金属打印尤其是SLM工艺在2017年迎来一波小高潮，火爆的局面也将持续，但是金属打印工艺尚未达到制造无缺陷的地步，直接制造的零件仍需要借助传统的手段进行处理才能应用，在这些后处理手段当中，热等静压是一项极为重要的步骤，无论是航天还是医疗都不可省却。何为热等静压热等静压（简称HIP）是将制品放置到密闭的容器中，向制品施加各向同等的压力，同时施以高温，在高温高压的作用下，制品得以烧结和致密化。为何要进行热等静压金属粉末与激光的作用机理尚未完全清楚,如今最好的设备商也难以完全解决打印过程中存在的金属蒸发、氧化、球化、热应力变形等问题。虽然当前零件的致密度、强度以及表面质量都可以达到比较理想的水平，但对于金属打印尤其是SLM工艺制件内部仍旧容易存留孔隙并存在应力开裂的问题，零件在使用之前需要进行致密化、去除应力。热等静压过程带来了什么？1. 致密化消除缺陷在高温下金属材料强度极低、塑性极好，有孔洞区域的金属受到外界气体压力的作用发生塑性变形，孔洞区域金属相互接触发生冶金结合使孔洞消失，各个部位均能完成致密化。2. 改善组织形态热等静压过程的高温加热相当于退火，可消除SLM过程中由于冷却速度快而形成的过冷组织或亚稳定组织，转变形成高温退火形态组织。3. 改善力学性能热等静压前后材料的力学性能也发生明显的变化。无论是SLM还是EBM，热等静压后材料的强度都有下降的趋势，塑性会升高，尤其是对SLM工艺的材料更为明显。材料的硬度也会随着HIP发生变化，HIP后硬度会下降5～10%。整体上，热等静压可以改善材料的韧性和抗疲劳裂纹扩展的能力。适用于增材制造零部件的成熟技术热等静压技术的常见应用包括增材制造零部件的缺陷修复（孔隙融合），粉末烧结，不同类型金属或者合金的扩散粘结。针对于航空航天、医疗、船舶的应用，有必要采用这项技术优化材料性能、提高零件寿命。而且一台热等静压设备可以服务多台打印机。金属打印工艺目标尽管热等静压技术能够消除零件内部缺陷，但该技术的使用仍须具备多项条件，也非任何零件都适于，文中所揭示的仅仅是热等静压的优点。依赖后处理手段解决金属打印内部缺陷仅仅是一种途径，技术的发展还应从内部工艺调整，往无缺陷的方向努力。感谢您抽出来阅读此文延伸阅读：金属打印成本结构分析（上）金属打印成本结构分析（上）转载请注明出处长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：金属打印与热等静压技术

近段时间，惠普在国内多个城市频频举办研讨会，宣传势头强劲，传统激光烧结技术的潜在客户更是被惠普截胡不少，MJF技术似乎已经在舆论方面打下半壁江山。已存在仅30年的激光烧结技术真的被打败了吗？面对两种工艺用户该如何抉择？本篇文章，我们将在精度、材料、成本和制作效率等方面比较两种工艺，方便用户客观选择。MJF＆SLS：有什么区别？惠普多射流熔融（MJF）和选择性激光烧结（SLS）是高分子粉末床成型系列的两种工业3D打印技术。在这两种工艺中，零件都是通过逐层热熔（或烧结）聚合物粉末颗粒成型。MJF和SLS使用的材料都是热塑性聚合物（通常为尼龙），呈颗粒状。激光烧结MJF和SLS的主要区别是热源。SLS使用激光扫描烧结每个截面；而MJF是通过将助熔剂分散在粉末上，以此吸收更多红外光而熔化。该技术可以看做是SLS铺粉技术和喷射技术的组合。MJF多射流熔融由于MJF和SLS打印的部件非常相似，因此选择哪种工艺就要在成本、效率以及细微之处进行研究。工艺流程选择性激光烧结首先在构建平台上铺上一层粉末，然后CO2激光器扫描零件截面烧结粉末，然后平台向下移动一层，重复该过程直到作业完成。SLS打印的尼龙件多射流熔融第一层粉铺好，然后喷射助熔剂，并在同一时间喷射细化剂以获得高清晰度的边缘，然后再通过热源将粉末熔融，如此以来，层层堆叠成物体的形状。MJF打印的尼龙件两种工艺在将部件从粉末中取出之前，都需要将成型缸冷却。制作效率在SLS中，每个横截面都是逐点熔化，MJF则是以线条方式熔化。但这并不会显著减少打印时间，因为总打印时间还要看打印的总层数和重复次数（MJF分层厚度为0.08mm，SLS通常为0.1mm）。MJF显著提高速度的地方是其配备了含有冷却系统的后处理站，可加快成型缸冷却，并有助于粉末去除。通常MJF打印完毕之后，成型缸在设备中静置约30分钟可取出进入后处理站继续冷却，此时设备可以更换成型缸继续打印；而SLS需要在设备中放置多个小时至低温方可取出，MJF后处理快速冷却系统的使用大大缩短了交付周期。粉末利用率MJF工艺粉末回收利用率达到80-85％，而SLS粉末只能回收利用50％-60%。尺寸精度MJF和SLS都是具有高尺寸精度的工业3D打印技术。