结构优化设计已成为结构创新设计的重要工具，可分为尺寸优化、形状优化以及拓扑优化。结构优化的结果有时会比较复杂，采用传统制造工艺制备困难，甚至无法制备。增材制造技术的加工方式极大地解放了设计自由度，弥补了传统制造手段的不足。将结构优化与增材制造融合，发展面向增材制造的创新设计技术具有广阔的前景。 3D打印的汽车结构复杂部件 然而，增材制造并非“自由”制造，设备的成型能力受到多因素的影响。以SLM为例，分层约束对曲面的精度有很大影响，激光深穿透约束会影响悬垂面结构的成型，而光斑约束限制了成型零件的分辨率。发现和描述增材制造约束，并融入结构优化过程，形成考虑可制造性的优质构型设计方法，成为实现增材制造与结构优化融合的关键。本期，我们借助华南理工大学等团队的研究成果，展示增材制造的结构特征约束类型并讨论其极限尺寸设计。（另，金属3D打印设计指南已上传QQ群） ▌薄壁特征 薄壁特征存在最小尺寸限制，由于激光光斑误差不可能成型出小于光斑尺寸的薄壁零件，过小的薄壁即使能够顺利成型，在实际机械零件上也不能应用。研究显示，薄壁的最小壁厚应大于0.3mm，而且尺寸越小，误差越大。 薄壁特征 ▌尖角特征   尖角特征存在最小尺寸限制，主要受激光光斑约束，在尖角处，由于光斑干涉会导致尖角形状、尺寸较大误差，一般而言，过小的角度不适合SLM加工。 角特征 研究显示，外尖角竖直摆放尺寸偏大，形状精度偏低，应当尽量避免；而小于8°的尖角不宜用SLM成型。内尖角的水平摆放精度较高；竖直摆放尺寸偏大，形状精度偏低，应当尽量避免；而且角度小于8°的尖角不宜用SLM成型。 ▌圆孔方孔特征 竖直孔的尺寸和形状精度一般较高，最小特征尺寸主要受激光光斑约束；水平孔受激光光斑和激光深穿透的影响存在最小和最大尺寸限制，而且形状和精度往往存在问题。 孔特征 研究显示，水平圆孔直径应大于0.4mm，但水平圆孔往往伴随顶部挂渣，影响圆度；竖直圆孔的最小直径应大于0.3mm。水平方孔的跨度应在0.5-1.5mm之间，竖直方孔的边长应大于0.3mm。关于圆孔的使用多见于随形冷却流道。 连接桥结构 ▌圆柱/方柱特征 柱特征受分层和激光光斑的影响存在最小尺寸和纵横比的限制，摆放角度和方式对成型影响较大。 柱特征 柱形的尺寸越小，尺寸误差越大，无论圆柱还是方柱，设计尺寸小于0.5mm时不宜采用SLM成型。其特征尺寸能为点阵结构的设计提供参考。 ▌球体特征 球体特征受激光光斑、激光深穿透和分层约束存在最小和最大尺寸的限制。由于无论何种成型策略，球体都受到激光深穿透效应的影响，球体的精度也会有一定程度的影响。 球特征 球径小于2mm时球体下半部分与基板粘结一起，形状精度低；球径大于8mm，下部分需要添加大量支撑，精度较差。 ▌高纵横比特征 高纵横比特征存在最大尺寸限制，过大的纵横比使得零件的强度难以满足实际需要，而且也受到设备成型范围的限制。实际上对于极限尺寸下的薄壁、圆柱、方柱等的影响最为显著，最小特征的成型高度会受到成型过程中应力等因素的限制。关于这方面的分析已上传至QQ群。 ▌悬垂约束 表面与水平方向所夹的角度低于临界值的悬垂结构需要支撑材料，这个临界值通常为45°。由増材制造原理和所用原材料可知在加工悬垂部分时，其下层是粉末等材料，无法为其提供足够的支撑力和热传递路径，结构容易产生塌陷或翘曲。添加支撑结构虽然能够解决这些问题，但却意味着额外的材料损失、成形时长和后处理工作的增加，还可能影响零件的内应力分布。 悬伸角度打印质量 实际上，打印材料的不同，自支撑角度的大小也会有区别。钛合金可具有40至45度的自支撑角，而钢、钴铬合金和铝合金可能介于50至55度之间。 ▌封闭空腔约束 如果零件中存在封闭的空腔,那么打印结束后，空腔中原本用于支撑的材料无法清理出来。对于金属粉末成形等来说,打印结束后，空腔中的粉末也无法清理出来，因此采用增材制造应尽量避免带有封闭空腔的结构。 SLM Solutions在打印的封闭空腔结构上留有小孔 ▌间隙特征 间隙特征面向的是直接打印的免组装结构，受激光光斑、激光深穿透和分层约束，间隙特征存在最小尺寸限制，并且间隙特征形状对其可成型性的影响非常大。间隙特征的大小决定了免组装结构是否具有运动属性，例如我们在《灵雀H》中介绍的整体活动结构在设计和制造过程中就遇到了间隙特征的设计问题。这是一个特殊的话题，本文难以展开讨论。同样将相关资料上传至QQ群。 灵雀H整体打印的活动结构 影响分析 SLM制造的最小结构会受到光斑尺寸、打印工艺、材料以及光学系统等方面的影响。 光斑约束主要体现在熔道宽度上，从几何关系上看，熔道宽度决定了SLM能够成型的最小尺寸。 