洛阳 “80后”高腾飞2013年返乡创业从事唐三彩制造，6年间生产规模不断提升。为了不断改进唐三彩技艺，他大胆引进3D打印技术，让唐三彩的制模时间从3天缩短到3个小时。 传统制模时间长，制模师傅紧缺洛阳南石山村是有名的三彩小镇，村里很多人世代经营唐三彩。高腾飞的父亲有高超的唐三彩制作工艺，已将自家的唐三彩家庭作坊，发展成一个初具规模的工厂。高腾飞2013年辞职后全面接手家中唐三彩的制作和经营。“唐三彩看似简单，但是每个花纹、饰品都需要单独制模成型，所有的唐三彩都由多个部件组合完成，这样才能保证作品的完整性。”高腾飞介绍道，传统制作的唐三彩需要先成模型，而后才能在模具中进行制作。一个模型从制模师傅开始制模，到彻底完成，需要近3天时间，“要不断反复修改，保证模型的形象逼真，并且要经过彻底阴干，才能保证硬度”。在唐三彩的制作过程中，好的模型是一尊唐三彩是否出彩的基础。花纹样式，人物形态及表情等都需要制模师傅反复修改，尽量还原出最真实的状态。模型无法完成，整个唐三彩的制作也就无从谈起。“好的制模师傅十分紧缺，村里手艺好的师傅仅有几位。”引入3D打印技术，从3天变为3小时，从批量生产到个性化定制熟悉了唐三彩的制作工艺，高腾飞思考如何将传统制模工艺做改进。随着电子商务的普及，高腾飞打开了唐三彩以销定产、差异化发展的局面。2018年，高腾飞收入近50万，较前几年有了一倍多的增长。在发展的过程中，高腾飞发现传统制模工艺已不能满足现代人对唐三彩的需求。“有客人需要私人订制，但传统工艺耗时费力，成本很高，并不适合消费者的个人需求。”一个偶然的机会，他了解到了3D打印技术。“它能在短时间内完成想要打印的物品，省时省力，又制作精巧。”高腾飞买来3D打印机，开始试着打印唐三彩。从建立3D打印模型，到完全打印出成品，他逐渐能够熟练运用3D打印。“原来的售销比较粗放，有啥卖啥，有了这样的技术，就可以满足消费者要什么就做什么的需要了。”高腾飞说，在3D打印机上，只要建立好模型，3个小时就能制作出唐三彩模型，大大缩短了传统唐三彩制模的时间。有了电脑等手段的介入，做好的模型也会更精细逼真，满足顾客多种需求。“想要真正将其使用到制作中，仍然有许多需要解决的问题，如模型制作大小的限制，还有材质对于模具制作的影响，都是我们仍在探索的问题。”笔者点评：技术好用，还得结合传统行业才能发挥价值。会3D打印，但不会烧制瓷器也是不行滴。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）：坚守or求变？当唐三彩遇上3D打印

导读：这款黑科技软件强在哪里？1. 输入材料成分及粉末粒度，自动输出适配工艺及对应性能；2. 完备的工艺性能数据库，修改参数，性能随之改变；3. 工艺参数全动态自适应在线调整。金属SLM工艺调试会花费大量时间、材料和金钱，在当下我们已经比较熟知的Ti6Al4V、AlSi10Mg、316L不锈钢等材料成熟打印工艺背后，是SLM设备商不断调试优化的结果，这些投入可能是数百公斤材料也可能是几十万人民币。等到设备成熟稳定之后，新材料的开发仍旧要花费工艺人员大量时间和精力。而这款OPTOMET软件，似乎在将材料的调试和性能优化变得简单。除此之外，我们之前所听到的材料性能数据库以及工艺参数的自适应在线调整方案，今天也成为了现实。工艺参数优化与性能数据库智能软件OPTOMET是由DMG MORI联合INTECH合作开发出的粉末床熔融工艺参数优化软件，INTECH是印度3D打印领域领先的软件解决方案提供商，对增材制造领域的人工智能深有研究。OPTOMET采用自调节和自学习算法，可在数分钟内计算出SLM工艺所需的全部参数，而无需工艺人员进行繁琐的优化测试。这款软件的性能数据库功能同样惊人，它汇集了多所大学数年时间的研究成果。 1.工艺参数自动优化功能正如我们所看到的，用户在拿到一款新材料之后，只需要输入材料的组成元素、相应含量以及粉末粒度，软件即可自动匹配这款材料相应的工艺参数。在内置元素周期表中选择材料组成元素并输入含量工艺的确定首先需要确定分层厚度，软件可自动输出最佳的工艺参数，并给出相应的性能数据，如打印件的硬度、孔隙率以及拉伸强度等。只要输入层厚，即可计算出一组工艺参数在假定与实际测试数据不会相差太大的情况下，工艺参数的自动匹配和优化功能可以大大简化参数的选择范围，工艺人员仅需要有限的实验次数即可得到理想的数据。是否使用OPTOMET进行工艺优化的制件表面粗糙度对比与此同时，OPTOMET对于粉末因不断循环使用而造成的工艺不再匹配也具有指导功能，其内置的粉末特性数据也可基于使用次数优化工艺组合，提高粉末的利用率。可针对粉末循环使用造成的质量下降匹配新工艺2.参数修改与性能预测功能对于3D打印而言，一种材料可以匹配多种工艺组合。同样的，OPTOMET提供了参数间的匹配功能，修改一个参数，其他参数都会随之发生改变，与此同时，材料的性能也会计算出一组新的数据。修改参数自动匹配新工艺参数修改与性能预测功能能够方便用户通过性能数据判断是否可以选择更快的打印速度。此外，该功能对于制备梯度材料、各向异性材料也存在指导意义。全动态工艺—参数的自适应在线调节功能CELOS SLM功能集成DMG MORI金属打印机的控制软件被称为CELOS SLM，它是一站式、全集成和统一用户界面的CAM编程和机床控制软件解决方案。这款软件的亮点是其全动态的自适应曝光策略。在整个工件成形过程中，控制系统能够准确地将10 µs周期时间内需要的能量输入到粉床中。而所有与工艺有关的参数，如扫描速度、激光功率和光斑直径，都在程序中定义。这项功能可以最大程度避免材料变形和应力集中，即使厚度很薄的水平和垂直壁板也能进行可靠的生产。DMG 3D打印的铝合金粉末喷嘴固定器笔者认为，这一功能的实现是基于打印过程中的智能监控和数据分析所做出的实时调整。3D打印技术参考曾在往期文章中提到卡内基梅隆大学和雷尼绍都曾进行相关研究。卡内基梅隆大学研究人员将3D打印和机器学习结合起来创建了一种机器学习算法，该算法对激光粉末床熔融技术进行实时过程监控，并对打印过程中的异常情况自动纠错。而雷尼绍则推出了被称为LaserVIEW和MeltVIEW的监控系统，前者使用光敏二极管测量激光能量强度，后者则通过红外线感知熔池温度，两个数据通过其分析软件得到反馈，可以了解整个加工中的零件质量，同时以高分辨率检测激光和熔池特性。工艺全动态在线调整功能对制备高质量部件至关重要CELOS似乎是将上述研究成果实现了进一步商品化，自适应的在线工艺调整对于安全、高质量生产具有重要意义。END关于金属粉末床3D打印工艺的前言技术，不外乎本文提到的这几项功能以及工艺仿真，这些功能的实现均需要大量的数据积累、智能算法和在线控制能力。虽然我们会怀疑工艺预测和仿真预测的准确性以及对设备的依赖性，但不得不承认这确实是产品竞争差异化和研究能力深入的一种体现。在这方面，国内需要由知名设备商或国家级的研究平台牵头来做这件事。欢迎转发延伸阅读：增材制造实时监控与工艺过程仿真金属3D打印实时纠错—机器视觉结合人工智能的新方法金属材料选择性激光熔化过程中的冶金问题和质量控制 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：一款基于3D打印工艺预测、性能数据库和全动态工艺自适应调整的黑科技软件