但是，MJF在精度方面更具优势。MJF打印头分别率达1200 DPI（或每0.022 mm1个点），而SLS激光光斑尺寸大约为0.4 mm。而且MJF细化剂的使用使其可以打印细小、锐利的结构。两种技术所推荐最小壁厚均为1毫米。但在工业生产上，更高的精度未必有实际意义。特征MJFSLS尺寸精度±0.3％（±0.2 mm）±0.3％（±0.3 mm）常见的层厚度70-100μm100-120μm最小壁厚0.6mm0.7mm最小细节0.25mm0.3mm由3D Hubs提供 高分子粉末床技术的优点是不需要支撑结构，允许创建任何复杂自由结构，但MJF和SLS都容易发生翘曲，因此必须避免大面积的截面。在相关测试中发现，MJF打印过程中零件也可能出现翘曲。外观和表面质量目前用于MJF系统的助熔剂均是黑色，因为黑色材料可更有效地吸收辐射。因此，MJF零件具有浅灰色外观，后处理时可以统一做成黑色。SLS部件通常为白色，可以处理成任何颜色。灰色的尼龙粉末激光烧结后与MJF打印的零件非常相似。采用这两种技术打印的零件都具有颗粒状表面，但两者都可以通过后处理达到非常高的标准。材料特性测试中，两种工艺使用的材料都是PA 12（尼龙），MJF的打印件显示出优异的强度和柔韧性以及更均匀的机械性能，SLS打印件Z方向强度稍低一些。性能HP PA 12SLS PA 12抗拉强度XY：48MPa Z：48MPaXY：48MPa Z：42MPa拉伸模量XY：1700MPaZ：1800MPaXY：1650MPaZ：1650MPa延伸率XY：20％ Z：15％XY：18％ Z：4％由3D Hubs提供SLS的优势在于具有更多的材料选择，如碳纤维复合PA，铝粉复合PA以及柔性TPU等。此外，SLS已经有几十年历史，成型过程已具备深入研究。去年，MJF工艺中只有PA12可用，并且重要的工程性能如冲击强度和蠕变特性并进行相关测试。随着技术成熟，MJF技术会有更多材料选择，当前已知的有PA11，玻璃微珠复合PA12，以及PP材料。成本和交货时间为了评估这两种技术的成本和交付周期，研究人员在3D Hubs平台上进行了一项实验。每种技术都需6个3D打印服务商报价，包括单件打印和小批量生产（30份）。测试中使用的模型体积为23.8 cm3，边界框尺寸为101.9 x 45.0 x 18.0 mm，如下：对于单件打印，MJF和SLS 的成本几乎相同，然而对于小批量生产，SLS的平均价格更加经济（低约10％）。统计MJFSLS单件费用平均：$ 46.28最低：$ 25.71平均：$ 46.45最低：$ 26.79小批量单件费用平均：$ 28.75最低：$ 19.00平均：$ 25.85最低：$ 19.48交货时间平均：4天最快：2.9天平均：7天最快：5.2天由3D Hubs提供在交货时间方面差异比较明显：MJF订单的平均交付时间比SLS订单平均快3天。这说明了MJF的工作流程（冷却、后处理等）明显比SLS工作流程更快，并且这对交货时间有显著影响，“快10倍”的说辞倒不至于。展望未来SLS与SLM一样只能烧结单一材料，但MJF工艺可以通过改变助熔剂的种类或浓度使零件具有不同的材料属性。惠普称，可以通过这种方式控制零件的机械、热学、光学甚至电学性能。不过这种功能在第一代机器中尚不可用，而且只能制造单一材料零件。第二代惠普打印机可支持多材料和多颜色打印。总结MJF和SLS都可以生产具有良好尺寸精度、光滑表面和自由几何形状的功能部件。SLS材料的物理性质和力学行为已有详尽的研究，而MJF尚未获得广泛性的研究。SLS的打印成本稍低，但MJF的交货时间要快出很多。未来两者在材料多样化方面将会并驾齐驱，在各方面相差无几的情况下，买家需要考虑的是更在乎效率还是成本。然而，SLS技术可以选择EOS、3D System、华曙，MJF却只有惠普！阅读本文，请关注公众号延伸阅读：金属打印成本结构分析（上）金属打印成本结构分析（下）多光束下的激光打印系统技术竞争：喷射技术比你想象的更加重要感谢您抽出来阅读此文转载请注明出处长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：惠普多射流熔融技术与激光烧结技术谁优谁劣，该如何选择

