本周在工业级3D打印领域，金源智能、汉邦激光、奇遇科技等公司有新进展。 ➡️ 金源智能推出CuCrZr及纯铜粉末 金源智能于7月10日宣布推出金属3D打印用高导热纯铜及CuCrZr合金粉末，主要面向AI算力等行业越来越多的散热需求。 该公司表示，通过严格把控原材料品质、精准调控合金成分、成型工艺优化等手段，使成型样件实现了高性能。 根据所公布的材料数据，此次推出的纯铜在打印态和热处理态的导热系数均能达到400W/(m·K) ，材料致密度为99.7%；热处理后的抗拉强度为240MPa，断裂延伸率超过30%。 CuCrZr在热处理态的导热系数超过350W/(m·K) ，材料致密度为99.98%；该材料在热处理后的室温抗拉强度超过512MPa，500℃的抗拉强度超过210MPa。 AI算力及商业航天的发展，推动对金属3D打印用纯铜及铜合金粉末的需求正在迅速增长。 相对来说，CuCrZr目前的商业市场更大，其具有高导热、高强度的特点，适用于LPBF和DED打印工艺，在航空航天、核聚变、工业设备等领域广泛使用。纯铜3D打印市场规模仍然较小，但随着绿激光3D打印技术普及度的提高，其增长速度更快。 金源智能纯铜3D打印应用 根据360iresearch行业预测，2025年铜增材制造市场规模估计为47.4亿美元，预计到2026年将达到50.9亿美元，复合年增长率为7.67%，到2032年将达到79.6亿美元。 ➡️ 汉邦激光一体成形大尺寸新能源汽车车架 笔者注意到，汉邦激光近日在上海国际汽车制造技术与装备及材料展览会上，展示了多件大尺寸的复杂结构汽车零部件。 其中一款为新能源汽车车架，其尺寸为760×740×1080mm，使用汉邦激光HBD E800和AlSi10Mg铝合金一体3D打印。 这款车架集成了仿生结构和轻量化设计，在保障结构力学不变的前提下，使重量减轻20%；金属3D打印一体化制造让构建曲面过渡更为平滑，防止应力集中，减少疲劳失效隐患。 其他样件还包括新能源汽车电池冷却包壳，其集成了TPMS晶格，外形尺寸为152×72×65mm；铝合金电驱壳体，外形尺寸为420×320×170mm；氢能源反应器，外形尺寸为220×104×150mm。 这些样件均体现出金属3D打印集成化和复杂结构制造优势。同时，这些大型复杂金属结构件一体化成形，相比传统制造方案省去了零件拼接，消除了装配误差，提升了产品结构强度。 这些样件体现出汉邦激光能够为高性能赛车、新能源轻量化组件提供高效制造服务的能力。 就打印设备来说，HBD E800打印尺寸为830mm×830mm×1250mm，搭载10台激光器，集成该公司开发的“光驰Ⅱ”光束整形技术、自研振镜、全自主设备控制系统与数据处理软件。 这使其既兼顾成形效率、质量保障，又能进行数字化质量追溯，目前已在航空航天、汽车、能源及大工业等领域实现了应用。 同时，笔者还发现汉邦激光这款产品成功入选工业母机创新产品典型案例，这是对这款打印机创新能力与产业应用价值的充分认可。 ➡️ 奇遇科技3D打印精准成型氧化铝多孔板 本周，奇遇科技展示了一种3D打印的氧化铝多孔板结构件。 它从外形上看只是一块平整的陶瓷板材，但内部却集成了大量精密设计的孔道。奇遇科技指出，这些孔道可进行精密设计形状和尺寸，兼具宏观结构稳定性和微观孔隙可设计性。 对于整个制造过程，经过了三维建模、生坯打印、后处理和脱脂烧结四个环节。 其中，三维建模过程将脱脂烧结过程中的收缩特点考虑在内，对整体尺寸、孔径大小等进行调控，确保最终烧结完的产品尺寸符合要求。 在打印过程，奇遇科技采用自研的陶瓷3D打印机和材料，实现氧化铝浆料逐层高精度堆积成型。 笔者通过演示发现，奇遇科技打印完的生坯可轻松使用铲刀取出样件，这说明其具有足够的强度，能保证坯体的结构完整性，同时这种强度特点也意味着材料的孔隙特征具有保障。 经清洗之后再进行脱脂烧结，使氧化铝坯体完全致密化。最终部件保持了良好的尺寸精度，同时实现了均匀的多孔分布。此类产品可以用过滤、流体控制、热管理以及高温环境等领域。 ➡️ Beehive Industries订购多套尼康SLM Solutions NXG 600E系统 7月6日消息，近期获得大量关注的美国小型发动机制造商Beehive Industries，又有新动作。 在6月份，其宣布购买30套EOS最新的Onyx金属增材制造系统，并在近期表示年产能将从上一年的2000台提升到8000台。 而在本周，该公司又向尼康SLM Solutions订购了多台NXG 600E金属增材制造系统。 NXG 600E的成型尺寸为600x600x1500mm，配备12台1千瓦的激光器，专门进行大尺寸部件和中等尺寸零件批量制造。 Beehive公司将其中一台设备专门用于打印Constellium公司的Aheadd CP1铝合金，另一台用于Ti6Al4V钛合金，使其能够为航空航天及国防领域的客户制造大型3D打印部件。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

