复合材料、高性能聚合物以及4D打印材料正在将增材制造推向新的高度。虽然多年来基于聚合物的3D打印技术常被认为仅可用于原型或低品质模型制作，但近两年随着硬件和材料的突破，聚合物增材制造正在越来越多的进入先进工业制造领域。在这种先进应用中发挥重要作用的高分子材料被称之为先进聚合物。Apium打印先进材料这些材料包括各种复合材料和工业塑料，如PAEK（聚芳醚酮）族聚合物，制造商能够将打印出来的零件用作最终用途部件。在此之前，传统的增材制造设备无法对此类材料进行打印。陕西斐帛科技自主研发纤维增强复合材料3D打印机在近几年的发展中，传统化学和材料公司开始关注3D打印，纷纷开发出针对增材制造的先进材料。3D打印硬件制造商与这些公司密切合作，以寻求材料和设备的双向优化。正是通过行业的协作性，增材制造工艺和先进材料类型日益丰富。复合材料高性能复合材料是由热塑性基体和增强纤维组成的一种材料。目前，用于3D打印的复合材料有碳纤维、玻璃纤维以及凯夫拉纤维。这些材料以粉末或线材形式提供，最常见的是尼龙复合碳纤维和玻璃纤维材料，不过连续纤维复合打印技术正在引起越来越多的关注。将复合材料用于生产零件或功能原型的主要原因是此类材料具有几乎与金属相当的强度等高性能，但却比金属材料成本更低、重量更轻。斐帛科技3D打印PLA复合碳纤维连续纤维复合打印技术存在的挑战是如何将纤维对准并整合到热塑性基体材料中，以及开发打印能力强、能够挤出难加工材料的打印机。如今，Markforged、Stratasys、EnvisionTEC已推出商用设备。高性能聚合物在高性能聚合物中最值得注意的是PAEK系列材料，如PEEK，PEKK以及PEI（也称ULTEM）。这些材料在传统制造中已经获得很好的应用，但是采用传统技术仍然难以加工。高性能聚合物的强度高、耐温性好，使3D打印摆脱了只能制造低质量模型的嫌疑，只是与PLA等标准高分子3D打印材料相比，此类材料难以加工，需要专门的打印机。聚高Engineer 200可兼容PEEK、PEI、复合材料适用于增材制造的高性能聚合物的出现有望推动3D打印的应用。PAEK系列材料可单独应用于商业航空航天、医疗、汽车等领域。远铸PEKK线材值得注意的是，当前高性能聚合物同样适用于不同的3D打印工艺，即粉末烧结以及熔融沉积。PEEK因具有极好的低吸湿性，非常适合FDM 3D打印，但它确实需要比传统PLA等材料更高的工作温度。目前，只有少数公司为FDM工艺提供或正在开发PAEK系列材料，如Solvay、SABIC、Victrex等等（国内材料商请留言补充），设备商则有Roboze、Apium、stratasys、上海远铸、一迈智能以及陕西聚高等。一迈智能3D打印临床植入人体的PEEK锁骨假体在粉末市场，PEEK和PEKK高性能粉末有望在不久的将来被广泛用于最终用途部件。然而目前，粉末的供应相当有限，EOS当前可以提供PEEK材料并成功应用在其SLS设备。PAEK系列粉末其他材料商还有德国RAUCH、赢创以及OPM。4D打印材料4D打印，准确地说是一种能够自动变形的材料，只需特定条件（如温度、湿度等），不需要连接任何复杂的机电设备，就能按照产品设计自动折叠成相应的形状，如形状记忆聚合物，当暴露于特定的刺激环境时，可以从一种状态转变成另一种状态。这些特性使其能够制造自组装结构，当前这种材料仍处于研发阶段。4D打印的八面体，麻省理工学院自组装实验室事实证明，增材制造非常适合生产可变形的物体，主要是因为研究人员可以通过精确沉积刚性和可变形材料来控制和预测最终转变的方式。目前，有许多研究小组致力于推动4D打印材料及其应用。这个概念由麻省理工学院自组装实验室开创，目前在西交大也已开始实验室研究。越来越先进的材料上述材料是当前先进材料的三大主要分类，尽管距离广泛使用还有很长的路要走，但我们也已经看到了一些实际的应用案例，相信未来会有更多的增材制造用先进材料，如石墨烯复合材料、仿生材料等等。同样值得注意的是，在聚合物3D打印领域，该行业并没有直接从PLA和ABS等材料跳到复合材料和PAEK。目前采用的许多材料虽然不是严格的先进材料，但已经在工业上得到认可，如尼龙、PP、PC以及其他一些材料，在文中所提到的材料真正成熟化应用之前，这些材料将成为聚合物增材制造在工业领域的主要应用材料。欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology延伸阅读：ARGO 500：去他的金属打印！PEEK特种塑料应用实例及当前打印工艺3D打印磁性活化材料—赋予材料生命力被状告的Markforged打印机是如何工作的利用高性能复合材料和金属3D打印解决更多制造挑战 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：先进材料正在塑造聚合物增材制造的未来