打造中国航空发动机叶片“金钟罩”前几日，北航校长的这个视频在朋友圈刷屏，笔者为中国大飞机制造点赞，同时，认真、仔细、繁复的去看这个视频，可以发现很多很多知识。我们先看看为什么要做大飞机。中国为什么要做大飞机未来的20年，中国至少需要5000到6000架大飞机。花多少钱来买？大概需要一万亿美元，可以把空客和波音两个公司按照现在股票市场的市值买四次。泱泱大国总不能一直买别人的吧，所以，我们自己做。做大飞机有多难？比做歼20还难？2006年2月开始立项，2015年11月总装下线，2017年5月首飞，C919是中国第一架民航客机。中国运20大飞机不是随随便便就能做，之前全世界只有美国波音和欧洲空客可以制造。而中国在大型飞机领域从未有过长期、持续的高额投入，基于民航领域对安全的高要求，大飞机的研制存在技术壁垒。以至于运20都飞几年了，战斗机也已迭代到了歼20，大飞机还没造出来。中国歼20作为大飞机的心脏——航空发动机，便是最为核心、最难以制造的部件。飞机心脏—航空发动机全世界只有联合国五个常任理事国可以完整制造航空发动机。而C919所采用的发动机用的仍是外国心。而中国航空发动机长江-1000A、长江-2000未来将装配国产大飞机。航空发动机制造难点航空发动机发动机最核心的核心是“一盘两片”（涡轮盘、导向叶片及工作叶片）的制造，要提高推力，最好的选择就是升温，于是就对材料和结构提出了更高的要求。发动机叶片中国航空发动机的突破1.材料突破发动机靠高温燃气冲击涡轮叶片，驱动转子高速旋转，燃气温度越高，做功越多。但是随着温度越来越高，涡轮叶片就难以承受，因此材料很重要。金属材料在温度高的情况下强度会大幅降低，而镍基合金是在所用材料中随温度升高强度最稳定的合金，因此涡轮叶片采用的多是镍基合金。而据报道长江-1000A采用的是材料铼。虽然材料性质优异，但发动机温度达到1700℃，仍然存在熔化损伤的风险，为了保证使用，就需要对叶片进行处理。2.空心结构叶片将叶片做成多通道空心结构，可以使气体从中间通过，起到冷却的作用。复杂内流道空心叶片虽然国产发动机叶片当前还是采用铸造技术制造，但如此复杂的叶片采用传统的加工手段还是非常困难，而3D打印的优势恰恰是制作内部含有冷却流道的复杂结构，国外诸如西门子公司已经完成3D打印的镍基合金叶片燃气轮机测试。选区激光熔化制作空心叶片3.热障涂层热障涂层是一层陶瓷涂层，它沉积在耐高温金属或超合金的表面，对于基底材料起到隔热作用，降低基底温度，使叶片)能在高温下运行，而将这层陶瓷包覆在叶片表面也是相当困难。北航校长徐惠彬院士团队将这一难关突破。这种实验做一次就需要一年多的时间一万多个小时，过程实属不易，科研人最有体会。于此，中国的航空发动机制造困难终于逐一克服，改进版本的长江-1000A发动机将装配未来国产929客机。虽然当前C919用的尚不是中国心，但这并不影响称其为中国制造（波音、空客也常用国际供应商发动机），更不影响中国成为航空强国。截至去年，中国已经获得500多架的订单，未来可与空客和波音竞争。作为中国崛起的组成元素，在此为中国制造点赞。相信终有一天，我们的国产大飞机也能用上中国心，同时相信，3D打印将做出重要贡献。延伸阅读：空间站纪实:奋起的中国航天空间发射系统中3D打印技术的应用价值2018 TCT 应用篇感谢您抽出来阅读此文转载请注明出处长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：发动机制造：雄起的中国航空

碳纤维可以提供与金属相当的强度，但其重量却非常轻，在需要考虑重量与强度比的行业，如航空航天、汽车、轨道交通等行业中有着广泛应用前景。传统工艺制造碳纤维过程十分复杂并需要大量人力劳动，采用3D打印技术无疑会使碳纤维复合材料的制造更为便捷，同时大大减少人工投入。本期笔者汇总几种碳纤维3D打印技术，分为短纤增强和长纤增强两种，同时适合其他纤维复合材料。1. 激光烧结技术材料特点：短纤增强尼龙、PEEK、TPU等粉末材料工艺特点：以一定比例混合短切碳纤维和尼龙材料，通过激光烧结实现一体成型。激光烧结碳纤维汽车进气歧管功能样机2. 多射流熔融技术材料特点：短纤增强尼龙、PEEK、TPU等粉末材料工艺特点：通过灯管加热，在助溶剂作用下零件截面汇集足够热量实现熔化成型。MJF技术打印纤维增强部件3. FDM技术材料特点：长纤增强PLA、尼龙、PEEK等丝材工艺特点：通过FDM技术将长纤维填充进常规丝材中，起到增强作用。FDM打印碳纤维增强PEEK机翼此外，还有碳纤维编织、铺叠等专业的碳纤维制造领域专用技术，由于不属于传统的增材制造，有兴趣的读者可以百度一下。感谢您抽出来阅读此文延伸阅读：PEEK特种塑料应用实例及当前打印工艺ARGO 500：去他的金属打印！被状告的Markforged打印机是如何工作的彩色3D打印技术之四--惠普MJF技术转载请注明出处长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：几种碳纤维3D打印技术