7月9日消息，Venus Aerospace（维纳斯航天公司） 于近日完成9100万美元融资（约合6.18亿元人民币），洛克希德·马丁风险投资公司等参与了投资。 Venus采用3D打印技术以极快的研发速度和资本效率，在2025年5月，成功完成首次高推力旋转爆震火箭发动机的飞行测试。 报道提到，本轮融资将用于该公司扩大研发和生产规模，推动3D打印爆震发动机的规模化部署。 本文内容我们将分享旋转爆震发动机的与众不同之处，为什么要用3D打印制造，以及所涉及的工艺和材料。 旋转爆震发动机的优点及制造难点 大多数火箭发动机的工作原理为：燃料和氧化物被泵入燃烧室，燃烧产生的热量使气体膨胀，膨胀的气体通过发动机喷嘴排出，从而产生推力。 旋转爆震火箭发动机通过沿环形通道的一系列小型爆炸，产生超音速能量波，并将其从发动机尾部排出，这样就产生了连续推力。 火箭发动机的效率很大程度上取决于尾焰的速度，而旋转爆震火箭发动机能够实现超音速喷射。这种方法可以极大提高飞行效率，从而大幅提升运载能力和增加飞行航程。以Venus为例，其将轨道载荷增加了4倍。 旋转爆震火箭发动机的设计非常紧凑型，为额外的燃料、传感器和有效载荷腾出了空间。而且，其简单的设计所需的零部件更少，有望实现低成本生产。 然而，制造这种旋转爆震发动机并非易事。普惠公司先进军用发动机首席工程师史蒂文·伯德解释说：“听起来很简单，但要让物理原理发挥作用却并非易事。当你真正想让设计在合适的燃料和合适的运行条件下始终如一地实现预期性能时，这才是真正的挑战。” 主要挑战之一是完善喷射系统，它需要以精确且可重复的方式混合和喷射燃料。可以想象，此类发动机的设计极其复杂，它包含无数细小的通道将燃料和氧化剂输送到圆形通道，而且所有部件都必须正确对齐，爆震序列才能正常工作。 几十年来，旋转爆震火箭发动机主要停留在纸面上。燃烧环境、超音速爆震波、极高的热通量以及快速循环的压力，使得传统的机械加工难以满足硬件要求。 直到金属3D打印技术日臻成熟，该类发动机的产品化极大提速。 为什么要通过3D打印制造 3D打印能够制造出其他方法无法实现的复杂集成结构，例如冷却通道、流道和喷射器喷嘴，并可搭配能够承受旋转爆震火箭发动机内部严苛环境的先进合金，从而使其效率远超传统的化学火箭发动机。 近些年来，国内外在3D打印旋转爆震发动机领域均取得了显著进展。 NASA旋转爆震发动机 NASA在2023年成功进行了一次全尺寸旋转爆震火箭发动机燃烧室的热火测试，持续了251秒，实现了超过5800磅的推力。 Venus Aerospace则是2025年完成了首次飞行测试，让各方资本看到了投资的潜力。 2026年，Astrobotic公司完成了其Chakram旋转爆震火箭发动机的一系列热试车。有趣的是，它在发动机3D打印制造过程中，主动引入了孔隙，目的是促进冷却和流体流动。 关键的3D打印材料 爆震产生的高温、高压和高频振动，会给发动机材料带来严酷考验。 笔者查询到目前主要被使用的3D打印材料包括铜合金、高温合金、铝合金等。 使用L-PBF打印GRCop-42和IN718喷注器主体 以NASA为例，其将高导热的GRCop -42铜合金，用于推力室主热壁的3D打印制造，能够快速将热量从壁面散发出去，满足最低温度要求并防止熔化；采用能在极端环境使用的超合金GRX-810，在高温下保持高强度。 瑞士学术空间倡议组织 (ARIS) 采用铜镍硅合金3D打印了旋转爆震发动机，能够满足爆震燃烧环境下主动冷却的热需求。 Astrobotic旋转爆震发动机测试过程 Astrobotic采用铝合金和铜合金制造了关键部件，通过主动引入孔隙结构，他们制造出了具有“面冷却”能力的复杂结构火箭发动机喷注器。其所开发的发动机在今年完成了热火测试，其中包括一次长达300秒的连续燃烧，验证了孔隙引入技术的有效性。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#爆震发动机 #3D打印

