2023年接近尾声，《自然》和《科学》杂志正刊发表了11篇关于3D打印技术的研究，这些成果代表了3D打印技术当前发展的最前沿水平。本期，3D打印技术参考带大家回顾这些突破性进展。 01预测率达100%实时检测3D打印缺陷 2023年Science正刊首篇关于3D打印技术的研究已经于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，极大提高了金属3D打印技术的质量保证能力，对扩大航空航天和其他领域该技术的应用带来新的契机。  孔隙作为金属增材制造过程工艺的重要缺陷类型，在零件使用过程中会带来很多危害。工艺的调整旨在消除缺陷，但工业后检测手段往往昂贵且效率低，破坏性检测更不现实。实时监测作为质量控制的重要组成部分，需要提高检测的精度和可靠性。 该研究以“Machine learning–aided real-time detection of keyhole pore generation in laser powder bed fusion”为题发表，研究人员通过同步高速加速器X射线成像和热成像，结合多物理场仿真，在Ti6Al4V激光粉末床熔融过程中发现了两种类型的锁孔振荡；通过机器学习进一步加深了这种理解，并开发出一种以亚毫秒级时间分辨率和近乎完美的预测率检测随机锁孔孔隙率生成的方法。总的来说，这是一种简单实用的方法，能够在商业3D打印系统中使用。 论文链接： https://www.science.org/doi/10.1126/science.add4667 02多材料螺旋3D打印为人造肌肉和弹性体结构开辟新途径 在自然领域，具有独特功能的螺旋结构极为常见，如肌动蛋白和原肌球蛋白在骨骼肌中的螺旋组装引起收缩和其他功能；植物的运动源于植物细胞壁内螺旋排列的硬纤维素纤维。人为合成螺旋结构的努力在于制造人造肌肉以及超材料，哈佛大学刘易斯实验室是世界上最早开发毛细管结构多材料生物打印方法的实验室之一，过去几年一直在研究软机器人技术。 该实验室于1月18日在Nature发布了一篇名为“Rotational multimaterial printing of filaments with subvoxel control”的文章，介绍了一种旋转多材料3D打印平台，可以实现多材料3D打印，并能够在局部方向进行亚体素控制。借助该方法，研究团队设计并制造了用于软机器人和结构应用的人造肌肉和弹性体结构，并为制造这些机构开辟了新途径。 论文链接：www.nature.com/articles/s41586-022-05490-7 033D打印有机硅弹性体制造高性能生物结构 有机硅结构可以通过使用传统技术或先进技术如软光刻和3D打印制造。然而，由于液态有机硅预弹性体的界面行为带来的挑战， 3D打印的有机硅通常质量不佳。来自佛罗里达大学的研究人员开发了一种可3D打印精确、复杂精细结构PDMS有机硅弹性体的方法，其利用了在与有机硅油墨接触时具有不明显界面张力的支撑材料。研究人员将该方法称为超低界面张力增材制造 (AMULIT)，支撑材料是一种填充的反相乳液，由硅油连续体中的液滴组成。相关研究成果于3月23日以“A silicone-based support material eliminates interfacial instabilities in 3D silicone printing”为题发表于Science杂志。 研究人员发现，支撑材料和墨水之间的超低界面张力能够打印直径小至 8μm的特征，通过调整这种支撑材料的弹性和流动特性实现了高性能打印，能够制造如脑动脉瘤模型和功能性三叶心脏瓣膜这样的复杂结构。3D打印技术参考注意到，该团队3D打印出的心脏瓣膜模型的功能表明这种结构可能具有足够的柔顺性和耐用性，可用于制造与生物材料设计和手术模拟器相关的复杂硅胶结构，并引入了扩展使用其他材料打印的可能性。 论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ade4441 043D打印纤维流体泵用于新型可穿戴设备 以可穿戴和便携的方式产生有意义的流体动力是一个巨大的挑战，3D打印可以快速准确的构建多种复杂的结构，为各种器件提供定制化服务，极大程度上满足可穿戴储能器件在尺寸、结构、性能以及一体化集成的要求。来自洛桑联邦理工学院提出了一种纤维形式的流体泵，它是一种柔性且可拉伸的器件，直径为毫米量级，可以产生连续的流体流动，而不需要任何移动部件或振动。 由于其高拉伸性和出色的回弹力，聚氨酯(polyurethane, PU)弹性体被用于该研究。由该技术所制造的流体泵能够编织成纺织品的外形尺寸，具有人体尺寸应用所需的可扩展性，为可穿戴设备的进一步开发奠定了基础。3D打印技术参考注意到，基于该关键器件的研发于3月30日以“Fiber pumps for wearable fluidic systems”为题被发表在Science上，制造设备采用的是中国品牌Raise3D（复志科技）。 论文链接：https://doi.org/10.1126/science.ade8654  05低温免烧结3D打印SiO2微光学玻璃 二氧化硅玻璃的3D打印以颗粒烧结技术为主，然而其软化点为1100°C，使得其制造本身就具有挑战性。然而，凭借卓越的光学透明度以及热、化学和机械弹性使其成为现代工程应用中最重要的材料之一，在微光学、光子学、微机电系统以及微流体和生物医学领域均有大量应用。传统的二氧化硅玻璃3D打印技术在纳米尺度上也限制了它们在微系统技术中的采用，从而阻碍了技术突破。已建立的微系统合成路线通过精心设计的自上而下的工艺序列制造二氧化硅结构，其中涉及2D掩模光刻、热氧化、气相沉积和蚀刻等技术，但这些工艺很难转化为3D打印技术。 用丙烯酸酯功能化 POSS 树脂制备高质量熔融石英纳米结构（点击） 来自德国卡尔斯鲁厄理工学院、美国加利福尼亚大学尔湾分校和爱德华兹生命科学公司的研究人员，通过配置优化的树脂材料，结合双光子聚合3D打印，大大降低了二氧化硅3D打印的熔点。具体的说，其使用了一种多面体低聚倍半硅氧烷 (POSS) 树脂，与粘结剂包覆颗粒相反，POSS树脂本身构成连续的硅氧分子网络，仅在650°C时即可形成透明的熔融石英。该温度比将二氧化硅颗粒熔化成连续熔体的烧结温度低500°C。相关研究以“A sinterless, low-temperature route to 3D print nanoscale optical-grade glass”为题于6月1日发表在Science上。 论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq303706将蠕变性能提高1000多倍NASA新合金GRX-810 4月19日，NASA技术团队以“A 3D printable alloy…