上周，金属打印新星公司Desktop Metal状告Markforged于2017年推出的Metal X桌面金属打印机侵犯了其两项专利，作为为数不多的商业化FDM金属打印机，Desktop Metal既然说后者侵权，那技术上应该就差不多，本期笔者介绍一下Markforged打印机是如何工作的。 实际说来，Markforged目前的打印机分为两类：基于FDM的金属打印机Metal X以及同技术类型的复合纤维打印机ONYX系列。如此说来，真的算得上高科技含量了。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，是将金属粉末与树脂粉末混合之后拉成的丝材。其工艺过程如下：1） 建模，导出STL文件。2） 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）。3） 将打印好的零件浸泡在清洗设备中，去除多余的树脂粘结剂。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树脂，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树脂材料。4）零件进炉烧结，该过程类似金属注射成型（MIM）。树脂材料烧尽，零件收缩，并获得最终零件。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：它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。二. 复合纤维打印机复合纤维打印机是Markforged的第一款产品，它的诞生说明该公司走的是专业路线，时至今日做出复合材料打印机的也不是很多。双料盘：左树脂又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，于此也说明纤维是填充在树脂中的。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。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打印的机械臂夹具总结就金属桌面机来说，Metal X与Markforged的工艺步骤确实相差无几，毕竟都属桌面金属打印。但无论是哪一家，该技术确实可以支持从不锈钢、铝合金到钛合金的多种材料，可以广泛应用于航空航天、汽车、船舶、工业、医疗、化工、食品、科研等领域。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，Markforged的连续纤维制造技术，可以轻松制造坚固耐用的零部件，如固定装置和夹具类零部件，成型的零件和传统数控机床加工出的零件具备同样的强度。感谢您抽出来阅读此文延伸阅读：搜索引擎3D打印技术参考的立意大型FDM打印机的工业应用与挑战ARGO 500：去他的金属打印！Desktop Metal金属桌面打印机---DM STUDIO解析转载请注明出处长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：被状告的Markforged打印机是如何工作的

前几期笔者提到FDM应该向高性能高端应用发展，淡化了大型化的发展，但将设备做大仍旧很重要。本期笔者以德国Bigrep打印机为例介绍大型FDM的工业应用。 Bigrep当前有两款打印机，BIGREP ONE与BigRep Studio。前者成型尺寸为1005×1005×1005mm，几乎是当前最大成型尺寸的FDM打印机；后者为500×1000×500mm，是办公和工业环境的理想选择。--Bigrep大型3D打印机在稳定性、速度、成本方面具有优势。▌稳定性BigRep one的结构并不复杂，采用全开放式金属框架，八个顶角利用高强度聚合板固定，结实耐用，底部装有脚轮，自重达410公斤，如此设计也使稳定成为bigrep的最大优点。▌速度Bigrep one具有0.5、1.0、2.0mm三种尺寸的喷嘴，用户可根据所需要的分辨率选择喷嘴和打印层厚，不过分辨率的降低在提高速度的同时也会对精度造成影响，这款打印机的最高精度为0.1mm。▌成本这款打印机所采用的耗材还是常规使用的ABS、PLA等，常用于早期原型制作，成本也主要来自于材料。--在稳定性、速度、材料都满足要求的情况下，此类大型的FDM有哪些工业应用呢？1. 大型零部件的功能测试汽车制造商都喜欢以低成本生产具有相当机械性能的原型，大型FDM与金属电镀的结合便提供了强大的解决方案。