形状的金属零件，如汽车零件、手表零件等。 成本和效率：PEP在大尺寸或形状复杂金属/陶瓷部件的开发、小批量生产时，更具成本效益。CIM适合大批量生产小型、精密的陶瓷部件。MIM适合大批量生产小型、复杂形状的金属部件，且成本相对较低。 PEP工艺应用优势及发展前景 PEP作为注射成形工艺进化而来的一种创新增材制造技术，兼具着3D打印与粉末冶金的双重优点，能够制造出传统工艺难以实现的复杂形状和结构，为设计师提供了更大的设计自由度。升华三维已自主开发了钨及钨合金、纯铜、不锈钢等金属材料；碳化物、氮化物、氧化物、超导及超高温等陶瓷材料；硬质合金等金属陶瓷材料。已建成了完整的间接3D打印前后处理工艺流程，涵盖了材料开发、密炼造粒机、3D打印机、脱脂烧结炉等全工艺链设备。 ▲升华三维PEP工艺设备及打印材料 PEP技术市场潜力巨大，是一种可持续发展的绿色制造技术，有助于减少能源消耗和环境污染。其借助数字化赋能粉末冶金行业，为传统制造转型升级提供支持。随着PEP技术的不断发展，有望与智能制造系统相结合，实现自动化、数字化生产，提高生产效率和产品质量。升华三维将持续开拓创新，发挥PEP独特的工艺优势，在科研教育、工业制造、航天航空、国防、生物医疗、汽车、模具制造、新能源等应用行业进一步渗透。为传统制造往未来制造发展的道路上，提供高性能金属/陶瓷间接3D打印整体解决方案。

近日， Raise3D 复志科技的小型烧结炉 S200-C 在国内一家知名果链企业成功完成装机并投入运行。该设备与其现有的粘结剂喷射3D打印系统无缝集成，为小批量间接金属成型工艺提供了高效、灵活的解决方案。 S200-C的设计充分考虑了小批量生产的需求，其小巧的体积节省空间，适合多种生产环境。此外，S200-C在烧结过程中具备优异的温度均一性，可确保烧结温度区间较窄的材料（如Inconel713、440）的烧结良率。 S200-C还支持多种金属材料的烧结，用户可以根据实际需求灵活调整生产参数，满足多样化的设计需求。由于传统粉末冶金企业在精益管理和成本控制方面的要求，S200-C作为国产化设备，能够更好地满足金属制品企业的需求，帮助它们迅速进入间接金属成型领域，提升市场竞争力。欲了解更多信息，请访问官网： https://www.raise3d.cn/s200-c/ 。 关于Raise3D复志科技 上海复志信息科技股份有限公司是一家国际化的3D打印公司，中美欧三地协同创新，业务范围包括研发、生产和销售3D打印设备、材料和软件。目前，公司目前在专业级3D打印市场排名第三，并被国家工信部认证为专精特新小巨人企业。Raise3D还入选All3DP的2022年度十大创新3D打印公司之一（亚洲唯一上榜企业）。经过多年的发展，Raise3D构建了一个包括“3D打印咨询、服务和落地”于一体的生态系统，以落地柔性制造为目标，帮助终端客户满足全球灵活多变的生产需求，提供3D打印服务，系统性交付3D打印整体解决方案。

在即将举行的第十五届中国航展中，铂力特将展示最新的增材制造技术及应用成果，包括Ti2AlNb流道展示件和铜合金/高温合金环形结构件等多种高性能材料的应用案例。铂力特还将展出大尺寸增材制造设备与复杂结构零件，包括利用BLT-S1500超大尺寸设备成形，结构复杂且整体壁厚仅2mm左右的中介机匣、新型一体化混合反应散热器等。更有超大尺寸零件现场首发，航空飞行器、商业航天零部件等多款应用案例首次亮相。 铂力特致力于为航空航天领域提供多种高性能材料，以满足极端环境下对高强度、耐高温、轻量化零件的需求。目前，铂力特已推出多款适用于航空航天领域的可成形材料，涵盖了从高温合金到钛合金等多种高性能材料，包括BLT-Ti65、BLT‍‍‍-Ti 2 AlNb等。这些材料不仅具有良好的力学性能，还优化了生产工艺，显著提高了零件的成形精度和可靠性。 BLT‍‍‍-Ti2AlNb流道展示件示意图 此外，铂力特开发了双金属复合结构成形工艺，成功打印出具有铜合金与高温合金组合的零件，进一步提升了增材制造的材料自由度和工艺灵活性。 铜合金/高温合金环形结构件 在设计新型一体化混合反应散热器时，铂力特从增材制造思维出发，调整散热管路和翅片排布，集成混合器和反应器，选取合适材料并利用设备一体成形，提高了换热等性能，实现了构型可行性快速验证。 一体化混合反应散热器 铂力特的BLT-S系列设备已被广泛应用于多个航天项目，通过大幅面设备平台化方案和多激光器设备，帮助客户实现高效的批量生产。这些设备通过光学一致性和流场优化等技术改进，确保了更大幅面零件的成形精度和质量一致性。 为提高生产效率，铂力特开发了共享型粉末循环系统和智慧产线管理方案。为大幅面设备配置的集成化粉末自动循环系统和产线化粉末循环方案大幅缩短了粉末流转时间，而BLT-MES 2.0智能管理系统则通过全流程数据监控和生产规划，帮助客户实现生产线资源优化与质量控制。 铂力特将深化服务型制造理念，研判客户需求，在结构优化设计、可成形材料种类、设备矩阵、工艺创新、高效智能制造、产品质量精度、检验检测等方面不断发力，为航空航天的持续发展贡献更多力量。