近几篇文章为一个系列，为笔者推荐基于烧结工艺的粘结剂喷射和FDM金属3D打印技术，毛坯的制作过程与基于激光的粉末床成型技术一样，采用层层叠加原理制造；对于毛坯的处理则与注射成型一样，都需要在烧结之前对毛坯进行脱脂（粘结剂）。相对粘结剂喷射系统而言，金属FDM系统的价格要低得多。脱脂设备和和烧结系统的成本基本上取决于所选择的工艺。下图是基于烧结工艺的金属3D打印所需的基础设备和支出示例。成本改变游戏规则与传统大批量制造技术相比，SLM的打印速度往往较慢而且设备和材料成本都较高。因此对于零件制造来说，技术可行但并不意味着商业可行。基于烧结工艺的金属3D打印技术弥补了SLM的低效率、高成本缺憾，为金属3D打印提供了另一条实用道路。材料适用于SLM的进口不锈钢粉末在300-600元/kg，国产粉末一般在200-400元/kg。与SLM类似，目前粘结剂喷射技术也是使用球形粉末，然而粉末规格要求要低得多，这直接导致材料成本大大降低，国外当前3DP所使用的金属粉末仍然类似SLM粉末，价格较贵，国内易制使用MIM粉末，316L不锈钢的价格不到50元/kg。对于金属FDM，原料采用MIM金属粉末和粘结剂制成丝材或棒材，材料成本显著提高，BASF Ultrafuse 316LX丝材的价格达到1600元/kg，其他替代产品的价格也达到了800元/kg。生产效率分析表明，SLM的生产效率主要取决于平行工作的激光器数量。对于金属FDM，层厚度是增加每次构建体积的关键因素，通过增加分层厚度，生产率可以提高，但也会导致分辨率和表面质量的降低。粘结剂喷射成型的生产效率由总作业时间和堆积密度计算（堆积密度是指一次成型的零件总体积与工作缸内粉体体积之比，反映了完成构建的所有零件的体积总和），对于具有不同部件的混合构建工作，堆积密度通常为10%，对于大批量可优化堆叠部件，堆积密度为30％。打印时间往往在20-40小时之间。考虑到未来几年内该技术将得到进一步突破，总构建时间将减少到10小时。总结两种工艺的成本涉及方方面面，单从打印机成本来讲，FDM类型的价格可选择范围小，价格相对其他两者来说要低；相近价格区间的SLM和3DP工艺打印机，后者的成型尺寸要更大，但其附属设备的价格也不能忽视；材料成本方面，3DP的材料成本无疑最低，FDM的金属丝材可选择性较少，价格也比较昂贵。至于打印效率，还是需要看具体的应用领域，FDM金属打印机适合办公场合，SLM适于高精度、高性能制造，而3DP则适于大规模、低成本制造。下期预告：基于烧结和熔化工艺的金属3D打印材料种类及性能分析近几篇文章为一个系列，为笔者推荐，希望能引起大家兴趣，能够为笔者转发提高一下阅读量。您的转发是对笔者最大的支持长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology推荐阅读：金属增材制造技术系统梳理基于烧结工艺的金属增材制造工作原理金属打印成本结构分析（上）金属打印成本结构分析（下） 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：基于烧结和熔化工艺的金属3D打印成本结构对比

传统烧结工艺依托现代制造环境产生，是当今重要的制造手段，在工业应用中有着比增材制造更长的历史。早在20世纪20年代早期，人们就使用陶瓷粉末和聚合物粘合剂开创了第一种陶瓷注射成型工艺。20世纪50年代，金属粉末开始被用于注射成型。然而，与铸造技术相比，采用注射成型（MIM）的烧结工艺成本更高、过程更加复杂。到1970年，人们的经验不断增长，随即发现，MIM技术虽比铸造昂贵，但在高复杂性零件制造方面极为有效。新型粘结剂和脱脂技术的升级使工艺更加稳定，金属部件的密度更高，表现出更佳的材料特性。MIM技术制造的零件尺寸通常在5-50毫米之间，在医疗器械、珠宝、国防工业以及电子领域的复杂组件制造方面发挥重要作用。如今，全球金属注射成型市场价值超过160亿人民币，复合年增长率在10％至20％之间。MIM技术成型原理MIM工艺分为三个步骤：模压成型、脱脂和烧结。基于烧结工艺的金属3D打印技术需要用到MIM技术的第二和第三步，毛坯件的成型采用了增材制造原理，具体的成型方法也有细微差别，比较有名的有Exone、Desktop Metal以及HP。金属粘结剂喷射成型原理粘结剂喷射技术（3DP）最早由麻省理工学院开发，最初设计用于铸造砂成型，从那时起，Exon即开发了第一种金属粘结剂喷射成型系统。