采用bigrep打印大型汽车歧管，并在歧管表面电镀一层金属镍，可显著提高原型的耐热性、耐化学性，并能增加零件的强度，使其更接近成品铸造金属零件的机械性能。此大型歧管的制作仅15小时，材料成本不到20欧元，汽车公司可借助此技术快速研发产品。2.大型建筑沙盘采用大型FDM打印建筑模型，相比于传统方法来说更快、成本更低、风险更小，相较于SLS和SLA来说成本更低。Bigrep可在5天内以1:50的比例打印出当代别墅模型，经多次后处理之后可达到完美的效果。3. 混凝土模具 FDM技术用于建筑行业，可以比传统方法更快速度制作模具，使客户能够节省时间和材料。4. 3D打印发光字广告牌据统计，使用3D打印制作个性化的广告招牌与标志，材料成本低、颜色丰富、无需喷漆，可节省85%的成本和时间，可以轻而易举的解决定制广告标识中比较棘手的、甚至传统方式根本解决不了的问题，这一具有颠覆性的意义将会给广告标识行业注入新的活力。但同时由于材料的问题，广告字目前的寿命还很有限，若获得广泛应用还应在材料端获得突破。大型FDM除了在原型制造、建筑、模具以及广告业的应用之外，在乐器、家具以及备品备件方面也有广泛的应用。--如此大型的FDM打印机，虽能够一次成型大型零件，免去了组装带来的繁琐工作，但同时兼具挑战。1. 平台加热问题如此大幅面的打印机，能否实现均匀加热？加热床在大型FDM打印机工作台中起着关键加热作用，大的温度差会使挤出头挤出的丝料发生变形从而影响工件的加工质量。2. 喷头问题FDM打印机的最为主要的关键部件是喷头，喷头的送丝是否准确、稳定和加热效率高低往往会直接影响打印件的成型质量的好坏和机器的使用寿命长短。3. 可靠性问题良好的可靠性和高精度是衡量系统质量好坏的关键指标，打印的零件越大，往往越会影响精度。机器送丝稳定、运动机构稳定和打印件精度是设备可靠的重要保障。4. 工艺问题FDM打印机虽已被广泛应用于各个领域，但由于其打印件的表面成型质量、尺寸精度和打印时间仍制约着其发展。对于大型FDM，稳定的工艺更为重要。5. 耗材问题此类打印机往往打印大型模型，势必要求更多的耗材，打印时间很长，夜间断丝怎么办？材料不足怎么办？以上问题对于能否实现稳定可靠的打印至关重要，设备若实现应用，必须可靠。--总结无论挑战有多少，其实都是在考察设备的稳定性，只有这个问题解决的好，3D打印的跨界使用才有价值。感谢您抽出来阅读此文延伸阅读：搜索引擎3D打印技术参考的立意多光束下的激光打印系统工业级 FDM 3D 打印技术原理解析转载请联系后台授权长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：大型FDM打印机的工业应用与挑战

笔者在《汽车零部件增材制造工艺链详细探讨》中分析了EBM打印机与单激光、多激光系统在单件制造和批量制造中的优劣，得到多激光熔化系统在批量制造中占据效率和成本优势的结论。如今，粉末床烧结工艺，尤其是SLM，开始进入多光束时代，本期我们谈一下多光束激光打印系统。EOS M400 4激光系统多光束激光成型系统，是区别于单激光SLM及SLS打印机的新型粉末床激光成型设备，是金属及高分子粉末材料面向高效率、大尺寸及批量制造的新一代成型工艺，是粉末床激光成型工艺发展的新趋势。▌扩展打印尺寸 大型零件一体成型当前，多光束包括双光束、三光束及四光束，双光束如华曙新发布的HT1001P大尺寸尼龙机、FS421M金属机以及SLM Solution SLM280，四光束如EOS M400、SLM Solution SLM 500以及铂力特BLT-S500，三激光系统比较少，暂且不论。华曙双光束尼龙机多激光打印系统的定位在于打破当前3D打印技术的生产力、工业化和零件质量的界限。华曙HT1001P打印尺寸达到1000×500×450mm，是迄今为止全球最大的成型体积，可实现大型产品的一体化成型和小型产品的批量化生产。而上期提到的长41cm、宽21 cm、高13.6 cm的布加迪制动钳，也是一次成型的大尺寸金属功能件。因此，多光束激光成型系统，在扩展打印尺寸、实现大型零件一体成型方面具备优势。华曙HT1001P超大成型缸▌效率极大提升通俗来讲，四激光系统代表着可以同时打印四个零件，与单激光系统相比，大大减少了打印前期的多次准备时间，虽然其铺粉的行程长、打印零件多，但四激光同时打印造成的单层花费时间却并未延长。SLM 500 四激光系统EOS M400配备了四台400W的激光器，每台激光器负责250×250mm的构建区域（有50mm重叠），可同时制造4个部件，成型尺寸为400×400×400mm，比单激光系统生产效率提升四倍。