气动塞或者叫做气动尖锥式发动机，是当前3D打印技术制造的热点之一。 这是因为它代表了航天发动机的下一代研究方向，但其被提出已经有70年历史。因为形状复杂，过去采用传统技术难以制造，以至于到3D打印技术开始普及之后，才再次引起了一些新兴商业航天企业的兴趣。 该类型发动机目前的研究重点涉及喷嘴设计，3D打印材料、工艺和后处理技术，来应对高热量和机械强度的极端要求。 3D打印制造气动尖锥发动机的设计挑战 该类型的发动机依然需要“再生冷却”机制，然而实际情况是，气动尖锥产生的热量非常高，仅靠传统的再生冷却策略无法满足系统层面的需求。 两家欧洲公司——Pangea Aerospace和Aenium Engineering此前曾开发了采用液氧和液态甲烷作为燃料的3D打印气动尖锥发动机。 他们利用环形气动尖锥特有的双层壁结构，将冷却系统分为两个回路。尖锥的尖端部分，即所谓的塞子或尖锥，采用液氧冷却，而外壳则采用液态甲烷冷却。这样一来，气动尖锥的传统缺点就变成了优势。同时，他们还开创了一种新的通道设计方法。 Pangea采用了逐点优化方法，通道形状更接近自然变化。冷却剂性能的急剧变化要求通道形状也必须有同样剧烈变化，以避免材料过冷或过热。新设计能够将复杂的冷却问题分解成许多微小的部分，并对每个部分进行优化，实现最高效率。这基本意味着在每个部分都尽可能接近材料的最高工作温度。 外壳的加工内表面，可见冷却通道 优化过程必须多次迭代，通过在方程中引入粗糙度和曲率，进一步探索无限的设计自由度。由于几何形状和冷却剂流动方向的限制，传统通道的曲率会对气动尖锥发动机会产生不利影响。 为了减轻这种影响，Pangea在另一个平面上引入了螺旋状的人工曲率，通道的螺旋形状通过离心作用迫使冷却剂紧贴壁面，从而进一步提高了传热效率。 3D打印的表面粗糙度是影响传热和压降的重要因素，但粗糙度对于提高关键区域的传热至关重要。制造商在构建过程中调整了相关参数，并通过增大关键区域的悬垂角度来利用增材制造结构本身固有的粗糙度变化。 气动尖锥发动机的外壳 除了结构复杂之外，气动尖锥的热管理也极具挑战性。该结构包含两个燃烧室表面，这两个表面都暴露在高温气体中，需要用等量的推进剂进行冷却。这就要求开发一套复杂的内部歧管和冷却通道系统。这些通道具有不同的方向和横截面，并以传统减材制造工艺无法实现的方式交错分布在结构中。 3D打印后处理挑战 增材制造在设计具有整体特征的单件零件时面临的最大挑战之一，是如何清除无法接触到的通道内部的残留粉末，例如冷却通道和衬里、进出气歧管、传感器端口。 同时，在机械加工、抛光和防腐蚀后处理过程中产生的切屑、毛刺和废料也必须清除；如果不清除，它们可能会造成损害，甚至导致发动机在点火过程中失效。此外，清洁过程本身也不能污染发动机或带来腐蚀风险。 考虑到气动尖锥发动机固有的几何复杂性及其极其复杂的冷却通道，要以简单、高效、经济且可行的方式实现这一目标绝非易事。 以本文展示的发动机为例，为了确保发动机内不残留任何碎屑，开发团队在结构中集成了多个粉末去除开口，为外壳和插头设计了一套特殊的排气通道和端口系统，尽可能的减少操作次数。 这些设计从制造过程的开始到结束都贯穿始终，这证明，如果从一开始就正确地采用增材制造设计方法，即使是最具挑战性的项目也可以通过实施相对简单的操作来实现。 另一个具有挑战性的领域是悬垂表面的可打印性及其与表面粗糙度的关系。以火箭发动机最重要的部件之一——内衬为例，它能确保高温气体侧和冷却剂侧之间进行有效的热交换，防止结构材料熔化。 而这一切的前提是内衬的最终尺寸和表面粗糙度必须满足极其严格的要求。这些设计限制需要推进（功能）部门、设计部门、结构分析部门和制造部门之间协作进行多次迭代，最终才能形成可以进行打印的设计。 END 增材制造是一种相对较新且先进的制造技术，它有其自身独特的优点、缺点和后处理要求。对于气动尖锥这样的高复杂度产品，3D打印将原本由成百上千个零件组装而成的复杂结构转变成一到两个部件，不仅简化了发动机的装配和连接，降低了人力成本，还极大提升了产品性能。 此外，随着AI技术的发展，人功智能技术已经被引入到气动尖锥发动机的设计流程中，借助3D打印极高的复杂设计自由度，该类型发动机正在迎来新的研发热潮。 注：本文由3D打印技术参考创作。#发动机 #3D打印 #铜合金 #后处理

铜金刚石复合材料是今年涌入3D打印领域的一种“新材料”，它的导热系数是纯铜的1.5倍-2.5倍，已成为英伟达、华为两大巨头的共同选项。 关于该材料的3D打印也迎来新进展，希禾材料近日宣布，已成功采用绿激光技术在铜金刚石复合材料基板上实现高效、高质量的纯铜嫁接打印，打印成形区域致密度超过99%。 笔者进一步查询了英伟达的散热方案，其本身就并非是采用铜金刚石来代替纯铜来制造液冷板，而是一个包含多类材料的多层级结构。 希禾增材此次取得的突破，与这一散热结构方案高度相关。 铜金刚石基板+纯铜液冷 相关资料指出，散热系统是一个多层级的工程结构，包含了多种材料和结构。 以英伟达量产方案为例，芯片背面首先是高导热的石墨界面层，用来填充间隙使表面平整。之后是铜金刚石复合散热基板，它的作用是把局部集中的热点摊开到更大的平面上。但笔者查询到，这个基板内并不包含液冷通道，而是一块实体板材。再往外，是一体式的大尺寸微通道铜液冷板，通过流体循环带走全部热量。 MSI的钻石-铜复合底板 可在查询到这些知识之前，笔者还以为是用铜金刚石复合材料代替了纯铜。 金刚石的密度只有铜的一半，但导热性却比铜高出四倍。