在工程实践中，晶格结构通常被紧凑的外壳所覆盖，以保持结构的几何形状并为内部微结构提供保护。为了进一步优化这些结构的性能，大量的研究致力于将具有优化拓扑的微结构填充到晶格中。然而，这种设计策略带来了额外的挑战，特别是要确保内部的晶格核心既能实现自支撑打印，又能为覆盖外壳提供足够的支撑。 3D打印技术参考注意到，来自北京理工大学和新加坡国立大学的研究团队在Materials & Design发表题为“Homogenization-based topology optimization for self-supporting additive-manufactured lattice-infilled structure”的文章，提出了一种用于自支撑增材制造晶格填充结构优化设计的方法，旨在解决这些问题。 https://doi.org/10.1016/j.matdes.2024.113264 该研究介绍了一种基于均质化拓扑优化的设计方法，用于制造自支撑的增材制造格子填充结构。该方法同时优化了宏观几何形状和微观结构的相对密度分布，通过在格芯的边界层引入八叉树结构，从而在制造过程中支撑顶层壳体。通过三点弯曲测试和全尺寸有限元模拟验证了该优化设计方法的有效性。与均匀填充样本相比，拓扑优化样本的质量比刚度和强度分别提高了41.2%和112.1%。该设计方法为设计高性能轻质结构提供了潜力，拓宽了格结构在工程应用中的边界。 均质化拓扑优化过程 研究中提出了一种针对增材制造格填充结构的优化设计方法，该方法参考了两步过滤方法。内部格芯被视为均质材料，其弹性模量被描述为格单元的相对密度函数。设计域被参数化，并根据密度插值函数被划分为三个子域：紧凑壳体（ρ=1.0）、均质格芯（ρ∈[0.1,0.6]）和空域（ρ=0）。 格子填充结构设计方法概述 通过拓扑优化，实现了相对密度和弹性模量在均质材料域内的最佳分布。为了获得实际的内部微结构，需要进行去均质化过程。去均质化后的结构随后合并形成内部格芯。 自支撑微结构填充+边界区域应用八叉树设计 为了确保在八叉树细分后的边界区域具有几何连接性，选择了基于杆件的格单元，即SC2-BCC和SC-BCC，来填充优化后的均质结构。通过均质化方法建立相对密度与有效弹性模量之间的关系，特别是引入了Gibson-Ashby方程来描述这种关系。基于八叉树结构的自支撑设计方法被提出，以控制格单元的相对密度上下限，以确保结构在增材制造过程中的自支撑性。 研究人员提出了一种优化设计方法，用于自支撑增材制造格填充结构，该方法同时优化了微观结构的相对密度分布和宏观几何形状。微结构根据局部相对密度填充到处理后的均质域中。在内部格芯的边界区域应用八叉树设计，以在增材制造过程中为顶部壳体提供足够的支撑。最后，将分别设计和建模的紧凑壳体和内部格芯组装在一起。 填充晶格晶胞的几何形状和有效模量：(a) SC2-BCC，(b) SC-BCC 配置和 (c) 两种类型晶胞之间边界处的连接 网格填充结构中壳体的自支撑设计 通过计算三点弯曲梁和悬臂梁案例，研究人员展示了设计方法的有效性和优化结果。结果表明，密度逐渐集中在边界条件应用的区域附近。 在拓扑优化后，对均匀结果场进行了去均质化处理，以获得实际结构。首先对均匀结果场进行投影，以匹配单元格尺寸。然后在边界的六面体元素上执行八叉树设计，并根据局部相对密度填充单元格。填充后，将格芯合并并修剪，然后与覆盖壳体组装。 为了验证所提出设计方法的可行性，设计并制造了一系列样品。首先，建模并制造了格体样品，以验证填充格结构的自支撑性。然后，引入了八叉树结构到顶层，以在增材制造过程中支撑顶层壳体。 3D打印的样品：（a）八叉树设计的晶格体（b）拉伸测试样品（c）均匀填充的三点弯曲梁（d）拓扑优化的三点弯曲梁（e） CT 重建模型和 (f) CT 切片 通过机械测试和有限元分析获得的载荷-位移曲线表明，两种结构在开始时都显示出线性弹性响应，随后是初始峰值载荷，这是由结构塌陷引起的。实验和数值结果表明，拓扑优化样本优于均匀填充样本。根据实验结果，特定质量的弯曲刚度和初始峰值载荷分别提高了41.2%和112.1%。 拉伸试验的应力-应变曲线 使用Abaqus®软件进行全尺寸有限元分析，以进一步评估设计的格填充结构的性能。选择了与制造样品相同的参数的三点弯曲结构进行有限元建模。为了比较，还建模了一个均匀填充的三点弯曲梁。在商业有限元软件Abaqus中，选择了双节点梁元素（B31）来网格化格杆，并选择了四节点四边形元素（S4）来网格化覆盖壳体。 拓扑优化梁和均匀填充三点弯曲梁之间的比较：(a) 有限元模型和 (b) 载荷-位移曲线。通过 (c) 机械测试和 (d) 有限元分析测量初始峰值负载下样品的变形 结论 本文提出了一种基于拓扑优化方法的格填充结构设计方法。该方法同时优化了设计域内的宏观几何形状和微观结构的相对密度分布。开发了一种均质拓扑优化的微结构填充方法，用于在均质域中建模周期性微结构。在边界层进行了基于八叉树结构的自支撑设计，以在制造过程中支撑覆盖壳体。通过数值模拟和实验测量验证了该方法的可行性。实验结果表明，优化设计后的质量比刚度提高了41.2%，质量比强度提高了112.1%。所提出的自支撑增材制造格填充结构设计方法为设计高性能轻质结构提供了潜力，拓宽了格结构在工程应用中的边界。

