惠普的3D打印技术名称为“多射流熔融（MultiJet Fusion, MJF）”，设备型号为4200/3200，以及2018年推出的全彩打印机500/300，都是基于多射流熔融技术。其中全彩打印机是3D打印行业的第一款“使制造商能够生产全彩色工业级功能部件”的3D打印机，定位是功能性原型设计。当然笔者认为strategys的J750也是可以的。对于医疗、汽车、消费品或其他行业的用户来说，全彩3D打印的应用会为他们带来研发效率的巨大提升。惠普3D打印应用惠普3D打印机的材料强度毋庸置疑，其中最著名的早期案例，是用打印的椭圆形结构吊起了一辆汽车。该结构打印只用了30分钟，重约113克，可提起最高5吨的重量。113克的结构提起5吨的重量由于其良好的打印质量以及超高的制造效率，惠普3D打印技术在生产制造、医疗、汽车、消费品等领域有着很多的应用。2017年仅一年内，利用MJF技术打印的零件就有150万个，其中有50％用于最终用途。▌HP与机器人IAM 3D HUB公司开发了一个机器人项目，该项目把电子系统结合到机器人当中。1. 机器人手臂机器人手臂的顶部利用MJF技术打印完成，并进行了轻量化设计。2. 气动手柄气动手柄通过调节空气输入和输出来打开和关闭手柄。该产品的抓取能力可以保持至少一百万个周期。3. 气动横向制动器根据手风琴的原理，材料的柔韧性和可延伸性，形成了非常薄的折叠区域，通过加压空气完成折叠或展开。▌HP与工业部件1. 工业贴标机美国工业巨头SIGMADESIGN利用惠普3D打印技术，直接制造苹果贴标机的部件。3D打印零部件代替了原来的12个注塑成型件，且强度达到要求。2. 三坐标测量仪坐标测量仪的支撑机械结构，会因为被测量物体的改变而不断进行调整。在调整和迭代的过程中，传统的CNC制造会带来大量的成本投入。HP利用玻璃微珠尼龙材料进行支撑机械结构的打印。3D打印的支撑结构，能够为测量仪提供强大的稳定性。并且在不断迭代调整的过程中，3D打印在节省时间的同时还能降低成本。3. 机器部件Gimatic是一家迄今已有31年历史的机器人与机械臂末端厂商。每年会投入10%的营业额进行研究开发。GIMATIC使用惠普3D打印技术同时进行原型设计和最终零部件生产，气动夹具、机器人手爪等部件可以直接用3D打印来生产，大大缩短了开发周期和交付时间。4. 束线带高级3D原型制造的领导者GoProto公司，现今在不断扩大惠普3D打印机的产能，以满足日益增长的生产需求。其中最为典型的应用之一就是束线带。3D打印的束线带，在材料强度和韧性上的表现都优于注塑成型，并且能够在很短的时间内交付产品。如今，GoProto公司已大规模扩大其在圣地亚哥的生产空间，以容纳更多惠普3D打印机。▌HP与医疗1. 假肢荷兰医疗制造商Hulotech利用惠普3D打印技术，制造更为轻便、更符合人体需求的假肢。病人今天来做诊断扫描，第二天就可以取走自己的矫形器。2. 头颅重塑矫形器头颅重塑矫形器用于治疗头部畸形新生儿，由InventMedical公司开发的3D打印医疗产品。惠普3D打印技术的版本更轻、更舒适。3. 足部矫形器医疗公司Crispin Orthotics提供矫形器的制造服务。利用惠普3D打印技术打印的假肢已经造福了众多患者。▌HP与文创在上海智慧湾举办的首届2018国际3D打印嘉年华上，为人们呈现了一场精彩的“3D打印时装秀”。3D打印时装秀现场清华大学李薇教授利用3D打印技术进行实验性创作，她设计的多款服装是由惠普3D打印机制作而成。惠普多射流熔融3D打印解决方案，实现了极高的尺寸精度以及精美细节。在与李薇教授的交流中，她提到“在制作过程中，我感受到了3D打印奥秘，它可以随心所欲的自由创作，并可以展示出设计师的个性化设计。与普通服装相比，3D打印服装更加的节省人力物力，是未来服装的发展趋势之一，3D打印服装不仅可以表现艺术性也可商业落地，这也是未来可探讨的课题。”在最新的全彩惠普打印机里有140多个零件，都是惠普自身的设备打印出来，直接进行组装的。HP也把自己称为“能把自己打印出来的打印机”。2017年，美国公司Forecast 3D一次性购入12台惠普3D打印机。他们也因此成为了全球首家能够提供完整一站式hp3D打印解决方案的公司。自此，美国Proto Labs、比利时materialise、制造服务公司Weerg、IAM 3D Hub、丹麦Danfoss以及很多中国企业纷纷展开了与HP的全面合作。2017年7月，国内第一台HP3D打印机在青岛高新中国3D打印创新中心落户。2018年5月，国内首个惠普全球3D打印批量化创新中心落户广东佛山。其实，无论全球哪个角落，工厂的诉求很简单——通过3D打印机缩减成型成本、加快产品上市时间，减少成本和浪费，最终提高竞争效率，他们就会对拥抱3D打印拥有强烈意愿。随着技术的进步、应用的推广，预计到2020年，可能大多数惠普的用户，都在使用这些打印机作为直接制造，而不仅仅是作为辅助工具。未来，会有更多的行业将3D打印技术融合到他们的工厂，包括医疗、汽车、家电、消费品等等。不管是专门的3D打印制造中心，还是融合在工厂里成为流水线的其中一环，这两种可能性未来都会存在而且会发展的更好。据了解，惠普即将推出金属3D打印技术。长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology点赞！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：惠普3D打印技术成熟应用案例

