不同于中国、美国等地在3D打印技术领域积极布局和发展，日本的3D打印市场一直没有多少可圈可点的地方，这种现象几乎涵盖了从桌面机到工业机的各种工艺类型，该国似乎并未有多少知名的3D打印机品牌。而中国的3D打印机品牌，正在从多个层级走向世界，当然也包括日本。 东京工业大学是日本顶尖的理工科大学，拥有140年的历史，是一所专攻工程技术与自然科学的研究型大学。截止到2021年，该校已诞生了两位诺贝尔奖得主，包括1位诺贝尔生理学或医学奖得主和1位诺贝尔化学奖得主。 该校十分注重产学研结合，并持有很多专利。提高机器人精密运动部件的灵活性、增强人机交互，是该校长谷川实验室的重要研究项目。在机器人的研发过程中，为保障运动结构件的精度，长谷川实验室引进了中国知名品牌Raise3D的高精度Pro33D打印机。 无法自主完成零件制造，精密机器人结构研发受阻 面对目前市场上的机器人运动部件精度不足，导致运动灵活性低的问题，长谷川实验室的Hasegawa Shoichi教授希望制造一个动作灵活的机器人，并降低制造成本，以期获得广泛应用。 长谷川实验室在毛绒娃娃的内部添加了一个机器人结构。虽然它外表看起来就是一个柔软的毛绒玩具，但内部机器人却有着复杂和精确的运动结构，如机械臂、轴承、电机支架。 机器人机械结构设计图 这些部件和结构由实验室成员独立设计和开发，在该过程中遇到很多挑战。首先，这些零件体积很小，结构特殊，需要使用高精密的制造工具，如CNC工艺。但由于零件所需的数量少，选择CNC将花费巨大成本。 其次，机器人的开发阶段需要多次对设计进行调试且具有保密性，因此，无论是从时间成本还是是保密性来说，将零件制造外包给第三方公司都不是一个理想的解决方案。 Pro3打印的机器人运动结构所使用的小零件 由于以上种种原因，长谷川实验室最终决定自主引进具有按需定制优势的高精度3D打印机，自主完成零件制造。 Raise3D Pro3——高精度智造高精确度小零件 在引进Pro3之前，长谷川实验室的工程师用之前购买的3D打印机打印ABS零件时，零件的表面分辨率和精度都不高。由于设备的温控不稳定，导致打印的零件尺寸不准确，造成机械结构不贴合，运动部件频繁发生故障，运动平稳性差。也正是对零件有高精度的需求，实验室最后选择了Raise3D Pro3打印机。 机器人的运动部件有极细微的孔结构和突起结构，但从实验室的打印结果可以看到，使用Pro3打印的部件拥有极优异的分辨率和干净光滑的表面。Hasegawa Shoichi教授表示，使用Raise3D Pro3打印的运动部件轴和外壳零件更为贴合。在安装外壳和马达底座后，机器人的安装强度变得一致。 Pro3打印的机械部件壳体 Pro3具有优异的可重复性和可靠性，可以保障打印机在运行过程中不会产生错位，从而提供了更高的表面平整度和光滑度。除此之外，打印机精确的温控和冷却系统能确保零件细节的完整性，成为了打印复杂和小型零件的理想选择。 Raise3D Pro3具有良好的稳定性，可保持24/7不间断打印，即使在紧急情况下，如停电、耗材耗尽，过热中断等也能在处理问题后很快恢复打印。而且该打印机操作简便，即使是没有3D打印机操作经验的工程师在接受简单的培训后也能很快上手，再配合Raise3D的生态系统——切片软件ideaMaker以及云管理系统RaiseCloud，可以实现打印机与软件之间的无缝衔接，轻松管理打印任务。 目前长谷川实验室有25名工程师。使用Raise3D Pro3打印机后，劳动力得到了很大的解放，工程师可以将更多的时间和精力投入到设计与研发中。 目前，长谷川实验室的工程师主要使用PLA制作机器人运动部件，在体会到Raise3D Pro3的高品质后，决定在未来尝试打印更多不同的材料如ABS，用以增加零件强度或改善其他性能。高精度的3D打印机在未来将能激发长谷川实验室更多的研发潜能，以帮助他们实现对人机交互未来发展的愿景。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.Raise3D将携大尺寸、专业级、高速FFF新品RMF500亮相TCT 3D打印展 2.国产3D打印解决方案为SpaceX、特斯拉级别的企业制造工装夹具 3.从SpaceX到NASA，从赛峰到特斯拉，中国3D打印企业为何能走向世界？ 4.使用金属桌面3D打印机能做什么——以汽车客户为例