而SLM Solution SLM 500的成型尺寸达500×280×365mm，相比于其双激光系统的SLM280，加工效率提升近90%。M400 四激光分区打印SLM 500大型零件四激光一体成型▌降低设备购入成本由于成型空间的增大，意味着一台设备可以一次完成多台设备的加工任务，这对于大型制造商来说可以减少设备的购入数量、降低设备成本、人员维护成本以及设备使用空间成本等。1台M400≈4台M2901台SLM 500≈4台SLM 125≈2台SLM280▌问题多激光系统不仅意味着可以将零件做大、实现批量制造，里面涉及的技术问题也有很多。1. 四激光打印机要求设备配备四套光学系统，四台激光器、振镜系统协调运行是否顺畅、能否保证光束和功率的稳定性，零部件能否实现完美无缝拼接；2. 四激光同时运行也意味着可能会出现更多的打印问题，热场是否均匀，一个零件出现损坏如何避免影响到其他零件的打印；3.四个零件能否具有同样的性能，能否实现对不同零件采用不同的控制策略；4.由于成型空间的增大，打印过程中的烟尘势必更加难以去除，打印机能否实现一致的过程气体管理。烟尘弥漫5. 能否实现对粉末床、各种参数的实时检测，并能做出反馈。诸多问题无法逐一列出，这些问题无不考察着对设备和工艺的稳定控制能力，都将直接影响打印过程的稳定性和零件的质量。▌总结当前，设备商或者说大客户不再满足于小批量制造，扩展打印尺寸、提高打印效率、进一步降低设备购入成本、提高整体收益，是大型制造商努力追求的目标。多光束已经成为粉末床激光成型工艺的新潮流，一要做大，二要实现批量制造，新型设备的研发无不成为设备商竞相追逐的焦点。为了配合效率的提高，无论尼龙机还是金属打印机，实现内部换缸、自动密闭筛送粉的无间断生产也将作为新的技术形式予以体现。在潮流发展背后，广泛的监控功能、控制功能以及可靠的打印工艺是确保高流程稳定性和零件质量的关键。感谢您抽出来阅读此文延伸阅读：搜索引擎汽车零部件增材制造工艺链详细探讨案例探究：3D打印提升汽车性能 加速设计迭代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？转载请注明出处长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：多光束下的激光打印系统

当前，已经进入大工业生产的金属打印工艺主要有两种—电子束粉末床熔化技术（EBM）与激光粉末床熔化技术（SLM），两种技术一直呈竞争态势存在且各有优缺点。EBM技术可以提供很高的生产效率，但零件精度差、表面质量欠佳，需要繁琐的后续加工；SLM技术正好相反，表面质量较好，零件精度高，后处理工序较少，但其生产效率一般。不过随着四激光系统的出现，效率低下的问题正在得到极大改善。汽车领域作为金属打印的主要应用领域之一，正在受到越来越多的重视，本期笔者详细介绍粉末床熔化技术用于汽车零件制造的整个工艺链，全部内容包含12个部分。1. 金属打印工艺之间的竞争粉床熔化技术是对传统产业影响最大的增材制造技术，它可提供最高的设计自由度和灵活性，并且具有优秀的材料属性。在分析粉末床熔化技术的成熟程度时,首先要研究的是设备的销售情况。粉末床熔化设备市场分析2010至今粉末床熔化设备的销量呈现快速增长，设备的销量表明粉末床熔化技术在连续生产中的大量应用以及客户对多机装备的需求，基于其众多的制造优点，该技术已经成为增材制造领域的主流生产技术。相较激光打印技术来说，世界范围内电子束打印机厂商数量极其有限，然而电子束设备的需求却从未停止，这归结于其在批量制造方面比激光打印技术更具优势。2. 金属粉末床工艺汽车应用由于汽车行业对成本、质量、效率的敏感要求，如何甄别哪些零件适合采用3D打印制造具有一定的挑战性。也是基于金属打印的高成本，目前几乎只有高附加值、小批量的汽车采用了该工艺。而在大规模汽车生产中，单件零件的制造遵循成本最低原则，相对来说，汽车动力传动系统以及悬架系统最可能用到金属打印。而金属打印如何应用到零件的具体生产中呢？接下来以保时捷尾管制造为例，剖析SLM与EBM技术从设计到打印直至应用所融合的整个工艺链。3. 优化设计汽车尾管组件是发动机排气系统的可见部分，由于该部位将发动机的性能直接反映给客户，因此制作要求很高。通常，该组件由不锈钢或钛合金制成，采用焊接将两片金属连接起来，由于机械震动和腐蚀，焊接部位往往非常脆弱。在达到最终设计之前可能会产生大量迭代，同时也带来高昂的加工成本，交货时间也超过12个月。此时3D打印的优势即可体现，其个性化、自由制造的特点可将尾管组件集成为一个零件，通过优化管道内壳结构，提高性能，实现个性化制造。