金属打印的一大弊端就是速度太慢，这当然跟工艺有关，在工艺无法获得进一步突破的情况下，增加激光器的数量可以缩短每一层打印的时间，这的确是提高效率的好方法。笔者在以前的文章中曾细数SLM solution以及Trumpf的金属机技术原理，两者对于设备结构的改造可谓是打开了金属机升级换代的大门，与之相随的还有Renishaw等品牌。多激光系统的目的就是允许多个激光器同时处理一个组件，但这不仅仅与速度有关，更重要的是力求降低每个零件的打印成本。而且每一家都有自己的特色。1. 利用自有资源解决发热问题Ren-AM 500Q的成行空间为250×250×350 mm，打印尺寸比较常规，配备四台激光器，熔化能力高达150 cm3/ h。在如此小的空间内使用四台激光器，雷尼绍利用自己的资源解决了激光器发热问题。由AlSi10Mg制造的带有内部冷却通道的Galvo安装座（内部开发并安装在自己的设备上）—确保了光学系统的热稳定性。抽真空系统、集尘系统以及智能气体管路可以减少氩气等惰性气体消耗，并能有效分离烟尘、延长过滤器寿命。Ren-AM 500Q实现了自动化粉末和废物处理，经过筛分的粉末可循环进入打印室。Galvo安装座2. 高效自动化通快是有名的机床制造商，其Truprint 5000 使用了该公司自己的三台光纤激光器。在该设备中，多激光打印提高了打印速度。圆柱形成型空间适用于直径最大为300 mm，高度为400 mm的零件制造。最高500°C的预热温度可确保零件的稳定、高质量制作，特别是对热作模具钢和钛合金，可有效防止开裂。作为跨界选手，Trumpf专注于系统的自动化，这使得Truprint 5000能够自动启动生产过程并将成型缸移动到操作位置。集成的零点夹紧系统可配合完成腐蚀、铣削或车削。内部换缸原理允许成型缸与成品打印零件一起延伸，而成型腔室保持惰性气体保护，下一个成型缸安装好后便可直接打印。拆包站也被无缝地集成到工艺链中，装满材料和零件的成型缸可以直接移动到拆包站，多余的材料可自动输送进入筛分站。其灵活的自动化界面使该系统适用于不同的工业和生产场景。3. 粉末循环处理系统SLM Solution配备了粉末自动化处理站，外部供粉系统、筛粉系统以及打印系统使设备实现了边打印、边筛粉、边供粉的循环空间，甚至当粉末不足时也无需暂停打印，只需从外部供粉系统即可实现粉末补充。所有进入打印机的粉末都会先经过筛分，保证没有超大颗粒或异物进入烧结过程。而打印完成的操作同样智能化和清洁化，通过筛粉系统与打印机相连的抽取装置直接将成型缸内的粉末抽取进入筛粉系统。整个系统处于惰性气体氛围的密闭环境中，与粉末完全隔离，确保了工作时最大的安全性。欢迎转发延伸阅读：TruPrint 3D打印系统解析多光束下的激光打印系统SLM如何实现密闭清粉及内部换缸理念的重要性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？长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology点赞！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：多激光系统下金属机的集成特点

高速烧结，代号HSS（High Speed Sintering），给我们的第一感觉就是该技术的打印速度要超出SLS打印速度，事实也确实如此。近日，Stratasys宣布与工业喷墨打印头供应商Xaar PLC合作将共同推出高速烧结技术，这在我们感叹国际巨头在纷纷玩技术跨界的同时，高速烧结技术也再次引起业内关注。HSS高速烧结技术是采用红外线灯和喷墨打印头来代替激光，在粉末床上选区喷射油墨，再经过红外线照射实现成型。该技术由3D打印技术专家内尔.霍普金森教授于2003年提交初始专利，几经周折之后最终经英国拉夫堡大学和赢创集团之手，被VoxelJet公司收入囊中。铺粉喷墨成型从制造过程看，HSS技术似乎与惠普MJF极为相似，最大的区别是HSS不使用细化剂。据称，HSS不需使用细化剂，也能够获得出色的分辨率，实现满意的打印结果。因此我们可以预测，Stratasys即将推出的高速烧结机应该别无二致。