近日，3D打印技术参考注意到，美国Grid Logic公司开发了一种独特的、采用传统粉末冶金技术进行多材料3D打印的工艺，可以在同一工作中3D打印金属和陶瓷。上一次介绍在同一部件中同时打印金属和陶瓷，还是在说XJET，因为两种材料的烧结温度曲线不同，后者基于材料喷射的工艺在生坯材料烧结方面遇到了挑战。因此，其对该技术的开发后续并未关注到进展。 Grid Logic采用完全不同的方法进行基于粉末的3D打印，没有复杂的喷墨或激光系统，也没有铺粉装置，而是使用挤出式3D打印头进行粉末选择性沉积。从装置图可以看出，该打印机配备了三种粉末，其中两种粉末是打印的主体材料，第三种粉末毫无疑问充当支撑。在打印的过程中，不同的打印头会在所需要的位置施加不同的材料。 多材料3D打印机的粉末储存罐 打印过程完全不需要高能激光烧结或喷射粘结剂，打印完成后，将带有所有粉末的整个构建室放入烧结炉中，金属/陶瓷颗粒以传统方式熔合在一起，支撑粉末在烧结过程中继续支撑金属和陶瓷材料，并在一定程度上可以重复使用。 包含两种粉末的零件 Grid Logic制造的全烧结3D打印部件 除了多材料能力之外，这种方法还有许多其他优势： 在打印过程中，粉末完全支撑物体，不需要其他支撑 最大限度地减少高成本金属和陶瓷粉末的浪费 部件中没有残余应力，无粘结剂污染 利用传统的粉末冶金方法制造复杂零件 Grid Logic采用其多材料3D打印技术制造了陶瓷与铜线圈，这种能力意味着他可以为电动机或其他电气应用打印复杂组件。 左侧为铜线圈，右侧的三相定子线圈将铜与用于绝缘的氧化铝融合为一个整体 Grid Logic表示，他们能够在一次作业中打印“三种或更多粉末”。 虽然目前可以使用能量沉积工艺实现多材料3D打印，但该工艺无法实现粉末床技术那样的零件复杂性，然而后者在处理不同材料时会造成粉末的混合污染。Grid Logic之前曾与橡树岭国家实验室 (ORNL) 以及美国国防部合作，为雷神导弹系统制造铍替代部件。目前，该公司正在寻找下一步，提供3D打印服务、材料开发和定制系统的开发。 带有 多材料3D打印组件的演示电动机 这种无热量输入的打印方式使加工高熵合金和磁性粉末更为容易，同时，也为高反射金属的3D打印带来了机遇。包括铜以及钨和钼这些难熔金属，往往会反射激光束，但在烧结时不会造成这样的困难。即使是需要非常高温度才能熔化的陶瓷，也可直接使用该工艺，而无需浆料或其他中间材料形式。铝、钢、青铜也可以与其他金属一起打印，并在烧结过程中发生熔渗。 3D打印与传统粉末冶金相结合，为制造带来了更多可能性。但对于该技术来说，最大的问题是如何解决材料不同的温度曲线所带来的挑战，每种材料都具有不同的烧结温度，加热升温和冷却过程也可能不同，而整个烧结过程中构建体积内必当具有相同的热分布，材料会经历相同的热过程。Grid Logic也许设计了具有非常相似的烧结热分布的材料，从而使该过程能够成功完成。 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;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.基于粉末床激光熔融技术实现多金属混合3D打印 2.一种集模料与金属喷射为一体的高质量零件3D打印工艺 3.工艺综述：金属增材制造技术的重要创新发展及代表性企业 4.最新市场格局：粘结剂喷射金属3D打印，将塑造一个蓬勃发展的市场

20世纪90年代，国际上定向钻井技术取得重大突破，旋转导向钻井技术从此面世，又称“贪吃蛇”钻井技术，其具有摩阻与扭阻小、钻速高、成本低、建井周期短、井眼轨迹平滑、易调控并可延长水平段长度等特点，被认为是现代导向钻井技术的发展方向，但此时该项技术被国外垄断，中国尚未突破。 2015年，中国自主研发的旋转导向系统和随钻测井系统联袂在渤海完成钻井作业，中国首次在这两个技术领域打破了国际垄断，成为全球第二个同时拥有这两项技术的国家，中国海洋石油总公司也成为全球第四、国内第一个同时拥有这两项技术的企业。 在旋转导向系统中，用于导向钻井中钻井设备之间相对旋转情况下稳定供电的旋转变压器是非常重要的一个部件。为了保证旋转变压器在地下的高温高压环境中能够稳定工作并且满足轻量化，制造商需要使用非金属高性能材料来制作这个旋转变压器的外壳。在选择3D打印之前，使用PEEK棒材进行减材加工，造成90%的材料及成本浪费，让制造商苦不堪言。 该专利打破美国哈里伯顿、贝克休斯等公司的垄断 制造商在2022年初找到一迈智能，希望能够通过3D打印的制造方式得到高强度、耐高低温以及耐高压的轻量化旋转变压器外壳。经过技术评估以及成本分析，最终选定高温3D打印机MAGIC-HT-M打印CF-PEEK碳纤增强材料来生产旋转变压器外壳。 一迈智能高温3D打印机MAGIC-HT-M MAGIC-HT-M是专门为高性能工程材料设计的高温3D打印机，拥有最高450°C的打印温度，最高150°C的热床温度和最高90°C的内胆温度，能够支持市场上的大多数材料，一个模块化且高耐磨的挤出头，让碳纤维PEEK的打印变得简单。 碳纤维复合材料CF-PEEKCF-PEEK是一种碳纤维增强的聚醚醚酮线材。它具有优异的耐化学性、机械性能和热性能。CF-PEEK 具有10%的短切碳纤维含量，具有PEEK的所有优点，并且比PEEK更轻以及更耐磨，具有更好的层间附着力和更好的耐温性。CF-PEEK被认为是世界上性能最好的功能材料之一，被允许在恶劣的环境中使用。 2022年7月， 带有一迈3D打印CF-PEEK外壳的旋转变压器在内蒙古巴彦淖尔进行下地钻井测试。