那为什么不直接用它来给芯片导热？ 这是因为，高品质的金刚石制备特别困难，而且价格昂贵。即便是铜金刚石复合材料，在加工成液冷需要的精细结构时，也存在良率低、成本高、一致性不好把控的实际情况。 这也意味着在现在的技术条件下，没办法满足大规模量产的需求，而纯铜液冷板的制造工艺却更加成熟可靠。 来自北京安泰钢研的铜金刚石复合材料 目前，铜和金刚石的复合材料能够通过粉末冶金等成熟工艺来进行制造，导热系数通常在550-1000W/m·K之间，结合可加工性和成本来看，综合性能比纯铜要高很多。 最终，英伟达结合工程实际挑选了这种更合适的解决方案，在芯片处采用铜金刚石高效导热，然后依靠铜液冷板迅速把热量带走。 铜金刚石基板高质量嫁接3D打印纯铜 希禾增材并非直接对铜金刚石复合材料进行整体打印，而是在铜金刚石基板表面进行嫁接打印纯铜结构。 因为纯铜对绿激光有更高的吸收率，打印时能实现稳定熔化和高质量成型，从而能够在高导热基板表面高效构建复杂散热结构。 同时，绿激光打印具有能量耦合稳定、热输入可控等特点，有助于减少对金刚石相以及复合材料基板的热影响，从而降低热损伤风险。 铜金刚石基板+3D打印纯铜导热系数显著提升 3D打印的一个重要优势，是能够一体制造出超薄壁、复杂微流道和TPMS晶格等散热能力更强的复杂结构。 对于传统加工技术来说，上述这些结构不仅无法加工，且流程往往非常复杂。涉及到分体加工、逐一焊接，不仅容易产生质量风险，还会增加热阻。而3D打印只需要一次打印，就能完整制造。对于传统而言，这无疑就是颠覆。 希禾增材3D打印铜金刚石高散热结构 根据希禾增材近日展示的案例成果，其在铜金刚石基板上，成功使用绿激光3D打印了带有复杂曲面以及TPMS晶格的复合结构。 笔者进一步向希禾增材进行了咨询，该复合基板的导热系数达到了700–800W/m·K，远远比纯铜400W/m·K的室温热导率高。 此外，打印成形区域的致密度达到99%以上，展示出该解决方案具备规模化应用的潜力。 讨论 在保留铜金刚石材料高导热优势的基础上，在其之上通过3D打印直接构建复杂的散热结构，消除传统焊接带来的热阻、渗漏风险，该方案给高性能热管理器件的一体化制造提供了新的工艺途径。 同时，这一方案还进一步展现出“先进材料+先进结构+3D打印”能够实现更高性能制造的特点。 希禾增材表示，将继续发挥绿激光3D打印的优势，进一步优化工艺和设计，不断完善铜金刚石复合材料散热产品，开发更优的散热部件。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#铜金刚石 #3D打印

笔者注意到，知名手表品牌卡西欧为了纪念诞生40周年，特意推出了新的限量版MR-G系列，它的特别之处在于使用了金属3D打印，但使用的方式却又与众不同。 因为，它们并没有使用3D打印直接打印表壳。 生产的第一步，是采用3D打印制造了一个TC4钛合金的圆柱套筒，内部嵌入了多层薄壁，整个建造时间为78小时。 第二步，将纯钛粉填充到圆筒中，并在高温高压下进行热等静压。在该过程中，钛粉颗粒之间以及钛粉与套筒整体发生完全的冶金结合。 第三步，是把成型后的圆柱体根据表壳的厚度进行分割，在此基础上通过减材方法加工出表壳的形状。 通过这种方式获得的表壳具有特殊的表面纹理，这是因为第一步打印的套筒中包含的薄壁的成分与组织结构与纯钛粉不同，薄壁在中间形成了隔断，显示出不同的纹理。 笔者发现，3D打印技术正在被越来越多的高端制表品牌用于限量款的制作。国内方面，汉邦激光与高端钟表珠宝表面处理专家中南集团合作，共同打造了两款3D打印的钛合金腕表，包括表壳、表盘和表链。这两款产品在今年举办的TCT亚洲展上获得了大量观众围观。 其中一款3D打印的表链由联锁单元组成，它完全一体成型。而如果采用传统制造工艺，需要单独制造每一个单元，再依次连接，将消耗大量人力并延长产品上市时间。 另一方面，3D打印这种可活动的联锁单元，要求制造需要达到极高的精度，才能保证单元之间的自由联动和柔顺。同时，零件的各个位置需要组成均匀、无缺陷，才能保证耐用性。 另一款手表的表链采用了拓扑优化网格结构，几何形状复杂，具有轻量化的特点，更加注重设计。 汉邦激光采用搭配光束整形技术的6激光P400 3D打印机制造表壳，单个的制造时间仅约45分钟，相比高斯光斑打印缩短50%以上。搭配其“光驰Ⅱ型”技术，零件表面粗糙度可低至Ra2.6μm。 在手表零件的3D打印量产方面，目前的公开案例仅有苹果Apple Watch Ultra 3和钛金属Series 11，以及小米于去年推出的watch5钛合金版。 不过，这种趋势正在加速改变，消费电子赛道的3D打印竞争在变得激烈。在TCT亚洲展期间，多家设备商就展示了批量3D打印表壳的实力。 