熔融挤出工艺（FDM）具有打印灵活、低成本、操作简单、材料浪费少和环境友好等特点，在商业上具有广阔的发展前景。材料是促进FDM 3D打印机发展的关键，目前常用于FDM打印机上的聚合物有PLA、ABS、PA、PP、PCL、PEEK等，但是该类材料存在的共性问题就是打印制件机械强度较差，限制了其在工程结构件方面的应用。为了提升FDM打印部件的机械性能并满足承重要求，纤维增强聚合物复合材料被越来越多地引入到FDM加工中，这在工业领域引起了广泛关注。  图1 FDM工艺打印的纤维增强复合材料的应用 研究人员发现，添加单一类型的短纤维或连续纤维往往会增加复合材料的某些机械性能，但同时会降低其他机械行为。因此，不能只通过使用一种纤维来达到复合材料的性能平衡。为了克服上述缺点和限制，多种纤维混合和多种混合形式（下文统称混合纤维）可以减少短纤维和连续纤维的弱点，可全面提升制件机械性能且可自由设计制件其它性能，该项工艺受到研究人员的关注。 2023年4月，中南大学的研究团队在《Composites Communications》杂志上发表题为“Advances in hybrid fibers reinforced polymer-based composites prepared by FDM: A review on mechanical properties and prospects”的综述，该文旨在关注目前通过FDM技术制备的3D打印混合纤维增强聚合物（FRP）复合材料的研究。介绍了混合纤维增强复合材料的设计原则（图2）、混合材料类型及常见材料（表1）、打印方法及工艺（图3）。混合纤维增强复合材料打印方法主要分为两类：预浸法（预混丝材）和原位浸渍法（图3）。文章充分探讨了三种不同混合种类下打印的混合复合材料的机械性能，包括拉伸、弯曲、层间剪切强度（ILSS）和准静态压痕（QSI）行为，研究了变形和失效行为，最后讨论了3D打印混合纤维增强复合材料的局限性，并期待混合复合材料的3D打印性能得到改善。    图2 材料和结构层面下的3D打印混合纤维增强复合材料的设计 表1 用于FDM 3D打印混合复合材料的混合类型和材料  图3 用于纤维增强复合材料3D打印的主要FDM工艺示意图 (a-b)预浸法；(c-f)原位浸渍法 纤维增强方式 按照混合材料方式的不同，将混合纤维复合材料分为： 短-短纤维增强复合材料，即采用两种短纤维与聚合物基体形成预浸丝材； 连续-短纤维增强复合材料，即采用一种含连续纤维和短纤维增强的预浸丝材（单喷头打印），或采用长纤（预浸法或原位浸润法制备）和预浸了短纤的两束复合丝材一起使用（双喷头打印）； 连续-连续纤维增强复合材料，即采用两种丝材增强聚合物基体。 为便于下文的理解，此处需要特别指出的是连续纤维的加入可以通过两种不同的方法来实现： 第一种方法是使用预先浸渍的连续纤维丝，这些纤维丝已经嵌入热塑性基质，可以立即挤出；第二种方法是将打印头中的连续纤维与周围的热塑性基质合并，然后将其沉积在底板上。 这两种方法都有商用的3D打印系统和相应的丝材，过程示意图可见图4。在大多数系统中，都使用双挤出头，这既可应用连续的纤维增强，也可挤压纯热塑性材料。 图4 在挤出过程中引入连续纤维的方法:(a)带有预先浸渍的纤维长丝;(b) 在打印头上浸渍纤维 1. 短-短纤维增强复合材料 对于预浸法短-短纤增强复合材料，一个喷头即可完成打印，打印路径是连续的，不需要切割装置，不存在换层过程中的切割。 以基于ABS的混合短碳纤维和凯夫拉纤维填充的复合材料具有不同栅格方向和构建方向的力学性能及形态结构为例，短碳纤维和短凯芙拉纤维的加入增加了ABS材料的抗弯性、延展性及能量吸收能力。具有两种短混合纤维增强的复合材料比未增强和单纤维增强的材料相比具有更好的机械性能，但需要注意到的是，短纤维在工程结构应用中的刚度和强度仍然有限。 短单纤维增强丝材（来自Raise3D，左图为传统填充，右侧为内部填充短纤，外壳为聚合物，可减少喷头磨损） 2. 连续-短纤维增强复合材料 对于预浸法连续-短纤增强复合材料，若是采用含连续纤维和短纤维增强的单丝打印，则只需要一个喷头即可完成打印过程，FDM设备不需要切割装置。但是若是采用一个喷头挤出含有短纤的聚合物预浸丝材，另外一个喷头挤出含有长纤维的聚合物丝材或者单纯的长纤丝材（含有短纤的聚合物丝材填充边缘，长纤丝材填充内部），此时打印下一层的时候就需要两个喷头交替打印，（该FDM设备需要配备切割装置）需要切割。 相对于短-短纤维增强复合材料，连续纤维增强短纤维增强复合材料强度更高，后者是使用长纤增强已经混合了短纤维丝材的一种方式，其拥有更多的短纤维层-短纤维层、短纤维层-连续纤维层界面，具有更好的界面强度，因此具有更高的拉伸性能。影响此类增强复合材料强度的主要因素是纤维材料本身性能、打印参数、界面结合能力，其中界面结合能力是关键，为改善层间粘结性能，通常通过热处理降低界面间孔隙率。  长纤维增强方式，若基质丝材中添加了短纤，则为长纤增强复合基质材料 3. 连续-连续纤维增强复合材料 连续-连续纤维增强复合材料是在打印过程中添加两种纤维增强材料，填充的方式有三种：（a）层间混合，不同纤维材料的交替层；（b）层内混合，纤维材料在每层上形成规则或不规则混合物；（c）纤维内混合，是将两束不同的纤维预先组合成一束，在进行原位打印。   连续/连续纤维增强复合材料结构的示意图(a)层间混合结构，(b)层内混合结构，(c)纤维内混合结构  层内混合制备混合FRP复合材料示意图及图片 3D打印制造的局限性1)打印工艺的局限性。到目前为止，有两种FDM打印技术来制造混合纤维复合材料。然而，通过预浸法和原位打印法制备的复合材料都显示出局限性。对于打印含有长纤预浸的丝材或直接填充长纤，每层需要多次切割纤维且更换纤维需要时间，这导致制造效率低下。对于原位浸渍法，纤维的不完全浸渍使得混合纤维和基体之间的粘合行为不佳。浸渍性能差的原因是：（1）熔融热塑性塑料的粘度高，浸渍时间极短，打印过程中缺乏压力；（2）由于混合干纤维束的浸渍困难，基体分布不均匀和浸渍不良，可能导致混合纤维和聚合物在逐层打印过程中出现孔隙。 2)材料选择的局限性。在目前的研究中，用于FDM打印的复合材料的混合材料选择很少，主要由短纤维和连续纤维组成，包括碳纤维、凯夫拉纤维和玻璃纤维。尽管这些混合纤维与那些原始或单一纤维填充的材料相比，显示出协同增强的效果，但在工业上的应用仍然有限。 3)界面结合处机械性能弱。有关FDM打印的的混合复合材料的一个重要问题是在界面结合处获得的机械性能较弱。然而，尽管通过调整打印参数和制件进行后处理可改善该问题，但最终的结合强度值还是低于基础材料。造成界面结合处机械性能弱的原因是：（1）固体纤维和液体树脂本身不相溶，分子间扩散降低，得到的界面不连续、突兀，降低了机械性能；（2）在FDM打印过程中压力较小，导致制造的复合材料出现一定的空隙，造成材料断裂后出现明显的分层和脱粘。 未来挑战1)提高浸渍度，增强机械性能。通过多次原位浸渍工艺和挤出喷嘴的压力装置设计，提高浸渍度，可以提高3D打印玻璃钢复合材料的机械性能。