近年，Digital Metal、Desktop Metal以及HP相继推出类似系统，但技术原理均来自于麻省理工学院的原始专利，该专利涉及如何在零件局部范围内采用粘结剂成型陶瓷、砂及金属粉末。与这种方法不同的是，3DEO将粘结剂喷射在整个粉床上，每层通过CNC加工来实现更精确的几何轮廓。金属FDM成型原理FDM类型的金属打印机采用金属线材、MIM粉末以及棒材作为成型材料。这种成型材料采用金属粉末和粘合剂混合而成，虽然机器原理与高分子材料FDM系统非常相似，但关键的区别在于打印头，挤出喷嘴具有施加金属材料的特定属性。 当前，Markforged、Desktop Metal、EVO-Tech以及AIM 3D，可以提供金属FDM打印系统。基于烧结工艺的金属3D打印产业链分布上述每个公司的商业模式各不相同，涉及到了垂直价值链的不同方面。 Markforged和Desktop Metal提供专有的材料和脱脂/烧结解决方案以及3D打印系统；EVO-Tech、AIM 3D、ExOne以及Digital Metal使用市场上现有供应商（如巴斯夫）提供的原料。此外，烧结设备均使用当前常见的烧结工艺设备。下期预告：基于烧结和熔化工艺的金属3D打印成本结构对比欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology延伸阅读：金属增材制造技术系统梳理Desktop Metal金属机---DM productionDesktop Metal 打印材料及产品总结Desktop Metal金属桌面打印机---DM STUDIO解析被状告的Markforged打印机是如何工作的 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：基于烧结工艺的金属增材制造工作原理

对于工业级金属3D打印，激光粉末床熔化技术是目前最主要的增材制造技术。然而，随着粘结剂喷射技术越来越成熟，这种优势可能即将改变。增材制造已有30多年的历史，最初主要用于原型制造，在过去的5年中，该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。技术的多样性也为给定的应用选择技术类型带来了困难，下图展示了在考虑ISO/ASTM 52900标准的同时对不同金属增材制造技术进行分类的结果。当前金属3D打印技术主要分为熔化工艺和烧结工艺两种。烧结工艺首先采用粘结剂粘接形成坯件，再进行烧结成型；熔化工艺则是直接采用粉末或线材直接熔化成型零件。熔化技术的分类通过区分材料沉积方法（直接或粉末床）和能量源来实现。基于烧结的工艺都需要烧结步骤，因此热量作为共同的能量来源，它们也可以按材料沉积方法分类，并进一步区分喷射材料的类型。增材制造系统提供商地理分布激光粉末床熔融技术的早期发展主要由德国大学和几家先驱公司推动，经过十多年的持续改进，目前（国外）已经实现成熟的工业应用。相比之下，以烧结为基础的增材制造技术目前受到美国大公司和初创公司的大力推动，这些公司的资金主要来自于航空航天、汽车、医疗等一些对增材制造充满期待的领域。除Evo-Tech和AIM3D外，涉及烧结技术的欧洲企业还不多，在中国也只有武汉易制和中科院苏州喷墨打印平台等为数不多的成长型企业从事该技术。Exone喷墨烧结成型的叶轮当前关于熔化工艺和烧结工艺有很多争论，在接下来的几期中，3D打印技术参考将结合国外研究机构的调研对烧结工艺与SLM、MIM进行对比，通过来自九个不同供应商的测试样本进行性能分析，同时展示不同工艺在汽车零件中的测试结果。更多数据会在后期公布。欢迎转发扫码资料抢先看Share the World's 3D Printing Technology延伸阅读：喷墨技术于金属打印的意义金属打印成本结构分析（上）金属打印成本结构分析（下）金属3D打印真相：优势、劣势及趋势正面PK：HP Metal Jet和SLM谁更快，更具性价比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）：金属增材制造技术系统梳理

