随形水路是一种基于3D打印技术应用的新型模具冷却水路，在完美利用了3D打印的制造自由度后，使水路更贴合零件表面，有效提升模具在注塑生产中的冷却效率和耐用次数。另一方面，随形水路模具（芯）能够使注塑冷却效果获得大幅度优化，被证明能有效提高注塑零件质量。 由于随形水路模具的优异性、技术壁垒能协助企业有效赢得市场，模具制造企业看到了新的商业机会。 充分利用随形冷却水路模具便可获得更多的市场机会，走在工业模具制造前沿，但在使用这项技术之前，需要提前解决一下未来的挑战。 痛 点 ➠随形水路模具制造需要从设计、打印工艺和后处理等多个方面考虑，从零设计复杂耗时； ➠手动设计需要详实的专业知识，既要使用与应用适配的独特打印工艺，又要考虑增减材复合制造流程； ➠水路存在于零件内部，但水路的下表面往往不适合添加支撑，需要灵活设置不同的扫描方式； ➠如采用嫁接基座的方式，在数据准备过程中需要考虑基座的多重情况； ➠如采用直接打印，则需要更好地降本增效... ... 能否有一招制胜的方法来冲破这重重关卡呢？3DXpert软件提供完善的随形水路解决方案，一键自动创建客制化的随形水路，在市面上绝大多数仍采用手动设计的水路设计工具中突出重围，它可以缩短高达70%的模具注塑成型周期，减少50%的生产工作时间，减少翘曲和报废概率，大幅度提升成型零件表面质量，真正帮助企业提升生产效益。 扫码试用！ 不同的水路设计© Oqton 什么是3DXpert？ 3DXpert增材制造数据处理软件，提供针对增材制造的设计优化、数据处理和工艺编程功能，支持从设计到后期处理的的的增材制造流程。 3DXpert 中文版为增材制造工程师提供强大、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、提前部署智能制造的未来。 3DXpert随形水路解决方案打通了水路的整个设计、生产流程，使用户可以在一个软件中通过多样化的功能和工具，进行自定义的设置和简便的操作，短短数分钟内即可实现自动创建水路。 3DXpert助力随形水路设计 1 3DXpert 手动画图快速绘制水路 ●用户可进行手动创建或者调整偏置位置、并生成相应的弧度。 ●用户还可使用水路分析工具进行悬垂面分析、距离分析和冷却距离分析，保证水路适合打印和注塑使用。 ●为了提高水路冷却效率，软件还支持手动截取部分水路生成扭转水路。 ●针对常规形状，自动设计水路的功能可以帮助设计人员快速获得水路形状，并基于此进行相应的微调，加速水路设计。 ●针对特殊水路设计的需求，软件还提供了限制水路生成区域和自定义水路截面的功能，以此符合特别的水路合计需求。   © Oqton 随形水路绘制 © Oqton 2 自由的水路打印工艺设置  ●用户可以针对水路下表面、或需要添加支撑但实际打印中不适合添加的支撑面，设置额外扫描区域，并在扫描策略设置的过程中为其设置适合的工艺。   ●可以对模芯部件设置不同分区，并对分区设置不同的扫描策略。 ●针对不同Z轴高度，可使用不同的层厚和打印功率，对曲面较少的部分使用较大层厚加快打印速度。针对需要更高强度的部分，可以通过设置虚拟体，对相应部分设置更精细的扫描方式、保证强度需求。   随形水路绘制 © Oqton 3 模具基座设置   ●嫁接模具打印需要基座，并且使用的基板和普通打印不同。嫁接打印的基板一般会有多个孔洞，用于固定基座。 ●基座一般会包含提前进行机加工的底部，这些部分一般不包含弯曲的水路，使用机加工较为容易也更便宜。 ●另一类复合制造使用基座的原因是为了更方便进行后处理，基座不仅会作为模具打印的基底，也可直接用于机加工设备的固定基座。   © Oqton 接下来我们来看如何使用3DXpert，快速完成随形水路设计。 3DXpert设计随形水路具体步骤 1 3DXpert 手动画图快速绘制水路 ●3DXpert 能直接读取CAD模型，并直接利用CAD模型线段、曲面等特征上进行水路快速绘制。 ●如演示，无需更换到其他的CAD模型，使用3DXpert 软件、选取数模上的线段，进行一定偏移后，即快速生成水路的扫掠路径。 ●如果在数模上选取不到连续曲线， 甚至能直接进行曲线自动（以运算曲率、或指定曲率）进行线段间连接。 ●完成扫掠路径绘制后，直接利用3DXpert 的水路设计功能设置截面形状、尺寸（或截面面积以控制水流速率） 2 水路打印性分析 ●由于已知水路将以3D打印的形式进行制作，最优的方式显然是在设计时，就进行打印性分析，以便即时对水路设计进行修改。 ●如演示，过于“平”的水路设计在实际中非常难以打印，受重力影响，悬垂结构在3D打印中非常容易发生塌陷，因此越长的悬垂结构、往往约需要工艺工程师进行细致的工艺、乃至设计调整。3DXpert 的打印性分析与设计功能实时联动，变更截面形状即能快速解决悬垂结构风险。 ●另一方面，及时进行距离分析也非常重要。有时水路会距离其他重要部件距离过短，容易造成工艺瑕疵。在3DXpert中，我们可以通过设置不同等级的安全分析参数，快速、实时进行检测。 ●结合“一键规避”设计优化，十分迅速完成打印成功率有保障的随形水路设计。 3 3DXpert 自动生成水路 ●除了草图绘制水路，3DXpert 提供了更高自动化的“自动生成水路算法”。 ●首先通过框选、点选数模曲面或线，快速指定水路生成区域。…