同时，其快速制造的特点可以在更短的时间内尝试多种设计。如若脱离优化设计，增材制造的优势就很难显现，但在优化设计时必须考虑零件主体与周围部件的配合、整体功能以及装配步骤。4. 材料性能4.1 粉末床熔化Ti6Al4V合金机械性能金属打印过程中，材料局部熔化形成微小熔池，快速冷却凝固形成细小晶粒，在打印以及热处理过程中，组织内部形成针状马氏体α’、α及α+β相，最终性能得以提升。结果表明，增材制造Ti6Al4V合金远超铸造标准，性能接近锻件。4.2 Ti6Al4V疲劳性能分析汽车在行驶时不断受到路面冲击载荷、驱动力和制动力等的作用，而且汽车发动机本身也是一个振动源，因此汽车零部件都会受到随时间变化的应力、应变作用。经过一定时间，一些零部件便会发生疲劳损坏，出现裂纹或断裂。为使3D打印零部件具备良好的抗疲劳性能，在打印完成之后使用热等静压对材料进行致密化，提高整体力学性能，达到锻件107个循环的疲劳极限。同时，为确保获得这种优异的抗疲劳性能，如何抛光复杂自由表面也非常重要。5. X射线断层扫描X射线断层扫描可以检测到材料内部尺寸小于100μm的缺陷。对于批量生产的零件，一般采用低至中等分辨率的检测才具有成本效益，多用于内部质量和尺寸精度检测。汽车尾管组件X射线扫描显示电子束打印零件内部存在粉末未熔现象EBM成型过程中，粉末会被预热到几百度，周围粉末会相互粘附形成片状，需要采用机械方法去除，中空结构则需要采用高速喷射方式去除。与此同时，SLM成型的零件表面质量要好得多。6. 振动研磨和抛光一般而言，具有功能性或光学表面的增材制造部件需要后处理才能满足表面质量要求，对于汽车尾管部件，采用两种表面处理手段。机械研磨可以显著改善尾管部件的表面质量。然而，在LBM和EBM部件表面可能会出现大量的宏观缺陷，对于批量生产，进一步审查设计和优化制造工艺非常重要，应当尽可能避免这种缺陷。7. 表面粗糙度激光熔化相较电子束熔化制作的零件来说具有更好的表面质量，前者表面粗糙度一般为10μm左右，而后者表面往往非常粗糙，即使经过振动研磨和抛光，两者仍然存在差距，SLM打印的零件最终表面粗糙度可低至1μm。粉末床熔化工艺粗糙度对比SLM零件的表面粗糙度是由于粘附粉末颗粒及层叠纹路造成；而EBM零件的表面粗糙度除上述原因之外，还表现为由于电子束受到电磁场干扰容易形成表面宏观缺陷，而且这种缺陷无法通过研磨和抛光去除。表面轮廓曲线仔细观察表面轮廓可以发现研磨和抛光对表面结构的影响，在EBM零件上仍然可以看到深槽和针孔，为了消除这些缺陷，材料必须留下0.1-0.2mm的加工余量。8. 尺寸精度对于复杂的自由曲面，光学三维扫描和X射线断层分析是精准测量零件结构的最合理手段。零件精度主要受模型失真和材料收缩的影响。汽车尾管部件的尺寸误差在1mm以下，尾管的圆形形状有助于稳定成型，失真极小。9. 热等静压对尺寸精度的影响热等静压工艺是将制品放置到密闭的容器中，向制品施加各向同等的压力，但如果工艺过程处置不当，会引起零件的变形，倘若将汽车尾管部件横向摆放，会造成超过2.5mm的变形。负载关键零部件要求必须经过热等静压处理，而且绝不能忽视热处理过程对零件尺寸及性能的影响，此处也强调了热处理工艺的重要性。10. 时间和成本成本问题仍然是影响增材制造进入批量生产的主要障碍。相对来说，EBM比单激光SLM在批量生产方面更具优势，不过SLM对于特定化的小批量制品成本要低一些。下图以制作汽车尾管为例分析制造成本。成本结构分析显示超过60％的制造成本与增材制造工艺相关，从图中也可以看出，EBM技术相对于SLM无论是原型制造还是批量制造成本都要高。但单凭此图并不能说明EBM的生产效率低，这是因为汽车尾管属薄壁结构，体积较小，EBM机器的高生产率并不能显现。与此同时也可看出，四激光SLM系统可以达到很高的生产效率。单件成本汽车尾管部件在进行批量制造时每年的成本可减少50%，成本的降低主要源于后处理过程更加经济。但同时应该注意的是，采用增材制造进行批量生产，需要考虑生产资质以及质量保证所产生的额外成本。制造8个零件从提交订单到交货过程时间划分热等静压和抛光往往需要外协处理，因此造成交货时间很长。当然，根据合同内容要求实际的交货时间可能没有那么长。该汽车尾管的制作总共用了25个工作日，与传统的尾管加工方式相比，增材制造的整个工艺链还是快了几个月。11. 总结3D打印用于汽车零件制造目前还处于起步阶段，传统的粉末床熔化工艺成本太高，使汽车领域的应用只能限定于小批量的高性能汽车零件制作，而EBM技术以及多激光熔化系统将大大拓展应用范围。该项研究还表明，3D打印在制造具有较高机械性能和光学要求的零件方面可行并具有巨大的应用潜力，节约成本、提高生产效率，加速设计迭代。