树脂的浓度对浸渍纤维束的质量有很大的影响，增加浸渍树脂的浓度可以减少浸渍纤维束中的空气空隙数量，从而使纤维和基体之间有更好的界面。对于预浸料挤出方法，涉及两个以上预浸料纤维挤出头的组合方法可以节省生产时间和成本。另外，可以用混合纤维和多基体树脂来制造复合材料，以增强纤维和基质之间的界面。因为不同的基体树脂所拥有的不同性能可以改善材料之间的扩散和接触。 2)增加其他功能特性。3D打印混合复合材料的材料选择不仅是为了提高机械强度，还需要关注其它功能特性，如用于自我检测的导电性、用于防火的疏水性、用于缓冲的多孔性和用于环保的可降解性等。比如，在打印复合材料结构中加入更多的光导纤维可用来监测健康状态或实现健康自我监测。 3)模块化、功能化、承重化。拓宽3D打印混合复合材料应用的另一个未来挑战是制造具有模块化、功能和承重性的产品。混合复合材料的最大优势之一是可以同时使用多种材料来制造一个物体，这对于制造由不同部分组成的控制部件来说是非常理想的。此外，轻质结构也可以应用于打印混合纤维填充的复合材料，以满足更多的承重要求。 4)纤维表面改性及设计界面几何形状增加界面结合力。预浸料纤维的表面改性可能会增强层与层之间的粘合力，并进一步增加纤维和基体之间的界面强度。此外，还可以正确设计界面几何形状使其能实现机械互锁，增加界面阻力，增加界面结合力。 5)改善界面梯度。在不同材料之间（纤维和基体之间）形成有连续的梯度的界面，而不是突兀的界面，所制造的零件往往比有离散梯度的零件具有更好的机械性能和更好的粘合强度。 除以上挑战外，纤维增强复合材料对3D打印喷嘴的要求更高。纤维增强复合材料在挤出3D打印过程中，标准的黄铜喷嘴很容易被纤维磨损。3D打印技术参考注意到，当前商业的打印机通常采用专用喷嘴来打印纤维增强复合材料。以Raise3D E2CF为例，其配备了更坚硬的碳化硅喷嘴，以解决复合材料磨损喷嘴的问题。 Raise3D碳纤维打印的高温水管道泵 其他可打印纤维增强复合材料的国内品牌还有一迈智能、陕西聚高、斐帛科技以及远铸智能等。这些公司在短纤增强和长纤增强技术商业化方面实现了不同的成绩。 END FDM打印过程中混合不同类型纤维可以说是复合材料科学和智能制造技术发展的伟大成就之一。因此，具有优异综合性能的混合纤维增强复合材料在未来聚合物复合材料的结构和功能应用中具有巨大的潜力。最近，研究界进行了许多研究，以开发不同类型的混合纤维用于聚合物复合材料。尽管研究人员一直致力于开发用于各种用途的混合纤维增强3D打印聚合物复合材料，但它仍处于在实际产品上实现的初级阶段，需要更多研究者加入到该项研究中。 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： 1.5款国内已商业化的纤维复合材料FDM 3D打印机 2.五千余字国外测评：中国碳纤维3D打印机，性价比高，可批量生产 3.碳纤维颗粒3D打印 | 一迈联合雷孚斯测试染色碳纤维母粒，颗粒打印进入多材料兼容阶段 4.衍生式设计+纤维增强3D打印对汽车零部件进行轻量化设计制造

3D打印技术参考注意到，赛峰航天推进器公司在巴黎航展上展示了一款被称为HIPEX的热交换器，它是其基于革命性的空气动力学设计的新型高性能热交换器。由于其弯曲或可调节的形状，与当前型号相比，其空气动力阻力减半，同时提供相同的热性能。需要指出的是，该热交换器采用金属3D打印制造。 飞机发动机的大部分冷却是由位于发动机和机舱之间的空气-油热交换器提供的，热交换器可以冷却运行中发动机的机油，从而尽可能优化发动机的容量。由于目前的设计方式，热交换器很难集成到发动机中，并且会在气流中产生阻力，从而影响发动机的燃油消耗。因此，新型设计的热交换器必须设计成适合非常小的空间，还必须响应非常严格的机械要求（振动、冲击、叶片脱落等）。 凭借其在发动机油系统设计方面的经验，并在创新合作伙伴的支持下，赛峰航天推进器公司开发了单块交换器，该交换器结构紧凑、更具空气动力学性能且更易于集成到发动机中。基于优化设计和金属3D打印技术，新的热交换器可适用于当前或未来的所有类型的发动机。 金属3D打印的新型高性能热交换器 新的热交换器在测试台及发动机的实际测试中，均展示了强大的性能，甚至已集成到Leap发动机中以进行进一步测试。值得注意的是，这是赛峰航天推进器公司系列中的全新产品。  该公司总裁兼首席执行官表示，由于其完全创新的形状，新型热交换器将在某些发动机上节省高达1%的燃油消耗，碳排放和成本控制均可得显著改善。具体的说，该产品可以为长途飞机减少减少4000吨二氧化碳排放，并在飞机的使用寿命内减少超过100万美元的成本。 法国总统参观LEAP发动机 为航空发动机设计更为高效的热交换器因3D打印技术的成熟而变得可能。实际上，赛峰并不是唯一一家借助3D打印改进热交换器结构的航空发动机企业，根据3D打印技术参考此前的介绍，通用航空在知名的GE9X发动机上也使用了3D打印的热交换器。 GE9X上的3D打印热交换器 GE9X发动机上有1个3D打印的热交换器，使用粉末床激光熔融工艺和铝合金材料。3D打印技术将原先热交换器需要由焊接组成的163个零件优化成1个整体构件，具有优化的通道和充分利用3D打印设计自由度开发的复杂内部几何形状，借助3D打印一体成形，使重量减轻40%，生产成本减少25%，同时大大提高了热交换效率，并且提高了热交换器的使用寿命。 GE赞助的3D打印热交换器挑战赛入围作品 热交换器做为一种热量传递设备，广泛用于航空航天、汽车、电力等诸多领域，通用公司还资助过相关的大学生挑战赛。传统热交换器在优化方面已经做了大量工作，但在设计过程中受到几何造型、材料和制造工艺的限制，通常整个组件是由管道或金属板构成，必须考虑焊接、钎焊或螺栓连接等连接技术。 增材制造作为一种先进的制造技术，基于计算机辅助设计的三维模型，遵循逐层制造过程，能够制造非常复杂设计的热交换器。增材制造突破了热交换器的外形设计，由于不需要考虑传统的进出口与换热组件的连接工艺，异型进出口和应用全新设计理念的换热组件随之出现。 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： 1.2023 Formnext深圳增材制造展开启报名 2.2023 TCT亚洲3D打印展预约全面启动 3.90万欧元3D打印热交换器订单！ 4.中国汽车热交换器市场与3D打印制造潜力