对于工艺，就需要看它的先进性有多大程度，有时候在设计中遵循了极限约束，但通过工艺的调整其实又可以实现比极限特征更小的尺寸。例如对于0.1mm的薄壁，如果扫描间距为0.08mm，有些设备会扫描两道，薄壁厚度自然会增大；有的设备则会设置最小填充的识别值，面对厚度为0.1mm的情况，光斑可能只扫描轮廓。对于圆孔结构、方孔特征可能出现的挂渣，先进的工艺可能已经实现了完全无支撑的顺利成型，例如我们之前提到的SLM无支撑工艺。 材料的影响也非常显著，每种材料的成型特点不尽相同，有的可能很容易成型，细节表现力就会很好，特征尺寸就可以小一些。而有些材料的粘性可能比较大，细节表现力可能就要差一些。 总之，对于极限结构有一个参考值无论对于设计人员还是工艺人员，都大有参考意义。 金属3D打印设计指南已上传QQ群：867355738 欢迎转发 延伸阅读： 采用点阵结构替代支撑实现轻量化和高强设计 采用3D打印制造火箭发动机的设计与工艺考量 3D打印自由设计与集成制造 中国航发：基于增材制造的微型涡喷发动机轻量化设计及试验 长按复制 联系笔者：2396747576 工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738

金属间接3D打印工艺种类及原理 间接3D打印与激光打印成本结构对比 间接3D打印与激光打印零件性能对比 HP 金属打印与SLM谁更快，更具性价比 粘结剂喷射金属打印：在进行批量生产时须考虑整个工艺链 批量化制造竞争:SLM无支撑系统与粘结剂喷射技术对比 微评 金属FDM技术凭借简单易操作、成本低廉的优势在极小批量零件制造方面可获得应用，尤其适合于企业研发和办公室环境；基于粘结剂喷射的金属间接成型技术是实现金属3D打印批量化、低成本制造的有效手段，与金属SLM相比也提供了极大的后处理便利性，尤其受到来自汽车用户的青睐。然而这两种技术需要特别注意的是其后烧结阶段，它既需要专业的脱脂、烧结设备，也需要专业知识。 无支撑、智能化的SLM系统离不开与人工智能的结合，会是未来的重要发展方向。然而它的实现需要极大的工艺数据库与数据辨识和处理能力，目前已在国际上掀起了研究热潮，但实现商业化的仅有一家。未来或可成为终端用户关注的焦点。 欢迎转发 延伸阅读： Desktop Metal桌面机材料供给原理及工作过程 Desktop Metal金属机---DM production Markforged Metal X金属桌面3D打印机的应用特点 技术竞争：喷射技术比你想象的更加重要 长按复制 联系笔者：2396747576 工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：间接金属3D打印技术专业知识集锦

尊敬的航空航天产业同仁：北京航展组委会诚邀您参加第十八届北京国际航空展（2019年9月18日-20日，国家会议中心）。本届航展以“智慧、科技、合作、融合”为主题，展示内容涵盖精密制造、维修与工程、合金与材料、发动机及燃气轮机、机场与空管、商业航天等专业领域，打造航空航天新技术新产品发布平台。为进一步提升展会专业性，航展同期举办国际航空发动机论坛、高温合金产业峰会、地月空间经济论坛、机场新技术创新与发展论坛、航空航天材料表面处理技术与产业发展论坛、商用飞机增材制造技术应用论坛、民用飞机材料产业峰会以及多场中外航空航天圆桌会议，届时数千名国内外专家学者莅临各论坛峰会，在新中国成立70周年之际，为您奉上一场航空航天科技盛筵。在此，我们诚邀您及贵单位参展参会参观，共襄行业盛会。扫描下方二维码，进行参观预登记2019北京航展官方门票（纸质版）现已正式发布，若有需要的单位请咨询组委会。咨询电话：010-87730880分机8008 魏先生 林先生了解更多详情请登录北京航展官网：www.beijingaviation.com北京国际航空展欢迎转发长按复制联系笔者：2396747576工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：参观预登记 | 2019年第18届北京国际航空展将于9月18-20日在京举办