例如，中航迈特使用其MT400M打印的一整版表壳，总数量达1400件，以60μm的层厚打印，总时间约216h，平均单件仅9分多钟，体现出极高的制造效率。 倍丰展示的满版TC4钛合金表壳，采用8激光SP450打印，共1044件，平均15分钟一件。该公司面向消费电子等行业的产业化应用需求，已经布局了200多台装备，并建成了专门的粉末产线。 毅速激光也在消费电子领域展示了其装备及工艺的应用潜力。其采用自主开发的6激光E3-320设备，满版打印了160个表壳。 金源智能的满版表壳展示的重点不在批量制造，而在于材料。该公司为解决3C行业对钛合金的需求，推出了PA技术+EIGA装备，以及HDH+PS制粉技术，满足用户对产品质量、产能以及绿色环保的要求。 可以看出，3D打印在手表行业的应用不仅体现在结构创新、一体化成形，还体现在批量制造上。它突破了原型制造的限制，正在向差异化设计和高效制造演变。而对于3C大厂来说，采用3D打印技术还意味着材料节省，更加符合ESG的理念。 3D打印行业的材料商、设备商以及服务商也大都加大了该领域的投入，成为新的业绩增长点。 注：本文由3D打印技术参考创作。#增材制造 #3D打印

7月2号，法马通公司正式启用了其全新的增材制造中心。 这家公司称，这是欧洲首个专门针对核能与国防领域的工业级增材制造设施。该中心于2026年5月开始投入运营，从动工到全面投产仅用了一年时间。 这个占地6000平方米的工厂，投资达2500万欧元（约合1.9亿元人民币）。工厂采用了激光粉末床熔融（LPBF）和电弧增材制造（WAAM）两种金属增材制造工艺。 笔者从该中心的视频介绍中看到了尼康SLM Solutions和EOS两个品牌的多台设备。 通过结合两种金属3D打印工艺，法马通公司能够生产重量从几公斤到几吨不等、尺寸从几毫米到5米不等的零部件，涵盖法国核反应堆主回路备件所需的所有几何形状。 法马通在2015年就开始把增材制造技术用到核燃料领域，当时的重点是制造不锈钢和镍基高温合金燃料组件。 到2021年，该公司研发出一款3D打印的不锈钢燃料组件——通道紧固件。不久之后，法马通和橡树岭国家实验室（ORNL）一同研发的燃料系统组件，被安装到美国一个商业反应堆（BWR）核电站里。 法马通用3D打印制造的ATRIUM 11上部连接板格栅 笔者还查询到，电弧增材制造技术提供商MX3D和法马通合作，借助机器人WAAM技术制造了一个全尺寸的不锈钢巨型叶轮，它的重量超过1.4吨。法马通通过该案例测试了WAAM工艺在尺寸精度、机械完整性和重复性等方面的性能。 传统制造用来生产这种叶轮将花费大量时间、材料浪费严重，而且模具成本巨大。法马通对WAAM能不能在符合核工业严格标准的基础上，提供一种更快捷、灵活的替代方案进行了评估。而现在增材制造中心已采纳该技术，意味着前期探索取得了成功。 在核能领域，产品成本和交付时间是关键因素。可在设计阶段，传统的制造工艺不能用最优的零部件优化策略。另外，严格的质量和安全要求得需要成熟的工艺工程和制造技术，同时还需要深入了解材料冶金质量。 靠着在核工业领域的专业知识，法马通已经把它3D打印技术用到从零部件设计到生产的整个流程中。 除了生产之外，该中心还把研发活动、工业流程认证能力以及法马通内部团队和合作伙伴的培训中心整合到一起，使其成为了增材制造技术在核能和国防领域更宽泛工业部署的平台。 法马通把这个中心定位成供应链安全保障以及生产基地，它可以在本地生产关键部件，这将降低对外部供应商的依赖，而这些部件还需要符合核能、国防和航空航天领域最严格的安全要求。 这家公司还说，跟传统制造方式相比，增材制造方法能够减少原材料还有能源消耗，这也是它在环境方面的优势之一。 法马通首席执行官GrégoirePonchon表示，“这座全新的增材制造中心是法马通战略目标的核心，它将会打造出领先的工业工具，用可持续的办法来支撑核能项目，满足法国及国际客户、合作伙伴还有国防领域的需求。通过增材制造技术，我们正在增强法马通的工业能力，提升战略领域的竞争力，保障关键供应链，同时加快创新。” 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

