3D打印机是一种集成度很高的现代设备，从激光、振镜到控制，打印机似乎笼罩着一层神秘面纱，而这其中的激光，更是妙不可言。激光犹如火把，是实现层层制造的能量源泉，也是最为精密的核心器件。3D打印用主流激光器的种类包括紫外激光器、光纤激光器以及CO2激光器，YAG激光器也曾被使用，3D打印机会根据成型材料的不同匹配不同的激光器。然而激光器制造作为一个独立的产业，其不断的发展使它们与3D打印工艺的匹配也发生了很大变化。光固化用紫外激光器有很多类型，如早期的氦镉激光器（波长325nm，功率15-50mw）或氩离子激光器（波长351-365nm，功率100-500mw），这些激光器曾应用在初期的SLA设备上，激光束光斑大小为0.05-3mm。目前光固化普遍使用固体紫外激光器，输出波长可以稳定为355nm,输出功率接近800mw且可调，寿命明显增长，只需要更换激光二极管就可继续使用。紫外激光器光固化过程激光烧结技术采用的是二氧化碳激光器，输出波长为10.6μm，功率可从几瓦到几万瓦，光束质量极高，常被用来加工非金属材料（对该波长具有很高的吸收率）。在激光烧结技术中，CO2激光器的功率选择几十瓦即可，光斑直径在0.4-0.5mm左右，可用来烧结尼龙、覆膜砂、陶瓷以及PS粉末等非金属材料。此外，早期的LOM也是采用CO2激光器进行轮廓切割。CO2激光器烧结过程金属打印用激光器经历了几个发展阶段，主要有CO2激光器、YAG激光器以及光纤激光器。CO2激光器的本身输出波长很长，金属材料的吸收率较低，因此早期金属打印用的CO2激光器功率动辄几千瓦。YAG激光器能够输出1.06μm的波长，与金属的偶合效率高、加工性能良好，一台800W YAG激光器的有效功率相当于3KW CO2激光功率。后来随着光纤激光逐步被推向商业市场，YAG激光的弊端便不断显现出来，采用更加集成、电光转换率更高、性能更稳定的光纤激光便成为金属打印发展的一大趋势。光纤激光器激光熔化金属粉末过程目前，虽仍有较少YAG激光器用于金属打印，但绝对多数已被光纤激光占据市场。SLM用光纤激光输出波长通常为1.07μm，峰值功率有200w、400w、500w、1000w等几个级别，扫描光斑一般为80-150μm以内。欢迎转发TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。延伸阅读：俄科学家采用新技术为飞机“瘦身”约一吨您的下一航班将使用3D打印的引擎部件深度阅读：看3D打印如何助力世界最先进机器人从嫦娥四号登月，看航天529厂如何实现3D打印在轨应用视频案例：3D打印、区块链和人工智能如何融入实际生产长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印用主流激光器的种类及特点

增材制造正在许多行业获得使用，航空航天更是如此。笔者在往期文章中已多次谈到3D打印火箭发动机以及西门子的涡轮叶片，越来越多的应用看起来似是如火如荼，让很多人只有羡慕的份儿。航空工业是如此青睐3D打印，仅仅是因为它能节省成本、能进行复杂制造？波音、空客这些航空航天巨头下一步又要走向何方？本期以空客为例，谈一下航空应用，以及背后的认证问题。空客选择3D打印的原因空客一直都在投资增材制造技术，该公司基于新的设计自由度，获得了业界前所未有的创新生产解决方案。这里，我们再系统梳理一下3D打印制造方式的优势：3D打印制造优势零部件坚固耐用，性能优于铸件、接近锻件，甚至在一些情况下优于传统锻件；节省材料，降低生产成本；快速制造，加工周期短；一体化制造，减少零件数量，降低组装成本；复杂结构制造，可制造传统方法无法实现的复杂制件；分布式生产，无需集中的、固定的制造车间。在航空领域，最重要的是实现器件轻量化，飞机越轻，所需燃料越少，载客越多，可以再次降低成本使公司受益。3D打印在降低生产成本的同时，制造的部件具有优异的重量与强度比，这足够引起航空公司的兴趣。增材制造为航空业盈利实现了良性循环。 空客3D打印应用除此之外，当某些部件（如座椅）需要升级改造，原有的分包商无法生产时，空客转向增材制造解决问题。事实也证明，增材制造是最有效的解决方案。他们能够重新设计零件并快速3D打印，而无需通过分包商制造与运输，无需等待订购周期，这在国内航空公司也实现了较好的应用。空客下一步如何做？未来，空客会继续增加增材制造技术的投资用于批量生产。自2019年1月起，空客新型客机发动机PDOS引擎支架将首次采用3D打印制造。空客公司与GE Additive和GE Aviation紧密合作，由后者生产的该3D打印发动机部件已获得美国联邦航空管理局（FAA）的批准。GE 3D打印的钴铬合金引擎支架PDOS支架也叫作电动门开启系统支架，在引擎架构中起着非常重要的作用。具体的说，是当飞机在地面检修发动机时，该支架可以打开和关闭发动机的风扇罩门。之所以放弃传统加工方式进而使用3D打印，是因为后者能够减少90%的材料浪费并能减轻10%的重量，不仅设计、加工周期短，还降低了总体制造成本。虽然这个支架仍是在地面使用，但这对于民用航空来说，仍然是一大进步，因为从认证角度来说，民航相比军用的审查更为严格。复杂的航空认证看起来似乎就是一个简单的零件，一项简单的3D打印应用，但通过认证背后包含的内容颇多。下面，我们展示德国在增材制造领域资格认证的一些内容，帮助最终用户在生产中成功应用增材制造技术。1. 设备认证用于打印的设备需要进行一系列的检验和测试，以客观验证是否满足最终产品质量的所有必要要求，其中还涉及机器的安装、运行以及维护程序。除一般质量管理所需的标准操作程序和工作说明外，机器认证在每个关键工序上需要详细的作业指导书和标准表格。此外，还必须建立生产、维护和质量保证的协议。PDOS引擎支架由Concept Laser M2打印2. 