金属增材制造是增长速度最快的制造领域之一，众多行业企业都希望充分利用3D打印的速度和灵活性创建金属组件。最常见的工艺是利用激光粉末床熔融技术逐层构建金属部件，在此过程中，金属粉末与激光发生作用瞬间熔凝。但是，该过程也会产生热应力而导致变形。最好的结果是部件虽不能完全符合CAD模型尺寸，但仍在允许的公差范围内；最坏的结果则是变形的部件在打印过程中会干扰打印过程，发生刮刀碰撞，甚至造成设备损伤。基于此，越来越多的企业开始探索改进3D打印工艺的方法，将仿真纳入增材制造过程成为有效解决问题的手段。往期文章中，3D打印技术参考曾介绍过仿真软件的具体功用，本期我们以实际公司的具体案例分析工艺仿真如何实现零件打印首次即成功。ANSYS Additive Print用户案例分析ANSYS应用商PADT凭借其广泛的快速原型构建服务，长期位居增材制造的前沿地位。为了确保客户能迅速获得即用型增材制造部件，PADT的团队近年开始采用ANSYSAdditive解决方案进行设计。PADT在大约25年前购买了第一台3D打印机，此后一直在添加新设备。他们在该领域能向客户供应六种不同的增材制造技术，而且每月可加工成百上千个部件。一年多以来，PADT一直在使用金属SLM技术，在此过程中，工程师首先发现了残余应力及变形问题，有些部件变形并不严重，但另外一些却出现了像炸土豆片一样的翘曲。在大多数情况下，公司的工程团队都会设计薄的金属结构，以作为突出部位的支撑和对部件的约束，直到其经过热处理之后消除这些应力。不过，PADT此前仅考虑到需要哪些支撑，因而往往造成过度设计。其团队目前采用ANSYSAdditivePrint不仅能优化支撑，同时还能补偿变形进而避免刮板损坏。这就节省了大量时间。小型燃气轮机支撑优化仿真团队首先采用ANSYSAdditivePrint处理MonarchPower公司提供的部件—该公司正研发一种能让用户自行发电的创新型太阳能产品。在他们的新产品中，有一种配备有向心螺旋叶片压缩机、内燃室和向心螺旋叶片膨胀机的小型燃气轮机，非常适合采用增材制造，因为所有这些元件以及内置轴向磁通发电机都可以进行打印制造。ANSYS Additive Print确认小型燃气轮机的部件无需额外支撑，打印结果证实仿真结果无误它采用自支撑方式，不存在突出的几何结构，而且外表面可以对所有内部结构形成约束，因而只有部件底部需要采用支撑。ANSYSAdditivePrint预测了最小变形，并确定无需支撑，打印结果也验证了仿真结果。通过避免不必要的支撑对部件产生的过度约束，PADT为客户节省了大量时间与材料。T型管的变形预测、补偿与验证在设计用于增材制造的T型管时，在没有仿真的情况下智能不断试错，因此不得不花费数周时间以及数万美元的打印、后处理与工程费用，此外，试错法还会浪费材料和损坏刮刀。T型管结构PADT工程师团队决定对已生产数十年的T型管模型进行增材制造仿真，以确定支撑结构以及金属3D打印的精度。对生成的标准支撑进行仿真在采用PADT的标准3D打印前处理工具生成支撑后，团队在AdditivePrint中执行了快速假设应变分析，发现模型支撑设计不当。水平管底部前几层严重变形，因此如果部件打印出来，这些层就有可能损坏T型管并且造成机器故障。支撑优化与变形预测PADT员工采用ANSYSAdditivePrint优化了支撑结构，软件预测出有0.4毫米的变形，而此前的变形结果则达到了3毫米。然后，他们采用变形补偿功能计算了局部变形，并修改了相关几何结构，使最终打印的形状更接近预期尺寸。Concept Laser 设备打印，材料为17-4PH不锈钢去除支撑后进行精度检测PADT扫描团队采用结构光扫描仪对去除支撑后的部件进行检验，测量结果显示，与CAD模型之间存在约0.38毫米的偏差，这对于极易产生变形的部件而言已是不错的结果。在对比了扫描结果与最终几何结构后，工作人员发现支撑去除后表面粗糙（而非热变形）造成了大部分的尺寸偏差。支撑粗糙表面之外的区域只有大约0.13毫米的变形，这表明优化后的支撑以及仿真软件的变形补偿功能打印出了非常符合验收公差的部件成品。END从案例的分析结果来看，仿真过程如果利用的好确实能够成为公司和工艺人员的福音，这也证明了工艺仿真确实应该纳入增材制造过程流程。近年来国外诞生了一批以exaSIM、Amphyon、Stratonics以及SimufactAdditive为代表的工艺仿真软件，随着他们的影响力越来越大，开始受到传统的增材制造软件巨头materialise和业外仿真巨头ansys的注意，因此出现了我们现在看到的magics软件中集成了仿真功能，ansys推出了增材模块的现象。欢迎转发延伸阅读：增材制造实时监控与工艺过程仿真金属粉末与激光作用过程为什么要仿真基于增材制造的模拟仿真有哪些功能？Materialise推出Magics在线仿真功能 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：利用ANSYS Additive Print实现金属3D打印首次即成功

创新独占是企业排他性的获取自有创新成果所带来收益的过程。3D打印技术的迅速发展与应用使得模仿行为变得更为容易，从而为企业的创新独占带来了前所未有的挑战。虽然一些学者已经关注到了3D打印技术所带来的问题，但研究主要从法律层面分析技术背后的知识产权问题，还未系统的探讨3D打印技术的应用对企业创新独占的影响，也未能为企业提出有针对性的建议。本文主要探讨3D打印技术的应用对企业创新独占和创新独占机制的影响及创新企业的应对策略。3D打印技术的应用对企业创新独占的挑战由于创新活动通常需要投入大量的人力物力，缺少一个完备有效的创新独占机制，可能会导致创新企业的前期投资“血本无归”。百代公司最早推出的医学扫描仪曾轰动一时，然而由于公司创新独占策略的失误，让其市场领导地位很快被竞争对手通用电气所取代。创新独占对企业发展至关重要。3D打印技术的发展和应用使得企业创新独占面临巨大挑战。3D打印的应用依赖于物理的3D打印机和CAD文件。