过去一年，中国金属3D打印市场发展迅猛。据统计，国内拥有近百台金属机的服务厂商多达8家甚至更多。同时，随着关键性技术的攻克，增材制造的发展指向新的趋势：3D打印机逐步向大型发展，大尺寸高效成型能力逐步增强，金属3D打印迈进重量型、大生产时代！ 大尺寸设备意味着更高的工作效率，可以加快在航空航天、船舶、汽车等领域的应用，但也对打印工件的质量与精密性提出了更高的要求，打印后处理的问题也逐渐显现：金属3D打印的制造特点决定了粉末残留的必然性，如何有效清理大型工件内部残留的粉末，成为后处理的一个重要课题。 https://v.qq.com/x/page/m3333abn4ydtml 清粉3D打印后处理的重点环节 据了解，3D打印零件漫长的手工后处理和去粉化方法为制造商增加了不少成本。小型工件虽然可以人工进行清理，逃逸的粉末仍会对操作员身体健康产生不利的影响，更何况是大型精密工件？若想做好工件的清粉，做好以下几点是关键。 一是人工清粉的效率和安全问题。对于结构复杂且内部管路细密、质量较大的工件来说，人工清粉的技术有限，且不能通过摇动、振动等方法使粉末完全与工件分离，不仅清粉有难度，效率也很低下。 安全问题包括工件安全和操作工人的安全，工件安全是指若操作不当引起工件损坏，对制造商来说是致命的损失；不仅如此，清粉过程中若防护不当，操作工人长期吸入空气中的金属粉末，也会对健康造成极大的影响。 二是粉末回收再利用问题。粉末处理不到位首先会造成环境污染。金属粉末价格高昂，能有效、不影响粉末质量的情况下回收再利用能很好的降低成本。 大型工件的清粉问题要想处理好，必须在以上几点下足功夫！ TCB-100大工件清粉的解决方案 基于以上痛点，浙江拓博环保科技有限公司于2017年就开始对清粉设备进行了专门研发，并针对解放人力、保护操作员安全、保证工件安全、提高清粉效率、粉末高效回收等多个方面做了深入研究和试验，应对大型工件粉末清理的TCB-100防爆3D打印工件清粉系统由此而生。 TCB-100，针对航空航天、汽车、船舶等大型3D打印工件，可对其进行内部及隐藏空隙进行清洁工作。此系统以尽可能少量的人工操作，尽量多且高效的回收设备中残留的粉末为核心，节省时间高达90%，大大减轻人力负担，且能在惰性气体的保护下实现各种清粉操作，极大的保护了设备安全和人员安全。加之在密闭的空间内操作，操作员的劳保安全也能得到有效保障。 这一设备在实际投入使用中意义重大，对企业来说不仅意味着清粉时间的缩短，更重要的是为制造商缩短了交货时间。成本的降低，即是利润的增加，对企业来说，此类设备的使用大有裨益。 多管齐下，清粉效率大幅提升 那么TCB-100防爆3D打印工件清粉系统是如何实现高效清粉的呢？ 从负载设计上来看，大型、坚固的结构为大型工件的清粉提供了可能性，毕竟市面上少有应对大型工件的清粉设备。TCB-100防爆3D打印工件清粉系统可安装工件尺寸450x450x450mm，负载可达到130kg，此规格已能覆盖大部分市场上大型工件的清粉需求。 清粉的高效与否取决于清粉功能的设计。TCB-100针对复杂粉末路径难处理的特性，设备通过伺服电机使工件可360度立体旋转，确保无论工件内部需要清粉的粉末路径有多复杂都能够得到清理。控制工件的方式可采用程序来进行，也可通过符合人体工程学的摇杆来进行控制，并且可以通过摇杆控制工件旋转的速度。360度立体旋转，让粉末流动更加可控，也能根据实际情况加以调节，清粉更加便捷高效。 除此之外，振动装置和吹尘枪等套件的搭配使用，也提高了设备清粉的效率。设备通过振动装置对工件实施振动，从而将工件中密实的粉末被振散使其易于流动、脱落。配有吹尘枪套件用于高压吹扫狭小空间内的粉末，并且设有吸粉接口，可对接吸粉设备直接将粉末回收。如此一来，即便是复杂结构的工件，也能通过此装置顺利完成清粉的操作，粉末也能得到有效回收，不会对环境及人体造成危害。 安全防爆，更多人性化设计 后处理的过程中，除了要考虑到清粉的操作性与效率，对安全性的考虑也是重中之重。3D打印工件中的金属粉末通常都是易燃、易爆的，购置防爆设备一定要购买经过防爆认证的设备。TCB-100经过第三方权威认证机构认证，确保防爆性能符合相关规定，防爆性、安全性毋庸置疑！ 金属粉末活性高，容易造成安全隐患，提前做好防护便能大大规避风险。TCB-100的便捷操作性方方面面透露出人文关怀：全自动惰性气体保护，在线检测手套箱内氧含量、压力，面对突发情况可快速做出反应；全密封手套箱设计，在密封的情况下操作内部工件，防护到位，操作员的安全也得得到有效保障；充气密封结构，确保手套箱的高防护及氧含量的持续保持；进口耐磨、抗老化防静电手套，符合防爆要求，进一步保障操作员的安全；电器元件及PLC均采用国际一线品牌，如ABB，西门子，费斯托等，高质配件，质量有保证，保障设备的高效耐用。 作为一种专业的清粉解决方案，TCB-100还配有系统化设计，例如定制化全电动叉车、吸粉设备、筛分设备等供选配，配合清粉设备完成更加高效的运输、清粉、筛分、回收等一系列的工作。 当3D打印迈向新的发展里程，大尺寸、高精度和高性能将成为现在乃至未来设备的必备特性，也昭示着3D打印以实际行动助力着制造业产业升级。与此同时，后处理包括清粉等环节的辅助设备也将在市场占据一席之地。 2022年浙江拓博环保超大型清粉设备也即将面世，新品负载高达1000kg，安装工件尺寸高达850×850×1200mm，此规格可以涵盖到全球3D打印市场95%以上的工件尺寸。拓博希望大型工件甚至超大型工件清粉的问题将不再困扰3D打印技术的发展，将不断创新与突破，解决应用端遇到的难题。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.为大型、重型金属3D打印零件自动清粉至关重要 3.中国航天日 | 细数铂力特航天领域专用3D打印装备 4.王华明院士演讲：大型金属3D打印对重大装备结构、材料和制造业的影响