材料认证材料认证直接涉及航空安全性，没有经过认证的材料也不会被航空部门接纳。这些认证包括用于航空航天装备零部件增材制造的原材料制备工艺要求、规格、成分组成以及性能要求等。标准可以支持航空航天装备关键部件的认证，并保证供应链内材料性质数据的完整性与可追溯性。3. 质量与安全认证为了保证零件质量，并监测材料、零件和工艺性能的偏差，必须建立持续、全面的质量保证。质量保证步骤必须包括在过程验证中，并且它们的措施必须能够检测和评估零件性能。这些质量保证措施包括流程检验、粉末组成分析、精度测量、拉伸性能测试和无损检测等。4. 人员认证只有合格的人员才能在工业“连续”生产中成功实施和鉴定高度复杂的增材制造工艺。由于航空业是要求苛刻和高风险应用的行业，增材制造人员资格的重要性将在不久的将来持续增长。德国因此出台了增材制造从业人员国家标准DIN 35225，这其中就包括了激光粉末床熔融系统操作人员的身体和技能要求，如视力、动作协调性，以及理论和实际操作标准。德国人的标准，只怕具有很高的严肃性，操作人员通过严格认证的周期会很长。上述提到的只是所有认证相关的一部分内容，倘若材料、设备工艺甚至环境发生改变，相关的认证还得从头来过，而且经常要回头看，这可以称得上牵连甚广，具体内容不做展开。如今关于认证的话题提的越来越多，门槛也越来越高，对于安全，是慎之又慎。END增材制造在航空领域大规模使用将是大势所趋，只是时间问题，相关认证标准也会越来越成熟。成功实施合格的增材制造生产标准并创建可行的应用案例，必须在整个公司内传播专业知识，这涉及研发、工程设计、生产采购以及一般管理部门，这些都将为通过认证并成功应用创造机会。这也突出表明，一般性的增材制造服务公司，越来越难以进入这个领域，看明白就好。TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票资料下载请加入3D打印技术参考QQ群：867355738在校生3D打印专业知识交流与分享，寻找工作机会，请加入高校人才社区交流群：942944143延伸阅读：Week4：3D打印一周招标及精彩点评空客为未来航班生成仿生设计由EOS帮助空客A380优化高压液压阀块质量和结构得到的启示看东方航空如何将增材制造运用到民航维修改装领域看波音如何在集成机械设计中应用增材制造长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：您的下一航班将使用3D打印的引擎部件

亚马逊自2013年开始上线3D打印业务，从开始卖打印机和材料发展到收购Shapeways开展3D打印服务，亚马逊在3D打印领域的重视程度可见一斑。跟中国的淘宝和京东一样，从亚马逊的销量我们可以看出3D打印品牌被国外客户的认可程度，其中不乏中国产品，本期我们来看下亚马逊十大最受欢迎的3D打印机。TOP 1 - Anet A8这是今年亚马逊最受欢迎的3D打印机之一，价格为169美元。设备开源，能与ABS、PLA、尼龙等多种材料兼容，配备液晶显示屏和5个按键，成型尺寸为220x220x240mm。它的价格和功能使其成为亚马逊所有品牌中最受欢迎的3D打印机之一。TOP 2 - Monoprice Select MiniMonoprice select mini打印尺寸只有120x120x120 mm，可打印PLA和ABS，适用于办公室、学校和居家使用。打印机配备简化的液晶屏，预先完成校准，无需太多的3D打印知识即可使用，满足初级用户体验。目前价格192美元。TOP 3 - The Creality CR-10这台打印机是一台自组装机器，成型尺寸为300x300x400mm，可打印ABS和PLA，也兼容木质材料。该打印机是亚马逊今年最受欢迎的3D打印机之一，售价419美元。TOP 4 - Flashforge Finder这款小型桌面3D打印机目前价格为299美元，由中国闪铸科技于2015年开发，打印尺寸为140x140x140 mm，可打印PLA。由于其设计紧凑而且易于使用，该产品成为教育行业和儿童家庭使用的理想选择。该打印机还可以连接WiFi并具有自动校准系统。TOP 5 - Anycubic I3 Mega深圳Anycubic科技于2016年推出了Anycubic I3 Mega FDM打印机，成型尺寸为210x210x205mm，设备精度高、稳定性好，独特的加热结构使模型冷取不费力而且底面非常平滑。该打印机可兼容PLA、ABS、、HIPS以及木质耗材等。目前亚马逊上市售价为328.99美元，国内售价要低一些。TOP 6 – 启迪科技X-one中国启迪科技推出的X-one 3D打印机打印体积相对较小，尺寸为140 x140x140mm，3.5英寸触摸屏简单易用，主要打印ABS，目前售价279美元。TOP 7 - Da Vinci Jr.1.0XYZprinting推出了多款3D打印机，包括Da Vinci Jr.1.0，其打印体积为150x150x150mm，自动校准和自动加热传感器功能使其易于使用，升级的设计使其更具安全性，对儿童及初学者非常有吸引力，适合家庭、学校和办公室使用。目前售价240美元。TOP 8 - Weedo M2Weedo M2台式3D打印机由中国制造商Weedo生产，售价399美元，在亚马逊上极受欢迎。其打印尺寸为150x130x170mm，可打印PLA。Weedo M2采用封闭式框架设计，可减少噪音和颗粒物排放，自动断电，空气过滤器可保持更安全、更清洁的环境。这款入门级3D打印机专注于安全、有效和实用，是初学者和儿童的理想选择。TOP 9 - Dremel Digilab 3D20Dremel是一家美国工具制造品牌，于2014年进入3D打印市场，其开发的Digilab 3D20打印尺寸为255x155x170mm，配备WiFi功能，便于启动，也在亚马逊收到欢迎，目前售价约599美元。