3D打印技术参考注意到，深蓝航天于近三个月对自主研制的可重复使用发动机“雷霆-R1”进行了数次整机（同一台）全系统试车以及数十次不同工况的启动测试和点火测试，试验均取得取得圆满成功，凸显了“雷霆-R1”发动机可重复使用的优越性能和稳定性。 值得注意的是，“雷霆-R1”发动机的推力室、燃气发生器、涡轮泵、大直径导管等发动机关键组件的生产制造均采用3D打印增材制造技术，极大程度降低了发动机零组件数量、有效控制生产过程人为因素的影响，缩短了生产周期。在深蓝航天官网，3D打印技术参考注意到，深蓝航天将“雷霆-R1”描述为一款全3D打印制造的火箭发动机。其中，发动机零组件数量的减少，意味着该公司进行了大量的零件整合，借助3D打印一体化制造的优势，实现了部件的一次性整体制造。整体化制造，不仅减少原有部件的制造环节，还将提高部件的可靠度以及寿命。  深蓝航天“雷霆-R1”相关信息（来自深蓝航天） 据深蓝航天介绍，“雷霆-R1”可重复使用发动机是国内首个开式循环液氧煤油针栓发动机，具备30%~110%的推力调节能力，遵循“动力系统冗余、工业化低成本制造”的原则，采用“9+1”模式即火箭一子级并联9台基本型发动机，二子级安装1台真空型发动机的方式，将火箭的有效载荷送入预定轨道，同时实现一子级垂直回收。在总装布局上，新版本“雷霆-R1”发动机采用“泵后摆”方式，在保证摆动角度和灵活性方面大幅度降低了发动机摇摆力矩、显著缩小了包络尺寸，布局更加紧凑。主要零部件包括推力室、涡轮泵、阀门等均为自主研发。  据3D打印技术参考了解，深蓝航天相关发动机3D打印制造由公司自主完成，该公司与国内知名的金属3D打印制造商均有合作，但其并未透露制造该发动机所使用的设备品牌。对于全尺寸的火箭发动机燃烧室，其尺寸可达米级，此次试车的成功，证明了国内金属3D打印制造水平能够满足航天发动机严苛的运行条件，尤其是面向该领域大尺寸的制造场景，质量水平满足要求。相信不久的未来，我们可以看到深蓝航天可以像国外其他知名航天公司一样使用金属3D打印的发动机实现商业载荷的发射。 深蓝航天火箭发射于回收示意图 通过大胆使用新工艺、采用新技术，深蓝航天立足自身特点，建立了液体火箭发动机的批量快速生产能力，并通过持续测试反哺设计和优化改进，实现了快速迭代。建立高可靠、低成本、可重复使用液氧煤油发动机的设计、制造、测试全流程能力，有力支撑运载火箭的高频次、低成本的规模性商业化，是深蓝航天为之不懈奋斗的目标。 图片：深蓝航天可重复使用发动机“雷霆-R1”整机试车实况 “雷霆-R1”发动机本轮及后续系列化的测试，将为动力系统试车试验积累大量数据，也将为后续“星云-1”火箭一子级高空垂直回收飞行试验、入轨+回收的首飞奠定坚实的基础。后续该试车台位将持续进行发动机的常态化试车考核，确保“星云-1”火箭一子级垂直回收试验的顺利实施。  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.重磅分享（一）：航空航天增材制造批量生产面临的挑战与解决之道 2.重磅分享（二）：航空航天增材制造产线建设面临的挑战与要求 3.15%部件3D打印制造 | 美客运高超声速发动机完成关键测试，接近首飞 4.深蓝航天使用华曙3D打印设备实现火箭发动机大尺寸喷管一体化快速制造

航空航天高性能构件多服役于极端严苛环境中，要求材料具有超强承载、极端耐热、超轻量化和高可靠性等特性，对合金材料、结构、工艺和性能等提出了严峻挑战。铸造、定向凝固等传统凝固技术具有较低的温度梯度和冷却速率，制备的合金组织较为粗大且偏析严重，严重制约强度的提升。此外，制备复杂构件时，工艺复杂、成本较高，对模壳的依赖度大。面向航空航天构件的复杂性和高性能，迫切需要发展新的工艺技术途径实现最终性能调控及复杂结构一体化净成形。 与传统制造方法相比，激光增材制造突破了复杂异形构件的技术瓶颈，能够实现微观组织与宏观结构的控形控性，为高性能金属构件的低成本、短周期、净成形制造提供了一体化解决方案。选区激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）是制备高性能金属材料的主流激光增材制造技术之一，利用高能激光熔化粉末薄层，基于粉床逐层精细铺粉、激光逐层熔凝堆积的方式，快速实现任意复杂形状的高致密度金属构件成形。 共晶高熵合金作为一种新型金属结构材料，以其独特的多主元特性、自生复合结构和优良的力学性能吸引了人们的广泛关注，并取得迅猛发展。近年来，高熵合金设计理论的创新发展及微量元素增强颗粒的添加为性能调控提供了更多可能。研究发现，在高熵合金或共晶高熵合金中掺杂增强颗粒，基体晶粒得到一定程度的细化，并且增强颗粒弥散分布能够阻碍位错运动，其强度通常得到大幅度的提升。但是对于选区激光熔化成形共晶高熵合金复合材料的激光成形性、缺陷控制机理等尚不清楚，需要进一步研究。 图 1 选区激光熔化制备SiC颗粒掺杂AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金晶粒特征，室温性能及裂纹机制   近日，西北工业大学苏海军教授团队报道了一种激光粉末床熔融制备新型SiC陶瓷颗粒增强共晶高熵合金复合材料新方法。室温拉伸测试结果表明，该复合材料的极限抗拉强度约为1.5GPa，延伸率为9%，处于目前采用激光增材制造工艺制备先进金属材料性能的领先水平。但是，在较大尺寸的复合材料构件中会出现严重的宏观横向和纵向裂纹，以及少量微裂纹。分析表明，凝固微裂纹的形成与碳和氧化物颗粒的聚集有关；由于长柱状晶的补液能力有限以及凝固收缩的作用，微裂纹在凝固最后阶段形成。宏观裂纹的形成是由试样边缘的拉应力积累引起的，微裂纹和孔隙所在的应力集中区是主要的扩展位置。相关工作以题为“Cracking behavior of newly-developed high strength eutectic high entropy alloy matrix composites manufactured by laser powder bed fusion”的研究论文发表在Journal of Materials Science & Technology。 将气雾化制备的球形AlCoCrFeNi2.1 EHEA粉末与喷雾造粒制备的球形SiC陶瓷粉末通过行星球磨机混合均匀，放置烘箱中干燥，得到选区激光熔化粉末原料。确定铺粉层厚和扫描间距，对激光功率和扫描速率参数进行工艺优化，最终确定最佳工艺参数窗口为激光功率300W，扫描速率700mm/s, 铺粉层厚50µm和扫描间距75µm。 在最优工艺参数下对复合材料样品的微观组织和晶粒特征进行观察，并进一步成形了大尺寸样件(50mm×9mm×10mm)，但在打印成形后在样件表面观察到了明显的裂纹缺陷，因此利用SEM和EBSD测试对开裂现象进行了深入分析。  图2 粉末原料的形貌及粒径分布图: (a-a1) AlCoCrFeNi2.1EHEA粉末; (b-b1) SiC粉末; (c-c1) 球磨混合获得的复合粉末  图3 选区激光熔化新型EHEA复合材料的XRD结果(a-a1)及微观组织形貌(c1-c4)。  图4 自沉积复合样品的OM图像显示宏观纵向裂纹  图5 工程应力-应变曲线：复合试样的真实塑性应变图;(b)本研究复合试样(红色)的室温力学性能,以及此前由Lpbf工艺打印的复合试样的室温力学性能 观察到沉积态样品的宏观裂纹呈现两种扩展特征，从顶部中心区域开裂的纵向裂纹和从试样侧面底部区域开裂的横向裂纹。裂纹穿过熔池边界，其两侧表面形状几乎一一对应，呈现典型的冷裂纹特征。此外，SEM-EDX结果表明，裂纹扩展局部区域存在不规则形状的C颗粒和球形预合金粉末。颗粒的尖角和粉末凹凸不平的外表面容易产生应力积累，引起裂纹的扩展。通过进一步的组织观察，试样中还存在少量微裂纹，且微裂纹的存在与不规则氧化物和C颗粒的聚集有关。 