热交换器对设备长时间稳定运行起着关键作用，在航空航天、汽车及工业领域的多种应用场景中不可或缺。金属增材制造技术可以实现热交换器的优化设计与高性能复杂结构的一体化成形，为热交换器设计与效率突破带来了新的可能性。   点阵晶格结构是热交换应用中常用的设计构型，晶格的高表面积可以帮助热传递变得更高效。其中，“极小曲面”的点阵晶格结构近年来在热交换器领域获得了广泛关注与应用。极小曲面具有较大的孔隙率，连通性好，较大的表面积-体积比可以提高换热效率；表面光滑且孔洞高度连通，整体结构由隐式函数精确控制，承载时结构应力分布均匀，机械承载性能好，结合增材制造的工艺技术能力，可为高效热交换器的设计提供优异解决方案。   早在2019年，铂力特就提出了GYRIOD结构极小曲面概念热交换器，使用双激光设备BLT-S320打印。铂力特依据G构型极小曲面分别设计了S型/ U型两款热交换器方案，芯体胞元最小尺寸为2.5mm，壁厚0.4mm。该热交换器采用了较大的表面积-体积比的芯体结构特征，相对传统热交换器有效换热面积提升200%，同时芯体结构均为光滑过渡曲面，可大幅降低热交换器的流阻，提升液流特性。 通过不断对试样进行设计优化及性能测试，铂力特推出了三款新构型热交换器。G构型极小曲面热交换器，尺寸为161mm×40mm×20mm，采用G构型芯体，两相换热体积一致，同时具备良好的机械承载性和制备工艺性；P构型极小曲面热交换器，尺寸为150mm×40mm×33mm，适用于回转特征类换散热场景；D构型极小曲面热交换器，尺寸为161mm×40mm×20mm，比表面积大，换热效率高。三款热交换器为铝合金材料，目前正在进行换热性能研究，换热效率理论上可提升约30%。 上述换热器将亮相TCT Asia 2024 7H15铂力特展位，敬请期待~

增材制造行业正以超过20%的复合年增长率增长，到2030年，全球将有超过270万台3D打印设备。医疗、航空航天和汽车均是利用增材制造技术快速增长的热门行业。随着这些行业不断寻找3D打印技术的新应用，打印材料的物理性能正在被推向极限。 汽车增材制造市场的各个方面都将不断增长，到2029年该行业的产值将达到100亿美元 金属3D打印的工艺种类多种多样，由于许多实际原因，如高精度、高制造质量，易于后处理及原材料回收等，激光粉床熔融 (LPBF) 是最广泛使用的技术。为了实现具有高传热性能零件的精确打印，选择最合适的打印粉末至关重要。因并非所有金属粉末都能应对热交换器的恶劣环境，材料的热导率、耐腐蚀性和强度等均是影响因素，3D打印技术参考此前曾详细介绍了可用于热交换器3D打印的金属粉末种类。 Conflux是全球领先的采用3D打印技术开发热交换器的企业，该公司增材制造工程师Ian Fordyce博士强调，““对于高性能热交换器，我们一直在努力使壁和翅片尽可能薄，我们处理的厚度与粉末的粒径和激光光斑尺寸处于同一数量级。因此，小至10微米的误差对我们来说意义重大。这可能会减少我们可以放入热交换器中的翅片数量，并影响表面粗糙度并增加壁厚，所有这些都会降低热交换器的热性能。” 精确的构建可实现紧密封装的组件并轻松组装最终产品 高性能金属打印粉末的特点 选择材料的第一步是了解其可打印性，不同粉末的可打印性可能存在巨大差异，可打印性定义为材料物理打印几何形状而不导致构建失败的能力。例如，硬钢和镍合金在打印过程中会产生残余应力和翘曲，导致它们脱离打印平台并与铺粉机构相撞。即便完成打印，材料的密度也会较低，携带可能导致故障的孔洞。 实现高质量构建的关键是使用具有一致粒度分布和最佳成分的粉末。为了保证这一点，Conflux遵循严格的质量控制程序，使用光谱分析和拉伸棒的机械测试来跟踪新粉末和回收粉末的成分。这不仅可以监测粉末中每种成分的含量，还可以监测回收过程中形成的氧化层的量。 使用具有一致粒度分布和最佳成分的粉末可以实现复杂的翅片设计 一旦粉末被认为是可打印的，重点就会转移到分析打印材料的物理特性。用于某些热交换器的合金需要应对800°C以上的温度。除此之外，由于汽车、航空航天和能源应用中使用的冷却剂种类繁多，它们还需要具有高疲劳寿命和耐腐蚀性。 Ian Fordyce博士表示，“当谈到热性能时，对我们来说最重要的特性是强度。如果我们可以使用强度更高的材料，那么就可以让壁厚设计的更薄，从而缩短传热路径，最终使热交换器的性能更高。大多数人认为导热率也很重要，但我们发现，对于我们正在处理的壁厚，导热率变得不那么重要。例如，铜的导热率比铝更高，但如果我们必须使壁更厚以使铜部件足够坚固，则会导致整体预成型热交换器性能更差。因此，如果能让壁更薄，则可以牺牲导热率。“ 可用于热交换器3D打印的粉末类型 热交换器的3D打印制造材料有多种选择，需要考虑的主要特性包括密度、导热性、增材制造的加工性能以及最后的成本。最合适的材料要根据组件要求、工作环境和边界条件进行选择。 01不锈钢 Conflux所使用的材料之一是316不锈钢，它是一种相对稳定的合金，适用于需要高耐腐蚀性的高温和低温恶劣环境。