TOP 10 - Sindoh 3DWOX DP200Sindoh 3DWOX DP200由韩国Sindoh公司开发，设置简单、稳定性好。该打印机具有封闭式框架，配备自动调平系统，具有喷嘴清洁和自动装载等功能，可轻松更换阀芯，成型尺寸为210x200x195mm，兼容PLA和ABS，目前亚马逊上售价1299美元。我们不管国外的品牌怎样，单就国内的FDM设备商，有多少闷声发大财的。欢迎转发资料下载请加入3D打印技术参考QQ群：867355738在校生3D打印专业知识交流与分享，寻找工作机会，请加入高校人才社区交流群：942944143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）：中国占据四席：亚马逊十大最受欢迎的3D打印机

还记不记得笔者曾在过去的一篇文章中提到，也许未来SLM设备会根据特殊材料配备不同的光源类型？针对高反射、难熔金属专门设计的打印机可能会成为未来SLM发展的一个分支方向。在Fraunhofer公布将使用绿色激光进行纯铜材料打印不久，通快公司却抢先一步推出了配备绿色激光的金属SLM设备，并于Formnext展示。目前已知的唯一配备绿激光的SLM设备金属打印机配备哪种激光，这涉及到材料对激光吸收率的专业问题。目前几乎所有的SLM设备均配备光纤激光，绝大多数金属材料也对该波长具有较高的吸收率。然而在军工、航天、电子、珠宝领域常用到的纯铜及其他贵金属，却对该波长具有极高的反射，所带来的伤害极大（查询延伸阅读），严重限制了相关应用的开展。金属材料对不同波段激光吸收率前期Fraunhofer研究发现，此类金属对绿色波长激光具有较高的吸收率，并提出使用绿激光替代原光纤激光的设想。TRUMPF在上周法兰克福展会上展示的TruPrint 1000，配备具有脉冲功能的新型绿色波长激光器，展示了其3D打印纯铜和其他贵金属的能力。由于铜非常适合生产导电电感和热交换器，该突破可能对机械和工程应用具有重要意义。通快展示的绿激光打印的纯铜部件此外，绿激光也可以用来打印金、银以及其他贵金属，能够展示更佳的细节并减少材料浪费，相比铣削或铸造更经济。因此绿激光SLM也适合用于珠宝行业。500℃高预热温度防止翘曲、开裂、变形当前主流的金属打印机底板预热温度通常在150度左右，在打印钛合金时经常遇到零件开裂的问题，这是因为激光虽在熔化的表层具有较高的温度，但底层温度逐渐下降，温度的差异导致部件内部产生应力并形成裂缝。面对同样问题的还有高碳钢，如模具钢1.2343，这是一种韧性很好而且耐磨的材料，同时该材料还具备较好的散热能力，常用来制作工具和模具。该材料在打印过程中也存在开裂的风险，在增材制造中一直是一种具有挑战性的材料。SLM打印开裂问题通快展示的另一台打印机TruPrint 5000配备的还是传统的光纤激光器，其亮点在于它能够达到高达500℃的预热温度。通快通过将基板维持在高温度，在打印过程中底层部件温度不会出现剧烈下降，这大大降低了零件不同部位的温差，减少了应力产生，碳钢的打印质量和表面明显好于低温度预热和无预热的情形。这为制造商打开了制造成型工具、冲头和模具的大门。TruPrint 5000的高预热功能还可以为植入物和假肢生产提供优势，在钛合金零件的打印过程中可以减少应力和提高质量。据通快介绍，高温预热还可以消除零件对支撑结构的依赖程度，在很多情况下，甚至无需支撑结构；同时，高温预热还可以减少对后续热处理的需求。不过，这些还得验证。欢迎转发资料下载请加入3D打印技术参考QQ群：867355738在校生3D打印专业知识交流与分享，寻找工作机会，请加入高校人才社区交流群：942944143延伸阅读：高导电铜的3D打印工艺及应用重点解析：铜材料的直接打印问题长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：TruPrint 1000：目前已知的唯一配备绿激光的SLM设备

笔者在前几期曾发布一篇名为《人工智能和3D打印：满足制造业未来》的文章，细数当下AI和3D打印如何结合生成创新设计。就在前几日，NASA宣布他们与Autodesk合作，借助这两项先进技术打造了史上最炫酷的行星着陆器“spider”，再次将两项先进科技的结合推向前台。 Spider着陆器2012年，NASA将好奇号发射到了距离地球5500万公里之外的火星，到目前为止，在过去或现在都没有找到关于火星生命的证据。NASA喷气推进实验室（JPL）的设计师和工程师这次将目光锁定在了距离地球更远的土星及其卫星。众所周知，太空发射具有高昂的成本，任何重量的增加意味着需要消耗更多的燃料。在航天器结构完整性和耐久性允许的情况下尽量减重，便成为各航空大国都在追求的目标。合作背景针对此项目，Autodesk主动向JPL寻求合作，后者则提出了一个非常明确的目标：找出减轻深空着陆器重量的方法。行星际着陆器需要在远低于零的温度下执行复杂的操作功能，并且要承受比地球上大几千倍的辐射水平，但首先，它必须有足够的燃料才能到达目的地。Spider着陆器渲染图在太空探索中，升空时的重量是最重要的考虑因素之一。从结构有效载荷中节省出来的每千克质量，可以大大提高传感器和科学仪器的有效载荷。在零风险和使用潜力之间取得平衡在很多行业，试错可以推动产品改进。但在太空探索中，失败的代价太高，任务通常只允许一次成功，很少有B方案，因此可以理解包括国内航空在内的所有航空公司都如此谨慎小心。JPL团队在此项目中坚持使用已经验证过的材料，如钛合金和铝合金，这些材料可以承受恶劣的空间环境，也能够进行CNC加工等经过验证的制造工艺。与此同时，他们需要探索新技术可以带来什么，这里面有成本因素也有避免被其他公司淘汰的担忧。