光固化技术是最早应用成功的3D打印技术，经过近30年的发展，光固化树脂材料越来越丰富、性能越来越好，设备成型尺寸及稳定行都得到质的提升，然而近些年来的发展似乎变得缓慢，尤其是在工艺和应用方面。随着SLS技术的快速发展，传统光固化的应用市场受到了不同程度的挑战。如今光固化也不再单单是指SLA技术，尤其衍生出来的DLP、polyjet、LCD技术在各自细分领域各有用途。然而无一例外的，光固化技术在进行零件打印时都需要支撑，都需要与构建板相连，这在我们看来已经是很正常的事情。可是光固化能不能像SLS那样，既不加支撑，零件还可以相互堆叠着摆放呢？这样后处理就会很方便，一次成型的零件会更多，连前期零件处理都可以省了。Fraunhofer总是能给我们意想不到的惊喜。Fraunhofer开发无支撑光固化方法2017年11月，Fraunhofer爆出正在开发无支撑光固化方法，当时引起的影响不算大，但近日，基于该工艺的原型机已经推出。这种无需支撑的新型光固化工艺被称为TwoCure，目前来看，是基于DLP的成型方法。TwoCure原型机TwoCure是一种将液态树脂逐层打印到预先固化的树脂上的过程：投影仪将零件截面图案投射到液体树脂中将其固化，其他区域通过冷却固化，这使得打印的零件被包裹在固化树脂中，因此零件既不需要支撑也无需连接在基板上。光与冷的相互作用来自亚琛的开发人员巧妙的采用了光与冷之间相互作用，通过曝光实现树脂的不可逆化学成型，而温度控制则实现了周围材料的物理 “冻结”，这些凝固的树脂是如蜡一样在室温下可以液化，从而将零件释放。3D打印的零件只需简单清洁和后固化即可。TwoCure原理示意图正是这种混合技术促使研究人员将过程称为“TwoCure”，目前开发的原型机可以提供1升容量，横向分辨率约50μm。从图中看出，该公司突破了对于当前DLP打印高度的限制。该技术对于生产多种单个小塑料组件或小批量多达1,000件的公司具有吸引力。在未来，可以使用这种技术在一台机器上每天生产数百件零件，无论是用于助听器的耳模、珠宝制造的模具，还是小批量的塑料部件。关于多材料的猜想更为具体的技术细节，Fraunhofer并未透露，但通过公布的图片笔者猜测这项技术并不是如文中所述的那样简单。从上图我们可以看出，凝固的树脂是红色，而打印的零件实为银色，难道树脂固化后变了颜色？！这幅图被称作“TwoCure处理室，带分配单元和UV光引擎”，笔者的疑问出在红色树脂包裹着银色零件，而上图的分配单元又说明了什么问题？难道是真正用于零件成型的树脂是另外分配上去的？！这种DLP的成型方式应该采用的是上曝光，因此笔者猜想，是否用于支撑的树脂，仅仅是支撑树脂，用于打印的树脂采用了分配单元。那么这种方法与stratasys的polyjet又有什么优势，后者的支撑材料也是可溶性的。另一个疑惑是，如何保证构建板上方的支撑树脂固化，而构建板下方的不固化呢？理解不了，希望有人留言释疑解惑。欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology延伸阅读：Fraunhofer 开发VCSEL工艺减小金属打印过程中内应力Fraunhofer开发薄壁零件后处理消振结构 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：光固化创新突破：一种无支撑多材料成型方法

弗劳恩霍夫激光技术研究所（Fraunhofer ILT）在3D打印技术研究方面具有强大的技术团队和深远的研究历史，该研究所开发的技术解决了当前金属增材制造中的诸多常见问题，创建了大规模3D打印解决方案，并引入了混合3D打印流程。近期，Fraunhofer ILT又推出另一项新技术。粉末床熔化VCSEL上预热工艺激光粉末床熔融（SLM）过程中产生的内应力由温度梯度引起，材料在成型过程中，激光所及之处被加热到高于熔点温度，而部件的其余部分迅速冷却，根据零件的几何形状以及相应的材料属性，这极有可能导致零件开裂（如C919钛合金零部件）。为了防止这种现象发生，现有的技术手段通常从基板下方放置加热元件对基板进行加热，但这并不是完全有效，尤其是对于较高、脆性较大的零件和材料。SLM钛合金开裂作为受德国联邦教育与研究部（BMBF）资助项目—数字光子生产DPP研究计划的一部分，Fraunhofer ILT一直与其合作伙伴Philips Photonics合作开发更好的解决方案。在一个名为DPP Nano的项目中，他们开发了一种上加热工艺。飞利浦Photonics VCSEL加热组件上加热工艺，是在成型室内安装了一组包括六个垂直腔面发射激光器在内的激光阵列（VCSEL），该组激光器的功率为400W，采用808nm的红外波长。加热组件可以在构建过程中将零件表面加热到几百摄氏度，计算机可以对加热组件进行单独控制产生不同图案，以便控制加热区域，整个过程可以通过红外摄像机监控。使用VCSEL进行局部预热曝光Fraunhofer ILT 工程师使用Inconel 718进行了实验，VCSEL组件将材料加热至500°C，最终零件变形和失真明显减少。上加热工艺降低了打印过程中的温度梯度，从而减小了内应力，因此可以构建更高的零件。