这使其非常适合制造石油和天然气行业的工具和机械部件以及与腐蚀性物质接触的发动机部件。 然而，它相对较重，因此不适合航空航天或赛车运动中的轻量化应用。与铝合金相比，它在打印过程中还会经历更高的翘曲和残余应力。 02钛合金 钛是一种强度极高且轻质的材料，非常适合航空航天和赛车应用，特别是钛合金，例如Ti64。自2017年以来，空客已在A350客机的机门上安装了3D打印钛零件，最近还在德国开设了增材制造中心，为直升机和轻型城市飞行器生产零件。它还具有高耐腐蚀性，可以通过氧化物涂层进一步增强。 03铜合金 铜的高导热性使其成为散热器和热交换器等热应用以及母线和感应线圈等电子元件的理想选择。不幸的是，使用大多数3D打印机中使用的激光波长类型进行打印可能很困难。材料制造商已经认识到这一点，现在正在添加合金元素来制造高比例的铜合金，例如铜锆和铜铬。这些材料更易于打印并保持高导热性，除此之外，目前具有更高吸收率的绿光3D打印机商业化也正在快速发展。 04铝合金 AlSi10Mg等铝合金是3D打印行业最常用的材料之一。这主要是因为与其他合金相比，铝凝固后产生残余应力开裂的可能性较低，这是它几十年来一直用于铸造的原因。 铝是钛的更便宜的替代品，因此经常用于航空航天、汽车和赛车运动。空客和波音等公司继续为其飞机、直升机和卫星制造3D打印铝部件，后者通常具有 500多个增材制造部件。铝还可用于打印一级方程式热交换器和汽车活塞，如保时捷911 GT2 RS车型的活塞。最近，在改善比AlSi10Mg具有更高强度和耐腐蚀性的铝合金的可打印性方面取得了很多进展。 05镍基合金 Inconel和Monel K500等镍合金在极端温度下仍能保持强度，并且耐高腐蚀性液体，使其非常适合火箭应用、燃气涡轮发动机零件和其他航空航天涡轮机械。然而，可打印性可能是一个问题，因为镍合金在打印过程中往往会产生残余应力和开裂。这些构建失败的风险使得这种材料的打印成本昂贵，因此通常仅用于非常特定的应用。 当今的增材制造技术可以打印比以往更复杂的几何形状。然而，只有为正确的应用选择最合适的粉末，这些零件才能真正实现高性能。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请联系授权。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.干货综述：3D打印制造热交换器的五种材料选择及性能差异 2.综述：热交换器与3D打印、拓扑优化、晶格结构以及航天应用 3.电化学3D打印纯铜CPU热交换器，为AI芯片散热带来新机会 4.AMCM为自家3D打印机批量配备3D打印的热交换器

开发具有中空通道的3D打印超材料是墨尔本理工大学马前教授团队的重要研究方向，并在钛合金空心支柱晶格（HSL）超材料方面取得重要研究进展，其表现出比实心支柱晶格 (SSL) 高得多的结构效率，拓展了轻质多功能金属材料的边界。但研究人员指出，所开发的钛合金超材料并非一直都是最佳的选择，因为钛合金粉末仍然很昂贵。 铝合金在机械强度、较低密度和降低成本之间提供了折衷，同时还具有高耐腐蚀性，从而也能成为超材料开发的重要备选材料。3D打印技术参考注意到，该课题组于近日新报道了复杂AlSi10Mg空心支柱晶格超材料的3D打印制备及其力学性能研究。 然而，由于三个基本原因，铝合金的激光粉末床熔融 (LPBF) 比Ti-6Al-4V等常见金属合金更具挑战性。首先，铝合金被观察到从高熔池温度到室温事存在大体积收缩；其次，高反射率和导热率需要更高的激光能量；此外，铝合金还具有低液相线温度（557°C），导致产生动态熔池。这些因素意味着AlSi10Mg很可能存在几何缺陷和粉末堵塞中空通道。马前教授团队新发表的论文“AlSi10Mg hollow-strut lattice metamaterials by laser powder bed fusion”，研究了AlSi10Mg空心支柱晶格（HSL）的 LPBF可制造性及其机械性能。确定了高保真LPBF制造的AlSi10Mg空心支柱通道直径、壁厚和扫描策略。 (a) FCC 和 (b) FCC拓扑空心支柱晶格模型。(c) FCC_1B、(f) FCCZ_1B、(d) FCC_2B、(g) FCCZ_2B、(e) FCC_3B 和 (h) FCCZ_3B。蓝色代表空心支柱墙，而浅红色代表内部轮廓 内部横截面的 μCT 表征，取自每个 AlSi10Mg 空心支柱晶格的第一晶胞层的中心 (a) 相对屈服强度和 (b) 相对弹性模量与相对密度：AlSi10Mg 空心支柱晶格与 Ti-6Al-4V、Inconel 625、SS316L、CoCr 和 AlSi10Mg 实心支柱晶格的比较 研究发现，使用简单高效的双边界扫描策略，可以通过LPBF技术制造具有高保真内部和外部轮廓以及可忽略不计的容留获粉末的复杂AlSi10Mg空心支柱晶格结构。然而，若要实现完整打印且不会残留粉末，最小壁厚为0.4毫米，最小内径为0.7毫米。 