4.24日是中国航天日，我们不免想到3D打印技术在航空航天领域的应用日益增多。从长征五号运载火箭、天问一号火星探测器、新一代载人飞船到当前的空间站建设，3D打印在这些最新的航天产品上都在发挥重要作用。顺应趋势，国内金属3D打印龙头企业铂力特深度参与多项国家重点工程，持续开发多种新设备型号，在满足国内如火如荼的制造需求前提下，也促进了我国的增材制造应用水平的发展。 据3D打印技术参考了解，铂力特深耕行业超20年，自主研制开发了激光选区熔化成形、激光立体成形、等系列金属3D打印设备，其中航天领域专用3D打印及修复装备达9种，包括BLT-S310、BLT-S400、BLT-S450、BLT-S510、BLT-S600、BLT-S800、BLT-C400、BLT-C600、BLT-C1000。本期，我们将挑选其中的重点型号以及它们已经实现的航天应用进行介绍。 “铂”之重器 追光而舞——十激光BLT-S800 BLT-S800是铂力特在航空航天领域的集大成之作，可配置6/8/10光三种多光方案，是自动化、智能化的集大成之作。其中十激光配置的设备增产提效，助力大尺寸零件生产。更大的成形尺寸，更多的光束配置，全方位提升成熟设备的生产效率。BLT-S800的成形尺寸突破至800mm×800mm×600mm，可更大程度上满足大尺寸零件的成形要求，解决高端应用领域大尺度异形空间曲面特征、多特征跨尺度结构、镂空网状及空间连续拓扑包络等复杂结构的一体化成形难题。此外，更大的成形尺寸也可实现中小尺寸零件的批量化生产。 多个高品质光纤激光器联动协同打印，10光设备效率相较6光设备可提升30%以上，大幅提升打印效率。同时设备采用双向铺粉技术，减少单向铺粉的无效时间，提升零件打印速度。在保证零件质量的前提下，设备最高打印效率可达250cm³/h（与零件的形状、尺寸、材料和参数有关，与设备激光数量有关）。如此高效率、大尺寸的3D打印装备，是瞄准了圆筒型航天零件的高效生产和批量生产需求。 六年磨砺 大有作为——BLT-S600 铂力特充分调研航空、航天、发动机等诸多领域应用，结合自身数年的金属增材研发和制造经验，在保持高精度、高效率打印的同时，突破尺寸极限。BLT-S600设备最大成形尺寸达600mm×600mm×600mm，可满足多种应用场景零件尺寸需求，同BLT-S800一样，可实现极复杂结构的一体化成形，尤其适合生产圆筒型航天零件。 铂力特拥有的多光束拼接技术，经过长期的应用验证，对多种&多批次材料在不同成形区域内进行金相、尺寸精度、力学性能等全方位对比验证，海量的测试数据表明BLT-S600设备多光束搭接区域与非搭接区域产品质量及性能一致。多批次零件测试结果显示，零件精度、粗糙度、力学性能等均符合航空航天质量标准。其中，零件成形精度可控制在0.2mm以内，振镜拼接精度可控制在±0.05mm以内，零件表面粗糙度最低可达到Ra5，真正实现“用心精制”！ 2019年8月，中国航天科技集团有限公司捷龙一号遥一火箭将千乘一号01星送入太空。千乘一号卫星主结构是目前国际首个基于3D打印点阵材料的整星结构，其尺寸超过500mm×500mm×500mm，由BLT-S600通过铝合金增材制造技术一体化制备。千乘一号卫星的运行稳定，标志着用于航天器主承力结构的3D打印三维点阵结构技术成熟度达到九级，即实际系统成功完成使用任务。 突破极限 志存高远——BLT-S510 丰富大型的复杂零件一体化成型解决方案，面向中小型零件量产效率提升需求，BLT-S510具有500mm×500mm×1000mm的成形尺寸。自主研发的多振镜控制系统，实现了多振镜协同工作，特别是在控制重合区不同振镜打印时边界的搭接工艺方面取得巨大突破，搭接处成形尺寸误差小，搭接处熔融质量等同于或优于单振镜打印区的熔融质量。打印过程中高效稳定，为打印大型零件提供了有效的保障。 设备自主研发质量追溯系统，包含高清摄像机、传感器、光栅尺、数据库软件等，实现打印过程实时监测并记录，保证零件打印过程全程可追溯。设备顶部安装高清摄像机，会对每一层的打印状态及铺粉状态进行拍照并保存，通过观察已保存的照片可以对该零件所有打印层状态进行检查，可在打印过程中识别孔隙缺陷、裂纹缺陷、吹风缺陷、打印缺陷等多种缺陷，有效保证设备高产值高成品率，为设备稳定运行保驾护航。 BLT-S510特别适合生产长轴类航天零件生产，铂力特使用该设备协助了中国航天科工集团三院三十一所关于水下传递火炬的研发和制作工作。高度807mm的火炬外飘带使用BLT-S510四光设备，充分利用设备光路和打印幅面，仅用四天便将10套外飘带打印完成。 先行一步 瞄准未来——BLT-S450 BLT-S450系列设备可选配单激光、双激光和四激光三种激光器配置，满足不同应用领域使用者对设备成形效率的需求，且激光数量的变化并不影响整机外形，后期可单独升级；设备可选配多种尺寸加工幅面，最大成形尺寸可达450mm×450mm×500mm，满足不同尺寸零件加工及高效率批产需求。 此外，BLT-S450系列设备在打印同种材料条件下，可定制多种针对不同零件特征和不同关键质量目标（如：表面粗糙度，致密度和成形效率等）的工艺参数。 批量生产 “智”造升级——BLT-S400 升级后的BLT-S400完成了从双激光到三激光的转换，相比双光设备，生产效率提升34%，目前已累计运行超3万小时。三激光BLT-S400对提高批量化生产水平，大有裨益。 BLT-S400设备使用顶部落粉方式，配合双向铺粉模式。该模式可以减少设备工作时间中铺粉时间的占比，尽量将设备工作时间全部用于激光成形。此次AIRSHOW CHINA展会上展出的升级版BLT-S400设备采用三激光配置，更贴合长方形打印幅面，打印效率较BLT-S400双激光设备大幅提升。 这台设备特别适合航天小尺寸零件的高效生产和批量生产，星众空间出品的“灵巧号”太空实验卫星以及蓝箭航天“天鹊”80吨液氧甲烷发动机的燃烧室，就是由BLT-S400打印的。 引领行业 全能旗舰——BLT-S310 BLT-S310是铂力特中型尺寸的旗舰机型，主要应用在航空、航天、发动机、医疗、汽车、电子、模具、科研院所等领域；是空客认证过的主力机型，多次远销海外。 BLT-S310经过多批次迭代，技术成熟稳定，先进的流场设计使成形质量大幅提升。该设备的双向智能铺粉功能，在效率提高60%的同时智能化节粉。氧传感器冗余设置多层防护，可使关键参数不失真；反吹过滤系统可使滤芯寿命延长至1500H。 BLT-S310上搭载的智能模块可以保证故障分级自诊断、实时监控运行状态、打印全程可追溯、UPS电源断电可继续打印。同时还有精细光斑配置方案、BLT-MES系统、三维重建功能、永久型过滤系统、自动对准嫁接等选配模块，客户可以根据需求选择相关模块进行配置。在这些技术的加持下，BLT-S310成为目前应用场景最广泛的旗舰机型，可用于航天零件的研制和生产。 这台设备的典型案例是制造了长征五号搭载的世界首个基于金属3D打印技术的立方星部署器，该案例体现了采用3D打印技术加工微纳卫星部组件在批产化方面的重要潜力。此外，该打印机还为蓝箭航天3D打印了“天鹊”80吨液氧甲烷发动机的燃气发生器身部，该零件内有数十个冷却通道，最小特征尺寸精度达±0.05mm，金属3D打印技术实现了复杂结构一体成形，大大缩短了发动机装配周期，集成化设计还可有效减少了零组件数量，提高了发动机的使用维护性。 