基于挤出的FDM/FFF熔融沉积是应用最多的3D打印工艺，可以成形ABS、PLA、TPU、PP、PA、PEEK以及纤维增强复合丝材等等，该技术的应用领域覆盖了普通消费品、汽车、模具甚至医疗行业。可见，材料种类的多样化是满足不同行业具体需求的关键。但对于一些高性能材料，在打印端仍然困难重重。本期介绍的两款3D打印线材，一种最为昂贵，一种则最为寻常，在常规打印过程中，也充满挑战。 医疗植入级生物可吸收材料，价格堪比黄金 RESOMER®Filament是赢创（Evonik）推出的一种用于3D打印的生物可吸收线材，通过熔融沉积工艺可以将该线材制作成生物可吸收的3D打印植入体。标准线材包含了PLLA、PLGA、PCL和PDO, 可基本满足不同降解时间（从小于6个月到大于3年不等）和所有人体植入型医疗器械的应用。 作为价格不菲的医用植入级3D打印线材，Evonik RESOMER®以其多样化的定制规格，适用于各种生物可吸收植入物的高分辨率打印，例如心脏支架。处理这种精密线材时，极致的打印精度和可靠性那是必须的——每一次失败可能就会是上万元的损失和患者治疗的宝贵时间。3D打印技术参考了解到，其价格堪比黄金。 如此昂贵的3D打印线材，如何使用3D打印机实现生物植入物的精密制造呢？ 最寻常却极具挑战的塑料——PP聚丙烯材料 作为世界上消费量最大的塑料之一，PP（聚丙烯）拥有众多优点，首先它对酸、碱、酒精等几乎所有溶剂的耐化学性让其在许多行业都很有吸引力。同时PP还表现出非常好的抗冲击性和柔韧性，同时兼顾一定的刚性。这意味着PP打印的部件很耐用。再加上密度低，PP特别适合生产轻质和坚固的零件。它的亲肤，食品安全和生物相容等特性，也使其可以用于医疗技术和食品接触应用，并提供美观的高表面质量，同时材料可以有效回收——你在逛MUJI无印良品的时候会发现，无论是塑料储物箱、文件夹或者水杯都由PP材料制成的。 但PP则尚未被充分运用到FDM/FFF 3D打印中，收缩、翘曲、底板粘接和支撑材料不兼容等问题让打印过程中充满挑战。 Raise3D提供的解决方案 Raise3D OFP（开放式耗材）致力于帮助材料厂商根据不同的行业需求，为用户创造新的改性耗材，以推进3D打印技术在不同应用领域的加速发展。基于这一愿景，Raise3D OFP和全球3D打印材料领先企业一起，进行选型、测试、推广和业务开发。Raise3D OFP将全球最新的改性线材和全球170个国家的50,000多名专业工程用户连接起来。 7月15日10:00-10:40，Raise3D将通过直播，现场将讲解如何使用其Pro2 3D打印机，打印这两款极具挑战但有极大价值的材料。扫描下方二维码可观看直播内容。   关于Raise3D Raise3D是一家位列国际第一阵营、处于高速发展的国际化公司，以上海为全球总部，南通和苏州为制造基地，中美欧三地协同研发创新，在美国加州和荷兰鹿特丹拥有海外办公室和专业化国际团队。 作为国际一线品牌，公司自主研发 3D打印机、3D打印切片软件(ideaMaker)、 3D打印企业级云平台(RaiseCloud)，并构建了兼容并蓄的行业生态系统，为全球客户提供一站式基于3D打印的柔性化制造方案。 经过7年的发展，Raise3D的产品在全球范围内备受好评，拥有较高的市场占有率。根据调研机构 Context 最新的专业级3D打印机的销量报告，Raise3D销量全球第三，亚太地区第一。在取得这些好成绩后，Raise3D对未来的发展充满信心，并立志在2030前成为全球影响力前五的3D打印公司。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 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.中船重工工程师3D打印2000个独立零件，打造超级炫酷燃气轮机 4.如何利用不同金属3D打印技术——FDM、BJ、L-PBF与MIM技术的比较