压缩测试表明，所制造的AlSi10Mg空心支柱晶格结构（HSL）达到了Gibson-Ashby模型相对屈服强度的经验上限，与实体支柱晶格结构相当。而具有相当相对密度的Ti-6Al-4V、AlSi10Mg和SS316L的固体支柱晶格(SSL) 通常低于该上限。此外，空心支柱晶格在绝对密度低得多的情况下，绝对屈服强度、弹性模量均与实体支柱晶格相当，从而开发出了基于AlSi10Mg空心支柱晶格的具有轻质和高效结构的超材料。 研究团队3D打印的AlSi10Mg空心支柱晶格 此外，AlSi10Mg空心支柱晶格的屈服强度与此前报道的等效拓扑Ti-6Al-4V空心支柱晶格比较时，会观察到几乎完美的相关性，表明空心支柱晶格的高结构效率取决于拓扑结构而不是材料。考虑到材料成本低、耐腐蚀性好和密度低，AlSi10Mg空心支柱晶格有望找到良好的潜在应用。 潜在应用领域分析 铝合金超材料因其独特的性能和优势，在多个领域具有应用潜力。 首先，铝合金晶格超材料的高强度、轻质化特性使其成为航空航天领域的理想选择。它可以用于制造飞机、火箭和卫星的结构件，提高飞行器的整体性能和效率。 其次，在汽车制造中，铝合金晶格超材料的应用有助于提高汽车的性能和安全性。可以用于制造汽车的车身结构、底盘和悬挂系统，实现汽车的轻量化。 第三，在电子领域，由于铝合金晶格超材料具有良好的导电性和热导性能，在电子领域的应用逐渐增多。可以用于制造电子设备的散热器、导线和其他关键部件，进一步提高设备的散热性能，并增加其可靠性和稳定性。 第四，在高性能运动器材制造领域，铝合金晶格超材料的高强度、轻质化特性使其在高性能运动器材制造中备受青睐。例如，它可以用于制造自行车框架、高性能滑雪板、帆船桅杆等，提高器材的性能和耐用性。 第五，在微机电系统领域，铝合金晶格超材料在微机电系统领域也有广泛的应用。由于其微小的晶格结构和良好的机械性能，为微机电系统的发展提供有力支持。 需要注意的是，铝合金晶格超材料的具体应用还取决于其晶格结构、制备工艺以及性能优化等因素。随着科技的不断进步，铝合金晶格超材料的应用领域还将进一步拓展，为各个行业带来更多的创新和发展机遇。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请联系授权。欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.史玉升教授&吕坚院士团队：3D打印微晶格超材料！实现突破性的结构-功能一体化 2.重磅研究：3D打印轻质高强钛合金超材料 3.3D打印功能晶格结构对力学性能和失效性能的影响 4.史玉升教授团队：高能量吸收梯度仿生超材料的设计和3D打印

3DXpert中文版为增材制造工程师提供了强大、全面、方便、高性价比的工艺工具套件，快速有效地将3D模型编辑为可成功打印的部件。无论在科研教学、还是批量生产的制造场景下，3DXpert都能协助用户将3D打印技术的潜力发挥到极致。 据3D打印技术参考了解，3DXpert 24.1版本现已上线。通过此次更新，正式开启了打造最易用的打印准备及增材制造设计软件的征程。部分改进已在本版本中实现,更多优化将陆续推出。除此之外，软件方还带来了40多项功能优化，旨在提高用户从增材制造设计、优化、打印准备、仿真到切片的整个工作流程的生产效率。 此版本的部分亮点包括： 优化的用户体验： 通过屏幕底部的选项卡轻松管理多个文件。现在可以通过工具提示更方便地获取屏幕上项目的信息。 增材制造设计优化： 灰度纹理- 通过新的灰度纹理选项，可将任何图像转化为细致入微的纹理。 隐式建模- 新的隐式建模框架提供了大量新工具。生成和偏移隐式结构。轻松创建基于的极坐标、球坐标和UVW坐标的隐式对象。 管道设计中的法兰- 单击一个按钮,即可为不同排列的通道自动创建翼法兰。 打印仿真- 洞悉零件内部： 不仅可查看零件外表面，更可查看内部任意点的仿真结果。通过零件中移动剖面平面,可评估应力、塑性等信息。 全新打印成型检查： 打印检查允许用户分析打印过程中实时生成的图像集合堆栈。该解决方案采用基于人工智能/机器学习的模型，识别不同异常或变形，并将它们与托盘基板上的零件关联。 点击图片链接，了解相关内容！ 了解更详细更全面的产品新功能，欢迎扫码报名4月18日举行的网络研讨会。 扫码预约： 3DXpert着力打造更符合市场发展趋势的一站式软件解决方案。 • 优化设计结构—— 通过创成式设计、隐式结构、晶格设计和拓扑优化， 最大限度地发挥增材制造的作用，减轻重量，增强功能性 • 保证打印质量—— 成熟的数据准备和先进的成型仿真功能，提高打印成功率和成品质量 • 面向智能制造—— 考虑增减材制造的需求，提供丰富的面向制造的编辑功能；自动化设计和准备，优化大批量生产工作流程 • 减少制造成本—— 灵活的扫描策略设置，优化打印效率并减少材料消耗和后处理 3DXpert添加支撑功能 3DXpert添加支撑功能与设计扫描路径 快捷的晶格结构设计 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.国产3D打印数据准备软件——VDA5.0新版来了！ 2.新方案解决3D打印过程中数据量过大的问题 3.TCT亚洲3D打印展：铂力特相关看点 4.TCT亚洲3D打印展：华曙高科相关看点