易制科技近年来逐渐在国际市场崭露头角，作为为数不多的从事金属粘结剂喷射3D打印技术的中国公司，其在该技术领域已深耕十年之久。 据了解，易制科技2024年成功售出数十套系统（主要用于金属打印，部分用于砂模打印），目前正筹备进入下一阶段。迄今为止，其90%的系统在中国国内市场销售，其余10%则销往加拿大、俄罗斯、泰国、中东等海外市场。目前，该公司正为M150Inno和M400Pro设备申请CE认证，而新型号M200Eco和M400Plus计划于2025年3月推向市场。 整个粘结剂喷射金属3D打印技术的发展，实际上并未迎来此前预测的爆发式增长，反而多数“头部”企业深陷财务困境。 西方领先企业，如Desktop Metal/ExOne、Markforged/Digital Metal，在该技术领域的发展状况完全不尽如人意。唯有拥有更加强 大实力的其他行业大公司如HP和GE，在该技术领域正在成为新的关注焦点。 到目前为止，上述国际公司均未在中国国内构建 显著的市场。易制科技2023年推出了M400Pro型号，该机型专为速度和精度而设计。在此基础上，公司进一步推出了M550Max，这一大幅面机型相较于其前身，生产效率提高了近一倍。随后一年，M150Inno进入市场，其面向研究的系统，专门用于实验性合金开发和几何测试，旨在最大限度地减少材料浪费，同时最大化创新性。 M200Eco是一款面向小型零件快速生产的金属粘结剂喷射3D打印机。该机型专为金属注射成型（MIM）传统制造工艺的替代而设计，特别适合中小型企业使用。M200Eco具有紧凑的机身设计，能够轻松集成到有限的工作空间中，同时其先进的精度与Pro系列相当。通过在经济性、便携性和精度之间的平衡，M200Eco成为低批量生产场景下的理想解决方案，且不牺牲质量。M200Eco的主要特性包括： • 工作缸尺寸为200×140×100mm • 最大打印速度为389立方厘米/小时 • 层厚可调范围为30-100μm • 部件精度：±0.05毫米 此外，M200Eco的推出旨在满足市场对金属粘结剂喷射技术的入门级需求，为中小企业提供了一种更具性价比的使用该技术的途径。 与M200Eco一同推出的M400Plus是易制科技的高性能迭代产品，进一步优化了Pro系列和Max系列的架构。该机型采用全封闭框架设计，增强了安全性，并优化了粉末处理流程，有效减少了对环境的污染。通过配备高精度Z轴升降机制以及改进的粉末分配和铺粉系统，M400Plus在提高材料密度的同时，最大限度地减少了颗粒扩散。其密封式自动门和高精度驱动的运动控制系统，确保了输出结果的一致性和稳定性。 M400Plus技术规格： • 成型尺寸：400 × 250 × 200mm • 最大打印速度：1340立方厘米/小时 • 层厚：30-100μm可调 • 部件精度：±0.05毫米 HP公司目前是粘结剂喷射金属3D打印技术领域取得商业化最成功的的公司，其最近报道了印度客户INDO-MIM已经购入了8台HP Metal Jet S100打印机，可以看出该技术在传统MIM行业具有重要应用潜力。 因快速的生产速度和成本效益，金属粘结剂喷射技术被认为是增材制造领域的重要力量。该技术可在工业规模制造中正得到更广泛应用，但其成功的关键在于对工艺的精细优化。从粉末制备到高温烧结的每一个阶段，都需要精确控制，因为即使微小的偏差也可能影响最终部件的结构完整性和尺寸精度。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

3D打印技术参考注意到，美国能源部太平洋西北国家实验室（Pacific Northwest National Laboratory，简称PNNL）近日的一项研究提出，金属废料可无需经过传统的熔炼过程，就可以直接转化为高性能、高价值的合金，而且该技术可为电弧和搅拌摩擦等3D打印技术定制金属线材。 https://www.nature.com/articles/s41467-024-53062-2 这项研究近日以“Upcycled high-strength aluminum alloys from scrap through solid-phase alloying”为题于12月10日发表在《自然·通讯》。PNNL团队以铝为研究对象，开发了一种固相回收和同时合金化的方法。这种创新工艺使6063铝合金废料与铜、锌和镁合金化，形成纳米团簇强化高性能铝合金，其成分和性能类似于7075铝合金。独特的纳米结构具有高密度的Guinier-Preston区和均匀沉淀的纳米级 η'/Mg(CuZn) 2强化相，可将产量和极限抗拉强度提高200%以上。 a.摩擦挤压回收和升级再造中使用的铝废料和合金添加剂，从上到下依次为：6063 铝废料、铜粉、锌粉和ZK60镁合金带；b.仅由冷压6063铝废料制成的回收铝棒；c由6063铝废料和合金添加剂混合物制成的升级再造铝棒；d.EBSD-IPF显示回收铝棒的晶粒形貌；e.EBSD-IPF显示升级再造铝棒的晶粒形貌 铝废料再生制造行业背景 铝是全球使用最广泛的有色金属，在原铝生产过程中会排放大量的二氧化碳。与原铝生产相比，使用100%废铝原料理论上可以减少高达95%的能源和碳排放。然而，这种程度的环境影响实际上并未带来多大改变，这是因为废料中不可避免地含有不良杂质，需要在“净化和稀释”的过程中添加原铝。此外，传统的回收生产再生铝涉及许多能源密集型步骤。对原铝添加的依赖，加上对高温熔化和其他加工步骤的要求，导致再生产品仍然具有相对较高的能耗。 摩擦挤压技术由英国焊接研究所于1993年发明，是一种固相挤压技术，最初用于制造金属基复合材料。近年来，它已成为一种很有前途的铝废料回收方法，由于其加工温度较低和步骤较少，与传统工艺相比具有潜在的能源效率优势。