他们总是在零风险和使用潜力之间取得平衡。项目成员精心组装着陆器的组件在JPL内部会有专门的部门尝试新工艺，并推荐能够对特定任务抱有安全承诺的团队。他们一直谨慎的将新技术融入工作中，尝试新技术，同时将风险降到最低。利用AI实现30%甚至更高的性能提升最初10%的减重并未引起JPL的兴趣，真正的变化发生在Autodesk开始借助AI软件。使用云计算、机器学习和实验生成设计技术，快速生成一系列适合工程师设定的特定约束的设计解决方案，它使设计团队能够探索更广阔的设计空间，同时仍然受到制造工艺和性能需求的约束，也即生成的设计必须能够通过现有的制造手段加工出来。3D打印、CNC和铸造 - 用于制造着陆器的不同部件JPL团队探索了多个结构部件的实验性生成设计，包括放置科学仪器的内部结构和将着陆器腿部连接到主有效负载箱的外部结构。其中一些部件最终通过3D打印制造，与最初的基准设计相比，外部结构的质量减少了35％。着陆器约2.5米宽，1米高与此同时，AI生成设计的另一个主要好处是它使JPL团队能够快速迭代设计。随着设计的成熟和新的性能或环境数据的出现，AI生成设计可以让客户快速创建新结构。大多数团队通常需要2-4个月才能完成的修改，使用AI则可以在2-4周内完成，设计人员只需要更新约束条件，而不需要从头重新开始，这也使得设计过程发生真正革命性的改变。END创建一个能够承受极端条件的着陆器是一项巨大的挑战，JPL的设计人员正在研究和使用他们掌握的所有新技术。目前，AI生成设计的应用仍然被视为JPL内一个发展性的研究项目。但把看似不可能的事情变成可能是JPL的特色，正如上世纪60年代大型计算机计算能力的突飞猛进帮助太空计划达到新的高度一样，AI生成设计等技术正在太空探索中创造新的可能性，使我们能够更进一步、更多地了解我们在宇宙中的位置。欢迎转发资料下载请加入3D打印技术参考QQ群：867355738在校生3D打印专业知识交流与分享，寻找工作机会，请加入高校人才社区交流群：942944143延伸阅读：人工智能和3D打印：满足制造业的未来先进材料正在塑造聚合物增材制造的未来焦点：3D打印大规模制造面临的挑战长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：创新设计：NASA借助AI和3D打印制造spider行星着陆器

Formnext 2018已经开始，各路3D打印大咖云集法兰克福，国内铂力特、华曙高科、汉邦科技、苏州倍丰等企业携各自主力机型纷纷亮相，中国企业再次实现品牌输出。每年的Formnext展会都是企业展示最新技术的最佳时机，今年也不例外，目前已知Stratasys、3D Systems、Desktop Metal都已公布最新技术细节，本篇跟随笔者赏析他们的进步。Stratasys揭示LPM金属打印工艺细节Stratasys介绍，LPM技术是结合了粉末冶金和粘结剂成型的新型金属3D打印工艺，在操作和成本方面能够提高短期金属零件生产的效率。该技术已在Stratasys开发多年，基于该公司专有的PolyJet喷射技术，并使用常用的冶金粉末。 Stratasys LPM金属打印工艺笔者认为这其实就是3DP成型工艺，通过三步成型：铺粉、压实和打印。具体过程可以通过视频展现，不做介绍。对粉末层压实目的是使其致密，分块式的层层基板挪动，不知是不是真的能提升效率，也许这只是一个工艺过程的分布式介绍，实际的设备并非如此。打印完成的零件首先进行冷等静压处理，致密度可以达到99%，之后进行脱蜡和烧结成型。大体过程和常规的金属3DP工艺并无二至，在后处理工艺方面多了一项冷等静压过程。冶金粉末成本更低Stratasys LPM工艺瞄准的主要是汽车、航空航天和国防领域需要生产实验零件、在产品升级和报废期间需要进行小批量制造，以及需要非标、轻量、复杂零件定制的企业和制造商。目前基于该工艺的设备正在与OEM和Tier-1进行闭环反馈验证。3D Systems实现设备升级改造本次展会，3D Systems推出DMP Flex 350和DMP Factory 350金属打印系统。3D Systems DMP Flex 350和DMP Factory 350DMP Flex 350是DMP 320的后续产品，该平台集成了改进的气流技术，使设备达到了更高的可重复性和工艺的稳定性，并提高了打印效率（与之前的型号相比提高了15％）。 3D Systems自动化、可扩展金属打印解决方案DMP Factory 350具有与DMP Flex 350相同的功能，但增加了一个集成的粉末管理系统。这也反映出，SLM系统整体正在向着一体化、无尘化方向发展。DMP Factory 350还包括实时过程监控功能，用户能够分析和优化打印参数，获得更高质量的产品。与此同时，DMP Factory 350是一种可扩展的金属增材制造解决方案，使企业能够从生产过渡到3D打印。3D Systems还推出了一种新的铝合金材料AlSiMg0.6这两款在Formnext上亮相的新机器专为全天候可重复的金属零件生产而设计，使打印机能够最大限度地正常运行和产出。Desktop 金属粘结剂喷射成型系统进一步提升速度本次Formnext，Desktop Metal宣布其粘结剂喷射成型系统得到大量改进，使之更加适合批量生产。Desktop Metal Production系统被市场称为世界上最快的金属打印机，零件单件成本最低，并且具有当前市场上最大的成型尺寸。Desktop Metal DM ProductionProduction系统升级后集成了许多新功能，喷嘴数量达到32768个，能够以每秒30亿滴的速度喷射到粉末层；新系统还配备了两个全宽度的打印喷头，改进了粉末铺设机构，可以快速铺设粉末并打印。