根据EBSD结果，裂纹倾向于沿取向偏差值大的长柱状晶发展，裂纹扩展方向的变化通常发生在熔池边界处；在细等轴晶区域，裂纹呈锯齿状扩展；与裂纹愈合有关的晶粒彼此之间呈小的取向偏差值。裂纹附近的KAM分布图表示，裂纹主要在应力集中区域传播。 图6 开裂机制示意图: (a) 凝固裂纹形成倾向; (b) 冷裂纹形成倾向 分析结果表明，严重的宏观横向和纵向裂纹是凝固裂纹和冷裂纹共同作用的结果。凝固过程中，氧化物及碳颗粒优先形核，而后基体形核；凝固后期，大柱状晶呈现一个狭长的补缩通道，熔体中不规则颗粒的存在增加了熔体的粘度，不利于熔体补缩，微裂纹形成。在试样成形过程中，由于激光成形快冷快热的特性，试样承受较大反复循环热应力，成形结束后，试样顶端中心区域及底部边缘区域承受显著的拉应力；由于大量孔隙在试样边缘区域堆积，降低边缘强度，当边缘变形量过大，宏观裂纹产生；裂纹从试样边缘开始，沿微裂纹、大角晶界等应力集中区域扩展。 总的来说，本文探究了利用选区激光熔化制备SiC陶瓷颗粒增强共晶高熵合金复合材料的可行性，重点分析了大尺寸样品的开裂机制，通过室温拉伸性能测试验证了其作为高性能结构材料的潜力。这些发现将为高熵合金复合材料的设计提供理论及技术基础，使得具有高性能优异成形性的新型高熵合金材料得到快速发展，从而加速推动高熵合金的工程化应用。文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.05.003注：本文内容由研究团队供稿，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：SLM激光直接3D打印陶瓷裂纹形成机制研究 2.西工大黄卫东教授团队：3D打印稀土金属氧化物增强镍基高温合金 3.工艺总结：直接与间接陶瓷3D打印工艺种类及特点 4.项目征集 | 第二届3D打印风投大会启幕在即，欢迎投递BP！

3D打印技术参考注意到，铼赛智能（RAYSHAPE）于日前推出了业内全新力作产品——Shape 4K大幅面DLP 3D打印机，作为一款专业级3D打印机的创新之作，Shape 4K集大幅面、高精度和高效率于一体，以出色的性能和突破性的设计，为用户带来前所未有的3D打印体验。该产品的发布，展示了RAYSHAPE品牌的创新力量，该公司有志借助该产品来打破专业级DLP 3D打印机的天花板！ 更大尺寸，更高效率 Shape 4K大幅面DLP 3D打印机，实现了效率与性能双突破，在众多专业级3D打印机中极具竞争力。299.5×168.5×340mm的成型尺寸，能够在不分割零件的情况下完整打印出大尺寸零件，单次排版可以加工更多小尺寸零件，大幅提高用户的工作效率。与传统SLA打印技术相比，Shape 4K的打印效率更高出50%以上！ Shape 4K超大成型尺寸Shape 4K满版打印的大尺寸模型和小尺寸模型高精打印，细节呈现出色 Shape 4K像素尺寸为78μm，支持最小层厚达0.025mm，使得复杂结构的零件或精密的表面细节，都可以高质量呈现。无论是微小的纹理纹路还是精细的曲线轮廓，Shape 4K都能以出色的表现让每一个细节都得以清晰呈现。   Shape 4K打印模型的细节展示智能预热，确保打印成功率Shape 4K根据环境温度可自动开启打印前预热功能，打印平台及树脂槽底板均会进行加热，以增强打印平台与打印件的粘附力，减少零件脱落几率。   Shape 4K智能预热功能广泛适用，应用领域多样 Shape 4K适用于多行业，无论用户从事设计、教育、医疗、工业制造还是建筑领域的工作，Shape 4K都能提供强大的打印解决方案。  Shape 4K打印的电动工具外壳Shape 4K打印的人体盆骨模型 Shape 4K打印的耐高温喷嘴 多项技术，保障高可靠度得益于在光功率、光均匀性、光源寿命、结构安全性等方面的优势，Shape 4K拥有更高的整机可靠度，光学引擎无需定期维护，无损坏风险。 Shape 4K DLP技术 该打印机经过精心设计和精密制造，采用工业级一体式模组，其高精密滚珠丝杠，顺畅度好，配合高强度机体设计，轻松承受大件打印的高离型力，确保长期的打印精度。高品质的组件和先进的工艺制造，确保其稳定性和耐用性，为您提供长期可靠的打印性能。无论是小型项目还是大型工作量，确保用户的打印体验始终如一。 Shape 4K工业级一体式模组 Shape 4K大幅面DLP 3D打印机的问世，标志着铼赛（RAYSHAPE）在专业级3D打印领域的突破和创新。作为品牌力作，Shape 4K展现出强大的性能和应用潜力。它的出现不仅是铼赛品牌突破创新的典范，还有可能引领行业方向。无论是在设计、教育、医疗、工业制造还是建筑领域，Shape 4K都极具吸引力。  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： 1.一文概览：大众汽车集团布局了哪些3D打印技术和应用 2.工艺总结：直接与间接陶瓷3D打印工艺种类及特点 3.高性价比、易清粉｜华曙高科发布高分子“类PA11”新材料 4.项目征集 | 第二届3D打印风投大会启幕在即，欢迎投递BP！

6月26日，3D打印技术参考注意到，全球汽车行业领导者、同时也是增材制造技术应用最广泛的知名汽车品牌之一的大众汽车集团，已经采购了第二套Additive Industries的MetalFAB系统，进一步加强了其对增材制造的布局。大众汽车集团被誉为欧洲最大的汽车制造商，旗下拥有大众、奥迪、保时捷、兰博基尼等十二个知名品牌。 2018年，大众汽车建立了3D打印中心，依托该中心来测试和了解最新的增材制造技术，同时进行模具、工装夹具和最终零件的生产。根据3D打印技术参考对大众集团过往技术应用的总结，发现该公司已经深入布局增材制造技术。深入应用LPBF金属3D打印技术 大众汽车于2018年引进了Additive Industries MetalFab 1系统进行模具和备件的3D打印，该系统在大众汽车增材制造的成功中发挥了重要作用。而今年购买第二套系统，是大众汽车考虑到该系统的自动化水平高、无需手动流程且安全性更高。Additive Industries的系统具有模块化的设计，使大众汽车无需大量投资即可扩大产能。凭借全场激光器和自动构建转换等生产力功能，MetalFAB系统可实现高生产率和无人值守操作。大众汽车还投资于参数开发，并安装有粉末装载工具和粉末回收站，以提高效率并减少浪费。 Additive Industries MetalFab增材制造系统 2022年2月，大众集团子公司、从事发动机制造的MAN Energy Solutions购买了一台SLM Solutions的NXG XII 600，它拥有600x600x600mm的构建体积，配备12台激光器，比单激光系统快20倍，比四激光系统快5倍。它也是世界首台大幅面、配备超多激光数量的PBF金属3D打印机。 大众汽车为途观L 3D打印的喷嘴，每年为该车辆制造超过1000个；该元件此前由两个机加工和焊接部件组成。使用MetalFAB系统批量生产，无需后处理可降低650%的成本 为进一步研究在新技术业态下发动机继续减重的潜力，德国联邦经济事务和能源部发起了一项名为LeiMot(轻型发动机)的研究项目，吸引了多家汽车工业重量级公司的参与，如FEV欧洲有限公司、大众汽车、亚琛工业大学以及弗劳恩霍夫的相关研究机构。