经过反复对比测试验证，得出该外壳完全满足地下钻井要求。 一迈3D打印的CF-PEEK旋转变压器外壳 3D打印的CF-PEEK旋转变压器外壳装配件据3D打印技术参考了解，纤维增强复合材料在包括航空航天等在内的多个领域有重要应用。我国天问一号火星探测器上需要维持探测器整体形状的上下边缘和结构的支撑部位以及背罩防热结构的舱盖、封边环、埋件、螺塞等零部件，就是由纤维复合材料制成。这种材料相比低密度材料强度更高，同时兼顾了耐烧蚀和承载能力。空客公司则在使用3D打印开发代替钛合金的纤维+热塑性塑料高强复合材料支架（点击）。 PEEK作为一种高性能聚合物，具有独特的耐化学性、耐磨、耐疲劳等机械性能组合，可在一定范围内作为金属零部件的替代品，被广泛应用于航空航天、汽车、能源、医疗健康等多个行业。碳纤维增强PEEK的性能进一步提高，多用于航空航天、石油管道等。在复合材料中，基体具有优异的力学性能、热性能、耐化学腐蚀性；增强纤维主要决定复合材料的机械性能。 一迈智能3D打印的碳纤维增强PEEK产品 当前，熔融挤出是PEEK材料最成熟的3D打印工艺，并在多个领域获得实际应用。基于个性化制造和自由制造的特点，3D打印可直接制造最终用途零件，这对于节省材料、降低制造成本、提高制造效率具有巨大优势。 客户杨先生表示，“使用3D打印的方式生产碳纤维增强的PEEK旋转变压器外壳，比我们使用减材加工会降低至少50%成本。” 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;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.5款国内已商业化的纤维复合材料3D打印装备 2.冬奥火炬能耐800℃：3D打印、碳纤维、高温阻燃树脂实现多项创新 3.一种用短切陶瓷纤维增强的新型3D打印耐高温复合线材 4.孟加拉国专科医院购买中国3D打印机开展PEEK颅骨植入手术

近日，3D打印技术参考注意到，中国科学院大连化学物理研究所采用3D打印技术开发了一种新型锂金属电池，显著提高了电池的寿命和能量密度。相关研究以于近日发表在《能源存储材料》上。 https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.10.036 锂金属电池正在彻底改变当前的锂离子电池技术。然而，由于锂离子通量不均匀和Li/电解质界面不稳定，锂枝晶生长、库仑效率低、质量载荷有限、动力学缓慢的阴极不匹配等瓶颈阻碍了它们的实际应用，导致循环性差和能量密度低。当前，实现长寿命和高能量密度的锂金属电池生产，仍面临挑战。 中科院大连所的研究团队，设计并全3D打印了完整的锂电池结构：包括Ti3C2Tx无树枝晶和稳定锂阳极，以及多维导电LiFePO晶格超厚阴极。 研究指出，采用晶格结构来构建寿命长、能量密度高的高质量负载锂金属电池。 研究发现：3D打印的Ti3C2Tx阳极结构，可有效引导金属锂的均匀成核和生长，抑制锂枝晶生长，减少了连续充放电过程中死锂的形成，实现了超过4800小时的超长循环寿命和高速率性能；3D打印的超厚阴极结构具有超高质量负载三维多级导电网络和丰富的孔结构，其丰富的微通道和介孔/大孔，可以容纳足够的电解质， 大大增强了离子与电极之间的接触面积， 并提供了相互连接的电子通道， 从而缩短了离子扩散途径和快速电荷传输动力学，从而有效地提高了锂金属电池的电化学性能。 3D打印LMB的制造过程示意图（来自中科院大连化物所） 两者结合构建的先进锂电池结构，稳定性显著增强，表现出25.3mAh/cm2的高面容量和81.6mWh/cm2的高面能量密度，远远超过当前最先进的3D打印电池。 3D打印技术参考梳理论文发现，3D打印的负极和正极，同时解决了锂电池所面临的两个重要问题：即负极不稳定和正极面容量较低的问题。该研究为研制长寿命、高比能锂金属电池提供了一条可行的途径。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.蔚来汽车投资20亿“自造电池”，经营业务包含增材制造 2.比亚迪成立新电池公司，经营范围包含增材制造业务 3.拜登政府向3D打印和先进制造电动汽车电池项目授予28亿美元 4.中科院：3D打印超高面容量和倍率能力的柔性钠离子微电池