HSS打印柔性面料MJF打印柔性面料HSS技术有别于SLS的单点激光熔化粉末材料，逐层烧结使打印速度可以提升100倍，在批量制造方面有明显的优势；而且通过HSS技术红外加热融化粉末比使用激光所需的时间要长，从而减少了对材料的损坏，提高了烧结质量，即使用100％的回收粉末也不会造成打印件表面粗糙，同时加工过程中也不需要惰性气体保护；在材料方面，有些材料很难或是无法通过激光加热烧结，但是使用HSS技术就可以实现。利用HSS工艺打印的物件能够实现较好的表面质量和较高的精细度，适用于制造全功能的部件，比如支架和外壳。这些部件能够直接应用于汽车、工业设备以及日常消费品。在实际应用中，可以制造多功能和功能完整的原型，例如支架、带扣、鞋底和用于最终用途的其它功能部件。目前，可扩展的应用包括汽车的内饰件和产品包装等用途。HSS技术打印齿轮HSS技术打印弹性体HSS技术打印卡扣从近几年发生的诸多实例可以看出，3D打印技术发展的一个重要趋势就是快速、批量化制作，在金属打印方面有粉末粘接后烧结技术，在非金属粉末方面有HSS和MJF技术，在树脂方面有CLIP技术，这些技术要么获得了巨额投资，要么已经开始批量化应用。欢迎转发延伸阅读：从制造特点和产品周期分析3D打印相对于传统制造的意义空客为未来航班生成仿生设计CLIP：不只是打印鞋底技术竞争：喷射技术比你想象的更加重要长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology点赞！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：高速烧结技术是怎么回事

尽管3D打印技术市场份额在持续增长，但当前技术上仍存在很多无法超越的局限性。在美国，3D打印枪支可能正在走向合法化3D打印已经被用于大规模生产。波音公司已在16种不同的商用和军用飞机上使用了200多种、2万多个3D打印的飞机零部件；空客每个月正在对超过30吨的零件进行3D打印；GE计划在３年内累计打印2万个LEAP喷气发动机所需的燃料喷嘴。Stratasys则推出了专为持续生产而设计的创新性多单元增材制造平台，这可以推动3D打印实现更大批量生产。Stratasys Continuous Build 3D Demonstrator为连续生产零件而设计，平台由一个模块化单元和多个 3D 打印子单元组成，并由基于云的中央架构驱动3D打印在汽车、航空航天、医疗甚至电子和游戏领域引起了风暴，但我们已经认可3D打印并不会对传统制造带来威胁，更不会取代传统制造业这一现实，它是现代制造手段的必要补充，起到的是锦上添花的作用。3D打印只是一种制造手段汽车无疑是由多种金属材料制造而成，在制造过程中通常会用到铣削和折弯设备，似乎这样的生产步骤才符合传统，在不断循规蹈矩的生产中，制造商可能要面临销量不断增长而生产速度滞后的问题，此时按时完成订单比减轻重量和降低成本要来的优先。假设通过热固工艺进行塑料成型需要5分钟，而每年需要制造20万个零件，此时就不能单一的使用热固工艺，因为每年只有10万个5分钟。具备热塑性的材料适合于大批量生产，能够在不到1分钟内完成成型，为提高效率，要考虑制造工艺也要考虑材料。3D打印快速制造3D打印可以打印复杂零件，并且在过去的几年中可打印的材料得到了极大扩展。然而，当需求达到数十万个零件时，更快的打印工艺往往能取得最终成功。近几年来在3D打印圈儿里面备受关注的技术便是Carbon的CLIP技术以及惠普MJF技术，前者将打印速度在同类型产品中提升了25-100倍，性能优异，众所周知的便是阿迪达斯用它来制作运动鞋鞋底；而惠普MJF技术则将同类型工艺打印速度提升10倍，打印的产品具有优异的性能和精度。惠普MJF工艺打印的具有内置铰链的功能夹子技术的突破无疑是伟大的，而且通过分析也发现更快的打印速度确实可以降低成本，但是如果要求3D打印像注射成型那样在1分钟内制造产品，3D打印则根本做不到。3D打印还是去干它应该干的事情：● 制造成本高昂：如果零件本身是较为复杂的几何形状或高昂的固定成本导致价格居高不下，又或者产品的批量较小，3D打印会是更具成本效益的方法。● 生产周期冗长：如果由于零件本身的生产时间造成高昂的停机成本，3D打印不失为一种不错的解决方案。● 库存成本高昂：3D打印可以按需生产，降低库存成本。● 供应商单一：如果零件可以通过3D打印来制造，则无需与任何供应商周旋。● 远距离交付：当地域限制给零件交付带来困扰时，同地域内的3D打印则完全可以解决这一问题。● 进/出口成本高昂：现场3D打印生产同样也能消除原本高昂的进/出口成本。● 功能改进：3D打印能够通过重新设计零件来提升性能，由此将收获更多的利润及市场份额。亚马逊3D打印在线服务同时，麦肯锡也明确指出，3D打印会在五个方面产生颠覆性影响：● 加快产品开发；● 产生新的制造战略和工艺流程；● 利润来源转移；● 新功能；● 竞争方式转变。3D打印无疑为那些通过缩短产品上市周期而获得竞争优势的企业，争取了更多在更新换代过程中的“时间”，这些优势同样也在渗透并影响终端用户的产品。