Fraunhofer ILT将很快用更具挑战性的材料测试该工艺，如钛铝合金，届时材料将被加热到900ºC，由这类材料制成的部件通常用于制作涡轮增压器的高温组件。SLM中使用VCSEL预热的右侧零件变形明显小于未进行曝光预热的左侧零件VCSEL工艺为涡轮机械以外的应用开辟了可能性，特别是在必须降低热致应力的工业领域。Fraunhofer ILT是激光技术领域最杰出的机构之一。它提供可行性研究、工艺认证和激光集成技术，其研究包括开发新激光束源和组件开发，精密激光计量、测试以及工业激光工艺。关于VCSEL预热工艺的更详细介绍，Fraunhofer会在今年11月的法兰克福展览上予以披露。欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：Fraunhofer 开发VCSEL工艺减小金属打印过程中内应力

这在中国已经不是什么新鲜事欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology延伸阅读：医疗案例：3D打印气管支架用于复杂手术医疗奇迹：3D打印如何改善我们的生活国内PEEK打印机及医疗应用案例 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：韩国首例3D打印胸廓成功植入人体

前言：从1985年到1988年10月间，美国航天飞机的发射价格增加了85%，每次发射费用飙升到9000万美元。2008年，NASA启动了“商业轨道运输服务”项目，旨在为国际空间站发展商业补给服务。这是美国太空探索战略有史以来最大的一次转型。私营公司成为了研发制造航天运载器的主力，NASA则扮演“甲方”的角色。美国第一个载人航天计划：从火箭到飞船，甚至防热层均由商业公司制造，载人登月计划：指令舱、服务舱、登月艇和月球车都是通过招标由商业公司完成。可以说那些参与竞争招标的商业公司才是美国航天大秀中的主角，它们的助力使美国至今保持全球航空航天工业的领头羊位置。而竞争促使企业进一步加强创新、降低成本，加快航天技术革新的步伐。国际商业航空公司无一不对新技术趋之若鹜，3D打印便是其中之一，本期，跟随笔者了解这些航天公司以及他们在3D打印方面的应用。1. SpaceX发射带有3D打印部件的载人龙飞船SpaceX由马斯克于2002年创立。2012年10月，SpaceX龙飞船将货物送至国际空间站，开启私营航天的新时代。2015年12月，SpaceX实现火箭全面回收，并计划于2019年中，采用带有3D打印部件的龙飞船运送两名太空游客进行绕月旅行。龙飞船内部SpaceX使用3D打印最初也是从非关键部件开始。2014年，SpaceX成功发射猎鹰9号火箭，猎鹰9号含有大量3D打印零件，其中包含关键的主氧化器阀体。该阀体仅用两天即完成制作，相较需要数月时间才能完成加工的传统方式优势明显，更为关键的是该部件在发射的高震动、高热量和高压力下正常运行。SpaceX 3D打印的氧化器阀体（SLM，来自马斯克twitter）2013年，SpaceX即开始使用3D打印制造SuperDraco发动机推进器燃烧室，燃烧室采用镍铬高温合金，安装在龙飞船内部，是最先进的航天器发射逃生系统的一部分。如果在发射过程中发生意外，内置在龙飞船一侧的八个SuperDraco发动机将带领宇航员到达安全地点。从2013年至今，SuperDraco发动机已完成上百次3D打印关键组件的测试。SuperDraco发动机推进器测试过程与传统发动机制造技术相比，使用增材制造不仅能够显著地缩短火箭发动机的交货期并降低制造成本，同时，3D打印也可展现“材料的高强度、延展性、抗断裂性和低可变性等”优良属性。2. 蓝色起源重复发射带有3D打印零件的火箭蓝色起源(Blue Origin)是亚马逊CEO杰夫·贝索斯 (笔者推荐《一网打尽》) 旗下的一家商业太空公司，2000年成立。2015年11 月，蓝色起源实现“新谢泼德”火箭发射和回收，随后又实现火箭的重复发射，该公司还是获得NASA资助的4家公司之一，由此可见这家公司的实力。它只是最不为人知，贝索斯比马斯克要低调的多。 蓝色起源火箭回收实验蓝色起源在3D打印方面进行了大量投资，充分采用新技术进行可行性尝试，仅新谢泼德太空船上就有超过400个增材制造的零件。而其下一代火箭发动机BE-4，更是有很多关键部件采用3D打印制造，如发动机增压泵（OBP）外壳采用铝合金打印，内部集成了传统方法难以加工的复杂流道；液压涡轮采用镍基合金打印，仅需要最少的加工即可达到所需的配合，类似的还有涡轮喷嘴和转子也是如此。