7月11日，3D打印技术参考注意到一篇发表于Science，名为《Recreating the heart’s helical structure-function relationship with focused rotary jet spinning》的论文，被美国科学促进会评为是器官生物制造的重要一步。论文明确指出，所采用的聚焦旋转喷射纺丝 (FRJS)，是一种增材制造方法，可以快速制造具有3D几何形状可编程排列的微/纳米纤维支架。 ScienceAAAS对该论文的分析指出，心脏的泵血作用来自心肌细胞，它们组成了包裹心室的螺旋纤维。心脏每跳动一次，这种排列都会产生收缩与扭动的组合运动。虽然人们长期猜测扭动对心脏泵血效率十分重要，但心脏的螺旋组织结构与其功能的关系一直难以评估，这是因为使用当前的技术再现心脏肌肉组织的精细空间特征和复杂结构极具挑战。此外，导致心室扭动改变的结构异常与心力衰竭有关。 采用3D打印构建心脏已经取得了一些进展，但传统3D打印方式构建组织架构，以当前分辨率（约250μm特征尺寸）打印细胞外基质组件需要数小时到数天，如果以原生特征尺寸（1μm）打印一颗分辨率达到胶原蛋白水平的心脏可能需要数百年。另一种盛行的技术是电纺，它可以解决微纳米尺度打印的效率问题，但这种技术同样存在致命缺陷，那就是无法控制微纳米纤维的堆积取向，尤其是在不规则的3D形状物体中。 哈佛大学Kevin Kit Parker教授领导的研究团队通过一项全新的技术成功解决上述问题，采用聚焦旋转射流纺丝法（focused rotary jet spinning (FRJS)）来构建心脏的多尺度结构，包括受控排列和三维几何形状，建立了第一个人类心室与螺旋排列心肌细胞的生物混合模型，并表明肌肉排列确实可以显著增加心室在每次收缩时泵出的血液量。 FRJS被研究团认做是一种增材制造方法，它使用离心喷射纺丝快速形成聚合物微/纳米纤维，然后通过受控气流进行聚焦和空间图案化。这种方法允许快速制造在三个维度上具有可编程纤维排列的结构，因此以重建迄今为止通过当前生物制造技术无法获得的复杂解剖结构。 FRJS可以快速纺制单微米级的纤维，利用这一技术，研究团队成功打造出具有真实螺旋结构的心脏模型。FRJS可以让研究者严格按照心脏中心肌纤维螺旋排列的角度，重建单个甚至是4个心室的复杂心脏结构。而FRJS的效率同样惊人——其可以在一天之内重建微纳米尺度心脏模型。 之后，在心室上接种大鼠心肌细胞或人干细胞衍生的心肌细胞。在大约一周内，几层薄薄的跳动组织覆盖了支架，细胞跟随下方的纤维排列。跳动的心室可以模仿人类心脏中存在的相同的扭曲或拧动运动。研究人员比较了由螺旋排列纤维制成的心室和由圆周排列纤维制成的心室之间的心室变形、电信号速度和射血分数。他们发现，螺旋排列的组织优于周向排列的组织。 该团队还证明，该过程可以放大到实际人类心脏的大小，甚至达到小须鲸心脏的大小，然而这需要数十亿个心肌细胞。 因此，如果能够制造出具有相似结构特性的正常心脏，那采用该技术也可以故意使纤维方向错位以构建患病心脏的模型。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.欧盟批准人工心脏投入商用，3D打印心脏未来可期 3.清华-伯克利深圳学院类器官3D打印研究取得重要成果（附国产生物3D打印机） 4.上海九院郝永强教授：生物医用3D打印临床应用痛点及应如何落地

通过经优化、高性能、可靠的涡轮机械组件提高动力输出和燃油效率 更快、更经济高效地开发和部署节能涡轮机械组件 涡轮机械行业不仅竞争激烈，而且还面临市场要求提高燃油效率、降低维护成本和减少温室气体排放的呼声。随之而来的是对更短设计周期的需求，以及对满足或超过设计标准的高质量、可靠和高性能组件的持续需求。 适用于涡轮机械的增材制造应用 燃烧室组件 燃料喷射器、混合器和其他燃烧室部件具有复杂的几何形状，使用传统方法生产这些几何形状既困难又昂贵。通过实现功能上优化的设计并减少对多部件装配的需求，增材制造改变了这一困局。设计师可以使用先进的材料整合及生产高端涡轮机部件，同时提高整体效率。 定子叶片   与涡轮机械中的许多组件一样，压缩机和涡轮定子叶片以及集成定子承受强烈的热负荷和结构负荷。将多个部件装配件整合成一个部件可以提高生产效率和组件的可靠性，而高效冷却通道的集成可以提高热性能。 叶轮   燃油效率和设备寿命是涡轮机械要求中最重要的两个方面。通过将增材解决方案用于叶轮制造，可以通过改进设计特征和利用耐极端高温材料，将机械性能提升到新的水平。