文创作品已经成为各大博物馆的一张重要名片，从故宫口红到敦煌壁画拼图，馆藏的各种文物从过去的“高冷”开始慢慢变得“亲民”，文创作品拉近了文物和普通民众之间的距离。近些年来，3D打印和三维扫描逐渐应用到了文物保护和文化传播领域，并发挥了重要作用，而文创作品的直接3D打印却鲜有听闻。本期，我们来对几个很有意思的文创作品能否采用3D打印制造进行可行性分析，希望能为这项技术在文创作品领域的应用提供思路。陕西历史博物馆文创作品—唐妞太阳神鸟金饰——吊坠、耳钉、徽章馆藏：金沙遗址博物馆商周太阳神鸟金饰整体为圆形薄片，外径12.5厘米，内径5.29厘米，厚度0.02厘米，重20克。图案分内外两层，内层等距分布十二条旋转的齿状光芒；外层由四只神鸟逆时针绕太阳飞翔，是古蜀先民深邃的哲学宗教思想、丰富的想象力、非凡的艺术创造力和精湛工艺水平的完美结合。2005年8月16日，“太阳神鸟”金饰图案被公布为中国文化遗产标志。商周太阳神鸟金饰金沙遗址博物馆以此为基础开发了书签、吊坠、耳钉、徽章等产品，样式精美。“太阳神鸟”耳钉当然他们所采用的还是传统的制造手段。从3D打印的角度来说，可以采用直接金属打印或者3D打印蜡模+翻铸的工艺轻松实现，这两种工艺是目前3D打印金属饰品的两种重要手段。此外，文创作品的产量一般不会太大，3D打印还可以满足小批量制造的需求。3D打印+翻铸+电镀吊坠商周大金面具——双儿面具杯馆藏：金沙遗址博物馆大金面具长20.5cm，宽10.4 cm，高10.7 cm，厚0.08 cm，整体呈立体脸谱，系在模具上捶揲成形，眼睛、鼻子、嘴巴、耳朵则采用剪切而成。具有重大的历史、艺术和科学价值，是研究商周时期成都地区古蜀文明、金器加工工艺、青铜文明以及四川盆地与外地文化交流的重要实物资料。商周大金面具双儿面具杯金沙文创以金面具为创作灵感，经过略萌化后形成晶莹的双耳玻璃杯，面具双耳变成方便执握的杯柄，耳上纹饰源于金沙铜虎，杯底烫金“太阳神鸟”纹。金色与玻璃晶莹交相辉映，熠熠生辉。从设计的角度来说，最为关键的是将多元素融于一体，由金沙文创和西华大学一名教授联合设计而成。面具杯采用全手工吹制，需要等待15-20日的制作周期，而采用3D打印，则不需要等待这么久。用它来喝啤酒应该很爽可惜的是，目前常用的SLA 3D打印只能完成它的形，却难以实现它的色泽，透明没问题，但全色彩透明的展现似乎只有Stratasys的Polyjet工艺，这样的话价格就会很昂贵。但将其移植到3D打印领域，确实是不错的创意选择。目前的玻璃打印工艺能否实现这样高清的细节尚不可知。Polyjet工艺和SLA工艺打印的透明树脂材料皇后之玺—玉玺交通卡馆藏：陕西历史博物馆这枚玉印印钮浮雕一只螭虎，印面刻有“皇后之玺”四字，它是迄今仅见的汉代一枚皇后官印。玺长2.8cm、高2cm，重33g。螭虎造型之生动，玺文字体之规整大气，雕琢技法之娴熟，都是罕见的。西汉皇后之玺5月，长安通公司与陕西历史博物馆联合推出了玉玺形状的印章交通卡，它是以西汉皇后之玺为原型缩小比例打造，采用多种特殊工艺，突出文物质感，小巧玲珑，携带方便。从3D打印的角度来说，印章底部的字样及周围的纹饰可以实现个性化定制，可以是“大秦帝国”，也可以是“花千骨”，总之随你心意。同时，这样个性化的设计所造成的制造成本并不会增加太多。在材料方面可以使用树脂、陶瓷、青铜，结合所用到的技术可以完美体现设计细节。这枚小纪念品有强大的实用功能，使用它可在北京、上海、天津、西安等225个城市乘坐公共交通工具。网友表示，以后出门坐地铁就可以说“摆驾地铁”了，刷卡进站时还能默念：“奉天承运，闸机打开”。极致盛放设计，铂力特打印的青铜汉钮▪龟唐仕女俑—唐妞唐代是中国古代社会的辉煌时代，特别是唐代开放和包容的精神在妇女身上体现的淋漓尽致。在唐代，女子和男子在很多方面享受一样的自由、平等地位。从唐代壁画和陶俑身上可以看到，唐代的妇女的服饰也是非常开放的，这种时代精神恰好契合了当今女性想要表达的观念。唐代女俑“唐妞”，是陕西历史博物馆以唐仕女俑为原型，保留其妆容特点，在原先可爱造型的基础上，按照年轻人喜爱的审美方式，用动漫、可爱、Q版的手法，将唐妞设计了出来。她高髻峨眉，面如满月，体态丰满，身穿宽袖长裙，憨态可掬，喜感十足，是唐代人见人爱的“小胖妞”。“唐妞”也是陕西第一个登上春晚的动漫IP形象，在很多文创产品博览会上都获得过大奖。从3D打印的角度来讲，其重点在于其表面质感以及丰富的色彩展现，这也就意味着它需要通过彩色打印实现。在现有的工艺中，无非是石膏彩色喷墨技术以及树脂喷射技术可以实现，而前者在表现陶俑特色方面则更具质感。3D打印的多彩玩偶END文创作品最好能在生活中有所实用才能起到纪念品的作用，而3D打印则可以大规模的介入博物馆文创产品的开发中，利用它小批量、快速制造的特点，快速将产品推向市场，并借助它独一无二的个性化制造特点迎合大众需求。从另一个角度来说，3D打印不能仅仅作为一种制造手段，更应结合设计、艺术、文化来增加产品附加值和内在底蕴，将单纯的技术玩出新的高度。欢迎转发延伸阅读：文化与创意：国内顶尖的3D打印设计公司产品赏析看工业巨头GE Additive如何使用3D打印玩转时尚当矿泉水瓶遇上3D打印变身时尚单品FDM也可以打印时尚婚纱？ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：博物馆文创之3D打印的可行性例析