3D打印技术参考注意到，12月18日以来，PEEK材料概念在A股市场大放异彩，相关概念股频频涨停。机构表示，随着新能源汽车、机器人、3D打印等新下游对于轻量化的要求提升，PEEK材料有望迎来爆发式增长。根据中国证券报的相关消息，PEEK突然爆火源于其强大的轻量化潜力。 当地时间12月12日晚，特斯拉CEO埃隆·马斯克发布了特斯拉人形机器人Optimus（擎天柱）的最新视频。资料显示，第二代人形机器人Optimus与第一代相比，行走速度提高了30%、重量减轻了10kg，平衡力及全身控制均得到了提高。虽然特斯拉未透露减重的具体方法，但其轻量化特征引发市场广泛关注，有观点猜测，减重“秘籍”在于使用了PEEK材料。 根据化工新材料，聚醚醚酮（PEEK）是一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工程塑料，在航空航天、核能电力、电子信息、医疗、石油开采、汽车等高技术领域中得到广泛应用。在全球市场中，聚醚醚酮在交通运输领域应用最为广泛，占比达到40.2%左右，机械化工领域占比约为25.3%，电子信息领域占比达24.4%，医疗及其他领域应用占比约为10.1%。 根据相关消息，特斯拉机器人使用了PEEK材料进行减重，使用轻量化材料能够提高机器人负载和灵活性，助力人形机器人高端进阶。据测算，生产1000万台人形机器人将产生350亿元PEEK需求。未来国产PEEK存在175亿元的增量市场。 相关券商将PEEK与3D打印联系在了一起，相对于增材制造这个很小但又很新的技术来说，实属意外。需要指出的是，3D打印技术参考已经注意到，PEEK的3D打印，在工艺与市场方面均有不错的表现。 一. PEEK 3D打印，非常困难 PEEK的3D打印无论采用激光烧结还是挤出，都是非常困难的。 3D打印技术参考在《3D打印中的PEEK：一种耐用且要求苛刻的材料》一文中提到，PEEK的熔点极高，玻璃化温度143℃，熔点达到343℃，使其加工极其困难。无论是采用FFF/FDM挤出还是SLS烧结，打印温度设置通常接近400℃，且对温度场稳定性和均匀性要求非常严格。PEEK的3D打印必须掌握其结晶过程，由于部分结晶，材料的密度会发生改变，因此有必要保持高温水平并避免温度出现波动。 3D打印聚合物性能金字塔   对于挤出工艺，喷嘴的温度应持续保持在约400°C，腔室温度加热至约100°C，底板加热至约200°C，这些条件已经远远超出了普通挤出3D打印机的工艺设置。只有在这种苛刻条件下，才能降低PEEK打印时的翘曲、使打印件充分均匀结晶。就化学反应而言，材料在打印过程中会改变密度，然后在冷却时收缩。不过，挤出工艺率先取得了突破，国内有多家企业开发出了相关装备，在医疗、航空航天、能源等领域取得了应用，获得了商业成功，如一迈智能、陕西聚高、远铸智能等。 PEEK FDM 3D打印过程（来自一迈智能） 对于激光烧结工艺，PEEK的SLS 3D打印也是一件非常困难的事情。在《超高温SLS｜聚合物粉床3D打印技术的重要发展》一文中，3D打印技术参考提到，PEEK的熔点远远高出了常规打印材料如PA12或PA6的200℃左右。为防止成形过程中的零件翘曲变形，要求PPEK的烧结预热温度设置在330-337℃的(激光烧结窗口)范围内。而老化的PEEK粉末熔点更高，烧结窗口更窄，预热温度设置更是接近400℃，对温度场稳定性和均匀性要求更加严格。对于基于激光烧结工艺的PEEK打印，实际上多年来只有德国EOS具备这项技术，但这一现状已被打破。 二. 激光烧结PEEK 3D打印获突破 2022年4月，3D打印技术参考报道了华科史玉升教授团队开发出能3D打印PEEK的激光烧结SLS设备并成功实现临床应用（点击）的消息。该团队研发出了针对PEEK材料的高温粉末床激光烧结（HT-LPBF）增材制造成套技术；同时还与协和医院杨操教授团队共同承担国家重点研发计划项目“高性能聚合物材料个性化仿生内植入物增材制造技术及临床应用研究”，实现了复杂结构PEEK骨植入物的快速个性化定制及临床应用。 2023年11月，3D打印技术参考报道了华曙高科在PEEK稳定高效烧结和高熔点粉末3D打印方面突破的消息。华曙高科于2023年9月发布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。 华曙高科采用SLS技术3D打印的假体 华曙高科采用SLS技术3D打印PEEK 从目前的结果看，PEEK的激光烧结3D打印制造，已经在国内获得攻克！除了华曙高科和华科团队，实际上西交大团队也取得了重大突破。 三. 激光烧结的PEEK假体获注册 笔者也未能想到，采用激光烧结3D打印的PEEK假体在临床应用方面竟能取得如此快的速度。 11月3日，中国药闻发布消息，国家药品监督管理局经审查，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。该产品基于患者颅骨缺损的影像学数据，创新性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，能够匹配患者缺损部位，通过三维嵌入方式实现颅骨缺损替代，恢复患者原颅骨曲率实现缺损区三维重建。 来自康拓医疗 根据康拓医疗发布的消息，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。这也意味着，西交大李涤尘教授团队已经开发出了成熟的PEEK激光烧结3D打印装备与工艺。 此外，该产品还解决了聚醚醚酮粉末在选择性激光烧结成形中的回收问题，在同等临床效果基础上，提高材料利用率，降低生产成本。产品上市将为患者治疗提供新选择。 四. PEEK挤出设备制造商获高端行业公司注资 聚高增材专注于以聚醚醚酮及其复合材料为代表的高性能特种材料增材制造技术解决方案。根据该公司给3D打印技术参考提供的资料，在工业领域，聚高增材已经累计为众所周知的高端应用领域的数百家单位提供十余万件高性能特种材料制件，并在上述行业率先得到验证并批产。在医疗领域，依托西安交大科学家团队，推动注册指导意见和行业标准制定，支撑十余家医疗器械厂商构建增材制造PEEK医疗器械生产线，并持续提供人才培训，注册支持，检测服务等全方面技术服务，支持相关医疗器械申报，注册和获批。（以上内容获聚高增材核实和授权）   2023年12月19日，根据镐京笔记发布的消息，且经聚高增材授权，聚高增材新获得来自两家特殊行业（一为火箭发动机制造商，授权公布）的公司注资，通过本次融资，这两家公司共取得了聚高增材10%股权。通过该公司上述解决方案的介绍，这次融资可谓具有重大意义。 五. 国产PEEK打印设备销往50国  另一家需要提到的PEEK 3D打印制造商是一迈智能。 