正如传统的二维打印需要源文件一样，CAD格式的文件是新产品创意开发的结晶，一旦文件外泄，其他企业就可以复制出一模一样的产品。3D打印技术的应用主要从两个途径使创新模仿变得更为容易：其一，竞争企业通过直接盗取或者从网络分享平台获取创新企业的CAD文件实施模仿；其二，模仿者可以利用3D扫描仪对创新产品进行扫描来获得该产品的CAD文件，简化了对竞争产品技术原理、设计思想等方面的学习过程，使得模仿变得非常简捷快速。3D打印技术的应用对企业创新独占机制带来的挑战创新独占机制是指企业对创新成果带来的收益进行排他性占有所使用的方法和措施，主要包括专利、商标、商业秘密、设计复杂化、时间领先以及配套销售与服务。3D打印技术的发展和应用不仅使得竞争对手对创新成果的模仿变得“如烹小鲜”，也会给广为使用的创新独占机制带来挑战。面对3D打印应用所带来的挑战，企业主要从三个层面进行应对：创新独占机制、产品设计、商业模式。创新独占机制层面数据分析表明，国内企业主要通过专利、商标、商业秘密三种方式保护创新成果。专利与商标作为法定的知识产权制度是保护创新成果的有力机制，他们可以限制竞争对手获得大额政府补贴。然而现实中企业在国内的诉讼成本高、举证难，且申请专利所要求的信息披露风险大，相对而言，企业利用股权激励等多重手段进行保护的商业秘密能更有效保护创新成果。以工艺性的专利为例，取证难度大，法官不懂技术，判起来吃力，赔偿也比较低，所以企业对申请工艺专利就不那么热情了。从设计角度来说，无论设计多么复杂，别人想拆还是能拆，尤其有了三维扫描和3D打印技术，因此只能让技术衍进速度快于竞争对手。3D打印技术的发展对传统三种独占机制产生了巨大冲击，很多企业更是直言没有有效的阻止别人模仿的方式，因此企业会搭配其他的独占机制来占有创新成果带来的收益，尤其是时间领先机制。但设计复杂化会增加企业研发时间与资金投入，面对3D打印技术的应用，它通常无法有效的保护创新成果。基于以上分析，建议企业综合使用适宜的创新独占机制。对于非常核心、信息公开后风险较大的产品和技术可以作为商业秘密进行保护，而对其它创新成果则可以考虑申请专利。对于尖端技术即更新换代较快的技术，企业可以率先推出产品以获得时间领先，消费者对先驱产品的偏好与技术的快速更新可以抵消3D打印带来的模仿速度加快的劣势。对于其他类型的技术，企业可以为产品提供配套服务，即便模仿者众多也不会削弱自身产品的竞争力。产品设计层面面对3D打印技术带来的挑战，企业不仅要在产品推出后加强对创新成果的保护，更要从产品设计出发，通过加大创新产品软件化与定制化来避免竞争者模仿。传统上企业的创新成果大多体现在产品的实体部分，但随着科技的发展，创新成果的软件化在不断加深。当前很多企业都是将产品软硬结合，将核心技术放在软件内，防止被竞争者模仿，从而有效对抗3D打印技术带来的挑战。定制化是当前和未来消费的一大发展趋势，它的一大特点就是能够为每位顾客提供不同的产品和服务。在运动品制造领域，一些企业让顾客参与到鞋子的材质、颜色设计中来，只做个性化的运动鞋。此外还开放定制化服务，使得运动鞋更能完美贴合每位顾客的足部线条。在医学领域，根据患者自身特点进行定制化的骨骼建模和打印为患者带来了巨大福音。这些应用充分发挥了3D打印技术的特点，为顾客提供独一无二的产品，使产品不具有大规模生存的特点，因而竞争对手的模仿便失去了意义，从而保护了企业的创新收益。商业模式层面在3D打印时代，当模仿已经难以避免时，企业可以从商业模式入手，改变现有模式来稳定客户关系，减小模仿带来的损失。随着3D打印的发展和成熟，未来企业所面临的问题将与如今的数字音乐相似，当3D打印技术发展到与下载音乐文件一样成熟之后，模仿品将“遍地开花”，企业必须重新审视传统的商业模式，探索新的适合3D打印环境的商业模式。Shapeways生动展示了在3D打印环境下的企业如何改变商业模式。客户会在网站上搜寻并拍下感兴趣的设计产品，公司会根据订单为客户3D打印出想要的产品。Shapeways就像如今的音乐播放平台，平台上有无数作品供客户选择。企业可以与这样的公司合作甚至自己建立网络平台，将本公司的设计发布到网络平台，通过这种方式销售产品，保护自身知识产权。关系营销是意在建立、发展与保持成功的关系交换的营销活动，强调双方长期的互惠互利。面对3D打印技术应用带来的众多模仿者，擅长关系营销的企业则无需畏惧，产品虽可以模仿，但关系却难以复制。因此发展关系营销对企业应对3D打印技术带来的挑战起着重要作用。END3D打印技术为制造业带来了前所未有的机会，但该技术的发展与应用也为企业创新独占带来了巨大挑战。但企业仍然可以综合运用多种创新独占机制、加大创新产品软件化、提供定制化产品与服务、加快商业模式创新、发展关系营销等措施更为有效的应对3D打印应用给企业创新独占带来的挑战。注：本文详细案例分析请进QQ群下载。欢迎转发延伸阅读：顶刊：武汉大学实现纳米晶芯片高速打印美国家增材制造卓越中心与快速分析和制造推进项目【增材制造】将标准一网打尽 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印技术的应用对企业创新独占的挑战与对策

美国国家增材制造卓越中心（NCAME）成立于2017年，由奥本大学与美国宇航局合作推出，成员分别来自工业（航空航天、生物医学、国防、核能和汽车行业）、政府、学术界以及非营利组织/协会，总数量达到40多名。该中心领导了由美国陆军、海军、宇航局、国家标准与技术研究院（NIST）、ASTM、NSF认证以及私营企业赞助的众多增材制造项目，总资金超过1000万美元。NCAME的合作伙伴从政府机构到公私合作伙伴达70多个，专注于对增材制造有关键使用价值的重要领域，开展相关研究，包括：- 3D设计- 新材料开发- 过程监控- 后处理- 微观结构研究- 材料特性- 疲劳，断裂力学和失效分析- 资格认证- 非破坏性评估（NDE）2018年，NCAME成为ASTM International增材制造计划的创始成员，NCAME将对金属增材制造的机械测试问题进行研究，以更好的理解测试样品的性能和零件性能之间的关系。这项研究将有利于制定一个标准，为设计最能代表增材制造部件性能的测试样品提供指导。近期，奥本大学宣布，NASA向NCAME颁发了一份为期三年，价值520万美元的合同，用于快速分析和制造推进技术（RAMPT）的研究。快速分析和制造推进研究项目NASA的战略计划是开发新的支持技术，改进制造方法，使用先进设计和分析工具，这些都影响到NASA的太空探索活动。RAMPT项目的目的是发展一体化的多合金轻质推力室组件，该组件要显著增加当前增材制造技术的使用规模，降低成本，加快制造进度，并实现以前无法实现的设计。同时要求改善再生冷却推力室组件的性能（特别是燃烧室和喷嘴），解决发动机制造过程中周期长、成本高以及重量问题。