4月12日，由航天科技集团六院自主研制的130吨级可重复使用液氧煤油发动机，圆满完成两次起动地面点火试验。至此，该台发动机累计完成15次重复试验，30次点火起动，累计试验时长突破3900秒，重复试验次数突破我国液体火箭主发动机试验次数纪录，为后续我国可重复使用运载火箭首飞奠定了基础。 发展航天，动力先行。研制可重复使用火箭的前提是率先研制成功可重复使用的发动机。据悉，相比传统一次性火箭，可重复使用火箭将增加四项关键技术：一是“落得准”，二是“接得稳”，三是“用不坏”，四是“修得快”。而这些关键技术的突破，可重复使用发动机的研制首当其冲。该型发动机作为后续我国可重复使用运载火箭主动力，具有综合性能高、拓展能力强、可靠性高等特点。 在设计研发方面，六院研制团队秉承“技术极限摸底，研发极速迭代，产品极致改进”的研制理念，践行“一定要赶上和超过世界先进水平”的院魂，通过掌握多次点火、宽范围入口压力起动、大范围变推力等多项核心关键技术，回答了如何“落得准”“接得稳”的问题；通过突破快速简易维护、状态检查评估等技术，解决了“用不坏”“修得快”的难题；通过深入分析机理、不断优化结构、充分开展试验验证，全面治理发动机薄弱环节，持续提高了发动机固有可靠性。 在智能制造方面，六院研制团队以柔性敏捷的单元化制造体系和高效融通的数字化管控体系为基础，以重复使用发动机关键技术指标要求为牵引，策划实施了69项工艺攻关与改进研究项目，突破了复杂结构组合件增材制造一体成型、多型产品高效自动焊接等关键技术，建立了重复使用发动机生产制造核心技术体系，大幅提高发动机工艺技术的先进性和稳定性、产品质量的一致性和可靠性。   在试验验证方面，六院研制团队围绕试验效能提升，大力创新研发，推动试验数字化建设，优化试验能力布局，通过数字建模、仿真计算、系统调试等手段，形成了130吨级可重复使用液氧煤油发动机柔性化试验能力。  注：本文来自中国航天科技集团公开内容。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.南科大：机器人辅助连续纤维增强复合材料3D打印重要突破！ 2.三帝科技推出4米砂型3D打印机！“十四五”规划明确支持采用3D打印生产铸件 3.国产中大尺寸绿光金属3D打印机上市！纯铜应用将更广阔 4.西空智造拟发布重磅3D打印设备，有效解决增材制造疲劳寿命和变形开裂等问题

近年来，随着制造业的发展和技术的进步，砂型3D打印技术正逐渐在各个领域展现出独特的应用价值。特别是在超大型铸件制造领域，该技术的应用受到了国内外相关领域头部厂商的关注和青睐。 为满足大型铸件制造的市场需求，3D打印装备及快速制造服务提供商北京三帝科技股份有限公司新推出自主研发的超大尺寸3DP砂型打印机3DTEK-J4000，该设备突破传统加工尺寸限制，最大可成型4米的砂型。 砂型3D打印获政策支持 铸造是制造业的根本，铸造业的发展更是国家强国战略的关键一环。国家非常重视铸造产业的发展和布局，“十四五”规划明确了要数字化转型发展的目标：到2025年，采用3D打印技术生产的铸件要超过50万吨；三部委还联合发文，要推动一体化压铸成形、无模铸造、砂型3D打印等先进工艺技术实现产业化应用。 大型铸件制造在航空航天、船舶、泵阀、汽车（新能源）、能源动力（电气）、工业机械（机器人/无人机）、轨道交通、雕塑、教育科研等领域具有广泛应用需求。 资料显示，特斯拉、宝马、比亚迪等车企已经在采用粘结剂喷射砂模3D打印技术。特斯拉采用3D砂型铸造技术快速、低成本的验证巨型模具设计和工程规格；奔驰某概念车型采用3D砂型铸造实现了后副车架、悬挂支架等结构的单体大尺寸零件铸造；国内比亚迪新电池公司正在探索3D打印技术在新能源汽车整车试制、汽车零部件和热管理系统等领域的前瞻性应用开发。 特斯拉、奔驰与小米汽车一体化压铸和借助3D打印技术开发的大尺寸构件 在航空航天领域，3D砂铸技术可用于制造发动机零部件、航天器结构件、动力装置等重要部件。可有效解决超大尺寸、多维曲面、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铸造技术可被应用于大尺寸耐压复杂型腔结构件、大型薄壁轻量化零部件等的制造。GE正在资助voxeljet开发制造尺寸突破性的3D砂型打印机，以用于增材制造10吨至60吨以上铸件砂型。 美国能源部正在借助砂型3D打印开发海上涡轮机机舱部件 砂型3D打印弥补铸造行业短板 然而，传统铸造方法面临诸多挑战，特别是在新产品的研发试制阶段。例如，由于铸件尺寸巨大，通常需要拆分成部分进行分体铸造，再通过焊接集成，这不仅增加了设计负担、时间和成本，还容易导致焊接缺陷，影响产品质量和一致性。同时，修改模具也是个难题。