通常，小批量、高价值、高复杂度的零件可能具备一定的优势，而对于耗费高劳动力成本的零件，3D打印可以减少或消除装配时间，并使构建过程自动化，从而减少整体成本。这些新功能可以用来改进零件的性能从而提升其价值。在Formlabs的一个案例中，3D打印降低了40%的零件总体成本。全球最大的直升机制造商贝尔直升机 （Bell Helicopter）借助3D 打印技术改进了零件 内部整体的气流影响，并且能将零件的编号直接打印 上去。这在滚塑成形工艺里是无法实现3D打印另一重要应用便是在不增加成本的前提下实现产品的个性化定制，这当然也受到第三方需求的驱动。这一功能的实现无疑能够为公司带来收入的新增长点，同时也能减缓市场波动、季节性因素等造成的负面影响。在很多情况下，添加必要的安全警示，零件编号，在零件上附以标签说明的方式给出加工指令都能提供更多的工作便利。个性化定制的眼镜框3D打印所能提供的新功能也为设计提供了全新思路。由于传统铸锭加工或铸造技术的限制，零件形状比较单一，而3D打印则能在塑形方面一展所长。工程师需要以创造性的思维解锁3D打印技术的这些优势，譬如多个部件可以集成为一个，内部结构可以是复杂的几何形状等。传统工艺生产液压模块效率低下，雷尼绍对路虎赛车上的液压零件进行了优化，采用3D打印制造实现了减重60%、整体性能提升20%的效果3D打印的优势都将在带来新盈利点的同时降低成本，缩短上市时间，承担模具和制造工具的双重角色，甚至可以直接生产功能件。麦肯锡还指出，3D打印技术的渗透可以满足高度专门化的市场需求、零部件定制、快速交付或者一些深入的应用。今后，不少企业的竞争优势也将从先前以低成本、大批量的模式转向更注重价值链领域的方向发展。在这种情况下，3D打印技术将为需要在数秒内生产一个零件的需求提供支持，并将在应用领域遍地开花，但需要明确的是，从现在开始就应当重视3D打印的作用，也不可妄谈替代传统制造。欢迎转发延伸阅读：看波音如何在集成机械设计中应用增材制造空客为未来航班生成仿生设计3D打印复杂钛合金镶件：挑战传统加工手段地位长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology点赞！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：从制造特点和产品周期分析3D打印相对于传统制造的意义

3D打印可以通过加速生产、减少模具投入、优化工作流程以及减少材料浪费来降低成本，然而3D打印对成本降低的帮助不仅体现在这些场面上的问题，还在于一些精确的细节处理上。当前，3D打印已经远远超越快速制作原型的范畴，其产品可以用作工具，也可以功能件使用，该技术即将或已经在当下的制造领域占据一席之地。● 由美国洛克希德•马丁和NASA共同建造的朱诺飞船搭载有十几个3D打印的波导支架，目前已在Jupiter轨道上完成任务。●雷神公司将3D打印用于制造火箭发动机、导弹控制部件，制作时间由几天缩短为几个小时。●波音公司在2016年采用3D打印制造了777飞机的夹具，是迄今为止最大的3D打印产品，创造了世界纪录，将制造时间缩短了数周。●中国的应用也肯定很多，铂力特夜以继日的开工便是实例，只是太过神秘。3D打印用于制造的零件功能更多、重量和成本更低、制造周期更短。然而要保证3D打印产品的功能性，有些细节需要注意。1. 设计优化3D打印零件的设计在遵循特定的增材制造原则之外，还应当遵循许多与注塑成型相同的规则，例如在相邻表面之间使用渐变过渡，消除横截面和零件体积的巨大差异；避免在成品工件上产生残余应力的尖角；薄壁不可以太高；零件表面尽量平整，模型精度太低，容易出现“阶梯”表面。空客公司仿生设计摩托车主体结构2. 突破传统制造思维3D打印的优势之一便是可以创建复杂形状，如蜂窝以及复杂矩阵，这些结构采用传统制造手段往往无法加工。然而使用3D打印，只要结构可以更轻、更坚固，就无需考虑太多加工的限制。在传统制造中，在固体块状材料上钻孔会增加零件加工成本并产生浪费，采用3D打印则意味着可以使用更少的材料并能减少加工时间。而且采用3D打印来加工的零件并非全都需要是圆形，椭圆形、六角形或其他自由形式的孔形状也将适合部件设计，而且这些形状更易于打印。LEAP喷气发动机包含多种创新3D打印组件3. 考虑设计周期中的后续步骤3D打印虽然提供了极大的设计灵活性，但如果不是像GE那样批量打印最终零部件，最终还是要转到铸造或机械加工，这也就意味着在进行零件设计时应当考虑采用传统手段能否制造。这就是为什么在设计早期要执行可制造性（DFM）分析的重要原因，要确保零件在整个生命周期内实现经济高效的生产。4. 减少后处理操作使用SLS生产的塑料零件在构建过程中不需要支撑，后处理通常仅限于喷砂、喷漆、铰孔、攻丝以及一些关键特征的加工。而SLM金属打印技术则往往需要大量支撑结构来防止零件变形。这一点和SLA类似，但是光固化技术的支撑可以轻松去除，采用砂纸就可以磨平零件表面，金属打印的支撑结构去除困难，需要繁琐的后续加工，这无疑会增加制造成本。