所有这些都可以实现，同时降低制造成本，并消除对昂贵且交付期长的模具和 5 轴加工的需要。 套管和管道   对于燃气轮机效率而言，适当的废气排放与大量的进气供应同样重要。两者都是通过管道实现的，这些管道在不同的安装中可能相对独特，具体视客户现场的需求而定。此外，高强度的涡轮机械外壳集合了极大的部件尺寸、专用材料和功能高效的复杂特征。为这些应用制作和维护物理模具既昂贵又费时，无模具的方法则可以根据安装要求进行定制。增材制造再一次通过高度准确的铸模简化了原型制造和生产。 应对涡轮机械挑战 应用开发3D Systems 应用创新小组 (AIG) 利用其数十年的增材制造专业知识，帮助 OEM 和供应商为其应用开发优化的解决方案。通过利用“增材制造设计”(DFaM) 方法，您可以快速开发和生产始终满足或超越行业要求的部件。 利用增材制造解决方案生产大型金属部件从硬件、软件和材料为客户提供极佳的设计灵活性、经济性和产品可靠性，这是任何减材制造方法都无法比拟的。从生产复杂的直接金属打印部件到用于精密熔模铸造的超大、轻质、无锑模型，可以满足各类涡轮机械需求。 技术合作服务从安装、实践培训和咨询支持，以及 3D Systems 为客户的关键部件开发通过预审的制造流程的能力，涡轮机械 OEM 制造商和涡轮部件供应商能够迅速自行实现批量生产，以降低成本和加快交付时间。3D Systems专业团队从预生产到全面量产的每一步都与您通力合作。 如需了解更详细信息，可扫描二维码进入涡轮机械应用页面下载电子书。 也可点击阅读原文，进入增材制造行业应用网站页面，了解涡轮机械与其他行业应用解析。 欢迎转发 主编微信：2396747576; 硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.盘点2022聚合物3D打印材料种类，为材料选择提供便利 3.新型生产级3D打印树脂在汽车工业中获得实际应用 4.【电子书】3D Systems推出大尺寸批量制造尼龙机SLS 380，将3D打印融入生产流程

在崇尚和推崇个性的当下，人们对个性化或定制化产品的偏好越来越强烈，以前的定制化仅限于T恤或手机壳等少数产品，而如今，消费市场高度细化，产品定制化已成为Z 世代消费者的首选，越来越多的行业也加入这场“定制热浪”。 作为一种新的商业业态，定制服务在获得大家追捧的同时，也暴露出一些不足，其中遭遇最大的挑战是成本和速度之间存在的“效益背反”的矛盾，即在快速响应客户定制需求的情况下，成本面临上升，而在守住成本的前提下，速度又不尽如人意。 如何处理成本和速度之间的矛盾问题，XEV 3D打印汽车的指定制造商Lobotics 3D提出了整体解决方案。该公司专注于将3D增材制造方案推向规模化生产，从设计到制造无缝链接，在研发初期即可高度利用增材制造技术的优势，解决传统增材制造解决方案中多环节耗时耗力、流程繁杂的痛点，大大提高了制作产品的工作效率、创造力和灵活性，同时将最终产品的成本和交付周期降到最低。 在规模生产的基础上，Lobotics将每一位顾客都视为一个单独的细分市场，根据特定需求来进行个性化定制，这项3D打印技术在汽车市场大受欢迎。阿联酋航空成立于1985年10月25日，是全球发展最快的航空公司之一，是世界为数不多拥有清一色大型飞机的航空公司。此前，阿联酋航空公司选择Lobotics合作生产了一批电动汽车，车门板上采用3D打印技术印上了“Emirates”的字样及logo，这些汽车也从原先的“千篇一律”变成一道靓丽的风景线穿梭在当地的大街小巷，充满个性的同时还助力扩大了阿联酋航空的知名度。 Lobotics在2022年最新推出了AMPS1200打印机，可根据汽车大尺寸打印部件进行设计，同时采用当前最先进的闭环直线电机系统，具有更高的运动精度，更快的速度和加速度，行程不受限制等特点。在速度和质量上，完全契合目前汽车市场的需求。同时，Lobotics使用的增材制造技术使定制零件生产更容易，打印更精确，成本也比传统方式低，有足够的市场竞争力。更值得一提的是，用Lobotics 3D打印材料打印出的汽车配件通过了欧洲L7车规认证，顺应了世界各国对可持续发展的环境保护趋势。 限时彩蛋福利如果你有个性化定制零件需求Lobotics 3D将为10位有实际需求的用户免费打印2.5KG以内单件样品扫描右方小程序码即可下单 限量免费欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.满足车规级材料成形，3D打印汽车XEV指定供应商的3D打印工艺与材料技术 3.打破垄断，国产米级超大幅面高温3D打印机，航空航天非金属优选方案 4.NASA将复合材料3D打印纳入未来技术储备和创新研究计划

