电化学沉积增材制造(ECAM)是一种完全不同的金属3D打印技术，可生产出高质量零件，具有优秀的特征分辨率和经济性，且可在高分辨率下实现可扩展大规模生产。 1. 电化学增材制造的原理 以Fabric8Labs公司开发的电化学3D打印技术为例，它基于现有显示技术构建了专用电极阵列，每个打印头包含超过2亿个微观像素，这些像素由打印算法单独控制。它使用带电金属离子的液体溶液作为原料，打印过程中类似于DLP工艺，通过激活打印头上的像素，可产生局部电场，驱动金属离子快速沉积到构建板上，通过调整打印头上活动像素的图案或图像来实现复杂的几何形状沉积，闭环反馈回路还可监控每个像素的构建。利用基于阵列的打印方法，确保零件质量并能够提供零件认证记录。 Fabric8 Labs电化学增材制造原理 通过激活整个打印头的区域，可以同时构建多个高分辨率零件，直接从打印机生产功能零件，无需昂贵的后处理及热处理过程。 2. 为多行业带来新的解决方案 由于金属是以逐个离子的形式沉积的，这使得该工艺能够产生极其精细的特征，目前典型的层厚在10至50微米范围内。该工艺尤其适合于打印纯铜，因此成为小型、精细的冷却板，热交换器、射频天线和类似设备的有前景的新增材制造工艺。  电化学3D打印的80%陀螺结构填充的冷却板 如今，半导体行业依赖于通常锻造或车削工艺制造的冷却板和其他冷却装置。这些工艺仅限于生产规则的翅片，这些翅片只能在一个方向上制作，并且在可以填充这些特征的几何形状方面受到限制。 电化学沉积3D打印的铜结构 但除了制造挑战之外，以传统方式制造的热管理设备的表面积和可提供的冷却量也受到限制。3D打印不仅提供了一种增加表面积和粗糙度以实现更好散热的方法，而且还为复杂的液冷板和热交换器制造提供了一条途径，可显著提高性能。 3. 打印速度快，可扩展实现大规模制造 ECAM 构建通常只需要几个小时，具体取决于零件高度和几何形状；例如，一台打印机可以在大约三个小时内生产四块冷板。打印完成后，零件在机器内用去离子水冲洗。在许多情况下，零件从可重复使用的构建平台上移除后就完成了，但它们也可以根据需要进行电镀、钝化或机加工。 该冷板展示了电化学3D打印相对于车削的优势：有机会以正确的形状（包括圆形）制造这些板 Fabric8Labs 的三位联合创始人开发该技术时的目标是让金属增材制造变得更容易，并且电化学增材制造比基于粉末或线材的工艺带来了许多优势。与这些工艺相比，基于该工艺的设备功耗较低，使其更具可持续性。用作原料的电解质溶液比金属粉末更安全、更容易处理，并且可以在不需要完全封闭或惰性气体的情况下进行打印。室温过程也提高了操作员的安全性。而且，液体原料为大规模 3D 打印提供了好处，包括有机会从一个大型集中式储罐供应多台打印机，在该储罐中始终保持适当的材料水平。  具有螺旋几何形状的射频设备 该机器相对简单的设计使 Fabric8Labs 可以轻松快速扩展到约20台打印机的生产线，并且该公司计划在 2024 年将其生产设施增加到250台。这种快速增长反映了该公司在半导体领域的潜在增长能力，其可提供的解决方案的成本与传统制造以及现有的3D打印工艺产生了直接竞争。 电化学3D打印的50%陀螺结构填充的冷却板 4. 高精度微纳加工，可制造多材料结构 电化学沉积增材制造技术以离子的方式进行沉积，更有利于实现微纳加工。该过程不会产生残余应力、应变，加工零件表面质量较好。除此之外，电化学增材制造工艺还能将多种金属熔合在一起，这使科学家们可以尝试不同的材料组合，并探索单一金属结构中难以实现的技术。 电化学3D打印的针翅散热器 根据Fabric8 Labs公司官网相关信息，电化学增材制造是一种室温金属3D打印技术，无需热处理即可生产复杂、致密的金属部件。该技术能够制造具有微米级特征、复杂内部特征、高纯度材料的零件，同时具有快速可扩展、支持大规模制造的特点。Fabric8 Labs正致力于通过提供取代传统制造的先进制造服务来拓宽金属增材制造的市场。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.升华三维：使用挤出技术3D打印纯铜换热器 2.采用FFF熔丝挤出技术3D打印纯铜部件 3.纯铜3D打印新工艺：采用DLP工艺实现99.99%的材料纯度 4.最新突破：粘结剂喷射完成攻克钛、铜、铝3D打印制造

用于粘结剂喷射增材制造(BJAM)的粉末批次间差异可能会显著影响材料已设定好的“理想”烧结窗口。克服该问题的一种方法是对每批粉末在不同温度下进行烧结实验。然而，这种方法较为耗时。可以利用CALPHAD（计算相图）等计算热力学工具的预测能力来克服这一挑战，特别是对于粘结剂喷射增材制造，因为该过程发生在接近平衡的条件下。然而，考虑到“规格”内许多可能的原料成分，使用CALPHAD计算烧结窗口的计算成本可能很高。 来自橡树岭国家实验室的研究人员为镍基高温合金生成了高通量计算相图数据，开发出了机器学习模型来快速预测烧结窗口。该模型的预测能力已使用In718和In625进行了验证。经过验证的模型是轻量级的，可以部署在工业环境中，以加速获得烧结窗口。 研究人员指出，Binder Jetting技术自诞生以来，已经开发出了基于该工艺的多种材料的成形工艺，如In625、In718、17-4PH、316L不锈钢类别和H13工具钢，甚至铝合金、铜合金和钛合金等。粘结剂喷射后，打印的部件要将粘结剂烧尽处理，以使有机粘结剂和富碳残留物蒸发，C会对烧结部件的可烧结性和机械性能产生不利影响。随着粘结剂技术的最新进步，已经开发出不留下富碳残留物的粘结剂。粘结剂烧尽后，将零件加热至烧结温度来增加零件的密度。烧结可以在低于固相线温度下进行（固态烧结），其中通过固态状态下的扩散和传质发生致密化。最近，超固相线液相烧结（SLPS）由于更高的致密化率引起了关注。SLPS是一种致密化技术，涉及在固相线和液相线之间的温度下烧结预合金粉末，从而导致液相在晶界、颗粒间边界和晶粒内部成核。发现致密化发生在三个事件中，包括沿晶界/颗粒间边界的液体成核，随后多晶颗粒破碎，毛细管重排实现致密化，最后通过溶液再沉淀、孔去除和晶粒实现致密化。在烧结温度下形成的液体的体积分数至关重要，因为在烧结温度下液体分数太低会导致致密化不良，而高的液体体积分数会导致零件变形。因此，控制SLPS过程中形成的液体比例对于零件的致密化和形状保持至关重要。理想的烧结窗口将导致足够的液体成核，以实现粘结剂喷射打印部件的致密化和形状保持。然而，迄今为止，量化致密化而不变形所需的液体量的研究非常有限。因此，预测烧结窗口是通过反复试验的方法，导致需要进行大量的实验来定义合金的烧结窗口。 示意图显示热容量随温度的变化以及用于预测烧结窗口的相应密度变化   与其他基于熔合的增材制造技术不同，粘结剂喷射和烧结过程发生在接近平衡条件下，因此CALPHAD（计算相图）可用于高精度的预测定义烧结窗口的量。尽管这可以通过计算相图进行预测，但粉末成分的批次间差异（即使不同批次都在规格范围内）可能会影响合金的“理想”烧结窗口。Nandwana等人在In718的粘结剂喷射研究中发现，其三种不同的粉末批次具有不同的成分，因此具有不同的烧结行为。与批次间差异相关的问题可以通过对每个批次进行实验或对每个批次运行热力学计算来克服，这两种方法在时间和资源方面都可能是昂贵的，因为可能有许多合金组合，所有这些组合都是在规格范围内。 美国橡树岭国家实验室的研究人员提出了一种涉及耦合数据分析和计算相图的方法，用于快速预测烧结窗口，考虑到合金成分的批次间差异。