摩擦挤压的另一个优点是能够快速分解异质原料，然后在加工过程中将其与基体材料混合并均质化，使其成为制造具有均匀分散的第二相的复合材料的可扩展选项。 铝生命周期和升级再造工作流程：a.传统二次铝回收和制造路线；b.固相处理通过摩擦挤压直接将废料回收或升级为线材 五分钟即可变废为宝 PNNL报告了摩擦挤压作为一种可行的固相合金化方法，可通过一个步骤将铝废料直接升级为高性能铝锻造挤压材，且碳足迹要低得多。对于升级再造，首先将6063铝废料和合金源——铜粉、锌粉和ZK60镁带——物理混合，然后进行摩擦挤压，从而无需进行批量熔化即可将合金元素掺入铝基体。摩擦挤压工艺的热机械性质导致在挤压产品中产生细粒铝微观结构和高密度的强化纳米团簇。这种固相工艺允许将铝废料升级为高性能铝产品，而无需添加原铝或进行熔化，因此有可能显著减少碳排放。 通过回收升级，这种铝的性能与用原生铝生产的相同材料不相上下，这表明这种方法可以为市场提供更多高质量回收金属产品，同时降低成本。 SHAPE工艺 PNNL材料科学家、该研究的主要作者Li Xiao表示：“我们工作的新颖之处在于，通过将精确量的金属元素与铝（作为前驱体）混合，可以将其从低成本的废料转化为高成本的产品。而且我们只需一步就能完成这个转化，所有材料在五分钟或更短的时间内就能合金化。” 研究团队将这项技术称之为SHAPE工艺，与利用传统熔炼、铸造和挤压工艺生产相同产品需要数天时间相比，这种创新的固相合金化工艺能在几分钟内将混合铜、锌和镁的铝废料转化为精心设计的高强度铝合金产品。高速旋转的模具产生摩擦和热量，使块状原料分散成具有与新制造的铝锻件产品相同特性的均匀合金。 再生材料性能优异 科研团队采用机械测试和先进成像技术，检查了通过固相合金化回收的材料内部结构。结果表明，ShAPE回收合金在原子层面形成了独特的纳米结构。在ShAPE工艺中，合金内部会形成称为Guinier-Preston区的原子级特征。 摩擦挤压样品的应力-应变曲线：回收铝棒和升级再造铝棒，与商用锻造6063铝合金相比 众所周知，这些特征能够增强金属合金的强度。与传统回收铝相比，回收合金的强度提高了200%，并且极限抗拉强度也有所增加。这些特性意味着消费者将获得更耐用、性能更好的产品。 可为3D打印制造新材料 高性能铝合金结构件尤其是大型整体铝合金主承力结构件仍然是减轻飞行器结构重量、提高运载能力和飞行速度的重要技术途径之一。因此高性能铝合金的材料制备和零件制造新工艺、新方法始终是研究的热点。 PNNL研究团队指出，对3D打印的金属线材定制成本并不容易，而固相合金化是生产具有确切成分（如2%铜或5%铜）定制合金的绝佳方法。这项技术因此可以为多种3D打印技术制造定制金属线材合金。例如，线弧增材制造和搅拌摩擦增材制造技术。 研究人员正在研究通过固相处理制成的线材 1. 连续丝材搅拌摩擦增材制造 据3D打印技术参考了解，哈工大黄永宪教授团队开发出了一种连续丝材搅拌摩擦增材制造技术引发了国内外广泛关注。该技术通过连续进给丝材可实现大型金属结构的固相增材制造成形。 哈工大团队大型带筋壁板全固相连续增材制造取得突破 3D打印技术参考注意到，哈工大团队基于这项技术，于2024年实现了3米级大型铝合金带筋壁板全固相连续增材制造，为固相增材制造技术在大型民航客机、战斗机等产品上的应用提供了关键技术支撑。 2. 电弧增材制造 电弧增材制造技术正在被国内外航天领域加速使用。2023年3月，全球首枚3D打印技术制造的火箭Terran 1成功发射，首次向全世界展示了其全3D打印的火箭可以承受最恶劣的轨道发射条件。Relativity所开发的Stargate工业机器人3D打印机，其末端执行器采用了电弧和激光沉积技术，并采用铝合金材料打印。 Relativity使用铝合金电弧3D打印制造火箭 2023年4月19日，首都航天机械有限公司发文指出，公司电弧增材制造技术获评中国航天科技集团2022年度十大技术突破，并已经使用该技术进行了火箭产品的制造（均为公开信息，可点击查看来源）。西工大也曾发布消息，其铝合金电弧增材制造技术为梦天舱和长五B的研制提供了重要技术。 除了航空航天领域，宝马汽车还将铝合金电弧增材制造技术用于大型机器人夹持器再造，并计划从明年开始在车辆中测试电弧增材制造的零件。 END 当前铝合金增材制造正在加速得到应用，电弧和搅拌摩擦增材制造技术，已成为大型铝合金构件直接制造的关键3D打印工艺，被世界航天和军事大国广泛关注。同时，材料也是关键一环。 固相方法无需进行能耗高的批量熔炼，再加上以废料为低成本原料，有望大幅降低这些材料的制造成本。同时，这一新技术为再生铝合金3D打印线材的定制化生产提供了可能，可以根据需要调整合金的成分和性能，从而为更广泛的应用，如汽车、民航客机、战斗机以及火箭和导弹产品开发带来新机遇。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