近日，3D打印技术参考注意到，中国化工集团旗下全资子公司克劳斯玛菲推出了两款工业级聚合物3D打印机。这可能是中国化工集团首次进入增材制造领域。中国化工集团是中国最大的化工企业，全球500强企业之一，于2016年斥资约10亿美元收购德国化工企业克劳斯玛菲股份有限公司，后者是全球领先的塑料和橡胶加工机械设备制造商，服务范围涵盖了从注塑、挤塑和反应技术的全套工艺。克劳斯玛菲的竞争对手德国阿博格公司已于多年前推出了基于颗粒料挤出的3D打印机，而克劳斯玛菲此次推出的两款设备分别基于挤出和光聚合3D打印，分别被称为powerPrint 和precisionPrint。增材制造将补充克劳斯玛菲现有的产品组合，包括注塑、拉挤成型和反应工艺，并成为第四个支柱。 基于挤出的3D打印机powderPrint powderPrint专为高达10m³的大幅面3D打印而设计，使用热塑性颗粒作为原料。该系统提供快速的沉积速率，并且可以处理纤维增强化合物。 PrecisionPrint是一种立体光刻3D打印机，用于个性化产品和小批量的工业规模自动化生产。 借助新的3D打印机，用户可以大批量打印大型、复杂的塑料部件，以及具有高表面质量和精细分辨率的小部件。 基于立体光刻的3D打印机PrecisionPrint 这些机器已经可作为完整的解决方案，确保绝对的工艺稳定性和零件质量。它们不需要昂贵的测试打印，客户能够显著节省材料和成本。克劳斯玛菲增材制造负责人Michael Ruf 博士表示，“增材制造完美地补充了我们现有的产品组合，得益于我们在材料和制造工艺方面的广泛专业知识，我们能够生产高效的 3D打印机，为我们的客户提供巨大的附加值。” powderPrint实际打印过程 增材制造和注塑成型之间的协同作用已经显现。Arburg（阿博格）在塑料加工行业也具有很高的地位，注塑更是其重要的产品技术。该公司于多年前推出了基于颗粒料挤出的塑料3D打印机，他们发现，对增材制造设备感兴趣的客户与对注塑设备感兴趣的客户，两者最大的区别在于前者更偏向研发端，而后者则更偏向于生产端。也就是说，如果把增材制造这一业务推向更多的客户，便可开发出更多研发端的客户，打通研发和生产中间的环节，支持客户更好地开发新产品，继而服务到他们的生产环节。 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;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.化工巨头杜邦获得「大面积、超快速、连续光固化」3D打印系统 2.使用金属桌面3D打印机能做什么——以汽车客户为例 3.国家增材中心《大讲堂•三》：《颗粒料挤出3D打印技术》 4.视频：桌面挤出3D打印316L不锈钢、Ti6Al4V、纯铜

3D打印技术参考注意到，蔚来汽车近日成立了一家名为蔚来电池科技的新公司，注册资本20亿人民币，经营范围包含电池制造、合成材料制造、增材制造装备制造和销售以及模具制造和销售等。 蔚来汽车在电池供应商上一直选择宁德时代，目前很明显，它将选择像比亚迪、特斯拉那样“自造电池”。而对于3D打印，国内车企或电池制造商对该技术的态度还未特别明确。3D打印技术参考查询了近一年内新成立的电池制造企业，仅有比亚迪旗下襄阳弗迪和抚州弗迪以及蔚来在经营业务中包含增材制造。 蔚来、比亚迪等知名车企能够在新成立的电池公司中加入增材制造，说明该技术已经引起了重量级用户的关注。 蔚来原计划于第四季度推出的150KWh固态电池宣布推迟 但电池3D打印整体的市场现状是，目前并没有现成、熟知的技术可供参考，较为知名的采用3D打印制造电池且均成立于2019年的Blackstone和Sakuu，实际上研发多年均尚未推出真正意义上的3D打印相关产品。 但很明显3D打印在制造电池方面具有重要意义。拜登政府于本月刚刚宣布将向3D打印和先进制造电动汽车电池的项目授予28亿美元；Sakuu全3D打印固态电池的能量密度将达到1200Wh/L（2023年的目标）；3D打印工艺使黑石公司的电池能量密度提高了约20%，高达220Wh/kg，空间节省了15%。 黑石科技电池3D打印机 鉴于电池制造最新的科技进展，新成立的电池制造公司在经营业务中加入增材制造便可理解。但研发人员需要挖掘国外专利，探索3D打印在电池制造环节中的具体应用，在熟知传统电池构成和制造各环节的基础上，了解清楚各种3D打印工艺的可成形材料及工艺属性。 从国外Blackstone和Sakuu的研发历程看，3D打印制造电池很明显对于新成立的公司来说有很长的路要走。对于蔚来和比亚迪，虽然经营业务中包含增材制造，但是否会进行相关方面的研发，也未可知。 不过，3D打印也并非需要用来直接制造电池，它还可以制造电池催化剂。中科院上海高研院团队就提出了使用3D打印制备整体式催化剂的技术，成功开发了一种新型兼具高机械强度和高催化活性的3D打印催化剂制备方法，使车载燃料电池的单位质量催化剂氢气的时空产率超过了目前报道的大部分同类型催化剂，具有极高的商业应用意义。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.拜登政府向3D打印和先进制造电动汽车电池项目授予28亿美元 2.比亚迪成立新电池公司，经营范围包含增材制造业务 3.Sakuu 3D打印锂电池预计2023年出货，能量密度将“大幅飞跃”成为世界第一 4.中科院：3D打印超高面容量和倍率能力的柔性钠离子微电池