2022年，某国一家天然气客户采购了一迈智能一批大幅面高温3D打印机MAGIC-HT-MAX，用于打印大型特种工程塑料制件，以满足极端条件下的使用要求。该打印机支持PEEK以及纤维增强PEEK等8款线材，能够满足天然气行业对主要材料的使用要求。 一迈智能3D打印的高性能聚合物和打印机 同年，孟加拉国3D HUB医疗公司购买了一迈智能MAGIC-HT-PRO打印机，进行医疗植入物的打印。此外，一迈联合威格斯推出的新型高性能材料AM200 FIL3D打印解决方案突破了Z轴性能的限制，已得到上海电气等客户的认可。 据3D打印技术参考了解，一迈智能PEEK 3D打印设备已累计销往五十余个国家，行业主要集中在航空、汽车、石油、医疗、科研等。 END 需要指出的是，3D打印技术制造PEEK，目前已经用来制造最终用途部件，这也是3D打印技术快速发展的重要原因。但同样需要注意到，增材制造的行业规模实在太小，以至于一种材料一项技术的相关公司如此之少，因此还有相当大的发展空间。 在航空航天、汽车和能源等领域，3D打印可以在不需要工具的情况下生产具有复杂内部特征的轻型结构，这是下一代能源、石油和天然气及航空航天组件的关键要素，从而成为小批量项目的完美解决方案。 在医疗领域，采用3D打印技术能够制造出更为轻量化和性能更优异的植入假体。 对于价格，PEEK也是一种非常昂贵的材料。据3D打印技术参考对一迈智能和另一相关公司的咨询，3D打印的PEEK线材价格为3500元/kg左右，粉末价格则在一千元左右。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请联系授权。 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.上海电气&一迈&威格斯，高性能3D打印方案突破特殊场景需求 2.华曙高科：PEEK稳定高效烧结，高熔点粉末3D打印已突破 3.3D打印中的PEEK：一种耐用且要求苛刻的材料 4.聚合物3D打印晶格结构的准静态和动态压缩行为

上海电气是全球领先的工业级绿色智能系统解决方案提供商，专注于智慧能源、智能制造、数智集成三大业务领域，业务遍及全球，聚焦高端、智能、绿色的发展方向，以科技赋能推动中国及全球工业高质量发展，为人类美好生活创造绿色可持续价值。本次案例中呈现的双目相机支架是其创新研发的产品之一，因其特殊使用场景，所以对材料性能有了更高的要求。 图 | 来源于上海电气官网 威格斯VICTREX是聚醚醚酮和聚芳醚酮聚合物解决方案的全球领导者，一迈IEMAI3D是中国提供高性能材料3D打印解决方案的厂商。2023年8月，双方正式达成合作关系，联合发布白皮书，用户可以使用威格斯针对增材制造专门优化的PEAK材料（VICTREX AM™ 200 Fil）和一迈的高性能高温3D打印机（本次案例中使用了MAGIC-HT-L），使得最终的3D打印制件结晶度更加统一，尺寸稳定性更好，Z轴抗拉强度更高。 图 | 一迈与威格斯联合3D打印解决方案 该产品的名称为双目相机安装支架，具有特点的场景需求： 1. 双目相机的优势体现在立体视觉上，通过计算两个相机之间的视差，可以获得场景中的深度信息，从而实现三维重建和深度感知。两台相机相互位置的标定的准确性和稳定性对于重建精度影响极大，因此，对于3D打印双目相机安装支架的成型稳定性与精度更高的要求。 2. 根据双目相机的应用场景的差异，对于3D打印双目相机安装支架的材料综合性能有所要求，有时候会处在一些极端温湿度差异条件或外力施加条件中，因此采用高性能材料进行3D打印成为了更好的选择。  图 | 上海电气应用场景 威格斯基于增材制造优化的新型高性能材料AM200 FIL，结合一迈高温 3D打印设备打造的解决方案能够有效的满足上述需求。 首先，威格斯AM 200这款材料结合一迈高温3D打印机，具有更好的易打印性，成型尺寸精度更有保障，可以为双目相机的安装支架提供更好的成型精度保障；  图 | 上海电气打印实拍 图 | 上海电气打印实拍 其次，威格斯AM 200 这款材料结合一迈高温3D打印机，对比传统的PEEK材料而言，Z轴性能更高，可以达到XY轴的80%，这更大的保障了之间各个方向的力学性能均匀性。此外，该材料的温度性能和化学性能也可以有效保障3D打印双目相机支架在不同条件下的使用。  图 | AM 200 FIL打印性能实测 品牌介绍 上海电气是全球领先的工业级绿色智能系统解决方案提供商，专注于智慧能源、智能制造、数智集成三大业务领域，业务遍及全球，聚焦高端、智能、绿色的发展方向，以科技赋能推动中国及全球工业高质量发展，为人类美好生活创造绿色可持续价值，作为中国动力工业的摇篮，上海电气有着120多年的历史，创造了众多中国和世界第一，荣获中国工业大奖，品牌价值达1725.81亿元，位列中国机械行业榜首。 威格斯是高性能聚醚醚酮和聚芳醚酮解决方案全球领导者, 致力于航空航天、汽车、电子、能源和医疗等行业市场。每天，有数以百计的人民在使用含有该公司聚合物的产品或应用，所涉及的范围包括智能手机、飞机、汽车、尤其行业运营和医疗器械等。为客户和市场提供最前沿的解决方案，并为股东创造价值。 一迈智能是中国一家专注于3D打印研发生产的高新技术企业，其品牌一迈 IEMAI 3D是全球化的工业级3D打印机品牌，致力于为用户提供多材料兼容的“All in one”3D打印解决方案，支持打印市场上绝大部分的热塑性材料，帮助用户解决在制造生产中遇到的难题。一迈智能执行产品研发及生产的高质量标准，所有的3D打印机和材料均已获得CE和ROHS认证。该公司重视品牌打造，目前已获得中国、美国、欧盟的商标证书 。追求核心技术研发，一迈目前已获得软件著作权、发明专利、实用新型专利、外观设计专利、国家高新技术企业称号。如今，一迈智能的3D打印解决方案已应用到航空航天、汽车、石油化工、医疗和电子制造业。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.针对3D打印高性能聚合物PEAK专门优化，威格斯&一迈强强联合 2.国产增减材一体和高温3D打印解决方案获国外用户重要关注 3.大尺寸颗粒料3D打印装备、材料及在航空航天领域的应用优势 4.大幅面、高温、高速、增减材一体！工业级FFF挤出3D打印设备重磅新品