END 从能够用于航空航天领域零件3D打印的装备种类来说，铂力特航天专用装备型号多达9种，这无疑在国内具有领先地位；从粉末床激光增材制造技术的发展水平来说，目前国际上趋向于更大尺寸、更多激光方向发展，铂力特开发的8/10激光金属3D打印机能够稳定生产超过三万小时，代表着公司技术达到了国际先进水平。 凭借多年专业积累和工业应用经验，公司对加工单位最重视的设备可靠性、成熟度、智能化、打印效率等问题的逐一解决，使金属3D打印技术真正能够落地应用，尤其能够应用于中国航空航天领域，并成为该领域最重要的服务供应商。 时值中国航天日，随着中国空间站的建设以及未来深空探测任务的发展，相信中国航天对这一先进制造技术的使用会更为开放。届时，犹如BLT-510、BLT-S600、BLT-S800这些大尺寸、多激光、应用最多的航空航天专用3D打印机将会带来更多令人惊喜的航天应用。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.年度总结：2021年中国航空航天领域3D打印技术10大应用 3.3D打印技术在航空航天静态和动态发动机组件中的应用案例 4.2025年服务于中国航空航天等领域的金属3D打印装备将超六百台

4月24日是中国航天日，在本月央视CCTV 9播出的一档记录节目——《下一站，火星》中，节目在人类探索外太空历史的大视野下，以"天问一号”的飞行历程为线索，梳理出中国首次火星探测任务的缘起、研制历程及目标，涉及多个重要器件的研制过程。根据此前中国航天科技集团官方的消息，航天五院开发的3D打印自支撑晶格结构在天问一号探测器及祝融号火星车上成功应用；航天科技集团六院则将3D打印技术用于7500N变推力发动机最终相关零件的制造。除此之外，业内知名的服务商也曾对外公布参与了“天问一号”研制。3D打印技术参考发现，央视纪录片中特别报道了7500N变推力发动机的研制过程，这是我们第一次以记录的形式“窥见”它的神秘色彩。本文介绍的重点也在于此，这也是中国航天日特别报道的第一篇。 火星着陆的七八分钟，要经历高速进入火星、大气高温灼烧、超音速开伞、悬停避障等等一系列复杂动作。为了保证着陆安全，中国各地的航天工程师齐心合力，协同共建。其中西安的团队（航天六院）负责着陆器的刹车装置——变推力发动机。当天问一号下降到距离火星100km的高度，环绕器和着陆器分离。为使着陆巡视器降低运行速度达到着陆要求，作为着陆巡视器主发动机的7500N变推力发动机发挥关键作用，为着陆巡视器动力减速、悬停避障和缓速下降等软着陆任务提供轨控推力。 7500N变推力发动机开机，动力减速、悬停避障和缓速下降 这种发动机在探月工程中曾多次使用，嫦娥三号、四号、五号落月的最后阶段，都是靠这种发动机反推实现减速和悬停的。但仅仅几年过去，发动机的样子已经完全不同。探月工程使用的变推力发动机高达1.4米，但火星着陆器布局受限，给变推力发动机留的空间只有半米多，必须缩小身形，但技术指标却不能降低。虽然基本原理一样，但改进工作与研制一台新的发动机几乎没有区别。从总装布局到系统参数都要大幅改变，从理论验证到反复试车，每一个流程都必不可少。探月的发动机研制了八年，而天问一号的这个发动机包括验证到交付使用了仅四年。 探月工程和天问一号7500N变推力发动机对比 探月工程和天问一号7500N变推力发动机对比 制造过程中，改进型7500N变推力发动机与以往7500N发动机的性能和推力一样，但重量和体积只有以前发动机的三分之一，结构也更加优化、紧凑。发动机的对接法兰框还首次采用3D打印技术，“一次打印成型”避免大余量去除原实心棒材或锻件引起的变形，也保证了发动机与总体对接的质量稳定性。 天问一号着陆巡视器成功着陆 在3D打印技术参考最新的航空航天案例介绍中，NASA和Aerojet Rocketdyne的研究人员明确表示，与过去制造零件的方式相比，3D打印能够增加可负担性、缩短交货时间并大大提高系统性能。实际上，这项价值几乎被所有的航空航天制造商所认可。《下一站，火星》栏目在对7500N发动机的介绍中上不可能提及一项制造技术，但研制人员却明确标表示，与过去探月工程的发动机相比，研制时间足足缩短了4年，这无不让我们遐想是否有更多器件使用了3D打印，即使并未用来制造最终零件，但是否有可能用来进行原型制造，来加快设计迭代呢？ 天问一号火星探测器标注图（来自微博网友WLR2678） 在3D打印技术参考对中国民营航天的代表——深蓝航天和星河动力的专访中，双方都将3D打印技术应用到了相关产品的研发和制造中。深蓝航天雷霆-5液氧煤油发动机从方案设计到整机试车仅仅用时8个月，3D打印技术的应用加速了设计-制造-设计的迭代；星河动力则在“边界”系列轨姿控动力系统设计之初就将3D打印方案纳入考虑，3D打印使产品实现了轻量化、个性化、一体化、复杂化的总体性能提升。 更短的研制时间，更小的体积和重量，维持不变的性能和推力，天问一号的7500N变推力发动机在研制过程中是否更多的使用过3D打印技术，势必要等待以后解密。目前已公开的相关研究中，其推进剂贮箱采用了7055高强铝合金通过搅拌摩擦焊工艺制造，该工艺近些年来也被发展成了一种增材制造技术。 终归，在天问一号的研制过程中，金属3D打印技术确实发挥过重要作用。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.美军工商将3D打印用于最新高超声速武器和新型太空发动机关键部件制造 3.专访 | 3D打印技术如何助力深蓝航天快速成功实现火箭垂直回收 4.专访 |中国民营航天星河动力将3D打印技术用于火箭发动机制造