大众公司EA288Evo系列的2.0L涡轮增压直喷柴油发动机被设定为优化对象，项目旨在通过金属3D打印以及新型金属材料为发动机关键零部件减重。2020年8月，该项目现已进入了最终的发动机原型机阶段，通过使用纤维复合材料以及3D打印技术制成的部件替代传统的金属零部件，有望将最新一代内燃机重量减少30%。 采用金属3D打印的LeiMot发动机 对于当前最新、生产效率最高的区域金属3D打印技术，大众汽车集团相关负责人表示，“Seurat的3D打印工艺有可能以与海外制造相当的成本生产大批量零件，这将为供应链带来巨大缓解。Seurat的工厂部署模式使制造能够更靠近客户，这对汽车行业极具吸引力。”由此可见，大众汽车在时刻关注着3D打印技术的最新发展动态。  布局粘结剂喷射金属3D打印应用 粘结剂喷射技术是当前金属3D打印能够实现低成本、批量制造的最大希望。德国汽车制造商在开发用于最终零件生产的3D打印应用方面进行了迄今为止最大规模的投资。大众汽车集团报告称，3D打印在其零件生产中的采用率最高，奢侈品牌布加迪和兰博基尼的应用案例具有里程碑的意义；基于对更大产量和更低成本的需求，大众汽车已开始使用具有高吞吐量的惠普金属粘结剂喷射成型技术进行零件直接生产。 2021年6月，大众汽车宣称首次在生产中全面使用粘结剂喷射金属3D打印技术，未来几年将加速使用粘结剂喷射3D打印工艺进行汽车生产，并将在公司位于德国沃尔夫斯堡的主要工厂进行相关部署。为实现这一创新进步，大众汽车在过去几年中投资了数百万欧元。 采用HP设备制造的大众汽车档杆 此外，该公司还与西门子建立了软件合作伙伴关系，并扩大了与惠普的合作。惠普提供所需的粘结剂喷射金属3D打印机，西门子提供增材制造专用软件。西门子和大众联合开展的一项关键研究是优化构建室中组件的摆放，可以在每次打印过程中生产的零件数量提高了两倍。他们希望通过积累经验，发现哪些组件可以在未来经济快速的生产，或者增材制造如何支持大众汽车实现生产数字化转型。   采用HP设备制造的T-Roc敞篷车A柱组件 大众汽车沃尔夫斯堡工厂的目标是到2025年每年通过3D打印生产多达10万个组件。使用粘结剂喷射工艺制造的第一批组件——用于T-Roc敞篷车A柱组件，已进行认证。这些部件的重量比由钢板制成的传统部件轻了近50%，仅仅是这种质量上的减少就已经使制造商对这种工艺特别感兴趣。到目前为止，大批量生产的成本效益还不够。然而，新技术和相互间的协作已经体现出生产线在经济上的可行性。 惠普金属3D打印业务全球负责人Ramon Pastor表示，“大众等领先汽车制造商正在利用惠普的3D打印解决方案，将传统制造和规模生产转变为大规模生产，HP Metal Jet技术可以帮助客户解锁创新设计，最终更高效地生产性能更好的零件。”  发展多种3D打印技术应用金属3D打印并不是大众汽车唯一关注的技术，实际上，所有的汽车公司都在对所有的3D打印工艺进行探索。 2017年，大众汽车集团就已经在全球26个工厂拥有90台3D打印机，主要用于汽车备件和工装工具生产。大众集团旗下的意大利豪华汽车制造商兰博基尼长期通过Stratasys FDM和PolyJet技术进行原型设计和模具制造。2019年，兰博基尼与Carbon展开合作，后者的数字光合成技术被用于生产终端组件，如Urus SUV带纹理的加油口盖和风管夹，以及其他用户可定制、个性化的产品，实现了从设计到生产的快速过度，将零件交货时间缩短了12周。 兰博基尼Sian的内饰融合了皮革特征和3D打印组件 工装夹具，是3D打印技术在汽车领域的另一个重要应用。相较于数控机床加工，3D打印夹具和固定装置所需的生产时间减少了75%，浪费的材料更少且不会增加操作复杂性，而且几乎可实现无劳力生产。 大众集团采用3D打印制造的工装 2014年，大众集团葡萄牙工厂采购了7台FDM打印机进行工装夹具直接制造，将传统制造商完全甩开。现场制造的特点规避了很多不确定性，打印机的投资在两个月内快速回笼，并且制造成本大幅降低，也不再需要备件库存。更为关键的是，采用3D打印制造的夹具完全符合使用要求。2016年，葡萄牙工厂3D打印了约1000个工装零件，已成为整个大众集团的最佳实践。目前该工厂93％的工装夹具采取内部按需制造，节省时间并极具成本优势。因原型和工装夹具采用内部3D打印，该工厂在2016年节省了16万欧元的开发成本，2017年这一数据达到32.5万欧元，成本降低比例达91%；与此同时，其开发时间也减少了95%，大大加快了产品上市速度。 END 汽车工业不断发展并需要融入新的技术，而车辆生产过程中的技术涉及高度复杂的生产工艺，既面临着传统技术和新技术竞争性的双重挑战，同时准入标准又比较高。据Wohlers 2020报告，汽车行业已经成为3D打印技术最大的应用市场，超越航空航天、医疗等领域。 当前，大众、福特、宝马等汽车品牌已经在3D打印领域布局多年，投入的资金规模达到数十亿美元，并形成了众多的知名应用案例和规模效应。这些公司也在时刻关注着3D打印技术的最新发展，并试图将最新技术用于研发和生产，降低成本、提高效率，意图借助3D打印在大规模生产中取得竞争优势。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，未经单独授权，谢绝转载。 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.工艺总结：直接与间接陶瓷3D打印工艺种类及特点 2.增材制造与设计迈向智能化过程中的关键挑战 3.项目征集 | 第二届3D打印风投大会启幕在即，欢迎投递BP！ 4.粘结剂喷射金属3D打印│知名汽车品牌均在挖掘其应用潜力

陶瓷材料由于具有耐高温、耐腐蚀和良好的化学稳定性，在机械、化工、电子、航空航天、生物医学等工业领域得到广泛应用。传统的陶瓷加工技术，包括注射成型、干压成型、凝胶注射成型等，对模具的依赖性很强，无法满足集成化、复杂化、精密化陶瓷产品快速制造的要求。增材制造技术基于离散堆叠原理，根据预先设计的三维实体模型，将一系列离散材料按预定轨迹逐层堆叠，从而制造出物理零件。与传统的陶瓷加工技术相比，陶瓷增材制造技术打破了传统陶瓷加工过度依赖模具的局限，无需模具即可快速生产出完全个性化的陶瓷产品，结构设计自由度高，并被认为是构成工业4.0的众多颠覆性技术之一。 根据是否需要进行后处理，陶瓷增材制造技术可分为间接陶瓷增材制造和直接陶瓷增材制造。本文内容，3D打印技术参考重点介绍这些技术的成形特点。 一. 陶瓷间接增材制造技术 陶瓷间接增材制造也称为“多步”成型方法。第一道工序是通过光固化、激光烧结、粘结剂喷射、材料喷射和挤出制备无模具的陶瓷生坯，主要的工艺类型包括SLA、DLP、TPP、SLS、Binder Jetting、NPJ、FDM/PEP等；第二道工序是对陶瓷生坯进行高温脱脂和烧结，从而实现陶瓷部件的高致密化。该方法按原料形态大体可分为浆料、粉末、粒料以及丝材。 1. 