后处理是3D打印应用过程中的关键步骤，到目前为止，无论使用哪种3D打印工艺，都或多或少涉及到以下几种方法——清粉、退火、后固化、去支撑、打磨、喷砂、着色等。热处理同样也是3D打印零件应用过程中的重要环节，根据预期结果、使用的材料和首选技术，可以采取多种形式。  在增材制造中，生产的零件会受到不同的温度影响，并根据所选择的打印工艺经历或多或少重要的加热和冷却阶段。这些阶段对积累残余应力的零件有直接影响。打印后进行热处理至关重要，因为它不仅能消除缺陷，而且还影响零件的机械特性，如抗弯曲性、延展性甚至最终硬度。  本文内容，3D打印技术参考将回顾和讨论增材制造中存在的烧结、金属退火、硬化（固化）以及热等静压等热处理方法，并了解它们各自的挑战。这些后处理步骤有一个特定目标——减少3D打印零件的内应力并提高其机械性能。根据所选择的技术，会获得不同的结果，但目标是影响打印过程中可能出现的残余应力。 01烧结 烧结是可用于增材制造的热处理方法之一，严格来说，这更多的是制造过程中的一个关键步骤，而不是后处理方法。事实上，在使用粘结剂喷射或其他间接 3D打印时，这是不可或缺的重要环节。通过这两种工艺将获得零件的生坯，里面包含了无机或有机的粘结剂，目前多通过热脱脂的方法进行去除，之后继续在更高的温度下实现金属颗粒的冶金结合。 来源：Markforged 烧结炉是该环节的重要设备，目前多使用真空或气氛烧结炉，前者通过高真空避免零件在高温下氧化，后者则是通过还原气氛防止零件氧化。在烧结过程中，通常设置温度略低于所用材料的熔化温度，烧结过程可减少零件的孔隙率并增加其硬度。除适用于金属打印外，该热处理环节还适用于陶瓷打印。 收缩和变形，是该环节下不得不面对的重要问题。在烧结过程中，粘结剂的去除使粉末材料逐渐占据空出来的位置，这将减小原始零件的尺寸。目前， 多通过预扩大零件的尺寸以及仿真处理来尽量保障最终的零件尺寸，同时还需要配合一定的后加工手段。02聚合物后固化  目前， 光固化3D打印的聚合物也需要通过后固化来改善其最终性能，这是一个硬化或固化阶段。树脂是由几种在液态下不连接在一起的单体组成的，当暴露于紫外线源时，这些相同的单体将结合在一起形成所需的部件。然而打印后，某些区域不会实现最佳交联，从而有损害打印组件整体电阻的风险。这就是硬化步骤起作用的地方，它将使交联反应充分完成。   来源：Formlabs 零件创建完成后，将对其进行清洁，以去除多余的非光聚合树脂。然后就可以将零件放入合适的机器中——通常，树脂3D打印机制造商会提供固化站。这是一个紫外线室，可硬化打印部件并赋予其最终特性。这降低了其脆弱性并降低了破损的风险。固化还可以固定树脂的颜色，使其处理起来更安全。零件随着时间的推移具有更强的强度，这在许多领域都至关重要。 所使用的树脂类型或零件尺寸等因素将直接影响该热处理步骤。大多数情况下，零件越大，固化所需的时间就越长。 033D打印中的退火 这种热处理方法将3D打印部件暴露在一定温度下，该温度取决于所使用的材料。加热后，逐渐冷却以增加其强度。这是一种广泛用于金属的技术。某些塑料也可以进行这种退火，例如PLA和PETG。对于其他热塑性塑料，例如ABS，它并不适用，因为热量往往会产生过多的翘曲或变形。 一些热塑性塑料适合退火（照片来源：UltiMaker） 具体而言，退火是将材料加热到高于其结晶温度但低于其熔点的温度。对于聚合物，这将使分子能够自我重组，从而提高最终部件的稳定性。对于金属，退火将有可能由于其再结晶而增加晶粒尺寸。在这两种情况下，退火的持续时间都会对最终零件的结构产生影响——暴露在热量下的时间越长，其结构变化就越大。例如，在退火步骤后可以获得更小的塑料部件，因为热量加速了它们的收缩。在进行相关设置时，需要考虑这一点。 金属3D打印中的退火将提高所制造零件的延展性及其强度。 04金属热处理方法 去应力退火是金属3D打印常用的热处理方法之一，残余应力是快速加热和冷却的必然产物，这是激光粉末床熔融工艺的固有特性。应力退火的过程中，内应力会逐渐消失或降低，同时伴随着材料的晶体再排列和细化。这样可以提高材料的塑性、韧性和延展性，降低材料的硬度和强度。从而改善材料的综合性能。 此外，还可以使用回火强化3D打印金属零件，这是一种将零件加热到非常高的温度并快速冷却的操作，它将影响零件件的微观结构；淬火通常需要使用液体来冷却零件。 3D打印进行HIP处理（来源：Bodycote） 热等静压是另一项极为重要的步骤，无论是航天还是医疗都不可省却。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。经过热等静压过程，可以消除缺陷，改善组织形态和力学性能。 END 3D打印仅仅是该制造手段中的其中一个环节，这一观点已经被大多数用户所接受。尤其与后处理或热处理相关的步骤是零件在应用过程中的关键，涉及到设备与温度及时间设置等，直接影响零件最终的性能。更多内容，可查看延伸阅读中的相关话题。 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.热等静压后处理能为金属3D打印带来什么 2.粉末床熔融和粘结剂喷射金属3D打印零件热处理及烧结面临的挑战 3.3D打印后处理 | 决定零件能否使用的最后关卡（全干货） 4.专业书籍推荐：《金属增材制造后处理》

点阵结构在生物医学等领域有着至关重要的应用，因为它具有与骨组织更快和更强的结合等优点。因此点阵结构的制备是目前特别受欢迎的研究领域。这项研究总结了使用增材制造技术制备点阵结构，并研究了它们的优点和缺点。主要目的是了解增材制造的点阵结构零件在航空、汽车和军事领域的应用及研究，在此分类中点阵结构增材制造技术被归类为工程生产技术，并研究了该领域的具体实例。相关研究成果由土耳其卡拉比克大学和塞尔丘克大学以及波兰奥波莱技术大学的研究人员共同归纳总结，发表于高水平工程制造领域期刊《Journal of Manufacturing Processes》（IF：6.2）。 www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1526612522005199 随着社会的不断进步，新的技术不断涌现。最重要的发展之一是工业4.0的应用，被称为第四次工业革命。在工业4.0中，工业的重点从传统制造工艺转向先进制造工艺，3D打印技术是专为复杂结构应用而开发的新型制造技术。采用3D打印制造的零件近年来开始在航空、汽车、电子、珠宝和医疗等领域频繁被提及。该技术的最具前途的工艺之一是选区激光熔化（SLM）。这些制造技术促进了传统方式制备复杂且昂贵的钛和镍合金部件的制造。具有这些合金的复杂形状的多孔零件被制造出来，这种可变的多孔点阵结构在轻质、成本和时间方面具有优势，并且比强度高。其中孔隙率是点阵结构的设计涉及几个重要的变量之一。点阵结构的单胞结构、单胞尺寸、相对密度以及体积孔隙率极大地影响了所创建结构的机械特征和密度。因此有必要对SLM制备的点阵结构已发表的研究做一简单梳理和总结，以指导以后的研究。 增材制造技术 SLM技术最显著的优点之一是它可以制备具有复杂几何形状的组件，以及点阵结构之类的零件。点阵结构零件可以提供卓越的强度/重量比例，出色的热性能，使其成为航空航天和医疗行业等高利润工业用途的理想选择。在考虑SLM增材制造时，想到的第一种方法是开发具有高比强度的更轻结构。