BE-4 3D打印OBP增压泵蓝色起源总裁在将传统铸造方法制作的零件与3D打印零件进行比较时，阐明了蓝色起源3D打印技术的优势，传统方法需要一年才能完成的工作，3D打印仅花了3个月时间，3D打印为蓝色起源带来“开发时间的重大进步”。3. 洛克达因3D打印迄今为止最大引擎部件洛克达因（Aerojet Rocketdyne）的历史要追溯到1942 年，二战前后，是世界公认的为航天、导弹和战略系统提供推进和动力系统的领导者，同时在3D打印技术的应用方面也处于领先地位。2016年，洛克达因与NASA签署了一项金额为16亿美元的合同，为后者开发RS-25火箭发动机，3D打印是其中一项关键技术。至今，RS-25完成了多次3D打印组件的测试，其中采用SLM制造的pogo蓄能器是Aerojet迄今为止最大的3D打印引擎部件，该部件使焊接量减少了78％，对于减少飞行过程中的引擎振动具有重要作用。RS-25发动机pogo组件400秒热火测试尽管Pogo蓄能器组件是发动机中最大的3D打印组件，但它并不是唯一的组件，因为Aerojet Rocketdyne越来越多地转向增材制造技术，以创造复杂且成本更低的部件。美国要求2019年之前必须摆脱对俄RD-180火箭发动机的依赖，洛克达因AR1火箭发动机成为蓝色起源BE-4对RD-180替代发动机的备选，但AR1仍将最低风险、成本最低视为最终目标。在AR1开发过程中，3D打印发挥了重要作用。使用传统制造工艺，往往需要六个月才能生产出一个单件喷油器，一年时间才能制造出一个全尺寸的预燃室喷油器，而3D打印在一个月内就完成了一个单件喷油器从设计、到制造、再到测试的过程，并在三个月内制造出一个小尺寸的喷油器。如此大幅削减了开发时间和费用。AR1火箭发动机除了将3D打印技术用于AR1部件的原型和测试之外，Aerojet Rocketdyne也在使用该技术来创建最终制造的部件，从而将3D打印技术的应用从开发环境过渡到置换环境。虽然该公司真正将3D打印的部件用于AR1或其它火箭当中还需要满足严格的技术和质量要求，但是这一可能性已经越来越大。4. 维珍银河采用3D打印加快太空商业旅游的步伐维珍银河于2004年成立，是第一个进入太空的非政府组织，维珍银河太空船是世界上第一架商业太空船。2012年，维珍银河太空商业旅游业务正式开售，皮特、小李子、比伯已陆续够买了其太空票，3D打印为帮助他们早日进入太空做出了重要贡献。维珍银河航天飞机维珍银河的关键目标是减少生产发动机制造所需的时间。利用DMG增减材一体设备，每小时可打印4.5公斤、1.5米高、1米宽的零件。这意味着采用打印机可以制造包括燃烧室组件在内的主要系统，而不仅仅是螺栓和支架。这些庞大、复杂和高质量要求的部件，无法在传统的3D打印机上构建。以往需要一年时间制作的燃烧室如今仅需要一个月时间即可制造完成。 维珍银河增减材直接制造大量减少时间和成本具有短期和长期效益。短期是成本和交付周期的缩短；但从长远来看，维珍银河正处于火箭制造和新一代发动机技术根本变革的阶段，这些技术将加速其进入太空的步伐。5. Launcher3D打印铜合金发动机组件Launcher成立于2017年，目前已将10颗卫星送入轨道。Launcher采用铜合金3D打印的“Engine-1” 发动机已成功试射，该公司在低成本商业卫星发射的道路上又向前迈进了一步。3D打印铜E1引擎组件与同类航空航天初创公司（SpaceX、维珍银河、Blue Origin和Aerojet Rocketdyne等）一样，Launcher 正在其轨道任务中采用3D打印技术。通过增材制造，Launcher能够以比传统制造更快的速度开发发动机。事实上，在过去两年中，该公司已经成功地进行了至少8次由镍基合金制造的3D打印推进室热火试验。 3D打印铜合金E1发动机成功测试2018年6月，Launcher与EOS确认了制造合作关系。Launcher采用EOS M290打印了铜合金E1引擎，其冷却能力与燃烧效率比镍基合金表现更好。3D打印的使用使发动机开发更具成本效益，同时也为新材料的测试减少了时间成本。END除却上述企业之外，商业航空公司还有SpaceWorks、Rocket Lab、Relativity Space等，无一没有使用3D打印，其中Relativity的目标更是要3D打印整个运载火箭，篇幅所限不一一介绍。3D打印的在航空业中的作用主要体现在加速开发、节省成本、突出结构和性能优势。但无论哪家公司要3D打印何种组件，都要经过上百次的重复试验以确保安全，从中我们可以看出世界一流航空的探索精神。相比我国的商业航空尚处于起步阶段，未来的进步空间巨大，相应的资金投入也会越来越多，3D打印所能起到的作用也将是至关重要。中国的科技界的巨头们做好准备了吗？欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：国际商业航空公司如何使用3D打印开拓创新

