近日，三帝科技公开了我国电力行业使用3D打印技术的一项案例。 其子公司中宏通铸造，通过将砂型3D打印技术引入特高压铝合金壳体的制造过程中，使生产周期从40天减少到5-7天。 今年7月，电力行业的龙头企业特变电工电气装备集团到访三帝科技，双方一同探讨了3D打印技术在电力能源产品中的应用前景。 该案例透露出我国电力能源行业使用3D打印技术的冰山一角，以三帝科技为代表的增材行业企业，正在为该行业提供一种新的解决方案。 电力行业面临的市场挑战：快速验证 电力能源装备制造长期面临“既要快速创新、又要稳定批产”的挑战，而国网、南网等企业的招标窗口期往往只有几个月，留给企业进行研发验证的时间极其有限。 以特高压GIS壳体为例，它是电力系统中超高压输变电里的核心装备，要承受极端的电压以及电场应力。制造过程中任何微米级别的气孔或壁厚偏差都有可能变成高压绝缘击穿的引发因素。 传统上制造这种大尺寸的零件，通常采用木模试制或金属模具。但它们实际上都存在长期没有解决的矛盾—— 木模试制速度快，制作周期约40天，但精度差、砂芯变形幅度大，铸造缺陷的概率高； 金属模具虽然精度高，尺寸稳定且品质有保障，但前期投入高；更为关键的是，如果设计需要改动变更，返工所需要的周期长达几个月。 如今，电力装备市场产品面临多品种、小批量的特点，传统开发途径都面临挑战。 3DP砂型打印：帮助企业抓住市场时机 中宏通所提出的方案不复杂却很有效。 它在研发验证阶段使用3DP砂型打印，完全替代传统木模，批量生产阶段再切为金属模低压铸造。 以GIS壳体这类结构复杂的零件，3D打印的优势非常明显。 中宏通在5到7天内就打印出了砂型并浇注出了原型件，比传统木模工艺的生产周期缩短了80%以上。 而且，3D打印采用数字制造，设计一旦变更，次日便可重新打印验证，试错成本低，这直接体现在制造灵活性上。 在制造精度方面，砂型3D打印的尺寸精度及表面一致性远高于木模，铸造出来的零件质量接近金属模的水准，能够当作有效的工艺验证依据。 但砂型3D打印在铸造行业早已不是新技术。 在这个案例中，中宏通将该技术融入到了从验证到量产的制造流程中，它解决的并不是工艺问题，而是研发节奏和市场时机的问题。 验证与量产在同一处完成，无需流转 当零件确认合格之后，中宏通转换采用金属型低压铸造工艺来开展批量生产。 该公司拥有每年生产5000吨高端铝合金零部件的能力，并且配套专业涂装产线，具备从铸造环节到表面处理的完整交付能力。 其用户不用在3D打印供应商和铸造供应商之间来回切换，验证和量产都在同一个体系内完成，所有数据的一致性和质量的可追溯性都能得到保障。 三帝科技作为砂型3D打印装备及服务的重要提供商之一，其砂型3D打印技术已在铸造行业实现规模化应用，但更引人注目的是其商业模式的变化。 2024年，三帝科技成功并购中宏通，这使其具备了从设计、3D打印到铸造以及机加工的完整制造能力，它也从3D打印技术开发商、服务商，转变为了铸造综合解决方案提供商。 3D打印技术所发挥的价值也不再只是提供快速样件，而是变成了整个制造交付体系里起到前端加速作用的部分。 中宏通先后通过平高电气、思源电气、泰开集团、韩国LS产电等多家国内外头部高压电气生产企业的严格资质审核，品牌口碑与行业认可度稳居行业前列。 电力能源行业所需要的铸造零件种类繁多，如变压器油箱、换流阀阀厅构件、断路器壳体、互感器支撑件等，大多结构复杂、制造数量少，这恰好是3DP砂型打印能大显身手的场景。 如今，特变电工这类龙头企业已开始探索将3D打印技术融入到生产制造体系中，这极有可能推动电气行业3D打印应用，从单点验证朝着行业整体应用的方向发展。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

高熵合金具有独特的多主元素固溶体结构，在强度、耐腐蚀性、耐热性和抗辐射等方面展现出传统合金难以比拟的性能优势。 它可以用于制造发动机热端部件、活性毁伤材料，飞行器、反应堆、深海耐压结构件，也可用于电磁屏蔽和半导体封装结构制造。 但高熵合金强度和硬度都很高，很难通过机械加工获得大型复杂的几何形状，一定程度上限制了高熵合金的应用。 欧瑞康LPBF工艺3D打印的高熵合金叶轮 目前，激光3D打印已经成为高熵合金的重要制造手段。主要的工艺路径又分为粉末床式和送丝/粉式，其中后者主要用于制造大型的高熵合金零件。 但是，此类合金在3D打印过程中易出现应力集中，导致晶间开裂从而影响质量和性能。在国内，能对高熵合金进行激光送丝3D打印的可选激光头也不多。 笔者注意到，通历激光的环形光斑方案同轴送丝送粉激光头为攻克高熵合金的高质量3D打印提供了硬件保障。 3D打印核心器件，十年引领国产化替代 通历同轴送丝送粉激光头从2017年便开始了研发工作，当时该核心部件被海外厂商垄断，国内几乎无人入局。 研发初期，通历曾尝试多种光学方案，从同轴一分四光束方案、同轴多光束方案到锥反射环形光方案等，但效果均不理想。 初期方案工艺窗口太窄，只能应对平面结构件的加工，一旦面对三维曲面复杂增材，就难以实现规模化制造。 于是，团队将重心转向拓宽工艺窗口，不断寻找新的光学技术方案。 2021年成为通历激光发展的里程碑节点。 