而砂型3D打印技术则可针对大型铸件的诸多特点给出更优的解决方案： 1. 复杂结构设计优化。3D打印技术能够制造出传统工艺难以实现的复杂形状结构，进一步拓展了设计空间，提供了更多的创新可能性。 2. 产品轻量化。3D打印技术可以实现材料的局部优化和镂空设计，使得零部件既能够保持足够的强度，又能够减轻重量。 3. 功能集成一体化。在汽车行业，3D打印技术已经大量应用在一体化设计上，同一零部件实现多个零件、多种功能的集成。 4. 批量定制化。大型铸件批量定制化采用传统工艺开模费用高、周期长，3D打印可省去开模时间和费用，提高效率、节省成本。 三帝科技4米砂型3D打印机 三帝科技4米级新设备创造性的采用了无砂箱柔性区域成型技术，破除了设备成型尺寸越大，设备价格越昂贵的现象。经济、灵活，以更低的单位成本和更短的交付时间，经济高效地实现超大尺寸的砂型制造，并可根据用户需求按需定制扩展打印平台，满足10米+级的生产需求（6米/8米/10米设备已在同步接受预定），帮助用户最大限度地提高生产力。 该设备采用国际一线高精度、高通量喷头，配合高性能成型工艺和智能算法技术，可为用户提供卓越的成型精度、平衡可控的铸造性能和优良的可靠性。配备高速振动式铺粉系统、自动粉料循环系统及自研设备控制软件等，砂型尺寸精度好、强度高、发气量低、表面质量出色；设备操作简单、运行稳定可靠，具有打印预警提示功能，“视觉监控智能化系统”可实现加工全过程的实时监测和记录可追溯；开源材料工艺，可针对用户按需调整；配套高性能树脂粘结剂、固化剂、清洗剂，保证成型质量和稳定性。 面对某用户巨型、大平面、薄壁结构部件，传统焊接和铸造工艺难以满足要求，三帝科技科技借助3D打印技术在45天成功交付2件成品。三帝科技还为新能源客户交付了具有大曲面、薄壁结构的轻量化优质铝材T6061副车架，该零件若采用传统铸造方式仅模具制造就需要1-2个月，且费用高昂，三帝科技采用3D铸造工艺2周即完成成品交付。在另一个关于巨型铝铸件的应用中，传统制造方法存在成本高、周期长的问题，且无法实现所需的复杂结构，采用三帝科技3D铸造工艺仅15天就完成了交付，为客户节省了大量时间和成本。 总的来说，三帝科技深入铸造产业，致力于补足该行业的制造短板。其公司产品可咨询010-84638842-1026/13811566237。 关于三帝科技 北京三帝科技股份有限公司(3D Printing Technology, Inc. )是一家3D打印装备与快速制造服务提供商，国家高新技术企业，专精特新企业，工信部增材制造典型应用场景供应商。同时拥有“SLS+SLM+3DP+BJ”3D打印技术的创新者，业务涵盖3D打印装备、3D打印原材料的研发及生产、金属成品件快速制造服务、3D打印工艺技术支持服务等，建立了完整的3D打印快速制造产业链，广泛应用于航空航天、船舶、泵阀、汽车（新能源）、能源动力（电气）、工业机械（机器人/无人机）、轨道交通、3C电子、雕塑、教育科研、康复医疗等行业。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.西空智造拟发布重磅3D打印设备，有效解决增材制造疲劳寿命和变形开裂等问题 2.限时领票！TCT亚洲3D打印展，400家展商名单公布，倒计时26天 3.新方案解决3D打印过程中数据量过大的问题 4.联合综述-增材制造超高强度钢后处理技术

西安空天机电智能制造有限公司(简称：西空智造）源于西安交大航空发动机所成果转化，是一家针对空天动力、新能源动力（车）等零部件从事智能增材制造的科创型企业，致力于成为金属及多材料智能增材制造整体解决方案提供商。公司将智能增材制造特称为“i-3D”（intelligence首个字母），强调3D打印从数字制造发展为智能制造。 西空智造以智能化激光面区域3D打印、“D”打印技术为发展重点，打造速度“更快”、性能“更好”的工业增材制造技术升级版，服务于航空航天、国防、新能源等装备制造、维保重大需求。 3D打印技术参考提示，“D”打印技术是一种特殊技术，即将在2024年TCT 3D打印展推出，该设备着力解决打印件变形开裂的难题，可全面提升打印件性能、提升疲劳寿命，保障批量生产的质量一致性问题。 为保障航空航天领域对高附加值产品增材制造过程的可追溯性、工艺可重复性和性能一致性的要求，西空智造已经推出了一款国产激光增材过程监控系统，并推出有将激光粉末床熔融智能监控系统、净打印和飞秒减材有机结合的“三合一”设备——超快激光复合净打印设备。该公司当前主要业务为智能化激光面打印和“D”打印设备研制与应用服务。公司研发了国际上首台智能化激光粉末床“D”打印设备、激光熔覆复合设备，国内首台智能激光面区域打印设备。 公司使命是“i-3D创新，让制造和维保更高效”，并以“成为有国际影响力的智能增材制造技术解决方案提供商、中国自主创新示范类企业”为愿景。 西空智造目前拥有一支由数十名博士、硕士等组成的优秀技术和管理人才队伍，有多位院士、杰青、卓青等国家级专家技术咨询和指导。