点击上方「增材制造技术前沿」快速关注3D打印综合、全面、专业的微信平台 近日，增材制造技术前沿注意到，美国能源部橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)的研究人员开发出一个深度学习框架，可显著提高3D打印部件的CT扫描速度和扫描结果准确性，预计将加速3D打印的更广泛应用。 ORNL首席研究员阿米尔·齐亚巴里表示，“扫描速度的加快大大降低了成本，而且质量更高，后处理分析变得更加简单。  该算法已被纳入商业合作伙伴蔡司在ORNL能源部制造演示工厂的机器软件中，通过使用不断训练算法。  ORNL研究人员以前已经开发出可以在打印零件时分析零件质量的技术。在打印后增加高水平的成像精度，为增材制造提供了额外的信任度，同时可能增加应用规模。  研究人员将3D打印的金属样品装载到CT机中（来自ORNL）  CT扫描对于在不损坏3D打印部件的情况下验证其完好性非常重要，但其并未在增材制造中大规模使用，主要是因为当前的扫描和分析方法耗时长且结果不精确。  金属可以完全吸收X射线束中的低能量X射线，造成产生的图像不准确，如果物体具有复杂的形状，则会造成图像不准确度进一步增加。图像中的缺陷可能会掩盖扫描所要显示的裂缝或孔隙。训练有素的技术人员可以在分析过程中纠正这些问题，但这一过程需要花费大量时间。  研究团队开发的深度学习框架，可以快速提供更清晰、更准确的重建和自动分析。为CT训练有监督的深度学习网络通常需要许多昂贵的测量。对于金属零件会带来更多的挑战，因此获得适当的培训数据可能很困难。ORNL的方法是通过生成真实的训练数据而不需要大量的实验来收集数据，从而加快了训练过程。 由于这种X射线CT框架需要以较少角度的扫描才能达到准确度，它将成像时间从大约一小时缩短到10分钟或更短，效率提高了六倍，使得样品分析可以在一天内完成。在如此少的视角下快速工作通常会给3D图像增加显著的“噪点”。但在训练数据上教授的ORNL算法纠正了这一点，甚至将小缺陷检测速度提高了四倍或更多。 新开发的深度学习框架将允许制造商快速微调部件结构，研究人员表示，该技术可以应用于国防、汽车制造、航空航天、电子印刷，以及电动汽车电池的无损评估等多个领域。 注：欢迎加入硕博千人交流QQ群（248112776）

小鹏汇天品牌所在的公司是亚洲规模最大的飞行汽车公司，该品牌融合智能汽车与现代航空，致力于为个人用户打造最安全的智能电动飞行汽车。10月24日，小鹏汇天在小鹏科技日发布了全新的飞行汽车，3D打印技术参考注意到，铂力特参与了该汽车部分部件的结构优化、外观设计及金属3D打印制造。 在当前航空和新能源汽车领域，金属3D打印参与减重已经成为重要话题。对于飞行汽车，零件减重对飞行汽车的速度和性能提升都有着非常重要的意义。而如今，在这两大应用领域，采用轻量化的材料+创新型的设计+3D打印，正在成为新的减重模式。 结构优化+钛合金+3D打印——保证性能、减轻重量 铂力特在飞行汽车的研发过程中，开展了该汽车卡钳与卡钳支架部分的结构优化与打印工作，成功实现了零件轻量化减重、整体化功能集成、复杂内腔结构制造，并缩短了研制周期和制造时间，为客户带来了重要价值。 如今，轻量化的实现途径主要有三大方面：一是轻量化材料的使用；二是产品结构的优化设计；三是使用先进的制造技术。三者相辅相成以实现最终产品的轻量化制造。 在了解小鹏汇天对产品性能强度、预估重量、外观造型的需求之后，铂力特设计团队对卡钳及卡钳支架制定了结构-外观整体解决方案。其中，相比原卡钳零件，在保证结构强度和使用性能的基础上实现了30%以上的减重优化目标。同时，团队在外观造型设计中结合曲面拓扑、点阵晶格等特征结构，呈现出流畅且富有工业感和科技感的轮廓特征，既符合小鹏汇天带给人们“拓展智能、探索边界”的科技印象，也凸显了金属3D打印工艺对设计美感和制造难点的赋能与突破。 在材料使用方面，卡钳及卡钳支架均采用钛合金材料。3D打印技术参考查询到，制造汽车卡钳通常使用碳素钢、铸/锻造铝合金以及钛合金。碳素钢的缺点在于质量重，明显不复合现代轻量化的理念；铝合金最具有最低的材料密度，但当期在满足所需强度时，质量却不如钛合金；钛合金则具有最佳的比强度，是制造高强度、耐高温组件的最佳备选材料。实际上，2018年布加迪也曾使用3D打印制造了优化的钛合金卡钳，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，钛合金卡钳承受温度接近1000摄氏度，性能优于铸铝卡钳。 小鹏飞行汽车的钛合金卡钳和支架分别选用BLT-S320和BLT-S400进行打印。零件打印完成之后经过一系列的热处理和机械加工后交付客户后测试，结果显示零件性能良好，与汽车适配度高。此外，3D打印技术参考还了解到，该3D打印的卡钳和支架，将会批产。其他产品信息，可查看3D打印技术参考视频号查看介绍。 产品结构紧凑化、整体轻量化、性能高效化 据汽车界人士预测，在今后十年中，汽车自身质量还将减轻20%，除了大量采用轻质材料外，新材料的集成制造工艺会显著降低车身部件数量，车身设计方法也将发生重大变化。