团队成功推出首款成熟同轴送丝送粉激光头，实现规模化量产，一举填补国内技术空白，成为国内首批掌握该成熟核心技术的本土企业，正式开启国产激光头的进口替代之路。 至今，同轴送丝已更新至第十代。 送丝3D打印高熵合金 送粉3D打印高熵合金 环形光斑、复合热丝电源/电弧 高熵合金激光加工功率约4800w，通历第10代同轴送丝头，功率达到了12kw。 面对高熵合金此类高温材料，中空环形的光束轮廓直接聚焦到丝材和工件表面之间的交汇区域。 因此，光束能量强度全向分布，均匀预热，可完全控制加工过程中的能量输入，轻松实现熔融，激光头对加工轨迹无方向性要求，同时也可进行反重力打印。 通历“内丝外光”方案，熔融过程中飞溅少，减少由飞溅带来的材料损失，降低成分偏离设计配比的风险。 高熵合金应用多为大型工件，为了提高加工效率，通历同轴送丝送粉激光头，增加了热丝电源或增加电弧进行复合打印，为丝材预热，加快成型速度。 以钢材为例，增加热丝电源后每小时成型钢材4kg，增加电弧后每小时成型钢材7kg，灵活的制备方式为材料制备提供更多可能。 ​3D打印的形式极为灵活 通历激光第十代同轴送丝送粉激光头，可单送丝、单送粉，丝粉同送、一层丝一层粉，材料制备方式灵活，为工艺引入了更高层次的设计自由度。 此外，该激光头能够在复杂的三维空间中控制材料分布的方向性和多样性，系统集中控制，功能之间不捆绑，各加工单元可单独执行加工，减少对材料的浪费。 这种灵活性为复杂几何形状的多材料制造提供了一种更可靠的方法，降低了制造成本。 在材料输送方面，通历激光自研了送丝机和送粉器。 其中，送丝机最大拉力≥4kg，速度最大可达16m/min，送丝精度±0.1mm，丝材线径可兼容多款规格，可送丝材线径0.8-3.5mm。其重量仅3.9kg，使整套方案配置更轻更小，减少了干涉和负载的可能性。 通历送粉器能够输送粒径为20-800μm的金属粉，粉筒数量可单桶、双桶或定制。 通历激光送丝机和送粉器 此外，通历还允许用户手动调整激光焦点，可实时调控光斑大小；可选配CCD相机和熔池监控，这为科研和生产制造提供了全方位、多维度的质量保障措施。 高熵合金优越的性能和极差的可加工性之间的矛盾，一直是科研界试图突破的重要难题。一个品牌能够沉浸十年不断迭代产品，表面上是攻克了一个“激光头”，实质上是掌握了对极端材料的制造能力，从而为真正打开工程应用空间创造条件。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#增材制造# #3D打印#

近日，西空智造联合西安交通大学材料科学与工程学院陈凯教授团队，依托自主研发的M100型电子束选区熔化点打印设备，开展DZ125、DD6镍基高温合金增材制造研究，取得新突破。 针对高γ′相镍基高温合金裂纹敏感性高、组织调控难、成形精度受限等共性难题，联合攻关团队成功制备出成形完整、组织可控的高质量试样，探索出了高温预热、熔池调控与扫描策略协同优化的形性协控技术路径，为航空发动机复杂热端部件的快速制造与高性能修复提供了全新解决方案。 典型的“不可焊”镍基高温合金 DZ125与DD6是面向航空发动机高温工况的定向晶、单晶镍基高温合金，以γ′相沉淀强化为核心机制，兼具优异的高温持久、蠕变及疲劳性能，是航空发动机涡轮叶片等关键热端部件的核心用材。 此类合金富含Al、Ti及Hf、W、Mo、Ta等元素，在提升γ′相占比与高温承载能力的同时，也拓宽了凝固温度区间，但加剧了元素偏析与晶界低熔点相形成的倾向。 因此此类合金裂纹敏感性极高，属于典型的“不可焊”镍基高温合金。 20*20*80mm规格打印试样 ​行业痛点问题 长期以来，定向凝固镍基高温合金部件主要采用精密铸造与定向凝固工艺制备。如今，航空发动机热端部件正在向薄壁化、空心化、复杂冷却结构方向发证，传统制造路线面临多种制造难点。 一是复杂结构成形能力受限。传统精密铸造依赖模具与型芯，工艺流程繁琐，成形一致性与良品率管控难度大，研发与制造周期长。 二是激光增材热裂纹难以抑制。高γ′相镍基高温合金快速凝固时，易发生元素偏析并形成晶界液膜，在凝固收缩与热应力耦合作用下易开裂；而LPBF 3D打印工艺温度梯度大、冷却速率快，会进一步加剧液化裂纹风险，缺陷控制难度高。 三是材料利用率低、制造成本高。传统铸造配套后续机加工的材料损耗大，加之镍基高温合金含多种高价战略合金元素，导致复杂构件的试制与小批量生产成本居高不下。 四是返回料循环利用难度大。含Al、Ti等活性元素的高温合金粉末易氧化，循环使用过程中易引入夹杂、产生成分波动，对粉末洁净度与成形件冶金质量管控提出了更高要求。 打印态DZ125合金内部金相   电子束多参数协同，实现裂纹抑制与组织调控 高γ′相镍基高温合金的增材制造中，缺陷控制与组织调控受多种参数叠加影响。 能量输入不足易引发未熔合缺陷，能量输入过高则会加剧元素偏析、局部重熔与热应力集中，需在充分熔化、缺陷抑制与组织可控之间寻找到合适的工艺窗口。 西空智造和西交大联合攻关团队，结合DZ125、DD6合金的凝固特性，针对粉床预热温度、电子束功率、扫描速度、搭接率及扫描路径等核心参数，开展了系统优化，构建了“高温预热—熔池形貌调控—扫描策略匹配”的协同控制方法。 高温粉床预热可以降低成形过程的温度梯度与热应力；匹配电子束功率与扫描速度，能够获得浅而稳定的熔池，抑制局部过热与元素偏析；优化扫描路径及熔道搭接率，可以调控局部热流方向、熔合区形貌及凝固组织的外延生长行为。 