近日，3D打印技术参考注意到，Oerlikon AM（欧瑞康增材制造）与ArianeGroup（法国阿丽亚娜航天公司），签署了一份价值高达90万欧元的订单，为后者的新型Ariane 6火箭生产3D打印热交换器组件。阿丽亚娜6型运载火箭是一种低成本运载火箭，地球同步轨道有效载荷运载能力为3~6.5t。由于采用小尺寸和全新技术，发射成本将比“阿丽亚娜5型火箭”降低了30%。与ArianeGroup的成功合作以及增材制造部件的使用是欧瑞康巩固其航天公司增材制造部件供应商地位的又一重要里程碑。 Ariane 6火箭 阿丽亚娜6号具有优化的灵活性和效率，以更为可靠且经济高效的方式将各种有效载荷发射到太空。Oerlikon AM的3D打印铝合金部件将作为机载设备的热管理装置（热交换器），保障火箭发射器达到预期性能要求。 01. 充分利用3D打印技术的制造优势 欧瑞康增材制造与阿丽亚娜6技术团队密切合作，确保热管理解决方案符合最严格的技术规范。在开发过程中，该团队利用了金属3D打印相对于传统制造的主要优势，例如增加设计几何自由度、最佳的重量优化和快速的交货时间。热交换器的全新紧凑设计非常适合安装空间有限的应用，这一点也充分利用了增材制造的优势。 02. 专为批量生产而设计 首次发射后，阿丽亚娜6号每年将经历几次发射，进入包括近地、地球静止转移和太阳同步等在内的多种轨道。因此，热交换器组件明确设计用于批量生产。欧瑞康增材制造公司将根据对火箭的预测需求，支持阿丽亚娜集团满足其未来几年的生产要求。阿丽亚娜6号预计将成为欧洲进入太空的领先解决方案，预计市场需求巨大。 03. 通往一级供应商之路的里程碑 欧瑞康增材制造公司董事总经理 Hendrik Alfter 表示，“为阿丽亚娜6号交付部件是一个重要的里程碑，因为我们巩固和扩大了公司作为航天工业系列部件可靠和创新合作伙伴的地位。推动二三类空间器件产业化是我们成功的前提。这些产品已经成为我们产品组合的一部分，使我们在短期内为行业提供飞行关键1级部件的道路上迈出了重要的一步。” 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.SLM-3D打印一体化多金属材料散热器，揭示未来应用潜力 2.「理光」欲将粘结剂喷射金属3D打印用于铝合金散热器制造 3.由GE赞助，排名第一的散热器有怎样的结构设计和材料布局 4.高导热、高强度——用于热交换器3D打印的「双两百」铝合金问世

高性能航空航天飞行器正朝着速度更快、寿命更长、稳定性更高的方向发展要求其发动机推重比和效率不断提升，热防护系统耐热性和服役可靠性增加。随着航空发动机推重比和热效率的提高，发动机的涡轮进口温度需不断提高。开发具有优异高温力学性能和更高耐热极限的新型轻质超高温结构材料已成为发展更高推重比航空发动机的迫切需求。 基于熔体生长技术制备的氧化物共晶陶瓷具有高熔点（>1700℃）、低密度（<6g/cm3）、天然的抗氧化性和极为突出的高温力学性能，具有可应用于航空航天领域的巨大潜力。熔体生长的Al2O3/GAP共晶陶瓷弯曲强度可由室温保持到1700ºC，在该温度下热暴露500h后，强度基本保持不变，表现出优异的性能稳定性。1700ºC的大气氛围中热暴露500h后，氧化物共晶陶瓷的尺寸、重量、表面粗糙度基本不变，体现出杰出的抗氧化性和抗热腐蚀性。氧化物共晶陶瓷在1700ºC下水蒸气环境中保持10h后，质量没有损失，强度没有下降，表现出优异的抗水氧腐蚀性能，ZrO2的添加能够在共晶陶瓷中发挥相变增韧作用。  图1 激光粉末床熔融技术结合有限元数值模拟制备Al2O3/GdAlO3/ZrO2氧化物共晶陶瓷及其试样和组织形貌  激光粉末层熔融技术以高能激光束作为热源，按照设定的三维模型，经逐层加工/层层堆积制备三维实体样件。同传统制备方法相比，该技术摆脱了坩埚、夹具等装置的限制，具有柔性制造、近净成形、生产周期短、成本低等特点，被誉为是制造领域的一场“绿色工业革命”。该技术在制备复杂结构零件方面具有无与伦比的优势。将激光粉末层熔融技术可加工复杂构件的突出优势应用到氧化物共晶陶瓷的制备中，有望突破氧化物共晶陶瓷的一步近净成形，对于推动我国航空航天用新型轻质、高强、耐高温、抗氧化、长寿命超高温结构材料的发展具有重要战略意义。 1. 成果介绍 近日，西北工业大学苏海军教授团队报道了一种通过激光粉末床熔融技术制备复杂结构氧化物共晶陶瓷的新方法。利用热力耦合数值模拟方法分析研究激光逐层打印氧化物共晶陶瓷过程中的温度场和应力场，进一步分析氧化物共晶陶瓷中裂纹的形成及扩展机理。结合数值模拟结果及实验优化，制备获得了尺寸约为30mm×30mm×1mm，表面光滑且具有典型复杂结构特征(圆形、三角形、正方形、六边形)的Al2O3/GdAlO3/ZrO2氧化物共晶陶瓷试样，如图1所示。直接快速凝固获得的三元共晶陶瓷材料具有超细层片状组织特征，共晶间距可细化至88nm。相关工作以题为“Large-size complex-structure ternary eutectic ceramic fabricated using laser powder bed fusion assisted with finite element analysis”的研究论文发表在Additive Manufacturing，2023, 75: 103627。  https://doi.org/10.1016/j.addma.2023.103627 2. 研究解析 激光粉末床熔融技术，利用高能激光束按照设定路径逐层快速熔化、凝固粉末材料。粉末材料经历急热、急冷、层层熔凝的加工方式，成形过程涉及温度场、应力场、流场等多场耦合，熔池经历复杂的非平衡态快速凝固过程，温度变化剧烈，冷却速率快，影响因素众多，因此成形极易产生开裂、翘曲、熔化不良等多种宏微观缺陷。严重降低试样性能，且极易导致成形失败。