THE TOP新型材料的飞速发展让整个3D打印行业的崛起有了良好的先决条件以及坚实的基础支撑 很多人可能对3D打印比较陌生，印象中传统的打印是通过纸张和墨水打印出平面的图像。而所谓的3D打印，全称为“三维立体打印技术”，是一种快速成型技术：以数字模型文件为基础，将粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式构造各种形状结构的器件。3D打印是制造业领域的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。3D打印在当今时代蓬勃发展，离不开几代科研人员的艰苦攻关和不懈坚持。但即使在今天，3D打印仍然不断面临着全新的机遇和挑战，而我们中国智造的船帆，正在这跨时代技术所卷起的风浪的最前沿砥砺前行、不懈探索！急速发展的3D产业满足个性化需求，成为传统产业的有益补充个性化定制是3D打印的优势之一。中国工程院院士、上海交通大学医学院骨关节研究所主任戴尅戎教授谈到:“3D打印解决了医学界的百年难题即个性化需求的问题。”早在1980年，戴院士接到一个需要做距骨切除肿瘤手术的病人，当时国际上根本没有替换距骨的假体，戴院士带领团队为他定制了人工距骨假体。1982年，在攻克人工距骨难题后，戴院士又带领团队专门给患者陆续定做了膝关节、髋关节，甚至还定做了半个骨盆。从此便一发不可收拾，开启了医疗领域的3D打印定制时代。艰苦探索筑梦前行攻克技术难题，打破行业垄断华曙高科是一家专门致力于3D打印的工业级供应商，在进军3D材料行业初期，国外的相关材料产业垄断，导致国内的3D打印市场没有自己的材料，如何填补材料空白，成了掌握行业主动权的关键。华曙高科董事长，许小曙博士表示：“我们订立了一个原则，我们不做封闭系统。我们的设备可以用我们的材料也可以用别人的材料。这样的话，我们有一个充分竞争的材料市场。”在经历了材料行业垄断后，许小曙博士作为当代的材料人担当起了促进中国3D打印市场良性竞争的责任，体现着中国材料人的责任与风骨。3D打印成就中国智造C919钛合金零部件国产C919大飞机历经10年，终于实现从蓝图到在蓝天下翱翔首飞的伟大跨越。在中国航空工业的历史上，C919将成为一个重要里程碑。C919在设计制造的过程中，使用了最前沿的3D打印技术。飞而康快速制造科技有限责任公司作为C919钛合金零部件供应商，在接到研发任务后，参研人员经过四个月的不懈努力先后攻克了应力开裂和成型变形等问题，实现了C919钛合金零部件的成功研发 。飞而康快速制造科技有限责任公司前副总经理秦芳在C919钛合金零部件按期交付，并且C919成功点火的时候，激动的表示：“真是欢呼雀跃了，整个团队都很高兴。”3D打印技术使人类曾经天马星空的想象变为现实，技术的发展不断刷新我们曾经认为的不可能。与影视作品中冰冷的科技不同，我们的技术推动着社会朝向更温暖、更高效、更有担当的方向迈进。欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：中国制造—《大国之材·3D打印》纪录片

前几日朋友圈被一篇题为《离职能直接影响中国登月的人才，只配待在国企底层？》的文章刷屏，文章剑指研究所、国企的人才机制和办事低效，但随即文章被和谐，相关单位出面澄清：国家的登月绝不可能因为一个人的离开而停滞不前。事实确实如此，但不得不承认，文章还是戳中了一些体制下的痛点，业务正确是否有让位于政治正确？资源是否有充分合理利用？畅谈的创新是否真的敢于实践？此文之所以引起轰动肯定有更深层次的原因。中国航天这一浩大的工程绝不会因为一两个人的去留受到影响，太空探索，困难重重，中国也早已形成完善的人才建设体系，但此次我们要谈的跟这些没有关系。航天工程依靠的还得是科技，新技术、新工艺、新材料的应用，诸如3D打印这样的新技术已经在航空航天领域展露头角，我们要谈的是新技术的应用情况，是3D打印在太空探索中的应用情况。接下来，跟随笔者一览国际上3D打印在太空探索中的应用。Made In Space—第一个将3D打印机送至国际空间站的公司 MIS是新太空空间最为著名的3D打印公司之一，曾两次将3D打印机送至国际空间站，他们在ISS（国际空间站）接受地面客户的订单，并已经为客户打印了太空广告、一个众包雕塑以及教育项目，比如企业太空计划等。MIS获得了一笔拨款专用于开发一种混合金属3D打印机，研发成功后送至ISS。