因此在零件设计端就应该考虑如何减少打印时的支撑。3D打印的游艇空调格栅，制造过程无需其他工具5. 使用恰当的加工余量3D打印零件在设计时加工余量是较为被容易忽视的一环，设计师往往不了解打印技术，尤其是当使用金属打印技术时，在支撑处没有增加加工余量，导致后处理过量，零件无法使用；也有可能是工程师在客户的零件上独立进行余量设计时增加过多，后处理过程中不得不进行二次加工来去除过量的尺寸，这同时也增加了成本。零件的设计应当最大限度的减少后期加工步骤，从而降低成本、缩短交付时间。后处理6. 从制造全局出发3D打印在前期可能会花费比较大，但不能仅仅看到眼前这点花费，因为3D打印在减少零件数量、保持结构完整性、减少重量以及降低综合成本方面潜力巨大，同时复杂性的结构制造优势也非传统加工手段可比拟。此外，3D打印制造不需要任何固定装置、模具以及其他类型的工具，从而消除了可能与单个零件无直接关联的成本。仅仅专注于零件价格，而不是产品的功能和整个制造全局，可能仍然会局限于过去的设计和产品中，无法突破，从而丧失降低整体制造成本的机会。欢迎转发延伸阅读：看波音如何在集成机械设计中应用增材制造空客为未来航班生成仿生设计3D打印复杂钛合金镶件：挑战传统加工手段地位采用点阵结构替代支撑实现轻量化和高强设计长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology点赞！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：在使用3D打印的情况下如何进一步降低成本

工程师只有充分了解更多关于金属3D打印技术的知识，才能更好的利用它。当涉及金属零件小批量制造时，金属3D打印技术会被视为首选，这项技术的成功应用极大推动了3D打印市场的发展并带来了制造方式的深刻变革。很长一段时间内，金属3D打印技术被认为无所不能，然而作为技术本身，却有着不可忽视的局限性。3D打印区别于以往的减材制造，生产制造领域的专业人员若想成功运用这项技术充分发挥其潜力，就必须了解其制造过程，采用增材思维模式规避设计缺陷。3D打印铝合金复杂一体式散热片•金属打印方法当前，金属3D打印主要工艺包括SLM、EBM、3DP、LENS、LMD等类型，每种工艺各有特点并拥有各自的市场应用基础。金属3D打印比塑料打印要复杂的多，针对其复杂性，金属打印需要使用设备商认可的材料、工艺，但即便如此，仍然存在诸多失败风险。LENS、LMD都是采用喷粉形式输送金属粉末，激光在沉积点将粉末熔化成型，该过程也可使用金属丝完成，通常用来打印大型、低保真零件，也可用来进行零件修复。3DP用于金属打印是近几年才兴起的新型工艺，首先采用粘接方式实现零件成型，最后通过高温烧结实现冶金熔化。该工艺突破了SLM的效率缺陷与尺寸限制，成本更低，被大型制造商看好。SLM和EBM归为粉末床熔化技术，采用激光或电子束熔化粉末，相对于其他金属打印技术，粉末床熔化技术的制作效率较慢，但可以高精度打印复杂结构部件，零件强度高、耐用，随之而来是需要对零件进行更为仔细的设计。以上每一种金属打印技术都可以达到很好的效果，能够满足其应用领域，然而由于当前用户普遍缺乏设计制造知识，金属打印也常常被误解为无所不能。SLM打印的钛合金复杂结构部件，由网格代替实体•金属3D打印并非无所不能金属3D打印因可以制造传统工艺无法实现的设计而闻名，然而金属3D打印却也并非无所不能，并非所有的设计都适合用于金属打印。金属3D打印的服务商经常会被问及XX零件是不是可以打印，然而实际情况却是很多的设计无法“按照原样”进行打印，客户需要对设计进行修改，以规避金属打印的制造弊端。当一些客户把原来希望用SLS或者SLA打印的部件改用SLM制作时，会发现SLM做不了，这是因为金属打印相对来说更为复杂，需要考虑更多的设计问题。另一个常见的误解是金属打印优于传统减法制造方式，如CNC，实际上如果减法制造可以完成加工应该首先选择。CNC加工往往可以制造大尺寸零件，效率高，而且针对CNC优化的零件可能无法直接进行金属3D打印。金属打印如SLM、EBM打印尺寸较小，往往需要添加支撑和繁琐的后处理，这些都会改变原始的设计。金属部件打印时间越长，失败的风险就越高。零件在反复的加热和冷却过程中产生大量的应力，构建零件所需的时间越长，零件在打印过程中由于体积大而变形的可能性就越大，并且内应力会一直增加而无法在打印过程中释放。当应力达到一定程度时，零件会发生翘曲变形甚至脱离基板，此时打印失败。这种时候，CNC加工比金属打印要更快更经济。3D打印多孔髋关节置换部件可促进骨骼生长进入植入物•3D打印的优势和劣势与任何其他技术一样，金属3D打印也有优缺点，重要的是如何开发并利用好该工艺。金属打印的优势是可以创建高强度、轻量化的复杂部件，零件几乎完全致密，可制造传统手段无法加工的内部精密结构，而且产生的材料浪费极少。