本图由Ampower出品，3D打印技术参考编译，所示为全球范围内已知的金属3D打印工艺及相关企业。其中工艺技术共18种，企业93家，中国境内铂力特、华曙高科、北京隆源、易加三维、广州雷佳、塞隆金属、德迪智能等均在榜列。这项总结的最大特点在于，传统的注射成型、焊接等技术可以通过一定形式的改造，成为新型的增材制造工艺。在过去的5年中，金属增材制造技术在工业领域获得了巨大成功。截至目前，至少有11种主要的金属增材制造技术正在竞争工业领域的应用，而每种技术在零件设计、机械性能和成本方面都有其独特的优点和局限性。3D打印技术参考在往期的文章中，曾对多种工艺的原理、材料、性能、成本等做过详细分析，感兴趣的读者可在历史记录中查询。最后祝大家端午安康，假期愉快！欢迎转发延伸阅读：金属增材制造技术系统梳理基于烧结和熔化工艺的金属3D打印成本结构对比金属打印成本结构分析（上）基于粘结剂喷射和SLM的金属3D打印性能对比分析 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：全球金属3D打印工艺技术与企业蓝图

从金属3D打印现有的生产问题看，大部分工艺速度都很慢，最终产品表面仍需要磨削、铣削等精加工。由于这一显著问题，研究趋势上主要分为两派，一派以“混合制造”为主导发展方向，既将3D打印整合进传统加工中心，如以DMG MORI为代表的3D打印铣床；另一派主张继续从工艺角度出发，改进3D打印质量，如以EOS、SLM Solutions为代表的SLM工艺。从整体上讲，两派并不矛盾，只是发展重点不同。制造方式的不同也带来了不同的适用领域，混合制造工艺在大尺寸、多材质、梯度制造方面非SLM工艺能比。本期，我们以DMG MORI 3D打印铣床为例进行介绍。5轴喷粉堆焊和5轴联动铣削加工打印机 DMG增减材混合制造机床LASERTEC 3D hybrid是DMG MORI推出3D打印混合制造打印机，这台“机床”中融合了5轴喷粉堆焊和5轴联动铣削加工技术，可交替进行堆焊、铣削以及车削加工。这种复合加工能力可生产非常复杂的几何形状，被加工的部位无需后续处理。粉体带有混合气流保护成型加工过程可视化，粉体成型与铣削结合喷粉式激光堆焊解决方案以高成形速度著称，适用于加工大型3D工件。这种加工方式其实类似于激光熔覆，可在现有工件上成形，且可以结合不同材质。激光加工和切削加工可快速转换，因此可以直接加工成品件上无法加工的部位。制造过程中内部换刀加工灵活结合增材制造与铣削加工，生产成品质量的3D工件• 用换刀系统全自动地交换激光头 - 无需人工操作；• 同轴喷嘴进行5轴激光堆焊，均匀地分配粉料，与激光堆焊方向无关；•高刚性完整5轴铣削加工中心，占地面积<12 m²；•工艺监测和自适应工艺控制（闭环）。高工艺安全性的工艺监测和质量管理• 持续测量和监测激光堆焊工艺以及实时自动调节激光功率，确保均匀一致的高质量工件。完整的工艺链，全面融合CAD / CAM– 增材与减材加工• 一套软件满足完整工艺链要求（设计、增材制造、减材加工、精加工）；• 全集成的CAD / CAM软件，包括避免碰撞的机床和运动的3D仿真；•全面集成PLM软件，缩短上市时间。喷粉式增材制造的复合完整加工技术提高工艺经济性Schaeffler在全球拥有超过9w名员工，在50个国家大约170个地点设有分支机构并拥有18家研发中心。其位于Herzogenaurach的专用增材制造车间开发面向未来的解决方案，提高工艺稳定性并优化产品。2017年以来，Schaeffler开始应用DMG喷粉式激光堆焊增材制造混合加工机床进行金属工件的3D打印生产。作为一家创新引领公司，Schaeffler不断探索开创性的解决方案，优化生产工艺和客户产品。该公司增材制造车间的创造性项目着眼于推动增材制造工艺的发展，高效率地使用新技术显著提高模具制造的合理性，金属3D打印在其中发挥着日益重要的作用。其增材制造车间的团队协调员介绍说，在一台机床中，结合5轴喷粉式激光堆焊技术与5轴联动铣削加工彻底释放了设计自由。他们采用喷粉式技术在损坏的工件处堆焊材料，然后铣削加工，使其恢复原状，这样的修复加工更经济，速度更快，优于常规的备件生产。 “混合加工还能使工件拥有全新的性能，如工件的硬度梯度或多材质工件”Schaeffler增材制造研发总监以一个冲床工具底座为例说明了该工艺的经济性：“用热作工具钢材质的铣削板作底座，复合加工机床在该底座上堆焊两个立柱，然后进行铣削。它的难度在于，如何保证底座在受到激光作用后仍然保持足够的强度和抗冲击性。此前，我们用整块毛坯铣削这个部件，但这种坯料比板材难以采购，而材料消耗也更多。自2017年，Schaeffler已在车间中使用了DMG增材制造机床采用混合加工机床可堆焊不同的材质，为Schaeffler提供了更多的加工方式。最终，它们根据工件需要在不同的零件部位使用不同性能的材质，改善了工件的强度、耐磨性和润滑性能。END增材制造不同应用方式的发展正在成为现代制造变革的推动力量，它在航空航天和常规工业应用中正在发挥越来越重要的作用。金属打印混合制造工艺在多材质、大尺寸、高质量加工方面特别能够满足大型、高精度、小批量的制造需求。以混合制造为代表的的3D打印，将不断扩展未来应用，实现更加智能化的创意。欢迎转发延伸阅读：【增材制造】将标准一网打尽采用3D打印制造火箭发动机的设计与工艺考量看金属3DP技术如何帮助客户以更低成本完成每年60万件订单两吨材料，数年时间，百万美元，3D打印如何为787客机完成认证工作 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印铣床—混合制造的特点与优势