氧化物共晶陶瓷材料脆性大，硬度高，熔点高，裂纹缺陷抑制难度大，激光增材制造工艺窗口小。因此，探明合适的打印窗口并抑制缺陷的产生以提高打印成功率并改善试样性能是激光增材制造的关键难点。 随着计算机技术的飞速发展，借助有限元数值模拟技术能够辅助获得优化工艺窗口，并且对于深入了解加工过程，获得激光熔覆过程中的温度场及应力场分布特征，进一步揭示缺陷及组织形成及演变机理具有重要的指导意义。 为获得熔体生长的氧化物共晶陶瓷，薄层的具有共晶配比的陶瓷粉末材料经过高能激光器扫描下，快速并完全熔化，自生复合，层层熔覆成形共晶氧化物陶瓷。制备实验采用自主设计研发的氧化物陶瓷LPBF装备。粉末材料为喷雾造粒法制备的具有三元共晶配比的陶瓷粉末。粉末材料呈球形或近球形，粉末粒度D50=28.3μm。激光扫描策略为“之”字形，层间旋转90°的扫描方式。激光功率200-300W, 扫描速率100-450mm/s。高能激光器快速扫描下，陶瓷粉末材料能够完全熔化，自生复合，层层堆积成形三元共晶氧化物陶瓷。 利用ABAQUS软件建立单道、单层、多道、多层加工过程中的热力耦合模型。利用单道扫描实验获得的共晶陶瓷熔池形貌，验证温度场结果的有效性。通过顺序耦合数值模拟获得应力场分布，利用XRD德拜环应力测试验证应力模拟结果。  图2 热力耦合数值模拟及其验证工作：(a) 温度场模型, (b) 利用熔池形貌验证不同激光功率及扫描速率(c)下的温度场模拟结果, (d) 利用XRD德拜环应力测试验证热应力模拟的有效性   图3 多道LPBF应力场分布特征(a),多道试样表面裂纹分布(b),不同加工道次下试样边缘应力及温度分布特征(c-d)，不同节点处的应力及温度分布(e-f)  综合比较不同位置处的最大主应力特征发现裂纹敏感性较高的区域为熔覆层边缘沿扫描熔覆道方向的中心位置。随熔覆层数的增加，最大主应力逐渐从拉应力转变为压应力，Y轴向（垂直于扫描方向）拉应力较大。因此，多道堆积过程中沿扫描方向的纵向裂纹敏感性较大。沉积方向的应力表现为压应力，随层数的增加应力值逐渐增大。加工过程存在一定幅值的切应力，该切应力是导致裂纹偏转的主要原因。 随扫描道数的增加，平行于扫描方向的Y轴主应力逐渐增加，且最大主应力位置与最大温度值所在位置有半个熔池距离的偏移量，垂直于扫描方向的X轴向主应力随扫描道增加逐渐增大，扫描起始位置处则为压应力。随扫描道数量增加，应力幅值逐渐增大，因此，为限定最大应力幅值，可以适当减小单道扫描长度，扫描长度过小则由于激光初始阶段不稳定及激光高温热震作用极易产生缺陷。对脆性材料，实验过程中重点控制拉应力幅值，抑制裂纹缺陷是保证熔覆过程稳定持续的关键。 图4 LPBF制备的三元共晶陶瓷试样, (a-b)不同参数下制备的块状薄板试样, (c-d)相同参数下退火前(c)后(d)具有不同形状特征的陶瓷试样  实验过程优化后，创新性地制备出不同形状、具有表面光泽的三元共晶陶瓷试样。LPBF方法制备获得高精度复杂形状陶瓷的可行性得到验证，试样表面光滑，加工参数控制不当易形成裂纹、翘曲，影响加工的持续进行。模拟结果与实验结果吻合，裂纹极易发生于试样边缘区域。 3. 结论与展望 该研究综合分析了激光粉末床熔融增材制造氧化物共晶陶瓷过程中单道、多道、多层熔覆的温度场及应力场分布规律。综合分析了裂纹的形成及扩展机理。将模拟与实验相结合是突破大尺寸复杂结构氧化物共晶陶瓷一步快速制备的关键新技术。该研究为获得具有高质量复杂陶瓷试样制备提供了理论和技术基础。 作者简介   苏海军，西北工业大学材料学院教授、博士生导师，材料学院副院长。国家优秀青年科学基金获得者，中国有色金属创新争先计划获得者，入选国家首批“香江学者”计划，陕西省“青年科技新星”，陕西高校青年创新团队学术带头人和陕西重点科技创新团队带头人。长期从事先进定向凝固技术与理论及新材料研究，涉及高温合金、高熵合金、超高温复合陶瓷、生物陶瓷、钙钛矿太阳能电池、结构功能一体化复合材料以及定向凝固与增材制造技术等。主持包括国家自然基金重点、优青等6项国家基金在内的30余项国家及省部级重要科研项目，发表SCI论文160余篇。获授权中国发明专利50项以及2项美国发明专利。参编专著3部。获陕西高校科学技术研究优秀成果特等奖、陕西省科学技术一等奖、陕西省冶金科学技术一等奖、全国有色金属优秀青年科技奖和陕西青年科技奖各1项。 注：本文内容由作者团队供稿，转载请获取授权。 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.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 2.西交大：新型熔滴+电弧增材制造铝合金研究取得新进展 3.西交大卢院士、方学伟团队：钛纤维增强铝基复合材料增材制造技术研究 4.西工大黄卫东、林鑫教授团队：3D打印Al-Si合金工艺–组织–性能量化关系研究

2020年，铂力特发布了主要用于生产航空航天圆筒型大尺寸零件大幅面SLM设备BLT-S600。截至目前，BLT-S600已累计制造60余台，激光器出光时间超200万小时。针对客户不断变化的生产需求，铂力特在BLT-S600长时间使用验证的基础上进行扩展和系统更新，推出了适用于大尺寸零件批量生产的新平台BLT-S615。  01平台化方案，成形高度可达1.5米 BLT-S615设备可选择四激光器或六激光器配置，成形尺寸采用平台化方案，拥有两种可选配置，分别是600mm×600mm×1500mm和650mm×650mm×1300mm，设备Z轴成形高度提高至1.5米，满足不同领域客户大尺寸零件批量生产需求。设备整机高度可控，满足大部分用户厂房安装条件。  02生产效率提升，兼顾打印质量 BLT-S615继承BLT-S600优秀稳定的成形系统配置，能够实现100微米大层厚高效打印。设备的流场设计通过仿真优化和打印验证，稳定高效，保证了大层厚打印效果。  