该公司称该系统是“粘结剂喷射系统中的最复杂的单程喷墨打印头”。最终，Production系统打印速度高达12000cm3/h（据称是市场上的当前金属机的最快打印速度），成型尺寸达到750 *330*250mm（比之前公布的尺寸提高了225％），可成型工具钢、低合金钢、钛和铝。值得注意的是，Production系统是第一个配备工业惰性环境的粘粘剂喷射成型系统，具有气体循环和溶剂回收功能，可安全打印活性金属。最后，Desktop Metal强调Production系统能够每小时打印超过60公斤的金属部件，新产品更加适用于大规模生产。总结每一次的技术进步，实际上都要进行很多突破，仅是SLM过程中的气流均匀稳定，都需要非常多的优化，相信上述企业以及国内的设备商也是付出了很多努力。Formnext是新产品争奇斗艳的绝佳机会，笔者身未至，心向往之。欢迎转发资料下载请加入3D打印技术参考QQ群：867355738在校生3D打印专业知识交流与分享，寻找工作机会，请加入高校人才社区交流群：942944143延伸阅读：Desktop Metal金属机---DM production基于粘结剂喷射和SLM的金属3D打印性能对比分析正面PK：HP Metal Jet和SLM谁更快，更具性价比基于粘结剂喷射和SLM的金属3D打印性能对比分析长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：Formnext :Stratasys、3D Systems、Desktop Metal技术革新及点评

聚醚醚酮（PEEK）被称为21世纪最有前途的材料聚醚醚酮（PEEK）是一种高性能的特种工程材料，被称为21世纪最有前途的材料，其特点是具有优异的性能组合，这些性能包括机械性能、耐化学性、热性能、生物相容性和电性能。这些优异的综合性能，使得PEEK在航天航空、汽车、医疗、石油化工、电子及半导体、模具...等领域的应用受到了很高的关注度，其应用正在逐步深化。一迈推出PEEK材料免费打印活动PEEK材料3D打印工艺近年来得到了不错的发展，国内外有不少3D打印企业投身于此，中国的一迈智能（IEMAI 3D）就是其中一家。一迈认为3D打印技术已经进入深化行业应用的关键时期，高性能材料应该受到重视，但PEEK材料高昂的打印成本，让很多企业仍然保持观望态度，使得应用深化的速度相对缓慢。因此，一迈推出PEEK免费3D打印活动，希望助力推广PEEK材料3D打印的应用。活 动 详情我们将在活动中提供以下内容：1、30个免费打印名额：我们会从所有报名者中选取30个免费打印的名额，模型打印限重100g以内，运费到付；2、所有报名者均可获得：所有报名者均可获得PEEK拉伸测试样条2根、PEEK线材样品1份、拉伸实测报告1份、材料说明书一份、一迈高温产品宣传页1份，运费到付；3、应用白皮书：感兴趣的用户可发送应用白皮书电子档；报名活动的步骤：1、导出STL文档，命名为“单位名称”，写明打印要求，发送allen@foxmail.com;2、扫描上图中的二维码或打开文章末端“打开原文”，即可进入报名链接；3、填写链接中的信息，并提交； 4、等待我司联系回复，确认报名情况；关于一迈：高性能材料3D打印解决方案1、高温3D打印机： 支持断电续打、无料提醒、WIFI控制、云打印 MAGIC-HT-PRO：310*310*480mm、快拆式双高温头、450℃打印温度120℃恒温腔、130℃热床，配套耗材干燥箱及工具抽屉，支持高温支撑材料HT-Support；MAGIC-HT-L：310*310*480mm、快拆式双头、450℃打印温度、90℃恒温腔、120℃热床；MAGIC-HT-M：尺寸220*220*220mm、快拆式单头、450℃打印温度、90℃恒温腔、120℃热床。2、高温材料系列： 获得CE/ROHS认证 PEEK：1.75mm线径，420-450℃打印，原材料有FDA、ISO10993-5、ISO10993-10、USP88等医疗认证； PEI：1.75mm线径，360-420℃打印，ULTEM 1010/9085原料生产； PPSU：1.75mm线径，370-430℃打印，耐高温、综合性能良好； 高温清洁材料：1.75mm线径，450℃清洁，有效将喉管杂质带出，保持喉管通畅；3、软件系列： 软件优化，更适合高温3D打印3D打印机控制软件：已获得软件著作权，登记号：2017SR401673；切片软件：更加适合高温系列3D打印机。更多产品信息，请留意公众号或官网欢迎转发资料下载请加入3D打印技术参考QQ群：867355738在校生3D打印专业知识交流与分享，寻找工作机会，请加入高校人才社区交流群：942944143延伸阅读：先进材料正在塑造聚合物增材制造的未来PEEK特种塑料应用实例及当前打印工艺中国企业：一迈智能打造中国本土高性能聚合物打印机长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：推动PEEK 3D打印应用，一迈发布免费PEEK 3D打印活动