对于LPBF金属3D打印技术来说，支撑结构仍然难以完全避免。这些结构主要承担三个任务：支撑粉末床中的悬垂结构、快速传导热量以及防止残余应力引起的变形。 制造完成后，支撑结构需要移除。这是一个非常耗时而且依赖人工的过程，还存在安全风险，零件的表面一致性也很难保障。 为了把支撑结构做的又好去除又能确保成功打印，几年来工艺技术人员做了大量工作。 Fraunhofer IAPT（弗劳恩霍夫应用物理与技术研究所）的研究人员在近期系统分析了66篇科学论文和商业解决方案，对支撑结构的去除工艺、易去支撑的设计方法进行了系统梳理，还从适用性和自动化程度的角度对各种方法进行了描述和评估。 规避支撑是最理想的方案，但有局限性 对于LPBF工艺来说，完全不加支撑无疑是更好的解决方案。文章梳理立了三种策略来规避支撑。 1.零件摆放优化 首先是通过零件摆放找到最适合的打印角度，使支撑体积和接触面积最小化，但同时也要考虑工具在去支撑时能否到达。但零件设计本身已经固定，通过调整打印方向来优化支撑的效果有限。 2.零件自支撑设计 进一步的改变就是在零件设计之初就考虑可打印性的问题。工艺技术人员往往会测试不同材料的可打印极限，进而制定设计指南。通过将3D打印与拓扑优化等方法结合，可以设计出免加支撑的形状。 但论文作者同时也指出，强制采用完全自支撑设计会给任务造成相当大的限制，通常会导致性能下降。因此，仍然需要其他策略来应对支撑结构。 3. 非接触式支撑 研究人员并没有直接提到使用无支撑打印工艺，而是提出了一种非接触式支撑的概念。笔者查询发现，这种支撑结构由GE航空开发。 它的巧妙之处在于支撑并不与工件连接，两者之间存在一定间隙，既能保证足够的热传递，又确保工件和支撑结构不会融合。非接触式支撑的概念最初应用于电子束粉末床熔融，如今已被用于LPBF工艺。 对于此类支撑设计，间隙距离是关键的因素，但需要使用有限元建模来正确评估热流，而且无法有效避免残余应力引起的变形。因此，此类支撑的实用性仍然不足。 4. 加热粉床 有研究人员采用红外加热粉床形成半熔化态的固结粉末，来充当支撑，虽然成功打印了长度18mm的悬臂梁，但依然无法避免残余应力引起的变形。 核心结论：完全避免支撑几乎难以实现 弗劳恩霍夫增材制造技术研究所的人员指出，虽然各种策略可以减少对支撑的需求，但由于设计限制和工艺要求，某些情况下仍必须使用。 除了悬垂之外，支撑结构对散热、缓解残余应力和变形也起着至关重要的作用。粉末床熔融工艺中复杂的热动力学特性使得支撑结构的使用成为必要，尤其对于尺寸较大、结构复杂的部件而言更是如此。 由于零件的形状通常是固定的，无法在生产过程中更改，因此支撑结构的优化仍然至关重要。 面向手动去除的支撑设计优化 既然无法避免，就要让支撑变得好拆。文章评估了20篇相关文献，发现大部分研究聚焦于优化支撑结构来方便人工去除，而非适配自动化设备。主要分为三种类型： 标准支撑优化：针对Materialise Magics等商用软件中的支撑，研究网格疏密、齿形形状等对去除的影响。通过减小接触面积可以让支撑去除变得容易，但会削弱支撑强度，需要寻找平衡点。 点阵支撑：采用TPMS晶格或桁架结构，优点是体积小、接触面少、粉末易清除，但计算量大，且难以完美贴合复杂曲面。 新型支撑与拓扑优化：通过算法生成树状或仿生支撑，理论上可以提升可拆除性，但缺乏实验验证，自动化程度也参差不齐。 自动化去除支撑 支撑去除在未来十年是否依然依赖人工？这一点没人能给出肯定的答案。采用自动化的方式去除支撑也已经发展了多年，主要有机器人凿除或CNC铣削的机械方法，以及化学方法。 机械方法是目前应用的主流，不过这种方案需要复杂的编程，而且如果支撑在零件内部，去除也同样困难。 来自拓博增材 化学方法是将零件浸入特定化学溶液中，只溶解支撑连接处，碰到零件本体时反应自动终止，目前已经有研究人员对不锈钢、In718和TC4钛合金进行了测试，具有重要应用潜力。 根据文章的描述，当前LPBF技术国内外都还主要依赖人工去除支撑，这就要求在零件设计、打印之处的工艺规划阶段，考虑到支撑去除的难易问题。 注：本文由3D打印技术参考创作。#增材制造 #3D打印

在轮胎制造与检测领域，钢片是一种看似简单，但加工起来一点也不容易的零件。 它们通常具有极薄的截面，大量的低角度特征和复杂异形轮廓，无论是传统加工还是3D打印，都存在制造挑战。 笔者注意到，毅速激光通过融合设备、材料、工艺和工程经验，实现了轮胎模具钢片的免减材、无支撑和高表面质量批量打印。 本期内容，我们就针对这一特殊应用进行探讨。 毅速激光无支撑打印工艺效果 面对30°倾斜面就需要添加支撑的3D打印制造难题，毅速激光进行了专项工艺研发，成功实现低角度无支撑、高质量激光3D打印。 巧合的是，笔者近日发现毅速激光恰好公开了其无支撑打印测试样件的案例，展示了其工艺技术所能达到的实际效果。 该测试件采用倾斜长薄壁结构组成，壁厚为1.14mm，长度83.91mm，倾斜角度从15°开始每隔5°递增。可以看出，零件整体具有长悬空结构特征，能够直观验证低角度无支撑打印工艺水平。 从展示效果看出，最低15°的薄壁也能够实现完整、无翘曲成型。但该技术特征下，对下表面质量其实有更高的要求，笔者特意向毅速激光进行了求证。 15°倾斜面在3D打印过程中易出现熔池下坠、球化粘粉的现象，但从实拍图可以看出，毅速激光打印的15°长悬臂下表面整体平直，没有因熔融金属自重造成的变形，也不存在大面积的结块堆积。相比其他倾斜面虽有轻微的粗糙感，但整体完整度极高。 