作为案例研究，他们将所提出的方法应用于In718和In625的粘结剂喷射增材制造和烧结。  耦合数据分析和 CALPHAD 方法的总体工作流程   机器学习模型的输入数据：(a) In718合金成分的元素成分分布(b) 元素成分与固相线、液相线、找到40%液体的温度和变形温度之间的相关矩阵   所有In718 组合物的粘度和液体体积分数随温度的变化，变形和致密化参数随粘度上限和下限的连续性的变化   回归模型的结果预测了测试数据的Thermo-Calc的固相线、液相线、40%液体、变形温度和估计温度    文献中报道的In718和In625合金的成分以及变形温度   回归模型的预测温度值与Thermo-Calc的估计固相线 (a)、液相线 (b) 温度的比较；(c)代表实验报告的变形温度以及文献中报告的合金的回归模型预测的变形温度。在c中，合金 1–9 代表In718成分，合金10–17代表In625成分  研究发现，所有机器学习算法都相当好的预测了烧结窗口，即固相线、液相线、达到40%液体的温度和变形温度，其中XGBoost算法获得了最高的交叉验证分数。该模型具有合理的预测能力，可以预测未用于训练和测试模型的数据集的烧结窗口，即使对于与In718具有相同元素但数量不同的In625合金系统也是如此。结果表明，所提出的方法可以扩展到任何合金体系来预测烧结窗口。 相关研究以“Predicting Sintering Window of Binder Jet Additively Manufactured Parts Using a Coupled Data Analytics and CALPHAD Approach”为题发表在Integrating Materials and Manufacturing Innovation。  欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.理光与西门子合作：开发铝合金粘结剂喷射批量3D打印解决方案 2.为量产而生！峰华卓立粘结剂喷射金属3D打印技术重大升级 3.烧结，影响粘结剂喷射金属3D打印零件控形控性的重要因素 4.粘结剂喷射完成攻克钛、铜、铝3D打印制造

机械超材料是具有特定元素/晶胞排列的人造材料，可实现新颖的特性，例如零或负泊松比、消失剪切模量和高比能量吸收(SEA)。SEA是抗冲击超材料设计最重要的特性，与材料有关。硬质材料通常比软质材料具有更高的 SEA值。SEA很大程度上取决于相同材料的结构配置，例如基于支柱和基于板的超材料。先前的研究表明，基于支柱的八位体桁架超材料具有比体心立方超材料更高的SEA。 具有高SEA的新型超材料可以源自自然生物。例如在骨骼和蝴蝶翅膀中观察到的三周期最小表面（TPMS）显示出优异的SEA特性，而竹子的中空结构承受横向力并避免断裂。原则上，从自然结构中学习的仿生超材料可以改善高比能量吸收特性；受竹子中空结构启发的八面体桁架呈现出优异的SEA，超越了基于支柱的面心立方和八面体超材料；具有高机械性能和SEA的蜂窝结构已广泛应用于航空航天领域。这些发现表明仿生超材料可用于改善SEA。  BPM的形态演变：（a）自然界中的柚子表面和柚子皮；(b) 柚皮的显微结构[ 8 , 15 ]；(c) 受柚子皮启发设计的BPM单元；(d) 支柱的相对密度-直径关系；(e) 设计的UBPM模型；(f) 设计的 GBPM 模型。 柚子皮是一种厚度为3-20毫米的泡沫状结构，由细长且相互连接的八臂细胞组成，具有较大的细胞间隙。整个柚子的自由落体试验表明，由于柚皮的保护，柚子可以承受70J的冲击力。因此，重构和优化柚子皮有望实现较高的SEA。受柚子皮启发，有研究人员提出了一种分层蜂窝结构，与传统蜂窝相比，其SEA和等效平台应力分别提高了1.5倍和2倍。然而，分层蜂窝表现出极大的各向异性，无法承受另一个方向的外力。另有研究人员探索了板晶格柚皮状多面体超材料的高应变率压缩行为，该行为表现出增强的 SEA。然而，板晶格超材料存在于封闭腔附近，这导致制造困难。 功能梯度（FG）超材料通常用于改善沿相对密度增加的方向逐层断裂的SEA，同时承受单轴压缩。连续相对密度表现出延迟的初始致密化应变。例如，功能梯度基元和陀螺仪的初始致密化应变比均结构高19.18％和18.5％。但也观察到仿生梯度竹结构的能量吸收比传统蜂窝结构高四倍。尽管基于支柱的仿生柚皮多面体超材料具有高散热、抗冲击和可制造性，但它们的局限性能量吸收能力限制了它们的应用。 3D打印技术参考注意到，华中科技大学史玉升教授团队将分级设计引入基于仿生柚皮多面体超材料中，以改进高比能量吸收能力并扩展其应用，并研究了材料对功能梯度设计的SEA定律的影响。  https://doi.org/10.1016/j.cjmeam.2023.100068 研究人员受柚子皮保护果肉的抗冲击性和功能梯度结构可提高SEA能力的启发，采用软材料（光敏树脂）和硬材料（Ti-6Al-4V）进行3D打印，制备了梯度仿生多面体超材料（GBPM），其SEA超过了前期报道中大多数软材料和硬质材料制造的超材料SEA。 图1 SEA Ashby图与各种现有超材料的对比   论文亮点 •提供了一种实现卓越能量吸收的仿生策略。 •验证了材料对机械响应和比能量吸收的影响。 •仿生梯度多面体的比能吸收超过了以前的大多数超材料。 试验方法 激光选区熔化Ti-6Al-4V粉末及数字光处理光敏树脂制造仿生多面体超材料，扫面电镜观察仿生多面体形貌，准静态压缩仿生多面体超材料，Abaqus动力学显式仿真准静态压缩过程。 结果 在压缩试验和数值模拟的指导下，SEA能力的提高与材料无关。在应力-应变曲线中，波动区出现在硬材料制造的仿生多面体超材料（BPMs）中，而在软材料制造的BPMs中不存在，导致软材料制造GBPM的SEA值的增长率比硬材料制造GBPM提高了5.9倍。软材料和硬材料制造的GBPM的SEA值分别为1.89 J/g和44.16 J/g，超过了先前研究中报道的大多数软材料和硬质材料制造的超材料的SEA。   UBPM和GBPM的压缩结果、力学性能和SEA：(a)软材料制造的UBPM和GBPM的应力-应变曲线；(b) 硬质材料制造的UBPM和GBPM的应力-应变曲线；（c，d）软材料制造的UBPM（c）和GBPM（d）的压缩结果；(e, f) 硬质材料制造的UBPM (e) 和GBPM 在℃ = 0.1 (f) 时的压缩结果；(g) 通过压缩试验和功率拟合获得的软材料制造的UBPM和GBPM的SEA应变曲线；(h) 从压缩测试和功率拟合中获得的硬质材料制造的 UBPM 和 GBPM 的 SEA 应变曲线。  FEM 中的 von-Mises 应力分布：(a) UBPM；(b) GBPM 结论 1. 分级设计降低了力学性能，将45°剪切断裂转化为逐层破坏。与硬材料制造的BPMs相比，软材料制造的BPM表现出延迟的致密化应变。 2. 提高SEA的梯度设计与所用材料无关。与UBPM相比，GBPM可以实现增强的SEA。在软材料制造的BPMs的断裂阶段没有出现波动区，与硬材料相比，软材料制造GBPM的SEA值的增长率提高了5.9倍。 前景与应用 仿生梯度设计可提高超材料的能量吸收效果，本文的仿柚子皮梯度超材料的SEA超过了先前研究中报道的大多数软材料和硬质材料制造的超材料的SEA。以上发现可以指导具有高能量吸收以抵抗外部冲击的超材料的设计。 注：本文部分内容来自AMF增材制造前沿，转载已获授权。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.2024 TCT亚洲展预约参观通道正式开启！ 2.GRX-810新超级合金3D打印火箭发动机成功测试，NASA公布多个新材料使用要点 3.预计营收12.32亿！铂力特发布2023业绩预增预告公告 4.每年3D打印五万件钛零件！华曙助力国内自行车制造商创新突破！