2019中国商用飞机增材制造技术与应用论坛2019年9月17日（星期二）2019年9月18日（星期三）论坛上午日程 09:00-12:00 论坛下午日程 13:30-17:302019年9月19日（星期四）参观第十八届北京国际航空展会议论坛报名联系人：北京航展组委会孙一豪 13381163706 ；010-87730641邮箱：bruce@cpbjlf.com张晶晶 18813063520；010-87730641邮箱：jessica@cpbjlf.com欢迎转发复制联系笔者：2396747576工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：2019中国商用飞机增材制造技术与应用论坛将于9月18日在京召开

高超声速武器是指以高超声速飞行技术为基础、飞行速度超过6倍声速的武器。这类武器航程远、速度快、结构简单、性能超卓，能够快速打击远程目标，在军事上具有很重要的意义，被军事专家称为继螺旋桨、喷气推进器之后航空史上的第三次革命性成果。▌高超声速武器与超燃冲压发动机高超声速武器主要包括高超声速制导炮弹、侦察机、巡航导弹、钻地弹、轰炸机等。作为高超声速武器的源动力之一，超燃冲压发动机的研制成为军事强国竞争的焦点。2015年，我国首次公开证实成功研制超燃冲压发动机并实现高超声速飞行器自主飞行实验，因此成为继美国之后第二个实现以超燃冲压发动机为动力的高超声速飞行器自主飞行的国家。超声速飞行器与常规飞行器也不尽相同超燃冲压发动机与常规火箭发动机的不同之处在于，前者在攀升过程中直接从大气里获取氧气而不必携带氧化剂，发动机内部的流动是超音速的，因此燃料的点火无异于在龙卷风中点燃一根火柴。超燃冲压发动机工作过程超燃冲压发动机的整个结构在工作过程中整体会处于非常高的温度状态，当飞行速度为6倍声速时，燃烧室温度达2700 K左右，进口处的温度甚至也达到1500K。因此发动机各部分结构的热防护具有非常高的要求，目前在超燃冲压发动机各组成中，大量使用再生冷却热防护技术（推进剂先流过推力室内外壁间的冷却套，带走燃气传给室壁的热量，然后进入喷注器喷入燃烧室的外冷却）。超燃冲压发动机结构▌传统加工手段为何难以制造？以超燃冲压发动机燃烧室为例，该部件是整个推进系统中难度最高的零部件之一，决定了超燃冲压发动机技术的总体发展水平。其内部气流速度高、空气湍流现象严重，实现可靠点火与稳定燃烧极为困难。对于燃烧室而言，需要精密的流道尺寸控制来满足燃烧状态要求，足够的壁面耐烧蚀性来维持高速高温气流的冲刷，较高的结构强度来保证内部持续高压作用下结构完整性。对采用主动冷却的燃烧室而言，还需要结构留有细小狭长的冷却气 /液流通道，燃烧室结构更加复杂。再生冷却薄壁夹层结构这都为超燃冲压发动机燃烧室的加工提出了很高要求，即使采用传统工艺能够制备，也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。▌3D打印成为解决结构问题的关键技术包含如此精密流道的超燃冲压发动机再生冷却燃烧室在几年前几乎无法实现，直至引入3D打印技术后才得以解决，而该技术也成为解决这一结构问题的关键所在。与火箭发动机再生冷却系统相比，超燃冲压发动机主动冷却系统中冷却通道尺寸更小 (水力直径约2 mm)，冷却通道入口流动 Reynolds 数更低。2016年，美国ATK公司采用激光粉末床熔融技术，实现了燃烧室的一次性整体成型，不仅大幅降低了设计与制备难度，而且有效提高了燃烧室的整体性能。超燃冲压发动机测试过程为了测试粉末床熔融工艺可以达到的强度，该型燃烧室在兰利测试中心进行了为期20天的风洞测试，其间对多个高超声速飞行工况进行了模拟试验，试验中燃烧室工况达到了前所未有的持续推进时长。根据测试结果，该型燃烧室成功通过了全部考核试验，而没有出现结构失效，甚至在超出预期实验条件的情况下仍然保持了良好的状态，超额达到了设计要求，充分说明了激光粉末床熔融技术的实用性。▌采用3D打印制造超燃冲压发动机全部零件，可能并非纯金属打印采用3D打印制造带有复杂冷却流道的推力室，同时满足了对复杂设计、低成本和快速交付的要求。今年7月，美国武器制造商雷神宣布开发一款新型吸气式高超音速武器，其中源动力超燃冲压发动机的全部零件将采用3D打印制造。笔者认为此处所谓的全部零件应当是全部的核心部件，如进气道、隔离段、燃烧室和尾喷管，这在技术上是可行的。当前，激光粉末床熔融技术的最大成型尺寸达800×400×500毫米（Concept Laser X line 2000R），制造精度也可达到0.05mm；在材料方面，高温合金也常被用于制造再生冷却结构。但超燃冲压发动机的热防护是一个极复杂的工程，涉及的材料和结构要求繁多，金属打印和金属高温材料可能并不是唯一选择。