在工业制造领域，硅胶密封件的生产长期依赖传统模具注塑工艺，面临定制化成本高、开发周期长、材料浪费严重等挑战。3D打印技术参考注意到，Fraunhofer IAPT研究所于2月11日宣布将联合工业伙伴共同探索硅胶材料的3D打印技术。 这项尚未正式开展但已进入筹备阶段的研究，旨在通过材料创新、工艺开发及设备优化，构建一套完整的硅胶3D打印解决方案，重塑未来弹性体零部件的生产模式。 弗劳恩霍夫IAPT展示的3D打印硅胶密封垫 瞄准痛点：从模具依赖转向数字化生产 在工业制造领域，硅胶密封件因其优异的耐高温性、化学稳定性和弹性被广泛应用于汽车、医疗、电子等行业。然而，传统注塑成型需要为每种新设计单独开模，导致小批量订单成本高昂，且设计迭代效率低下。 传统硅胶因其高粘度和快速固化特性，难以适配常规3D打印技术。弗劳恩霍夫IAPT的研究团队需要从材料配方与打印工艺的协同创新入手，开发无需模具的硅胶增材制造技术。 弗劳恩霍夫IAPT展示的硅胶3D打印工艺 Fraunhofer IAPT虽没有以文字形式说明正在使用的技术，但通过公布的工艺图，可以看出目前正在采用挤出工艺进行3D打印。对此，研究可能分为三个阶段： • 第一阶段聚焦可打印硅胶材料的开发，通过调整流变特性（如剪切稀化行为）使其适配挤出式打印； • 第二阶段攻克层间粘合与固化控制难题，确保打印件力学性能与注塑件相当； • 第三阶段则联合设备制造商优化工业级硅胶3D打印机，提升打印速度与规模化生产能力。 弗劳恩霍夫IAPT展示的硅胶3D打印工艺 技术蓝图：光固化与挤出工艺 为实现高精度与复杂结构的硅胶3D打印，光固化和直接墨水书写或是两种可能的路径。 其一是光固化硅胶技术，借鉴立体光刻（SLA）原理，开发紫外光敏感的特殊硅胶树脂。这种材料在光照下可快速固化，理论上能实现微米级分辨率的密封件制造，尤其适用于微型电子元件或医疗器械中的超薄密封层。另一条路径是直接墨水书写工艺，通过定制高精度挤出系统，配合具有剪切稀化特性的硅胶“墨水”，使材料在挤出时流动性增强，沉积后迅速恢复粘弹性，从而稳定成型。 当前虽已经有多家公司推出了硅胶3D打印方案，但相关产品是否满足了工业端的使用要求，却并没有明确的报道。IAPT的专家将与工业合作伙伴共同规划，分析材料以确定合适的材料。研究还将包括表面质量（粗糙度和功能性）、设计自由度以及硬软连接等方面。在此基础上，将评估增材制造作为传统制造方法补充的实用性。 力图推出功能性的密封产品3D打印解决方案 工业协同：从实验室到生产线的闭环设计 弗劳恩霍夫IAPT强调，该研究并非孤立的技术实验，而是以工业需求为导向的系统工程。项目或将吸引多家汽车制造商和医疗设备企业参与，通过“用例驱动”模式推进技术开发。 在电动汽车领域，这项研究可针对电池组密封件的耐高温、耐电解液腐蚀需求，设计专用硅胶配方；在医疗方向，则探索如何通过3D打印实现患者特异性密封界面（如义肢密封套或呼吸面罩），并满足生物相容性认证要求。研究过程中，合作伙伴可直接提供应用场景数据，加速技术向实际生产的转化。 3D-Alchemy公司3D打印的硅胶键盘膜 挑战与应对：速度、标准与产业化路径 尽管前景广阔，硅胶3D打印的工业化仍面临多重挑战。当前挤出式打印速度仅为注塑成型的1/10，且层间粘合强度可能影响密封性能。可能研究方向可能包括通过多喷嘴并行打印、动态固化控制等提升效率，同时与标准化组织合作建立硅胶打印件的性能测试体系。 3D-Alchemy公司3D打印的硅胶产品 通过增材制造，企业可以省去为原型或复杂密封几何形状制造昂贵模具的环节。对于那些希望快速响应市场变化或满足个性化客户需求的企业来说，参与研究尤其有价值。此外，增材制造支持分散化生产，从而减少对供应链的依赖。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

近日，一款名为TinyMaker的3D打印机在3D打印技术参考视频号发布后，获得了3.1万的播放量，收到大量牙科行业从业者私信询问。实际上这款机器并非新推出，多年来一直通过线上销售，也并未引起广泛的行业关注。但就是这样一款并非注重工业生产的机器，却引来一众爱好者的持续关注。 这款3D打印机的最大特点是成型尺寸极小，仅有30.6 x 40.8 x 60mm，这与当前众多设备商倾向于推出大型3D打印机的情况正好相反。TinyMaker设备设计非常紧凑，如同手掌般大小，重量仅600克，甚至可以放在背包携带；用户还可以将其连接到外部电池进行操作。这款微型树脂3D打印机采用开源模式，打印层厚度在0.05-0.1mm之间，分辨率240×320。 该品牌还开发了与设备本身一样紧凑的后处理解决方案，包括清洁液和后处理设备。所有设计均注重便于携带，且可在几乎任何地点使用。整套设备的价格仅115欧元，令人意外的是，其组装地在中国广东。 这款设备却收获大量用户的兴趣，根据2024年11月底社区内容更新，该团队第二批1000台的生产进展顺利。需要交付的总数量目前已经达到数千台。 独特的技术特性，迅速成为口腔医疗领域从业者后台咨询的焦点。这一现象背后，折射出牙科行业对实用型设备的迫切需求。这款机器的成型尺寸恰好覆盖单颗种植导板或多颗牙齿模型的打印需求。同时，3D打印技术参考了解到，打印机的整体尺寸也是医生考虑的重要因素。医师希望机器首先能够保障打印质量，其次是不要占太大的空间。基于这些考虑，一些“特异”新产品可能更受具体行业的青睐。