现代乘用车的汽油和柴油发动机采用全铝设计，成本和重量优化使用最新的传统生产技术。近年来，这些发动机的重量功率比呈渐进式增长，3缸和4缸发动机的质量功率比约为1.1kg/kw，反映了发动机在给定的生产边界条件下，材料特性、载荷分布和结构使用之间的平衡。这同时意味着，用常规生产技术进一步显著减轻重量是不可能的。 为进一步研究在新技术业态下发动机继续减重的潜力，德国联邦经济事务和能源部发起了一项名为LeiMot(轻型发动机)的研究项目，吸引了多家汽车工业重量级公司的参与，如FEV欧洲有限公司、大众汽车、亚琛工业大学以及弗劳恩霍夫的相关研究机构。项目旨在通过金属3D打印以及新型金属材料为发动机关键零部件减重。2020年8月，该项目现已进入了最终的发动机原型机阶段，通过使用纤维复合材料以及3D打印技术制成的部件替代传统的金属零部件，有望将最新一代内燃机重量减少30%。 采用金属3D打印的LeiMot发动机 采用金属3D打印开发的LeiMot发动机 因较高的机械负载能力，大众公司EA288Evo系列的2.0L涡轮增压直喷柴油发动机被设定为优化对象，并特别选中了汽缸盖和曲轴箱两个部件。这两部分均采用选择性激光熔融工艺制造，而不是像过去那样采用压铸铝。3D打印的高设计自由度不仅被用于减轻重量，还用于改善发动机性能。在LeiMot发动机概念的开发过程中，零部件的设计边界一直遵守3D打印的整个流程，包括支撑结构、打印方向和后处理。 研究人员首先对气缸盖和曲轴箱进行了功能分解。通过该方式，研究人员可以分析每个功能，并可以根据给定的边界条件进行设计优化。此外，研究人员需要确保LeiMot气缸盖能与大众曲轴箱实现相互兼容。同时，研究人员必须保留参考发动机的重要接口和组件，尤其是曲柄连杆机构、配气机构及换气组件。 优化汽缸盖——实现传统工艺无法实现的结构设计研究人员通过专门的设计方法，使厚度不大于２mm的材料实现了冷却、润滑及换气等功能，晶格结构的厚度明显小于２mm。与传统的铸造工艺相比，该方法可以根据负荷的不同而采用多种壁厚参数，且不会存在与传统制造相关的结构弱点。对于汽缸盖而言，工程师们需要对某些受到较高机械应力的区域进行加固，因为燃烧过程主要产生弯曲载荷，而整个发动机则要承受扭转载荷。减重与刚度的最佳比例是工字梁和集成封闭控制台的组合。最终，采用选择性激光熔融3D打印技术制造的结构优化AlSi10Mg汽缸盖重量减轻了2.3公斤，比原来的部件减重22%。 LeiMot气缸盖结构设计方案 带有晶格结构的排气道 3D打印技术的设计自由度有利于研究人员直接将各种结构集成到生产过程中。研究人员有针对性地对具有气隙和较少导热横截面的绝缘晶格元件进行了设计，从而优化了排气道的隔热效果，并可减少进入气缸盖冷却液的排气热量。在额定功率条件下，该隔热系统可使流入气缸盖的热流量减少5％。这可以缩短排气后处理系统的预热时间，并提高涡轮入口温度。 重塑曲轴箱——材料和结构要匹配性能 曲轴箱同样采用AlSi10Mg进行3D打印制造。考虑到曲轴箱的重量和刚度，决定采用铝制底座的短裙设计。通过减小轴承座的主轴承摩擦直径，可以用铝板底座替换钢制轴承盖。经过重新设计的曲轴箱（包括底座），与原始组件相比，重量减轻了5.1公斤。研究人员通过采用拓扑方法，对组件的主要流动路径进行了优化分析，并为隔板外部等低应力区域设计出了空腔和晶格结构。 对于接近极限的轻型设计方案而言，研究人员在设计过程中对材料特性进行了深入了解。由于该款材料有着特殊的微观结构，通过3D打印技术生产的部件的机械性能与通过传统铸造工艺制成的部件的机械性能之间，存在着显著差异。因此，研究人员通过样本研究了3D打印铝合金在不同温度下的多项机械性能，并将结果用于计算。 LeiMot曲轴箱 LeiMot水套 为进一步改善曲轴箱的冷却性能并使气缸温度实现均匀分布，研究人员在缸套间采用了宽2ｍｍ、高3ｍｍ的椭圆形冷却通道，以此对内孔进行冷却。此外，水套内部为经过充分优化的晶格结构。该结构扩大了传热面积，改善了冷却液流动过程，并提高了气缸刚度。改善后的缸套冷却系统可使缸套变形更为均匀，并能相应改善摩擦和漏气现象。 除此之外，通过采用3D打印技术，研究人员设计出了无明显偏转现象的新型油道方案。气缸盖和曲轴箱中的油道（直径范围为3-8mm）可实现直接打印。弯曲的通道和平缓变化的横截面会使气缸盖和曲轴箱内部管道系统的压力损失降低约22％。 END 归功于增材制造方法，该项目开发的概念发动机最终将配备最少数量的组件，通过极少的组件和高功能集成来最小化材料使用，最终基准柴油动力乘用车的主要部件减轻了约21％的重量，同时也提高了动力总成效率、运行性能、热管理能力，并且改善汽车噪声、振动和舒适性。 LeiMot研究项目有力证明了新制造工艺的设计可行性。此外，该项目还有助于研究人员探索用于内燃机开发的新方法。2021年，FEV公司将制造出5个LeiMot产品原型，并通过机械和热力学试验对其进行检验。 在中短期内，大批量通过3D打印技术生产的组件依然很难与大众市场的传统制造工艺进行竞争。在飞机部件制造等小批量生产过程中，3D打印技术已成功应用于小型部件中。未来，研究人员还可以采用混合解决方案，将3D打印技术与传统制造工艺结合在一起，从而进一步提升制造品质。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576; 硕博千人交流Q2群：838951316；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.大型零件增材制造整合设计，看GE增材高级设计工程师如何说 3.因零件整合，3D打印为一体化制造带来的60余项改变 4.更轻、更坚固、更紧凑，SLM Solutions为保时捷3D打印大尺寸电驱动器外壳

近日，3D打印技术参考获悉，知名骨科企业北京科仪邦恩医疗器械科技有限公司研发的国内首个基于激光选区熔融工艺（SLM）的3D打印关节植入物“Apex 3D 髋关节假体”，通过国家药品监督管理局（NMPA）的审批注册，获准上市！标志着激光选区熔融3D打印工艺在国内正式应用到关节置换领域！ “Apex 3D髋关节假体”采用 Ti-FOAM 3D打印骨小梁结构，经过前瞻性、多中心、随机对照临床试验后，结果表明其安全性、有效性表现优异，其对照结果优势显著。“Apex 3D 髋关节假体”在研发和制造过程中，充分将临床应用和其工艺特点相结合，最大程度发挥出激光选区熔融工艺（SLM）的高精度打印优势，其最小丝径可达到 300μm，孔隙率可达 80%，更能呈现类松质骨结构，相比传统工艺制造的微孔涂层假体能提供更好的骨长入效果及固定强度。 “Apex 3D 髋关节假体”在国内的批准上市，可为髋关节假体初次置换、翻修、个性化定制等提供更具优势的临床解决方案，同时其类松质骨的三维结构针对复杂关节置换，例如翻修手术患者以及DDH的病人提供了优异的骨整合效果，保证了最佳的骨长入，降低了手术失败风险，大大提高假体的生存率，给患者带来更多福祉！ 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.3D打印PEEK植入物迎来重要发展：国家药监局发布注册审查指导原则 3.视频：国家增材中心《大讲堂》——生物金属的3D打印及医疗应用 4.迈向关节3D打印的未来：Nature发布戴尅戎院士团队生物3D打印项目专访