HRL开发的3D打印陶瓷耐高温达1700℃受到军方重视2016年，休斯研究实验室创新性的提出了3D打印SiOC的方法，它采用一种新研制的预陶瓷化树脂为原料，将该型树脂通过3D打印固化成型后在惰性气体氛围中加热至接近1000℃高温，使材料中的树脂充分反应、形成完全的陶瓷化状态，从而得到需要的陶瓷基复合材料。该类 SiOC 材料具备的优秀性能，耐高温温度超过1700℃，有望达到航空器动力系统与高超声速飞行器的大型构件，电子设备与微机电系统中复杂部件等的使用要求，因此受到了美国空军实验室的重点关注。后者以此为基础进行了一系列的测试及风洞试验。美X-51A超燃发动机飞行器因此，对于采用3D打印制造超燃发动机所有零件的提法，国外公司所采用的可能并不是单纯的金属打印技术和高温材料。相对来说，更高级别的打印技术和更高性能的材料，应当是国内有必要关注的。END相对于国外的高调，国外显得很是默默无闻，然而这并不意味着中国真的就寂静无声。笔者在查询资料的过程中，美国的专家反复的提到中俄是否在开发同类技术，同样的，中国何尝不是把他们当做假想敌？由于国内的技术通常处于秘而不宣的状态，但从众多的研究资料和媒体报道来说，中国的水平并不能称之为落后，更有可能是保持在同步的水平。2018年12月，中国航空工业空气动力研究院发布消息称，我国10马赫超燃冲压发动机风洞试验获得成功↓。 欢迎转发延伸阅读：3D打印在固体火箭发动机上的研究现状及国内应用案例3D 打印在航空航天领域的研究现状及国内应用案例3D打印火箭再生冷却推力室的材料、机遇与挑战采用3D打印制造火箭发动机的设计与工艺考量复制联系笔者：2396747576工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：兵器：3D打印助力巡航导弹等高超声速武器制造

2019年7月，由嘉思特华剑医疗器材（天津）有限公司自主研发的3D打印髋关节植入物产品通过国家药品监督管理局(已改名NMPA)审批，获得了医疗器械注册证。截至目前，国内通过审批的金属3D打印医疗器械生产厂商上升为两家，但覆盖产品实则仍是三种。爱康3D打印医疗产品审批的种类虽然少，但国内医疗机构对3D打印植入体（金属）的临床案例实则涵盖了各种各样的植入体类型，造成通过审批的定制式植入物种类少的一方面因素在于用于诊断治疗罕见特殊病损情况的预期使用人数极少，没有足够的人群样本开展临床试验，另一方面原因则在于相关标准的缺失和漫长的审查制度。近日，国家药品监督管理局公布《定制式医疗器械监督管理规定（试行）》，计划于明年1月正式实施，其中不仅对包括3D打印在内的定制式医疗器械的生产明确规定，更对应用场景做出了严格限制。本期，3D打印技术参考就对这些严格规定进行揭示。▌拥有同类注册证才能生产《规定》对定制式医疗器械生产企业进行了限定，包括：●有定制式医疗器械研制、生产所需的专业技术人员；●具备定制式医疗器械研制能力和研究基础；●有相同类型的依据标准规格批量生产的医疗器械注册证及相应生产许可证（境外生产企业应当持有注册地或者生产地址所在国家或者地区医疗器械主管部门出具的企业资格证明文件）；●有相同类型的依据标准规格批量生产的医疗器械的生产能力和生产经验，并符合相应的质量管理体系。嘉思特3D打印和传统方法制造的髋臼杯这意味着，定制式（包括3D打印）的医疗器械只能在传统的生产企业中产生。而如果具备定制式医疗器械生产资格的企业不具备相同类型的依据标准规格批量生产的医疗器械产品的有效注册证或者生产许可证时，企业不得生产，医疗机构不得使用。▌对医疗机构和医师进行严格限制在目前众多的临床案例中，正在进行或进行过定制式医疗器械手术的医疗机构覆盖范围非常广泛，但《规定》也对其进行了限定：●三级综合或者三级专科医院，具有与使用的定制式医疗器械相适应的诊疗项目；●有在医疗机构注册的、能够使用定制式医疗器械的主诊医师；●具备使用同类已上市产品的经验，已开展同种疾病研究和治疗，临床专业水平国内先进；●具备较高的医疗器械管理水平，已建立完善的医疗器械使用质量管理体系，具备医疗器械使用评价和医疗器械不良事件监测能力。国内3D打印植入手术走在前列的部分医疗机构以此看来，国家对定制式医疗产品的管理达到了非常高的程度，这可能会在一定程度上限制医师的发挥空间，也将病患的可选择范围缩小。这是否会对定制式医疗器械的普及应用带来阻碍，目前尚不得知。▌研制和生产须满足特殊要求定制式医疗器械的研制和生产除符合医疗器械生产质量管理规范及相关附录要求外，还应当满足以下特殊要求：●人员对于参与产品设计制造的医务人员和工程人员应当有明确的分工和清晰的职责界限，能够进行充分的沟通和交流。