激光烧结 激光烧结与光固化在成型机理上存在巨大差异，SLS技术需要利用低熔点的高分子粉末作为粘结剂将粉末连接在一起，导致脱脂后生坯致密化程度低。因此，在后处理过程中，压力渗透、温等静压和冷等静压通常用于实现SLS陶瓷部件的高致密化。此外，在脱脂和烧结过程中，SLS工艺制备的陶瓷坯体容易因高温热收缩而产生开裂缺陷。   激光烧结3D打印的SiC（薄壁结构的厚度为 1 mm） 2.光固化 光固化技术的优点是能够制备出均匀性高、内应力低、精度高的陶瓷生坯件。但对于光固化工艺，浆料由陶瓷颗粒、光敏树脂和光活性组分组成，光活性组分包括光引发剂、惰性染料和抑制剂，光引发剂吸收特定波长的光子后，会发生浆料中感光材料的聚合。对于该工艺，浆料中粉末的反射率会限制可加工的陶瓷种类。另外，陶瓷浆料是一种悬浮物，可能会造成打印层间的颗粒偏析，严重影响烧结件的致密度和机械性能。在SLS技术中，可以避免制备浆料的繁琐过程，提高了陶瓷坯体的成型效率。然而，SLS技术的低分辨率导致成型零件的精度差和密度低。 3. 粘结剂喷射 粘结剂喷射是一种基于喷墨技术的增材制造技术，也是基于粉末床的3D打印技术。该技术首先在打印平台床上铺设0.05～0.2mm层厚的粉末，然后选择性的在特定区域喷射粘结剂实现模型截面图案的固化。在通过层层叠加得到陶瓷坯体后，需要取出打印模型进行脱脂和烧结最终得到致密化的陶瓷零件。该工艺可以高效且批量打印具有复杂形状的陶瓷产品。国内的知名品牌有广东峰华卓立等，国外则有Exone（Desktop Metal），这些公司经过多年的探索与研究，均成功开发了基于粘结剂喷射技术的陶瓷3D打印装备、粘结剂以及脱脂烧结等后处理技术。然而，该技术但仍存在一些技术和工业应用方面的挑战，如粘结剂的种类（有机或无机）、粘度、喷射量、表面张力、干燥时间等参数会对陶瓷零件的形成质量、强度和后续烧结过程均会造成影响。   粘结剂喷射3D打印的 SiC 组件 4. 材料喷射 材料喷射技术是将包裹有纳米陶瓷粉（金属粉）或支撑粒子的液体装入打印机并喷射在建造平台上，通过高温使液体蒸发留下实体部分，最后通过低温烧结完成成型的技术。该工艺具有极高的技术难度，根据3D打印技术参考的观察，发展多年当前仍只有以色列XJET公司实现了该工艺的商业化。这种直接喷射陶瓷或金属纳米颗粒的方法，能够实现极高的细节和精度表现力，而其关键在于纳米颗粒在油墨中的分散以及喷射工艺。与其他工艺相比，它的高成本缺点也非常显著。 5. 挤出制造挤出工艺实际上也可以分的更为细致，如采用陶瓷线材的挤出、基于混合粒料的挤出以及陶瓷粉料的沉积。 陶瓷线材挤出工艺较为容易理解，它是将由陶瓷和高分子聚合物制造的线材通过FDM/FFF设备挤出制造生坯，3D打印技术参考注意到，国内Raise3D Pro2 3D打印机已经可以实现陶瓷线材的稳定打印。 基于混合粒料，国内升华三维开发了相应的解决方案。根据陶瓷粉体的物性（粒径分布、形貌、比表面积等）和产品的性能要求，选择合适的粘结剂配方体系（水基、塑基、蜡基等）进行适配，通过密炼机充分混合密炼高分子粘结剂与陶瓷粉末，最后通过造粒机制备得到粒径可控的颗粒料材料。然后借助3D打印机系统将颗粒料加热成熔融膏状，再挤压并逐层堆积成形，可得到高精度并具有一定密度和强度的生坯。 基于粉末沉积，国外一家名为Grid Logic的公司开发了一种独特的基于粉末的3D打印，其没有复杂的喷墨或激光系统，也没有铺粉装置，而是使用挤出式3D打印头进行粉末选择性沉积。打印机可配备多种粉末，其中一种充当支撑，打印完成后，将带有所有粉末的整个构建室放入烧结炉中，金属/陶瓷颗粒以传统方式熔合在一起，支撑粉末在烧结过程中继续支撑陶瓷材料，并在一定程度上可以重复使用。 根据该过程的特点可以理解，相比光固化和激光烧结，挤出技术在制造效率上可能存在不足。 二. 陶瓷直接增材制造技术 陶瓷直接增材制造技术通过高能量密度激光束直接熔化陶瓷粉末，可实现陶瓷零件成型与烧结一体化，按送粉形式可分为铺粉式（SLM）和送粉式（LENS/DED）。该方法可用于制造氧化物共晶陶瓷，3D打印技术参考查询到，西北工业大学苏海军教授团队在长期开展超高温氧化物共晶陶瓷定向凝固成形研究的基础上，针对共晶陶瓷领域发展面临的瓶颈并结合金属激光增材制造技术原理，率先提出将激光增材制造技术应用到超高温氧化物共晶陶瓷制备上的设想，并初步证实了该设想的可行性。 评判特定成形技术是否适用于加工某类材料的关键标准是该技术能否按照预设的方案顺利、高质量地完成对目标材料样件的制备。目前，激光增材制造技术难以制备大尺寸、复杂形状的氧化物共晶陶瓷样件，难点主要集中在两方面:  原材料粉末特性及凝固缺陷控制。 佳能使用选择性激光熔化3D打印的氧化铝陶瓷 激光增材制造技术以粉末作为原材料，粉末特性直接影响加工过程的稳定性及沉积试样的成形质量。为保证原材料供给及熔凝过程的均匀稳定，粉末颗粒要具有良好的流动性以及高的致密性。为此, 金属增材制造领域开发了气雾化等技术来制备高质量球形金属粉末，目前已实现了产业化应用。雾化技术的原理是利用高压气流等外力将连续金属熔体破碎成细小的液滴，经快速冷凝后获得球形粉末。球形形貌保证了粉末的流动性，液固相变保证了所得粉末的致密性。  与金属增材制造相比，陶瓷材料激光增材制造研究起步相对较晚，目前尚未有成熟的满足激光增材制造的高质量球形陶瓷粉末制备工艺。此外，陶瓷材料熔点高、熔体粘度大的特点为开发基于液固相变的陶瓷形貌改性工艺带来了极大的挑战。 独立控制各陶瓷组元输送的LDED成形工艺 需要指出的是，激光增材制造是一个局部急热骤冷且逐点快速循环往复扫描的过程，在基板及已沉积层内形成复杂分布的温度场，进而产生大的热应力。高的热应力是激光增材制造技术的一个显著特征，如何调控热应力是提升激光增材制造陶瓷材料成形质量和降低缺陷的关键。对于脆性陶瓷材料而言，试样中存在的应力极易诱发裂纹甚至造成试样开裂，导致成形失败。此外，原材料粉末中包含的空气极易在快速熔凝过程中诱发气孔缺陷。气孔不仅会影响逐层制备过程中熔池的稳定性，而且易导致成形试样的性能恶化。因此，控制裂纹、气孔等凝固缺陷是影响激光增材制造氧化物共晶陶瓷成形及成性的关键所在，是本领域当前研究的重点和难点。 END 陶瓷材料增材制造已成为先进陶瓷制造领域最具发展潜力的重要方向。本文，3D打印技术参考主要介绍了当前的陶瓷增材制造工艺类型及其制造特点。与其他材料增材制造应用相比，陶瓷发展相对缓慢。但研究公司IDTechEx发布的一份关于陶瓷增材制造市场的新报告，其市场规模将显著增长，这得益于越来越多的参与者寄希望于这项技术。 注：本文内容由3D打印技术参考整理，未经单独授权，谢绝转载。 欢迎转发 主编微信：2396747576; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.干货分享：陶瓷3D打印之粘结剂喷射技术的成形材料、优势与挑战 2.报名 | Formnext深圳增材制造展，超300企业+1.5万名观众+80场论坛 3.江南大学重磅研究：3D打印无支撑、多尺度、大跨度复杂结构陶瓷 4.金属+陶瓷 | 一种基于烧结，可实现多材料3D打印一体成形的方法