火箭发动机主要包括固体发动机和液体发动机，相比后者，固体火箭发动机结构简单，主要由燃烧室壳体、推进剂药柱、喷管以及点火装置组成。目前，在固体火箭发动机的研制阶段，项目周期短，实验内容复杂，方案设计复杂多变，技术状态更改频繁，这对于快速制造的响应能力要求十分苛刻，传统的制造技术手段难以满足要求。而3D打印技术的出现，受到了国内外航天领域的广泛关注，该技术可响应发动机零部件的快速制造需求，对提升固体发动机设计与制造能力、加速新型发动机的研发，降低发动机试验和生产成本具有重要意义。国外研究现状国外发达国家对3D打印技术在固体发动机零部件上的应用展开了一系列的研究。美国轨道ATK公司于2017年11月利用3D打印技术为某款战术级的固体火箭发动机制造了关键金属部件——喷管，并完成了固体火箭发动机以及3D打印喷管组件在-32℃~+62℃环境温度下的系列点火试验。测试结果与设计的性能参数相一致，验证了3D打印金属喷管技术的可行性与性能的稳定性。固体火箭发动机结构2017年初，美国火箭工艺公司RCI在利用3D打印技术生产混合火箭发动机药柱方面获得了美国专利。该管状的混合火箭发动机药柱不仅可以作为固体燃料，还可以充当发动机燃烧室。利用3D打印技术，可以精确地制造出满足设计要求的内部几何形状独特的管状药柱，不仅可以使混合火箭发动机加速阶段的燃烧速率得到显著地提高，还攻克了传统混合火箭发动机设计过程中的振动源难题。固体火箭发动机药柱2018年，澳大利亚国防科学与技术组织与企业、研究所以及高校开展了合作，拟将增材制造技术用于推进剂、火炸药等含能材料的研制和生产领域，该研究不仅有助于提高含能材料的性能，还能够大幅度提高含能材料研制和生产过程中的安全性和稳定性。3D打印技术为固体火箭推进剂药柱的生产提供了新的思路与方法，促进了火箭发动机向安全可靠、制造简单、成本低廉的方向发展。XAIR-Robotics 3D打印的固体火箭发动机部件国内研究现状我国对3D打印技术在固体火箭发动机上的应用探索研究也不甘落后，各研究所和高校等都开展了许多工作。21世纪初，中国才开始研发大推力固体火箭发动机2013年，中国航天科工集团六院41所利用3D打印技术制造了某型号固体火箭发动机点火装置壳体，并通过发动机地面试车考核试验验证了该技术的可行性与稳定性，这也是我国3D打印技术首次在固体火箭发动机上成功应用。3D打印点火装置壳体的研制成功，解决了传统工艺中结构复杂，加工成本高，研制周期长等一系列难题，并为3D打印技术应用到固体火箭发动机其他零部件产品的研制与生产中，为固体火箭发动机降低生产成本、缩短研制周期提供了参考和借鉴。3D 打印点火装置壳体，发动机点燃后，壳体需要在极短的时间内化为灰烬2015年，航天科技集团四院7414厂利用3D打印技术为某型号的固体火箭发动机制造了钛合金尾管壳体。材料力学性能测试表明壳体材料常温和高温力学性能与钛合金锻件水平相当，强度、硬度、塑性等性能满足锻件的指标要求，承压性能满足设计使用的要求。该钛合金尾管壳体经地面热试车考核后，没有出现结构被破坏的现象，性能稳定可靠。7414厂还通过3D打印技术研制出钛合金收敛段壳体，并顺利通过了某型号固体火箭发动机地面热试车考核，成功推动了3D打印技术在固体发动机上的拓展应用。3D 打印实物、机加工后处理、热试车后实物2015年，采用固体发动机的长征11号火箭首飞成功推进剂、火炸药等含能材料的3D打印研究也已经在国内高校和研究机构展开。2016年至今，南京理工大学开发了含能材料3D打印挤出成型系统，并开展了HMX炸药药柱3D打印成型结构和性能研究；西安交通大学则采用喷射成型方法，进行了PBX 型炸药3D打印喷射理论与仿真分析；沈阳理工大学采用喷墨成型方法开展了含能材料3D打印系统及控制技术研究。此外, 中国兵器工业集团公司第204研究所、北京理工大学、中国北方化学工业集团有限公司等多家单位都提出了增材制造技术在推进剂药柱制造领域的应用设想,并进行了相关实验。东风-31A弹道导弹采用固体推进装置END固体火箭发动机不仅仅能够执行航天发射任务，它同时也被广泛用于远程和洲际导弹上面。中国目前公开展示过的最先进的洲际导弹之一东风-31A就是固体推进装置，它在发射准备时间、机动性等方面都优于东风-5B洲际导弹。目前，3D打印主要应用在固体火箭发动机壳体、喷管等构件上，这与3D打印材料和3D打印关键技术的发展密切相关。需要注意的是，3D打印技术并不会替代传统的制造方法，它只是对传统制造手段的补充与完善。随着打印材料和软硬件等3D打印关键技术的深入发展以及该技术与传统制造手段的深度融合，3D打印技术会逐渐深入到固体火箭推进剂药柱、绝热层等零部件以至发动机整体的研制生产中，为固体火箭发动机的设计和制造带来全新的发展。欢迎转发延伸阅读：3D打印在航空航天领域的研究现状及国内应用案例采用3D打印制造火箭发动机的设计与工艺考量发动机涡轮叶片的传统与3D打印制造过程发动机制造：雄起的中国航空 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印在固体火箭发动机上的研究现状及国内应用案例