●设计开发制作订单应当全面、完整地反映所要设计的定制式医疗器械的参数特点，以纸质形式呈现；数据处理软件必须经过验证和确认；数据传递过程也须对交互平台进行验证，防止信息丢失；任何发生的更改，都必须记录在案，并完成相应的验证过程，与授权主诊医生确认。网格结构参数化设计●质量控制生产企业应当规定定制式医疗器械产品的放行程序、条件和批准要求。质量控制需要有明确要求▌生产记录保存覆盖产品寿命期《规定》要求生产企业建立每一件定制式医疗器械产品的唯一识别编号，并确保信息具有可追溯性。定制式医疗器械相关文件记录的保存期限应当不少于生产企业所规定的医疗器械的寿命期，对于植入性定制式医疗器械的文件记录应当永久保存，对于非植入的其他定制式医疗器械的文件记录应当自放行产品的日期起不少于5年。END今年7月，国内第一批定制式医疗器械团体标准正式实施，其中对定制式医疗器械的质量、设计、医工交互过程监控、力学测试方法等给出了具体要求，这意味着我国将3D打印植入性器械的技术工艺正式纳入监管范围，也预示着我国医疗3D打印应用开始走上快车道。《定制式医疗器械监督管理规定》的发布，则会使行业的发展更加规范。《定制式医疗器械监督管理规定（试行）》已上传QQ群。欢迎转发延伸阅读：标准初定，国内医疗3D打印的现状及未来发展的难题在哪里动画揭示：髋臼杯的机械加工、3D打印及植入过程医疗奇迹：3D打印如何改善我们的生活医疗：PEEK相较金属植入物的优势与不足复制联系笔者：2396747576工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：国内对3D打印医疗器械的生产、应用有哪些严格要求和限制

无论国内传统制造企业如何质疑3D打印，它的优势一直都很明显，企业不能因为不会使用它或者不愿意接受它而忽略它的存在，更不能一直以为这项技术像以前一样“不行”。否则，那些有远见的同行可能因为偷偷使用而实现更快的增长，这意味着，你可能会很难再追赶上，因为国内的很多制造企业总是喜欢保密。3D打印是工业革命以来制造业中最重要的进步之一。在3D打印被严格用于原型制造后，如今，其在制造的每个阶段（从最初的概念设计到生产成品之间的所有步骤）都体现出变革性的优势。材料种类的快速增多、自动化新方法的出现以及速度提高，使得3D打印可用于越来越多的应用之中，涵盖航空航天、汽车、耐用消费品、医疗保健、牙科和珠宝等行业。其实对于国内的很多企业，一直会徘徊在新旧技术之间难以做出抉择，着手尝试或者更进一步时刻把握这项技术的最新发展特点，可能会更容易积累经验，这些经验不仅包括具体的操作方法，更在于如何优化现有的操作流程，从而更加科学的解决商业和技术问题，明确对企业最重要的方面，权衡各种技术的利弊。▌企业在将3D打印纳入内部生产流程时需考虑哪些因素对于传统制造企业面临新兴的3D打印技术的挑战之际，是否要引入这项技术，需要从商业方面入手，考虑三个关键问题：1. 现阶段的3D打印解决方案是否契合企业总体长期战略3D打印旨在促进制造商的战略向前发展。即使在这一创新技术刚刚开始登上舞台的当下，它也在改变着产品的制造方式。全球咨询公司安永根据增材制造战略运用成熟度，将采用增材制造战略的公司分为四个等级。1 级：毫无经验通常情况下，在处于此第一个等级的公司中，其领导层对3D打印可以如何帮助他们提高公司生产力或获得成功了解甚少或毫无了解。2 级：正在实验和测试在处于此等级的公司，部门领导开始投资、测试和了解3D打印技术。公司尚未开发出应用3D打印的结构化流程。3 级：细化应用在此等级中，某一部门对3D打印的应用有明确的方向。使用3D打印的特定部门或应用领域产生了可测量的结果，并且希望将3D打印带来的好处扩大到公司其他部门。4 级：整个公司内部战略性使用3D打印在此等级，3D打印受到高管层的支持，公司将应用3D打印加入其发展战略。无论企业在此成熟度模型中处于哪一等级，企业都需要一个3D打印解决方案提供商，始终为企业在应用3D打印的每一阶段提供支持，这个提供商会非常重要，企业应当仔细甄别。2. 3D打印解决方案可为业务带来哪些预期帮助3D打印的优势是非常明确的，但企业更需要明确的是自身最需要3D打印为其带来哪些好处。企业是否首要考虑降低研发、产品开发或制造的成本？还是希望通过缩短产品上市时间或通过增材制造建造全新产品线来提高创收？企业管理者可能对这项技术并不熟悉，需要通过具备最大灵活性的全方位方法来探索3D打印的潜力。了解商业优先考虑事项将有助于选择在当下和未来都适合需求的恰当3D打印方法。3. 对运营成本认识清楚了解3D打印的总体运营成本非常重要。