内部机械抛光态样品展示 基于优化工艺，团队成功制备出高温合金成形样件。 试样轮廓完整、表面质量优异，无开裂及成形失稳现象。金相、CT与电子背散射衍射（EBSD）分析显示，试样内部裂纹、孔隙、未熔合等缺陷得到有效抑制，打印态晶粒组织可以沿沉积方向呈稳定的〈001〉取向，实现柱状晶定向生长，同时也可以基于成形参数调控制备粗大等轴晶组织。 X射线CT探伤显示样品内部无裂纹产生 打印态高温合金定向晶、等轴晶组织可控 结果证实，M100电子束设备可在匹配工艺窗口内，实现DZ125、DD6两类高裂纹敏感性镍基高温合金的稳定成形，具备复杂构件制造的技术基础与拓展潜力。 此次研究验证了西空智造M100型号国产电子束点打印装备在难焊镍基高温合金成形方面的工艺潜力。 后续，西空智造与西安交通大学团队将进一步围绕复杂结构尺寸精度、成形组织稳定性、高温力学性能及服役可靠性开展研究，推动相关技术由材料试样验证向典型构件制造和工程应用过渡，为航空发动机热端部件的快速研制、高性能修复及结构功能一体化制造提供技术支撑。 相关论文： 1.Turn Nonweldable Ni‐Superalloys Printable and Microstructurally Controllable 2.Achieving and stabilizing fine near-equiaxed grains in additively manufactured Ni-superalloys 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#锻打印#‍ #3D打印#

本周工业级3D打印多项进展。 3D打印医疗应用取得重要突破 3D打印技术在医疗领域有着重要应用，但传统上由第三方加工厂或医疗机构的集中式打印中心提供产品，交付周期长，使用现场无法立刻修改而须重新下单。医院与这些制造中心的关系是客户与服务商的关系。 但这种情况在今年7月发生了改变。由3D Systems提供技术服务的即时护理机构——沃尔特·里德国家军事医疗中心的3D医疗应用中心（3D MAC），成功获得FDA“授予的“3D MAC钛颅骨板系统”3D打印植入物医疗器械许可。 这意味着，3D打印的生产地点将转移到最终的治疗现场。医院不必再下单、发数据、外部打印完成再邮寄回医院，而是由院内设计和打印，即产即用。 该应用涉及一项名为501（K）的授权许可，仅要求产品证明与现有产品“实质等同”。这已经不是一款产品的突破，而是认证了一种全新的医疗制造模式。 而获颁该许可，体现出FDA对现场3D打印植入物的可行性、安全性和有效性的充分认可。 3D Systems为帮助实现监管准备与临床创新，提供了工艺控制、器械设计优化、增材制造工作流程和监管战略方面的专业知识。 首次向即时护理机构授予FDA许可的植入物，标志着医疗制造正在向“靠近患者床边”转型，它巩固了3D Systems在推动即时护理制造方面的领导地位，进一步加强了其在先进的患者特异性医疗制造方面的能力，并展示了该企业帮助医疗机构将临床创新转化为合规商业化产品的能力。 太空3D打印取得新进展 日前，美国公司Auxilium Biotechnologies首次在太空成功3D打印了肾脏和肝脏组织、软骨以及28个用于神经修复的植入物。 该实验在国际空间站（ISS）上使用了其AMP-1轨道生物打印机开展，所使用的生物墨水由活细胞和生物材料混合而成，通过逐层沉积的方式构建出类似人体组织的结构。 Auxilium公司瞄准的是一个非常具体的应用领域——类器官。 类器官是一种微型三维模型，能够模拟人体器官的功能，用于研究疾病、测试药物或预测治疗反应。这项技术的核心在于寻找动物实验的替代方案。 目前，类器官是在地球上制造，然后送入太空。如果能够通过生物打印技术直接在轨道上制造类器官，研究人员就可以按需获取，而无需依赖发射计划或地球上的供应链。该任务证明，单个自主制造平台可以在同一次飞行中同时生产活体组织和可植入医疗器械。 华翔医疗海外3D打印应用突破 近期，国内医疗3D打印服务企业华翔医疗，在巴基斯坦完成海外首台3D打印个性化多孔髋关节填充块植入手术，展示了国产3D打印个性化骨科解决方案在海外复杂病例中的成功应用。 华曙高科为此次手术提供了个性化的多孔髋关节填充块、半骨盆假体及手术导板。曙高科的医用级3D打印解决方案，包括3D打印设备、材料、工艺、产品设计，以及产品检测和无菌生产等全套流程，拥有完全自主知识产权。 华翔医疗基于华曙高科的3D打印解决方案，已获得7张骨科植入物三类医疗器械注册证及多个备案证、二类医疗器械注册证，涉及钛合金、钽金属和高分子尼龙材料。 EOS在中国申请新专利 笔者近日注意到，EOS正在中国申请一项关于3D打印“预检”软件的新专利，于7月28日获得授权。 该发明涉及一种基于计算机的、用于检查逐层3D打印的模型特征，具备识别潜在问题的能力，检查项包括最小壁厚、孔径、狭槽尺寸、最小特征分辨率、悬垂面阶梯效应、最大壁厚等，一旦超出极限便会标记。 此外，该发明所涉及的系统不仅能发现问题，还能自动调整模型参数，甚至通过有限元分析来优化零件的重量、刚度、强度等机械性能。 