激光定向能量沉积技术兼顾效率、成本、质量，适用于中大型构件增材工程应用场景。南理工与英尼格玛强强联合，共同研发了高性价比的多光束集成丝光同轴激光定向能量沉积技术，填补该项技术国内空白。目前已完成整套装置的原型开发、制造、调试，正式进入实测和迭代优化阶段。这标志着我国在这一领域已取得重要突破，有望在未来实现自主可控的产业化应用。 一、激光定向能量沉积 定向能量沉积（Directed Energy Deposition, 简称DED）是增材制造技术7大标准分类之一，亦是当下工业级金属增材制造的主流技术之一。DED的工艺原理是利用聚焦热将材料同步熔化沉积（GB/T35021-2018），可依据所采用的热源不同，细分为激光定向能量沉积（DED-LB）、电弧定向能量沉积（DED-Arc）、电子束定向能量沉积（DED-EB）。 其中，采用激光作为热源，可以更精准的控制热输入从而提升增材精度，实现更复杂的几何形状，包括各种内部空腔结构和细节的增材制造。同时激光工艺过程更稳定，飞溅和爆破更少，从而减少缺陷的产生。相对于电弧成本低、精度低和电子束效率高、成本高的特点，激光定向能量沉积具备兼顾效率、成本、质量的前景。另一方面，由于激光无需考虑材料的导电特性，因此激光增材材料不仅可以选择金属，还可以选择陶瓷、塑料等非金属，也为复合材料的增材难题提供了解决思路。      激光定向能量沉积技术，又可依据所采用的材料形式不同，细分为激光送粉和送丝两类。相比于送粉增材制造，送丝具有更高沉积速率和低气孔缺陷倾向的优势，同时由于材料利用率更高、原材料成本更低从而整体加工成本更低，因而更适用于中大型构件增材工程应用场景，具有更大的商业化价值。 然而，早期的激光熔丝增材研究多采用传统激光焊接采用的旁轴送丝形式，虽然加工平台易于搭建，但在增材制造场景下，一方面存在扫描方向性和受热不均匀性等问题，难于满足沉积层尺寸和性能在各方向的一致性，另一方面成形路径复杂多变时，送丝方向与扫描方向相位关系的保持依赖于结构设计，增大了成形控制系统的复杂性。因此，解决丝光同轴问题是激光定向能量沉积技术发展必须攻克的技术难点。 二. 丝光同轴技术路线选择01光内or光外 实现光粉同轴，总体思路分为光内、光外两种。然而送丝与送粉不同，由于丝材直径较大、激光光斑较小，无法实现将多束丝送至同一光斑内熔化。因此实现丝光同轴，多采用光内同轴技术。 02分光束or多光束 光内同轴送丝，即是采用“光包丝”的光丝耦合方式，实现光束中空、丝路居中的光内送丝。 早期光内同轴送丝的思路，是采用一束激光分三光束再将光斑拼接形成环状分布。这一技术近年来逐渐发展成分环形光束光内同轴技术，可以有效的将材料与光束同轴地送到融化区域，光束轮廓呈中空环形，并直接聚焦到丝材和工件表面之间的交汇区域处。 然而，实现分环形光束光内同轴需要依赖非常复杂的镜组设计，导致设备硬件投入及维护成本直线飙升，与中大型构件增材工程应用场景所追求的低加工成本相悖，依旧制约着激光定向能量沉积技术的广泛应用。因此，具有更高性价比的多光束集成光内同轴技术应运而生。   03多光束集成光内同轴技术 如西班牙Meltio公司，依托多光束集成光内同轴技术开发的核心产品包括Meltio M450小尺寸工业金属3D打印机和Meltio引擎，首次将激光定向能量沉积系统成本降至10万欧元级别，其产品一经问世即对国外增材市场格局造成重大影响，成立4年时间即达成销售近300台套的抢眼战绩，一跃成为DED领域的头牌，足见市场对这一技术的认可。 然而，目前在国内，并没有相关企业可以提供同类技术的产品。而因一些原因，该技术的引进也存在障碍。2021年Meltio公司曾一度表示计划在中国建设展示中心，而在2022年末，再与Meltio公司接洽得到的回复就变成了：“暂无在中国市场进行销售的规划。”在中国增材市场形势大好的局面下，这一态度转变背后的原因可想而知。 三. 填补国内空白 为打破多光束集成光内同轴技术被国外企业垄断和封锁的格局，2022年末由南京理工大学智能焊接与电弧增材技术团队牵头，与国内定向能量沉积增材领域领军企业南京英尼格玛工业自动化技术有限公司强强联合，开始布局多光束集成丝光同轴激光定向能量沉积技术的装备研发。历时1年，现已完成整套装置的原型开发、制造、调试，正式进入实测和迭代优化阶段。 该套设备包括机器人、激光同轴装置、水冷装置和电控柜，通过电控柜上的控制装置和路径切片软件IungoPNT，来实现模型的增材成形。 其中，核心的激光同轴装置采用多光束集成丝光同轴技术，实现近似环形光斑拼接，同时通过更简洁的镜组设计，可以大幅降低硬件造价和维护成本；实现直立式结构形式，相较于分环形光束常见的L型和Z型结构，更利于机器人集成，在复杂结构增材场景中具有更高的灵活性；同时，实现光束独立控制功率、波形，为工艺控制提供更多灵活性。 使用该设备进行不锈钢增材测试，路径选择窄道薄层的弓字形，表面较为光洁，纹路无明显宏观缺陷。 通过Tardis IGNIS熔池相机观察并记录，过程稳定，无飞溅。 直线往复增材测试-激光DED-熔池 目前，该套设备能满足长时间连续稳定增材，包括稳定的激光出光和操作界面各种参数实时调节的准确性。 圆柱增材测试-激光DED 而通过Tardis IGNIS熔池相机，能观察到在优化的工艺参数下，熔滴过渡为液桥过渡，材料熔覆沉积的情况良好，过程稳定。 在优化的工艺参数下，其增材件的表面纹路较为细腻，外壁表面粗糙度可达Ra6.3~12.5。 未来，项目团队将持续对该系统进行测试和迭代，相信在不远的将来，自主可控的成熟产业化产品就会走向市场，或将为国内增材行业拓展新方向，让我们拭目以待。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.电弧3D打印太粗糙？国内团队工艺优化重大突破！ 2.电弧增材制造爆发式增长！国内创新开发出原位增减材复合技术装备，助力大尺寸制造 3.交付超百台电弧3D打印设备！英尼格玛发布2023成绩单 4.电弧+搅拌摩擦，混合增材制造铝合金实现强塑性协同改善