贵州森远增材制造科技有限公司成立于2015年，隶属于贵州科学院冶金化工研究所，位于贵阳国家高新技术产业开发区，2019年被认定为国家高新技术企业，拥有多个行业内领先的尼龙3D打印创新应用技术与服务经验，自2017年开始，贵州森远与华曙高科成功建立战略合作关系，目前共拥有华曙高科选择性激光烧结设备10台，装机数量位于全国前列，是目前国内最大的白尼龙选择性激光烧结制件生产企业之一。在华曙高科先进的SLS技术的助力下，其产品交付时间最快可以达到24小时，验收合格率超过98%。点击链接可以查看详情： https://v.qq.com/x/page/f3345w8cuad.html?sf=uri “华曙高科是国内尼龙领域的知名品牌，从设备、材料、服务等方面都非常注重产业化用户的实际诉求，比如打印效率、打印质量、使用成本、售后服务等方面非常契合我们的需求，华曙设备的工艺开源，给我们提供了一个很大的材料和工艺自由度，能够为客户提供更加个性化和更加优质的服务，这也是我们所看中的。后期贵州森远还会继续保持跟华曙高科深度合作，为客户提供更高效、更优质的增材制造加工、技术服务，帮助客户提高产品市场竞争力，促进产业内企业技术革新与转型升级。” ——贵州森远总经理，吴泽宏   作为专业的增材制造、3D打印创新应用解决方案提供商，贵州森远重点面向制造业发展需求，提供增材制造技术咨询、产品数据处理、快速原型制造、终端零部件批量制造到产品后处理的全链条技术服务，为客户提供优质、高效的增材制造加工、技术服务，帮助客户提高产品市场竞争力，并实现数字化智能制造技术与相关产业的密切结合。

增材制造技术具有结构设计灵活性高、材料利用高的特点，为复杂构件近净成形提供机遇。目前能应用于增材制造的铝合金主要为Al-Si和Al-Si-Mg体系铸造铝合金。以2024Al（Al-Cu-Mg）合金为代表的锻造系高强铝合金，作为结构件广泛应用于航空航天领域。然而2024Al合金具有较高的热裂敏感性，凝固过程易出现热裂纹而难以采用增材制造打印成形。因此本研究采用原位自生方式引入TiB2纳米颗粒解决难打印高强铝合金成形问题，建立颗粒含量与晶粒结构及尺寸之间的关系，获得可与锻态2024Al合金力学性能相当的打印态材料。 异质颗粒的引入可有效提高2024Al合金的打印成形性，细化晶粒尺寸，增强构件力学性能，然而TiB2颗粒的引入对于晶粒组织的影响及晶粒细化水平尚不清楚，目前需要建立颗粒含量与晶粒尺寸之间的关系式，明确颗粒含量与微观组织的定量化关系。上海交通大学王浩伟教授团队联合上海光源、英国伦敦大学学院、英国卢瑟福·阿普尔顿实验室成功通过选区激光熔化技术制备出含不同TiB2颗粒的2024铝基复合材料，通过试验表征不同含量TiB2颗粒引入后，打印态构件晶粒组织由单一的粗大柱状晶演变为细小的等轴晶-柱状晶双晶区晶粒组织，提出了颗粒含量与等轴晶晶粒尺寸之间的定量化关系式。相关工作以题为“The role of in-situ nano-TiB2 particles in improving the printability of noncastable 2024Al alloy”的研究论文发表在Materials Research Letters上。 论文链接： https://doi.org/10.1080/21663831.2022.2080514 图1.（a-f）不同TiB2颗粒含量下打印态材料内部孔洞分布，（g）孔洞尺寸分布图，（h）打印态样品致密度测试结果，（i）不同颗粒含量粉末激光反射率测试结果 图2. （a-f）不同TiB2颗粒含量下打印态材料微观组织；（g-l）含不同TiB2颗粒打印态材料晶界分布及织构强度 图3. （a-c）试验所得不同颗粒含量打印态材料晶粒尺寸；（d）晶粒尺寸与TiB2颗粒含量拟合关系图 孙腾腾等采用选区激光熔化技术成功制备含不同原位自生纳米TiB2颗粒含量的2024Al基复合材料，研究表明，纯合金打印态微观组织主要为平均晶粒尺寸~38.8 μm的柱状晶，经颗粒修饰后，形成柱状-等轴双晶区的细小晶粒组织，其等轴晶约占75%，复合材料平均晶粒尺寸随TiB2含量增加而逐渐减小。同时，复合材料中大角晶界的百分含量相比合金以及传统制造方式所得材料大幅提高，可有效阻碍变形过程中的位错移动，提高构件力学性能。试验所得等轴晶晶粒尺寸与颗粒含量的立方根经拟合呈线性关系，所得关系式如下： 此研究首次对增材制造颗粒引入型2024高强铝合金颗粒含量与微观组织结构进行分析，通过调整TiB2颗粒含量，调控打印态复合材料微观组织及晶粒尺寸，上述成果为增材制造打印成形颗粒引入型高强铝合金的微观组织调控及颗粒的晶粒细化效率提供了理论依据和实现途径。   