虽然经验丰富的机器操作员能够自主识别出打印的风险，但EOS所描述的是一种更正式的增材制造设计评审流程。在作业进入构建队列之前，该软件会判断几何形状是否适合在所选设备上进行稳定的加工。 它所涉及的工艺类型不仅包含金属3D打印，还包括SLS激光烧结。 但这项专利的申请时间是2016年，获得授权则是在2026年，10年的审查周期非常少见。即已获得授权，就还有20年的保护周期。 中国如今已拥有庞大且不断发展的工业增材制造生态。如果EOS计划在中国销售软件、集成生产工作流程或严格控制的机器和材料包，那么涵盖机器特定可制造性检查的工作流程专利将具有重要的战略意义。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

国内商业航天领域正在快速增长，3D打印企业受益其中但同样竞争激烈。能不能打印出来已经是过去式，现在拼的是交期、质量、可重复制造能力以及成本。 在航天应用中，大尺寸的铜合金推力室正在成为多家企业比拼技术的新应用，因为纯铜和铜合金难打印已经是老生常谈，能打印小尺寸样件也许可以，打印米级大尺寸的推力室就要考验更多技术能力。 这里面不仅有企业之间的竞争，也有技术的路线选择。在即将到来的Formnext深圳3D打印展，我们即将看到这场竞争的缩影。 红光打印铜合金推力室竞争激烈 纯铜对红外激光的吸收率仅2%-5%，铜合金能好一些，但也在10%以下，仍然不能像不锈钢、钛合金那样较易打印。 但如今，多家使用红光路线的企业均表示能够实现铜合金的高质量成形，专业的3D打印服务商以及终端的商业航天企业也在使用红外激光打印CuCrZr。 Launcher 3D打印的大尺寸铜合金推力室正在不断试车 这是因为他们通过一系列组合拳克服了这一工艺难题。 例如，必须使用足够高的激光功率配合特定的扫描路径，创造出一个能锁住激光能量的熔池，使粉末充分熔化，防止出现未熔合等缺陷； 当铜合金由粉末变为液态时，吸收率又会经历剧烈变化，这就会导致熔池飞溅，红光路线企业需要通过工艺调整证明自己能够控制这种不确定性，让打印过程稳定、可预测、可重复。 铂力特3D打印铜合金推力室过程 此外，红光路线企业需要解决的还有设备自我保护——防止系统元件被反射的激光伤害。 如今，绝大多数激3D打印技术开发商使用红光路线打印铜合金推力室取得了突破。 铂力特在2021年推出了BLT-CuCrZr材料，并在当时进行了工艺验证，确定其适用于航空航天发动机燃烧室、散热器等场景。 2025年，其展示了一款尺寸为φ502×946mm的CuCrZr推力室铜内壁衬里，该部件采用6激光3D打印机和0.04mm的大层厚，打印时间288小时（约12天），体现出装备长时间稳定运行的能力。 此外，笔者还注意到铂力特在2026年还展示了一件CuCrNb铜合金打印的喷管，该材料为铂力特自研，具有更高的高温强度。 华曙高科在2023年与首都航天机械有限公司来联合开发了能够打印大尺寸铜合金的专机——FS621M-Cu，其搭载4台红外激光器，成形高度达米级，并在当年表示成功制造了直径超600mm、高度超850mm的推力室深部内壁试验件。 2025年，华曙在铜合金3D打印方面再次取得突破——推出了适配铜合金的光束整形技术，能够以0.06mm和0.08mm大层厚打印铜铬锆，并展示了该技术在中等设备FS27M上的打印部件。 汉邦激光在铜合金推力室增材制造领域也展现了突出的设备先进性与工艺实力。HBD P400设备搭载6×1000W高功率激光，通过自研光路系统与精密成型技术，成功攻克铜合金对激光高反射的行业难题。设备独有的防反射成形舱，能有效减少激光散射干扰，确保打印过程持续稳定。 在工艺上，汉邦激光实现了推力室的一体化成型，可一次性成形包含内流道、喷注结构与燃烧室的复杂构件，结构可靠性达航天级标准。 此外，倍丰智能于2026年推出了由铜粉、红光铜打印装备以及打印工艺组成的综合解决方案，并展示了铜合金打印的燃烧室模型。 易加三维在2025年展示了多款铜合金3D打印样件，如以374小时打印的米级铜合金喷管、以472h打印的450mm高的纯铜尾喷等，均突出了设备在长时间打印高反射材料时的稳定性。 易加三维打印的铜合金喷管φ735x1010mm 绿光打印：解决高反之后的新挑战 铜对绿激光的吸收率高达40%以上，完美规避高反射问题。但绿激光器的提供商仅有几家，这使得采用绿激光打印铜这种高反射金属，已经自成一派。 典型的代表企业自然仍是希禾增材，其母公司公大激光已开发出从百瓦级到千瓦级的绿激光激光器，希禾增材也得以在该技术领域建立起强大的护城河。 但极高的吸收率会使得绿激光打印纯铜可以像红外激光打印不锈钢那样轻松吗？这里需要考虑另一个问题，铜的高导热特性。 从导热效果来看，纯铜是不锈钢的26倍，这导致材料在熔化后的热量无法像后者那样集中在熔池附近，而这是实现熔池稳定和层间良好结合的关键。所以，绿激光解决了能吸收多少能量的问题，但如何稳定熔池仍旧有挑战。 希禾增材航空航天推力室产品 但希禾增材明显已经将此克服，它不仅展示了高度达一米的铜合金尾喷管，还有接近半米的纯铜燃烧室。所以，在Formnext深圳展上，关于采用绿激光如何实现更改的制造，这应该是一个好问题。 殊途同归：从可行性到工业应用的竞赛 关于两种路线谁更有优势的问题尚没有定论，至少到目前来说两边均认为己方更有优势。上面的解读我们也仅仅是把问题摆出来，各方都为最终应用有不同的绝活。 但无论红光还是绿光，竞争焦点最终会从工艺可行性转化为能否每一次都能稳定可靠的制造、全周期的经济性、以及交期能否确定，这都是对工艺稳定性的考验。 截至目前，国内已公开报道的交付测试或应用案例极为罕见，但这并不意味着没有进展。在即将到来的Formnext深圳展，我们期待看到更多企业用实物、数据和案例。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