搭载BLT-BP软件，BLT-S615可实现多光分区优化，针对不同的零件结构和摆放方式，可细化分区，兼顾打印质量和成形效率，有更大的工艺自由度。   BLT-S615可使用单根刮刀实现双向铺粉，单根刮刀调平简单便捷。采用动态铺粉策略，设备可智能地根据零件轮廓调整铺粉速度，实现多段自动变速，在保证铺粉质量的同时提高铺粉效率。典型零件单层铺粉效率相较原定速铺粉方式，可提高约30%。  03成熟质量监控，为打印过程保驾护航 BLT-S615设备配置成熟的监控系统，可以实现打印过程中关键参数监控、铺粉质量监控、零件三维重建等。铺粉质量监控依托于铂力特多年打印经验，积累多种缺陷场景大数据，铺粉检测检出率高；零件三维重建可实现打印过程可视化，及时发现问题，规避风险，也便于后期质量追溯。   BLT-S615还搭载了新研发的设备自检系统，用户可自行定期对设备气密性、激光器、运动轴、传感器和通讯等方面进行检测，自检模式和检测内容可根据需求进行调整。  04全方位保障，实现大尺寸零件批量生产 1. 粉末循环系统，保障连续生产 大尺寸设备生产时间长，粉末流转节奏快。为此，铂力特配置了自动粉末循环系统，可以实现打印过程中粉末自动回收、筛分和供应，避免打印过程中因缺粉或粉桶已满造成打印中断，保证连续生产。自动粉末循环系统与BLT-S615设备在空间上高度集成，用户无需担心空间占用问题。  铂力特还针对不同应用场景，推出了多种粉末循环方案。用户可根据生产节奏，选用分体式粉末处理、粉末循环一体机和一对多的粉末循环方案。 2. 清粉效率高，设备生产间隔短 BLT-S615取件舱具备双侧收粉口，下方连接大粉桶保证连续收粉。取件舱高度大于1.6米，可以满足1.5米满高度零件实现舱内清粉。  BLT-S615的清粉方案也进一步优化。可通过收粉口、物料机、粉末循环机多种方式进行清粉。通过取件舱清粉时，人员可通过脚踏开关控制平台上升，手脚协作保证清粉连续性。 3. 粉末安全处理，批量生产无忧 批量生产场景下，粉末安全处理尤为重要。BLT-S615标配铂力特长效过滤系统，可根据滤芯阻力自动反吹清洁，滤芯寿命长。灰渣桶等配置采用安全设计，并配置惰化工装，在惰性氛围下湿化处理，可实现不停机安全更换灰桶。   BLT-S615设备采用整机防爆设计，对设备成形舱、取件舱、粉末循环系统、物料机等进行全方位氧含量、压力和温度监测，实现完整安全逻辑互锁。粉末在惰性气体保护下的密闭管道和空间内循环，保证人粉隔离和粉末安全处理。 4. 产线管理软件，面向大规模智能制造 BLT-S615可搭载的智能产线管理软件BLT-MES，通过BLT-MES系统可实现厂房多台设备集中监管，包括能耗数据分析、打印设备、粉末处理设备集中监控、远程巡检和信息化管理等。   诚意之作，步步登高。通过分析各行业用户变化发展的新需求，持续创新，BLT-S615应运而生。未来，铂力特将始终以市场为导向，以用户为核心，精进技术，不断进行设备研发和升级的探索，为大尺寸零件批量化生产提供更多降本、增效、提质的生产解决方案。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.超快激光增减材！西空智造发布复合金属3D打印设备 2.智能制造，共创未来│3D打印专家铂力特与西门子签署战略合作协议 3.中国航天日 | 铂力特2022年航天金属3D打印重要应用案例 4.铂力特第1000台SLM设备顺利通过客户验收

聚醚醚酮，通常称为PEEK，是一种半结晶热塑性塑料，因其机械性能高而在制造业中备受推崇。几年来，它一直是增材制造领域的一种具有成形挑战性的材料。如今，这种材料已经能够以丝材的形式用于FFF挤出成形，也可以粉末的形式用于SLS激光烧结成形。PEEK主要用于航空航天、医疗或汽车行业，具有耐热和耐磨性，优秀的重量/强度比使其可以替代某些金属。然而，它是一种要求苛刻的3D打印材料，难以打印并且需要一些特殊条件。 PEEK的生产及特性  PEEK是PAEK系列（聚芳醚酮）的一种，以其高热机械性能而闻名。根据上氟新材的介绍，PEEK的分子结构显示了其独特的芳香环和极性官能团组合，以及酯键和双键侧链的存在，这些结构特征赋予了PEEK优异的机械性能、耐热性、化学稳定性和生物相容性。如果将该行业中不同聚合物以金字塔的形式分类，PEEK处于高性能聚合物类别的顶端。 3D打印聚合物性能金字塔 PEEK于20世纪70年代末首次投放市场，由于性能卓越，很快引起了航空或电子等行业的兴趣。它是一种半结晶聚合物，大约30%的材料质量在打印过程中结晶。在它的融合过程中，分子在热的作用下部分排列在它们之间，形成一定的秩序直到完全凝固，这使其在温度升高时保持机械特性。 PEEK的3D打印  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。 以挤出工艺为例，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，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。以国内一迈智能具有超大构建尺寸的SPAC HT 920为例，其打印尺寸达到920*620*920mm，打印温度高达500℃，腔体温度220℃，热床温度300℃，优异且稳定的温度条件为打印大幅面的高性能制件创造了基础。此外，国内远铸智能、陕西聚高等公司也开发出了适用于PEEK挤出打印的装备。 一迈智能PEEK FDM 3D打印过程 华曙高科PEEK SLS 3D打印过程  对于激光烧结工艺，为防止成形过程中的零件翘曲变形，要求SLS成形过程中预热温度设置在330-337℃的(激光烧结窗口)范围内；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℃，需要专门开发具有超高温预热环境的打印机。