此外，RAMPT还致力于建立国内供应链，培养专门的技术供应商，供所有相关的行业合作伙伴和政府机构使用。该项目将开展综合的专业过程开发、材料特性研究以及硬件开发和测试，完善整体过程。该项目通过公私合作伙伴关系，利用政府和行业投资，并在此过程中借助相关的研究成果推进一些行业的发展。NCAME参与RAMPT项目提高航天器制造效率近日，NASA对一台一顿重的3D打印铜合金火箭推力室进行了热火实验， 火箭推力室成功地承受了测试的高温和负荷。值得注意的是，这台火箭推力室具有复合材料外装，测试成功也证明了将3D打印和先进复合技术结合起来制造液体火箭发动机推力室组件具有重要潜力。火箭推力室各部分该铜火箭推力室即来自RAMPT项目，通过图示可以明确的是铜合金的推进器燃烧室和自由式喷嘴均是采用3D打印制造，这两种不同的材料无缝熔合。推理室热火测试那两部分是否来自于同一种技术呢？是采用了SLM与粉末沉积的结合还是均采用了粉末沉积制造。如果使用了同一种技术，也反映出粉末沉积在多材料打印方面的优势，此前华盛顿州立大学的研究人员曾使用lens技术制造了Inconel 718 与铜合金的复合部件。lens技术在多材料复合制备方面具有优势NASA与NCAME的合作，旨在推进设计和增材制造技术的使用，提高生产航天器火箭发动机组件的效率。最终，NASA计划将RAMPT项目的流程和成果转移到太空探索行业。END在太空探索领域，增材制造越来越多地被用于重新设计和更新火箭部件。事实上，该技术可被视为该行业重振的关键部分。除了像NASA这样的老牌运营商之外，很多太空探索初创公司也在使用3D打印来制造运载工具和航天器组件，这些组件比传统的同类产品更加一体化、轻量化，而且更容易生产。欢迎转发延伸阅读：国际商业航空公司如何使用3D打印开拓创新重点解析：铜材料的直接打印问题3D打印在太空探索中的应用航天529厂如何实现3D打印在轨应用 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：美国家增材制造卓越中心与快速分析和制造推进项目

近日，国际权威顶级期刊《美国化学会志》 （Journal of the American Chemical Society，JACS）发表邓鹤翔教授和程佳瑞教授合作研究成果。论文题为“Nanoscale Laser Metallurgy and Patterning in Air Using MOFs” （《空气环境下基于MOF的纳米金属激光冶炼及图案化》），被选为当期杂志封面，博士后江浩庆为论文的第一作者。论文链接：https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b00355实验装置示意图金属纳米晶粒是制备光电子器件的重要原料。但金属纳米晶粒活性高、极易被氧化，制备过程往往需要溶液、真空或惰性气氛保护，因此制造工艺复杂，难以大规模应用。化学与分子科学学院邓鹤翔教授与工业科学研究院程佳瑞教授团队合作，采用金属有机框架材料（Metal-organic Framework, MOF）作为原料，利用激光成功制备了颗粒大小均一的金属纳米晶粒。通过程序控制激光的开闭和光斑的移动实现了图案的制备，仅数十秒即可打印出由金属纳米晶粒构成的晶圆级别大小的芯片，整个过程完全在空气中进行，所需激光功率不到5瓦，非常适合规模化生产。激光照射金属有机框架材料（MOF）产生金属纳米晶粒及芯片打印MOF由金属与含碳有机配体构筑。目前大部分研究集中在MOF中有机成分上，而结构中丰富的金属离子尚未充分利用。此项工作提出了激光纳米金属冶炼及图案化方法（Nanoscale Laser Metallurgy and Patterning, 简称nano-LaMP）：以MOF为原料实现了空气环境下的金属纳米颗粒制备和同步图案打印。在反应过程中，MOF晶体内有序排列的金属离子和有机配体分别作为金属源和还原剂。纳秒脉冲激光器则负责将能量精准地投送到指定位置，为金属还原提供能量。MOF晶体高效吸收激光后产生局域高温，金属离子被迅速还原并从MOF丰富的孔道中喷射出来，在基底上沉积并迅速冷却形成金属纳米晶粒。实验结果微观图示nano-LaMP方法展现出较好的普适性，能够基于含有不同金属离子的MOF晶体制备出铁、钴、镍、铜、锌、镉、铟、铅和铋九种金属纳米晶粒及其图案。其中，基于铜纳米晶粒的表面增强拉曼效应芯片在对多种生物分子的检测中提供极低的检测限（10-12 M）。nano-LaMP结合了激光和MOF材料的优点，为芯片制造提供了节能环保、快速灵活的新方法。使用nano-LaMP制备的不同金属的纳米晶该工作获得国家自然科学基金，国家重点研发计划武汉大学创新团队项目的资助，以及上海光源（SSRF），武汉大学大型仪器共享平台和测试中心的支持。论文下载请进下方图片QQ群。欢迎转发延伸阅读：石墨烯3D打印工艺及其应用3D打印磁性活化材料—赋予材料生命力一篇顶刊配四项美国专利，香港城市大学首创陶瓷4D打印 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：顶刊：武汉大学实现纳米晶芯片高速打印

本文所总结的排名是按市值计算而得，这些公司分别在不同的技术领域占据全球3D打印市场的主导地位，笔者结合排名对其主营业务进行介绍。1. Protolabs（纳斯达克股票代码：PRLB）市值：30.19亿美元（截至2019年4月6日）Protolabs成立于1999年，致力于快速原型制造，因其在工业领域的专业知识而广为人知。近年来该公司将增材制造纳入其产品组合，拥有包括来自3D Systems、Concept Laser、HP以及Stratasys的3D打印机，制造工艺涵盖立体光刻（SLA）、选择性激光烧结 （SLS）、直接金属激光熔融（DMLS）等。凭借30.19亿美元的市值，Protolabs在全球3D打印市场中名列前茅，传统制造商引入3D打印，将为定制原型和零件提供更快的生产速度。目前，Protolabs在三大洲拥有六个以上的生产基地，以在一天内生产和组装定制零件而闻名。2. Stratasys Ltd.（纳斯达克股票代码： SSYS）市值：13.31亿美元（截至2019年4月6日）Stratasys凭借其高质量的（全彩）树脂喷射成型技术、工业FDM成型技术以及高性能材料，成为目前全球范围内尚无法替代的3D打印巨头公司。然而Stratasys并未满足于此，公司于近期推出了工业SLA打印机V650 Flex；去年Formnext展会期间，Stratasys还发布了全新的金属增材制造解决方案。