采用具体哪种打印工艺，内部采购设备还是外包服务，不同供应商之间的价格差异等等，都会带来不同的运营成本，通常情况下需要考虑的因素如下：●打印机的硬件成本●耗材（包括材料和配件）●质保期●人工时间，尤其是与后处理相关的时间●配套设备设施●占地情况3D打印设备投资成本结构分析《金属增材制造成本结构分析》PDF版已上传q群通常情况下，设备本身是固定投入，但维持设备的运行可能也会花费一笔非常可观的费用。企业应当计算需求量来判断是采购设备内部生产还是外包服务。此外，人的因素也非常关键，目前很多工艺需要专业人员才能实现优质的生产质量，这无疑会增加人力成本，对于企业来说，应当考虑。▌一种3D打印工艺或一台打印机无法满足所有需求3D打印技术种类繁多，每种技术均有优势和不足，一台打印机对某些应用来说很适合，但对另一些却不适合。对于弹性体、塑料、金属和其他材料来说，它们制作部件的方法也截然不同。有些技术制造坚固、生产级的部件，可承受多年严苛的工作环境，而有些技术则适合制造计划短期使用的部件；有些技术可一次制造出大批量部件，而有些技术经过优化也只能打印出一个或数个部件。10种3D打印技术与10种3D打印材料根据不同的3D打印技术和解决方案，应该考虑到从文件到成品所需的经验级别、易用性和自动化程度；还应考虑所用环境，即它们是否适用于办公室、实验室、车间或工厂。对于大多数企业来讲，不可能购买所有工艺的打印机，企业可以根据内部具体的使用情况选择购入最常使用的打印机类型，其他需求则可以通过外包实现。到目前为止，国内的3D打印服务已经非常方便，但对于企业来说，更重要的是明确需求，才能更好的与服务商沟通，选择合适的材料和工艺。《金属增材制造成本结构分析》PDF全版已上传qq群。欢迎转发延伸阅读：2018年3D打印应用现状专门的业务部门对公司采用3D打印工艺的重要性成本高企之下，3D打印静待行业规模化曙光增长再次加速？公司开启3D打印战略的路径与建议与Materialise探讨中国3D打印应用现状与前进之路复制联系笔者：2396747576工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：企业如何更好的将增材制造纳入现有业务，要考虑哪些因素，国外情况如何

金属3D打印技术本身已经非常复杂，做到实际应用更是难上加难。作为一项具有极大潜力的技术，研究人员在推进其应用的过程中逐渐摸索出一系列的关键技术问题，从材料、工艺、设备到相关标准等等，涵盖面非常广泛。本期3D打印技术参考就对金属打印涉及的七大类关键技术及其所包含的内容进行概括，并对每一项关键技术单独附上解析或相关案例。一. 3D打印材料制备技术●成分设计●合金熔炼●制粉工艺●材料性能评价点击查看《金属粉末主要成型技术及其粉末特点》二. 3D打印质量控制技术●成形过程模拟技术●表面状态控制技术●残余应力控制技术●缺陷控制技术●变形控制技术●组织控制技术点击查看《金属材料选择性激光熔化过程中的冶金问题和质量控制》三. 3D打印装备设计与集成●3D打印控制软件●3D打印装备设计●在线实时检测系统●系统集成点击查看《多光束下的激光打印系统》四. 3D打印制件检测技术●无损检测技术●物理冶金分析技术●力学性能表征与测试技术●检测标准及评价指标体系点击查看《关于增材制造的标准有哪些》五. 3D打印制件应用技术●热处理技术●连接技术●腐蚀防护及表面涂层技术●生物活性技术●机械加工技术●设计用性能数据表征与测设世界上第一个FAA认证的3D打印结构钛组件六. 失效分析与寿命预测●损伤演化机理与仿真技术●安全评估技术●耐久性/损伤容限特性评价●结构全寿命预测技术点击查看《布加迪3D打印卡钳极限测试过程》七. 考核验证与评价●典型元件及工艺模拟性能评价技术●制件在典型环境下的耐久性考核点击查看《FAA如何保证产品质量及批量生产的稳定性》加入QQ群（867355738）进行更详细资料下载和技术交流。欢迎转发长按复制联系笔者：2396747576工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：金属3D打印七大类关键技术