难熔金属材料具有高熔点及特有性能,在国民经济中占有重要地位,一直以来作为高新材料加以发展。这类材料由于熔点高、高温强度高,给冶炼加工也带来很大困难,因此大部分难熔合金都采用粉末冶金工艺制造。随着对难熔材料成形复杂结构及降低成本、提高效率的要求,传统的粉末冶金工艺也显示出了其不足:需要昂贵的工装模具、复杂工艺过程，而且难以成形出复杂的三维实体零件。在此情况下，采用增材制造实现难熔金属成型，便成为一种有效途径。 材料钨钽钼铌熔点(℃)3400300026002470在现有常用的金属增材制造用材料中，熔点较高的应当是金属钛，其熔点达到1660℃，而难熔金属的熔点比之高出1000-2000度，即便采用激光成型，也存在一定困难，所以使用也比较少。随着激光成型设备的升级、制粉工艺的进步以及材料使用需求的不断提高，对难熔金属进行激光成型逐渐被开展，到目前为止，也已经取得了很大进步。1. 钨及钨合金钨的熔点高达3400°C，是熔点最高的金属材料，高温强度和抗蠕变性能以及导热、导电和电子发射性能都好，比重大，除大量用于制造硬质合金和作合金添加剂外，钨及其合金广泛用于电子、电光源工业，也在航天、铸造、武器等部门中用于制作火箭喷管、压铸模具、穿甲弹芯、触点、发热体和隔热屏等。飞利浦企业打印的壁厚小于0.1mm的纯钨准直器，薄壁有助于最大限度减少X射线散射钨材料的3D打印工艺以SLM为主流。2014年飞利浦利用EOS金属机开发出纯钨SLM工艺，并将其应用于X射线透视设备（如CT/PET/SPECT）上的高精度零部件制造。铂力特打印的钨合金光栅华中科技大学2010年左右即已开展钨合金的SLM工艺研究，但受限于多种因素并未引起太多关注并得到应用。2016年在珠海航展期间，铂力特展出了钨合金打印的光栅器件，最小壁厚0.1mm，但对其是否实现应用，铂力特并未进行详细介绍 。多孔钨固定件同年，华曙高科与某航空单位合作，制作了钨合金芯片散热器固定件，多孔变径结构一次成型且无需后期机加工，大孔尺寸为 1.5±0.02mm，小孔尺寸为0.5±0.02mm，工件致密度＞96%。但华曙高科采用的钨粉并非球形粉末。除此之外，GE采用电子束熔融技术开发了钨材料成型工艺，并将其应用于X射线和CT扫描仪上的过滤装置。钢铁研究总院采用EOS设备于近年开展了纯钨球形粉末的成型工艺研究。3D打印对于钨这种难加工材料的精加工，是一种有效手段。2. 铌基合金铌合金具有良好的抗血液腐蚀的能力,可制作血管支架；同时由于其比重小、强度高、韧性好、易焊接等优点，也是制造航空航天高温部件的重要材料。纯铌的熔点为2470℃，但针对纯铌的3D打印工艺开发笔者未能找到相关报道。铌2014年美国空间零部件供应商Metal Technology（MTI）宣布成功开发一种名为C-103的铌基合金3D打印工艺，采用的设备为3D Systems的ProX 300打印机。该材料熔点为2350℃，具有极好的耐热性，质量轻、可靠性好，而且具有经受强烈振动和低温的能力，被广泛用于航空航天。C-103铌基合金成分表C-103铌铪钛锆钽钨含量(%)余量10.00.7-1.30.70.50.5C-103铌基合金SLM成型实验C-103铌基合金最开始在NASA阿波罗指挥模块中使用，MTI针对此材料开发3D打印工艺，为其获得洛克希德马丁、穆格、NASA等客户的空间部件订单打开了大门。3. 钽多孔钽也被称为小梁金属,在医疗领域已安全己使用多年,它不与起搏器电极箔发生相互作用，不透过X射线,可用于颅骨修补。近年来, 钽棒已被用作全髓关节和膝关节植入物、脊椎关节植入物和骨坏死的早期治疗。钽金属属于难熔金属，熔点高达2996 ℃，其3D打印工艺难度大，对粉体性能、激光熔化参数、设备稳定性、铺粉质量、打印精度等要求很高。2016年Metalysis3D打印的钽材料2016年，英国公司Metalysis开发出金属钽球形粉末，并开展了3D打印及医疗方面的研究，证明了钽粉在SLM制造医疗植入物中的有效性。全球首例3D打印钽金属修复体2017年，我国西南医院完成全球首例3D打印钽金属修复巨大骨缺损手术，产品由株洲普林特增材制造有限公司采用华曙高科设备打印。同年斯坦福材料公司开始研究钽粉在髋关节等生物医学中的应用。斯坦福材料公司3D打印的钽金属髋关节假体2018年，西安赛隆金属成功利用自主研发的电子束金属3D打印机打印出钽金属。致密度高达99%，孔隙率> 70％，并获得科技部“个性化多孔钽植入假体粉床电子束增材制造关键技术和临床应用”重点研发计划的支持。4. 钼钼具有极好的物理、化学和机械性能,常被用作玻璃加工、航空航天和高性能电子部件材料。相比于其它难熔金属, 钼的密度要低得多,这表明钼的比强度较高,为要求减重应用的场合带来实效。2017年，国内清华大学开展了纯钼选择性激光熔化中的致密化和裂纹抑制研究，致密度达到99%。2018年，美国橡树岭国家实验室（ORNL）采用Renishaw激光熔化系统成功实现放射性同位素钼-99（Mo-99）成型，作为现代医学中最常用的放射成像同位素，3D打印Mo-99成为美国医疗保健材料商业化生产的重要一步，同时，这也是3D打印有史以来第一次放射性材料成型。关于钼材料的3D打印商业应用，还鲜有报道。总结衡量一种金属材料能不能进行激光熔化成型，不能仅凭熔点高低，它还与材料成分、材料性质有重要关系。不必迷信“第一次”“首发”这样的字眼，能够打印和能够做好、能够应用有很大区别。文中提到的对一些材料进行研究的机构，也只是一部分而已。敢于尝试，就能获得一些经验。欢迎转发资料下载请加入3D打印技术参考QQ群：867355738在校生3D打印专业知识交流与分享，寻找工作机会，请加入高校人才社区交流群：942944143延伸阅读：Fraunhofer开发薄壁零件后处理消振结构从气流和零件摆放角度探讨SLM打印表面质量金属材料选择性激光熔化过程中的冶金问题和质量控制Fraunhofer 开发VCSEL工艺减小金属打印过程中内应力长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：激光成型高温难熔金属材料的种类及应用