据 NASA 2024年1月消息，其开发的新一代超级合金GRX-810在工程化应用方面取得了新进展，由该材料3D打印的液体火箭发动机已成功进行热火测试。   GRX-810是一种氧化物弥散强化 (ODS) 合金，是NASA专为极端温度而开发。其主要成分为Ni-Co-Cr基合金，使用集成计算材料工程技术创建，并使用一种新的高能混合技术成功将重量百分比为1%的Y2O3包覆在NiCoCr粉末颗粒上，粉末粒径为10-45μm，借助增材制造工艺将纳米级氧化钇颗粒融入其整个微观结构中，从而带来显著的性能增强。总的来说，这是是具有卓越温度和抗氧化特性的新型材料。 与传统镍基高温合金相比，GRX-810合金的拉伸强度提高了两倍，蠕变性能提高了1000倍，抗氧化性提高了两倍。NASA成功展示了通过激光粉末床熔融 (L-PBF) 和激光粉末定向能量沉积 (LP-DED) 工艺使用GRX-810合金开发和制造组件。 根据3D打印技术参考查询到的资料，NASA在建模、评估冶金性能、开发热处理工艺、表征微观结构和确定机械性能方面做出了广泛努力。GRX-810合金专为航空航天应用而设计，包括液体火箭发动机喷射器、预燃器、涡轮机和热段部件，能够承受高达1100°C的温度。该合金开发的目的是弥合传统镍基高温合金和耐火合金之间的温度差距。 NASA对两个批次的GRX-810合金进行了性能对比，并与其他航空航天合金进行了全面比较，讨论了其微观结构、机械性能、加工进步、组件开发和热火测试结果。 研究发现，两个批次的GRX-810存在一些显著差异。在较低的温度下，批次1的GRX-810表现出较高的拉伸和屈服强度。Hall Petch可能解释了这一点，因为批次1 GRX-810确实表现出了更精细的晶粒尺寸。这种抗拉强度的差异随着温度的升高而减小，两种版本的GRX-810在1093°C时表现出相似的强度。然而，与原始批次1 GRX-810相比，批次2 EOS M280 GRX-810样品的伸长率在1093°C时明显更高。这也可能是两种材料之间晶粒差异的结果。与批次1相比，这种伸长率差异也可以代表批次2中氧化物分散度的改善。在NiCoCr基合金中，当微观结构中包含纳米级氧化物时，拉伸伸长率在高温下提高，而非ODS GRX-810在1093°C下的延展性比其他ODS版本低得多。在这些升高的温度下，晶界氧化开始在机械性能中发挥重要作用，氧化物被认为有助于改善氧化并稳定晶界，从而提高延展性。氧化物影响氧化行为本身，还是简单的稳定微观结构尚不清楚。更好的氧化物分布也可能在GRX-810的蠕变特性中发挥作用。 此外还比较了625合金、718合金、230合金、AM NiCoCr、AM NiCo Cr ODS、批次1 HIPed GRX-810和批次2 GRX-810的蠕变强度。可以明显看出，与测试的其他合金相比，两个GRX-810样品的蠕变强度显著增加。截至目前，由EOS M280打印的GRX-810蠕变试验仍在进行中，但目前的性能与之前的GRX-810试验相同或更好。这种改进的蠕变能力和高温延展性意味着结构中的氧化物分布是足够的，并且可能优于此前的样品。将GRX-810的热导率与许多其他镍基高温合金进行了比较，导电性与其他镍基高温合金相当。HIPed GRX-810提供了介于750-1000°C之间的高导热系数，目前尚不清楚这种电导率增加的来源，很可能是微观结构。 NASA优先考虑GRX-810合金的早期材料开发，以建立符合预期机械和热物理性能的最佳工艺参数。同时，在GRX-810推进的初始阶段，重点放在了组件开发上，以验证可以成功构建预期的复杂几何形状。GRX-810被提议用于多种应用，特别是热交换器、涡轮机械和在高热通量环境中运行的部件。在液体火箭发动机的背景下，具体应用包括设计用于减轻涂层面板、再生冷却喷嘴和涡轮泵中的喷射器。选择示例如图7所示。NASA使用GRX-810借助激光粉末床熔融工艺构建了涡轮叶盘、具有内部特征的导流器、喷射器、再生冷却喷嘴、涡轮叶盘以及带整体端口的涡轮叶片。 GRX-810合金表现出与典型的镍基合金（如625合金和718合金）相当的构建速度。构造限制和几何形状表明与其他镍基合金相似。此外，该粉末在构建过程中多次重复使用，表现出一致的性能，保持了均匀的构建几何形状。正在进行的工艺开发工作仍在继续，以提高GRX-810合金在各种L-PBF平台上的成熟度，包括后处理。使用热等静压的单次热处理最大限度减少了晶粒生长，增强了材料的结构完整性。此外还需要继续优化热等静压以及抛光、表面增强等技术，并探索其他工艺，如激光粉末定向能量沉积（LP-DED）。 GRX-810喷注器制造工艺流程 3D打印的喷注器和喷嘴已经通过了完整的制造工艺流程并进行热火测试 3D打印的注射器和喷嘴已经通过了完整的制造工艺流程并进行热火测试。这两个零件都是为L-PBF设计的，具有整体歧管和通道，以最大限度减少二次制造过程（即焊接、钎焊）。测试成功证明了GRX-810在航空航天应用中的稳健性和准备性。GRX-810技术准备水平（TRL）通过测试取得了进步，在各种压力和推进剂组合中积累了3117秒的热射时间。与普通高温合金相比，GRX-810注射器的坚固性有了显著提高，显示了其在商业航空航天应用中的潜力。未来的工作涉及GRX-810合金原料的额外缩放和分析，以及L-PBF和激光粉末定向能量沉积（LP-DED）的构建，以实现大规模生产和更广泛的应用。 用于测试的发动机结构 重点将是GRX-810合金在组件应用中的持续成熟，最终目标是商业化。NASA指出，研究工作正在探索航空航天和能源行业的其他应用，与行业伙伴的合作对于将GRX-810合金整合到美国国家航空航天局和商业航空航天计划中至关重要，从而提升其技术成熟度的广泛使用。 推荐研究：Extreme Temperature Additively Manufactured GRX-810 Alloy Development and Hot-fire Testing for Liquid Rocket Engines 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.突破：NASA开发出一种新型超高性能3D打印合金，耐温1093℃ 2.Nature：专为极端环境设计的新型3D打印合金 3.一类重要且有前途的3D打印金属材料——氧化物弥散强化合金 4.发表于Nature：通过增材制造获得高强、高延展高熵合金

本文梳理了3D打印技术参考2023年的重要技术文章，部分为笔者花费大量时间和精力才能完成，部分为专业的从业者倾情奉献。这些内容涉及2023年取得广泛突破的无支撑打印策略、多材料3D打印、光束整形、后处理，以及超多激光、超大尺寸打印机的应用潜力和批量生产过程中面临的问题等话题，对理解技术本身和工程应用可能存在一些益处。 1. 解析无支撑LPBF金属3D打印策略 本年度引起业内关注的重要事件之一，便是多家金属粉‍末床增材制造技术提供商（点击）表示，均在无支撑打印方面取得了突破。但到目前为止，仅有EOS一家公司愿意对实现的方案进行详细介绍。   3D打印技术参考对无支撑技术的实现发表了多篇文章。《反其道而行之，EOS工程师介绍无支撑粉末床金属3D打印策略》（点击）一文详细解释了零件结构、打印方向和工艺过程对无支撑打印实现的影响，并提出了一种反其道的策略——使用高能量处理下表面。最终利用EOS工具（如EOSPRINT高级模块中的参数编辑器）进行优化，实现无支撑建造。在对Velo3D无支撑金属3D打印实现方式（点击）的介绍文章中提到，其解决方案涉及几条重要的因素包括：非接触铺粉过程、变化的能量输入以及实时反馈机制。 2. 多维度解析多材料金属3D打印技术 多材料金属3D打印技术在2023年继续发展，形成了几个看似非常有价值的应用。本年度，3D打印技术参考对该技术的制造潜力、难点和要点，实现方式，以及价值与成本进行了多维度的解析。介绍了基于SLM粉末床熔融的多材料3D打印送粉方式（点击），用于SLM的多金属一体打印的材料体系选择原则（点击），涉及的激光参数和扫描路径优化、多材料构件的热处理，以及仍旧需要解决的问题（点击）。 《多材料金属3D打印：高制造成本与高价值回报的博弈》（点击）一文指出，多材料器件具有更高的制造成本和难度，但因其具有更高性能，能够使其生产成本可以在短时间内得到补偿，甚至过度补偿。总的来说，使用具有不同物理特性的多种材料的3D打印，将为高度复杂、轻量级的组件制造提供前所未有的设计自由度，从而为工业应用创造新的发展高度。 3. 