物业工作周报 材料是3D打印至关重要的一环，决定着3D打印技术是否可以突破现有瓶颈，应用于更为广阔的工业制造领域。当前，生产企业正面临从功能原型向终端批量化生产的转型，作为高分子增材制造技术的创新引领者，华曙高科在SLS技术领域不断探索，持续创新，对独创的Flight技术及材料进行了全面升级。 6月20日下午，工业级3D打印领航企业华曙高科在线上顺利举办3D打印创新与产业化直播（高分子），正式发布创新高性能“类尼龙11”材料FS4200PA-F，以及对PA6、PEEK等材料工艺的一系列创新优化成果。   “类尼龙11”材料：高性能FS4200PA-F面市 在3D打印行业，尼龙11材料被视为一种特种材料，其具备高冲击强度和均衡的机械性能，有着广泛的应用场景。为满足市场需求，华曙高科推出了新款尼龙材料FS4200PA-F。相较于目前市场上尼龙11材料，FS4200PA-F性能更优异，且可采用粉末2:8配比工艺，使用成本仅为尼龙11材料成本的几分之一，更具性价比。 Flight技术烧结中的FS4200PA-F材料。 性能优异 FS4200PA-F材料属于面向产业化应用的高性能尼龙材料，适用于极高韧性要求的先进应用。该材料XYZ三个方向性能非常接近，缺口抗冲击性能好，断裂伸长率高，且具有均衡的机械性能。 FS4200PA-F与PA12、PA11材料性能对比。 左图为普通PA12材料，右图为FS4200PA-F材料，均采用5.5焦耳能量的摆锤做悬臂梁实验，测试其抗冲击强度。 四种不同厚度的FS4200PA-F材料测试条，经过超9000次弯折实验后，无变形无断裂。 清粉效率提高30% 相较市场上的尼龙11材料，FS4200PA-F粉包松散易清理，清粉效率提高30%，为客户降本增效。 工件粉包松散易清理。 更具性价比 华曙高科对烧结工艺进行了优化升级，相较于市场上尼龙11材料5:5的配粉比例，FS4200PA-F新粉添加比例大大降低，即新粉:余粉比例为2:8，使用成本仅为尼龙11材料成本的几分之一，更具性价比。 与此同时，FS4200PA-F粉末利用率高、性能稳定，经过多次循环测试，打印工件性能一致。 PSD粒径分布及MFR熔融流动速率数值稳定，样条经多次测试性能稳定。 FS4200PA-F采用华曙独创Flight技术，可以实现一天打印两个满包，实现高效生产。可用于手板、汽车、电子电器、医疗等行业，适合制造功能终端件、按需备件和个性化组件。   PA6材料FS6140GF-F：实现Flight高效生产 2018年华曙高科推出的光纤激光器烧结高分子材料的Flight技术，并研发了黑色Flight尼龙材料。传统的高分子材料是无法吸收光纤激光器波段的能量（约1064nm），而Flight技术及新材料的成功研发和应用，使选择性激光烧结技术可以实现更快、更精细、更高质量的烧结，也大大加速了其产业化应用。 采用Flight技术打印的汽车进气歧管。 华曙高科自主研发的PA6材料FS6140GF-F（玻璃纤维复合尼龙6粉末），已成功实现Flight技术高效生产，比CO₂激光器设备的生产效率提高150%，同时对材料工艺进行优化升级，可在200℃烧结成型，工件打印稳定无翘曲，性能优异，强度超过80MPa，能满足手板、电子电器、汽车等行业需求。   PEEK打印工艺：实现粉末可循环烧结 PEEK是PAEK系列（聚芳醚酮）的一种，具有优异的耐化学性、耐油性和高温热稳定性，熔点高达350℃。3D打印PEEK特别受医疗领域的关注，具备的生物相容性和可消毒性可用于定制植入物的制造，同时航空航天和汽车领域也是3D打印PEEK很常见的市场，适合更高的耐磨性和耐温性零部件制造。 目前，华曙高科已实现PEEK材料的稳定高效烧结，其打印的工件热稳定性、批次稳定性、颜色一致性和高纯度均达到使用标准，能实现工业化小批量生产。同时，经过创新优化，可实现材料2:8配比，粉末可循环烧结，为用户节省80%材料成本。 正在烧结中的PEEK材料工件。 采用PEEK材料打印的医疗植入物 由于Flight技术的优异性，国内外众多化工材料生产商和科研院所，都在基于Flight技术开发相应的高分子材料，以满足市场多样化的需求，未来，华曙高科还将持续创新，为工业用户利用3D打印技术进行产品研发与创新提供更丰富的选择。 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打印助力新能源可持续发展 2.极速响应！国产3D打印数据处理软件功能大升级，满足更多工艺需求 3.90万欧元3D打印热交换器订单！ 4.3D打印中的PEEK：一种耐用且要求苛刻的材料

双金属结构正在成为当前金属3D打印研究的热点方向，结合了两种甚至多种不同材料性能的结构，可以同时满足应用中对几种性能的需求，如高强度-高耐腐蚀性、高强度-高导热性。当前研究中常见到的双金属结构通常具有明显的材料区域划分，如通过上下区分或通过内外区分，材料界面规律且单一。本期3D打印技术参考要介绍的这种双金属结构借鉴了当前骨骼和木材的结构特征，其具有仿生多维界面，3D打印的材料整体强度因此大幅提高。 金属3D打印双金属互锁结构  通过观察自然结构以实现仿生设计已成为科学界进一步扩展材料性能的重要意识，这是因为自然结构的复杂性是许多现代工程设计的基础，科学思想和技术进步不断对自然机制有了更深入的了解。对自然设计原则的认识和识别必然会扩展产品性能和功能。自然界中普遍存在多材料结构，负责机械性能的材料变化的排列很少沿着单个平面，更常见的是轴向变化，内层被外层包围，材料的每个区域都为整体功能提供了独特的性能，研究人员在骨骼和木材中都发现了这种规律。在木材解剖中，这种关系很容易在横纹切割暴露的同心环中识别出来，从外部的活韧皮部到最内部的心材，每个区域都对树木的整体生存起着至关重要的作用，区域之间的相互作用部分负责灵活但坚固的结构。这种多材料排列带来的性能提升引起了科学界的关注，人们试图通过越来越具有挑战性的仿生设计来模仿这些提升。例如，在构建骨骼金属植入物时，对整体多孔结构的开发仍然有很多不足之处，从设计的角度来看，只有将这些方法与组合变化相结合，才能继续取得进展。 天然多材料结构（如骨骼）表现出成分结构的变化：这种变化不是沿着单个平面观察到的，而是体现在复杂的结构和材料布置中，这些特点在很大程度上决定了机械性能和独特的功能特性；木材解剖结构中存在环形结构变化，这些同心环通常具有交叉纹理，每个区域都发挥着对树的整体生存至关重要的功能，区域之间的相互作用在一定程度上负责结构的灵活运动和强度 华盛顿州立大学的研究人员以此为启发，开发了一种特殊的具有双喷嘴的电弧能量沉积系统，能够通过同时或顺序沉积创建径向双金属复合界面。他们以308 L不锈钢和低碳钢作为双金属对，样品结构设计为三种不同配置：实心308 L不锈钢、实心低碳钢和径向双金属，后者由低碳钢外壳包围的不锈钢中心芯组成。对打印的结构进行了准静态压缩测试，分析微观结构和相，并测量了硬度值；讨论了在单层上双重沉积不同金属的工艺复杂性，包括增加的沉积热输入、加剧的层高问题、界面力学以及沉积路径规划的作用。这些工艺输入对界面形成、微观结构和机械性能的影响是这项工作的关键，并形成了多维径向双金属电弧增材制造的基础理论。 