近年来，一家名为INDO-MIM的印度企业逐渐在增材制造行业崭露头角，然而，它实际上是一家金属注射成型（MIM）和精密制造解决方案提供商。这家公司在全球范围内具有较高知名度，年发货量在1.5亿件以上。 根据3D打印技术参考多年来针对金属粘结剂喷射3D打印技术（下称MBJ）的观察，INDO-MIM在该技术领域正进行深度布局，已成为全球范围内备受关注的MBJ技术应用企业。从最初的Exone，到后来的Desktop Metal以及HP，INDO-MIM始终与不同阶段最优秀的MBJ技术供应商紧密合作，充分吸收并融合它们的先进解决方案，通过持续技术投资、材料研发以及广泛的行业合作，推动了该技术在规模化生产中的应用，取得了显著的成果。 一、技术布局 在2023年Formnext展会，惠普公司宣布与INDO-MIM建立战略合作伙伴关系。此次合作标志着朝着推进金属增材制造技术并扩大其在各个行业的应用迈出了重要一步。作为此次合作的一部分，INDO-MIM购买了三台HP Metal Jet S100打印机。 三台打印机中的两台部署在印度班加罗尔工厂。其中一台专注于新材料开发，另一台用于推动应用，开发并满足中东、印度和亚太地区其他地区的客户需求。第三台打印机部署在其美国德克萨斯州工厂，致力于为北美客户提供本地化支持并扩大其生产能力。 双方的合作无疑取得了重大成功。2025年2月，INDO-MIM追加采购5台该设备，总投入据称近3000万元人民币。这一投资旨在满足汽车、医疗等行业对复杂金属零件的快速增长需求。 二. MIM与MBJ技术协同整合 粘结剂喷射与MIM工艺在脱脂烧结环节高度兼容，INDO-MIM利用这一优势，将MBJ技术作为MIM产品开发的低成本替代方案。通过该技术快速制作原型或小批量试产零件，客户可在投入高昂模具费用前验证设计，缩短产品开发周期达50%以上。这种“双工艺协同”模式不仅降低企业研发成本，还增强了生产灵活性。 Metal Jet S100是目前商业化最成功的MBJ产品之一，其构建体积为430×309×200毫米，共配备63360个喷嘴，能够以高于其他3D打印技术数十倍的工作效率及明显低于其他粘结剂喷射成型系统的成本，生产功能性终端机械零件。3D打印技术参考查询发现，INDO-MIM凭借其在金属粉末领域的深厚积累（如不锈钢316L、17-4PH等），与HP平台深度结合，积极探索MBJ技术的打印能力。 2024年，该公司使用HP S100 Metal Jet 3D打印机成功攻克了一项极具挑战性的制造任务，其生产出一款重量仅30克、高度为2.5厘米的316L不锈钢分形部件——谢尔宾斯基三角形。最终制造出的分形部件不仅表面粗糙度仅2.5-3Ra，而且小特征的细节处理也极为出色，充分展现了INDO-MIM在MBJ技术领域的强大实力。 在另一项类似蜘蛛网结构的设计中，也体现了INDO-MIM的技术实力。其创建了高度复杂和错综复杂的结构，使其成为快速原型制作和玩具生产的理想选择。 在材料开发方面，INDO-MIM利用其在金属粉末开发方面的深厚专业知识，快速扩展金属粘结剂喷射的可成形范围。惠普Metal Jet S100官方可打印材料仅有SS 316L和SS 17-4PH，INDO-MIM凭借在该技术的领域的长期积累，已经可采用MBJ技术成形SS-310、M2（工具钢）、S7、4605、SS-420、IN-625等材料。 三. 行业应用与成果 INDO-MIM的粘结剂喷射3D打印技术广泛应用于多个行业，包括汽车、航空航天、国防、消费电子和医疗设备等。公司特别关注印度国防研究与发展组织和印度空间研究组织等潜在客户。此外，INDO-MIM还利用该技术为全球OEM客户提供定制化解决方案。 1. 汽车领域：加速电动化转型 INDO-MIM为全球车企提供轻量化、高强度的金属部件，如传感器外壳、新能源车电池组件等。借助粘结剂喷射技术，公司能够快速响应定制化需求，开发一体化散热结构，减少零件数量并提升热管理效率。HP Metal Jet的高吞吐量特性支持其满足汽车行业的大规模交付需求。 INDO-MIM MBJ技术3D打印的模具嵌件 2. 航空航天与工业设备 公司为航空航天客户制造耐高温钛合金部件，如涡轮叶片支架，通过粘结剂喷射实现内部冷却通道的复杂几何设计，显著提升部件性能。3D打印技术参考查询发现，INDO-MIM已经使用MBJ技术生产M2工具钢随形冷却嵌件。根据2024年7月的消息，在过去的18个月中，INDO-MIM已生产了约1800个M2工具钢插件用于生产。 3. 定制珠宝和个性化配饰 粘结剂喷射3D打印技术在时尚行业也正在发挥作用，尤其在定制珠宝和个性化配饰领域表现突出。该技术能够无模化直接生产复杂几何结构，如镂空纹饰、嵌套层叠或薄壁蜂窝设计，且无需支撑结构，极大地释放设计师的创意空间，具有显著优于传统金属3D打印技术的表现特点。 END 粘结剂喷射技术在成本上高于传统的标准制造工艺，但相较于其他增材制造技术，其成本优势却十分显著。然而，需要明确的是，尽管从技术层面来看，许多产品能够借助粘结剂喷射技术实现生产，但并非所有产品采用该技术都具备商业价值——在某些情况下，其他工艺或许才是更为合适的选择。 在当今快速发展的制造业中，INDO-MIM为我们揭示了一个传统制造企业如何通过创新和战略布局，成功转型为增材制造领域备受关注的焦点。INDO-MIM不仅凭借其在金属注射成型（MIM）领域的深厚积累，还通过积极拥抱粘结剂喷射3D打印技术，实现了从传统制造到先进制造的跨越。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