金属打印的另一优势与其可靠性有关。虽然构建金属零件需要找到最佳的参数、摆放角度以及相应的设计，但一旦确定下来，金属打印的一致性非常好，每次都会产生相同的部件。如此一来，对于给定的零件，金属打印零件性能的可预测性以及效率便不能被忽视。速度和成本无法引导人们追逐这项技术，这也是金属3D打印当前的劣势，较慢的打印速度以及高昂的成本严重限制了金属3D打印的推广应用。基于此，航空航天以及汽车行业成为该技术的早期用户，高强度、轻质量的结构极好的满足了这些行业的需求。有大量证据表明，高端应用正在推动金属3D打印的需求。相比于塑料3D打印，金属打印需要花费的时间更长，它通常还需要多次打印来验证和修复设计的合理性，以便实现后期的批量生产。即便如此，这项技术仍然带来了巨大突破。在零件进行打印之前，设计师应该考虑零件的首选材料，尽管设备商声称有很多材料可以用于3D打印，但实际上可用的材料很有限。材料工艺的开发会花费大量时间并需要反复验证，而且材料与设备工艺是一对一匹配，更换了设备或者更换了材料，工艺无法通用，这也是该工艺棘手的方面。目前常用的金属材料包括不锈钢、铝合金、钛合金、钴铬合金等，选择最合适的材料对于零件能否满足使用要求至关重要。金属3D打印另一需要考虑的问题是表面质量，由于逐层制造，有的位置还需要添加支撑，金属打印的零件往往表面质量较差，需要采用CNC二次加工或采用手工打磨和抛光。而且这些加工也仅能限于加工工具可以触及的区域，如果零件太薄或者太复杂，甚至无法进行表面处理。尽管金属3D打印并不像塑料打印那么容易，但由于工艺要求较高，优势也很明显，完善设计过程是值得的。•金属打印的趋势金属打印的零件往往需要二次加工才能使用，这使得金属3D打印将与传统的CNC加工配合使用，同时增减材一体设备也将占据一定地位，在一台设备中组合完成所有操作是有益的。CNC可以完成精细结构特征的加工，例如在打印的零部件上面加工螺纹、完善表面质量，将金属打印和CNC加工相结合将是3D打印服务商的一种模式。虽然增减材一体设备会成为市场增长点，但传统的金属打印机也会持续增长，业界希望3D打印技术走向主流。金属打印的发展和应用将取决于工程师和设计师对3D打印的广泛知识，设备商有责任分享这些经验。随着技术的发展，金属打印速度会不断得到提升，成本会逐渐降低，材料也会更加丰富。总体而言，只要敢于尝试，金属3D打印会为未来制造业的发展做出贡献。欢迎转发延伸阅读：看波音如何在集成机械设计中应用增材制造空客为未来航班生成仿生设计3D打印复杂钛合金镶件：挑战传统加工手段地位金属打印成本结构分析（上）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）：金属3D打印真相：优势、劣势及趋势

波音公司将增材制造技术应用于CST-100新型载人宇宙飞船的制造，以减少重量，节约成本和缩短交货时间。该团队因此获得美国宇航局太空飞行意识奖。CST-100新型载人宇宙飞船卫星设计具有极端质量临界、多功能结构、低产量、低占空比、高可靠性和快速市场化的特点。基于此，在航天器和卫星平台建设中，增材制造可实现高效设计流程，并能提供以往无法实现的设计解决方案的特点，为飞行器产品的设计和分析开辟了一个新途径。通过拓扑优化设计轻量化航天器结构通过702SP卫星开发计划，波音公司改变了其工程运行模式。技术团队建立了一种集成设计方法，所有机械元件都在一个技术领导下整合。首席工程师负责平台机械架构、负载路径、子系统集成、新材料开发以及负载开发、设计和制造的协同执行。首席工程师还负责各个分支的所有预算，不仅对设计负责，还对平台机械子系统的可制造性和测试负责。该模式的主要部分是主动使用增材制造，这使得“自由设计”成为可能。如今可以借助增材制造实现曾经无法加工的设计。这种新的制造方式使工程师采用新的思维模式进行思考，并在结构解决方案的开发中发挥创意。波音团队的成功取决于多个因素，包括拥有设计、应力分析、材料和制造工程经验的多技能团队，以及从概念到产品发布的完整所有权。增材制造的系统方法波音在航空航天领域使用增材制造的第一个重要应用是SES-15航天器。该团队确定了几个可行范围，包括在最低点表面安装光学平台的新设计。该架构需要一种系统解决方案，不仅适合使用增材制造，而且还要体现增材制造的部件在集成组件中的作用方式。仅靠增材制造无法产生显著的技术优势。但当增材制造与新的复合材料及粘合材料一起使用时，便产生出了轻质、低成本和热稳定性好的结构件。SES-15项目用于建立验收测试系统，该系统现已应用于波音空间和导弹系统中所有3D打印的飞行硬件。SES-15卫星带有3D打印部件随着增材制造技术的部署，波音已经开始收集关于制造成本和制造周期的数据，这些数据将在未来帮助决策。走向主流波音公司已经不仅仅将增材制造用于卫星和航天器制造，同时该技术也正应用于导弹、直升机和飞机。仅在太空系统中，一支小型、多技能的团队正在为飞行计划提供近1,000个增材制造的零件。