骨小梁是一种用于促进骨生长的网状多孔结构，图1所示其常见特征。增材制造技术在实现这种骨小梁结构的生产上有着天然的优势。自2007年以来，增材制造技术就被用于制造具有这些互连互通的多孔植入物。然而，目前用于评估多孔结构的监管指南和标准都是基于烧结和等离子喷涂工艺的。缺乏针对增材制造工艺的标准，传统的验证方法可能验证不了机器工艺参数对多孔结构的影响。本研究的目的是评估工艺参数变化时对测试零件尺寸精度的影响（图2），以及在批量生产情况下测试件力学性能的可重复性。图1. 使用SLM工艺加工的多孔髋臼杯测试样（意大利Permedica）测试方法测试件制备采用的是优化的60μm层厚参数，性能测试基于ISO13314标准。首先根据增材制造原则预先选择几何结构，使用拓补结构设计，得到的voronoi类型的结构（图2）。最终结构是随机多孔结构（而平时我们看到的孔隙结构多为规律型），孔隙率为62.5％，短棒直径350微米，平均孔径600微米。图2. 压缩测试试样实验开始时，需要对参数进行优化，进行一系列统计实验找到合适的多孔结构打印参数（这表明标配的工艺参数可能并不适合多孔结构制造）。图3是通过改变激光功率和扫描速度来完成的评估参数变化及其对零件质量的影响，并根据测试件要求选择最终参数。经优化的零件孔隙率为71％，平均直径为330微米，平均孔径为750微米。 由于试样是完全多孔结构的，因此使用阿基米德原理测量其密度，得到99.7％的平均相对密度（但笔者疑惑，多孔结构会不会造成气泡的产生从而影响密度测量）。图3. 工艺参数对X和Y与Z方向厚度的影响实验结果验证了文献中的理论，即激光功率对多孔结构的影响最大，尤其是Z方向孔隙结构（图4）。激光功率的增长导致高度方向上孔隙结构发生偏差形成椭圆形。密度的一致性证明了工艺稳定性，多孔结构的工艺参数变化会进一步影响零件尺寸。图4. 激光功率对零件高度方向的影响下一步，在EOS M 290上进行三组相同的打印任务。 每组打印任务由64个完全多孔的圆柱形部件组成，这些零件分布在平台16个位置，评估区域位置对性能的影响。实验采用Ti6Al4V总共打印192个试样，并使用压缩空气进行清洁。打印完成的测试件中，对128个测试件使用阿基米德原理进行非破坏性测试，对96个测试件通过压缩测试（ISO 13314）进行破坏性测试，剩余32个进行横切，嵌入和后处理以进行体视评估。图5. EOS M 290基板上多孔测试件的位置测试结果测试过程能力可获得过程的稳定性以及它与规格参数限制的接近程度。将图6中显示的相对密度，最大抗压强度和弹性模量的结果分别绘制在过程能力报告中，其相应的规格限制来自于批量生产情景的最小过程能力指数1.33。虽然这不可以评估过程中心性（Ppk），但可评估正态性，范围和过程能力。测试的多孔结构件超过最小过程能力要求。在此阶段，将新过程指数定为1.67。与目前99.99％工艺产率的结果相比，生产工艺的持续改进可以产生更好的结果，并且可达到百万零件中仅有63个偏离。应该注意的是，SLM工艺中建造的128个零件的孔隙率变化仅占绝对值变化的1.76％，而传统的发泡制造工艺预计会有高达10％的变化。图6. 左上角：用于打印多孔测试件的EOS M290 右上方：多孔结构相对密度的过程能力分析左下方：测试件的最大抗压强度[MPa]能力分析 右下方：测试件的弹性模量[MPa]能力分析意义/临床相关性随着越来越多基于激光3D打印的多孔应用引入医疗领域，了解AM设备工艺参数对产品力学性能的影响以及它们在批量生产中的表现是十分重要的。我们的愿景是增材制造不仅可用于替换植入物表面的涂层，并且可以用于植入物的承力结构。欢迎转发延伸阅读：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3D打印如何辅助医生手术，如何宽慰患者钛合金和PEEK颅骨修复体的传统和3D打印制造方式及面临的问题 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印骨小梁结构的性能与制造稳定性分析

以Stratasys为代表的的Polyjet聚合物喷射技术和以Xjet 为代表的NPJ金属/陶瓷纳米颗粒油墨喷射技术，是当今所有增材制造工艺中最具科技含量的成型技术。值得注意的是，这两种技术几乎同宗同源，Xjet的创始人Hanan在1998成立Objet公司，其看家本领即Polyjet工艺，2012年Objet与Stratasys合并。Hanan于2005年成立Xjet，随即开创了更加复杂多变的金属和工业陶瓷纳米粒子油墨喷射成型技术。XJet Carmel 1400与传统金属和陶瓷打印技术的区别这种特殊的成型工艺是将材料的纳米颗粒分散在油墨中，通过选择性地沉积液滴实现材料成型，经过必要的烧结处理后形成最终零件。它所能成型的材料包括金属、陶瓷以及聚合物。采用该技术成型的零件具有其他3D打印工艺难以实现的特征尺寸、表面光洁度和制造精度。优秀的表面质量和精度Xjet最初的目标是开发一款功能强大的金属打印机，其通过纳米粒子喷射技术成型的零件致密度达到了100%，优于传统使用SLM打印的零件性能，这证明了工艺的可靠性，也意味着Xjet取得了重大成就。Xjet打印的金属零件此后研发人员注意到可以将该工艺移植到陶瓷材料的成型上来，很显然，这种工艺成型的陶瓷质量也优于目前常见的挤出、光固化和激光烧结成型的陶瓷，其氧化锆制品的纯度达到了99.9％。