将3D打印机放于太空，然后根据需要直接将材料打印成所需的零部件或飞行器等，便不需要将所需物品从地球带至太空，这将会极大削减发射成本，给太空探索和商业化等带来革命性的变化。在太空打印的金属铸造扳手MIS目前的目标是在太空中制造小型部件，但最终目标是能够建造大型结构，如卫星、国际空间站的一个模块等。为了达到这一目标，MIS正在研发Archinaut，这是一款3D打印组装系统，可以制作装配用的桁架，然后用机器人手臂和机器视觉将桁架连在一起，制造出更大的物体。Tethers Unlimited—可回收塑料的3D打印机TUI的3D打印机Refabricator，不仅可以3D打印物品，还可以回收利用航空级塑料ULTEM。不同于地球上的塑料回收，该3D打印机将回收的塑料磨成细小碎片后将材料熔化，再制造成小便池漏斗、耳窥器或其他通常需要在使用后丢弃的物品（宇航员要在几年的太空旅行中使用成百上千个这样的物品，用完扔掉之后，需要从地球重新运输到太空）。这样既可以节省材料，又可以减轻预制物品所占的货物负荷。迷你冰箱大小的改装器能够回收和利用3D打印太空级ULTEM塑料GKN航空—运载Ariane 6号火箭卫星上的3D打印金属零件英国航空公司GKN使用激光焊接和激光金属沉积技术，打印了50多公斤的金属喷嘴。该喷嘴直径2.5m，除了使用增材制造技术加强喷嘴结构和连接部件外，还增加了关键的结构特征，使喷嘴上的部件数量从1000个减少到了100个，零件数量减少90%，成本减少40%，生产时间减少30%。这个喷嘴将被集成到由空中客车开发的运载Ariane 6号火箭卫星上，计划在2020年发射。Stratasys—开启猎户座探索Stratasys已在航空航天领域深耕许久，除了为空客A350提供了大量的3D打印塑料部件之外，还将继续向太空提供大量的3D打印零部件。猎户座飞船利用Stratasys Antero 800NA建造一个复杂连接的3d打印对接舱门Stratasys将与洛克希德•马丁公司和凤凰公司在猎户座太空舱的建造上进行合作，使用Antero材料的静电耗散版为航天器打印100多个零件 。Antero 800NA是聚醚酮酮(PEKK)的一种形式，具有太空旅行所必需的机械、热和化学特性。在可能被打印的部件中，有一个关键组件，它由6个互锁3d打印部件组成，位于猎户座对接舱口外。Oxford Performance Materials—PEKK的先驱者OPM是PEKK材料打印的先驱，已经为波音公司领导的航天器项目打印了部分PEKK部件，还为即将搭载7名乘客前往国际空间站近地轨道的CST-100“星班轮”宇宙飞船打印了600多个PEKK零件。由OPM为波音CST-100星班轮打印的OXFAB复合结构部件Relativity Space—世界上最大的金属3D打印机大多数的3D打印公司打印一些火箭构成部分的小部件，再者就是火箭发动机等，Relativity Space也利用3D打印技术制造了火箭发动机的部分部件，如用于火箭上段的一个全尺寸燃烧室喷嘴点火装置和一个全尺寸燃料箱，直径7英尺，高度14英尺，但是他们更想要打印整个火箭。要做到这一点，除了跳出盒子思维之外，还要重新发明盒子本身，这就是为什么Relativity Space开发了一种新的金属3D打印技术，并制造了世界上最大的金属3D打印机的原因。Relativity Space已经完成了其3d打印的Aeon火箭的第100次高温测试星际之门拥有三个工业机器人手臂，是世界上最大的金属3D打印机这台世界上最大的金属3D打印机被称为“星际之门（stargate）”，是混合定向能量沉积系统。依赖于三个工业机械臂，使用初创公司编写的协作机器人路径规划软件协同工作。两个机械臂具有高功率激光器，可在同一零件上工作。而第三个机械臂可以执行必要的加工与打磨，完成最终工作。目前中国在太空探索中是否有利用到3D打印技术并没有太多的资料披露，因此在本文中笔者无法展示，但我国对于没有验证过的新技术慎之又慎。一位系统内的传统工艺工程师讲3D打印，“谁敢用啊，传统的工艺都已经几十年了，确定是没有问题的。你3D打印能确保不出问题吗，出了问题谁能负的了责任？”问题回到文章开始，中国的探月工程不会因为一两个人的离开就停滞不前，所依赖的终究还是新技术。3D打印已经被中国航天重视，但迟迟没有大的动作也只能说明在当前的工艺条件下使用还不成熟，还面临很多问题要克服，这也从侧面说明了我们国家3D打印本身在国际上还存在差距，如何实现突破，是值得我们所有人思考的。欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：从张小平“影响”中国登月，谈3D打印在太空探索中的应用