据3D打印技术参考了解，华曙高科的PEEK材料打印工艺已进一步升级，可以实现更稳定的打印，且通过优化材料配比大大降低了PEEK的应用成本。华科史玉升教授团队、德国EOS公司也专门开发了适用于PEEK打印的超高温SLS设备。   PEEK的应用领域  尽管PEEK是一种要求很高的材料，但也必须说它为制造商提供了极佳的机械和化学特性：它非常耐热、耐磨、具有高耐化学性、可消毒和介电性能。PEEK还具有高强度重量比，可替代某些金属。此外，PEEK具有阻燃性，这将使其成为一种备受关注的3D打印材料，适用于航空航天等具有火灾/烟雾限制的行业。如果我们将其与其他高性能热塑性塑料进行比较，PEEK的机械强度超过ULTEM。 3D打印的PEEK特别受医疗领域的关注，其具有生物相容性和可消毒性，可用于定制植入物的制造。PEEK具有类似于人体骨骼的特性，3D打印的PEEK植入物可以促进植入物周围组织的重建，加速骨融合，当前3D打印制作的PEEK医疗植入提已经用于临床。 3D打印PEEK医疗植入物 3D打印PEEK卫星框架 航空航天和汽车领域也是PEEK 3D打印很常见的市场。增材制造使按需制造更高效、更轻便的定制零件成为可能，高性能材料的加入更加拓宽了相关应用。PEEK将提供更高的耐磨性和耐温性，同时优化重量，这是此类领域的关键部件。用PEEK制成的零件已经被送入太空，证明这种材料可以满足最苛刻的行业。 最后对于价格，PEEK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，粉末价格为1500元/kg左右。 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.超越PEEK，3D打印的碳纤维增强尼龙有怎样的性能和应用潜力 2.孟加拉国专科医院购买中国3D打印机开展PEEK颅骨植入手术 3.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 4.3D打印PEEK植入物迎来重要发展：国家药监局发布注册审查指导原则

2023年6月15日至17日，汇聚了全球增材制造（3D打印）领域顶尖成果及人才的第六届中国（西安）国际3D打印大会暨秦创原3D打印高端论坛（简称：第六届IAME）成功举办，15位院士出席活动，就增材制造领域的创新成果、合作交流、未来趋势等内容与参会者进行互动交流，会议还邀请了增材制造产业链、应用领域上下游重点企业代表出席。 ​西安空天机电智能制造有限公司（简称：西空智造）在这次盛会上正式发布将激光粉末床熔融智能监控系统、净打印和飞秒减材有机结合的“三合一”设备——超快激光复合净打印设备，显著提升激光粉末床熔融增材制造质量和效率，引起业内重点关注。 西空智造超快激光复合净打印设备，具备多光束大尺寸一体化成形、无支撑或少支撑成形、复杂流道结构/镂空结构一体化增减材等优势，并通过智能监控3D打印过程及时发现翘曲尖角、过烧和夹渣等缺陷，然后利用飞秒激光在线去除缺陷及对表面抛光/清洗、微结构/曲面制造，去除复杂结构内流道残留物等，从而提高制造质量和性能，并简化后处理工序，受到广泛好评，已有客户定制。 西空智造作为国内领先的智能增材复合制造“i-3D”技术整体解决方案提供商，通过金属及多材料3D打印“三化”（智能化、复合化、一体化）关键核心技术创新，服务于国家航空航天、国防、新能源等装备制造和维保重大需求，解决高端装备制造和维保“卡脖子”或短板技术难题，为提升我国航空动力尤其是我国航空发动机的自主创新能力和装备敏捷保障能力贡献力量。该设备的推出，体现了西空智造的自主创新能力和产品商业价值。 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.NASA投入新资金启动25项太空探索3D打印项目 2.380万欧元！空客大手笔签订3D打印零件制造合同 3.面向增材制造控形与控性的多尺度力学设计 4.GE Additive或在探索下一代金属3D打印技术

商业纯钛（CP-Ti）由于强度不足导致在实际工程中的应用被广泛限制。一般强度增强通常是以牺牲延展性为代价，因为这两种重要的机械性能通常是相互排斥的。最近浙江大学的科家们通过增材制造（AM）将316L不锈钢形式的多元素Fe-Cr-Ni-Mo系合金添加到CP-Ti中，实现强度和延展性的同步增强。CP-Ti和316L合金熔体在激光熔化沉积过程中局部均质化产生了ɑ板条组织、不连续ɑ晶界, 和β相的微观组织，Ti-1.35Fe-0.36Cr-0.24Ni-0.05Mo合金具有更高的极限抗拉强度（635MPa）和更大的延展性（12%）。从元素粉末到增材制造，这种方法可以为设计高性能金属材料提供指导。相关研究成果以：“Additive manufacturing of titanium alloys with enhanced strength and uniform ductility via multi-element alloying”为题，发表于中科院材料科学一区TOP期刊《Journal of Materials Research and Technology》。   www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2238785423009341 钛合金，特别是商业纯钛（CP-Ti），由于其优异的耐腐蚀性，可加工性和生物相容性，在海洋，航空航天和生物医学行业中变得越来越有吸引力。然而其强度不足和均匀延展性差，是结构应用的重要安全因素，长期以来限制了该材料的广泛应用。合金化是改善纯金属机械性能的常用方法。结合新兴的增材制造技术，从金属粉末混合物开始的原位合金化对新型钛合金的设计和验证产生了浓厚的兴趣。目前已经有研究人员使用元素粉末Fe和Ti制备了具有高强度和良好延展性的Ti-Fe合金。