Xjet打印的陶瓷零件金属和陶瓷的一体成型技术Xjet最近正在进行一项新的尝试，即使用NPJ工艺进行多材料打印，实现不锈钢和陶瓷一体成型，这在此前还未曾有工艺可以实现。但需要注意的是，这种一体成型的结构强度非常弱，它需要经过完整的后处理。在NPJ工艺中，对生坯打印件进行加热可以去除粘结剂并实现材料最终成型，然而金瓷结合的零件就是在该步骤中存在挑战。金属-陶瓷一体结构金属和陶瓷具有不同的烧结温度，如何开发能够成功烧结两种材料的熔炉烧结工艺？一种材料的较高温度要求是否会损坏另一种材料？这是Xjet正在解决的问题。烧结完成的金属-陶瓷一体结构该项目对Xjet至关重要，这将是它与其他公司差异化竞争的重要优势之一。如今大多数金属和陶瓷3D打印采用粉末烧结或其他工艺，似乎都难以实现有效的多材料一体成型，这是喷射技术的重要优势。突破性的支撑墨水材料3D打印可以加速零件生产，但如果仍需要手工去完成后处理，则会大范围消除与现有技术的竞争优势。Xjet的重要成果之一是开发了突破性的支撑墨水材料，它能够形成足够坚固的支撑结构，可以保持金属成型，同时可以通过水溶性去除，这对于制造高质量的复杂零件无疑具有重要优势。使用与零件不同的材料作为支撑，可以降低零件的总成本并提高整体生产效率，与此同时，支撑材料和零件材料也可以作为一体成型的工艺体现。 END纳米粒子油墨喷射工艺的关键之处在于其独特的液体分散方法，理论上它可以成型更多材料，这远远超出了Xjet目前使用的少数陶瓷和金属。未来的XJet设备也许能够同时使用多种材料一体打印，这将打开一些潜在的应用空间。欢迎转发延伸阅读：技术竞争：喷射技术比你想象的更加重要基于粘结剂喷射和SLM的金属3D打印性能对比分析金属粘结剂喷射技术：在进行批量生产时须考虑整个工艺链基于烧结和熔化工艺的金属3D打印成本结构对比 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：金瓷结合：Xjet将实现多材料一体打印

碳纤维3D打印的过程并非直接进行纤维打印，而是通过复合的方式填充于其他材料中起到增强效果，如碳纤维增强尼龙、PLA、PEEK等。当前聚合物3D打印材料增强的方式无非两种，即短纤填充和长纤复合，增强方式的不同也造成了打印工艺的不同、性能的不同以及应用的不同。本期，3D打印技术参考从增强方式的角度分析这些不同。一. 短切碳纤维填充聚合物材料短切碳纤维是当前标准热塑性塑料的增强材料之一，其工艺过程是将短切纤维分散在热塑性塑料中，制成混合粉材或挤压成线材，采用激光烧结或FDM熔融沉积的形式实现成型（另，惠普多射流熔融技术也可实现）。这种强化方式能够整体性的提升材料强度和刚度，并达到优异的耐热性、表面光洁度和耐化学性。短切碳纤维填充尼龙性能数据但这种方法并非始终没有缺陷。一些短切纤维增强线材通过调节纤维对材料的饱和度来调节强度，随着纤维颗粒浓度的升高，材料可能难以顺畅的挤出喷嘴，留下可见的缺陷和粗糙的表面纹理，从而影响工件的整体质量。Markforged新推出的短纤碳纤维复合尼龙阻燃材料Onyx FR激光烧结碳纤维复合尼龙汽车进气歧管功能部件短切碳纤维增强材料实现了传统热塑性材料所无法达到的性能，能够提供内部测试或面向客户的部件所需的强度和外观，可用于航空航天、国防和汽车行业原型测试及最终使用部件。二．连续碳纤维增强聚合物材料短切碳纤维在增强材料整体强度方面具有显著优势，而连续碳纤维则可使零件达到更高的强度和功能。当前连续碳纤维制造采用的几乎均是FDM工艺，在打印过程中，将连续的碳纤维嵌入标准的热塑性基材中。带有双喷头的连续碳纤维打印机基于该工艺的打印机在工作时，首先通过喷嘴成型传统热塑性材料，随后另一个喷嘴将纤维“熨烫”在刚成型的塑料基体上，在需要跨越的位置，喷嘴处有一切割装置将纤维切断。连续碳纤维填充其中更像零件的骨架采用这种方式增强的材料更强、更硬、更耐用，并且保持了热塑性基体材料的耐热性、耐化学性和良好的打印质量。与此同时，连续纤维增强的材料还可以以相对较轻的质量达到传统金属部件的强度，这在要求强度质量比的行业具有重要意义。连续碳纤维的强度与重量比是增强纤维中最高的。碳纤维增强材料的强度是短切增强尼龙（Onyx）的6倍，硬度是其18倍，通常用于替换机加工铝合金零件碳纤维增强的尼龙（7g，左）和铝合金（12g，右）同时悬挂12.5kg重物比较连续碳纤维不仅增加了强度，而且还提供给用户在需要更高耐久性的领域中有选择性地进行强化。连续碳纤维的FDM工艺可以选择逐层基础强化，因此可以获得同心轴向强化和各向同性强化。同心填充加强了每层（内部和外部）的外边界，并通过用户定义的循环数延伸到零件中。各向同性填充在每层上形成单向复合增强，并且可以通过改变层上的增强方向来模拟碳纤维编织。这些强化策略使航空航天、汽车和制造等行业能够以新的方式将复合材料集成到其工作流程中，有效地模拟金属性能。更长的纤维意味着材料强度更高，纤维有助于在一个区域上扩散载荷，通过控制方向，Arevo将碳纤维增强材料以钛合金1/3的重量实现了5倍强度的提高END碳纤维传统工艺制造过程十分复杂并且需要大量人力劳动，采用3D打印技术无疑使碳纤维复合材料的制造更为便捷。两者的结合同时解决了热塑性3D打印存在的种种性能不足问题，这无疑为直接制造最终功能部件提供了更多可能。当前的碳纤维3D打印工艺实则分为短切纤维填充和连续纤维增强两种，复合方式的不同自然带来不同的性能和应用，那么，你到底需要的是哪种增强方式呢？欢迎转发延伸阅读：几种碳纤维3D打印技术Markforged打印机工作原理及先进应用案例：3D打印如何用于工装夹具生产ARGO 500：一种高性能的聚合物打印机 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：碳纤维3D打印：短纤填充与连续增强的区别与性能差异