未来汽车部件研发，必然向结构紧凑化、整体轻量化和性能高效化方向发展。 从结构、材料、工艺等方面，应用新设计、新材料、新技术来实现对汽车整体的减重，在将重量保持在最低限度且在严格的尺寸限制内最大限度地提高功能方面，基于3D打印的设计和制造能力就非常宝贵。 3D打印作为一种先进的新型制造工艺之一，因此受到了来自汽车制造商的广泛重视。 汽车设计的轻量化、多功能化也已经成为了行业节能减排的核心驱动力。轻量化的材料+创新型的设计+3D打印，新模式为减重进一步释放了空间。开发适应轻量化材料的新工艺不仅可以加速新材料在汽车上的使用，同时还可以降低材料成本，有利于扩大应用。材料和结构协同制造，使满足更高要求成为可能。 END 无论是制造业还是汽车行业，都正在进行着面向未来的变革。小鹏汇天的飞行汽车为人类城市立体交通提供产品和解决方案，为未来出行提供一种新思路。铂力特助力小鹏汇天的卡钳制造，则是金属3D打印技术和汽车制造技术的一次碰撞，携手对现有出行方式进行革新。 铂力特金属增材制造技术赋能汽车行业，助力未来汽车突破制造瓶颈，向更迅捷、更轻盈、更环保、面向未来的方向变革。同时，铂力特也为汽车客户提供工艺迭代方案，支持更自由、更前端的设计落地。铂力特持续发挥金属增材制造优势，和汽车行业用户携手共拓汽车研制的创新未来。 注：本文内容由铂力特授权创作，转载请依据转载须知。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.Relativity Space推出第四代3D打印机，能水平打印超30米大型零件 2.瞄准大·生产时代 | 铂力特发布六激光BLT-A450，为制造业赋能 3.实现工业零件的批量化制造，铂力特发布全新设备BLT-A400 4.直接和间接3D打印部件，大量轻量化技术和材料——奔驰下一代电动汽车制造思路

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2022.100969 具有优异性能的人工设计结构陶瓷零部件在各类高端工程领域中拥有巨大需求。增材制造（即3D打印技术）已经发展成为复杂结构陶瓷制造的一种有效手段，具有广泛应用前景。而直接从原粉或配制浆料形式打印陶瓷存在材料种类有限、浆料透光性差且易沉淀等问题。聚合物陶瓷前驱体（PCP）则为难成形陶瓷结构的3D打印提供了另一条新兴途径。这些材料可以用于增材制造，并通过热解等工艺获得各类特种多元陶瓷结构，从而成为聚合物前驱体转化陶瓷（PDC）。将增材制造与聚合物前驱体转化陶瓷技术相结合的优势在于：可以从微观角度对陶瓷的性能进行设计，通过调节官能团的数量和种类实现对陶瓷功能的调控；制备温度较低，PCP在1000 ℃以内通过热解即可转化为陶瓷产物；裂解后的陶瓷组分均匀，耐高温、抗氧化性能较好；与传统陶瓷粉末配制的光敏浆料相比，PCP粘度较低且不存在固相沉淀和粉体对光的散射效应，方便打印成形；结构的设计和成形灵活性高，PCP可以增材制造成任意结构用于热解转化为PDC。针对该领域的蓬勃发展，近日，深圳大学增材制造研究所陈张伟教授团队在顶级期刊Progress in Materials Science（IF=48.2）发表题为：Additive Manufacturing of Polymer-derived Ceramics: Materials, Technologies, Properties and Potential Applications的长篇综述论文，全文共3.9万字，包含7大章、49小节和400篇参考文献。文章详细总结了合成各种PCP材料的方法与组分调配机理；适用的增材制造工艺类型与原理；并针对不同应用的PDC结构与性能的研究进展进行讨论。讨论了各类增材制造技术相关的优缺点；并对复杂组分和结构的PDC零部件特性和潜在应用进行分析。同时该综述为高精高速增材制造高性能先进PDC陶瓷复杂结构提供了理论参考与技术指导。深圳大学增材制造研究所陈张伟教授指导的博士后Chaudhary为本文第一作者，陈张伟教授为唯一通讯作者，深圳大学为唯一通讯单位。图1 适用于聚合物前驱体转化陶瓷的3D打印技术及零部件此外，陈张伟教授团队近期在陶瓷3D打印研究方向也取得多项重要研究进展和成果，并在增材制造顶级期刊Additive Manufacturing（IF=11.9）发表研究论文多篇。部分相关成果亦申请国家发明专利多项并获得授权。（1）聚合物前驱体转化陶瓷的光固化3D打印研究进展：由于聚合物陶瓷前驱体光固化3D打印件在陶瓷化过程中会脱去有机官能团，这些有机官能团热解形成的小分子气体会从结构中溢出，并且这种溢出通常是连续和无序的，易导致样品开裂、变形和坍塌等缺陷，难以获得比较好的尺寸精度和表面形貌，以及较大的样件尺寸。这也是目前前驱体转化陶瓷增材制造面临的一个重要挑战。