已在青岛成立了全资子公司，并在重庆设立西南办事处。牵头承担了国家重点研发计划“增材制造与激光制造”重点项目，已通过国家高新技术企业、陕西省“专精特新”企业认定，两个项目入选工信部2023年度增材制造典型应用场景，获国军标和国标质量管理体系认证、CNAS实验室认可，是中国增材制造产业联盟理事单位，已经申请专利90余项。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.限时领票！TCT亚洲3D打印展，400家展商名单公布，倒计时26天 2.深入解读：高精度电解加工，提高3D打印零件表面质量的有效手段 3.消费品领域：聚合物3D打印技术将长期占据主导地位 4.华曙高科：面向金属3D打印批量生产的解决方案

铝的熔点为660℃，故而常用的3D打印铝合金的熔点要低于该温度，即便是耐热铝合金。在近几年的铝合金3D打印应用中，有两个典型案例： 铝合金为主要重要材质的奥运火炬能耐800℃ NASA成功测试3D打印的铝合金火箭发动机 很明显，这两个应用场景的温度环境均会超过铝合金的熔点，而其为何能够保持材料性能呢？首先是使用了纳米陶瓷涂层，其次是借助了再生冷却结构。这两种方式是保护低熔点金属实现高温应用的重要手段。目前在航空航天、轮船、能源等领域有重要应用。 纳米陶瓷材料具有较低的热导率，能够有效地阻止热量的传递。其次，纳米陶瓷涂层具有反射热辐射的能力，热辐射是物体通过电磁波传递热能的一种方式，而纳米陶瓷涂层可以反射掉一部分热辐射，使其无法穿透到另一侧；第三，纳米陶瓷涂层能够吸收和储存热量，当温度升高时，纳米颗粒会吸收热量并变得更加活跃，从而起到缓冲温度变化的作用。 以2022年冬奥火炬为例，内外飘带使用铝合金3D打印制造，经过坯件打磨、抛光之后，进行表面糙化、除尘、预热、涂敷、烘烤等一系列流水线工序。最后在其表面均匀的薄涂纳米级陶瓷涂层，最终使火炬能够耐受800-1000度高温5-10分钟。 除此之外，热障涂层还被广泛应用在飞机发动机、涡轮机和汽轮机叶片上，保护高温合金基体免受高温氧化、腐蚀，起到隔热、提高发动机进口温度和发动机推重比的作用。采用3D打印技术制造还有内部流道的叶片结构，也提供了极大便利。 再生冷却是另一种保护低熔点金属实现高温应用的手段。以火箭发动机为例，燃烧室喉部燃烧温度高达3500℃，内壁温度超过1000℃，任何金属材料在此温度下都已接近熔化，而且材料还要经受腐蚀性高压高速燃气的侵蚀。很显然，铝在该温度如果不进行结构保护很快会失效。 在火箭发动机制造领域，再生冷却结构是重要的冷却技术。火箭发动机推力室结构由内、外两层壁构成冷却夹套，约有360个冷却槽。发动机工作时，内衬一侧为高温燃气，另一侧为装载液氢液氧的冷却管道，通过液氢液氧降低火箭发动机燃烧室内壁温度保持在熔点以下，以保证材料能正常服役。推进剂组元流经冷却套冷却壁面，自身受热升温后流出冷却套，再经喷注器进入燃烧室，使通过内壁传出的热量又回到燃烧室得以“再生”，故称再生冷却。 然而，传统的推力室再生冷却结构制造动辄数月甚至更长时间，并且容易导致不同部件的质量水平不同。高昂的制造成本以及漫长的等待时间让航天发射对增材制造的关注越发迫切。3D打印制造火箭发动机的优势已经不必多说，如今，民营航天公司极为重视增材制造技术的使用，采用3D打印制造的再生冷却一体结构发动机已经投入使用。 NASA马歇尔太空飞行中心与Elementum 3D公司合作，在2023年开发了一种可焊接铝，其耐热性足以用于火箭发动机，且成功进行了测试。与其他金属相比，铝的密度较低，可用于制造高强度、轻质的部件。 实际上再生冷却结构很像模具中的随形冷却流道，同样起到快速将热量带走的作用。 总的来说，本文介绍了两种保障低熔点金属实现高温应用的手段，这些技术在遇到3D打印之后正在迸发新的生机。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.重要进展：NASA开发出新型铝合金，3D打印制造火箭喷嘴并成功测试！ 2.2024年首篇Science，3D打印应用突破！ 3.视频：大国制造，步履铿锵！金属3D打印激光数量大战！ 4.图表：8类金属3D打印材料，市场应用程度排名

超高强度钢具有优异的综合力学性能，已经广泛引起了人们对其先进制造的极大兴趣。增材制造的超高强度钢具有独特的微观结构，为实现良好机械性能提供了巨大潜力。 直接打印的超高强度钢虽然微观结构存在缺陷，但具有精细的微观结构，过饱和元素固溶度，并且没有宏观偏析，具有很大的钢机械性能增强的潜力。后处理是实现其潜力的重要因素。例如热处理可以为超高强度钢提供更多的残余奥氏体，马氏体和贝氏体，从而提高零件延展性和韧性。热处理还可以消除微观偏析，显着提高零件的冲击韧性。此外机械加工可以有效改善零件表面的表面光洁度、尺寸精度和残余应力状态。 日前，重庆大学研究人员联合新加坡科技局材料研究所、中山大学、英国埃克塞特大学、美国德克萨斯大学，综述了超高强度钢增材制造的最新研究进展。