另一种方法是执行设计优化，实现更轻结构的另一种方法是使用多孔或点阵结构。为了制备极其复杂和功能性的金属结构元件，已经开发了各种增材制造技术。电子束熔化（EBM）和选区激光熔化（SLM）是这些方法是生产复杂、轻质和高价值产品的潜在技术。由于增材制造技术消除了传统方法的设计限制，因此3D蜂窝点阵结构的制造变得越来越重要。胞状结构分为两种类型，即周期性胞状晶格结构和随机多孔结构。周期性胞状点阵结构具有通过晶胞的复发建立的均匀结构。周期形式表现出许多优于具有相似体积比或重量的随机结构的性质。因此，晶格周期性胞状形式有可能获得创新或多功能的轻质结构，用于空间和飞机等高价值工程成果以及生物医学产品，例如人体植入物等。 图2 SLM技术生产的点阵结构零件 基于SLM工艺的晶格结构 使用正确的SLM加工工艺制备具有最佳性能的晶格结构零件至关重要。粉末形态、大小和化学成分只是决定SLM生产质量的众多方面中的一小部分。SLM晶格结构的机械特性，如强度和模量，以不同的方式受到这些参数的影响。与其他加工因素（如扫描速度或层厚度）相比，激光功率对SLM晶格结构强度和模量以及尺寸精度的影响最大。SLM组件中的晶格结构也受到加工因素的影响，这些因素会影响机械质量。仍然需要对SLM加工参数与机械质量之间的相互作用进行更多研究。许多公认的合金如Ti-6Al-4V和316L不锈钢已被有效用于制造致密，可靠的零件。增材制造技术和材料的增长都接近转折点，航空航天工业对增材制造非常感兴趣，因为它具有轻量化的可能性，例如内部用点阵结构代替传统实体部件，包括等强度的晶格结构。AM晶格结构的其他特征，例如制备保形制冷网络的能力，使其成为用于航空航天的有力替代方案。已经有研究人员开发出基于晶格的轻质级热调节器。热控制器是管理不同航天器电子设备温度的关键组件，较旧的设计显着增加了宇宙飞船的重量，通过使用SLM制造的晶格形式能够制造出一种热装置，与同等质量的传统零件相比，热容量提高了50%。 图2 自然界的点阵结构模型 3D打印晶格材料是生物医学应用的理想选择，因为它们能够制造具有接近骨骼韧性的金属装置。这些结构可能被设计成促进良好的骨结合。总而言之晶格材料由于其卓越的特性而被广泛用于航空、生物工程、机器人和其他工业领域。关于增材制造的使用，特别是生产晶格结构的SLM零件，研究人员还通过模仿自然界的秩序和平衡来获得现代技术材料。特别是具有中空结构的天然细胞结构，如人体骨骼、蜂窝结构，已知用于一些工程应用。图2是自然界中的点阵结构模型。晶格结构是由相交节点和支柱或壳组成的晶格梁系统，由基础的重复单元组成。晶格结构是一种细胞结构，与大型工程结构不同，具有毫米或微米尺度。众所周知的晶格结构材料的几何形状，如图3-图4显示了不同晶格单元和两个晶格设计示例。 图3 众所周知的点阵结构的不同几何形状 图4 点阵结构设计的两个不同例子 晶格结构的材料类型 晶格材料通常是在二维或三维中具有周期性排列的晶胞材料，这种结构与晶体中看到的晶格结构相当。在各种材料结构中，晶格结构能够实现每单位重量最高的结构效率。因此晶格结构被广泛用于注重最小化重量的应用，例如航空航天工程和汽车制造。近年来晶格超材料的研究重点已经从单纯的机械特征转向更广泛的物理、化学和生物属性。图5中总结的晶格超材料的特征在各种科学和技术领域的应用。随着新设计、功能和应用程序的出现，该数字会不断快速更新。目前最新的研究领域之一是开发具有更高刚度和强度的新材料，同时保持恒定的密度。为了解决这个问题，最初提出了周期性微桁架晶格作为解决方案。后来表明这些结构的相对密度和刚度之间存在线性缩放关系。这种线性缩放关系起源于拉伸主导的变形机制。 图5 晶格材料的特点晶格结构的类型 增材制造的晶格结构主要有：基于支柱的点阵结构，其特征在于在不同空间方向上具有规则重复的基本单胞。立方体以及面心立方体（FCC）蜂窝网络拓扑是极常探索的支柱建立单元拓扑，例如z轴的插入（FCCZ加BCCZ）。上述支柱构建的网络拓扑由于其设计简单性而通常被优先选择。三周期极小曲面 （TPMS） 晶格结构，在三个主要方向上形成无限且不相交的周期性晶格。微分几何将最小曲面定义为平均曲率为零的曲面。这意味着它们在所有点上都是同样凸和凹的。壳晶格结构，AM可以用薄膜而不是支柱制成的元素细胞制造细胞形式。上述晶格形成，也称为“壳晶格”。功能分级结构是与均质多孔细胞结构相比，具有各种晶胞结构、元素单元大小或任何方向的相对密度的结构，是通过将施加可变孔的几何形状分成多个层并赋予每层不同的晶胞、晶胞大小或相对密度值来创建的结构。功能分级结构因其与骨组织的相似性而在植入物应用中特别受欢迎。由于天然骨骼由皮质骨外骨和内小梁骨组成，因此结构的可变孔隙率具有足够的能力，为成功的植入物应用提供生物和机械性能的区域差异，如图6所示。图7包含细胞结构的形态学实例。 图6 晶格结构骨科植入物的内部结构 图7 晶格结构及其类型 晶格结构的力学性能 晶格结构在压缩中通常经历三个阶段，即弹性、塑性和凝结。在弹性阶段，晶格结构的变形是有弹性的。当超过屈服强度时，材料会发生塑性变形。在扭转主导晶格结构中，材料在塑性变形阶段在恒定应力（平台张力、抗压强度）下变形。在伸长率主导的晶格结构中，继续变形所需的应力振荡。当变形继续并且每个电池与其他电池接触时，达到冷凝阶段。在这个阶段，进一步变形所需的应力量显着增加。 晶格结构的弯曲主导行为或伸长主导行为对增材制造的晶格结构的压缩行为有很大影响。拉伸主导结构更耐用，而压缩支柱首先受损，并且脆性大，而扭转主导结构变形更一致，吸收更多能量，支柱在压缩状态下弯曲或扭曲，并且具有延展性。研究表明扭转主导晶格结构的强度和刚度降低。具有伸长主导行为的晶格结构具有比具有扭曲主导行为的晶格结构多5.4-7倍的弹性模量和9-10.4倍的机械强度。 研究发现，四面体形成具有很强的压缩性能和能量吸收能力。除了结构的轻质制造外，还可以利用能量浓度的优越作用单元设计。如图8 是使用由 （a， b） 四十面体（c）金刚石形状结构（d） 体对齐立方体形式 （BCC） 的单组分单元组成的重复元素制备的点整结构。还有研究表明通过SLM制备的仿生异质玻璃海绵晶格结构的压缩有效性以及破裂进展。建立了类似于Ti6Al4V异构GSLS的仿生圆/网格。GSLS在压缩操作期间超过了FCC，BCC，蜂窝以及金刚石LS，弹性模量，初始极端压缩强度，压缩屈服强度以及动力浸没，图9显示了五种故障特性。 图8 晶格材料（a，b）四十面体；（c）金刚石；（d）BCC 图9 示意图描述了五种不同LS在未压缩、开裂和失效状态下的断裂特征 增材制造的点阵结构具有优异的抗冲击性。点阵结构采用316L不锈钢和Ti6Al4V合金材料制成的BCC和BCCD点阵结构作为中间材料，增加了点阵结构的分层阻力，并且随着相对密度增加，结构的抗冲击性也会增加。