随着增材制造成为主流制造技术，可以通过设计实现集成机械系统的可制造性改进和成本降低。如果没有充分理解和重新设计整个系统，就不可能优化增材制造组件。增材制造项目最有效的未来状态将是基于机械系统工程和集成设计的附加生态系统，这将由多技能工程师构成，他们在设计、应力分析、材料、制造和负载方面拥有丰富的知识，可为产品在生命周期内开发创新且经济高效的解决方案。 欢迎转发延伸阅读：空客为未来航班生成仿生设计3D打印复杂钛合金镶件：挑战传统加工手段地位采用点阵结构替代支撑实现轻量化和高强设计发动机制造：雄起的中国航空空间发射系统中3D打印技术的应用价值长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：看波音如何在集成机械设计中应用增材制造

想象一下，你正在飞往度假胜地的航班上，为了避免突然出现的湍流，飞机的机翼改变了形状；或者飞机在中途被撞击，撞击孔在你眼前慢慢自动密封；又或者飞机机体变成透明，你可以看到周围的一切风景。。。这是2011年空客推出的空中客车概念舱愿景，听起来充满漫威色彩，但这一切随着科技的发展，都在慢慢变成现实。空客与纽约建筑公司The Living、Autodesk和APWorks合作开发了世界上最大的金属3D打印飞机部件—仿生隔断。该隔断是将机组人员与乘客隔开的纤细而重要的隔墙，急救担架固定位置以及乘务员座椅折叠固定位置均集成其间，结构复杂、功能多样，制造过程充满挑战。隔断结构仿生设计设计人员针对隔断的结构进行了仿生设计，并采用先进材料进行金属3D打印，与传统隔板相比重量减轻45％，而且强度和功能更加强大。减轻的重量可以节省燃料并能减少每年超过100万吨的碳排放量。仿生隔断结构隔断结构的设计模拟细胞和骨骼生长，将所有接口点连接到飞机的主要结构，各个分区内结构互相连接，并通过计算机来测试这些基于生物学的设计，最终创建出独特的结构。设计团队最初目标是减轻30％的重量并保证性能，通过使用仿生设计，重量减轻达到45％。仿生设计在减重的设计中需要设置强度约束，设计团队通过软件模拟获得了隔断结构10,000多个设计排列，并依靠大数据分析来减少设计迭代的次数，最终确定具有最佳性能的结构。设计迭代在决定制造之后，空客公司使用三种不同的3D打印系统完成制造： Concept Laser M2，EOS M290和EOS M400（用于非常大的部件）。工作人员将整个隔离结构分成多个组件，按照组件大小选择合适成型空间的打印机，然后同时生产。创建一个完整的隔断至少打印七个批次。3D打印组件整个结构被分成116个组件，所有组件都有连接器，最终拼接完成之后工作人员对其轻盈的重量和坚固的强度印象深刻。该项目的负责人指出，过去的隔离结构几乎不可能实现减重，而今天通过仿生设计和3D打印可以轻松给部件减重。当前的金属打印机还只能打印小型的飞机部件，更大的成型空间意味着可以打印更大的部件。空客的目标是借助仿生设计实现驾驶舱甚至整架飞机的3D打印，就现在技术日新月异的程度，未来也未必不可能实现。虽然设备、材料、工艺组成了3D打印的三要素，但诸多案例说明，设计将是未来3D打印技术的关键。 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3D打印复杂钛合金镶件：挑战传统加工手段地位长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：空客为未来航班生成仿生设计

从过往的案例我们可以看出，materialise几乎渗透进入各种应用领域，不断挑战传统加工手段的地位，不断开拓3D打印在传统制造业中的深刻应用，航空航天领域便是其中之一。航天发射过程中，将每公斤物品送入卫星轨道的费用约为20,000美元，节省每一克都有助于提高空间探索的效率。Materialise与全球数字服务厂商Atos的工程部门共同合作，重新开发了一个广泛应用于卫星的钛合金镶件。在设计或制造航天器部件时，最大的挑战就是在不牺牲部件强度或性能的前提下优化重量。钛合金镶件广泛用于航空航天领域，在卫星等结构中用于传递高机械载荷。凭借精巧的优化设计并通过金属3D打印，新型钛合金镶件重量仅为原来的三分之一，性能也得到了改进。镶件置入夹层板结构钛合金镶件通常用来将其他设备与卫星连接起来，这样的镶件承受很高的负载，需要提升起又大又重的结构。这意味着它们必须具备很高的强度重量比，具有很高的强度和刚性，同时重量又必须非常轻。这些镶件被置入在航空航天结构中很常见的复合结构夹层板里，通过与夹层板的结合将载荷转移。传统镶件通常采用铝合金或钛合金通过机加工制造，其砖块形状的内部完全是实体，质量很高。除了材料的高成本之外，重型部件还会增加每次发射时航天器的运营成本。金属3D打印为航天结构件减重提供了契机。利用3D打印优化设计工程师面临着改变传统思维的挑战。这个设计旨在满足从概念阶段到制造阶段的所有要求。