针对此类问题，陈张伟教授团队从聚合物热解的特点出发，通过在光敏树脂配方中引入低熔点或其他有机添加剂，利用添加剂在热解过程中持续产生的小分子气体形成的物理微通道，为其他大分子热解形成的气体的溢出提供流畅的途径，进而减少甚至避免了开裂、变形和坍塌的发生，从而能够获得了具有较高精度、良好表面形貌、较小变形缺陷、和较大致密厚度与尺寸的前驱体转化陶瓷热解件。团队还首次提出了厚度/产瓷率(T/Y)指标，从而可以比较客观的量化最终热解样件的骨架或实体厚度并与已有文献结果进行横向对比。利用该方法，引入添加剂的样品可获得高精度表面相貌，且具有较大蜂窝骨架厚度和实体厚度的陶瓷件。该方法与其他控制开裂、变形的制备方法，如热压、热等静压和等离子烧结相比，具有工艺简单、操作方便、周期短和低成本的优势。上述研究以3D printing of crack-free dense polymer-derived ceramic monoliths and lattice skeletons with improved thickness and mechanical performance为题发表论文于增材制造顶级期刊Additive Manufacturing。陈张伟教授指导的学生熊书锋为论文第一作者，陈张伟教授为唯一通讯作者，深圳大学为唯一通讯单位。图2 聚合物陶瓷前驱体3D打印件陶瓷化过程的机理与效果（2）非氧化物陶瓷粉体浆料光固化3D打印研究进展：由于非氧化物陶瓷对紫外光吸收率较高，其所对应的陶瓷浆料在光固化3D打印成形时固化困难、成形效率低。因此该问题一直限制了非氧化陶瓷在光固化3D打印技术上的应用和发展。针对该问题，陈张伟教授团队通过预氧化方法将SiC陶瓷颗粒制备成SiC@SiO2核壳结构颗粒，使得SiC陶瓷浆料的紫外线穿透深度提高了3倍以上。为降低SiC陶瓷的烧结温度和收缩率，制备了固含量（SiC@SiO2陶瓷）为40 %、聚硅氧烷（SiOC陶瓷前驱体）含量为0~70 wt.%的光固化陶瓷-树脂浆料。通过DLP 3D打印技术和一步热解工艺成功制备了轻质高比强度SiC基点阵陶瓷。研究了从SiC@SiO2/PSO陶瓷-树脂坯体向SiC@SiO2/SiOC陶瓷转变的显微组织和物相演变规律。最终热解得到的SiC@SiO2/SiOC点阵陶瓷比强度为4.6×104N.m/kg，线收缩率小于8%，优于其他点阵结构和孔隙率相近的多孔陶瓷。所提出方法的复杂结构成形能力较高、制备周期较短。这种轻质SiC基陶瓷的成分、宏观形状和微观结构可根据要求设计和制造，具有极高的柔性和精确制造特性。该研究所提出的制造方法在高温结构吸能组件、多孔催化和液态金属过滤器方面具有广阔的应用潜力。同时本研究使用的前驱体也可以开发成其他陶瓷前驱体，如聚碳硅烷（SiC前驱体）、聚硅氮烷（Si3N4前驱体）等多元陶瓷前驱体，以满足不同领域的应用需求。上述研究分别以Complex SiC-based structures with high specific strength fabricated by vat photopolymerization and one-step pyrolysis和3D printing and in situ transformation of SiCnw/SiC structures为题发表2篇论文于增材制造顶级期刊Additive Manufacturing。陈张伟教授指导的博士后曹继伟为上述2篇论文第一作者，陈张伟教授为唯一通讯作者，深圳大学为唯一通讯单位。同时，基于以上成果申请并获授权发明专利1项（陈张伟 等：一种光固化陶瓷浆料和碳化硅陶瓷的制备方法，授权号：ZL202110176975.X）。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.addma.2021.102430https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.103053图3 基于光固化3D打印的SiC陶瓷制造方法（3）燃料电池氧化物陶瓷电极和电解质层的喷墨打印研究进展：固态氧化物燃料电池（SOFC）是一类新兴的绿色能源转换器件，有望用于各类商业和家庭供电。然而这种三明治结构单元的设计和制造严重依赖传统的流延成形等方法，存在厚度、形貌和性能等控制性难题。针对当前固态氧化物燃料电池电极和电解质薄层单元组件的控形控性难题，陈张伟教授团队提出采用喷墨打印增材制造工艺进行可调控的SOFC薄层组件设计和制造，通过研发具有优异喷墨打印性能的新型镧锶钴铁氧体（LSCF）阴极墨水，基于水基陶瓷墨水有机物质量分数控制，打印制造得到具有较低层厚、无裂纹的阴极层。并使用低厚度多次打印一次烧结成形的方法，成功制得高厚度、成形质量良好的LSCF阴极层。此外，成功研制了适用于喷墨打印的氧化钆掺杂氧化铈（GDC）阻隔层墨水。进一步通过制备半电池和全电池测试其电话线性能。结果表明，使用喷墨打印技术制备的SOFC展现出良好的电化学性能。该研究以提为Inkjet printing additively manufactured multilayer SOFCs using high quality ceramic inks for performance enhancement发表于增材制造顶级期刊Additive…