用相同相对密度的晶格结构取代了方形蜂窝结构的细胞壁，从而具有更高的能量吸收能力。在垂直和水平构造取向下，垂直建筑方向试件比水平建筑方向试样具有更强的拉伸和断裂韧性。 晶格结构在动载荷下的疲劳行为可以在三个不同的阶段进行评估，在第一阶段，应变迅速增加，在第二阶段，疲劳开裂开始，总应变保持在10的四次方到6次方个循环，在最后阶段，总应变对数增加，导致零件损坏。这三个阶段中的第一个阶段与裂纹萌生时间有关，另外两个阶段与裂纹扩展时间有关。研究表明，由粘附在支柱表面的粉末引起的高应力集中，由支柱附近形成的闭合孔引起的高应力集中，以及晶格结构中形成的微观结构不适合高周疲劳。另一方面疲劳强度的这种差异归因于高表面粗糙度和微观结构的α'脆性相。为了提高其疲劳强度，使用热处理，高等静压和化学磨损等方法。然而这些方法对晶格结构抗疲劳性的影响并不总是相同的。也有研究表明，胞状类型对SLM晶格结构的微观结构没有任何影响，图10显示了不同应变下不同点阵结构零件的变形机制。 图10 不同结构不同应变下结构零件的变形失效模式 挑战与建议尽管增材制造工艺提高了其在现代制造业中的潜力，但在制造组件时仍需要面对许多挑战，尤其是晶格结构。以下是在制造任何晶格结构之前应考虑的挑战：对于复杂的结构，支撑结构的应用对于制造构件非常重要。例如，在悬垂区域的情况下，使用特殊支撑来激活准确高效的构建过程，大型悬垂结构需要适当的支撑，以避免熔融金属在粉末床中坍塌。另一个重要参数，即支柱角度应选择在大尺寸晶格结构的最佳范围内，因为最差的支柱角度表现得像悬垂支柱，会发生部件的缺陷或故障。此外最佳支柱角度有助于散热。移除支撑也是一项繁重的任务，当支撑被移除时，有时会损坏晶格结构。因此，支撑的应用应最少，以避免制造后的任何损坏。SLM参数、单元尺寸、材料类型的选择对于制造晶格结构非常重要，因为选择最佳参数有助于减少制造时间和成本。结论和展望 增材制造技术被认为在未来的工业应用和工程中得到有效应用，被认为在未来几年比模具生产更有效。如果由于成本原因无法在这些系统中生产设计，模具生产作为替代解决方案提上议程，可以为成本问题提供解决方案。 在工程领域，生物医学、航空航天部件生产的一些实验和学术实例将直接铺设用于工程部件的批量生产，因为未来材料和系统成本将达到可接受的水平。在此开发过程中要克服的最重要问题之一是开发与要使用的增材制造系统参数兼容的设计解决方案。 众所周知，当根据经典生产方法进行的设计希望在晶格结构增材制造技术中生产时，需要进行许多修订。这在拓扑优化的一般设计逻辑中也可以看到，该逻辑用于产品缓解。 完全按照生产参数开发的有机形式将是未来几年的设计趋势，而不是通过将其置于拓扑结构并将其转化为可以通过增材制造生产的有机形式来减少为经典方法开发的设计。 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.西工大张卫红院士团队-仿生双曲面点阵结构材料承载、吸收能量研究 2.尺寸达1.3米，铂力特BLT-S1000 3D打印铝合金蒙皮点阵结构 3.结构、功能一体：增材制造GRCop-84铜合金晶格结构的力学行为 4.晶格结构3D打印机遇与挑战并存——设计与可制造性分析

12月17日，3D打印技术参考注意到，美国能源部橡树岭国家实验室 (ORNL) 宣布采用电弧增材制造（WAAM）成功制造大型旋转蒸汽涡轮叶片。该项目由合作伙伴西门子技术公司（西门子公司的美国研发中心）领导，表明电弧增材制造技术对于超过25磅（约11.3Kg）的关键部件的可扩展生产是可行的。这些零件传统上使用大部分美国之外的铸造和锻造设备制造。  ORNL沉积科学与技术小组首席研究兼组长Michael Kirka表示，“我们无法从国内供应链获得超过100或200磅的小批量铸件和锻件，这让我们陷入了难以为继的境地，尤其是面对国际冲突导致关键物资国际流动情况时。” WAAM技术借助机械臂使用电弧熔化金属丝，逐渐堆积成所需的形状。打印完成后，将对零件进行机加工以满足最终设计要求。用于制造涡轮叶片的线弧技术是根据合作研发协议与林肯电气公司合作开发的。 从用于修复发展至3D打印整个零件 电弧增材制造基于焊接技术，因此很容易用于修复现有零件。这可以让西门子能源公司更轻松的维护和升级设备。西门子2019年开始进行电弧研究时，重点关注部件修复。然而，在COVID-19大流行期间，新铸造蒸汽涡轮叶片的等待时间延长至两年。随后该项目扩大到包括打印整个替换零件，因为这些类型的涡轮发动机用途广泛，足以用于天然气、煤炭和核电站。 橡树岭国家实验室的研究人员对材料进行了实验，并开发出了更好的方法来评估打印部件的机械性能。由钢合金制成的大型蒸汽涡轮叶片是这些努力的结晶。   西门子技术高级首席专家Anand Kulkarni表示，最初的目的是只打印刀片顶部的25%，但当看到橡树岭国家实验室的电弧装置的潜力时，他们认为可以在一次构建中完成整个叶片制造。在制造过程中扫描零件的能力提供了正确的信息，这些信息可以提供给加工人员，并能够减少生产时间。 虽然大型铸件和锻件的等待时间已减少到七八个月，但橡树岭国家实验室却能够在12小时内打印出叶片。据报道，包括机械加工在内，叶片可以在两周内完成。   Kirka表示，虽然线弧是一种知名的3D打印技术，但之前从未使用过它来制造这种规模的旋转部件。涡轮叶片通常没有平行或垂直的表面。它们的轮廓曲线向尖端变窄。能够打印和完成没有定位功能的零件是一个挑战，此外，这种尺寸的较重部件冷却得更慢——增加了沉积层的速度和顺序的敏感性。替代传统制造的有力手段 加工完零件后，西门子与电力研究院合作进行无损评估和测试。研究人员仍在关注3D打印的零件与传统方法制造的性能比较。然而，对于维修来说，属性不必相同，当前的挑战只是保持发动机运行并避免停机。但如果零件的质量良好，就会为更多的按需制造打开大门，这个案例研究正起到了这个作用。 3D打印的一个关键优势是，它使公司不再依赖于他们无法控制的特定制造工具，例如由单个铸造厂为单一设计制造的模具。当今涡轮机中的许多大型部件都有几十年的历史，但由于行业离岸等因素，制造它们的工具实际上已经无从寻找。3D打印提供了更可靠的替代方案，因为它可以复制任何设计。 该项目由美国能源部化石能源和碳管理办公室资助，汽轮机叶片是在美国能源部的制造示范设施 (MDF) 中打印的。MDF在美国能源部先进材料和制造技术办公室的支持下，是一个全国性的合作者联盟，与ORNL合作，创新、激发和促进美国制造业的转型。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.国内电弧增材制造技术正在爆发，或在复制SLM技术的成功之路 2.电弧+搅拌摩擦，混合增材制造铝合金实现强塑性协同改善 3.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 4.弗劳恩霍夫新工艺丨电弧+激光混合金属3D打印技术