材料的可用性和性能是影响其应用的关键因素。截至目前，金属FDM可用材料包括17-4、316L不锈钢，6061铝合金、In 625等；金属粘结剂喷射可用材料包括17-4、316L、304不锈钢以及青铜合金等等。目前，只有SLM能够成型较多的金属材料，包括铝、钛、镍、钢、贵金属、高温金属以及镁等其他正在开发的材料。理论上，每一种可焊接材料都可以用于激光粉末床成型。关于激光成型的金属材料的机械性能已经被大量研究，工程人员对SLM也比对研究较少的金属烧结成型技术具有较高的接受度。材料可成型示意原则上，所有已知可用于MIM的金属也可用于粉末床成型烧结技术，特别是采用激光成型困难的铜和碳化物材料，因此具有广阔的应用前景。此外，铝合金烧结存在一些困难，用于烧结成型仍具有挑战性。材料性能—密度本研究，以316L和17-4PH不锈钢为例对比材料性能。这两种材料可用于SLM、MIM、金属FDM以及3DP工艺，具有最佳的可对比性。研究数据基于来自9个不同供应商的50多个样本。材料密度分析高材料密度对于良好的机械性能如拉伸强度和疲劳性能是至关重要的。此外，由于设计限制，所有携带流体或气体的组件都需要达到一定的致密度，因为密度与壁厚以及零件的可渗透性具有重要联系。对于孔隙率的分析，通过光学显微镜分析每种技术的零件横截面；密度通过xy和zx平面中的三个代表性图像计算。汇总样本包括来自几个3DP和金属FDM系统制造商的显微照片以及MIM和SLM样品。这些数据显示出不同技术在孔隙孔径、形状和分布上的显著差异。对于3DP烧结技术，最主要的影响因素是不同的脱脂和烧结策略，而不是特定的3D打印机制。材料无损检测计算机断层扫描（CT）可用于零件无损检测，对于孔隙度分析的有效性，必须考虑CT图像的质量和分辨率，断层扫描可能无法检测到低于分辨率的孔洞。FDM与SLM打印零件CT扫描比较3DP、金属FDM以及SLM的计算机断层扫描图像，结果显示3DP和金属FDM样品具有更多的孔隙分布，这与光学显微图像的结果相印证，表明基于烧结的零件组织具有更多的缺陷。材料性能—微观组织为了最小化烧结温度和其他工艺固有因素对机械性能的影响并提高可比性，所有拉伸试样采用相同的热处理工艺。所有样本在1040℃的温度下真空保温1小时，17-4PH试样另外进行H1025热处理。17-4PH微观组织形貌316L不锈钢试样显示出典型的孪晶奥氏体微观结构，晶粒尺寸在50-100μm；17-4PH试样具有马氏体微观结构和残余奥氏体。对于这两种合金，来自某些供应商的样品显示出在较高烧结温度下形成的δ铁素体沉淀。316L与17-4PH热处理工艺材料性能—拉伸强度和硬度基于烧结的金属打印零件，其硬度接近ISO 22068对于MIM成型材料的要求。其硬度值低于标准要求可能与溶液处理和孔隙积累有关。316L不锈钢热处理后的硬度（HV）316L不锈钢热处理后的拉伸性能无论基于烧结还是熔化的金属打印零件拉伸性能均满足ASTM A276和ISO 22068标准要求，并高于铸造零件的拉伸强度。 SLM成型的316L不锈钢材料具有较好的弹塑性，并具有极高的屈服强度。由于激光成型过程中材料瞬间凝固，晶粒来不及长大，相对于基于烧结成型的金属零件伸长率略低。17-4PH 经H1025热处理后的硬度17-4PH 经H1025热处理后的拉伸性能经沉淀硬化后，两种技术成型的金属打印件强度均符合标准要求并与MIM成型件一致，而MIM材料的伸长率则远远超过标准值。用于测试的样品具有99%的高致密度，而烧结成型的合金材料的平均致密度一般为95%-97%表面质量和尺寸精度表面质量表面质量和尺寸精度是金属增材制造技术在生产中的重要指标。对于最终应用来说，在构建条件下的高精度和低表面粗糙度可能会减少某些后处理的使用。在此方面，SLM通常与铸件表面质量相比较。成型零件表面粗糙度Ra（μm）为了评估表面质量，往往通过粗糙度测量仪进行测量。通过测量ZX和XY平面中的试样表面来计算数值，两组值都需要进行有意义的技术比较。对于金属FDM，表面粗糙度很大程度上取决于构建方向。粗糙度测量仪测量零件表面粗糙度增材制造部件的功能表面往往通过后加工获得，自由形状的表面可以保持构造或通过简单喷砂来获得较好的表面光洁度。注射成型的零件表面质量通常能够满足功能表面的要求。表面粗糙度以及尺寸精度的可重复性可允许制造高精度部件而无需机械后处理。如果通过铸造无法获得功能表面，则通常将部件加工成坯件，在零件烧结前进行铣削操作要容易得多。如果可以控制烧结引起的失真，建议在坯件烧结前进行后处理。尺寸精度采用高分辨率计算机断层扫描，对比不同工艺成型汽车零件后的尺寸精度。基于烧结的FDM和3DP成型零件显示出外环周围的变形，这很可能是在烧结过程中引起的，从图示也可以看出，SLM成型精度更高。零件上过多和缺失的材料会对尺寸精度产生不良影响，这对于金属FDM部件影响更为严重。高分辨率CT扫描检测形貌特征高分辨率CT扫描可以展示任一技术成型过程中零件的特征表面结构，具体3D打印过程中材料的成型情况在扫描中清晰可见。总结如今，金属打印技术的选择类型可谓不胜繁多，针对不同的应用以及数量的多少，应用厂家可以自行选择产品所适用的技术。本篇对于两种技术所产生的零件性能就介绍到这里，孰优孰劣各有其应用所在。基于烧结和熔化成型的金属打印技术系列文章已全部完成。资料下载请加入3D打印技术参考QQ群：867355738在校生3D打印专业知识交流与分享，寻找工作机会，请加入高校人才社区交流群：942944143延伸阅读：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）：基于粘结剂喷射和SLM的金属3D打印性能对比分析