10月24日，3D打印技术参考注意到，使用先进3D打印技术制造火箭的民营航天公司Relativity Space宣布推出其第四代Stargate 3D打印机。 第四代系统“克服了传统的打印限制”，打印机可以水平移动并能够将多根金属丝送入单个打印头。该公司正在使用这台新机器开发和生产Terran R的部件，这是一种即将推出的火箭，能够向近地轨道发射高达20吨重量的货物。 Relativity第四代Stargate3D打印机（来自Relativity）Relativity Space联合创始人兼首席执行官Tim Ellis表示：“设计用于飞行的大型产品将不可避免地使用3D打印技术。产品越轻，性能就越好，使用3D打印制造相关零件，每一次连续改进都能更快、更具成本效益。” 世界上最大的机器人金属3D打印机 Relativity Space建造了世界上最大的机器人金属3D打印机，尽管它尚未发布最新打印机的完整技术规格，但它的打印速度是其前身的至少七倍。Stargate打印机基于定向能量沉积技术，拥有三只庞大的机械臂，一只用来熔化金属丝进行增材制造，另两只则用以进行减材加工。与前三代打印机相比，Stargate第4代打印机具有以下主要特点和优势： • 打印速度显著提高：前三代Stargate打印机的打印速度已经远远超过了行业标准，Stargate 4的打印速度比上一代快7-12倍。 Stargate 4能够实现水平移动（来自Relativity） •全新的打印方向：使用水平移动打印提高打印尺寸。Stargate 4消除了影响3D打印机垂直打印高度的天花板限制。通过水平打印，能够生产长达120英尺（约36.5m）、宽24英尺（约7.3m）的零件，打印体积容量是之前第三代产品的55倍。同时需要注意的是，更大的打印尺寸，意味着可以合并更多的零件，火箭的零件组成数量将进一步降低，火箭的总体制造速度也将提升。 使用Stargate4打印的大尺寸零件（来自Relativity） •强大的过程监控感知技术提高打印质量和工作效率：新的Stargate采用先进的“感知技术”，将计算机视觉、传感器和遥测技术相结合，以实现实时过程监控。这种自上而下的3D打印生产方法，利用软件驱动、机器学习来创建更复杂和更大的金属零件，使该行业实现了前所未有的创新以及颠覆性发展。 加速航空航天工业的进步和创新 凭借更快的迭代周期，Stargate打印机能够加速航空航天工业的进步和创新。第四代打印机将成为建造Relativity最大火箭Terran R的主要生产工具，从而能够大幅减少其零件数量，同时加速开发。Relativity拥有专有的高性能下一代材料，Stargate 4将使用这些材料打印产品。Terran R将成为公司旗下第一个受益于使用更轻材料和更快生产速度的产品，从而为下游客户显著降低成本。 Relativity开发了多种专为3D打印定制的专有合金（来自Relativity）与其他火箭制造商不同，Relativity Space在主打使用3D打印制造火箭的同时，更在于大幅减少火箭的零件组成。尽管火箭通常由数千个单独的零件组成，但Relativity Space公司通过零件合并，使火箭零件数量减少了100倍。其知名的Terran 1火箭只有730个零件，该公司可以在30天内打印出整个整流罩，能够在短短60天内生产出整枚火箭。 Relativity通过零件合并，使火箭零件数量减少了100倍 未来几年，Relativity Space相信新的Stargate打印机将彻底改变供应链，通过更大的打印尺寸势必可以进一步减少火箭零件组成数量。Tim Ellis补充道，“Stargate打印机旨在解锁快速迭代，这为大规模制造和产品创新开辟了机会。由于高度适应性、可扩展性和自动化，通过软件驱动的制造，传统的航空航天制造商需要数年的时间来开发和建造，而我们的技术将减少到几个月。”该公司认为其最新系统能够在航空航天领域“加速进步和创新”，同时在利润丰厚的航空、能源和国防领域也有所收获。 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;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.国内LPBF大尺寸金属增材制造制造装备汇总 2.美国白宫发布更新版《关键和新兴技术清单》，3D打印再入其中，确保持续领先 3.视频：国家增材院《增减材复合制造技术及工艺装备实践》 4.增减材混合增材制造被美禁运，国内也已将其纳入“限制出口目录”