本文内容介绍了该研究中关于增材制造超高强度钢的后处理技术的研究部分。 不同钢材强度-延展性图 典型超高强度钢开发顺序 1. 热处理 热处理被广泛报道为增材制造的主要后处理。回火热处理可以使微观结构均匀化并消除纹理特征。LMD制备的AerMet100钢抗裂性较差，沿晶界的疲劳裂纹扩展（晶间断裂）导致裂纹扩展速率产生各向异性。回火后疲劳裂纹扩展由晶间断裂转变为跨晶断裂模式，抗疲劳裂纹扩展能力显著提高。研究发现回火后AF185钢的微观组织主要由板条马氏体和沿板条边界的薄膜状倒奥氏体组成（图8a和b中的白色箭头）。在505 °C回火后，马氏体之间的奥氏体厚度非常薄，而在515 °C回火后，奥氏体的宽度和体积分数显着增加。热处理后钢的碳复制品的TEM工作如图8c和d所示。回火后微观结构中的析出相可识别为三种碳化物，即球形MC和M23C6碳化物（图8e和f）以及短棒M2C碳化物（图8g）。随着回火温度的升高，微观组织中的碳化物类型不会改变，而其尺寸会变得更粗。这种变化导致极限拉伸强度的大幅提高和伸长率的轻微增加，具有更好的综合力学性能。 图8 不同火温下AF1410钢的显微组织演变：（a）505 °C和（b）515 °C回火，（c）和（d）下回火的奥氏体的TEM图像：（e）MC析出物，（f）M2C沉淀，（g）M23C6沉淀的SAD。 固溶和时效热处理能够通过析出大量金属间化合物来沉淀强化超高强度钢。SLM制备的15-5PH不锈钢的标准时效处理后形成富含铜的细沉淀，获得了高屈服强度和硬度。然而，材料变脆，导致伸长率低，磨损率升高。随着时效温度的升高，牺牲了屈服强度和硬度，以获得更高的伸长率和更低的磨损率。固溶处理使微观结构均匀并降低其各向异性。研究还发现延长固溶时间可以改善均匀性，对马氏体时效钢进行了不同形式的热处理，图9a-c显示了直接打印样品的微观结构，其中可以清楚地看到由精细细胞结构组成的熔体边界。时效热处理后熔体边界逐渐模糊，熔点边界在长时间老化后最终消失（图9 d-f），而半小时固溶处理后消失（与9g-i）。固溶时效处理后，熔池边界很快完全消失，微观结构变得更加均匀（图9j-l）。因此，老化前的固溶处理促进了老化前微观结构的快速均质化。此外，固溶处理后马氏体体积分数达到99.9%，位错密度分布在马氏体板条上，更有利于时效过程中细小沉淀物的析出。 回火处理主要用于改善LUHSS，MTS和SHS的机械性能。回火消除了显着的晶粒取向并减少了微观结构中的残余应力，从而降低了裂纹敏感性。回火钢析出Fe3C，ε-碳化物和其他强化相，可显着提高拉伸和屈服强度。对于具有高合金元素含量的PHSS和MS，溶液老化是更好的选择。固溶处理得到高密度的位错，而时效处理在马氏体基体中析出大量的金属间化合物。以这种方式实现沉淀强化，显着提高拉伸强度和伸长率。 图9 热处理后样品微观结构的OM和SEM图像：（a）-（c）直接打印的样品；（d）-（f）直接时效处理；（g）-（i）固溶处理；（j）-（l）固溶时效处理。 2. 机械加工处理 通过增材制造获得的成型表面通常不如传统制造零件的表面质量，因为增材制造表面粗糙度通常不小于1 μm。使用机械加工作为后处理方法可以显着改善增材制造零件的表面光洁度。与锻造H13的铣削行为相比，增材制造零件的切削力和切削系数更高。学者研究了增材制造马氏体时效钢在不同热处理条件下的铣削行为，观察到增材制造马氏体时效钢在打印状态（图10a）和固溶状态（图10c）中表现出最小的磨损区域，而经过时效处理的马氏体时效钢都导致工具磨损显着增加（图10b和d）。由于沉淀颗粒的形成对刀具有严重的划伤作用。切割速度的影响和每齿进给量对L-PBF马氏体时效钢铣削过程中的平均粗糙度和残余应力进行了研究，图10显示了研究中获得最佳（e）和最差表面条件（f）。通过适当的切削参数可以实现表面粗糙度降低和残余应力校正的组合。其中切割速度的影响和每齿进给量对细化粗糙度水平更为显著。 图10不同工艺的刀具磨损形态 3. 其他方法 振动精加工和喷砂也可作为增材制造零件表面改性的后处理。L-PBF制备的18Ni300马氏体时效钢经过振动精加工和喷砂处理，与未经处理的样品相比表现出高的疲劳性能，可能归因于表面残余应力和粗糙度。与未处理的条件相比，振动精加工后的疲劳性能显着增强（图11a和b），这可以通过处理表面的光滑度和振动精加工上没有应力集中来解释。喷砂增强了疲劳性能，但也具有很高的表面粗糙度。这是由于高速颗粒撞击表面产生小塑性变形（图11c和d）。此外振动精加工后未热处理试样的力学性能更好，而热处理后振动精加工试件残余应力较高，喷砂试样力学性能更好。非热处理方法通常只改变零件的表面状况，例如表面粗糙度和表面残余应力。内部微观结构形貌、相尺寸和分布可通过热处理工艺进行调整。应根据零件的性能要求选择合适的后处理工艺。 图11 低 （a） 和高 （b） 放大倍率的振动完成样品的表面，喷砂样品的表面以低（c）和高（d）放大倍率。 总结 增材制造技术因其独特的成形工艺特点，越来越多地被用于制造超高强度钢零件，带来巨大的经济效益和广泛的应用场景。