Aerojet Rocketdyne（洛克达因）被公认为是美国航空航天和国防领域的领导者，主要服务于导弹、太空探索、国防和军备市场。其知名项目包括为NASA阿尔忒弥斯重返月球计划开发太空发射系统（SLS），以及为美国高超声速武器提供超燃冲压发动机等。 值得注意的是，在其最新的宣传中，洛克达因均将3D打印技术用于以上两个项目的相关研究和制造中。 为最新高超声速武器3D打印超燃冲压发动机，零件数量减少95% 2022年3月中旬，美国成功测试一枚高超声速导弹，但因目下皆知的局势原因未及时公布消息。这枚由洛克希德·马丁公司生产的高超音速巡航导弹从B52轰炸机上发射，以大于5马赫的速度飞行，飞行高度超过19812米，飞行距离超过482.8千米。该超声速导弹由Aerojet Rocketdyne超燃冲压发动机提供动力，而该发动机的制造采用了3D打印技术。 洛克达因表示，通过使用创新的制造技术和材料，他们不仅提高了产品性能，同时大幅降低了成本和开发时间。而在此次测试中所使用的超燃冲压发动机因使用3D打印技术，使零件的数量相比此前X-51A Waverider（美国另一款高超声速武器）的发动机零件减少了95%。 再生冷却薄壁夹层结构 超燃冲压发动机的功能要求其采用再生冷却热防护技术，即燃烧室外层需要覆盖精密流道，以实现燃料对燃烧室的冷却，因此其结构非常复杂。采用传统工艺制备，需要将其分解成数量众多的零部件、加工成型后经由复杂装备得到，由此，复杂的装配尺寸链传递将直接导致相关零部件需要具备非常高的加工精度，而且加工与装配消耗的时间也将导致燃烧室制备周期相对漫长，此外大量的零部件装配势必引入较多的附加质量，这些无效质量将使整台发动机的有效推重比降低。 超燃冲压发动机测试过程 这种特殊的结构特点非常适合采用3D打印进行一体化制造，这也是零件数量大幅减少的原因。同时，也为更好的气动热性能、制造的可负担性、可扩展性和快速制造创造了条件。实际上，不仅洛克达因，其他多个国家都在采用3D打印技术开发适用于高超声速武器的超燃冲压发动机。 为 NASA 3D打印太空发动机关键部件，质量、尺寸、成本均大幅降低 除了武器装备，洛克达因还为太空任务提供服务。本月，该公司透露使用金属3D打印技术制造了更小更轻的飞行器关键部件。最新公布的这个案例是阿尔忒弥斯计划的一部分，所制造的部分被称为“四重”反应控制系统，包括四个单独的推进器，能够控制航天器在飞行过程中的滚动、俯仰和偏航。该部件最初是为阿波罗任务创建，已有60年历史，项目团队希望重新设计并采用增材制造以提高效率。Aerojet Rocketdyne团队希望使推进器更可靠，减少整体零件数量，使它们更易于组装和维修，同时还要减轻重量。 公司航空航天工程师兼任务架构师表示，在整个阿波罗计划期间，美国宇航局生产了650多个这种推进器来支持六次登月，花费了巨额资金，然而对于所有复杂的任务，越是负担的起，确保完成的机会就越大，而金属3D打印在此方面发挥了关键作用。 四推进器模块传统与现代的设计 重量减轻可以降低发射成本，同时还允许在飞行器上放置更多组件，从而可能延长服务期或提高其任务能力。而易于组装则将降低制造成本，特别是可能面临整体项目时间表经常被压缩的情况，同时由于组装工作通常需要在洁净室环境中进行，因此易于组装非常重要。 零件数量的减少使公司更容易迭代新设计，这也意味着需要制作的工具要少得多。这显著减少了工艺开发的时间并降低了成本，更少的零件意味着更少的流程和工艺步骤，以及更少的零件和材料之间的相互依赖性。只要3D打印步骤得到很好的控制，就可能更容易达到目标。这确实意味着将风险更多地集中在作为一项技术的3D打印上，但这可能意味着更少的紧固件、焊缝、胶水和其他材料的相互作用而导致的意外故障。 优化的喷射器模块内部结构 然而，所有因制造产生的成本都是其次，因为太空任务过于昂贵，如若部件发生损坏则需要人员在外太空修理，其中的风险可想而知。3D打印一体化设计和制造将这些可能的风险尽量排除，并能够增加器件的安全性。 Aerojet Rocketdyne在初步优化后采用IN718打印了概念模型，但由于悬垂问题，工程师不得不添加大量支撑来防止热变形，此后还需要去除支撑，这不仅增加了产品成本且对表面质量造成了影响。项目团队认为仍有大量轻量化和拓扑优化的空间，即便在重新设计过程中消除了大块不必要的材料，但仍不完美。最终Aerojet Rocketdyne选择与nTolpology为该项目的推进器进行重新设计，并由Velo3D提供制造服务。 优化的喷射器块的横截面 nTopology的技术人员对“外壳”喷射器主体的块状结构进行了进一步优化，在复杂流体端口和通道周围留下一致的壁厚，同时消除应力集中区域，并采用晶格结构填充由此产生的空隙，增加了它的强度和刚度。 Velo3D在业内以无支撑打印而闻名，且拥有独特的解决方案来减轻打印材料内累积的内应力，是少数能够成功打印大型复杂钛零件而不会开裂的金属增材制造系统供应商之一。最终3D打印的钛合金结构优化推进器在重量、尺寸、制造成本方面均大幅降低：与传统制造版本相比，质量仅有以前的1/5，尺寸减小了一半，制造成本也仅是此前的1/3。而且由于它包含的组件少得多，因此组装起来也更容易，在操作过程中发生故障的机会也更少。   实际打印的喷射器结构 实际打印的喷射器结构 项目团队人员表示，通过利用增材制造和先进的软件技术，与过去制造零件的方式相比，3D打印能够增加可负担性、缩短交货时间并大大提高系统性能。他们的下一步是演示这个概念模型，并将进行实际测试。 END 洛克达因公司在二十多年来一直致力于将3D打印技术整合到其火箭发动机、导弹和战术防御系统的生产过程中。公司的增材制造团队使用GE旗下Concept Laser以及EOS和Velo3D的装备来满足3D打印制造需求。洛克达因高级项目经理在2020年就表示，公司多年来不断加深对3D打印材料、工艺及设计的理解，掌握不同系统组件使用温度范围（-254~3316℃）内的材料特点，彼时已开发了至少11种合金；其他还包括如何依赖设计实现组件整体、一体化制造，从中节省成本、加速设计迭代。 注：视频演示请查看3D打印技术参考视频号。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext + PM South China解锁增材智造新技能！ 3.兵器：3D打印助力巡航导弹等高超声速武器制造 4.中国日报海外版：3D打印加速中国导弹生产