多角度介绍热交换器的3D打印 热交换器仍然是3D打印领域关注的热点，但除了仍旧那几家国外的开发企业外，少有看到更多企业专门进行基于3D打印技术的热交换器开发企业涌现。不同材料和结构的3D打印热交换器设计是全套解决方案中的重中之重（点击），在拓扑优化和晶格结构被用于热交换器结构设计的同时，人工智能技术也逐渐参与进来，从而能够设计出更为高效的热交换器。热交换器的3D打印制造材料有多种选择，需要考虑的主要特性包括密度、导热性、增材制造的加工性能以及最后的成本。最合适的材料要根据组件要求、工作环境和边界条件进行选择。而《首份中文版增材制造设计手册(晶格、拓扑结构等全面指导)》（点击）对于从业人员大有裨益。 4. 解析光束整形技术对金属3D打印的影响 光束整形在金属3D打印领域偶有提及，关注不多。但知名的研究机构如德国Fraunhofer IAPT以及美国LLNL国家实验室均在该技术领域进行着深入研究，甚至已经有打印机制造商的参与。金属3D打印要成为重要的工业化生产技术，必须稳定可靠，而多方均已认识到光束整形对于金属增材制造的价值。不同光斑形状下的加工效果《光束整形技术对提高金属3D打印质量、获得定制组织、降低成本具有重要价值》（点击）一文介绍了什么是金属增材制造的光束整形，为什么要进行光束整形，以及光束整形能够为金属3D打印带来哪些效益等问题。需要注意的是，关于光束整形的金属3D打印的研究与商业化都在加快。 5. 航空航天增材制造批量生产面临的挑战与解决之道 当前，“批量生产”正在成为金属3D打印的一大重要特征，尤其在航空航天领域，越来越多的案例证明了粉末床激光熔融3D打印技术批量生产的可行性。不仅国外，国内的需求也是如此。北京动力机械研究所增材制造中心马瑞主任，在3D打印技术参考分享了关于航天发动机增材制造产线建设的一些思考。介绍了当前增材制造需求大幅提升时遇到的生产效率问题、质量风险问题以及质量可追溯问题。 为此，该研究所正在开展产线建设，并提出了产线建设的特点和要求。系列内容的授权发布，表明我国航空航天增材制造的应用规模到达了新高度。同时，也带来了许多这样那样的问题。用户对于设备的制造能力提出了更高的要求，再也不是以前打印几个样件、一次不行多打几次的情况，一切都要以生产出合格的产品为目标，而且还要高效、稳定、质量可追溯。当金属增材制造技术迈入大生产时代，也真正到了考验技术研发水平的时候。 6. 超大尺寸、超多光束SLM 3D打印设备的应用场景、前景及问题分析（点击） 2023年，国内各大增材制造设备厂商纷纷推出了超大尺寸、超多光束的激光选区熔化装备，最大幅面超过1500×1500mm，最大高度达到2000mm，配备10光、16光甚至26、36光束，更大尺寸、更多光束似乎成为了激光选区熔化3D打印设备发展的主流方向。但如此规模的设备应用场景有哪些？应用前景如何？问题有哪些？3D打印技术参考邀请了北京动力机械研究所增材制造中心马瑞主任对此进行了分析。 分析指出，当前如果采用超大尺寸、超多光束激光选区熔化设备打印单件大尺寸产品，存在打印周期长、设备稳定性和可靠性差、打印风险高、生产投入大、配套条件苛刻等诸多问题，应用场景少，应用前景不明朗。仅有少数产品极其复杂、对生产周期要求严苛、采用其他加工手段难以保证、对生产成本不敏感的研制初期产品适合采用该类设备。而如果采用此类设备打印多件小截面积、小高度产品，就可以规避拼接区域多、小区域问题导致单仓打印全部失败等高风险问题，一台设备可作为10多台300×300幅面单光设备或者4~5台600×600幅面4光设备，发挥出高集成度的性价比优势。7.3D打印后处理 | 决定零件能否使用的最后关卡（全干货） 采用3D打印制造的零件打印完从粉床中取来时，很少能直接做为最终产品使用，且低质量的表面可能会使其不适合某些工业用途。增材制造零件几乎无一例外都要经过磨削到精加工的后处理，以提高机械性能、精度以及表面质量。使用3D打印制作原型时这不是一个很大的问题，但随着技术向终端制造工艺过渡，规模化和自动化的后处理已成为建立增材制造生产线的关键瓶颈之一。 金属3D打印的零件后处理前后对比 后处理，成为决定3D打印零件能否使用的最后关卡（点击）。在本文中，系统介绍了多种后处理方案，如离心研磨、电解抛光、自适应磨削、磨粒流加工、激光清除等。 8. 介绍高温烧结和“面烧结”技术 激光烧结技术发展到今天，有两个方向仍需要突破，一是更广泛的打印材料，而是更快的打印效率。 当前，主流商业化的激光烧结（SLS）3D打印设备腔体最高粉床预热温度通常为200℃左右，主要用于成形较低熔点的热塑性聚合物材料。PA12及其复合材料(熔点在180℃左右)目前仍是SLS技术用的最多、也是最成功的成形材料，占SLS商品化材料的90％以上。研制超高温激光烧结设备不仅代表了厂商的技术实力，也将拓宽这项技术的应用范围。在《超高温SLS｜聚合物粉床3D打印技术的重要发展》一文中，3D打印技术参考以史玉升教授团队的成果为例介绍了为什么以及如何实现超高温打印；此外，还报道了华曙高科的进展，其在2023年9月发布了面向超高温烧结产业化应用的高分子增材制造系统——UT252P，成功实现对PEEK等高温材料的稳定高效烧结（PEEK材料打印仅用于科研用途）。 华曙高科开发出高温SLS 3D打印机 此外，SLS技术的打印效率还具有进一步提升的空间，“面烧结”技术则将在其中发挥重要作用。据3打印技术参考了解，EOS基于LaserProFusion技术的新系统预计将要上市；另一家开展面烧结的公司是以色列的3DM，基于其独特的光学和架构配置可以将粉末床3D打印的速度降至每层1秒，从而将打印机的吞吐量提升10倍，基于该技术的设备正在开发中，具体的技术要点可参考《激光烧结“面曝光”3D打印迎来重要发展，大幅提高速度、降低成本，适应更多材料》（点击）一文。 9. 总结美国军方近年来关注的十类3D打印技术 多年来，美国着眼于持续增强制造业创新能力和竞争力，通过顶层设计、战略规划来引领增材制造产业发展；组建国家增材制造创新机构，发布《国防部增材制造路线图》《增材制造标准化路线图》《国防部增材制造战略》等，启动增材制造推进计划“AM Forward”，协调推动增材制造在国防装备、先进制造业中的示范应用并形成产业生态。  3D打印技术参考注意到，美国军方至今已经对多种3D打印工艺进行了资助（点击）。该内容主要对这些被资助和采用的工艺种类进行了总结。 10. 总结和解析九种铝合金3D打印工艺 铝合金一直是3D打印领域的热门材料，随着增材制造技术的快速发展，多种类型的金属3D打印技术被用于铝合金成型研究和应用。 本年度，3D打印技术参考总结了众多可用于铝合金3D打印的工艺类型、优缺点及应用方向（点击）。总的来说，铝合金材料3D打印技术的类别较为明显——制造高精度小尺寸零件（以SLM为主）、低成本批量小尺寸零件（以Binder jetting为主）和快速高效制造大尺寸零件。每一种技术都有适合的应用领域，无法相互替代。END 技术文章的总结较为不易，非常多的内容需要花很多的时间、查阅大量资料来完备文章结构并保障内容无误。但受限于眼界与知识所能探查的范围，在已经书写的内容中仍旧可能存在一些明显的错误，希望读者能够指正；一些观点也受限于笔者自身的经历、经验等，可能存在偏颇，因此仅能算作一家之言，也仅可作为一个思考的角度，希望获得读者的理解与指正。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。 