在金属打印领域，SLM Solutions无疑属于拥有雄厚实力的打印机品牌。其在2015年于上海设立了第一家全资子公司，经过三年多的发展，公司从最初仅有的3名员工发展至今天的20余人团队，完成装机量50余台，业务单元也从单一的销售服务成长为具备销售、技术支持、应用开发和售后服务等全方位综合能力的团队。随着中国市场的扩大，为了更好、更高效的服务用户，SLM Solutions于今日在上海成立全新的应用中心。SLM Solutions上海应用中心上海应用中心配备哪些装备？目前应用中心配备四台打印机，包括一台SLM 125，一台SLM 280 单激光设备，双激光SLM 280和SLM500 各1台，并配有两套PSV全自动供粉系统，可以实现两种材质的快速切换。同时还集成了日本三峰Mitutoyo精密影像测量仪、喷砂机等后处理设备 ，备件中心、粉末存储中心等完备的辅助设施。上海应用中心主要设备概况未来上海应用中心还将配备SLM800 、 SLM 280 PS 以及更新型的生产系统。上海应用中心将成为除SLM Solutions德国总部以外最大的海外应用中心，也是同行业内在中国建立的最大的应用中心。应用中心能够实现哪些功能？新应用中心旨在进一步加强与客户的合作，更好的协助客户攻克产品在使用增材制造技术进行生产时遇到的问题，进一步促进客户使用金属打印技术实现创新。SLM Solutions 开展客户培训与此同时，应用中心还将为用户和合作伙伴提供技术展示、样件试制、技术交流和培训支持等多项服务。整合在世界各地的应用中心所共享的技术资源，为中国客户提供高质量、快速的技术服务，更好地促进以SLM为代表的金属打印技术的发展，为客户创造更多价值。关于SLM Solutions的重要技术作为业内知名的金属打印公司，SLM Solutions推出了一系列改变传统SLM设备观念的新型技术。其所拥有的多激光、双向铺粉、集粉末外置输送以及打印和粉末处理同时进行的闭环粉末处理技术，使其选区激光熔化系统具备了一流的安全性，同时进一步提高了金属零部件的生产效率。SLM800全自动化系统笔者此前曾着重关注其SLM800系统，这台打印机在2017年即实现了金属SLM打印工艺自动化处理功能。而将设备做大，势必还需要攻克多激光聚焦光斑定位精度、激光功率一致性、多光束无缝拼接、多象限加工重合区制造质量控制以及大功率长时间工作条件下的光学系统的稳定性控制等众多技术难题，才能为实现大型复杂金属零件的高效率、高精度、高性能成型提供基础保障。而这些技术确实也成为一些后来者模仿的对象。曾实现的典型创新应用是否还记得笔者此前曾分析过的布加迪制动卡钳、英国航空航天公司Orbex制造的世界上最大的火箭发动机部件以及德国航空航天和涡轮机械领域的制造商PRÄWEST开发的燃气轮机旋流器？SLM 500制造的布加迪钛合金卡钳测试过程SLM 800制造的世界最大的火箭发动机部件SLM Solutions制造的镍基合金旋流器燃料喷嘴这些有名的应用均是采用了SLM Solutions的设备制造，其工程师们帮助用户完成了一系列的设计改造及工艺规划，这些创新性的应用不仅仅在于部件功能性的实现以及成本、材料和时间的节省，更在于它所能起到的示范作用。笔者也希望，SLM Solutions能够将这些应用的积累转移到中国应用中心，能够为中国本土企业创新提供更为专业的指导。END上海应用中心的开业不仅仅是SLM Solutions发展历程中的一个重要里程碑，同时也表明了该公司对中国市场的信心。SLM Solutions集团首席执行官Meddah Hadjar先生表示:“中国对我们来说是一个不断增长的市场，随着工业激光选区熔化技术的应用，制造业正在继续转型。新的应用中心不仅延续了我们对中国市场的承诺，还为我们当地的专家团队提供了更多的资源来支持客户，帮助客户更好的使用SLM技术实现创新。”欢迎转发延伸阅读：SLM如何实现密闭清粉及内部换缸理念的重要性布加迪极限测试3D打印制动卡钳 为批量生产铺路采用3D打印制造火箭发动机的设计与工艺考量多激光无缝拼接的大尺寸粉末床激光熔化自动化设备是怎么工作的？ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：全面解读SLM Solutions成立上海新应用中心的功能与意义