3D打印技术参考注意到，中国日报海外版3月21日发表了一篇题为《3D printing speeds up production of missiles》的文章，介绍了中国最大的导弹制造商——中国航天科工集团利用3D 打印加速巡航导弹设计和生产的事例。这可能是国家期刊为数不多的以英文版介绍中国兵器的新制造技术。 文章以导弹燃气舵的制造展开，航天科工三院高级技术人员表示，采用传统技术制造一个燃气（方向）舵往往需要数十名技术人员和工人花费一到两个月才能完成，且涉及铸造和焊接等一系列工序。3D打印技术参考查询发现，燃气舵位于导弹尾部发动机之后，通过改变发动机燃气流产生改变导弹飞行姿态的侧向控制力。然而，该部件只是导弹上面的一个小部件，因此可以想象，以传统方式制造一整枚巡航导弹需要多少人力和时间。 导弹燃气舵 如今不同的是，该院通过采用3D打印技术，几个工人一周内就能造出一个方向舵。相关负责人指出，3D打印技术因此节省了大量劳动力、时间和成本，在产品重量和精度控制方面，也比机械加工要好得多。以往采用机械加工手段制造的方向舵表面粗糙，需要工人使用机器和大量时间来打磨，在此过程中，很大一部分金属被切掉和浪费。相比之下，3D 打印的零件表面非常光滑，仅带有少量的加工余量——这意味着零件几乎可以直接安装在导弹上。 “多亏了3D打印技术，我们的生产效率和质量有了很大的提高。” 该院增材制造技术创新中心一焦姓工程师表示，在制造大型导弹部件时，3D打印使原材料的利用率提高了数十倍，而且产品具有更高的结构强度和更好的合格率。他表示，航天科工三院是中国航天工业3D打印技术的最大用户，技术人员正在利用该技术制造许多巡航导弹部件，如发动机和机身面板。 与此同时，增材制造技术中心与该院武器装备设计部门合作，将3D打印技术直接引入到新型导弹的设计中。“设计师可以考虑哪些组件适合‘打印’，这项技术可以给工程师更多的想象和创新空间，让他们能够设计出传统方法难以制造但3D打印容易制造的先进、复杂的组件，毫不夸张地说，3D打印技术将彻底改变导弹的设计工作。” 国庆阅兵期间的武器装备 国防工业军事观察员吴培鑫表示，未来很可能会将3D打印机带到战场，让士兵可以根据需要在现场打印和组装导弹。美国和澳大利亚的地面部队已经展示了使用SPEE3D和Markforged等的特定于战场的技术和系统。 随着我国国防战略全面转型，航空航天装备升级换代节奏有望加快，航空航天零部件制造正处上升期。随着国家“十四五”规划重点内容将围绕新一代航空装备、精确打击武器、无人装备及信息化装备为重点，新一代航空航天装备及精确打击武器将进入批量装备阶段。 国庆阅兵期间的武器装备 在导弹研发和制造方面，3D打印独特的轻量化制造特点能够提升导弹的使用效益。根据解放军报信息，3D打印导弹与传统制造方法相比，不仅能够降低成本，还能极大缩短导弹零部件的设计和更新时间。有资料显示，国内外都正在研究将3D打印用于巡航导弹等高超声速武器所使用的超燃冲压发动机关键零部件的制造。3D打印技术还能够解除弹头制造中的各种限制，可以改善导弹的热力学性能并尝试之前无法使用的设计。雷神、洛克希德•马丁等公司早在2016年就已尝试通过3D打印寻找新的导弹部件制造方法，根据公开资料信息，导弹弹头减重1KG，可增加12至15km的射程。因此认为3D打印对导弹性能具有明显提升，在该领域需求有望持续提升。 3D打印用于巡航导弹高超声速武器所使用的超燃冲压发动机关键零部件制造 根据国防部信息，2021年上半年全军基础训练强度明显增大，弹药消耗大幅增加，采购量也有望持续上升。去年8月，我国导弹武器系统研制、生产单位和空天防御事业发展的领军单位——中国航天科工集团二院第二总体设计部发布消息称，实现了某型飞行器产品复杂结构的3D打印集成制造，并指出这是3D打印技术在航天领域飞行器研制中的重要里程碑，进一步提升了飞行器轻量化水平，为未来新一代飞行器发展提供了有力支撑。 中国航天科工集团二院二部实现某型飞行器产品复杂结构3D打印集成制造。图片来源：中国航天科工集团二院二部 二部专家介绍，航天飞行器产品结构零部件多，生产周期长、成本高。此前，一套复杂结构产品的部件常常由数十个零件组成，每个零件都要建立三维模型并设计“个性化”的工艺流程，随后在数字机床上逐一进行生产加工，生产周期往往按月计算。同时，由于“车铣刨磨”等传统机加工艺的限制，要让飞行器“瘦身减肥”很困难，直接影响飞行器的性能提升。有时候，结构设计师为了减少几克的重量也是煞费苦心。如今，通过3D打印技术实现面向增材制造的一体化结构设计与制造，可使复杂部件的零件数大幅减少，通过一体化三维建模后导入3D打印机中直接成型，一台打印机可实现多个零件的同时打印，制造时间从几个月缩短到十余天。同时，随着零件数量的减少，部件装配环节也更简化, 结构可靠性和装配效率大幅提升。 航天科工三院增材制造技术创新中心的工程师还表示，3D打印技术在该院无人机生产方面也具有巨大潜力。3D打印技术参考在2021年增材制造材料创新发展论坛获悉，我国翼龙无人机上面就有多个3D打印的零件应用。 翼龙无人机上面就有多个3D打印的零件应用 随着需求量的增加，以及军民融合改革的深入推进，一些制造需求将进一步释放到上游民营企业。3D打印技术参考曾经撰文指出，2025年服务于中国航空航天等领域的金属3D打印装备将超六百台。在以技术革新追求大规模生产前，3D打印通常仅在产量较低时具有经济性，因此适合定制化、设计快速迭代的小批量制造。伴随着设备、材料、服务供应商技术不断突破，3D打印开始逐步在大规模生产上具有经济性，具有大规模生产能力的“增材制造2.0”将使3D打印迎来一个高速发展的十年。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流QQ2群：838951316；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.2025年服务于中国航空航天等领域的金属3D打印装备将超六百台 3.武器准备专题四：我国新一代军机普遍使用3D打印技术 4.兵器：3D打印助力巡航导弹等高超声速武器制造