该公司在固有工艺外的强势挺进，势必加速3D打印市场竞争，促进产品创新，并有利于制造流程的变革。凭借13.31亿美元的市值，Stratasys超越3D Systems成为3D打印领域最有价值的公司。3. 3D Systems（纳斯达克股票代码：DDD）市值：12.96亿美元（截至2019年4月6日）凭借12.96亿美元的市值，3D Systems在全球最大的3D打印公司中名列第二，但它也是首屈一指的专业3D打印设备、材料及软件开发商。3D Systems开发的设备包含SLA、SLM、粘结剂喷射打印机以及扫描仪产品，同时它也提供制造与医疗保健服务。作为传统的光固化设备制造商，3D Systems近年来在金属打印以及相关软件开发方面的表现值得关注，其3Dxpert软件是业内唯一一款专门针对SLM工艺的集分析、结构优化、工艺设计为一体的软件。3D Systems几乎涉足了3D打印上下游全产业链，并在航空与国防、医疗保健、汽车、娱乐等行业获得了广泛应用。4. Materialise（纳斯达克股票代码：MTLS）市值：8.97亿美元（截至2019年4月6日）总部位于比利时的Materialise 市值为8.97亿美元，排在第四位。该公司拥有二十多年的3D打印经验，并为汽车、艺术设计、消费品以及医疗保健等多个行业提供大量的软件解决方案和3D打印服务。该公司开发的Magics软件已经成为从事3D打印必不可少的模型处理工具，3-matic和Mimics软件更是广泛应用于医疗行业。2018年，Mimics inPrint成为第一个也是目前唯一一个获得FDA批准可为医疗诊断和手术规划开发3D打印解剖模型的软件。同时，Materialise也是业内首屈一指的打印机控制系统开发商，是国内知名SLA和SLM打印机品牌控制系统的提供商。5. Organovo（纳斯达克股票代码：ONVO）市值：1.21亿美元（截至2019年4月6日）Organovo是全球市值最大的生物3D打印公司，致力于改变医学研究与实践的现状，从结构和功能上打印人体活性组织乃至器官，力图改造再生医学的未来。目前该公司已经成功开发出了3D打印的肝肾组织，并证明了3D打印组织能够在动物实验主体内存活和运作。Organovo还与多个制药和医疗中心合作，开发可用于不同医学目的的3D人体组织模型，用于生物研究、药物化合物的预测性临床前测试、治疗性植入物，甚至治疗受损或退化的组织和器官。Organovo计划在2020年向美国食品和药物管理局提交其生物3D打印肝脏组织的新药调查申请。6. ExOne（纳斯达克股票代码：XONE）市值：1.47亿美元（截至2019年4月6日）Exone成立于2005年，为数字时代下的制造业提供打印机、材料及解决方案，是第一个将粘结剂喷射技术用于金属打印并成功商业化的公司。基于该技术，Exone推出了覆盖砂型、金属以及陶瓷的十几款打印机。在金属粘结剂喷射成型领域，Desktop Metal和HP相对Exone仅是后起之秀，Exone的行业应用已覆盖航空航天、汽车、能源以及工业的多个领域，是名副其实的金属批量化制造和粘结剂喷射技术商业化的早期开创者和使用者。凭借1.47亿美元的市值，该公司可以列为增材制造技术的全球领导者之一。7. Voxeljet（纳斯达克股票代码：VJET）市值：5440万美元（截至2019年4月6日）同样是使用粘结剂喷射技术，Voxeljet将该工艺使用在了铸造领域，通过提供自动化的3D打印复杂砂模和砂芯制造，该公司实现了对传统铸造工艺的转型升级和改造。Voxeljet在大尺寸的砂模打印方面具有优势，解决了大型铸件砂模制造方面存在的砂芯排气、砂芯固定以及外冷铁设置和固定等挑战。虽然不比其他公司市值高，但Voxeljet已成为3D打印在铸造这一细分领域应用的标志性企业。8. Nano Dimension（纳斯达克股票代码：NNDM）市值：2748万美元（截至2019年4月6日）总部位于以色列的Nano Dimension公司市值为2748万美元，该公司是全球领先的增材电子和纳米油墨产品供应商。凭借独一无二的3D打印技术, Nano Dimension正在改变电子增材制造市场，满足市场对功能日益复杂的电子设备不断增加的需求。当前，该公司产品已深入消费类电子、医疗设备、国防、航空航天、汽车、物联网和电信行业，并大大推动了这些行业的发展。9. EOS（未上市）EOS尚未上市，但它是全球最大也是技术最领先的激光粉末烧结快速成型系统的制造商，同时也为增材制造提供从零件设计到制造以及后处理这一系列过程的端到端的解决方案。EOS是目前唯一开发出PEEK激光烧结工艺的公司，同时其独特的LaserProFusion技术将塑料粉末的打印速度提高了十倍；其SLM设备、材料、工艺及其零件性能更是成为其他品牌效仿的标准。当前EOS已在全球销售两千多台其3D打印机，在奥迪、西门子、GE等公司内部获得广泛应用，是名副其实的粉末激光烧结领导者。END除上述公司之外，如Carbon、Formlabs、Markforged等公司也在3D打印的某一细分工艺领域内占据领导地位，本文不再一一赘述。欢迎转发延伸阅读：金属3D打印批量化制造品牌总览先进3D打印工艺汇编3D打印特种材料汇编主营3D打印 80后掌舵：铂力特携6只A股闯关科创板 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印在各工艺领域的巨头公司及其主营业务

近年来，增材制造在航空航天、医疗、模具等方面的应用需求呈现爆发性增长，在结构减重、性能优化、个性化定制等方面的优势日益凸显，但作为新兴技术，其产品能否实现工程化应用、产业规模能否扩大主要取决于产品质量能否满足用户要求、能否提升产品应用领域的整体综合效益（包括经济、性能等诸多方面）。因此，需要体系化、全流程、规范化的标准来保证产品质量、提升应用领域的经济效益，引领并规范行业的持续与健康发展。标准的缺失一直是增材制造工程化应用与产业发展的主要问题，本文以欧美发达国家标准化进展为主对其进行详细解读。SAE标准：最早的增材制造标准2002年，第一份增材制造技术标准AMS 4999。2011年修订为AMS 4999A，并且标准名称更改为《Ti6Al4V钛合金直接沉积制件-退火态》。2015年7月，SAE成立了AMS-AM技术委员会，负责编制和维护与增材制造相关的航空航天材料和工艺规范标准以及相关的技术报告。2015年10月，针对关键航空航天应用的特殊认证要求，美国联邦航空管理局（FAA）委托SAE制定增材制造技术标准，以持FAA制定AM材料认证指南。