惊闻Markforged要召开研讨会了，而且还是在线的呢！所以，无论你在不在现场，都不会错过这场牛逼轰轰的打印机展示会！为什么笔者非要把这个消息再拿出来说一次，因为，Markforged打印机，确实是牛逼轰轰！美国Markforged是连续碳纤维3D打印的开创者，也是金属FDM 3D打印机的领导者，其核心技术源自麻省理工，可对高强度复合材料以及金属线材进行打印。Markforged打印速度快、精度高、成品质量好，其产品已遍布全球各行业。更为关键的是，他们的打印机已经获得很多的先进应用，源此，自是值得圈儿里圈儿外的3D打印爱好者们予以关注！华融普瑞（北京）科技有限公司是Markforged中国区核心代理商，是本次活动的策划者。笔者获悉，Markforged已经结束了与Desktop Metal的争吵，现在我们先来看看他们争论的FDM金属打印机是如何工作的，然后再说说碳纤维打印机的工作原理，最后说说它们的先进应用。一. 金属桌面打印机Metal X只有一个喷嘴、一个料盘，将金属以FDM的形式进行打印，材料还做成了线材，难不成将金属拉丝了？其实，差不多。Metal X的金属丝，是将金属粉末与粘结剂粉末混合之后拉成的丝材。其工艺过程如下：文件导入 Metal X ，设备自带软件会把文件放大一定比例，然后进行打印（下面会解释）。打印完成的零件需要在清洗设备中浸泡，去除多余的粘结剂。该过程利用了独特的溶液和特有技术，保证可以快速去除多余粘结剂，同时，不至于让金属粉末散落。但这一步并不能完全去除所有的粘结剂材料。然后，零件进炉烧结，该过程类似金属注射成型（MIM）也类似惠普的Metal Jet技术。待粘结剂材料烧尽，零件收缩，获得最终零件。在该步骤中，粘结剂确保金属形成预期的形状，而后期的烧结工艺，保证了零件XYZ方向均匀的强度。与传统金属3D打印技术相比，主要优势如下：a．速度快：相比传统机加工节省大量时间。b．性价比高：相比传统金属3D打印，成本只是其十分之一，大大节约了成本。c．光滑的表面：零件表面质量高。相对于传统金属3D打印表面的粗糙感，Markforged金属打印件的表面可直接使用（要求的高，可以再后加工），不仅减少了后处理的麻烦，而且节约了时间成本；对一些复杂难以机加工的件，更是最佳的选择。d．各向同性：受传统3D打印原理的限制，Z方向性能弱于XY平面的性能。这种二次烧结的零件性能具有各向同性。用户在使用和设计时不必考虑各向异性的问题，提高了3D打印金属零件的应用性。e．适合小批量生产：Metal X打印更加灵活，烧结时也可以采用批量烧结，为批量生产奠定了基础。当前，这个技术仅有极少数的几个公司掌握，国内还未获悉有类似技术产生。。。。二. 复合纤维打印机复合纤维打印机是Markforged的另一款高大上产品，它的诞生说明该公司走的是高性能、极专业的路线，时至今日做出复合材料打印机的也不是很多，不过，我们国产的打印机也是有的，值得骄傲。复合纤维打印机具有双料盘：左树脂右纤维常见的复合纤维包括碳纤维和玻璃纤维，Markforged此类打印机包含两个料盘、两个喷头，纤维填充在树脂中。双喷头打印打印过程中前面的喷头打印树脂，并为后面的纤维喷头留下填充沟槽，以此形成复合纤维材料。纤维填充而且有意思的是，Markforged打印机可以进行材料设计，在不同层不同位置控制填充纤维材料的量，从而使零件不同位置性能不同，更具功能性。确实感觉很厉害的样子！材料设计纤维增强材料的强度可达到铝制产品部件的强度，能够承受超过传统塑料部件承受能力的应力环境，甚至能够取代金属加工的部件。材料强度极高Markforged打印的机械臂夹具—直接用！三. 先进应用实际上关于Markforged打印机的先进应用案例，笔者在以前曾发过两篇内容，并且进行了详细论述，本篇节选其中几个案例予以介绍，更详细内容可点击延伸阅读。1.复合纤维软钳口软钳口是在零件加工过程中常用的夹具，通常由软金属加工而成，目的是避免在夹持硬度较低或表面粗糙度要求较高的工件时损伤其表面。3D打印采用复合材料制作软钳口，可以承受重型机械加工所产生的强作用力，柔软的钳口可以使用数百次而不需要校准。2. 金属FDM打印一次性零件大批量生产通常与节省成本相关。 但是，当产品处于开始、结束或远远超过其可销售寿命时，公司必须将剩余存货存入库存。 增材制造提供了仅存储数字设计文件的能力，并且只在需要时快速打印一次性零件。按需打印可节省仓库空间、减少库存，实现快速原型设计和定制，从而提高供应链效率。3. 史丹利使用Metal-X加速迭代世界500强的史丹利百得公司是全球家用工具和存储设备制造商领军者，过去几年一直致力于降低金属零部件成本和迭代周期问题。Markforged Metal-X金属打印机，使史丹利生产成本下降了48%，设计制造周期缩短了69%。去年史丹利创新中心对手持液压工具进行改造，目的是让产品更轻便，迭代更快，并发掘小批量低成本生产复杂零件的方式。改进效果最明显的是一组用于PD45液压支柱驱动器的外壳，原结构四件一组，包括壳体、面板和两个螺栓，成型工艺复杂，批量生产成本高且重量很大，利用3D打印后，实现了一体成型且重量降低了50%，实现小批量按需生产，成本节省了95%。史丹利工程师通过前期拓扑优化，将外壳设计为一个整体，通过Metal-X一次打印成型，并且没有使用任何支撑材料，经过工程师数万次严格测试后，证明该外壳强度足以应对工作中的压力，并使整体重量减轻53%。经计算，使用Metal-X打印该零件比铸传统加工制造便宜12.5倍，而速度快20倍。END金属桌面机可以支持从不锈钢、铝合金到钛合金的多种材料，是金属打印技术的一大重要突破。纤维材料尤其是碳纤维3D打印部件可以取代机械加工零件，给工业生产带来极大的便利。以上还只是Markforged众多应用的几个有限案例，更多关于3D打印产品和材料及应用的信息，首先点击延伸阅读先行查看，然后关注明天下午的线上研讨会，相信大家可以获得更多知识。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先进材料正在塑造聚合物增材制造的未来案例：3D打印如何用于工装夹具生产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）：华融普瑞-Markforged打印机工作原理及先进应用提前看