该样件证明了毅速激光无支撑3D打印工艺，能够完整制造出具有较高质量的低角度、长悬空、薄壁零件。该公司基于该技术，成功实现钢片结构的批量3D打印。 轮胎钢片的特殊结构和加工难点 轮胎模具钢片的作用，是在轮胎胎面上形成细小的花纹沟槽，这些花纹直接决定了轮胎在湿地防滑、雪地牵引和操控稳定性等方面的性能。 轮胎模具钢片的形状、尺寸和空间布局，通过影响花纹沟槽进而影响轮胎的性能表现。 但现代钢片的结构特征，采用传统制造工艺并不容易。 从结构上可以看出，轮胎钢片虽小但却具有3D结构，传统的加工手段每种技术都有不足。一副高性能的轮胎模具往往需要大量钢片，制造端也在不断考察新技术，而3D打印技术带来了关键改变。 3D打印技术能够精确制造出复杂形状的钢片结构，一台设备一次可生产1000-3000片不同规格的产品，极大缩短了制造周期。 但正如文章开头所讲述的，钢片的壁厚薄、结构细长，复杂特征多，普通的3D打印工艺往往需要添加支撑。 这导致产品在支撑去除后仍需要机械打磨，导致壁厚≤0.6mm的钢片破损率很高，而且复杂花纹处的支撑往往无法去除干净，影响后续的轮胎硫化排气功能。 因此，常规的3D打印技术面对这一特定应用，也并不是手到擒来。 轮胎钢片无支撑高质量3D打印 毅速激光将钢片的结构分为悬空区域、上面区域和常规区域，每个区域分别采用不同的扫描策略以及工艺参数组合。 通过大量打印测试，毅速激光证明了该工艺的有效性，实现了低至15°特征的无支撑3D打印，零件最薄处的厚度仅0.6mm，且零件下表面细节清晰，侧表面质量高。 毅速激光将其采用无支撑工艺打印的钢片，与同行产品进行了对比，可以看出右侧零件圆孔内壁具有成型缺陷，圆度不及左侧；且右侧产品深孔底部易残留未清理粉末，整体打印的成品质量可靠性不如左侧。 在产品的批量3D打印方面，笔者向该公司求证得知，其采用的是自研的双激光E3-320。该设备于2026年新推出，打印尺寸为250*250*320mm。采用0.03mm的层厚，能够在35小时内3D打印出1000片钢片。 随着3D打印技术越来越多的介入到传统制造行业，用户对该工艺本身的制造极限也提出了越来越多的要求。 毅速激光基于对3D打印技术和终端应用的双向深入理解，正不断优化技术的可实现能力。除了无支撑技术，笔者注意到毅速激光还开发了一种称之为免减加工的3D打印工艺，通过大幅提升零件制造精度和表面质量，减少用户后续的减材加工投入。 该公司指出，他们3D打印的轮胎模具钢片，只需表面处理即可投入使用，满足轮胎模具的使用需求，有效缩短了零件加工周期。另据了解，该公司即将亮相于7月1日举办的中国国际模具技术和设备展览会，有需求的用户可前往交流。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#无支撑 #3D打印

作为卫星领域3D打印规模化应用的一个案例，全球卫星通信领域的知名企业MDA Space，选择了3D打印服务商Burloak为其Telesat Lightspeed星座提供超过5万个金属3D打印Ka波段天线。而在去年，我国也发布过4.5亿元的3D打印卫星星座项目。可见，3D打印技术正在加速融入到下一代卫星星座制造中。 3D打印能够提供更轻、更复杂、生产速度更快的零部件来彻底改变航空航天领域。对于该技术的应用并不停留在实验或原型开发阶段，而是已经成为航天关键零件生产的关键组成部分。这一转变的驱动力源于对高性能、轻量化组件日益增长的需求，以及卫星制造速度的加快，尤其是在近地轨道（LEO）大型卫星星座方面。 本期内容所展示的案例来自加拿大金属增材制造制造商Burloak Technologies公司。他们与航天企业深度合作，证明金属3D打印的零件能够满足航天飞行的要求，其强度、耐用性和精度不仅不输传统机械加工的零件，甚至性能更好。 Burloak开发了先进的内部后处理解决方案，包括热处理、热等静压 (HIP) 和表面精加工技术，这使其能够在金属3D打印航天应用领域持续保持领先。 3D打印最大的优势之一，在于能够制造出传统方法无法实现或成本过高的复杂几何形状。这显著推动了射频零件的发展，如图1所示，通过设计具有优化内部结构的复杂波导和天线组件，不仅提高了信号完整性，还减轻了重量，这对于用户来说具有极大吸引力。如图7的复杂管道接头，就是通常3D打印一次性生产出来的，它不仅简洁，而且传统加工技术几乎无法实现。 3D打印技术的另一优势是可以缩短交付周期。在传统的卫星制造模式中，每颗卫星都是定制的高价值资产，但如今的大规模卫星星座建造计划则是另一番局面。就像Telesat的Lightspeed、SpaceX的Starlink以及亚马逊的Kuiper等项目，都需要生产几百、几千甚至上万颗卫星，这就要求制造商在保证质量的前提下，找到更快速的规模化生产方法。 3D打印在这一转型过程中发挥了关键作用，它能够按需制造高性能零件，从而降低对冗长复杂供应链的依赖。通过省去模具和减少装配环节，增材制造能将生产周期从数月缩短至数周，显著加快了产品上市速度。如图2 ，就显示了从3D打印到后处理的工作流程。多年来，金属3D打印技术一直被认为很有前景但质量不好保证，但这种印象正在快速改变。