AMS-AM的主要目标包括:• 针对原材料及成品材料的采购制定航空航天材料规范（AMS）；• 针对航空航天产品制造过程制定推荐惯例、规范与标准；•与MMPDS、CMH-17、NADCAP、ASTM F42协调，推动标准在工业界的采用；•建立标准（技术文件）体系，确保过程受控及可追溯性，以获得具有统计意义的材料性能数据。截至目前，SAE已经发布及正在制定标准共计30项，涉及激光及电子束粉末床熔融、等离子弧熔丝、激光熔丝、激光直接沉积、材料熔融挤出工艺，IN625（GH3625）、IN718（GH4169）、17-4PH（0Cr17Ni4Cu4Nb）、Hastelloy X（GH3536）、Haynes 230（GH3230）、Ti6242（TA19）、Ti6Al4V（TC4）、AlSi10Mg（ZL104）、ULTEM 9085、ULTEM1010等材料。ASTM：最早成立增材制造技术委员会ASTM于2009年成立了ASTM F42，是最早成立的增材制造技术委员会的标准化协会组织。其主要目标是制定增材制造材料、产品、系统和服务等领域的特性和性能标准、试验方法和程序标准，促进增材制造技术推广与产业发展。目前，该委员会由来自20多个国家的超过400多个技术专家组成，其工作是与具有相互或相关利益的其他ASTM技术委员会及国家和国际组织协调进行的。2012年，ASTM F42发布了F2792-12a 增材制造术语标准，并于2015年与ISO合作对该标准进行了修订，发布了第一份ISO/ASTM联合标准，对增材制造技术推广及产业发展中的术语与定义进行了规范。ASTM F42共建立了6个专业技术委员会，包括F42.01测试方法、F42.04设计、F42.05材料与工艺、F42.06环境、健康与安全、F42.07应用领域（涉及航空、航天、医疗、重型机械、航海、电子、建筑、石油与天然气、消费品）、F42.91术语，同时针对协会运行及与ISO/TC 261的合作成立的F42.90执行委员会及F42.95技术协调组。ASTM F42还负责与ASTM内部技术委员会（包括ASTM B09金属粉末及制品技术委员会、ASTM E07无损检测技术委员会、ASTM F04医疗及骨科材料与设备技术委员会等）进行协调，共同制定增材制造标准，以形成完善的增材制造标准体系。 截止目前，ASTM F42已经发布及正在制定标准共计50项；ASTM E07正在开展“航空航天用增材制造金属件的无损检测指南”以及“金属增材制造航空航天零件成形期间的在线监测指南”两项标准编制；ASTM F04正在开展“粉末床熔融制备医疗产品中增材制造残余物去除的评估指南”。ISO：大大提升了增材制造标准的科学性、合理性及高效性国际标准化组织（ISO）于2011年创建ISO/TC 261增材制造标准化技术委员会，它的工作范围是：在增材制造（AM）领域内进行标准化工作，涉及相关工艺、术语和定义、过程链（硬件和软件）、试验程序、质量参数、供应协议和所有的基础共性技术。ISO/TC 261创建当年就与ASTM F42签署合作协议，共同开展增材制造技术领域的标准化工作。2013年，ISO/TC 261与ASTM F42共同发布了一份“增材制造标准制定联合计划”，该计划包含了AM标准的通用结构/层次结构，以实现由任何一方所发起的项目都能实现一致性。增材制造标准制定计划被认为是一份动态更新的文件，将由ISO / TC 261和ASTM F42定期审查和更新。2016年，又对该结构进行了修订。依据于“增材制造标准制定联合计划”，ISO / TC 261和ASTM F42确定了潜在的联合AM标准开发的高优先级候选清单如下：• 资格鉴定和认证方法• 设计指南• 原材料特性的测试方法• AM零件机械性能的测试方法• 材料回收（再利用）准则• 轮循测试的标准协议• 标准测试样件• 采购AM零件的要求确定项目后， ISO和ASTM又根据他们之间达成的协议，确定了ISO / TC 261和ASTM F42如何在实际意义上合作和协同工作的具体程序，包括：成立联合工作组及联合指导小组、如何召开联合工作组会议、标准编制过程的要求、标准的审查与投票程序、标准的文本结构以及现有和后续标准项目如何完成等。这些方面大大提升了在全球范围内制定增材制造标准的科学性、合理性及高效性，促进了全球增材制造标准体系的完善。目前，ISO TC261和ASTM F42编制中的标准40余项，从增材制造的材料与工艺、测试方法、设计、安全防护等多方面开展标准化工作，进一步完善增材制造标准体系，对于增材制造标准化工作起到了重要的作用与意义。NASA：发布针对航空航天领域增材制造产品标准美国NASA宇航局针对航空航天对于增材制造产品应用及质量稳定性的要求，由马歇尔航空航天中心制定并发布了MSFC-STD-3716与MSFC-SPEC-3717。MSFC-SPEC-3716是金属激光粉床熔融增材制造航空航天产品标准规定了增材制造过程控制的基本要求及研制与生产中的关键控制点（如图所示）通过MSFC-STD-3716，NASA实现了：•对基础及零件生产过程控制进行定义，用于对L-PBF技术当前状态相关的 风险进行管理；•向认可工程组织（CEO）及当局提供产品一致性证明，评估每个L-PBF零件的风险及控制的合规性。MSFC-SPEC-3717金属激光粉床熔融增材制造冶金过程控制与鉴定规范则用于定义L-PBF中的基础过程控制方面的程序要求，包括：•L-PBF冶金过程的定义与鉴定要求；•设备及设施的维护、校准及鉴定要求；•操作人员培训要求。NASA认为AM是独特的材料产品形式，并要求在每台AM设备上进行冶金过程鉴定，以保证AM生产产品的质量稳定性及可追溯性。德国：关注增材制造全产业链及航空航天应用标准德国在增材制造技术及设备研究方面一直走在世界前列，德国航空航天标准化协会（DIN）与德国工程师协会（VDI）针对于增材制造技术的发展与应用制定了相应的标准。— VDI目前已发布了及正在制定的标准达20项，涉及术语定义、材料鉴定、质量控制、设计准则、操作安全、材料数据表等多个方面。DIN是老牌的航空航天标准化协会，ISO TC 261的秘书处就落在DIN。— DIN除了积极参与国际标准化组织、欧洲标准化组织的相关标准制定之外，还依据于德国本身技术及应用发展的需求，制定了激光粉末床熔融增材制造设备验收、操作人员鉴定、粉末材料、零件检测及成形技术规范等标准，正在开展成形制品机械性能、非燃烧压力容器、电弧定向能量沉积、金属材料使用指南等标准，目前已发布及正在制定的标准已有10余项。ASME：关注增材制造零件设计、制造和质量控制ASME Y14.46-2017（trial）是美国机械工程师协会针对于增材制造技术特点发布的、关于增材制造产品定义的一份试用标准、该标准规范了增材制造技术特有的术语和特征定义，并推荐在产品定义数据集和相关文档中进行统一规范。