具有径向变化的双金属DED电弧的工艺顺序流程图。使用软件执行沉积路径规划，首先沉积低碳钢外壳，在中空凹陷周围形成圆形珠。308L不锈钢沉积到该空心中，并且重复该过程，将每一层堆叠在前一层之上，直到达到完整的构建高度；最后对沉积样品进行加工获得所需的最终尺寸 a.沉积态径向双金属结构排列、后续铣削过程的材料去除边界以及用于提供微观结构分析的切割平面位置；b.抛光横截面图像显示了构建方向以及核心中不锈钢材料楔形突出进入低碳钢外壳的互锁之字形图案   硬度和XRD分析  试验前的低碳钢整体压缩：b.试验后的低碳钢整体压缩试样；c.低碳钢试样向外塑性变形的曲率半径；d.试验前308L不锈钢整体压缩试样；e测试后的308L不锈钢整体压缩试样；f .308L不锈钢试样向外塑性变形的曲率半径；g.试验前的径向双金属压缩试样；h.试验后径向双金属压缩试样；i.径向双金属试样向外塑性变形的曲率半径；j.具有径向双金属变化和穿过不锈钢芯中心的钻孔释放通道的样本；k.测试后对径向双金属样品进行钻孔   整体式和双金属试样的平均抗压测试结果比较 硬度测试的结果3D打印技术参考不做具体描述，具体可以从测试图中查看。压缩载荷引起的变形在不锈钢和低碳钢对照样本中最为显著，但在双金属样本中明显受到限制。所有样本都显示出核心和套管之间界面处的严重缺陷，即使在压缩后，这些缺陷仍然以空隙或裂纹的形式存在，尽管一些区域在材料的互锁楔形之间的界面处完全融合。低碳钢对照样品的平均抗压强度为370MPa，不锈钢对照样品的平均抗压强度为346MPa，径向双金属样品的平均抗压强度为493MPa。观察到的径向双金属样本的抗压强度比低碳钢对照增加了33%，比不锈钢对照增加了42%。 潜在应用  双金属增材制造的预紧概念对未来的增材设计策略具有重大影响，通过径向变化逐层创建强化关系的能力无疑将引起各种应用的关注。立即想到的是冷缩配合，其中依靠不同部件之间的高径向压力来减少相对运动或传递扭矩。同时制造曲轴、铁路车轮、带、涡轮盘和机床是其他潜在的应用。大型航天器可能包括增材制造的结构部件，能够跨越很长的距离，并带有压缩整个结构的中央预张紧材料芯。 双金属电弧沉积系统 考虑到此类应用，进一步的研究必须解决一些挑战。例如，两种不同材料的物理排列及其在最终构建中的相互作用表明沉积路径规划和排序的重要性。材料成分的急剧变化和互锁楔块尖端的应力集中也可能会促进高周疲劳使用情况下的失效，并且异种双金属偶被证明容易受到腐蚀。 END 这项工作的主要目标之一是探索多维双金属电弧增材制造多金属结构的潜在优势，并引入具有复杂界面的结构可能性。在Z轴构建方向上连续重复单个水平面内的径向双金属变化，以使界面在整个金属样本中永久存在。值得注意的是，双金属对的沉积和冷却几乎同时发生，当金属在环形布置中一起冷却时，所产生的金属之间的相互作用会促进环向应力，这与线性沉积完全不协调。这种物理安排，由此生产的双金属样品的特点是具有复杂的界面，该界面表现出冶金结合和机械互锁。机械测试和微观结构分析证实了生产径向变化双金属增材结构的可行性，这种新的结构设计理念或对更多应用产生启发。 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.In625-铝青铜│双金属火箭喷嘴3D打印制造及热火测试过程 2.3D打印铝和铜双金属一体结构，不需要高能热源 3.SLM-可进行多金属3D打印的材料体系，制造潜力、难点与要点 4.SLM-3D打印一体化多金属材料散热器，揭示未来应用潜力

VoxelDance宣布，全新光固化切片软件  VoxelDance Tango 4.0 正式上线！ 这一版本是在继承之前产品优点的同时， 加强了速度和乐趣的体验。 深知时间对于设计师和制造商来说的宝贵， VoxelDance花费大量时间和精力优化了 渲染引擎，改进了STL的读取效率以及添加支撑 界面和导出界面的响应速度。 现在，7500万个面的模型，最快只需要22秒 就可以从导入到支撑，再到导出 用户无须再为漫长而无聊的等待感到烦恼 不仅参数都有相应的视频演示，而且界面也做了更加人性化的调整，让使用者更容易设置和调整支撑参数。 新增自定义支撑区域加支撑，让使用者更加灵活地添加和调整支撑.确保支撑的位置和方向更加准确和可靠。而且可以为零件的不同区域添加同一类型的不同脚本，有些模型的接触面和细节不同，需要采用不同的支撑，用户可以根据具体情况为不同部分选择适当的支撑方式，从而确保打印过程的顺利进行。 针对珠宝类或其他需要稳定支撑的特殊模型设计，以减少支撑数量和提高支撑质量。 这意味着你可以针对一个模型在不同的层数上设置不同的层厚和曝光时间，这项技术的突破将使用户更加方便地使用复杂的 3D 模型，同时节省时间和资源。 它的主要用处是修复重叠面和给薄片加厚度。在船模、古建筑、军模和微缩模型等领域中，该功能可使模型更加完整，确保成功打印，从而满足用户的需求。 用户可以将支撑和打印参数一键同步至云服务器，不用再担心配置丢失的情况发生，比如，系统重装，更换电脑，都可以登录账号一键同步配置。 为了让更多用户加入到Tango的大家庭中来， 以及让老用户能够拥有更好的体验， VoxelDance新增入门套餐，6月19日至9月19日， 限时优惠低至6.6元。 不仅原价位基础上增加了30次导出， 也为每月用户设置了加油包。 联系微信z155341606，领取一个月试用。 VoxelDance感谢用户一路以来的支持， 同时也希望用户能够享受 VoxelDance Tango 4.0 带来的便利和创新。 另外在B站：Voxeldance 中 VoxelDance也会在最新视频评论中抽机器和树脂~   扫码观看视频 请留意VoxelDance未来的更新和功能， VoxelDance Tango 将继续成为您必不可少的 3D打印伙伴。   关于Tango软件 【VoxelDance Tango】是一款为手办、珠宝和齿科行业量身定做的DLP/LCD 3D打印切片软件。软件界面简洁、友好，用户容易上手。高度自动化的软件功能让整个打印准备流程更加流畅，减少了枯燥的机械化工人操作，提高打印效率。特别是软件内置的预设参数，即使是初学者，只需点击一下，即可开始打印。模型修复、抽壳、嵌套摆放、图像抗锯齿功等多个强大功能，一站式解决你所有的打印需求。在漫格科技强大的工业级VDK几何引擎加持下，个人用户也能体验工业级软件的高性能。 关于VoxelDance 上海漫格科技有限公司，英文名：VoxelDance，是一家致力于智能制造，具有自主创新能力的3D打印软件开发公司，以打造一体化的3D打印软件平台，最终实现数字化设计、制造和分享。 算法驱动应用 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.国产3D打印数据准备软件重磅发布新版本，助力2万用户效率提升 2.国产3D打印数据准备软件——弥补产业空白，加速发力 3.铂力特多激光金属3D打印零件剖分和路径规划软件—更智能，更高效，更便捷 4.两款性能可长期稳定的3D打印塑料+3D Sprint 数据处理软件功能解析