陶瓷增材制造技术在近年来取得了显著进展，其中光固化成型技术因高精度和高表面质量的特点，在航空航天、牙科等领域备受关注。然而，陶瓷光固化3D打印工艺中的热脱脂环节因需去除高体积分数（40–60 vol%）的有机粘结剂，通常耗时长达20-100小时，成为限制其广泛应用的主要瓶颈。此外，传统热脱脂过程的高能耗进一步增加了生产成本。 3D打印技术参考注意到，针对这一问题，美国德克萨斯大学达拉斯分校的研究团队于近期提出了一种超快热脱脂工艺（UFTD），成功将脱脂时间缩短至30分钟内，并显著降低了能源消耗。这一突破性成果为陶瓷增材制造的工业化应用提供了新的可能性。 君璟科技光固化陶瓷3D打印过程及产品 一. 技术背景与挑战 陶瓷光固化3D打印工艺将含有高固含量陶瓷颗粒的树脂浆料形成生坯，随后需通过热脱脂去除有机成分并进行烧结。传统热脱脂过程需要缓慢加热，才能充分将粘结剂分解产物扩散和逸出，避免因内部压力积累或温度梯度引起开裂。然而，长时间的脱脂过程不仅增加了制造周期，还导致能源效率低下。此外，陶瓷生坯的高孔隙率（40–60%）进一步加剧了热传导的不均匀性，限制了快速脱脂的实现。因此，如何在保证材料性能的前提下实现高效脱脂成为亟待解决的关键问题。 a、b. 常规热脱脂与超快热脱脂（UFTD）相比 c.打印零件 二. 超快热脱脂工艺的核心创新 研究团队提出的UFTD工艺通过结合真空热解与多孔石墨毡的快速加热技术，显著提升了脱脂效率。其核心创新点包括： 1. 真空环境下的热解机制：传统热脱脂依赖氧化反应去除粘结剂，需在空气中缓慢升温以避免局部过热。UFTD则在真空环境中通过热解分解粘结剂，消除了氧气对反应的限制，同时真空条件降低了气体压力，加速分解产物的逸出，从而缩短脱脂时间。 2. 快速加热与热传导优化：利用石墨毡作为加热元件，通过焦耳效应实现高达90°C/s的升温速率。石墨毡的低热容特性允许快速升温和冷却，结合真空环境下的辐射与传导传热，显著提高了热传递效率。 3. 动态压力反馈控制：通过实时监测真空腔内的压力波动，闭环控制系统能够动态调整加热参数（如温度步长和保温时间），确保不同尺寸或粘结剂含量的样品均能实现均匀脱脂。 超快热脱脂工艺：（A-C）在室温、中间温度（~1050°C）和高温（~1400°C）下拍摄的照片（D）通过UFTD烧结3YSZ复杂几何形状（E）UFTD脱脂机制示意图 三. 实验设计与结果验证 研究团队以氧化钇稳定氧化锆（3YSZ）为模型材料，通过DLP技术3D打印生坯，并对比了传统热脱脂（CS）与UFTD工艺的效果。实验采用定制的真空加热装置，设定多阶段升温曲线（总时间<30分钟），包含115°C-535°C的阶梯式保温步骤以及1450°C的最终烧结阶段。通过热重-差示扫描量热分析，确定了粘结剂分解的关键温度区间，并据此优化了UFTD的加热程序。 （A）打印生坯的DSC/TG曲线（B）为传统工艺设计的粘结剂燃尽和烧结时间表 （A） UFTD工艺中热脱脂（和烧结）三个检查计划（B） 每个脱脂计划的计算总能耗 实验结果表明，UFTD工艺在脱脂时间（缩短40–200倍）和能源消耗（降低3,500倍）方面均实现了数量级的改进。与传统工艺相比，UFTD处理的样品在密度（相对密度约95.6%）、孔隙率（4.2–4.4%）及质量损失（22.1%）等关键物理参数上表现出高度一致性，且标准偏差显著降低，表明其工艺重复性更优。扫描电子显微镜分析显示，UFTD样品表面无裂纹，微观结构完整，但晶粒尺寸（1.3–1.7 μm）较传统工艺（0.4 μm）更大，这归因于快速升温过程中晶界迁移的增强。尽管如此，维氏硬度测试表明，UFTD样品（14.8–15.5 GPa）与CS样品（16.0 GPa）的力学性能无统计学显著差异，验证了其实际应用的可行性。 四. 机理分析与工业潜力 UFTD工艺的快速脱脂机制可通过热力学与动力学因素解析：真空环境降低了分解产物的逸出阻力，而石墨毡的高效传热避免了传统炉体热容大导致的升温滞后。此外，真空条件促进了氧化锆中氧空位的形成，增强了原子扩散与晶界迁移，从而在快速烧结中实现了致密化。尽管晶粒粗化可能影响材料的长期稳定性，但其对硬度的微弱影响（降低3–7%）表明UFTD工艺在保持力学性能方面具有显著优势。 （A）控制样品（CS）和超快脱粘（UFTD）样品的孔隙率和（B）收缩和质量损失 烧结样品的微观结构：（A-C）CS、UFTD-30和UFTD样品的SEM表面形貌；（D-F）显示晶粒结构细节的高倍SEM图像 从工业应用角度看，UFTD工艺的突破性进展不仅大幅缩短了制造周期，还显著降低了能源成本。例如，传统工艺的脱脂与烧结总能耗约为457 MJ，而UFTD仅需116.7 kJ，效率提升超过3000倍。这一技术尤其适用于需要快速周转的高精度陶瓷部件制造，如牙科修复体、微电子器件或定制化工业模具。此外，UFTD的通用性设计（如动态压力反馈）为其他陶瓷材料（如碳化硅、氧化铝）的快速脱脂提供了可扩展的技术框架。 奇遇科技陶瓷3D打印产品 五. 结论与展望 本研究通过创新性地整合真空热解、快速加热与动态控制技术，成功开发出适用于陶瓷光固化3D打印工艺的超快热脱脂方法。UFTD工艺在30分钟内完成脱脂，显著提升了生产效率和能源利用率，同时保持了与传统工艺相当的力学性能。这一成果不仅为陶瓷增材制造的工业化应用扫除了关键障碍，还为多材料体系与复杂结构的快速制造提供了新思路。 未来研究可进一步探索UFTD工艺在不同陶瓷体系中的适用性，优化晶粒尺寸控制策略，并评估其在极端环境（如高温或腐蚀性介质）下的长期性能稳定性，以推动其在更广泛领域的应用。 参考资料：Single-Step Thermal Debinding for Ceramics Vat Photopolymerization in Less Than 30-Minutes 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