该标准主要规范了增材制造产品的几何特征定义；晶格结构、梯度结构、复杂几何结构等设计特征定义；零件位置与取向、铺层厚度、扫查路径、支撑结构、随炉试样等工艺特征定义；以及产品数据包的规范。该标准可用于表征增材制造零件的设计、制造和质量控制的相关详细信息。DNV･GL：关注增材制造产品鉴定与认证DNV･GL是挪威船级社(DNV)与德国劳氏船级社(GL)合并后的集团公司，是目前世界领先的船级社之一。针对于增材制造在海事上的使用，2017年，DNV･GL发布了增材制造材料及制件的鉴定与认证标准，为增材制造材料、产品与部件通过系统鉴定认证方法来进行批准与认证提供了一个基本的架构，以推动并规范增材制造在船舶研制与生产中的应用。2018年，DNV･GL又发布了增材制造制造商批准程序标准，规范了增材制造制造商的批准请求、文档要求、批准范围和限制、批准测试、质量控制和过程验证等要求。PRI：关注增材制造供应商审核PRI自1990年作为非营利性贸易协会建立以来，已成为推动行业管理项目、管理特殊过程认证项目等的审核管理方面的全球性权威机构。Nadcad特殊过程认证项目是PRI在航空航天领域推进的重点审核工作之一。针对于金属粉末床熔融增材制造技术在航空航天领域的发展与应用，PRI于2017年发布了激光与电子束金属粉末床增材制造审核准则，通过由来自行业与政府的技术专家共同建的立认证要求对供应商进行审核、认证，为质量保证提供了标准化的方法，并减少了航空航天行业的重复审核。UL：关注增材制造健康与安全UL是美国保险商试验所（Underwriter Laboratories Inc.）的简写。UL安全试验所是美国最有权威的，也是世界上从事安全试验和鉴定的较大的民间机构，主要从事产品的安全认证和经营安全证明业务，以为市场得到具有相当安全水准的商品，保证人身健康和财产安全。针对于增材制造工程化应用的深入及消费品市场规模的扩大，UL于2015年发布了3D打印与增材制造设备符合性审核指南文件，该文件是一份有助于制造商确定与增材制造设备（包括3D打印机）相关的安全标准及相关法规的指南。2017年和2019年，UL分别发布了增材制造设施安全管理审核及3D打印机颗粒物及化学物质排放试验与评估方法标准，为保证增材制造生产安全及用户健康与安全提供指导。美国军方：关注增材制造维修保障早在2011年，美国国防部就依据美国防务分析研究所的研究成果，将增材制造技术作为美国军方的重点关注技术，并依据当时增材制造的技术成熟度，由美国空军研究实验室牵头发布了美国国防部增材制造技术路线图（见图）。该路线图显示，增材制造技术近期在美军装备上的应用是以装备保障为中心，再制造相关零件及工装，并进行装备维修。美国陆军研发与工程司令部（RDECOM）针对于增材制造技术的发展与应用，开展了装备应用的分析与研究，制定了增材制造应用的路线图。路线图中指出增材制造在装备领域的应用有三大阶段，即：快速加工与处理、替代/替换（代替传统制造工艺）、创新设计（基于增材制造的设计），最终实现零件替代、工艺替代、产品替代。可以看出，增材制造在军用领域的第一阶段应用主要集中于装备保障上，形成制造与维修能力。有鉴于此，美国国防部于2013年发布了“再制造、修复、涂层再涂覆用金属直接沉积（DDM）技术规范”，并于2014年进行了首次修订。该标准规范了材料工艺研发与验证流程、零件修理工艺研发流程、零件修理工艺验证流程三个规范性流程，为增材制造在装备保障领域的应用奠定了基础。软件开发商：关注数据格式2015年4月，微软、惠普、Shapeways、欧特克、达索系统、Netfabb和SLM Solutions等7家公司建立了3MF联盟，并开始着手推广一种可用于整个增材制造设计流程的、专用的统一文件格式，以便打通从设计到3D打印期间诸多的环节，避免在此过程中出现信息数据损失。与当下流行的3D打印文件格式STL和OBJ相比，3MF格式具有明显的优势，比如它能够在一个文件里提供更多的信息、具有可扩展性、支持转换和对象引用等。2015年7月1日，3D Systems公司、Stratasys公司、Materialise公司和西门子PLM软件公司也加入了3MF联盟，共同制定并发布标准。目前，3MF已发布了3D打印格式、材料及属性、点阵晶格结构、切片、制品的扩展名等5份标准，用以规范增材制造专用的文件格式。除此之外，国外NIST、IEEE、IPC、AMMI、ABNT等机构也针对增材制造的特点在计量、检测、印刷电路板、消费类3D打印、医疗等领域开展了标准的研究与制定，在此就不一一赘述。本文来源：融融研究院。欢迎转发 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：【增材制造】将标准一网打尽

采用3D打印制造飞机承力构件此前在军机上多有报道，如飞机起落架、机身大框、主翼翼梁等等。由于民用客机对于安全等级的要求相比军机更高，3D打印在客机承力构件上面的使用还比较少。那么使用3D打印制造飞机承力构件有哪些优势，安全等级如何规定，又是怎样实现制造的呢？本期我们以波音787为例进行介绍。高昂的制造成本如何平衡超重的代价波音787存在的一个重要问题就是超重，为了减轻重量、提高效率，从设计和材料方面入手是最直接有效的方法。钛合金因强度高、质量轻而被大量使用，一架波音787的用钛量达到了136t，占全机质量的15%。然而这种材料不仅难加工而且非常昂贵，它的价格是铝合金的7倍，在每架2.65亿美元的787中，钛合金部件的制造成本达到了1700万美元。高昂的成本如何平衡超重的代价是波音公司不得不面对的问题。飞机制造中必须按照成品零件的体积购买相应的材料量，材料利用率极低，原材料与最终产品的利用率比值达到10-20:1，这在航空业上被称为Buy-to-fly ratio。对于钛合金来说，传统制造方式的成本代价过于高昂，而增材制造则以极小的材料浪费将大型零件的制造从高昂成本中解脱出来。等离子沉积技术制造钛合金承力结构部件Norsk Titanium AS是一家专注于钛合金快速等离子沉积技术的挪威公司，拥有众多的机械设计师和冶金学家，致力于满足航空航天领域的严格要求。Norsk 快速等离子体沉积设备2015年，他们获得了欧洲TRL8认证，这是一种评估关键技术元素成熟度的方法，得到了美国国防部、美国宇航局、欧洲宇航局和许多其他航天机构的承认。对于TRL的评估主要检查项目的概念、技术要求、经过验证的技术能力，并根据分值将其评为1到9个等级，其中9级代表技术最成熟。TRL8预示着产品不存在问题，可以投入验证。Norsk为波音787设计了4个零部件，其中一个是将机尾厨房地板固定在机身上面并承受结构应力的33厘米长部件。