论文第一作者为博士研究生孙腾腾，王洪泽副教授、吴一高级工程师与汪明亮副研究员为共同通讯作者，论文其他作者包括上海交大王浩伟讲席教授、博士研究生高振洋、博士研究生金鑫源、上海光源付亚楠研究员、英国皇家工程院院士Peter D. Lee和伦敦大学学院Chu Lun Alex Leung教授。论文得到了国家自然科学基金、上海市自然科学基金、上海市扬帆计划、安徽省淮北市重大科技专项、欧盟玛丽居里学者项目的支持。 注：本文内容来自材料科学与工程。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.「金属仿生结构」难以创建，中科院金属所采用3D打印取得重要进展 2.清华大学：熔体流动如何影响金属3D打印中的枝晶生长 3.科学家对金属3D打印中的缺陷形成有了新认识，能充分控制熔池稳定性 4.国外正在开发一种基于蓝色激光的新型金属3D打印机

导读：近日，中国科学院上海硅酸盐研究所陈健副研究员首次提出高温熔融沉积3D打印结合反应烧结制备高固含量SiC陶瓷的新方法，成功制备出力学性能接近于传统方法制备反应烧结的SiC陶瓷。相关研究成果发表在《Additive Manufacturing》，并申请中国发明专利2项。 碳化硅陶瓷的应用与传统制造难点 碳化硅陶瓷是一种具有高强度、高硬度、高热导率、高化学稳定性等优异性能的陶瓷材料，被广泛应用于航空航天、微电子、汽车工业、核工业等领域。近年来，汽车工业、航空航天等领域都对大尺寸、复杂结构的零部件有强烈的需求。 碳化硅陶瓷的广泛应用 目前对各种复杂结构形状SiC陶瓷需求急剧增加，传统的制造方法复杂、耗时、模具设计制作周期长。由于其极高的硬度和脆性，导致其加工极其困难。刀具不仅磨损严重，而且还可能产生裂纹等缺陷，难以达到良好的表面质量和尺寸精度。基于以上缺点，结合3D打印技术的SiC陶瓷制备技术成为目前研究和应用的主要发展方向，能良好地解决传统陶瓷材料复杂形状难成型、难加工，制作周期长、成本高的问题。 主流3D打印工艺制造SiC陶瓷的不足 当前，3D打印工艺制造陶瓷的技术种类主要包括SLS (激光粉末烧结)、DIW（直接墨水书写）、SLA (光固化)、和BJ (粘结剂喷射)以及FDM（熔融挤出），上海硅酸盐所的科研人员对这几种的陶瓷3D打印技术进行了测试与认证。 与金属3D打印不同的是，陶瓷材料不能通过激光加热陶瓷粉末直接打印。直接SLS制件在烧结过程中产生的热应力难以避免产生裂纹，导致最终产品力学性能较差。 直接墨水书写（DIW）技术是将陶瓷粉末与各种有机物混合，制成陶瓷墨水，然后通过打印机将其打印到成形平面上形成陶瓷坯体。目前，该技术的难点是墨水中的固相含量太低，这会导致陶瓷坯体致密度较低。 采用直接墨水书写技术3D打印的Al2O3坯体 SLA是一种基于光敏陶瓷浆料光聚合的有效紫外光固化技术，是当前主流的陶瓷3D打印工艺，但由于碳化硅的高吸光度、高折射率，限制了浆料的固化厚度、固含量等参数。 粉体熔融沉积成型(FDM)3D打印技术在传统熔融沉积方法的基础上，采用粉体混炼然后挤出机构3D打印制备SiC陶瓷，该方法具有以下优点：可粉体打印，原料制备方便；在常温状态下，粘接剂粘结力强；在高温状态下，粘接剂流动性好；在打印过程中可以通过温控消除应力；打印样品在常温下强度大；打印产品可常压烧结制备或反应烧结制备SiC陶瓷；打印料可循环利用。 BJ工艺可以快速打印复杂形状，同时保持打印精度。然而，BJ工艺限制了粉末的填充密度，导致SiC体积分数受限。 NASA格伦研究中心采用粘结剂喷射技术打印的SiC陶瓷复合材料涡轮发动机部件 研究团队对比发现，常规的3D打印方法制备陶瓷材料，往往有机物含量较高，有利于打印成型，而陶瓷固含量相对较低，采用常压烧结方法一般材料难以达到高致密度，而SiC反应烧结是通过浸渗的熔融硅与坯体内的碳反应，将坯体中的SiC颗粒结合起来，从而实现陶瓷致密化。相比于常压烧结和热压烧结等常规方法，更容易实现材料致密化，同时反应烧结具有烧结温度低、烧结前后尺寸变化小等特点。 国产3D打印方案为高固相含量SiC陶瓷打印带来可能 如能实现SiC陶瓷大尺寸、轻量化、一体化制造显然是更好的选择。作为国内领先的金属/陶瓷挤出3D打印工艺的制造商——升华三维给出了解决方案——大尺寸独立双喷嘴打印机UPS-556系统。 PEP技术是3D打印+粉末冶金”相结合的金属/陶瓷间接3D打印技术，是Powder Extrusion printing的简称。