也有研究者通过增材制造开发了具有精细等轴初级β晶粒和超细共析层状结构的Ti-Cu合金，有助于提高机械性能。简而言之原位合金化钛基合金与铜或铁等单一元素已被用于开发具有良好机械性能的新型合金。然而过度掺入将不可避免地导致脆性二次颗粒（即Ti2Fe，Ti2Cu, Ti2Co ）的形成，进一步降低延展性。针对单元素添加的有限固溶度问题，浙江大学的研究人员重点介绍了多元素合金化，以充分利用溶解度极限内的不同合金元素，同时抑制脆性相的形成。主要制备了两种成分的钛合金，即CP-Ti合金化2wt%316L（S2），CP-Ti合金化5wt%316L（S3），同时制备了CP-Ti（S1）作为对比样品。研究通过激光熔化CP-Ti和316L粉末的混合物，成功制备Ti-Fe-Cr-Ni-Mo新型钛合金。这项工作为通过增材制造原位多元素合金化制备具有改善机械性能的新材料开辟了一条途径。 研究结果表明多元素Fe-Cr-Ni–Mo作为β相稳元素明显降低了固态相变温度。具有密排立方（hcp）晶格的ɑ相是沉积态样品的主相。并且具有少量的体心立方（bcc）β相。通过EBSD对相含量进行统计表明S2样品由97.2%的ɑ相和2.72%的β组成，样品S3由91.4%的ɑ相和8.51%的β相组成。通过对微观组织的分析表明CP-Ti以尺寸为10–100μm的等轴ɑ晶粒为主，而Ti–Fe–Cr–Ni–Mo合金则以篮状组织板条、晶界层（αGB）和β相为特征。EDS结果表明Fe-Cr-Ni-Mo元素在β相中产生富集。   图 1.Ti-Fe-Cr-Ni-Mo合金制造工艺示意图。   表1 样品合金元素成分表。 图2 打印样品的相组成和微观结构表征：（a）DSC曲线；（b） XRD相组成；（c-e）背散射电子 （BSE） 图像，S1（c）的等轴ɑ晶粒，S2（d）的初级β晶粒内的针状ɑ板条；S3（e）的细针状ɑ板条组织；（f–g）扫描透射电子显微照片（STEM）。 图3 S2样品的EBSD和TEM分析：（a）显示ɑ板条晶粒取向的EBSD图像；（b）ɑ和β相的极点图；（c）ɑ和β板条的TEM明场图像，插入显示其所选区域电子衍射图；（d）STEM图像；（e）EDS图结果显示β相中铁、铬、镍、钼元素的富集情况。 基于微观结构特征和差异，拉伸性能和维氏硬度列于图4（a-b）和表2中。样品S1在∼350MPa的应力下开始屈服，极限拉伸强度达到∼430MPa，均匀伸长率为9%。CP-Ti在最终失效之前表现出较大的缩颈应变，然而，缩颈应变显著依赖于拉伸样品的标距长度，而与均匀伸长率无关。与S1样品相比，S2表现出约495MPa和635MPa的屈服强度和抗拉强度，延展性约12%。S3样品的抗拉强度最高（屈服强度720MPa， 抗拉极限920MPa），但延展性最低，为3.37%。三个样品的显微硬度值变化也呈渐进式增加。抗拉强度和显微硬度的提高可归因于以下三个方面：（1）晶粒细化强化。具有较大生长限制因子Q的FeCrNiMo元素可以促进Ti合金的成分过冷，从而导致精制等轴β晶粒和细α晶粒；（2） 固溶强化。FeCrNiMo元素作为β相稳定元素主要固溶于β相，引起明显的晶格畸变，进一步阻碍位错的移动；（3） α/β相界强化。精细的α/β微观结构有助于更大的相边界，可以与位错发生相互作用。这些高度分散的相边界将有助于增强位错存储能力和抗位错运动能力，这解释了S2中更高强度和更大延展性的协同作用。三个样品的延展性与其断裂形态一致（图4c-h）。S1和S2的断裂面呈凹陷，与断裂前的大拉伸塑性变形一致。S2中较小的凹坑（图4d）通过精细的α/β微观结构证明了增量变形阻力。在S3中观察到浅凹坑混合的解理断面。 表2 这项研究中开发的Ti材料机械性能，包括Ti-Fe-Cr-Ni-Mo样品。 图 4 三个样品的力学性能：（a）工程应力-应变曲线；（b）应变硬化速率曲线和真实应力-应变曲线；（c）S1的断裂面显示大韧窝；（d）S2的断裂面显示小韧窝；（e）S3的断裂面显示小凹陷和光滑解理面的混合物；（f-h）分别为S1、S2和S3的拉伸断裂样品的截面图。 为突出多元素合金化的贡献，研究者团队另外制备了Ti-2%Fe，并进行拉伸试验。与S2（Ti-1.35Fe-0.36Cr-0.24Ni-0.05Mo）相比，Ti–2Fe样品的强度略有提高，但延展性明显下降，表明多元合金化优于单元素合金化。 总之这项工作采用新型多元素合金化方法对CP-Ti的组织和力学性能进行了研究。通过激光熔融沉积制备了两种添加不同合金元素的Ti-Fe-Cr-Ni–Mo样品，主要结论如下：   1. Fe-Cr-Ni–Mo的加入可以细化α板条的尺寸并稳定β相，从而有助于细化α/β微观结构。同时，多元素添加成功地抑制了不良金属间化合物的形成。   2. 合金元素较多，显微硬度值和拉伸性能均得到改善。实现了更好的强度组合（约635 MPa）和均匀延展性（∼12%）。 3. 多元素合金化对于CP-Ti性能的提升明显优于单元素合金化。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.报名 | Formnext深圳增材制造展，超300企业+1.5万名观众+80场论坛 2.NASA投入新资金启动25项太空探索3D打印项目 3.日本高校：借助SLA光固化4D打印高强度凝胶 4.日产北美-以汽车雷达安装支架为例的金属零件增材制造