在金属3D打印中，支撑结构是确保打印稳定性、避免翘曲崩塌的关键部分，同时也是平衡内应力、传导热量的重要因素。因此，如何对支撑的可靠性进行评估成为金属3D打印领域中的重要问题。 打印零件时，支撑结构往往充满孔隙，并且具有极其精细的几何结构。因为一般零件所采用的网格精度难以对支撑结构的几何特征进行精准刻画，支撑部分往往会被刻画成密实结构参与仿真。这导致了在原有的材料参数下，支撑结构的刚度以及强度被显著放大，影响仿真结果的准确性。(见图1，支撑结构失效）因此，为提高支撑结构的仿真精度，漫格科技在将其等效为均匀结构的前提下，赋予它与等效均匀结构相匹配的材料参数。 图1 支撑结构失效 （来源：Metal AM VOL 3. No1., 2017） 支撑打印参数自定义，提升仿真精度 VoxelDance Engineering (VDE) 软件提供了“用户自定义添加材料”功能，并且在材料库中添加了各种常用材料下，实体支撑与非实体支撑对应的均匀化等效材料参数以供选择。使得支撑部分的材料参数可调，提升了仿真精度，并显著降低打印失败的风险。 VDE是由漫格科技自主研发的一款仿真软件，它能够对增材制造过程进行全流程工艺仿真和分析，帮助工程师在实际打印之前预测和规避潜在的问题。软件的求解算法利用GPU并行加速，相对于传统的有限元求解算法，提速了5-10倍。 VDE用户自定义支撑打印参数 本案例将通过一个封闭叶轮模型，展示在默认支撑材料设置下的仿真结果（未能预测打印失败结果），与自定义添加材料后的仿真结果对比（成功预测打印失败结果），并优化支撑方案后成功避免打印失败的全过程。 图2 非实体支撑封闭叶轮模型及底部支撑 1. 支撑结构选择零件实体打印参数进行仿真 案例中的零件与支撑的组合体模型如图2所示 ，其底部所采用的支撑为非实体支撑。仿真时，支撑区域采用的材料参数与零件区域相同，均为316L材料参数，见图3。 图3 默认材料选择 在实际打印的过程中，发现中间某位置处的翘曲变形过大，如图4所示，导致了打印失败。 图4 打印过程中的翘曲变形 仿真结果中，将零件Z方向的最大翘曲位移量设置为打印单层厚度0.05mm，图5所示的位置处并未呈现较大的翘曲变形。这是因为将支撑结构视为均匀密实结构，且材料参数与零件材料相同，导致仿真中支撑的刚度显著大于其实际的刚度，因此预测出的翘曲变形较实际打印偏小。 图5 原始仿真结果 2. 支撑结构自定义打印参数仿真 在不改变支撑模型的情况下，通过调整支撑结构打印参数使其刚度恢复到合理的范围内。为此，将支撑结构等效为均匀结构，求得其在不同材料下的等效均匀化材料参数。在仿真软件中将该材料参数添加到支撑模型上，将支撑分为实体支撑和非实体支撑这两种结构模型，分别求得其均匀化材料参数并添加到材料库，以供用户在自定义模式下对不同的零件和支撑分别进行材料选择。 在本案例中，零件所添加的支撑为非实体支撑。因此采用“用户自定义”方式，为支撑模型添加316L材料所对应的非实体支撑材料参数，如图6所示。再次对打印过程进行仿真。 图6 自定义非实体支撑材料 仿真完成后，查看此前翘曲变形过大位置处的仿真结果，如图7所示。结果确实呈现出较大的翘曲变形，也就是说此处仅添加非实体支撑导致其刚度较弱，未能有效限制其翘曲变形。 图7 自定义支撑材料仿真结果 3. 对支撑方案进行优化 为了能够成功打印该模型，需要为翘曲变形过大的位置加强支撑。为此，在原有的非实体支撑的基础上添加实体支撑如图8所示，将其作为优化方案再次进行仿真。 图8 支撑优化方案 在仿真中，为实体支撑和非实体支撑分别添加相对应的均匀化材料参数，图9，得到此前翘曲变形过大处的仿真结果，图10。从仿真结果中可以看出，该处的翘曲变形得到了有效限制。基于优化后支撑方案的零件模型最后也得以成功打印，见图11。 图9 自定义实体和非实体支撑材料 图10 优化方案仿真结果 图11 打印成功零件模型 （打印设备：汉邦HBD 200，材料：不锈钢316） 此次打印使用的汉邦激光的HBD200设备，采用了双激光双振镜高效加工，配备高效安全的独立气氛净化系统，密封舱手套结构，免开舱门轻松进行粉末清理操作，减少人员与粉末直接接触，提供安全稳定的活性金属打印方案。 零件刚度准确模拟，减少仿真误差 自定义支撑材料功能，可以让支撑与零件的材料参数区别开来。用户根据实际情况为支撑模型自定义材料参数，或者选择材料库中默认参数下的均匀化支撑材料，在无法准确刻画支撑细微几何特征的前提下，将支撑等效为均匀结构，从而实现对其刚度的准确模拟。 这一方法有效避免此前仿真中因支撑的等效刚度过大导致的仿真误差，实现了对翘曲变形准确预测，从而提高仿真的精确度，为结构的优化设计提供可靠的依据。此次VDE耗时4小时完成仿真，在仿真速度上比国外软件快了近一倍。 图12 VDE和其他软件对比 除了“自定义支撑材料功能”以外，VDE还可以解决其他的仿真问题，例如收缩线预测、基于AI校准、屈曲变形仿真、变形补偿等。漫格科技VDA5.0也会亮相德国Formnext增材制造展，展示从设计到仿真的全流程软件解决方案。敬请期待！ 联系漫格科技：sales@voxeldance.com