这项工作回顾了当前超高强度钢增材制造技术的研究，其中最重要的问题集中在增材制造超高强度钢的性能调控，特别是工艺-微观结构-性能调控。 超高强度钢的增材制造具有独特的技术优势。快速熔化和凝固循环导致亚稳定结构，这有可能提高增材制造合金的强度。尽管如此极端非平衡凝固过程也容易出现气孔、飞溅和残余应力等缺陷，目前尚未完全克服。这导致很大一部分增材制造高强度钢零件没有在关键区域使用。关于超高强度钢增材制造的文章已有大量报道。尽管对超高强度钢增材制造的微观结构演变和力学性能进行了相对深入的研究，但这仅限于少数超高强度钢。 性能对于增材制造超高强度钢零件的制备至关重要。了解缺陷的原因可以制定有针对性的优化策略，以获得无缺陷或缺陷较少的微观结构。预处理、成形工艺和后处理调节为高性能超高强度钢的增材制造提供了有利的方法，但它们组合的优势尚未被探索，综合解决方案和效果需要进一步研究。 文献参考：Additive manufacturing of ultra-high strength steels: A review https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.171390 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.热等静压后处理能为金属3D打印带来什么 2.超越锻件：一种新型无需热处理的高性能各向同性3D打印铝合金 3.3D打印+热处理，使IN718的高温力学性能达到锻件水平 4.3D打印后处理 | 决定零件能否使用的最后关卡（全干货）

3月29日，3D打印技术参考从希禾增材了解到，该公司即将推出具有中大成型尺寸的绿激光SLM 3D打印机XH-M350G，成型尺寸为350*350*500mm，是当前全球为数不多的配置绿激光、且具有中大成型尺寸的SLM金属3D打印机。 开发绿激光装备已经成为SLM技术发展的一条细分赛道，尤其在打印纯铜等高反射金属方面，绿激光具有传统光纤激光无法超越的成型效果。希禾增材背靠专业的激光器研发企业——公大激光，开发出多款适合多用途的绿光激光器。2023年，希禾增材推出XH-M160G设备，成为国内首家、全球第二家推出商业化绿激光LPBF设备的厂商。 01单模连续绿光光束质量更高的绿光激光器 当前绿光激光器主要有固体、光纤两种技术路线。其中，固体绿光一般适用于低功率激光器，光纤绿光适用于高功率激光器（目前最大功率可达3000W左右）。 光纤绿光有单模、多模等不同类别，希禾增材自研的532nm波长单模连续绿光光纤激光器，具有不同类别中最高的光束质量。光束质量是影响打印质量的重要因素，光束质量越高，能量分布越均匀，打印质量更细腻。希禾增材3D打印的纯铜产品，电导率值达到101.5%IACS，致密度超过99.6％，零件表面粗糙度Ra6-10μm。 XH-M350G配置如下： 可选配多种功率（500W/750W/1000W），可选单激光或双激光配置，不同版本具有不同的成型效率。 更大的成型尺寸，净成型尺寸达到350*350*500mm 深度定制光路系统、更小的光斑，光斑大小可控制在40-60um 覆盖材料范围更广，除常规材料外，覆盖铜、贵金属、难熔金属等更多材料体系 高度开源软件，设备&工艺控制软件支持高度开源 配备永久滤芯，确保滤芯长期使用，简易拆卸结构；气氛循环系统创新设计，大幅降低洗气、打印过程中气体消耗，降低使用成本 模块化设计 设备日常维护管理便捷，搬运、运输、安装简便 02为纯铜产品3D打印打开更广阔的应用空间 当前，市面上虽已经有基于近红外激光的设备可以打印纯铜，但不得不改造设备结构，配备更高功率的激光器（如1kw）。具有高反射的纯铜对绿激光的吸收率接近40%，相当于常规SLM用红外激光的8倍，是高反射金属的更佳选择，同时打印普通的不锈钢等金属也具有有更高的效率。 由于传统SLM设备在打印纯铜产品方面存在欠缺，相当大数量的应用不得不使用铜合金代替。绿激光金属3D打印机XH-M350G的上市，将满足当前市场上大部分3D打印纯铜（Cu）、铜铬锆（CuCrZr）、铜铬铌（CuCrNb）、锡青铜（CuSn10）、铜铝合金、铜镍合金、钨、钽、黄金、铂金等材料应用场景对成型尺寸的需求。 2024年，该公司还将陆续研发上市XH-M600G、XH-M650G、XH-M800G等大尺寸、多激光产品，以匹配更多应用场景的需求；绿激光金属3D打印技术正在成为铜基材料、难熔金属材料、贵金属材料等细分市场领域的最佳解决方案，促进金属增材行业进一步全面、快速、健康发展。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.公大激光携绿光激光器及3D打印产品亮相2024美国西部光电展 2.粘结剂喷射金属3D打印质量不好？航空航天用户和苹果都在尝试 3.批量3D打印核燃料组件：西屋电气累计生产突破1000件 4.铝合金3D打印大综述：增材制造过程中的缺陷控制和微观结构