近几年3D打印无论在技术、材料还是应用方面都一直不断取得突破，市场规模持续增长。这些成就使得传统制造业对这一技术充满信心，尤其在2018年，一些公司陆续开始大规模采用该技术，而仍然有很多公司继续采取渐进式措施来应对市场变化。本期，我们来介绍哪些技术的进步推动了3D打印在制造业中的发展。3D打印市场预测偏低3D打印市场的预测其实很困难。目前的许多预测都有不同的时间框架，有的侧重于3D打印的特定部分，有的则将技术细分为行业。这些差异使得评价趋势如何演化变得困难。以下是有关3D打印市场的一些评论。根据SmarTech Publishing的3D打印市场前景和总结报告，3D打印行业在2018年增长了24％，总市值达到93亿美元，而聚合物3D打印销售额增长至55亿美元。Wohlers Report 2019显示，2018年增材制造市场达到98亿美元，相比2017年73亿美元的规模增长33.5%。MarketsandMarkets.com表示， 3D打印整体市场预计到2024年将从2018年的99亿美元达到348亿美元，复合年增长率将达到23.25％。根据Frost＆Sullivan的数据，预计到2024年，航空航天领域的3D打印技术和材料市场将增加到5.311亿美元。这些统计实际上并未基于3D打印的潜在应用进行预测，很多公司因为对应用挖掘不够尚未发现这项技术的更多优势。例如，采用3D打印进行零部件修复的应用经常被忽视，而全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失达7000亿美元，全球商业航空业每年需要花费近1000亿美元的费用用于维修，因此看来，3D打印所面对的市场规模是否会更广阔呢？3D打印用于零件修复目前，航空航天和汽车工业正在帮助推动3D打印市场规模的增长，医疗行业也在不断更新3D打印的新应用。展望未来，不仅是新技术和新材料将推动3D打印市场的发展，标准化和数字制造的趋势也将深化这一新型制造形式的应用。标准、检测和在线监控的发展航空航天、汽车和医疗是被高度管制的行业。为了让3D打印在这些领域真正发展，除了技术本身，工程师还需要检测手段来验证质量。从原料、设备以及每个零件的工艺参数直至交付，这需要完整的认证过程，确保零件符合标准和法规。福特和Carbon联手使用3D打印技术生产成品零件，双方的合作促进了福特生产数字化的发展制造质量的稳定性是3D打印面临的重要问题，对于金属3D打印尤其如此。整个行业有无数多个粉末供应商和不同的打印机提供商，所有这些因素都可能会导致不同的制造质量。事实上，即使是相同的材料和设备，不同打印批次甚至同一批次的结果也会不同。例如，采用选择性激光熔融（SLM）工艺，即使使用同一批粉末和同一台设备，AlSi10Mg的屈服强度也会在235-290Mpa之间变化。3D打印的铝合金部件为了推进3D打印应用，必须使用在线或自动化流程，检查和验证所有潜在的影响因素。这将使3D打印行业面临更多的检测设备。3D扫描仪、逆向工程软件、CT扫描和全数字流程将为标准化过程带来巨大价值，然而这并不会降低产品制造的效率。事实证明，CT扫描是检查塑料零件的一种很好的方法，它有可能被应用到生产线上。将CT技术与视觉检测软件结合可以实现自动化。而金属零部件的检测仍存在困难。使用3D打印可以让公司实现定制生产并提高灵活性Sigma实验室正致力于过程视觉的研发，它可以在线监控打印过程，确定打印质量是否偏离标准太远，并停止生产。在检测到错误时停止进程是非常重要的。速度慢是3D打印的重要缺陷，而且金属粉末也并不便宜。如果一个零件在打印早期出现质量问题，而工程师可能要等到生产后期才能知道。如果监控软件在开始时便发现并终止制造，便可以节省材料，防止浪费时间，并提前调整生产计划。材料和技术的进步 3D打印材料成本和制造成本的降低正在加快技术应用，当前塑料3D打印可以提供多种具有成本效益的选择，而金属3D打印则在大规模使用方面发展缓慢。尽管像HP Metal Jet和Desktop Metal这样的打印机看起来能够实现成本降低和大规模生产，但这类金属同样也存在局限性。粘结剂喷射制造的零件在强度方面无法比拟其他工艺，不过仍然有很多非承重部件和低强度部件需求，因此粘结剂喷射工艺已经引起了业界的关注。随着工程师对3D打印的熟悉程度越来越高，未来可能会找到更多解决方案。粘结剂喷射技术制造的零件并非所有的颠覆性影响都是金属打印带来的，近几年碳纤维3D打印同样取得了重要进展。Markforged是第一家实现碳纤维3D打印商用的公司，2018年Stratasys也发布了类似技术的打印机。碳纤维的3D打印制造相对于传统的密集手工劳动过程兼具自动化和效率优势，可以更快的速度制造复杂、轻质、高强度的部件。航空航天和自动化制造领域占据了碳纤维3D打印的大部分市场，在这些领域，部件的重量和强度都很重要，能够降低碳纤维部件的成本将是打破传统碳纤维行业的重要一步。Stratasys推出的Fortus380碳纤维3D打印机应用于航空航天行业Arevo是一家专注于超强度聚合物复合材料增材制造的公司，其用于优化打印部件材料属性软件算法，可将碳纤维布置在最佳方向，根据零件的使用方式提高零件强度。Arevo开发的新型打印机有一根连续碳纤维预埋在聚合物线材中，在打印过程中按照零件界面进行布置。与碳纤维短纤的随即分散提高整体强度不同，控制纤维走向可以钛合金三分之一的重量达到其五倍的强度。3D打印碳纤维可替代部分金属零件新材料为原始设备制造商提供了更强、更灵活的聚合物材料，这些新型材料的上市，无疑会使制造企业的打印机发挥更多作用。新材料的发展无疑深化了3D打印应用，而一些新技术的诞生则使该技术实现了跨越式发展。Carbon在几年前开发的连续液面生产（CLIP）技术在汽车行业取得的成功显示出大规模数字制造的巨大前景；同时，该技术还在阿迪达斯运动鞋的批量制造中，成功引领了制鞋领域的创新进程。光固化立体成型技术如果说SLA仍然是基于二维截面的Z轴层叠制造，那新近诞生的多激光立体光刻和计算机轴向光刻则真正实现了三维截面的建造过程。