等离子体沉积成型的零件毛坯与最终形态当前大多数航空公司采用粉末床熔融技术制造零件，如GE为leap发动机打印的燃油喷嘴以及为GENX发动机打印的电动门打开系统(PDOS)支架，该技术的缺点在于制造尺寸有限而且速度非常缓慢（每小时几十克）。Norsk则采用一种完全不同的技术，以每小时几公斤的工业速度生产零件，并专注于大型结构的直接制造。Norsk 快速等离子体沉积设备内部Norsk开发的直接金属沉积技术，采用金属粉末或金属丝通过等离子体沉积成形，尺寸和材料完整性由控制系统管理。与所有增材制造技术一样，该过程从要打印的零件设计图开始，通过控制系统被编程产生该部件的沉积坐标。设备、工艺和材料Norsk的钛丝在室温下开始成型，采用氩气保护。焊炬中的电极形成等离子弧，以高速和非常高的温度通过喷嘴将钛丝的温度升高几千度并瞬间熔化成液体，金属液体与电弧分离后会在几毫秒内冷却并凝固。Norsk等离子体沉积过程Norsk使用的是线材而非粉末，这是因为线材具有更高的沉积速率，而且从棒料雾化得到的金属粉末比丝材更加昂贵，这进一步提高了Buy-to-fly比例优势。直接金属沉积过程通常必须在真空中操作，Norsk选择了具有正压力且无真空的环境，它使装载和卸载部件更加高效。Norsk称，没有必要为每个零件创建真空条件，这需要时间并减慢生产。Norsk已经将其被称为Merke的机器设计调整了四代，Merke 4在2015年实现生产，可以制造尺寸达900×600×300毫米的零件，每小时5-10千克的速度快速沉积钛合金，能够实现大而复杂零件的批量生产。两吨材料、几年时间、巨额花费完成认证对于飞机安装，监管机构必须对增材制造工艺、材料以及生产的特定部件进行认证。前两个认证是最艰难的，需要数年才能实现。一旦完成，还需要大约10个月的时间来认证打印的产品。世界上第一个FAA认证的3D打印结构钛组件Norsk生产并测试了大约两吨材料来获得787零件认证。除了制造测试材料本身的成本之外，还包括2000个单独样件，这部分成本就达到了70万美元。对于认证来说，测试并不困难，只是耗时而且花费巨大。END当前，Norsk已完成相关认证工作。2018年，Norsk每个月能够为10架波音787飞机生产四个零件，这基本实现了批量化制造。由Norsk生产的近净成形零件由供应链合作伙伴加工成最终零件，虽然仍会产生一些废钛，但与传统加工相比已是微乎其微。据介绍，飞机上典型的2kg钛合金部件必须从30kg的块体上切割下来，产生28kg的废料。而Norsk 3D打印相同部件仅需要6kg的钛丝，这为每架波音787节省了200到300万美元的成本。欢迎转发延伸阅读：3D打印航空认证分析使用3D打印维护战机有哪些隐忧俄科学家采用新技术为飞机“瘦身”约一吨 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：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

2019年3月，专利数据公司IPlytics公司发布了全球3D打印技术专利申请和诉讼趋势报告。报告显示，全球共涉及95302件（43718项专利家族）与3D打印相关的专利。图1显示了2007年至2019年2月间，每年3D打印专利的申请数量，从2007年的2355件增长到了2018年的24245件。图1 2007至2019年3D打印专利每年申请数量图2显示了3D打印技术前10位领先申请人。其中，GE公司的专利家族数为1068项（2516件），位居首位；其次是惠普公司，专利家族数为921项（2285件）；紧随其后的是联合技术公司、西门子公司、波音公司和施乐公司。此外，前10位领先申请人中有1所大学（哈佛大学），除德国的西门子公司外，其余的领先申请人均来自美国。图2 3D打印技术前10位领先申请人如图3所示，从专利地域分布来看，美国专利商标局受理的3D打印相关专利数量为44177件，占据榜首；其次是中国国家知识产权局和欧洲专利局，受理数量分别为18838件和15049件。图3 3D打印专利受理地域分布IPlytics使用专利价值评估指标来分析专利组合的优势、劣势和定位。其中，市场覆盖指标用来评估专利家族的规模，值越高反映出全球国际化战略和法律保护更加广泛，同时也代表了申请人对专利价值的高度感知能力。专利申请和专利保护费在每个专利申请国产生相当大的成本，申请专利的国家越多，发明的国际市场潜力就越大。技术相关性指标用来计算专利被引用次数，由于统计指标是标准化的，可以与行业的平均水平进行比较（高于1分即高于平均水平）。表1显示，前10位专利领先申请人的3D打印专利组合的市场覆盖指标都高于1分，表明它们的市场覆盖指标都高于行业的平均水平。另外，前10位专利领先申请人的3D打印专利组合也具有较高的技术相关性，其中通用电气公司、哈佛大学和Stratasys公司的技术相关性得分最高，分别为2.46分、2.25分和2.24分，而惠普公司（1.05分）和施乐公司（1.09分）的技术相关性得分最低。2007至2018年10月，美国3D打印领域共发生了155起诉讼案件。图4显示了2007至2018年10月的具体案件数量。图4 2007至2018年3D打印专利诉讼案件数量80.3%的涉诉专利在诉讼前就已经进行了专利转让，其中22.5%的专利转让与诉讼是在同一年进行的。报告指出，3D打印技术的专利申请数量正在急剧增加，3D打印专利的转让和涉诉数量也越来越多。报告建议3D打印相关的专利管理人员和专利负责人考虑以下事项：（1）未来3D打印技术将越来越依赖于专利技术；（2）3D打印专利的数量不断增加，因此专利主管应该考虑专利许可成本和适当的安全支付问题；（3）专利主管不仅需要考虑从专利数据中检索到的信息，还应该监测专利诉讼和转让数据；（4）高级专利管理人员必须监测3D打印专利的市场动态，其中专利主张实体可以寻求专利组合，从而获得广泛的专利特许使用费。END从全球专利申请人来看，申请人大部分来自于国外企业。国内专注于3D打印的企业相对较少，中国在3D打印这一块明显落后于美国。更为关键的是，外资在中国也布局了相当多的专利，这无疑会削弱中国在3D打印领域的市场竞争力。因此，若想抢占市场，中国企业必须加大在该领域的研发，充分利用国内市场。不过，不单是中国3D打印技术进展缓慢，全球3D打印技术的发展仍存在诸多技术瓶颈，技术更新程度并不能满足当前市场需求。欢迎转发延伸阅读：未来3D打印会有高收入吗焦点：3D打印大规模制造面临的挑战人工智能和3D打印：满足制造业的未来 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：2019：全球3D打印专利申请和诉讼趋势