Atos依靠在航空航天工程和结构仿真方面的专业知识，从内到外设计了这个新型部件，提高了其整体性能。通过3D打印，物体的内部空间可以采用中空或轻量化结构设计。Materialise和Atos的工程师从减少部件内部的材料使用量入手，研发团队采用拓扑优化和晶格结构设计等先进技术，将镶件质量从1454克减少到500克。除了减轻重量外，团队还解决了原始设计中的热弹性应力问题。由于这些镶件在碳纤维增强聚合物夹板固化过程中已经被安装，因此会受到热弹性应力。优化设计降低了这些应力带来的影响并改善了载荷分布，延长了镶件的使用寿命。镶件横截面展示了内部的轻量化结构不莱梅Materialise金属3D打印工厂负责制作了新设计的两个钛合金（TiAl6V4）镶件。金属3D 打印已经证明其在航空领域的巨大潜力，之前没有任何手段可以达到如此之快的交付时间。Atos西班牙机械工程总监这样评价：“减轻重量将有助于提高卫星设备的有效载荷，并大量节省每次的发射成本。正是由于在如此短的时间内，在金属增材制造领域创造出这种高度复杂的产品，使得Atos和Materialise成为金属3D打印解决方案供应商中的佼佼者。”从过往的案例我们可以看出，materialise几乎渗透进入各种应用领域，不断挑战传统加工手段的地位，不断开拓3D打印在传统制造业中的深刻应用，推进变革，推动3D打印的发展。到目前看来，materialise只有一个。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3D打印磁性活化材料—赋予材料生命力粉末一致性对3D打印的意义Materialise e-stage有多逆天长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology未来，设计会更加重要！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印复杂钛合金镶件：挑战传统加工手段地位

在金属打印过程中，支撑能够起到导热和防止应力变形的作用，但支撑的存在也给后处理带来了诸多不便。镂空支撑的出现大大减轻了支撑的去除难度，同时有利于节省材料。拓补优化是实现零部件减重的重要手段，伴随结构优化的进行，零部件会出现大量的镂空结构，在SLM打印过程中不得不添加支撑以实现顺利制作。在Materialise的众多案例中，有一项是采用点阵结构来取代支撑实现轻量化和高强设计的应用。案例一：减重63%的钛合金航天部件GE Aviation 用3D打印制造了著名的一体化燃油喷嘴。他们是众多了解3D打印技术能对航空航天业产生巨大影响的公司之一。这不仅体现在供应链方面，也体现在减重方面，飞机更轻可以节省更多的燃料。使用与模拟和分析软件完全兼容的Materialise软件，用户可以制造出重量轻且强度高的工业金属部件。该部件在GE位于不莱梅的金属打印中心采用钛合金3D打印。与传统技术制造的部件相比，重量减轻了63%。如何制造高强度轻量化部件为了减少支架和支撑结构的重量，Materialise团队使用设计优化软件3-matic来检测哪些区域可以用蜂窝结构来替换，这些区域可以减少材料使用，同时能够保证所需的强度。然后团队确定了结构单元的大小和位置，并重新设计了部件以确保其可以实现打印。应用团队根据应力和可打印性修改了光束直径，并测试了最终设计中的应力积累，检查是否需要拓扑优化。经过多次仿真迭代后，支架重量减少了63%。最终结果●原本成为损耗的支撑被功能性的轻量化结构所取代●减少了后处理的工作量●材料使用量减少63%●由于减少了材料使用，并扩大了支撑面积，从而减少了热应力凭借3-matic与有限元分析软件之间无缝衔接，金属部件的强度和可打印性才得以保证。如此显著的减重可以大大减少飞机的燃料消耗和碳排放。案例二：气流冷却器在使用通风机产生气流时，由于产生的是层流，通风机的叶片会阻断一部分气流，导致效率降低。这个气流冷却器内部独特的鳍片设计有助于形成湍流，增加气流的流速。气流冷却器的外部是适合3D打印制造的随型冷却水道，起到最佳的降温效果。较低的表面温度有助于内部热空气向外扩散，获得与鳍片更大的接触面积，从而形成更大的湍流。鳍片中的点阵结构避免了对支撑结构的需求，既轻便又坚固。 设计时还做了精心考量，尽可能避免粉末被卡在部件内部。End无论是减重，还是可打印性，甚至如何提高性能，避免制造缺陷，设计将成为3D打印制造整个链条中极为重要的一环。欢迎转发延伸阅读：Materialise e-stage有多逆天3D打印光致变色材料（含配方）3D打印磁性活化材料—赋予材料生命力粉末一致性对3D打印的意义长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology点赞！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：采用点阵结构替代支撑实现轻量化和高强设计