在材料学中， 通常会使用机械和热工艺相结合的方式调整材料的微观结构和机械性能。例如，通过控制金属锻造和挤压过程中引入的机械应变量，使位错积累来硬化材料，或在热处理 (HT) 时触发微观结构再结晶，这是一种无缺陷晶粒成核和生长的现象，可以产生更高的韧性和更各向同性的机械性能。 然而，这种做法不适用于增材制造生产的近净形状金属零件，因为材料和几何形状是在增材制造过程中同时形成的，因此使用典型的敲击方法来使其微观结构发生变化，势必会损害零件结构。因此，与传统制造路线相比，增材制造提供的控制金属微观结构和调整其性能的机会较少。大量研究目前集中在设计增材制造工艺上，旨在优化打印时的微观结构。 由新加坡南洋理工大学和剑桥大学共同领导的研究团队从“加热和敲打”方法中获得了灵感，开发了类似于锻造的新工艺，并用于金属粉末床3D打印，实现了将不同的材料性能集成到一个零件中。这项突破性的技术不同于传统的金属加工方法，因为它不需要额外的原材料或复杂的机器处理，而且可以降低制造成本。相关研究于10月30日，以“Additive manufacturing of alloys with programmable microstructure and properties”发表在Nature Communications。  实现方法  研究人员设计了加工策略来“编程”打印合金的热稳定性，以便可以先行确定材料的微观结构在高温处理下如何演变。研究发现，LPBF工艺生产的316L不锈钢的再结晶是由与传统生产的金属类似的机制驱动的，因为它需要最小的临界位错密度在一定温度下触发，这通常通过机械变形来控制。此外，材料完成再结晶的倾向取决于凝固微观结构中化学异质性的程度。溶质在微观结构中的微观偏析阻碍了晶界运动，并且产生的材料即使在高温处理之后也能保留大部分凝固时的微观结构特征。相反，化学成分更均匀的微观结构表现出较低的热稳定性，因此在热机械加工时更容易发生完全再结晶。 因此，在LPBF过程中直接控制位错密度和合金的化学异质性将允许在高温下设计材料的微观结构演变并“按需”驱动再结晶，而不需要任何额外的机械变形。为了实现这一目标，研究人员设计了两种不同的LPBF加工策略，分别生产具有高热稳定性和低热稳定性的316L不锈钢。两种策略的不同之处在于单层内熔体彼此的接近程度，这会影响激光扫描同一层的次数；即先前凝固的材料是否被重熔。通过改变填充间距，研究人员可以控制几何必要位错的密度（适应局部塑性应变梯度），同时通过重熔，可以促进局部化学成分的均匀化，从而减弱微观偏析。实际上，通过对扫描间距的调节，研究重熔次数，是一个比较新颖的角度。 通过LPBF工艺实现不锈钢316L的可编程热稳定性通过改变激光扫描间距来定制再结晶的驱动力316L不锈钢激光粉末床熔化过程中的原位X 射线衍射  层状微结构的拉伸行为 通过改变激光扫描间距来改变再结晶的驱动力，研究人员证明了其对微观结构的控制能力。再结晶导致的晶体织构、晶粒结构和晶界特征分布的差异也可能激发其他微观结构设计，从而获得优异的性能或新颖的功能。例如，可编程的、位点特定的再结晶可用于优化材料对因疲劳或氢脆导致的失效的抵抗力。在这方面，研究人员期望这一策略适用于其他材料。  南阳理工大学的研究人员 总的来说，该工作开辟了设计金属零件的方法，这些零件不仅具有微观结构优化的特性，还具有形状复杂性带来的拓扑优化性能。 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： 1.3D打印，半年连发8篇Science/Nature正刊！ 2.Nature：超越TC4，3D打印获得更高强韧性钛-氧-铁合金 3.Nature：专为极端环境设计的新型3D打印合金 4.【顶刊综述】金属增材制造过程中多尺度缺陷对性能的影响及控制方法

今年7月和9月，3D打印技术参考分别报道了苹果公司两条关于金属3D打印的重要事件，分别是其正在采用激光粉末床熔融工艺3D打印生产2023款Apple Watch Ultra相关部件，以及正在测试粘结剂喷射金属3D打印技术批量生产Apple Watch Series 9表壳的相关事宜。 这意味着，苹果公司正在关注直接与间接两条金属3D打印工艺路线。报告称，金属3D打印有可能简化苹果公司的供应链。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。 苹果公司电子产品（来自苹果中国官网）对于金属3D打印工艺，可分为直接打印和间接成型两种路线，前者通常包括粉末床熔融和能量沉积工艺；而间接金属也主要包括两种技术，分别是粘接喷射(Binder  Jetting)和金属挤出(MEX Metal  Extrusion)。 粉床熔融技术经过10年发展，无论是应用场景、打印价格、制件成功率都已经经历了稳定发展和成熟。目前随着间接金属成型技术的发展，越来越多的用户开始探索并希望明晰这四种技术路线的边界，并根据自己的企业战略和金属增材制造路线图，选择符合的技术方案，并集成到工作流中。 扫描上方二维码获取白皮书 本白皮书将介绍这两大类的技术路线在打印质量、材料、应用、工作流程、制件时间和成本等方面的对比情况，帮助用户更全面的掌握这些信息，并做出决策。 1. 以电子行业为例，比较间接和直接金属打印技术 以苹果和荣耀为代表的3C消费电子，正在不断开始尝试将MIM（金属注射成型技术）、L-PBF（直接金属3D打印）和间接金属成型工艺结合，形成新的制程。如何从材料、工艺、成本等多个角度来看如何使用这些工艺？阅读完成白皮书，可以了解： 为什么表壳的钛合金零件多会采用L-PBF工艺？ 如折叠屏手机转轴等不锈钢制件，哪种工艺更合适？ 看似最简单的FDM（Metal MEX）会不会后来者居上？ 间接金属和L-PBF相比，每个样件的平均成本（由各自系统的生产速度和机器小时率得出） 2. 间接金属3D打印技术限制和难点 注射金属成型（MIM）行业正在重新积蓄势能酝酿一场新的技术革新，传统的脱脂和烧结工艺积累，正在让这些企业快速转向3D打印，原有的金属打印服务的秩序会被打破，新的行业壁垒会被建立起来。白皮书将介绍： 为什么一般的金属打印服务厂商很难提供BJ的制件？ 成本领先的间接金属成型会否让打印服务重新洗牌？ MIM原料具有兼容性，对粉末特性差异的容忍度大。一旦适应水平和材料吞吐量达到与MIM行业类似的工业规模，该技术就有可能成为一种非常经济高效的技术。 （节选自白皮书） 白皮书第四部分将介绍间接金属在哪些应用领域会有发展，扫码下载获取白皮书。 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.单客户装机近百台！光固化3D打印技术怎样继续创新？联泰科技给出答案 2.光学工程学会&北工大：举办增材制造技术研讨会 3.铂力特3D打印设备助力维度生物多孔钛合金椎间融合器获批上市 4.报告：2032年3D打印收入将超千亿美元，亚洲渐进，欧美激进！