2025年2月5日——3D Systems旗下Systemic Bio™公司荣获2025年SLAS创新奖。该奖项旨在表彰那些有望推动实验室科学和自动化领域创新的开创性技术进步。此次竞赛汇聚了来自世界各地顶尖机构的杰出专家，展示了前沿发展的最新成果。 Systemic Bio公司凭借其专有的h-VIOS™平台获得该奖项。该平台利用生物打印的人体组织，旨在加速药物发现和开发过程。公司特别展示了其平台在评估抗体药物偶联物（ADCs）安全性方面的应用。该技术能够在早期识别安全问题，捕捉以往只有在临床试验中才会发现的风险，即便在非人类灵长类动物研究未能揭示此类问题的情况下也是如此。 采用 3D Systems 的“打印灌注”技术制作的人体血管系统模型 Systemic Bio公司的首席执行官塔西·佩雷拉（Taci Pereira）表示，“我们团队能够获得这个奖项，我感到无比自豪。这一认可是对我们团队不懈努力的有力证明，我们致力于展示平台的科学和转化价值。我们将继续拓展自身能力，并加快应用推广，以改进药物发现和开发工作。” Systemic Bio位于得克萨斯州休斯顿，具备在符合ISO 7标准的洁净室和质量管理体系（QMS）下生产数千种组织模型的能力。这些模型有助于公司与领先的制药公司持续合作，改进临床前药物测试，并降低后期失败的风险。SLAS创新奖每年在SLAS国际会议及展览会上颁发，旨在表彰该领域最具前瞻性的技术进步。 关于 Systemic Bio Systemic Bio是一家生物技术公司，专注于利用其自主研发的生物打印血管化器官模型来加速药物发现与开发。该公司成立于2022年，是3D Systems的全资子公司。Systemic Bio借助3D Systems的突破性生物打印技术，使用生物材料和人类细胞制造高度精确的健康和病变组织模型。这些专利的芯片器官模型能够以可重复的方式大规模生产，并可用于灌注药物，以在药物开发的早期阶段研究其对健康或病变组织的影响。此外，这些系统是多模式的，能够生成与机器学习相结合的大数据集，从而为药物开发提供与人类相关的治疗见解。 关于 3D Systems 35年前，3D Systems首次将3D打印技术引入制造业，开启了增材制造的新纪元。如今，作为全球领先的增材制造解决方案提供商，3D Systems始终致力于通过创新、性能和可靠性为客户创造价值，助力客户开发前所未有的产品和商业模式。凭借独特的硬件、软件、材料和服务组合，3D Systems为每个特定应用提供定制化解决方案，并由专业的应用工程师团队全程支持，与客户紧密合作，优化其产品和服务交付方式。公司的解决方案广泛应用于医疗保健和工业市场，涵盖医疗、牙科、航空航天与国防、汽车以及耐用消费品等多个高端领域。

3D打印技术参考注意到，为实现点阵结构的高效率制造，北京理工大学于近期开发出了40弧并行增材制造装备，最大尺寸达到20米，是公开媒体报道的国内最大金属3D打印机，得到人民日报、中央广播电视总台、中国新闻网等国内主流媒体密切报道。 此类多弧并行3D打印装备能够制造什么？它有着特殊的应用场景——为海洋装备结构创新提供了契机。 新时代下，船舶等海洋载运装备在轻量化需求基础上，对防爆、防撞、减震、降噪等功能需求愈发迫切；海洋浮式平台采用传统钢结构制造成本过高（海上浮式风电是陆上风电开发成本10倍以上），亟需开发低成本、高性能浮式平台制造新方法。 北京理工大学跨尺度增材制造团队专注超大规格点阵结构增材制造，突破了悬空结构无支撑3D打印的技术难关，建立了大型金属点阵结构增材制造新方法；发展了多能束并行熔丝增材制造技术，自主研制了并行增材制造系列装备，实现点阵结构增材制造效率量级提升，形成了超大规格金属点阵结构增材制造技术体系。 在实际应用方面，据3D打印技术参考了解，北理工研发的这套“超大规格金属点阵结构多弧并行3D打印技术与装备”已具备验收条件。装备采用双龙门设计，一侧龙门承载24个打印头，采用并行式布局，每个打印头可独立控制自由度，实现针对大尺寸结构件多弧协同成型。另一侧龙门安装16个打印头，为4×4阵列式布局，可实现多个小尺寸结构件同步成型。 项目负责人、北京理工大学刘长猛教授指出，设备投入生产后，主要批量生产两种类型的点阵型材。即大型金属点阵夹芯板，其相对传统结构可减重30%以上，兼具减振降噪、抗爆防护等功能，适用于在船舶、潜航器等海洋载运装备需求，目前已经开展多领域应用验证。同时，团队开发了低成本钢板点阵混凝土结构，钢板点阵夹芯结构填充低成本混凝土，可作为一种新型海洋基建材料，相对现在全钢结构海洋浮式平台，可显著降低用钢量，成本降低50%以上，兼具经济性、稳定性和长寿命等，在海洋浮式风电、深远海养殖、海洋浮式机场等领域应用前景广阔。 金属点阵结构是一种轻质多功能结构，具有高比强度、高比刚度、抗爆吸能、减振降噪等优势，在航空（飞行器主承力结构）、航天（卫星支架）、航海（船舶舱室）和车辆（抗爆底板）等领域有着广阔的应用前景。然而，现阶段传统的制造方法（铸造、锻造、传统减材加工等）对于制备复杂构型的点阵结构较为困难，存在制造周期长、制造成本高、工序复杂、成形构型有限等问题，因此无法在工业领域进行批量生产制造，也制约了金属点阵结构的实际应用。 电弧增材制造技术是以电弧为热源，丝材为基材的金属增材制造技术。经过多年发展，电弧增材制造技术已经具有中高程度的沉积效率，与金属粉末相比，丝材成本低、材料利用率较高，且不受成形环境的限制，非常适用于制备大型结构件。由电弧增材制造制备的点阵结构具有成形构型多样、成形尺寸大、效率高以及制造成本低等特点，因此对于面向工业应用的结构件高效生产制造，电弧增材制造具备较大的优势。 北理工团队预期2025年末实现增材制造50米级浮式平台下水，以验证模块化建设方法和海洋适用性；团队规划在渤海建设国际首个千米级海洋浮式平台，作为用于海洋综合资源开发。 注：本文由研究团队提供，授权发布。