6月16日，3D打印技术参考注意到，欧瑞康和空客已成功将增材制造工艺工业化，用于复杂卫星天线系列零件的生产。这些组件将用于即将环绕地球运行的一系列通信卫星，这标志着两家公司在需要绝对精度的领域十年合作的一个重要里程碑，并促成了一份价值380万欧元的卫星组件增材制造合同。 空客公司射频空间组件增材制造经理Michael Kilian表示，“为了创造出质量卓越的最终产品，技术合作和了解彼此的需求和要求是协调良好的设计和制造过程的基础——不仅在快速原型设计中如此，在批量生产中更是如此。” 十多年来，两家公司一直在太空3D打印金属部件领域合作，其中一些组件已经用于轨道飞行。铝合金天线零件的尺寸约为400 x 400 x 400 mm，采用激光粉末床熔融技术制造，这些天线是下一代通信卫星的一部分，将以K波段频率发送和接收通信或数据信号。 欧瑞康增材制造公司董事总经理Hendrik Alfter表示，“成功的关键因素是特定的机器设置，能够达到所需的零件制造精度，并无限重复该过程。我们满足了空客公司的高精度和质量要求，从而满足了欧洲航天局 (ESA)指定的卫星标准。我们很高兴通过合作达成380万欧元的天线组供应多年期合同。” 增材制造等先进技术是空间应用的关键，可带来减轻重量等优势。此外，卫星必须满足极具挑战性的质量、可靠性和可持续性要求。得益于3D打印技术，与传统制造相比，天线组的生产提前期可以从六个月缩短到几周。 除了铝合金3D打印，双方还共同将后处理作为工艺开发的关键部分进行了微调。作为全方位服务提供商，欧瑞康提供空中客车打印、后处理和表面质量优化，以实现最佳射频性能、精密CNC铣削、质量保证、超声波清洗、装配和电线集成以及物流。欧瑞康增材制造公司是是空中客车公司的注册合格供应商，每年都通过审计。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.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.连续纤维+热塑性塑料，空客正在开发代替钛合金的3D打印高强复合材料支架 4.NASA投入新资金启动25项太空探索3D打印项目

聚芳醚酮 (PAEK) 因其优异的机械性能、良好的生物相容性和高温稳定性而成为增材制造领域重要的高性能聚合物材料。3D打印技术能够制造复杂结构和定制功能的独特优势促进PAEK产品的快速开发，从而促进了其在各个领域的应用。然而长时间以来，此类材料几乎只能采用熔融挤出工艺进行3D打印。 当前国内外绝大多数商业化的激光烧结（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。 EOS P810激光烧结碳纤维增强PEEK 超高温SLS 3D打印 而对于高性能聚芳醚酮、聚芳酰胺这类特种聚合物材料来说，熔点较高。以聚醚醚酮PEEK材料为例，其熔点约为340℃，为防止成形过程中的零件翘曲变形，要求SLS成形过程中预热温度设置在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。 3D打印技术参考查询的华科团队的相关专利指出，现有技术中的SLS设备通常采用红外辐射加热管对成形台面进行加热，这种单纯红外辐射加热的方式难以达到400℃高温，因此亟待需要研发另外一种稳定可控的加热方式来实现诸如PEEK之类的高性能特种聚合物材料的高温激光选区烧结要求，尤其是满足严苛工艺条件下的均匀性预热需求。 史玉升教授团队开发出的能够打印PAEK聚合物的激光烧结3D打印机，可以有效实现400℃的高温预热，因而适用于高熔点聚合物如PEEK的激光烧结成形。 （a）第一代HT-LPBF装备HK PK125，（b）第二代HT-LPBF装备HK PK350，（c）PEEK粉末材料，（d）PEEK材料成形过程 针对现有技术的缺陷或改进需求，华中科技大学团队发明了用于高温激光选区烧结的框架结构、缸体预热方法、相应的光学热力防护及冷却系统。通过结合高温下的激光选区烧结工艺特征尤其是高精度预热的需求，对送粉缸体及成形缸体的内部组成构造重新进行了设计，同时还对具备独立空间的送粉系统和成形系统及其绝热功能组件等进行优化，不仅能有效实现送粉与成形两个关键操作的独立预热与控温，还能有效实现激光烧结温度场400℃的高温精准预热，由此顺利解决高性能聚合物材料在高温激光烧结成形时的翘曲问题，且不需预铺粉过程、降低激光烧结延迟时间，从而得到较高的加工效率和更高的加工精度。 此外，研究团队还制备了适用于激光烧结工艺的PEEK粉末材料，可同时满足粉末高温流动性、烧结窗口与堆积密度等关键指标的要求。制备的粉末整体形貌均一，堆积密度达0.37±0.01g/cm3，烧结窗口达27.26℃。 更为关键的是，史玉升教授团队与华中科技大学附属协和医院杨操教授团队合作，在国家重点研发计划项目的支持下，使用所开发的高温激光烧结设备开展了PEEK的临床应用研究，实现了椎间融合器临床应用。术后定期跟踪随访，进行功能评估，病人各项指标正常，术后恢复良好。 超高温SLS 3D打印商业化案例 在很长一段时间内，公开宣传可以进行PEEK激光烧结的商业化3D打印机只有EOS。其所推出的EOS P800系统内部操作温度为385摄氏度，在此温度下，PEEK材料所成型的部件与产品性能优良。由于不同的温度、新旧粉末混合比例以及冷却过程都会导致烧结部件与产品的性能不同。为了达到PEEK材料的优良性能，EOS在P800系统采用了OLPC（激光功率在线控制）模块，在升温降温过程中由OLPC模块通过实施检测对激光功率进行控制，保障所烧结的部件性能优势且品质稳定。   EOS P810打印的碳纤维增强PEEK零件（来自EOS） 除EOS之外，3D打印技术参考注意到华曙高科的一则消息：成功开发出全新超高温高分子材料3D打印解决方案，并已成功烧结某知名PEEK等高温特种材料。该公司指出，全新的超高温高分子材料3D打印解决方案，采用滚筒铺粉方式，对材料的适用性非常强，打印成功率高，同时用户体验非常人性化，活塞清洁位置设计科学合理，粉末清理十分便捷。 华曙高科超高温高分子材料3D打印的相关医疗产品（来自华曙高科） END 高温激光选区烧结是粉末床增材制造技术的重要分支，其与通常情况下的激光选区烧结技术最大的不同在于其可以加工高性能特种工程塑料，例如聚芳醚酮、聚酰亚胺等。对于这些高性能特种工程塑料而言，其通常具有非常高的熔点，通常高于300℃。