孔隙一直被认为是金属3D打印的不利因素，这种缺陷不仅会导致致密度降低，还可能成为循环载荷条件下的裂纹萌生点，因此对疲劳寿命产生不利影响。然而，NASA喷气推进实验室（JPL）的研究团队展示了最新的研究成果，将孔隙这一不利因素充分利用，使其对3D打印的零件起到积极作用。研究分别给出了激光粉末床熔融工艺下AlSi10Mg、316L不锈钢、Inconel625和Ti6Al4V不同工艺条件下的孔隙率水平，并描述了预测多孔材料特性的模型。 按照NASA JPL团队的描述，多孔材料并非一无所用，在轻质结构、毛细管结构、通气或过滤器组件以及医疗植入物和组织工程中，材料孔隙率是必要的特征。多孔材料的另一个主要应用是两相热流体控制装置，如热管和蒸汽室。在许多应用中，多孔材料的设计是需要控制三个要素：有效孔隙半径、渗透率和孔隙率。 NASA JPL团队3D打印的具有多孔特征的试样 对于热流体应用，如果需要较大的毛细管压力差，则有效孔隙半径应较小。轴向液体流动阻力是渗透率的函数，渗透性决定了穿过显微结构的液体压降，因此决定了液体传输能力。孔隙率有助于提高导热系数、屈服应力并减轻重量。这些多孔特性以非线性方式关联，设计人员必须始终在这些竞争因素之间进行平衡，以获得应用组件的最佳设计。 JPL 团队已经提交了多项专利，其中包含这项技术的应用。研究团队还展示了采用该技术制造的3D打印实心多孔金属NASA/JPL杯垫的正反面，它可以吸走杯子下面的水分。 NASA JPL团队3D打印的具有多孔特征的杯垫 多孔材料制造最常用的方法是“烧结粉末”技术，颗粒混合物被压实并烧结在一起。然而，这种工艺制造的零件内部结构较为随机，会使零件的流体热行为不均匀。此外，几乎不可能制造出由固体和多孔材料组成的整体件。这限制了多孔材料的使用，并给包括多孔结构的设计带来了困难。原则上，SLM金属3D打印技术的使用可以克服这些问题，因为它可以完全控制多孔材料的整体结构。 目前已有许多使用SLM技术制造多孔材料的研究。报道最多的方法是通过设计和打印具有最高激光分辨率的多孔结构，这种方法通常是通过开发具有定义的晶格结构来实现的。使用这种方法制造的多孔结构已成功制造，并已被证明可实现100μm或更大的孔半径 。该技术存在两个限制：（1）孔径受到设备分辨率的限制；（2）需要构建整个多孔结构零件的模型。 采用结构设计实现的多孔结构 另一种3D打印多孔材料的方法是调整激光参数，使粉末材料不被完全熔化。使用优化的激光参数，已经证明可以生产有效孔径小于10μm的多孔材料。此外，该方法不需要对多孔部分进行详细的CAD设计，显著降低了计算成本。尽管与前一种方法相比有优势，但后一种方法产生的多孔特性和激光参数之间的关系在以往研究中并未明确。目前还没有全面的参数优化研究来了解激光参数和多孔性能之间的关系，并改进微结构的制造和设计。 通过工艺控制实现的多孔特征零件（来自KIT） JPL 团队的研究工作就在于系统解释了这些多孔结构与激光参数之间的关系。根据实验数据，有一系列的能量密度可用于为每种材料构建多孔特征。该能量密度范围存在上限和下限，在此范围之外，粉末材料要么过度熔化（导致所有孔隙率丧失），要么熔化不足（无法形成连续结构）。 通过SLM制造的AlSi10Mg、不锈钢、In625和Ti6Al4V多孔材料的实验和分析研究 为了建立能量密度和所需孔隙率水平之间的相关性，研究团队绘制了总孔隙率、激光功率和能量密度之间的关系图。研究表明，决定孔隙率的关键参数不仅仅是能量密度，还有激光功率。孔隙率在相同的能量密度下是可变的，特别是当激光功率较低时。例如，当激光功率为57-228W且能量密度相同时，AlSi10Mg的孔隙率在 26.9-12.2%之间变化。对于Inconel625和Ti6Al4V，在相同能量密度下，当激光功率小于150W时，孔隙率也是可变的。另一方面，当激光功率较高时，孔隙率几乎是恒定值。例如，当激光功率在228-342W、能量密度为20J/mm3时，孔隙率约为10% 。在其他材料中，当激光功率在相同能量密度下超过阈值时，孔隙率是恒定的。这表明当激光功率低于每种材料的阈值时，实际应用于粉末的激光功率可能不是设定值。较低的激光功率可能容易受到熔化热扰动的影响。为了减少构建误差，希望激光功率高于图中的阈值。换句话说，当激光功率超过阈值时，相同的能量密度可能会产生相同的孔隙率。 最后，使用本研究的技术已开发出了实际应用，并已成功用于两相热控制装置的制造。通过增加对如何制造和控制多孔材料的理解，可以提高使用3D打印技术制造新型多功能零件的能力。 注：研究原文已上传QQ群。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流QQ2群：838951316；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.3D打印研究成果下载：花费5年、1720万欧元，提交5500个样本，专注于缺陷和工艺分析 3.爆款集结！中国3D打印机大厂纵维立方春季发布多款新品 4.3D打印复杂结构热交换器并将其一分为二

2021年12月7日，谷神星一号商业运载火箭于酒泉卫星发射中心发射成功，星河动力(北京)空间科技有限公司（下称“星河动力航天”）成为了国内首家掌握500km一箭多星商业发射能力、首家实现连续发射成功的民营航天企业，该公司秉持“固液并举”发展战略，同步自主研制的中大型重复使用液体火箭智神星一号在两个月后也传来好消息——主动力装置苍穹50吨级液氧煤油发动机试车圆满成功，辅助动力系统300N、50N发动机单机地面热试车，这标志着该公司中大型重复使用液体运载火箭蓄势待发。 根据此前的公开信息，我们已经了解到星河动力公司已经开始使用3D打印技术，这是实现低成本和快速研制的重要因素。近期，3D打印技术参考专访了星河动力，公司研发团队首次向媒体介绍了这项技术的应用情况。 星河动力3D打印技术应用概况 星河动力可重复使用中大型液体运载火箭“智神星一号”主动力装置“苍穹”发动机内部的一些壳体类零组件的空间结构、叶片类零组件的叶型以及推力室类零组件的流道均较为复杂，使用传统的机加工艺方法难以实现，且加工周期较长、成本较高，3D打印存在明显的技术和工艺优势。借助于此，星河动力在该发动机中大量使用3D打印技术：涡轮泵3D打印件重量占比约65%，发生器3D打印件重量占比约75%，主管路90%为3D打印件，推力室3D打印部分占比约30%，阀门壳体类零件约90%均为3D打印制造。“苍穹”40吨液氧/煤油发动机星河动力小型运载火箭“谷神星一号”的四级——“边界”轨姿控动力系统，其中的集合环以及经进一步改进后的多机集合块也使用了3D打印技术，从而极大简化了管路接口，优化了机加过程。 2000N轨控发动机产品 在“边界”系列轨姿控动力系统设计之初就将3D打印方案纳入考虑，因为动力系统设计原则之一就是低成本、高效能，3D打印与动力系统的设计原则需要契合。与传统的设计思路相比，设计师不再一味追求结构简单、线条单一、易于加工的零件形式，而是以性能、强度、重量等为主要导向的优化结构，且要与3D打印成型具有良好的匹配性，因此对设计师也提出了更高的要求。通过该路径制造的产品，实现了轻量化、个性化、一体化、复杂化的总体性能提升。 然而，当前大部分设计师的设计经验主要来自传统机加，3D打印相比于传统机加在设计上需要额外考虑产品型面、弧度、角度、支撑以及打印方向等问题，初次接触3D打印的设计师设计的产品可能无法直接打印，需要反复几次，但熟练3D打印产品设计基本原则后，则能快速设计出传统机加难以加工的产品构型，与仿真软件相结合能够设计出质量轻、强度高、性能好的产品。 