今年夏天全球各地都格外的热，但如果不需要空调就能让房间降低7℃，你会不会感到很神奇？ 笔者注意到，奥地利格拉茨理工大学建筑与媒体研究所，提出了一种节能城市热岛解决方案——利用高孔隙率陶瓷3D打印立方体来实现降温。 它结合了传承数百年的被动冷却知识和最先进的增材制造技术，既可用于室内降温，也可减轻城市热岛效应。 这项研究于8月4日报道，迅速引起了广泛关注。 3D打印冷却墙——陶土+TPMS+高度多孔结构 笔者查询到，他们所制作的冷却墙由边长约为23厘米的立方体堆砌而成。 这些立方体采用数字化设计，整体为TPMS极小表面几何结构，在保证极小材料用量的同时，提供了极大的表面积。 它使用陶瓷粘土混合物作为原料进行3D打印，打印好的粘土制品在低温下烧制，可以获得高度多孔的结构。 水通过毛细作用被多孔陶瓷吸收，并均匀扩散到整个几何结构中。这形成了一个大的蒸发表面，水在其上不断蒸发，吸收周围环境的热量。 在格拉茨工业大学一间闷热的阁楼中进行的一项现场测试表明，这种方法效果显著。在受控的实验装置中，在注水立方体附近测得的温度下降了近7摄氏度。 为了进一步提升冷却性能，研究团队还在尝试仿生方法。 他们将真菌培养物和锯末作为营养培养基添加到粘土中。真菌丝状体的线状网络会在材料中生长并形成精细的网络。 然后，他们将粘土-真菌混合物进行3D打印并烧制。真菌菌丝体和锯末燃烧后，会留下微孔和大孔网络，水可以通过这些孔隙在立方体内部高效扩散。 3D打印发挥重要作用——适用于公共环境 格拉茨工业大学建筑与媒体学院副教授米莱娜·斯塔夫里奇表示，“这种方法已经沿用了几个世纪，就像是传统的陶罐和风塔降温。 关键的技术进步在于3D打印技术的应用，它使我们能够用粘土混合物制造出高度复杂、多孔且功能优化的几何形状。” “这些特殊的结构能够特别有效地储存水，而且尽管体积很小，却能产生巨大的蒸发表面。”克里斯蒂安·里斯托斯基的硕士论文正是研究如何将立方体和供水系统整合到冷却墙中。 一面独立的、两米见方的演示墙现已安装在格拉茨工业大学新技术校区，同时研究团队也欢迎和规划人员、企业共同评估这项技术。 该团队还在尝试其他新研发的材料混合物。其中一个重点领域是当地诺伊西德尔湖的沉积物，这些沉积物需要定期疏浚以减缓淤积。未来，这些沉积物有望成为一种可持续的建筑材料，并通过3D打印技术制造。 陶瓷墙体为高能耗的制冷系统提供了一种资源节约型替代方案，适用于住宅、办公楼、学校、公共场所和候车区等。 金属3D打印弹热冷却系统 在不产生传统系统相关环境成本的前提下，为汽车、建筑物和工业设施提供制冷和供暖的另一项应用是弹热冷却系统的开发。 欧盟委员会已将弹热冷却技术认定为现有冷却技术最有前景的替代方案，世界经济论坛也将其列入“十大新兴技术”之列。 它利用的镍钛合金的形状记忆特性，材料在受到机械应力时会释放也会吸收热量，具体取决于它是被拉伸还是被压缩。 来自德国萨尔兰大学的研究人员就在开发这项应用，他们利用金属3D打印技术制造了多孔的三维镍钛晶格，可以增加与流动介质（空气或水）进行热交换的表面积，从而提高传热效率。 弹热效应依赖于镍钛晶格内的可逆相变。在室温下，这种合金处于高温相。当对材料施加拉伸或压缩应力时，就会迫使它转变为低温相。只要利用这一过程，就可以调节环境温度。 研究人员表示，“利用金属3D打印晶格是弹热技术发展的下一个阶段。我们已经在考虑实际应用，并开发适用于现实世界的解决方案。” 从这两个案例可以看出，3D打印正在新型热管理领域发挥重要作用，核心在于结合特殊结构和功能材料，来放大物理效应。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

澳大利亚皇家墨尔本理工大学增材制造技术中心（RMIT ），近日展示了一款金属3D打印的新型晶格结构，与我们以往对此类结构的认知完全不同，它能够在多个方向伸缩。 该中心已就这项发明提交了专利，目前处于申请中的状态，完整的说明书和权利要求也尚未公开，但发明者已就相关质疑进行了简短讨论。 ➡️ 金属3D打印晶格从固定到可变形 工程中常用的金属3D打印晶格结构包括体心立方、面心立方或螺旋曲面结构，它们通常被集成在结构中用于减重、散热或缓冲。组成晶格的支柱长度、角度、连接方式都是“锁死”的，拓扑形态通常固定、无法变形。 这种设计的优势是突出轻量化、高比强度或比表面积，但代价是功能单一，设计成什么样就只能干什么用。 而RMIT这项最新的发明，将可伸缩的概念引入了支柱晶格，在两个方向都可以伸缩。这种很新型的结构被介绍为可以在不牺牲强度的前提下进行伸长、压缩以及重复配置。 