金属粉末是金属3D打印的核心材料，是3D打印产业链中最重要的环节，与金属3D打印的发展息息相关。随着技术的飞速发展，金属粉末市场保持着高增长态势，从2015-2018年，全球3D打印金属材料市场规模年平均增长率达52.8%。本期，我们来了解当前国内外3D打印金属材料的市场概况及在不同行业的应用特点。▌总体市场规模及发展态势据《Wohlers reports 2019》，2018年全球3D打印材料总市值约14.95亿美元，相比2017年的11.34亿美元增长31.9％。这些材料包括液态光敏树脂、金属与非金属粉末、丝材以及其他类型所有用于3D打印的材料。2018年全球3D打印材料市值分布金属3D打印材料从2017年的1.834亿美元、2016年的1.268亿美元和2015年的8810万美元，在2018年增长41.9%，达到2.602亿美元，占3D打印材料总市值的17.4%，年增长率相比上一年稍有下降。这些材料主要用于激光/电子束粉末床熔融技术、金属粘结剂喷射技术及其他多种形式的金属3D打印。2009-2018全球金属3D打印材料市值变化（百万）目前，3D打印行业正在经历材料供应商的爆炸式增长。2018年的一个重要趋势是许多供应链间的合作和收购，材料供应商的生产能力也在提高，这使得市场上各种合金材料的储量实现增长。市场供应量的提高对材料价值链产生了积极影响，使得规模经济增加，成本降低，并向3D打印应用领域的临界质量迈进。材料价格变化（仅做参考，不代表市场最终价格）基于以上因素，金属3D打印材料的价格也在下降，一些会被批量使用的材料，如模具钢、钛合金、铝合金等都出现了不同程度的价格下行趋势。▌材料呈现多样化发展在目前存在的超过5500种合金材料中，虽然绝大多数材料仍无法通过金属3D打印技术制造，但值得欣慰的是，可以用于打印的材料种类在不断增多，从常规使用最多的不锈钢、TC4、AlSi10Mg、钴铬合金，到纯钛、纯钽、高强铝合金等等。在几年的发展过程中，钛合金粉末可能已经经历了它的最高增长率，而铝粉开始引起了越来越多生产商的兴趣，一系列高强度、高韧性的铝合金开始涌现，尤其受到来自航空航天应用领域的关注。初创企业和现有材料供应商对新材料的研究正在得到回报，据欧瑞康介绍，新金属材料进入3D打印市场的速度远远超过过去10年。对于结构应用，新型金属材料如高强度的铝-镁-钪合金、MARM 247和IN738LC高温合金现在都可以用于3D打印，这些材料在过去使用传统手段难以加工。▌应用领域及国内市场概况基于最终用途，金属3D打印应用领域可以分为航空航天和国防、汽车、医疗和牙科等。航空航天和国防工业中的重要工程对3D打印应用的需求在不断增加，随着过去进行原型制造的公司开始转向最终用途部件制造，对金属粉末的需求也在显著增加。金属3D打印在汽车工业中的应用同样显著，从汽车档杆到发动机关键部件的生产，涉及门类不胜繁多。医疗行业则面临口腔和植入体的双重爆发局面。除此之外，打印机制造商也在着重开发更大打印尺寸的设备，以用于制造更大的部件和结构。金属3D打印主要应用领域接下来，我们根据国内某曾为大飞机C919供货的金属3D打印粉末制造商的多家用户调研数据，对国内各行业的应用情况进行介绍（数据有一定的参考意义，但需要读者谨慎对待，3D打印技术参考不负解释责任）。2018年，国内3D打印粉末市场总体用粉约X吨，市场规模约X亿元，增幅每年超过X%。这些金属粉末材料在模具、医疗、航空航天以及汽车领域实现了广泛应用。其中，3D打印在直接制造工业模具尤其是注塑模具领域发展迅速，近2-3年以每年X%的增速增长，月消耗粉末约X吨，其中国产粉末占比约X%。在生物医疗领域，国内每年有X万例以上的应用案例，其中以牙科最为显著。当前国内牙科市场粉末月消耗量约X吨，主要为进口粉末，未来医疗行业将迎来用粉量的爆发。航空航天是3D打印应用的主要领域，在复杂部件、减重方面的应用一直高速增长，月消耗量高出模具多倍，其中高温合金用量在持续稳步增长。3D打印在汽车零部件制造领域具有巨大潜力，它不仅能实现快速原型制造，还能实现小批量定制并减少库存。随着国外汽车品牌对3D打印应用的开拓，国内汽车行业有望在今年加速3D打印技术应用。END随着欧瑞康、山特维克、卡朋特（收购LPW）等国外金属粉末品牌商强势进入中国，国产民族品牌也在近年迅速崛起，诞生了一批以中航迈特、飞而康、欧中科技等为代表的金属3D打印粉末制造商。相比国外的昂贵价格，以及国外金属打印机对材料的绑定和封锁，国产金属粉末价格更低，品质也在不断提高。在未来几年中，随着金属3D打印工艺研究的深入和材料的进步，应用端会更加信赖这项技术，材料的消耗量还会持续大规模攀升，而国产粉末的市场占比也会进一步增大。欢迎转发延伸阅读：粉末一致性对3D打印的意义激光成型高温难熔金属材料的种类及应用3D打印金属粉末成型工艺复制联系笔者：2396747576工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印金属材料全球发展态势及国内细分领域应用现状