3D打印为星河动力火箭发动机制造解决了哪些实际问题3D打印对总装导管的优势在于克服了大直径薄壁管路无法弯曲成型的难题，新工艺使管路变向处的壁厚与直管段壁厚一致，保证了装配的可靠性。3D打印对发动机总装的另一个优势是复杂内腔的加工，如采用3D打印的控制阀座内腔可以设置复杂的通道，减少了使用控制导管带来的系统复杂性。 涡轮泵的泵轮与蜗壳在设计之初，分别进行了简单型面的机加方案与复杂型面的3D打印方案设计，后者较前者效率提高约5%。另外，涡轮盘也同样采取了机加成型与3D打印成型两种方案，机加成型需要20～25天，3D打印仅需要3～4天，大大缩短了制造周期与成本。 涡轮泵零组件涡轮泵水试件装配完成图轨姿控动力系统的多机集合块，如果按照传统方案设计会增加大量工艺孔，这些工艺孔在内部流道加工完成后需要进行焊接封堵，工艺较为复杂，采用3D打印技术能够一次成型，只需在对接面留余量机加到设计公差即可满足使用要求，提升了加工的便利性，缩短了加工周期。 轨姿控动力系统试车 大推力液体火箭发动机推力室通常采用再生冷却的方式进行燃烧室热防护工作，其制造工艺过程都极其细致和复杂，整个制造过程通常都长达数月之久，生产过程中任何一个小小的失误，都可能导致整个推力室的报废，因此推力室的造价也非常高。 发动机运行动画 3D打印等增材制造技术使制造廉价版再生冷却推力室成为可能，国外航天企业和研究机构已经通过3D打印技术对整体制造再生冷却推力室甚至火箭发动机整机进行了验证性研究。通过对支持多种金属同时打印的增材制造技术的研究和实施，达到大推力液体火箭发动机再生冷却推力室复杂型腔集成设计和一体化制造，大幅缩短推力室制造周期，同时在一定程度上可以降低推力室的制造成本，优化性能并减重，提高推力室的可靠性和寿命。 END 在大规模使用3D打印技术的过程中，星河动力公司积极与3D打印业内品牌商合作，飞而康、钢研极光、铂力特、鑫精合等对零部件的结构优化以及零件制造均给予了很大帮助，星河动力希望能够借助这项技术使产品更轻、数量更少、强度更高、可靠性更好。未来，在“苍穹”液氧/煤油火箭发动机、“边界”轨姿控等复杂系统中，星河动力将更多的采用3D打印技术。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流QQ2群：838951316；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.专访 | 3D打印技术如何助力深蓝航天快速成功实现火箭垂直回收 3.8本3D打印行业应用报告，覆盖航空航天、汽车、生物医疗及服务等多领域 4.年度总结：2021年中国航空航天领域3D打印技术10大应用

近日，电池3D打印专家Sakuu Corporation在其锂电池开发方面达到了新里程碑，实现了800Wh/L的基准能量密度，远高于目前市场常见锂电池500-700Wh/L的能量密度。这为实现2023年超过1200Wh/L的全3D打印固态电池目标迈出了重要一步。 采用全新3D打印方法制造的安全、可持续和高性能固态电池可以解决关键的供应链和安全问题，同时可以解决当前锂离子电池制造过程中的诸多限制。Sakuu于2021年推出了一款专为大规模生产电动汽车电池而优化的工业级3D打印平台，通过结合粉末床和材料喷射沉积技术，该机器能够在同一零件层内实现陶瓷、金属和载体的多材料一体成型。该技术可以制造出比现有电池具有改进接口和更高强度陶瓷层的能量存储设备，同时集成更容易大规模生产的单片分层电池。3D打印电池，由于能够仅使用必要的材料，因此可以节省材料、减小尺寸并提高能量密度。 Sakuu固态电池 Sakuu的第二代全3D打印固态电池有望在2023年开始出货，该公司预计其能量密度将再次“大幅飞跃”成为世界第一。Sakuu采用3D打印方式生产的电池，与传统锂离子电池相比，体积减半，重量也减少到了三分之一，而电池的能量密度是现有锂离子电池的两倍。为进一步证明其增材制造技术的可行性，该公司已经建立了一个试点电池3D打印的试验产线，据报道，该产线每年能够生产高达2.5MWh的固态电池，后续通过扩展，每年将能够产生高达1GWh的容量。去年10月，Sakuu完成了一轮6200万美元的融资，将被用于推出其第一代固态电池，并研制第二代电池3D打印机。 传统电池于固态电池的区别 Sakuu 的电池技术基准路线图 传统技术在提高能量密度时，需要使材料变得更薄，几十微米厚度的陶瓷在制造过程中非常难以处理。与其试图解决将含有液体的器件层压在一起，不如直接打印电解质、金属和其他材料。通过将陶瓷和金属组合在一个单一的构件中，可以3D打印薄至1mm的器件，其中可以发生化学反应。虽然该技术可能无法实现足够精细的特征尺寸以生产半导体，但它可对大量导电或具有内部通道的大型物品有用。 3D打印电池技术原理 Sakuu3D打印电池过程 Sakuu声称，其第一代非打印锂金属电池中实现800Wh/L的能量密度是在实现全3D打印高性能固态电池并改善储能的目标方面迈出的重要一步。除了800Wh/L的成就外，该公司的锂电池还被发现在200次循环后表现出97%的高能量保持率。循环完成后，预计电池在800次循环时会保持80%的存储率。 固态电池对电动汽车至关重要 Sakuu一直将重点放在用于电动汽车等应用的3D打印固态电池上。但多材料3D打印对于航空航天和汽车的有源元件如传感器和电动机，消费电子产品的移动电源和散热器，物联网中的PH、温度和压力传感器，以及用于医疗的病原体检测器和微流体设备，同样具备制造的可行性。 储能设备的3D打印在很大程度上具有巨大的应用市场，然而大部分工作仍处于研究阶段。不久前，瑞士联邦材料科学与技术实验室的研究人员就使用3D打印制造了一种可持续的新型超级电容器。黑石科技则于2021年实现了锂离子电池的批量3D打印生产。3D打印材料专家6K则开设了一个耗资2500万美元的新设施，专门用于寻找可持续能源存储替代品，以找到用于电池生产的最佳原材料。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流QQ2群：838951316；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.黑石开始使用3D打印技术批量生产锂离子电池，目标电动汽车领域 3.铂力特金属3D打印技术助力2022北京冬奥会、冬残奥会火炬研制 4.千呼万唤始出来，Desktop Metal终于交付第一台生产级粘结剂喷射金属3D打印系统