此外，这项研究也揭示了粉末床熔化技术的优点和缺点。EBM技术的优势在于批量制作大型零部件，并不适于单个零件的个性化制作，与此同时，EBM打印的零件需要较多的后处理工序。SLM技术适合打印单件或少量的零件，并且表面质量优异符合制作要求；多激光成型系统在批量制造方面存在巨大前景。总的来说，增材制造技术在汽车制造领域应用广泛。12. 展望传统的粉末床熔化工艺由于成本高昂限制了工业领域的应用，而多激光熔化系统尤其是粉末床粘接工艺的出现，将大幅降低成本、增加产量，同时将大大拓展应用领域。然而3D打印制作零部件仍伴随着其他诸多技术细节的挑战，为成功应用，汽车制造商必须为其内外部的供应链提供更加宽泛的产品规格要求和认证方法。当前国内外的汽车制造商几乎都已经注意到了3D打印的重要性，并承诺投入大量资金予以进行应用研发，3D打印在汽车制造领域的应用才刚刚开始。转载请注明出处长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：汽车零部件增材制造工艺链详细探讨

1. 3D Systems新品名称：FabPro 1000新品特色：FabPro 1000是一款为工程师、设计师、珠宝匠人和制造商研发的入门级生产型打印机；使用一流的软件，价格经济，简单放置于桌面就能快速打印优质部件；可使用材料包括工程性塑料和可铸型树脂。视频解读： 新品名称：Figure 4新品特色：Figure 4采用高速数字成型，加速和简化塑料件的生产，使生产型企业获得精确可靠和高设备运转率的生产设备，足以媲美传统注塑成型。Figure 4的超快速打印技术和生产级材料，使产出量可达到普通设备的15倍以上，比一般制造方式低至少20%的成本。可满足各种生产环境的需要，从单一环境到工厂解决方案，可应用于航空航天、汽车、医疗保健、齿科、耐用品和服务型企业。视频解读： 2.华曙高科新品名称：FS1001P新品特色：华曙高科推出“CAMS未来工厂”—全球最大高温尼龙3D打印设备FS1001P以及多激光多振镜的大型金属3D打印设备；CAMS系统FS1001P的模块化设计包括装载、建造、保温、清粉四个功能站，可与未来的预处理，后处理模块结合，也可以实现现有工厂生产线之间无缝对接。FS1001P是目前全球最大打印幅面的尼龙增材制造解决方案，将为用户提供前所未有的连续生产能力。1000×500×450mm的超大成型缸，可实现大型产品的一体化成型和小型产品的批量化生产。FS1001P具备高温烧结能力，可打印FS6028PA（PA6）、PA12、TPU等烧结温度在220℃以下的材料，使产品性能更优异。视频解读： 转载请注明出处长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：视频解读：TCT设备之高分子聚合物打印机

1. EOS新品名称：EOS-P500新品特色：一款用于工业规模级的激光烧结塑料零件的自动化制造平台，专为致力于大规模生产高分子材料零部件并确保零件优异质量的企业所提供。配备用于烧结粉末的双激光系统及新的铺粉刮刀，制造速度达到目前最快激光烧结机器（EOS P396）的两倍。P500在建造平台上添加一层新粉末的速度高达600毫米/秒，并最大化可调整。不仅如此，物料流量也得到了优化，以更高的重新利用率回收粉末来进行下一次打印工作，进一步提高系统的效率。可以处理温度高达300°C的材料，从而实现制造PA6、PBT、PET、PPS、PEKK等高分子材料的可能性。EOS P 500配有一个三级过滤装置，包括一个冷却装置、细粉过滤器和活性炭过滤器以应对材料释放气体和颗粒污染，有助于提高增材制造建造过程的质量。这为制造高性能高分子材料开辟了新的应用领域，用户也将因此从工业3D打印中受益——例如用于移动和汽车行业或制造电子元件。视频解读： 2. 德国Apium新品名称：Apium P220 PEEK 3D打印机新品特色：Apium在增材制造领域结合最先进的机电工程技术和高性能聚合物材料，采用熔丝FDM技术来打印PEEK等高性能材料。通过Apium先进的聚合物加工技术，最大限度地发挥您的产品开发和生产能力。可使用材料包括PEEK，PEI，PVDF和POM-C，生产功能原型和零件。视频解读： 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转载请注明出处长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：视频解读：TCT设备之高性能聚合物打印机