一架全新的商用飞机首次飞向天空总有其特殊意义，作为划时代的产品，空客A350 XWB 从设计之初就明显侧重于材料和生产工艺的创新—其目标不仅仅是打造世界上最有效率的飞机。增材制造作为面向未来的技术，在开发过程中被充分考虑。作为测试项目的一部分，来自 Sogeti High Tech 的专家以创纪录的速度成功地为客机垂直稳定翼的前翼梁开发了一种线束支架，从初始草图到最终成品只用了两周时间。EOS 的技术和专业知识为这一开发过程提供了关键保障。轻量化和高质量：使用 EOS Aluminium AlSi10Mg 实现垂直尾翼支架的一体化设计。（来源：EOS）▌面临的挑战该项目的目标是为最新空客机型开发电缆布线支架。该支架用于垂直稳定翼上摄像头的供电和数据传输，使乘客能够看到机舱外部的景象，并为飞行员指引地面方向。任务面临的最大挑战是，交货时间只有短短的两周。整个开发过程必须在此时间段内完成：通过对零部件和当前安装的分析，进行拓扑优化以及成品的参数设计和生产。支架还需要使用尽可能少的支撑结构，以避免后期处理。另外，组件的规格要求集成卡入式电缆固定件、减轻重量，并符合后续航空工业认证的严格要求。传统方式生产的组件由成型的金属片材零部件和许多铆钉组成，总共超过 30 个单独零部件。上部的插头连接器由塑料制成，使用的材料与支架的其他零部件不同。目标是开发一个集成式解决方案，包括插头连接器在内的单一零部件，这样能够大大减少构造和安装时间。通过基于拓扑优化的参数究来确定增材制造的减重目标。▌解决方案：30个零件集成为一个，金属3D打印制造对于这个新组件，Sogeti High Tech 采用经过实践验证的开发过程，用于设计零部件。该项目首先根据即将采用的制造过程，对现有的传统方式生产的组件进行分析，结果非常乐观。针对该组件的功能、材料和原来复杂的结构，金属3D 打印技术是理想选择。借助该技术提供的设计自由度，复杂结构可以通过单个零件实现，这意味减轻重量的同时不影响其功能。采用增材制造技术进行一体化设计的尾架将零部件数量从 30 个减少到 1 个。（来源：Sogeti）铝合金（AlSi10Mg）是薄壁复杂结构的理想选择。与外部区域的接口保持不变形成了非设计空间，这意味着不需要对其进行任何更改。将定义的负载作为参数研究中拓扑优化的边界条件，为新设计提供依据。按照惯例，将 CAE 软件用于拓扑优化计算；相比之下，设计结构时使用了专用的解决方案，将自由曲面用于重新设计。Sogeti High Tech 独立完成设计。为了满足两周的交付周期，EOS 使用 EOSPRINT 软件，计算出通过拓扑优化结果计算出构建时间和优化参数。从而以 CAE 呈现制造的零部件，同时还兼顾制造过程的可能性和局限性以及避免支撑结构。除了出色的硬件外，EOS 全面的专业知识也为零部件顺利制造提供了保障。▌成果：19 小时完成制造，减重30%，实现全面定制化通过 Sogeti 和 EOS 之间的合作，开发出针对增材制造优化的零部件，充分利用 SLM 技术所提供的设计自由度，同时兼顾其限制因素。这样就可以将电缆布线的插头连接器集成到设计中，对特定关键区域进行局部加强，从而优化结构。组件内的自支撑孔隙和支柱可以稳定当前结构并将后期处理成本降至最低。此外，3D打印可以实现按需制造，无论何时需要，都可以极快的速度生产支架。在 EOS M 400 上以 90μm 的层厚度进行制造时只需要 19 个小时，而传统制造则需要 70 天，这等于生产时间减少了 90％ 以上。归功于许多单独步骤和之前 30 个零部件已经集成在一个中央组件中，现在仅需一步即可进行生产。此外，现在也不再需要对各个零部件进行单独生产，更无需库存，这就节省了大量的费用。整个装配件的存储也非常简单。Sogeti 生产和开发环节节省了大量的时间。从初始草图到最终组件完成的整个过程只需要两个星期。这个交货时间非常惊人。同时，该设计减轻了可观的重量。传统制造的零部件重达 452 克，而增材制造的线束支架重仅 317 克 —众所周知，航空工业千方百计减轻每一克重量，以便将燃油消耗降至最低。欢迎转发延伸阅读：3D打印集成制造的最佳实例：从855个零件到12个零件的非凡效益3D打印+拓扑优化制造542*542*141mm的钛合金无人机框架空客为未来航班生成仿生设计看波音如何在集成机械设计中应用增材制造复制联系笔者：2396747576工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印助力空客部件功能化集成—两周时间完成从设计到成品制造