该过程从不同的角度使用像DLP一样的二维图像同时曝光，材料暴露在足够的能量下快速固化成所需的几何形状。相对于传统的3D打印过程，该技术无疑会进一步提高生产速度。END3D打印的大规模应用势必会成为趋势，然而这离不开新材料的开发和打印技术的进步，也离不开打印效率和制造质量的提升，以及相关标准和法规的完善。但无论怎样，3D打印的规模化应用确实已经初漏端倪，未来更是值得期待。欢迎转发延伸阅读：人工智能和3D打印：满足制造业的未来Carbon已来中国，及可能面临的问题先进材料正在塑造聚合物增材制造的未来3D打印技术的应用对企业创新独占的挑战与对策 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：哪些技术的进步推动了3D打印在制造业中的发展

3D打印在文创作品中的应用不仅仅在于产品本身，更多的价值在于它所能体现出来的文化与创意，这是产品附加值的体现，就如同故宫口红，它是一种文化符号。作为国内顶尖的3D打印设计公司，极致盛放也是全球首个3D打印设计品牌，它致力于全球范围内的三维设计和研究服务，为超过百家以上的知名企业、高校院所、政府部门和行业协会提供专业的设计和打印定制服务。本期，笔者节选其中代表性的作品进行阐述介绍，它们涵盖了多种3D打印制造工艺，希望能够给读者带来兴趣。1. 玲珑球吊坠技术：高温陶瓷3D打印玲珑球吊坠是玉玲珑系列首饰之一，它将东方民族特有的智慧和技艺，凝聚在精妙绝伦的每一转中。极致盛放以现代的眼光，去粗取精，站在古代匠人的肩膀，依托3D打印技术，让更加繁复、精巧的设计成为可能。球体表面镂刻各色浮雕花纹，大小数层空心球交错重叠、环环相扣，金属与陶瓷的碰撞使得设计更富巧思，别具一格。同系列，玉玲珑耳坠2. “缪斯女神”徽章技术：3D打印蜡膜翻铸，铜镀金“缪斯女神”徽章是极致盛放为上海话剧艺术中心特别定制，神像左手持矛 右手拿盾，暗含着戏剧创作中的矛盾冲突，也寓意着戏剧人在戏剧创作中的一次次内心的桎梏与解放。在希腊神话中的缪斯女神是艺术与青春之神，设计师采用3D打印蜡膜翻铸工艺将这一艺术精髓融于这枚精致的徽章中。3. 《梦蝶篇》系列手包技术：激光烧结尼龙/TPU在西方的传说中，Lunamoth——天蚕，是一种美丽的夜间飞蛾，它们的翅膀是昂贵的炼金术材料。在数字化的繁华都市中，蛾儿雪柳黄金缕充斥着生活的点点滴滴，设计师将现代新材料与Lunamot意向相结合，将三维设计的优势演绎得淋漓尽致。TPU材料的高耐磨性和高弹性，让人感觉轻便舒适；后期的喷漆和染色工艺让其传递出繁盛、华美的意境。4. 《海水江崖如意》青铜印章技术：金属选择性激光熔融极致盛放为故宫打造的全新宫喜礼之《海水江崖如意》青铜印章通体金色，贵气逼人。精致的繁复的设计中，采用了曾是宫廷皇族龙袍御用的纹样 “海水江崖”图案设计。本枚印章的尺寸为20*20*35mm，使用青铜材料，印章内部进行了点阵减重处理，表面光洁，内部通透，把玩在手掌之间，如“铜透”在心。5.《镜花水月》3D打印奖杯技术：SLA 透明光敏树脂+SLS尼龙染色日新月异的科技变革总会带来激荡人心的创意想象，三维设计开启珠宝首饰设计的新时代，极致盛放以穆夏画作中标志性圆形花环为灵感，采用SLA透明树脂+SLS尼龙染色制造的奖杯，以方寸之美将如梦似幻的镜花水月演绎成真，并在芭莎珠宝2018年度极品夜宴上呈现。6. 垂花门造型彩色打印印章技术：彩色喷墨3D打印采用全彩喷墨打印工艺，综合应用半色调和每个体素喷射不同颜色的技术，极致盛放制造了照片级真实感的3D模型。以青色、品红色、黄色等中国色彩粘结剂喷印于白色粉末芯材，造型别致、花纹繁复、极富中国韵味的垂花门因此被完美打印。7. 《鸣涧篇》3D打印小提琴技术：光固化3D打印此款小提琴名为《鸣涧篇》，取自唐代诗人王维名诗《鸟鸣涧》，“人闲桂花落，夜静春山空。月出惊山鸟，时鸣春涧中。设计师希望这台3D打印的小提琴能让使用者在繁忙工作中保持自在闲适的生活心态。琴体采用光固化技术制造，黑色部分使用喷漆实现，金色则时手工上色。这款小提琴曾在音乐会现场演奏，并在现场被维也纳买家以7.5万人民币收入囊中。8. 十二花神U盘技术：polyjet树脂喷射农历二月十二日相传为百花的生日，自古有“花朝节”，又称“花神节”。极致盛放十二花神U盘便是根据传统花朝节的传说，选取百花中代表农历十二个月份的月令花卉设计而成。整套U盘共有十二只，代表着不同的月份。采用具有极高制造精度和色彩表现度的polyjet 技术制作而成，晶莹剔透，美轮美奂。END本文所述是极致盛放设计作品中极少的一部分，它强调了最精尖的增材技术可以怎样的形式进入人们的生活，同时展示了当下技术含量最高的稀有金属打印、高温陶瓷打印以及树脂喷射等增材制造技术在文化和创意领域的最直接的制造应用。试问一支优盘的价值能有多少，但3D打印参与其中，其卖点就不再是产品本身，而是文化和创意。欢迎转发延伸阅读：彩色3D打印技术之一 polyjet技术陶瓷3D打印技术汇总动画揭示：3D打印实现首饰制造全过程看工业巨头GE Additive如何使用3D打印玩转时尚当矿泉水瓶遇上3D打印变身时尚单品科技与艺术的融合：2018 3D打印高定服装秀再次来袭 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：文化与创意：国内顶尖的3D打印设计公司产品赏析