3D打印技术参考注意到，2025年首篇与3D打印技术相关的nature正刊文章，于1月29日发表。来自美国康奈尔大学的研究人员，发表了题为“Degradable thermosets via orthogonal polymerizations of a single monomer（通过单一单体的正交聚合制备可降解热固性塑料）”的文章。该研究的核心内容是关于一种新型可降解热固性材料的合成、性能调控以及其在光聚合3D打印中的应用潜力。 3D打印塑料种类：热塑性与热固性 热塑性塑料是基本不交联的聚合物，可以通过达到玻璃化转变温度后加工处理，并且在冷却后可以保持其形状实现多次反复成型。常用的3D打印的热塑性材料包括聚乳酸（PLA）、聚氨酯（TPU）、聚醚醚酮（PEEK）、聚丙烯（PP）、ABS、尼龙（PA）等等。 热塑性塑料反复加热下的分子链结构变化 热固性塑料在固化过程中会发生化学交联反应，形成不可逆的三维网络结构，因其优异的热稳定性和机械性能而被广泛应用于航空航天、汽车制造和生物医学等领域。但此类材料通常不可熔化后重新加工。热固性塑料主要用于光固化3D打印技术，如SLA、DLP、CLIP等。常用的3D打印热固性材料包括环氧树脂、丙烯酸树脂等。 热固性塑料发生化学交联反应 研究人员开发可循环使用的热固性树脂，主要是鉴于当前每年产生的大量石油基热固性材料被丢弃在垃圾填埋场或燃烧用于能源，这不仅浪费资源，还对环境造成负担。同时，传统的热固性材料难以降解和回收。因此，开发能从生物来源的单体合成、具有可调性能、且可降解和回收的热固性树脂，对于实现材料的可持续利用和减少环境污染具有重要意义。 英国伯明翰大学开发了可重复使用光固化树脂 该方向也正在成为研究热点，3D打印技术参考注意到，2024年英国伯明翰大学和美国高分子创新研究所的联合团队就在nature发表了相关研究，他们开发了一种完全可再生的光聚合物树脂平台，基于此平台配制的树脂材料可以3D打印成高分辨率部件，并能够有效解聚，从而可循环使用重新打印！ 开发可循环使用热固性树脂，3D打印提供时、空精确控制 在研究可循环使用的新型热固性树脂过程中，康奈尔大学的研究人员选取了生物来源的单体2,3-二氢呋喃（DHF）作为关键原料。他们通过开环易位聚合（ROMP）和阳离子聚合两步反应，使DHF单体发生交联，从而生成热固性材料。 第一次聚合反应通过打开环状单体并将它们连接起来，形成了一种柔韧的长链结构，这种材料可以通过加热实现化学回收，并且能够通过酸进行降解。需要指出的是，并不是所有的DHF都会在第一次聚合中被消耗掉，剩余的DHF对于在后续聚合中增强材料的韧性至关重要。在第二步中，DHF单体相互连接并与第一次聚合反应的产物连接，形成一种高强度且具有韧性的交联聚合物。这种最终的交联聚合物不仅可以通过加热进行回收，还能在自然环境中逐渐降解。 从DSF中合成可降解的热固性有机化合物 为了实现材料的可控合成，研究人员巧妙利用了光聚合技术。在反应初期，先进行缓慢的ROMP反应，留下部分未反应的DHF单体。随后，通过光引发剂在光照条件下产生强酸，触发DHF单体的阳离子聚合，实现交联反应。 DHF热固性材料的时空控制 光聚合（3D打印）技术在该研究中发挥了重要作用。这种光控不仅提供了时间上的控制，还通过光掩模实现了空间上的精确控制。通过控制光照时间和强度，以及催化剂的浓度，成功调节了交联密度和聚(c-DHF)的含量，进而获得了具有不同物理性质的热固性材料。 机械性能的调节 3D打印技术参考认为，该过程可进一步解释为：材料接受到的光线越多，交联作用就越强，材料就越硬；接受到光线较少的部分拉伸性能更高，而材料未接受到光线的部分则完全可以进行化学回收。因此所开发的热固性树脂可具有多样的物理性质，包括软、弹性、热可回收、酸可降解以及刚性和韧性等，而且还可以通过酸水解、热解聚和氧化降解等多种方法，实现选择性、顺序性的降解，降解产物能够重新聚合成新材料，形成了一个闭环的再利用过程。 DHF热固性材料的降解和回收 研究人员表示，DHF热固性材料具有与商用热固性材料相当的性能，包括高密度聚氨酯（例如用于电子仪器、包装和鞋类）和乙丙橡胶（用于花园软管和汽车挡风雨条）。与目前的石化热固性塑料相比，基于DHF的材料具有循环经济性。这种材料可化学回收，可以重新制成其结构单体，并从头开始再次使用。当一些材料不可避免地泄漏到环境中时，这些材料会随着时间的推移降解为无害成分。研究人员正在努力开发应用，包括让DHF基材料可用于更广泛意义上的3D打印。 END 研究可循环使用的热固性塑料具有重要的环境和经济意义，它能够显著减少塑料废弃物对环境的污染，降低对不可再生资源的依赖，同时通过材料的回收和再利用，降低生产成本，提高资源利用效率，推动可持续发展。 本研究所描述的光聚合技术和时空控制能力为3D打印技术的研发提供了新的可能性。通过结合正交聚合机制和光聚合技术，可以开发出具有复杂形状、精确控制和可降解性的新型3D打印材料。这些材料在生物医学、航空航天、汽车制造等领域具有广泛的应用前景。 总之，该研究成果不仅为热固性材料的合成提供了新的方法，也为光聚合3D打印技术的发展提供了新的思路和启示。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝侵权转载。