河北航轮科技是目前全球最大钛合金自行车制造商，世界上大部分知名钛合金品牌车架均为航轮科技生产，每年钛合金自行车架产能近20000件，国内市场占有率达80％，海外市场覆盖北美、欧洲、东南亚等国家地区，属高端运动自行车生产研发排头兵。 据3D打印技术参考了解，航轮科技已经将3D打印技术纳入到了生产流程中，通过与华曙高科合作，实现了产品进一步创新。 航轮科技Hi-Light品牌自行车专卖店。为满足不同功能需求，Hi-Light品牌分为山地、公路、郊游、铁人三项、小轮车、小径车、滑步车等近10个系列、50多种型号规格 01年产将超五万件3D打印钛合金零件 钛材料的传统加工过程极其不易。由于钛材料组成结构特殊，在焊接时必须一次到位，一开始就要焊在最精确、最完美的角度，一旦焊接完成，就几乎没有校正空间；而涂装部分，也因为其分子附着性低，造成上色不易。这些工艺难点，都非常考验工艺师傅的经验与手艺，因此大幅提高了制造成本，并反映在产品高昂的价格上。 2023年，航轮科技采用华曙高科4激光金属3D打印解决方案FS350M，实现了高端定制与批量生产的完美结合。 航轮科技副总经理杨彦鹏表示，“3D打印是高端技术，而且是整个行业发展的大趋势，它正以星星之火燎原的势头，与传统精铸完美结合。目前，我们在大批量生产上采用精铸，小批量定制产品采用3D打印，它能兼顾自行车产品减重、复杂结构一体成形、高端定制等需求，同时避免了单件或小批量产品制造成本高、环境污染等问题，有效缩短了产品交期，让生产更加高效便捷。” 按规划，航轮科技采用3D打印技术生产的钛合金自行车零部件年产将超50000件，并将应用于多款型号自行车上，旨在为全球客户提供质量更好、强度更高、更轻便耐用的钛合金自行车产品。  02加快设计迭代生产效率提升 对于消费品而言，缩短生产周期将会加快品牌对市场的响应速度，在产品设计与开发环节中，3D打印尤其能满足设计原型的快速迭代，不仅为钛合金自行车零部件带来了设计自由，还能加快产品上市的步伐。 传统方式需经精密铸造、CNC加工、线切割、焊接、校正到表面处理等多道工序，3D打印可实现钛合金自行车部件复杂结构一体成形，节省材料，降低成本，并避免复杂结构焊接带来的潜在风险，如焊接残余应力导致的变形、疲劳破坏，螺纹连接的不准确性等。   工件名称：钛合金自行车后上叉yoke 打印设备：FS350M-4 打印时间：24小时 打印材料：Ti6Al4V 3D打印自行车后上叉yoke采用华曙高科FS350M-4设备生产，整版一次性打印38个，仅需24小时，比传统铸造生产效率提升超60%。其采用扁平气动管形设计，3D打印一体成形，采用钛合金材质，不仅非常坚固耐用，而且非常轻便，可以减少轮组的扰流对车架的影响，提高骑行舒适性。 03拓扑优化减重工件使用寿命长 钛合金的密度一般在4.51g/㎝³左右，仅为钢的60%。采用传统焊接方式制作的钛合金车架较重一些，经拓扑优化与3D打印技术相结合，其重量可减至1.4kg，并成功通过ISO4210-6冲击及疲劳测试，助力骑行者提高速度，在长距离运动时减少体力消耗。   与此同时，在采用相同钛合金材料的情况下，3D打印钛合金的强度和延伸性都要高于普通锻造件。经性能测试，采用华曙高科FS350M-4设备打印的钛合金自行车零部件，具有卓越的机械性能，其拉伸强度、屈服强度及断裂伸长率分别达到1035MPa、998MPa、13.5%，工件使用寿命提升。  04荣获多项大奖3D打印为高端品牌赋能 近年来，航轮科技针对自行车的运动特性，在车架的设计、制造和组装等工艺过程中，尽可能减小风阻，其尖端技术包括内走线和异形管的设计，可以将所有线组包括刹车系统变速系统等隐藏在车架内部，提高骑行效率，目前已经拥有近20项专利，设计制造方案荣获创新奖、金奖、最佳工业设计奖等多项大奖。    3D打印技术的引进，体现了航轮科技对于Hi-Light品牌经典的传承，和不断的研发创新，未来将持续以3D打印“高定制化”的产品亮点满足消费者多元化需求，为高端品牌赋能。  创新发展，技术革新，3D打印正在以前所未有的速度影响着人们的生活方式。华曙高科为航轮科技钛合金自行车赋能，既是金属3D打印技术和自行车生产技术的一次碰撞，也是对现有出行方式的突破创新，未来，双方将继续深度合作，携手驰骋科技“新赛道”。  欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.联泰科技“高精度高效率智能光固化3D打印设备”项目荣获2023年职工技术创新成果一等奖 2.盘点：2023年值得关注的3D打印新材料、新工艺和新应用突破 3.电弧3D打印太粗糙？国内团队工艺优化重大突破！ 4.苏州倍丰年度展望！深入推进“金属3D打印全产业链”发展

2023年的新材料、新工艺和新应用突破，将极大改变这项技术本身发展的进程。聚焦于更为广泛的行业，3D打印对传统制造的改进力量开始迸发。无论是解决了困扰已久的打印质量问题，还是借助这项技术实现新的变革性应用，抑或是面向未来开始解决更多实际应用中的困难，从业人员和应用行业都在努力推进这项技术的发展。 有读者表示，3D打印技术正在越来越产业化、自动化，未来正在狂奔而来，3D打印正在进入大众时代！本期内容，3D打印技术参考从整个行业的角度，评选出2023年影响至深的3D打印新材料、新工艺和新应用突破。关键词——面向未来。 01首次证明全3打印火箭安全可靠 北京时间3月23日，Relativity  Space Terran 1发射升空，火箭成功通过最大压力点，首次向全世界证明全3D打印的火箭可以承受最恶劣的轨道发射条件，从而开辟出一条完全不同于以往的航天制造方式。 Terran 1火箭85%以上质量的零件由3D打印制造，包括火箭整个箭体和几乎所有发动机部件。通过零件整合，火箭零件数量减少了100倍，并通过多台设备并行制造，能够在短短60天内制造整枚火箭，其改变了过去几十年的航空航天制造历史。 归类：新应用 评选理由：首次向全世界证明3D打印可成为制造火箭的可靠技术，从此不被质疑。 02多品牌突破无支撑金属3D打印 Velo3D在多年来以无支撑金属3D打印著称，但今年以来，其他主流的LPBF技术开发商均表示取得了突破性进展。 1）EOS推出了用于激光粉末床熔融 (LPBF)3D打印工艺的全新Smart Fusion解决方案，它能直观检测潜在的构建问题，自动调整激光功率，从而可以在不使用支撑的情况下实现整个打印过程稳定可靠，制造出性能更均匀、一致的部件。 2）铂力特表示已经突破无支撑金属3D打印工艺，可以实现30°以下悬垂结构的无支撑打印； 3）华曙高科发布了自主研发的SLM少支撑技术，采用该技术打印的闭式叶轮，支撑量减少99.8%，内外部25°各斜面结构在无支撑的情况下顺利成型； 4）易加三维自主研发无支撑金属3D打印工艺，可打印AlSi10Mg、钛合金等常见材料，可实现120μm大层厚打印。 5）苏州倍丰智能基于“Pre-Scan”的理念，开发了无支撑打印技术，目前倍丰已实现15°及以上角度的无支撑打印。 6）汉邦科技研发团队对金属3D打印无支撑技术进行了研究和探索，目前能够实现15-25°倾斜特征的无支撑成形。 7）3D Systems也在无支撑LPBF工艺方面取得了突破。 归类：新工艺 评选理由：普遍的无支撑工艺突破将进一步释放设计的自由度，使相关器件的效能进一步推升，从而可制造更为强大的产品。 03国内首次实现超大尺寸铜合金产品高效增材制造 8月23日，首都航天机械有限公司发布消息称（可点击查看信息源），其在火箭发动机金属3D打印制造方面取得重要进展。文章指出，首都航天机械有限公司成功实现某型发动机推力室身部内壁试验件的增材制造。