研究团队使用PEP技术实现了高固含量SiC陶瓷材料的3D打印，结合反应烧结制备出致密高强的SiC陶瓷材料，从而解决SiC陶瓷材料复杂形状难加工，制作周期长的问题。 利用UPS-556系统，PEP技术将热加工过程转移到烧结步骤，这使得更容易管理热应力，因烧结温度低于其他类型的直接3D打印工艺中所需的完全熔化温度，并且热量可以更均匀地施加，从而确保了产品性能的一致性。 UPS-556采用独立双喷嘴设计，可以同时打印或者各自轮流打印金属和陶瓷不同种类材料的复合产品开发，实现复杂结构和产品的快速成形，大大节省了产品打印时间，具有操作简单、工业型、高精度、高质量、高性价比等优点。再结合反应烧结制备工艺在复杂结构碳化硅陶瓷产品近净尺寸成型方面形成了巨大优势，从而提高了产品生产效率并降低生产成本，为制造复杂结构陶瓷提供了新的工艺方案。 SiC陶瓷3D打印示意图 近日，该研究团队首次提出了高温熔融沉积结合反应烧结制备SiC陶瓷新方法。该方法采用高温原位界面修饰粉体，低温应力缓释制备出高塑性打印体，获得了低熔点高沸点的高塑性打印体，材料固含量超过60vol%；之后对塑性体进行高密度叠层打印，打印的陶瓷样品脱脂后等效碳密度可精确调控至0.80 g·cm-3，同时对陶瓷打印路径进行拓扑优化设计，可在样品中形成树形多级孔道；最终陶瓷样品无需CVI或PIP处理直接反应渗硅烧结后实现了低残硅/碳的高效渗透和材料致密化，SiC陶瓷密度可达3.05±0.02 g·cm-3，三点抗弯强度为310.41±39.32 MPa，弹性模量为346.35±22.80 GPa，陶瓷力学性能接近于传统方法制备反应烧结SiC陶瓷。 不同形状尺寸的SiC陶瓷 经加工的~200mm 3D打印SiC陶瓷相关研究成果发表在《Additive Manufacturing》，并申请中国发明专利2项。该方法有望实现低成本、高效率的复杂结构陶瓷产品近净尺寸成型技术的工业化应用。同时该塑性体打印方法避免了微重力条件下粉体打印潜在的危害，为未来空间3D打印提供了可能。 注：本文内容参考自研究团队已公开专利及中科院上海硅酸盐所公众号。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.几种主流陶瓷3D打印工艺的关键特点及航空航天应用面临的挑战 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.国家增材中心《大讲堂》第一讲：陶瓷增材制造控形控性关键技术

3D打印正在飞速发展。随着技术和材料的不断发展，3D打印可解决的各行各业中的应用从未如此多样化，或带来如此巨大的机遇。可以降低外包成本，加快迭代速度，以及优化生产和原型制造。得益于3D打印和材料开发创新，一种全新的商业模式正在逐渐开启。您对3D打印塑性材料了解多少？ 本指南介绍了3D打印塑料及它们的特殊特性和应用。包括透明塑料、尼龙、刚性耐用材料、耐热材料、复合材料、生物相容性材料等。 在深入研究3D打印之前，熟悉原型制造和生产可用的3D打印流程可能会有所帮助。3D Systems推出了较为齐全的聚合物3D打印工艺与材料，下面介绍与此相关的技术和术语。 立体光固化成型技术(SLA)通过使用光固化树脂来打印物件，这一过程称为光聚合，它是最精确的3D打印方式之一。与其密切相关的是FIGURE4技术，其采用投影，而非激光。 尤其适用于快速原型制造和小批量部件生产的是选择性激光烧结技术(SLS)等增材制造技术。SLS采用激光器作为能源来烧结塑料粉末，使材料结合在一起形成一个坚固的结构物。 单喷头多喷嘴打印(MJP)使用类似于喷墨打印的技术，但是通过逐层累积光固化树脂或浇铸蜡来构建部件和具有精细特征细节的模具。 全彩打印(CJP)是一种用于全彩部件的增材制造技术，其打印流程分为两个阶段，使用芯材和粘结剂来构建全彩色三维模型。 本指南采用实用方法，按塑料材料的明确特征和常规比较基础对这些材料进行分组。特性和用途类别包括铸造材料、复合材料、全彩材料、通用型材料、坚固耐用材料、耐热材料、透明材料和生物兼容性材料。还有许多同时适用于原型制造和生产应用的材料。 1 通用型材料 通用型材料分为类橡胶、弹性体、刚性超、柔性材料、超高韧性塑料等。 (1)类橡胶材料：拥有高撕裂强度和出色延展性的部件 特性：耐用；耐磨且抗撕裂、出色的细节和表面光洁度、良好的回收能力 适用于：垫圈、软管、密封件、最终用途部件的小批量到中批量直接制造等。   上图为Figure 4® RUBBER-65A BLK，是具有邵氏 65A 硬度和高断裂伸长率的中等撕裂强度、生产级品质橡胶，适合在Figure 4设备使用。 (2)原型制造弹性体：拥有高撕裂强度和出色延展性的部件 特性：类橡胶、优异的压缩特性、高伸长率 适用于：包覆成型模型、挡风雨条、密封件垫圈、轮胎面、手柄把手等；适用于工业和消费品应用的类橡胶和弹性产品。 上图为VisiJet M2E-BK70，黑色硬质弹性体，具有高达70的邵氏A型硬度和压缩后出色的回弹性，与ProJet MJP 2500 Plus设备搭配使用。 (3)刚性柔性材料：拥有聚丙烯成型部件的外观和触感 特性：精确、耐用、高柔性 适用于：原型制造、功能测、小批量生产、RTV/硅胶模具的母模和卡扣装配件等。 上图为Accura 25，适用于SLA打印机的通用柔性材料。 (4)超高韧性塑料：带来耐用模制塑料的外观和触感 特性：精确、耐用、抗冲击性、耐热性和防潮性。可媲美注塑成型和其他模具制造工艺。 适用于消费性电子组件、钻孔攻丝应用、卡扣组件、功能装配件、用于真空铸造的母模和快速原型制造等。 上图为最新推出的Figure 4 Rigid White材料，适用于当天生产出部件的不透明白色生产级品质刚性塑料。此生物相容性材料所生产的部件具有光滑表面光洁度、长期环境稳定性、耐久性，并呈现出洁净的白色。 (5)刚性塑料：注塑模具塑料的外观和触感 特性：刚性、耐用和光滑表面等 适用于：快速模具制造（要求耐高温的应用）、某些医疗应用和快速原型制造等。 上图为VisiJet M2S-HT90材料，与ProJet 2500 Plus搭配使用，适用于需要耐90度高温和生物相容性应用。 2 坚固耐用的材料 坚固耐用的材料分为坚硬材料、陶瓷强化复合材料、高性能复合材料、Nylon 11、Nylon 12、铝填充Nylon 12、阻燃Nylon 12、玻璃填充Nylon 12复合材料和耐高温Nylon 12。 (1)坚硬材料：坚固准确的功能性部件 特性：坚硬、刚性 适用于：设计验证、功能原型开发、耐用组件和卡扣、短期生产、RTV模具的母模。模拟和替代数控加工和注塑成型的 ABS 制品。 上图为VisiJet Armor(M2G-CL)，透明材料，与ProJet MJP 2500搭配使用。 (2)陶瓷强化复合材料：耐高温的坚固部件 特性：耐热性、防潮性、耐磨性、类陶瓷 适用于：陶瓷类部件、夹具、固定装置和模具、风洞模具、母模、水和液体处理件等。 上图为Accura PEAK材料，与ProX 800和ProX 950兼容。 (3)高性能复合材料：稳定、高刚度部件…

传统制造泡沫市场面临着许多挑战——从限制设计的昂贵模具，到高昂的运输成本，再到特定泡沫设计中无法轻松调整的强度和肖氏硬度。3D打印技术参考近日注意到Desktop Metal展示了其在泡沫3D打印方面的创新，采用子公司Adaptive 3D发明的弹性体3D打印技术，开发了新型泡沫材料，能够制造同时保持座椅预期性能和舒适度的轻型汽车和卡车泡沫座椅。 Adaptive 3D是优质光聚合物和弹性体开发的领导者，使用其独特的FreeFoam树脂和ETEC Xtreme 8K DLP系统进行3D打印，部件可以在大约160-170°C的烘箱中通过短暂加热循环实现按需膨胀。打印部件包含分散的热活化发泡剂，可在材料内部形成闭孔。这种高度可控的工艺使FreeFoam树脂能够根据树脂的等级按照2-7倍持续扩大打印尺寸，从而在所需的公差范围内制造最终部件，同时可以调整想要的柔软度或硬度。 自由泡沫加热膨胀过程 左：3D打印的原始尺寸；右：加热后的最终尺寸 自由泡沫的3D打印与测试 这种新工艺允许3D打印机生产比打印机原始构建区域更大的最终泡沫部件，并使泡沫产品能够以紧凑的尺寸运输，用户只需在组装或使用时使其膨胀展开即可。FreeFoam材料预计将于2023年广泛商用。 Adaptive3D通过无味、高韧性、耐应变、抗撕裂、生物相容性橡胶和类橡胶材料的增材制造，实现批量最终用途零件的生产。这种解决方案专为高产量制造而设计，同时保持低生产成本和卓越的材料性能。其服务客户涵盖医疗保健、工业、运输以及石油和天然气的广泛市场。 注：本文内容来由3D打印技术参考整理编辑，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：867355738；网址： 延伸阅读： 1.新型生产级3D打印树脂在汽车工业中获得实际应用 2.宝马领投弹性体高通量增材制造工艺，在汽车领域具有巨大应用前景 3.南科大在液晶弹性体3D打印研究方面取得新进展 4.工业聚合物3D打印工艺对比：HSS高速烧结、MJF多射流熔融和SLS激光烧结