这意味着同一个晶格结构可以根据外部载荷或功能需求改变自身的结构，让晶格结构从被动承载转变为主动适应，对于一些未来应用似乎很有吸引力。 例如，在航空航天领域它可以用于制造可变形机翼结构、可展开的天线；在太空领域，它为制造可折叠、可展开的大型桁架带来了新设计思路；此外，RMIT还指出它在生物仿生植入物、建筑结构、机器人等领域也用应用场景。 ➡️ 引发“强烈”学术讨论 针对该结构的介绍也仅限于此。很多专家学者在惊讶3D打印晶格竟然还能这样“玩”的同时也提出质疑。 而回复相关质疑的，正是RMIT团队的研究员Jordan Noronha，他曾经采用3D打印制造出一种TiC4多拓朴结构的轻质、高强机械超材料，一度引发行业内外关注。 图中为马前教授及Jordan Noronha研究员 伯明翰大学先进材料加工教授Moataz Attallah提出了第一个专业问题，“这个想法很不错，但如何与拉胀结构进行比较？伸缩特性可能导致轴向错位，从而损害结构完整性”。 拉胀结构的重要特征是负泊松比，是近年来3D打印功能性超材料的研究热点。这种结构在受拉伸时横向膨胀，受压缩时横向收缩，这种特性使其在能量吸收和抗冲击等方面很有优势。 来自江苏科技大学的一项关于负泊松比结构研究 而RMIT可伸缩晶格与拉胀结构在变形特点上很相似，Jordan Noronha的回应也很坦诚，他表示尚没有对拉胀结构进行对比，但他们已经开发了一种锁定结构来解决错位问题，支柱在达到所需的长度后能够固定，从而提供刚度。 埃克塞特大学Ken Evans教授的评论更为直接，他表示很难看出这种结构如何保持强度，以及为什么只能在两个方向实现收缩。 Jordan Noronha回复到，强度问题可以通过锁定结构解决；而支柱晶格可以实现三个方向伸缩，并根据具体区域改变伸缩长度，当前展示的只是特定构型。这就意味着可伸缩晶格可以单独设计伸缩方向、伸缩量，从而实现功能复杂的整体形状变化。 从事冶金与材料工程的工程师Adem Korkmaz提出了工程化的问题，伸缩区域的应力集中和局部刚度变化是如何处理的？对重量-刚度平衡有什么影响？ Jordan Noronha表示，为解决应力集中问题，他们在伸缩节段之间的台阶变化处进行了支柱内部增强，或大混合半径变化的过渡方式。这些设计仍在优化中，但只要结构锁定，强度会非常高 RMIT支柱内部增强方式研究 根据笔者对该团队晶格结构研究的跟踪，他们将历年来的研究成果集成在了该新型结构中，上述提到的设计方式已经在此前的论文中体现过。 在主流学术界集中在3D打印实体支柱晶格的性能时，RMIT多年来在晶格结构创新设计方面独树一帜，尤其擅长中空支柱晶格的各类型设计及对应的力学性能研究。 其实RMIT展示的这种结构是不是已经解决了所有问题并不重要，它更多的是带给我们一些思考，那些被认为已经固定下来的结构形式仍有很多探索空间。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#晶格结构 #3D打印

2016年5月，惠普正式发布了其第一台3D打印机，一种基于墨水喷射的聚合物粉末床增材制造设备。接下来的十年时间内，惠普发布了至少6款产品，打印的材料类型开始覆盖到金属和聚合物丝材。 惠普增材制造解决方案高级副总裁兼总经理Alex Monino表示，增材制造部门的业务如今正以25%的速度增长，这是该部门自成立以来发展最强劲的时期。 ➡️ 技术研发：从“一张白纸”到颠覆性创新 Monino提到，部门研发人员起初对比了SLS、FDM和SLA技术的制造特点及可扩展性，发现SLS工艺具有优异的机械性能但产能较低，光固化技术已经实现了技术飞跃，当时的FDM市场规模也远不到现在的规模。 加上当时团队规模小、资源有限，惠普最终将重点放在粉末床技术上。结合其自身在热喷墨技术上具有技术沉淀，最终发明出MJF多射流熔融技术。笔者仍然记得该公司在最初公布这项技术时，所带来的行业震动。 ➡️ 市场策略：绝不打价格战 面对惠普强势突入3D打印行业，国内外制造商在研发新技术的同时，也出现了低成本SLS设备的竞争。但惠普明确表示不参与低价竞争，而是依靠生产力、可靠性和零件质量来赢得客户。 笔者发现这一策略在Metal Jet金属3D打印领域同样适用。国内一位从事粘结剂喷射金属3D打印技术多年的企业负责人，曾多次建议惠普降低设备价格来打开应用市场，但事与愿违。 但惠普从去年开始发布的一些新机型意味着其市场策略发生了一些变化——相继发布挤出3D打印机HP IF 600HT以及紧凑型的工业级MFJ 1200，将使惠普的客户向更广泛的群体覆盖。此前由于成本问题而对惠普技术犹豫不决的用户，如今可以不用那么纠结。 HP MFJ 1200 HP MFJ 1200是惠普增材制造部门成立十周年推出的最新机型，该公司对它定位更加深远。其指出，这款设备具有较小的成型尺寸，用户可以在这台设备上完成原型验证与小批量生产，然后再切换到大型生产系统。 笔者认为这其实是开创了一种应用场景，这部分用户可能只是中小企业或实验室，购买大型设备无力承担，此前的原型制造只能外协。而HP MFJ 1200更像为这类用户量身打造，尺寸虽小但能满足使用要求，以较小成本就能使用同类技术。