为了避免成形过程中制件翘曲，同时保证制件精度，需将成形腔预热到非常高的温度(接近材料熔点)，这对设备和粉末材料提出了非常高的要求。 史玉升教授团队此前还发表了综述文章，从材料性质、成形工艺、力学性能和产品应用等方面阐述了增材制造高性能PAEK材料的最新研究进展，系统介绍了它们在生物医学、航空航天、电子等领域的代表性应用。最后，讨论了高性能增材制造聚合物未来发展的当前挑战和可能的解决方案。相关论文可通过下方链接下载。https://doi.org/10.1002/adma.202200750 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; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.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 2.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 3.3D打印PEEK植入物迎来重要发展：国家药监局发布注册审查指导原则 4.材料专场：PEEK 3D打印为何如此困难？成功打印，需要哪些技巧

近日，3D打印技术参考注意到，全球标准组织ASTM International发布了新的战略指南：增材制造现场技术准备报告（QQ群下载）。这份报告是对ASTM AM CoE组织第二次专业研讨会的成果，该研讨会与美国国家航空航天局 (NASA)马歇尔太空飞行中心 (MSFC) 和America Makes 合作举办，旨在探索最先进的监测技术，加速增材制造 (AM) 零件快速且具有成本效益的各环节认证。 该研讨会汇集了来自政府机构、研究组织、工业界和学术界的代表， 讨论了在增材制造资格和认证中应用高成熟度现场监测技术的挑战、技术进步、潜在解决方案和前景，包括使用原位方法的增材制造质量保证方法，在增材制造生产中集成现场监测系统，以及现场监测数据与增材制造材料特性和传统的非原位检测技术的相关性。    美国国家航空航天局(NASA)马歇尔太空飞行中心(MSFC)是先进制造领域的领导者。NASA  MSFC增材制造实验室拥有包括激光粉末床熔融和送粉定向能沉积在内的最先进的制造技术。该实验室研究的重点是支持太空飞行组件的认证，其凭借设计、后处理、无损评估、损伤容限、金相学、机械测试和计量学等专业知识支持增材制造技术的应用。 报告指出，随着增材制造领域的快速发展，增材制造加工的复杂性和零件的临界性在增加，现场监测成为评估质量的重要组成部分，现场监测的作用变得越来越重要，它有可能为跨各种相互作用的过程变量提供增材制造过程健康状况的整体视图。验证增材制造过程中的控制状态和表征过程偏差的能力对于促进生产环境中增材制造零件的快速、低成本鉴定和认证至关重要。  实现实时自动化缺陷检测的最大挑战  使用现场监测技术进行缺陷检测的水平   虽然现场监测的一些功能已经被用于商业软件和系统，但目前大多数物理和数据驱动的建模方法仍然处于较低的TRL水平。为了使技术整体成熟，行业需要结合不同高TRL领域的努力，以减少重复工作，并为不同的模型类型(即多物理场和数据驱动、有限元、回归分析、机器学习等)创建重点工作。在潜在的重点工作中，由于涉及大量决策树，机器学习可能具有开发低成熟度项目的最大潜力。这也可以用来帮助多种传感器模式的连接，以告知和弥合物理的差距。 此外，增加对基准测试的关注将普遍有利于提高成熟度并加速采用现场监测进行增材制造资格认证。总的来说，目前用于鉴定的原位监测技术的TRL受到数据流程中成熟度最低组件的TRL的限制。目前，解释和分析数据是最需要工作的具体组成部分。   截至2020年的传感器技术就绪水平(深蓝色)和2025年展望(浅蓝色)  目前，许多缺陷难以检测到，并且大多数难以证明传感器数据与最终部分缺陷之间的因果关系。在努力建立已证实的因果关系的同时，需要为不同类型的缺陷定义关键缺陷大小。这将在检测到缺陷后为决策树设置阈值，并将有助于确定所需的计算能力，定义数据处理和保留负担，进而采取纠正行动和控制操作。或者，即使可以稳定的确定任何尺寸的缺陷可以在机器和材料中可靠的检测到大小，也可能是一种增长途径，并将降低解决这个非常具有挑战性的问题的障碍。 研发战略路线图 数据显示，人工智能(AI)、机器学习(ML)、传感器技术等领域的高关键应用和跨技术创新相结合，推动了现场监控技术的快速发展。这项工作的结果突出了行业专家之间对有效使用现场监控技术进行增材制造资格和认证的进一步讨论的必要性。 研发路线图向增材制造社区传达了增材制造CoE研发计划的当前进展和目标。该路线图概述了增材制造标准化研发的未来，以及使这些努力与标准制定保持一致的框架。 战略指南文件可在QQ群（867355738）下载。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： 1.250页成果下载 | 由增材过渡到减材，完成零件复合加工 2.3D打印研究成果下载：花费5年、1720万欧元，提交5500个样本，专注于缺陷和工艺分析 3.面向增材制造控形与控性的多尺度力学设计 4.NASA喷气推进实验室公布2022年三项3D打印应用成果