相比传统散热器加工技术，3D打印提供的制造优势可谓非常之多。例如可以实现非常复杂的TPMS或拓扑优化结构，可以减少制造环节，设计也可以更紧凑等等。 但不同3D打印工艺之间也存在竞争。是采用红外激光还是绿激光，或者完全不用激光路线，而是粘结剂喷射工艺呢？ 理光3D就选择了后者。笔者注意到，该公司一直在推动采用BJ工艺进行铝合金散热器的3D打印量产。为实现这一目标，它已攻克几大难点。 聚焦BJ工艺3D打印铝散热器 目前对散热有升级要求的领域便是计算中心和电动汽车。理光指出，这些领域中半导体产品的性能在不断提升，但散热性能却跟不上。 为了解决该问题，3D打印行业嗅到了机会，开展各种工艺类型的解决方案提供商均进行了大量尝试，首屈一指的便是具有更高制造精度和复杂结构实现能力的激光粉末床熔融工艺。 理光粘结剂喷射3D打印的散热组件 但理光却认为，该工艺的生产效率还是太低，成本高，并不适合进行大规模生产。 基于此，该公司选择了被认为能实现金属3D打印低成本、批量化制造的粘结剂喷射工艺，并且将应用方向聚焦在散热器领域。 笔者观察到一个现象，其实截至目前从事BJ金属3D打印的企业仍然很少，最知名的便是惠普，但它并不将自身技术特别聚焦在某个具体的应用上。 唯有理光，多年来一直死磕散热器应用。 就具体过程而言，BJ技术使用粘结剂选择性的喷射在粉末床上，打印出生坯，再进行脱脂和烧结，最终实现冶金结合和致密化。它所使用的粉末比LPBF激光工艺更便宜，制造效率更高，但同时也存在一些制造挑战。 BJ工艺3D打印铝散热器要克服的挑战 采用粘结剂喷射技术进行批量3D打印的难点，主要来自材料和后处理。 铝合金是重要的热交换材料，导热性好而且重量轻。但铝合金也非常容易氧化，其表面氧化膜的存在导致它的烧结极具挑战性，这为采用BJ工艺大规模生产铝合金零件非常困难。 除此之外，高性能热交换组件通常内置复杂的流道，但打印后彻底清除流道内残留粉末却并非易事。 理光表示，如果他们能够克服这些难题，就可以利用3D打印工艺的设计自由度，实现复杂形状零件的大规模生产，将能够制造出冷却性能远超以往的热交换部件。 理光两大技术亮点 为克服上述两大难题，理光开发了新技术。 首先，他们优化了粉末合金成分、粘结剂配方和烧结条件，实现了铝合金零件的BJ工艺打印和烧结。该技术显然为易氧化金属的BJ工艺打印提供了一种解决方案。 其次，理光开发了一种溶剂型粉末清除技术，即使在非常狭窄的流道内也能可靠地清除粉末。笔者对该技术进行了查询，发现理光会将打印完的生坯浸没到特定的溶剂中，溶剂会渗透进没有被粘结剂粘住的流道粉末中，在超声波的作用下，这些粉末会变得松散后流出。 利用溶剂去除多余粉末技术的示意图 这两个改变对粘结剂喷射3D打印工艺来说具有重要意义，能够开拓该工艺的更多应用场景。 分块制造超300mm散热器 理光表示，通过粘结剂喷射工艺，可以设计出传统制造方法难以实现的复杂散热鳍片和冷却通道。其目标是提供新的冷却解决方案，最大限度地提高电动汽车逆变器和数据中心CPU/GPU半导体的性能。 该公司近日还展示了一个有代表性的制造案例。 根据应用需求，换热器部件的尺寸超过300毫米，但采用烧结工艺制造时，尺寸会受到限制。理光对此采用了分散制造的思路，即利用BJ工艺成型复杂的流道部件，并将其与采用传统方法制造的外壳连接起来。 这种间接式的方案，看起来虽没有一体制造那样高大上，但能极大降低大型部件的制造成本。 理光对采用这种方式制造的铝合金散热器进行了性能分析。与传统的铜散热器相比，采用该技术制造的铝散热器具有相当的热阻，但压损降低了23%。而且该铝合金散热器重150克，比重480克的铜散热器轻330克。 这就意味着，理光基于BJ工艺实现了冷却性能可与传统铜散热器相媲美的铝合金散热器，但是铝比铜更轻、更便宜。 如果能用铝散热器取代铜，利用这些优势制造高性能热交换器的可能性，将大大增加。 讨论 笔者在写这篇文章的过程中，感受到一个技术应用的悖论。 也许使用激光3D打印一体化的铝合金散热器，制造环节更少，数据可能更好。 但理光采用传统加工+3D打印的组合方案，但比激光打印成本更低，性能也许不如后者，但比传统制造的散热效果更好。 那对于用户来说，哪种才是更好的解决方案？笔者认为，更好的方案应该是哪个更适合。 理光表示，他们正在努力推动BJ工艺实现铝合金零件的大规模生产。对此，你如何看待呢？ 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#散热器 #3D打印