而且，这似乎也是对如今发展极为迅速的桌面机SLS 3D打印机市场的回应。 HP IF 600HT ➡️ 惠普的增长主要集中在哪些领域 惠普衡量业务增长的方式与很多公司不同。Monino指出，他们以零部件而非机器装机量来衡量业务，因为对零部件需求最终会驱动机器的采购。 惠普3D打印技术在各行业的应用量，其实遵循整体的行业规律。 目前，该技术在汽车行业应用仍然较少。该公司的大部分业务是向服务机构销售增材制造设备，以通用汽车为例，他们在底特律地区拥有多台惠普的机器，用来开发工艺流程、小批量生产、制作原型等等。一旦投入生产，他们就会将生产外包给一级或二级供应商。然后，这些供应商使用惠普的机器为通用汽车供货。但Monino提到，他们超过60%的已安装机器都交给了服务提供商。 矫形器和假肢行业的数字化普及率虽仍低于8%，但在持续增长；国防和无人机行业则是另一个巨大的增长领域。笔者此前曾介绍到，惠普为展示MJF技术在无人机领域的应用潜力，还特意开发了一架无人机用于展示。 惠普无人机3D打印应用 再就是数据中心以及机器人行业。 金属3D打印散热应用正在全球行业快速增长。惠普及其用户已经开发出了纯铜及铜合金的粘结剂喷射3D打印工艺，且实现了散热零件的无支撑批量打印，覆盖从小型散热片到中等尺寸组件的多种规格。 Metal Jet技术打印的纯铜散热零件 MJF技术3D打印的机器人小车 对机器人3D打印应用而言，惠普的外部服务机构已经接到了大量来自机器人公司的订单，而这些公司目前仍处于产品开发的原型阶段。惠普另一位技术高管同样谈到了来自无人机行业的机遇，他指出该市场迭代速度很快，但也提醒说尚未达到规模化。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

本周工业级3D打印多项进展。 ➡️ 3D打印铸造铜合金螺旋桨通过评审 7月31日消息，三帝科技旗下子公司欣鑫铸造，获得中国船级社颁发的工厂认可证书。 该企业采用3DP粘结剂喷射技术开展大型部件的铸造工作，仅用20天就完成了直径1200mm、重200公斤的铜合金螺旋桨铸造。而传统上加工该零件，需要经过工艺设计+模具制作+铸造三个环节，预计需要25天~30天。 3D打印带来的改变还体现在结构特征上。相比传统技术，3D打印解决了复杂螺旋芯子造型的难题，加工余量从以往的8-10mm缩减至3-5m，实现了毛坯减重和壁厚减薄，降低了缺陷率，尤其适合多品种、小批量的高端定制需求。 欣鑫铸造是三帝科技在高端铸造领域的重要布局，立足绿色铸造理念，已建成3DP砂型打印、精密加工及全流程检测体系。 此次获颁工厂认可证书，意味着欣鑫铸造的生产体系和产品质量通过了国家最高权威评审，获准进入船舶与海洋工程装备市场。 三帝科技表示，未来将立足3D打印绿色铸造技术，进一步深耕船舶与海洋工程领域，为行业提供合规可靠、交付高效的铜合金螺旋桨及高端铸件解决方案。 ➡️ 金石三维展示船舶3D打印应用 7月31日，金石三维介绍了FGF颗粒3D打印技术在船舶领域的应用。 由金石三维承办的“工业3D打印在船舶制造领域应用专题研讨会”于7月24日举办，十余家华南船舶制造标杆企业参会。 大型FGF技术打印无人艇部件 金石三维指出，FGF颗粒3D打印技术可制造ASA+20%玻纤、ABS+20%玻纤等复合材料，所打印的产品在刚性、抗冲击性及尺寸稳定性方面表现优异，可免开模直接制造游艇关键承力结构件及大型模具。 FGF技术正打印游艇控制台 目前，金石三维可采用该技术完成4-8米中小型无人艇壳体的快速打印，已为船舶客户完成了5艘该规格的无人艇打印，适配多类水面装备的研发、迭代，在船舶类领域具有成本和制造周期优势。 ➡️ 人民网江西报道两家3D打印企业 近日，人民网江西报道了两家当地3D打印企业生产情况。 首先是于7月底投产的希禾增材江西二期项目，它是一个金属3D打印设备生产基地，旨在扩大产能。报道提及，到今年三季度末将形成月产50台的产能规模。 希禾增材母公司公大激光于二季度完成数亿元融资，金属3D打印正是绿光激光器的主要落地应用产品之一。希禾增材表示，将在未来三年布局千台绿光3D打印机，支撑铜基散热产品的批量化生产。 另一家被报道的企业是江西金石增材。有几个信息值得关注，例如其今年以来产能利用率、订单交付量都在稳步提升，特别是工业端的砂型和消失模的3D打印。 此外，该公司还擅长制作大尺寸异形文创构件。今年以来，江西金石增材景观雕塑、商业美陈的定制订单也有较快增长。目前该公司一方面深耕工业制造，另一方面则结合江西文旅资源，发展文创定制业务。 ➡️ 3D打印高超音速飞机铌合金热交换器 本周消息，一家名为Elmet Technologies的公司通过引进了3D Systems的DMP Flex 350 Triple设备，该系统采用LPBF工艺，主要生产C103铌合金大尺寸热交换器。经过认证和资质审核后，预计将于2026年开始量产。 DMP Flex 350 Triple 的成型尺寸为350×350×350mm，搭载三台激光器。对于C103铌合金来说，可控的工艺气氛至关重要。根据制造商的数据，氧气含量保持在25ppm以下，在正常运行期间约为0至6ppm。这样做是为了保持金属化学性质的稳定性，允许粉末多次重复使用，并获得可重复的打印质量。 C103主要成分是铌，并含有微量的铪和钛。这种耐高温合金适用于承受高热应力的航空航天部件，但在加工过程中对污染物非常敏感。消息称，3D Systems与其客户历时八年开发出了合适的工艺参数。该公司预计这套机器、材料和工艺组合很快会获得NASA-6030认证。 Elmet公司将用来3D打印高超音速飞机中的热交换器部件，该技术能制造出壁薄、内部结构复杂且表面积体积比高的换热器。此外，一体式组件所需的焊点更少，从而减少了潜在的泄漏路径和组装步骤。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