4D打印是MIT副教授Skylar Tibbits在2013年提出的新概念，它是在3D打印的基础上，物体可以根据周围的环境“实时”改变形状、功能、属性和位置。4D打印定义的主要组成部分包括3D打印技术、智能材料、外部刺激、变形机制和变形可控结构，是软机器人等智能结构和材料的重要研究方向。    1. 采用SLA技术实现凝胶材料4D打印 3D打印技术是4D打印的重要组成部分，它对材料的选择和结构的可用性有重大影响。以往对3D打印技术的研究包括直接墨水书写技术和立体光刻 (SLA) 技术，其中凝胶是经常使用的重要材料。在直写技术中，凝胶状材料在提取后通过紫外线实现逐层固化，3D打印的精度取决于材料的触变性。SLA技术通过激光固化凝胶溶液的方法，当紫外线激光从一个方向扫描凝胶溶液时，暴露在紫外线下的一侧首先聚合，随后通过激光传输在凝胶溶液下形成凝胶。因此，暴露于紫外线一侧的交联密度会高于另一侧，从而形成梯度。在这种情况下，由于暴露在紫外线下的一侧和另一侧之间的膨胀率不匹配，打印的建模对象在放入水中时会发生变形。 然而，最近日本山形大学Masanari Kameoka研究团队在上述SLA方法中发现了一种情况，梯度凝胶向内卷曲到另一侧而不是暴露在紫外线下的一侧，它不同于常规的变形方向，是该类研究的首次发现。该团队一直致力于交联网络高强度凝胶 (ICN) 的单一材料4D打印，近期，该团队在期刊《Machines》上发表了题为“4D Printing of Hydrogels Controlled by Hinge Structure and Spatially Gradient Swelling for Soft Robots”的文章，提出了一种通过简单增加引发剂的量，来制造梯度凝胶的方法，其测试了不同材料浓度和不同结构下的力学性能(膨胀比和杨氏模量)，并分析和模拟了各自对变形的影响。  https://doi.org/10.3390/machines11010103 2. 研究内容 研究团队使用自主研发3D打印凝胶打印机以及ICN凝胶材料通过简单增加引发剂浓度，可以获得广泛的梯度材料组合。研究团队自主研发3D凝胶打印机，如图1a所示，将一个装满可紫外光固化的水凝胶单体溶液的容器放置在3D凝胶打印机的平台上，通过从顶部照射激光进行扫描，形成所需的形状。随着扫描次数的增加，顶部的聚合程度增加，固化面积变大、变厚，聚合度高的层和聚合度低的层也会形成。通过该聚合原理制备了铰链结构，如图1b所示，因为扫描激光的强度(扫描次数)不同而导致凝胶的交联密度不同，进一步产生的膨胀比的差异驱动铰链变形。当水凝胶片放入水中时，暴露在紫外线下的一面的膨胀率高于另一面，使暴露在紫外线下的一面覆盖另一面。  图1 具有铰链结构的ICN凝胶的3D打印过程   2.1 引发剂浓度 探究了引发剂浓度和紫外光扫描次数对对凝胶膨胀率、杨氏模量和变形量的影响。其中变形量是通过测量膨胀变形的水凝胶片与玻璃基板之间的弯曲角度获得的（图3）。引发剂浓度和扫描次数对提高溶胀率有一定的作用，但杨氏模量与引发剂浓度没有相关性，杨氏模量随着激光扫描时间的增加而增加。同时，引发剂浓度的增加导致弯曲角的增加，在0.02 (mol/L)引发剂浓度下，引发剂变形量是引发剂浓度的两倍以上，说明引发剂浓度对引发剂变形有显著影响。  图2 梯度ICN凝胶的制备过程示意图 2.2 交联剂浓度 本实验探究了交联剂浓度和紫外光扫描次数对对凝胶膨胀率、杨氏模量和变形量的影响。随着交联剂浓度的增加，溶胀率降低，杨氏模量增加，弯曲角增大。同一交联浓度下，三次扫描的膨胀率和杨氏模量都高于一次扫描。从这些结果可以认为，三次扫描中，交联剂浓度为0.1 (mol/L)时，暴露在紫外线下的一侧与另一侧的差异最大。  图3 无铰链结构/有铰链结构的水凝胶片在膨胀过程中的3D打印双层凝胶 2.3 扫描次数（凝胶厚度）和铰链结构 本实验探究了紫外光扫描次数（凝胶厚度）对凝胶膨胀率、杨氏模量和变形量的影响。测试结果表明随着扫描次数的增加，膨胀率逐渐降低，杨氏模量增加，弯曲角变小，但是5次扫描的膨胀率高于3次扫描，这是由于白层的增加，膨胀率会更高。 在变形测量结果的基础上，对铰链结构进行了变形测量。经过两次扫描，铰链结构比水凝胶片变形更小，这是由于铰链结构的凹部在凸部之前进行了圆角变形，使得固定的凸部与未被固定的凸部发生碰撞，无法再进一步变形。研究还发现，在三次或五次扫描的情况下，当水凝胶片弯曲角度未达90°时，铰链结构能使弯曲角度增加，这是由于凹部先于凸部变形，从而将凸部变形与凹部变形叠加。以上结果表明铰链结构也会影响弯曲角度。  图4 3D打印单层凝胶在不同引发剂浓度和不同扫描次数（1次或3次）下的成形情况 通过实验总结出影响4D打印物理参数的因素，包括引发剂浓度、交联剂浓度、凝胶片的厚度以及铰链结构。其中引发剂浓度是引起变形的最重要因素，低引发剂浓度可显著降低变形。交联剂能增加材料的硬度，有助于材料在离开水时保持其形状。在不改变材料成分的情况下，4D打印可以通过凝胶片的厚度（扫描次数）来控制弯曲角度。此外，由于变形不规则性可以将变形限制在90°以内，因此铰链结构可以应用于纸盒等折纸结构。 3. 打印实例 应用上述带/不带铰链结构的水凝胶片可以创造出各种形状。研究团队创建了水母模型，这种建模仅根据顶层和底层之间的重叠梯度程度而变形。以凹陷部分为变形轴创建铰链结构，铰链结构作为立方体展开时的关节，通过改变铰链结构的角度来调整变形模式。通过这样改变铰链结构的角度和形状，也可以增加变形的种类。此外，研究团队还创建了立体折纸模型、蝎子模型和蜗杆模型等。   图7 具有铰链结构和梯度膨胀的水凝胶在0min和30min下的4D打印照片（a）水母模型（无铰链结构）（b）立方折纸（c）两种不同铰链结构的蜗杆模型（d）蝎子模型  图8 两种不同铰链结构蜗杆模型的4D打印  图9 蝎子模型的4D打印步骤总的来说，这项工作使用SLA技术开发了类似双层结构的自折叠3D打印ICN凝胶。可以通过控制ICN凝胶的组成、紫外线辐照度和形状(铰链结构)，对弯曲角度进行编程，有望应用于软机器人方面。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.浙大团队利用Raise3D E2为吹塑工件设计低成本4D打印充气结构 2.4D生物打印是噱头吗？看4D Biomaterials创新材料4Degra的应用 3.Science最新：低温免烧结，3D打印SiO2微光学玻璃 4.黑格科技重磅新品：专业级光固化桌面3D打印机，面向消费端