铂力特发布的《铂力特如何助力商业航天“一飞冲天”？》一文指出，其成功助力星际荣耀液氧甲烷可重复使用验证火箭制造。 2023年11月2日，星际荣耀液氧甲烷可重复使用验证火箭双曲线二号验证火箭（代号SQX-2Y）飞行试验任务取得圆满成功。本次任务属于国内首次开展液体火箭全尺寸一子级的垂直起降与重复使用飞行试验，标志着中国商业航天在可重复使用运载火箭技术上取得重大突破。铂力特帮助客户研制了多个发动机的关键零部件，有效帮助客户缩短生产周期，节约生产成本，加快产品迭代，提高研制效率。 · SQX-2Y 起飞瞬间 · 2023年12月10日17时07分，北京星际荣耀空间科技股份有限公司双曲线二号可重复使用液氧甲烷验证火箭（代号SQX-2Y）在我国酒泉卫星发射中心开展第二次飞行试验任务。火箭着陆平稳精确，状态安全恢复，飞行试验任务取得圆满成功。 · SQX-2Y 精准着陆 · 该火箭于2023年11月2日圆满完成了首次垂直起降飞行试验，首飞完成后，星际荣耀在仅二十天的时间内便完成了火箭的重复使用维护检测工作，再次转场执行重复使用飞行任务并取得了圆满成功，该次飞行进一步获取了各系统飞行数据子样，为可重复使用运载火箭更多次、更高效的复用飞行提供了技术积累，并为公司正在开展的中大型可重复使用运载火箭双曲线三号的研制工作提供了关键技术验证。 双曲线二号验证火箭圆满完成第二次飞行试验任务，实现了国内首次可复用火箭的复用飞行。本次任务验证了国内首款成功完成垂直起降回收任务的全尺寸液氧甲烷火箭一子级的快速重复使用能力，低空返回和着陆技术可靠性，火箭复用极简检测流程、规范和标准，各系统及单机重复飞行可靠性和复杂环境适应性，简维护、短周期、高频次重复飞行的可行性，火箭回收区处理系统的适应性。  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.吴鑫华院士将举办航空材料与增材制造深度研讨会 2.单客户装机近百台！光固化3D打印技术怎样继续创新？联泰科技给出答案 3.3D打印数据安全性至关重要，Velo3D获高级别权限 4.报告：2032年3D打印收入将超千亿美元，亚洲渐进，欧美激进！

亚稳态的TRIP（transformation-induced plasticity）高熵合金通过在变形时发生相变，阻碍变形时的位错运动，提高了合金的强度和加工硬化能力，进而实现高熵合金强度-塑性的同时提升。尽管TRIP高熵合金展现出优异的力学性能，但是铸造工艺成形的TRIP高熵合金缺陷较多，往往需要进行复杂的后处理（例如，均匀化退火+冷轧+退火）。激光粉末床熔化（LPBF）技术是一种增材制造技术，可以用于制造具有复杂几何形状的金属部件，并通过快速激光扫描形成的高熔池冷却速率，可有效地抑制元素的偏析并细化晶粒。目前，研究人员对TRIP高熵合金的研究主要集中于复杂后处理和LPBF制备的TRIP高熵合金的显微组织和力学性能，缺乏对铸造和LPBF制备的TRIP高熵合金显微组织和力学性能差异的机理展开深入地研究。 近期，华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室蔡超副教授、史玉升教授团队联合新加坡南洋理工大学周琨教授研究了LPBF制备的TRIP高熵合金Fe34Co34Cr20Mn6Ni6的显微组织和力学性能，并与铸造高熵合金进行了对比。LPBF制备Fe34Co34Cr20Mn6Ni6高熵合金为单相面心立方（FCC）结构，相反铸造高熵合金的FCC基体内存在大量密排六方（HCP）结构（42.1%）（图1）。LPBF制备的高熵合金的屈服强度、抗拉强度和塑性分别为305 MPa、808 MPa和18.9%，远高于铸造高熵合金（171 MPa、463 MPa和7.3%）（图2）。  图1. 样品侧面的EBSD图像。（a，b）LPBF制备高熵合金的反极图和相图，（c，d）铸造高熵合金的反极图和相图 图2. LPBF和铸造制备的高熵合金的力学性能和断裂特征。(a) 真应力-应变曲线，(b) 来自(a)中相应曲线的加工硬化曲线，(c) 拉伸实验后的断裂样品，(d-f) LPBF制备高熵合金的断口形貌，(g-i) 铸造高熵合金的断口形貌 通过相图计算、加载-卸载-加载实验、EBSD和TEM等表征方法，作者们阐明了铸造和LPBF制备的高熵合金组织和力学性能差异的原因。LPBF制备的高熵合金在变形过程中通过应力诱导相变在FCC相内部原位生成大量的细小HCP相，形成丰富的FCC/HCP界面（图3）。FCC相为软相，HCP相为硬相，塑性变形过程中，FCC/HCP界面处生成高密度几何必需位错缓解局部应力集中，产生了强大的背应力强化并促进了材料变形的均匀性，LPBF制造的高熵合金在断裂时的背应力达到665 MPa（图4）。铸造制备的高熵合金预先存在粗大而且平直的FCC/HCP界面，阻碍了有效的背应力硬化。此外，在变形过程中，铸造高熵合金中预先存在的HCP相和应力诱导形成的新HCP相之间发生相互作用，导致应力集中和裂纹的萌生，从而降低了铸造高熵合金的强度和延展性。本研究对LPBF与铸造制备的亚稳态高熵合金的显微组织和力学性能进行了全面比较，为高性能TRIP高熵合金的增材制造提供了宝贵的见解。 图3. 拉伸断裂样品侧面的EBSD图像。（a‒c）LPBF制备的高熵合金的反极图、相图和KAM图和（d‒f）铸造制备的高熵合金的反极图、相图和KAM图 图4. LPBF和铸造制备的高熵合金的背应力。（a）加载-卸载-加载曲线和（b）背应力和有效应力随真应变的变化曲线 上述工作以题为“Strength-ductility synergy of an additively manufactured metastable high-entropy alloy achieved by transformation-induced plasticity strengthening”发表在International Journal of Plasticity上（doi.org/10.1016/j.ijplas.2023.103823），论文共同通讯作者为华中科技大学蔡超副教授和华中科技大学张李超副教授。 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.华科顶刊-原位横向磁场辅助电弧定向能量沉积316L不锈钢成效显著！ 2.光学工程学会&北工大：举办增材制造技术研讨会 3.3D打印数据安全性至关重要，Velo3D获高级别权限 4.美国国防部正创建最大3D打印零件数字存储库，开启后勤新时代