2023年，Relativity Space试飞全球首款“全”3D打印火箭，人们担心的一个重要节点，就是3D打印的火箭结构能否承受Max-Q最大应力点。 当前，3D打印的零件已经广泛应用于航空航天领域，具体的应用产品涉及火箭、武器、卫星以及民航客机等。 这些产品中，除普通民航客机外的飞行速度几乎都存在超音速飞行阶段，这也就意味着3D打印的零件要经受一些特别严酷的工况。 但需要指出的是，上述产品大部分属于一次性飞行，但对于超音速客机来说则完全不同。本期内容，就以Boom Supersonic为例，介绍其XB-1超音速飞机上的3D打印零件，要经受哪些考验。 3D打印零件超音速飞行中的工况挑战 要问超音速飞行有多快，举个例子来说，从洛杉矶飞到北京通常需要12个小时，但超音速飞行只需要6个小时甚至更短，相当于每小时1200公里以上。飞行速度越快，零部件工作的环境就越极端： ➡️ 高温和温度变化大：3D打印的零件必须能扛住高温，还能在温度剧烈变化的情况下，保持形状和性能稳定。 ➡️ 冲击波和压力载荷：在进气口、管道和控制面周围，压力会突然变得很高，3D打印的零件必须能够承受这种突然产生的压力；零件的精度和形状必须精确，才能控制好气流。 ➡️ 振动和疲劳载荷：3D打印的零件不仅要求机械强度高，还要求重量轻；同时，还必须能够承受反复的震动和应力，不能出现疲劳裂纹，承重部件尤其如此。 ➡️ 空间小，安装集成困难：飞机里很多地方空间紧凑，如电子设备舱、通风管道等，可用空间有限，3D打印零件需要做的小巧紧凑、模块化，方便安装。 XB-1上安装的许多3D打印部件都位于加压区域，例如驾驶舱，或者位于热稳定性更高的区域，例如系统舱，其中容纳了大部分电气、环境控制系统和飞行控制设备。很多3D打印零件还被用于一些更易暴露的区域，例如机头和主起落架舱。在这些区域，部件必须承受诸如以下恶劣条件： ➡️ 在飞行高度高达1万米、速度达到 1.122 马赫时，会产生高温。 ➡️ 起飞和着陆时，起落架舱门打开，飞机速度可达300公里/小时，此时会产生高速气流。 为确保零件性能，Boom的工程团队仔细审查了每种3D打印材料的数据手册，并确认预期使用载荷在公布的材料允许范围内。除了依赖供应商数据外，Boom还进行了内部材料鉴定，验证关键性能。 作为质量保证流程的一部分，相关3D打印机每三个月都要接受一次全面检查，包括打印和测试 30 个拉伸试样。Boom Supersonic公司的XB-1超音速飞机上使用了3D打印的高压压气机、燃烧室和高压涡轮等金属部件，以及大量的非金属零件。 3D打印的高压涡轮叶片 中间打印失败 采用ULTEM 1010打印的用于发动机测试的导风管 3D打印钻块（由尼龙 12CF 制成），用于零件组装 谈到高结构载荷，工程师证实，在XB-1项目中，大部分3D打印部件都用于低载荷应用。对于工程团队而言，直接减轻结构重量并非首要目标。 XB-1超音速飞机安装的典型复杂3D打印部件 BOOM公司的工程师指出， XB-1验证机上的几个3D打印部件体现了不同方面的复杂性，但其中一些组件因其几何结构、功能和集成方面的挑战而尤为突出： ➡️ 环境控制系统管道：该部件的设计目的是将冷却空气导向位于驾驶舱面板前方的仪器和航空电子设备。其内部结构复杂，通过优化实现气流平稳，而采用传统制造工艺生产这种结构将极其困难、耗时且昂贵。Boom使用Stratasys F900轻松应对了这种复杂性，使他们能够快速完成从设计到安装的整个过程。 ➡️ 发动机油门线束支架：虽然其几何形状不如电子控制系统导管复杂，但该部件发挥着至关重要的功能作用。它支撑着穿过后驾驶舱的三根发动机油门线。该支架直接粘合在碳纤维龙骨梁上，并通过紧固件将油门线固定在上下两部分之间，精确的定位对于确保安全可靠的运行至关重要。 ➡️ 文丘里喇叭口：该部件的内部几何结构也极其复杂，设计目的是高效引导气流通过止回阀进入发动机舱。 这三个部件分别突出了3D打印技术的不同优势——几何自由度、功能集成、针对特定应用场景的快速开发能力。 END 对3D打印的应用不能为了用而用，如果有更便宜、更稳妥的加工方案就应该选择其他。在一些传统加工技术解决不了的地方，如会造成零件更重、更贵或更复杂的情况下，3D打印就更具有优势。 而且，3D打印零件的安全性仍然需要长时间的验证。笔者发现，Boom也认为在将增材制造技术整合到商业生产之前，仍需要保持审慎的态度。规模化应用还需要进行广泛的材料测试、工艺验证和认证。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#超音速 #3D打印