该产品直径达600毫米量级，高度达850毫米量级，是目前公开报道过的最大的整体增材制造铜合金身部产品，其成功研制也标志着该公司成为国内首家全面掌握大尺寸铬锆铜合金激光选区熔化增材制造技术的单位。 推力室作为为火箭发动机提供强劲推动力的核心组件，是典型复杂精密构件。以往，推力室身部结构生产涉及的工序繁杂，制造周期至少为6个月，可靠性不足，且生产成本较高。为适应高强密度发射的新形势，逐步实现“提质降本增效”，增强竞争优势，推力室身部的增材制造技术攻关被提上日程。激光选区熔化技术成型精度高，是复杂结构推力室身部增材制造的“不二之选”。归类：新应用 评选理由：该技术突破填补了国内增材制造技术领域的空白，助力发动机生产跑出创新“加速度”。04首次成功测试铝合金3D打印火箭喷嘴 NASA指出，由于铝对极热的耐受性较低且在焊接过程中容易破裂，因此到目前为止，铝通常不用于火箭发动机零件的增材制造。  但为了能够向深空目的地发送更多货物，NASA正在尽各种努力减轻火箭的重量，其中的一项重要实践就是在10月19日公布了成功测试由3D打印制造的铝合金火箭发动机喷嘴。 铝合金火箭喷嘴成功测试 火箭发动机喷嘴材料通常为高温合金、铜合金或不锈钢，此三者的密度均达到铝合金密度的3倍左右。材料的改变使喷嘴更轻，可携带更多有效载荷，从而为深空飞行奠定基础。 NASA马歇尔太空飞行中心与Elementum 3D公司合作，开发了一种变体铝合金——A6061-RAM2，并通过工艺开发、表征和测试来推进高强度铝合金的大规模定向能量沉积 (DED)工艺制造，这种新型合金可以在制造能够承受高结构载荷的轻型火箭部件方面发挥重要作用。 归类：新材料、新应用 评选理由：通过新材料和相关打印工艺的开发，进一步打破了固有应用场景下的材料选择，将相关应用的轻量化极限继续向前推进。 05CT级别信心3D打印过程无损评价90%检测率 2023年Science正刊首篇关于3D打印技术的研究于1月5日发表。弗吉尼亚大学材料科学与工程专业孙涛副教授领导的研究团队取得了新发现，通过集成实验数据、多物理场仿真和机器学习来检测锁孔生成的方法，能够以亚毫秒时间分辨率和100%的预测率捕获与锁孔生成相关的独特热特征。 10月消息，橡树岭国家实验室的研究人员开发了一种方法，将打印部件的后检测数据与打印过程中传感器收集的信息结合起来，组合数据会教导机器学习算法来识别产品中的缺陷。这种新方法实现了90%的检测率，与传统评估方法缺陷检测概率一致，从而节省时间并降低成本。  归类：工艺保障突破 评选理由：该技术实现了在没有CT的情况下达到CT级别的信心。伴随2023年人工智能技术的大踏步发展，基于监控的无损检测，或许在不远的将来真的到来，这将极大程度推进金属3D打印技术的便捷化应用。 06首次获批PEEK激光烧结医疗植入物 PEEK是一种使用激光烧结非常难以3D打印的高性能聚合物，但其在航空航天、汽车、医疗等领域的轻量化应用中具有巨大使用潜力。2023年，国产PEEK激光烧结3D打印设备取得了商业化成功，华曙高科推出了首台面向超高温烧结产业化应用的高分子增材制造系统——UT252P，成功实现对PEEK等高温材料的稳定高效烧结。 在应用方面，11月3日，中国药闻发布消息，国家药品监督管理局批准了西安康拓医疗技术股份有限公司生产的创新产品“增材制造聚醚醚酮颅骨缺损修复假体”注册。该产品采用聚醚醚酮医用粉料，经选择性激光烧结增材制造加工而成。该产品是康拓医疗与西安交通大学李涤尘教授团队、西交大第一附属医院王茂德教授团队联合研发的创新产品。 归类：新工艺、新应用 评选理由：它是高性能聚合物3D打印的重要突破，释放了航空航天和医疗等领域复杂、轻量化构件的使用空间。 073C行业首次推出含金属3D打印零部件的电子产品 2023年，电子3C行业应用金属3D打印技术的信息备受业内外关注。 7月12日，荣耀发布Magic V2新品，CEO赵明表示，新产品搭载91%金属结构铰链，升级自研盾构强度的钢材，首次采用航天的钛合金3D打印工艺，支持 40万次折叠。 同月，消息指出，苹果正在使用华曙高科和铂力特的金属3D打印设备大批量生产2023款Apple Watch Ultra相关部件。9月，包括路透社在内的众多报道表明，苹果公司目前正在测试用于批量生产Apple Watch Series 9表壳的粘结剂喷射金属3D打印技术。 需要指出的是，苹果公司对金属3D打印工艺的测试已经有六年时间，而直到今年才推出了第一款产品。可以看出，新工艺的使用是一项极为复杂而困难的，它是面向未来的选择，更会对传统供应链带来冲击，影响范围极广。 归类：新应用 评选理由：3D打印技术对于向知名大品牌供应链渗透可极大提升技术认可度，电子3C产品动辄千万级的发货量将为3D打印大批量制造带来极大契机，从而推动该技术向更多产品和行业发展。 08自动化产线建设宝马率先成功部署 国内似乎对此并没有引起足够的重视。自动化是制约3D打印技术规模化应用的重要因素，无论对于金属、聚合物还是砂型打印工艺，人的过多参与都将带来效率的低下。未来的3D打印技术不会保持现有状态，宝马在此方面无疑进行了先行探索，并率先制定了解决方案。 2023年下半年，宝马公司在德国联邦教育和研究部资助下，联合合作伙伴完成了首个成功实施大规模聚合物零件自动化增材制造生产线的项目，同时建立起全球首条全自动砂芯增材制造量产3D打印生产线。除此之外，宝马于2022年IDAM项目的支持下已经建成金属3D打印自动化产线。至此，宝马已经成功实现金属3D打印、聚合物3D打印以及砂型3D打印的全自动化产线建设！ 归类：新应用 评选理由：未来的3D打印制造将在无人或有限人工参与下实现机器的高效、可重复制造。为了实现这一目标，当下应有紧迫感。 09显著医学应用潜力深穿透声学体积3D打印 12月，哈佛大学医学院和杜克大学生物医学工程系的研究团队开发出了一种新的3D打印方法，它使用粘弹性墨水和高强度聚焦超声波，可实现组织穿透3D打印，因此称之为深穿透声学体积打印。 该技术的一个关键特征是他们使用声波墨水，可以防止固化超过焦点，从而防止凝固超过预期体素。超声波的穿透深度比光深100多倍，使用超声波的一个关键优点是它可以穿透数厘米深的不透明介质，可以以高空间精度到达组织、骨骼和器官，这是基于光的打印方法无法达到的，因此有望用于触发深度聚合。 归类：新工艺、新应用 评选理由：由于它对声波而不是光做出反应，允许在厘米深度通过生物组织进行打印，可用于从骨愈合到心脏瓣膜修复等生物医学目的。虽然将这种工具带入临床还很远，但这些测试再次证实了这项技术的潜力。 10其他重要突破 浙江大学借助3D打印制作大黄鱼肉，意义重大！ 2023年，浙江大学联合大连工业大学，通过将大黄鱼肌肉纤维和脂肪细胞与3D打印凝胶组装在一起，成功合成国内首例厘米级细胞培养大黄鱼组织仿真鱼排。新华社评价这一突破——意义重大！ 倍丰智能解决两项工艺问题…

未经打磨、加工等后处理的电弧增材打印毛坯件 提到电弧增材，大部分人的印象仍停留在该工艺效率高但制造的零件表面非常粗糙，只能打印大尺寸零件。长时间以来，市场上电弧增材的实际应用大多如此——成型尺寸大、需要后续机加改善表面质量。 实际上，经过多年工艺探索，电弧增材技术的发展可能已经远远超出了人们的期待。从2019年打印的第一个舱段，到2022年的第N个，英尼格玛已实现大尺寸零部件精细化打印，表面质量进步之大令行业为之惊叹。表面质量的优化是我们最直观看到的现象，其背后的本质是工艺的优化。 工艺优化并不是一件简单的事情，需要考虑工艺流程、设备性能、软件功能、材料特性、应用场景等多方面的因素。从成立至今，英尼格玛在探索中不断打破工艺极限，呈现出了一个个高质量成形件，展现了日益成熟的工艺水平。 2023年，英尼格玛工艺团队在铝合金薄壁交叉结构成形工艺上实现突破性进展。本文开头的图片是该公司为国外客户打印的工件。 工件信息 工件名称：支撑短柱 工件规格：壁厚6mm 打印材料：ER5356铝合金焊丝，直径1.2mm 打印设备：ArcMan S1 Adv 应用行业：建筑行业 用途：建筑行业承重件的应用研究 工艺优化过程 英尼格玛研究了影响电弧增材交叉结构成形缺陷的机理和控制方法，并通过工艺选择、参数调控、路径优化等方法调节成形过程热输入量，从而对交叉结构零件成形精度进行调控。 工艺选择 设备ArcMan S1 Adv中的熔丝电源为CMT Advance，选择其提供的CMT adv工艺，可灵活调整热输入量，有效降低热积累问题。 参数调控 建立电弧增材熔池模型，通过数值模拟研究送丝速度、增材速度、层高等工艺参数对交叉结构成形的影响机制。最终通过降低送丝速度，提高增材速度来调整端面处的热输入量，减少塌陷的产生。 路径优化 通过IungoPNT软件规划的连续增材层间螺旋路径，减少层间起收弧次数，保证增材过程熔池处于稳定平衡的状态，减少了交叉点“凸起”和表面平整度差的问题，有效提高成形质量和成形效率。  设备、软件、工艺，相互促进 本次工艺优化采用的ArcMan S1 Adv是教育版一体式轻量级智能化电弧增材制造系统，在电弧增材专用CAM软件IungoPNT V3.0的引导下，通过灵活的六轴机器人配置超高稳定性的熔丝电源实现高性能、高效率、高性价比的中小型金属构件的智能增材制造，应用于教学培训、材料开发、结构开发、设计研发、试制生产等多种场景。 IungoPNT是一种金属熔覆增材工业软件，通过功能模块化组合，适于多种增材设备和增材工艺应用。IungoPNT不但整合了分层切片、填充路径规划、工艺匹配、机器人运动规划、增材制造和视觉检测等关键功能模块，形成了数据的闭环处理，以便后续进行分析和优化，而且可以实现多种外部轴协同组合，既扩大了增材范围，也实现了垂悬区域的无支撑增材。  设备是软件的载体，设备的性能直接影响工艺的质量和稳定性，所以设备的发展推动了软件和工艺水平的提升，而软件的优化又为设备性能提升和工艺优化提供了重要的智能化支持。同时，工艺的发展也驱动了设备和软件的进一步创新，对设备的精度、稳定性、可靠性和软件的控制系统、优化功能提出了更高的要求。   设备、软件、工艺，三者相互促进，共同推动着增材制造技术的发展和应用领域的拓展。 团队优势 工艺优化后成形效率大大提升，同时还大幅度提高了成形精度和表面质量。这批零件的交付也展现了英尼格玛团队的多项优势： 1.高超的工艺水平 在工艺团队的不懈努力下，英尼格玛的工艺水平与日俱增。日臻完善的工艺为客户提供了更高质量的零件，满足了客户对精度和表面质量的要求。 2.应对复杂打印需求时卓越的工艺开发能力 英尼格玛在应对复杂打印需求方面表现出色，凭借卓越的工艺开发能力，无论是复杂结构、复杂材料还是高质量要求，英尼格玛都能提供可靠而高效的解决方案。 3.电弧增材设备和软件的先进水平 英尼格玛智能化的电弧增材设备可实现高效率、高精度的打印，先进的专用软件能够实现对打印过程的精准控制和管理。两者的完美结合，为客户提供了卓越、可靠的解决方案，助力客户实现高质量的增材制造。 4.对工艺开发试制的有力支持 英尼格玛通过智能化的设备、先进的软件、全面的数据支持、专业的团队、丰富的经验，为工艺开发试制提供有力的支持，使客户能够以更高效、精确的方式进行工艺开发和初步验证，确保最终的打印结果符合技术要求和质量标准。 END 工业应用是衡量技术成功的真正标准，先进的技术、智能化的设备和软件、精湛的工艺，最终都是以更智慧的方式为客户提供服务，为行业发展提供助力。 英尼格玛从未止步于当前成绩，始终追求卓越，持续提升自己在增材制造领域的技术和工艺水平，不断追求极限。得益于精益求精的匠人精神，作为一家技术领先企业，英尼格玛将继续探索，通过持续的技术创新和工艺优化，为各行业提供更多优质、高效、可靠的创新解决方案。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.交付超百台电弧3D打印设备！英尼格玛发布2023成绩单 2.电弧增材制造爆发式增长！国内创新开发出原位增减材复合技术装备，助力大尺寸制造 3.北航增材顶刊：电弧增材制造含LPSO相重稀土镁合金相变行为和性能 4.电弧+搅拌摩擦，混合增材制造铝合金实现强塑性协同改善

根据 Additive Manufacturing Research 的《增材制造后处理：市场分析与预测》报告，预计到2031年，金属后处理收入将达到14亿美元。这不仅仅是因为CNC加工等现有技术将越来越精细化和自动化，而且还需要开发新的后处理方法。 电化学加工利用电化学反应对金属材料进行加工的方法。与机械加工相比，电化学加工不受材料硬度、韧性的限制，已广泛用于工业生产中，可能为3D打印零件提供独特的优势。 脉冲电化学加工的工作原理是在零件上创建一个形状与所需几何图形相反的自定义工具。该工具在没有物理接触的情况下靠近工件，保持微小的电极间间隙。然后，带电的电解液通过该间隙，起到双重作用：它催化电化学加工反应，有效的将工件材料溶解在特定的几何形状中，同时冲洗掉产生的金属氢氧化物。这个过程，可以被描述为“电和化学逐个原子的去除金属”，不会产生摩擦，从而避免了热变形或工具振动。 因为不必担心热变形或工具振动，该工艺可以获得严格公差和薄壁特征。此外，该工艺不需要接触，产生的热量少，大大减少了工具磨损，因此能够处理更大的零件，而不用担心工具磨损或变形。 然而，对定制工具的需求带来了一个缺点，通常会导致更高的成本投入，并使该过程更适合大批量生产。尽管有这种限制，脉冲电化学加工对复杂的几何形状、高硬度材料和大批量材料加工特别有效。 由于脉冲电化学加工要求端部由导电材料制成，因此不适用于塑料和聚合物。然而，该技术对材料硬度并无关联，允许加工镍基超合金等具有挑战性的金属。这种特性在传统加工方法难以解决材料硬度或复杂性的行业中尤其有益。 如果需要处理零件很少，形状很规则，电化学处理显然不是最佳选项。这项工艺适合于处理几何形状复杂、公差更严格、零件尺寸特别大的零件。如果涉及上述两个方面，该工艺更有可能是一个很好的选择。 电化学加工与金属增材制造存在潜在交叉点，该工艺可以平滑层纹并提高表面质量，特别是在难以到达的区域或薄壁内表面。 Voxel Innovations公司对3D打印的铬镍铁合金涡轮叶片进行了研究。其使用 脉冲电化学加工作为二次加工工艺，使叶片更薄，并作为精加工工艺，提高零件的表面质量，包括下蒙皮区域。 随着增材制造朝着更大批量的方向发展，电化学加工可能会变得越来越重要，该工艺能够使用单个工具来处理多个零件或特征。其在大批量生产方面表现出色，不仅可以一次形成零件的整个表面，而且该过程还可以并行使用，在一次操作中并排处理数十个零件或特征。采用这种方式，Voxel公司每年能够加工数百万个零件。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.电池3D打印：黑石科技资不抵债，正在接受调查 2.材料指南：先进3D打印塑料及其特殊特性和应用场景 3.视频：金属3D打印高保真模拟，可进行材料表征和缺陷预测 4.大连理工：激光定向能量沉积法制备熔体自生氧化铝/钛酸铝的开裂机理研究