人工智能（AI）如今的发展如火如荼，各行业都在努力接入这一技术。AI目前已经用于开发3D打印材料，而在今年三月，Materialise推出了基于AI技术的金属3D打印过程控制软件和构建处理开发套件。通过利用自动化质量控制和配置3D打印参数，新技术将能帮助客户更好的控制3D打印过程。 Materialise自动质量控制技术（Process Control）使用3D打印过程中收集的数据进行质量控制，通过分析每一层数据，用户可以提前发现缺陷。分析层数据还使用户能够更快找到缺陷产生的原因，进而优化流程并调整3D打印参数。提前识别出废件并进行原因分析，减少废件的产生及后质量检测，可以降低零件的制造成本。  Materialise自动质量控制 Materialise 构建处理器软件 3D打印零件通常会有数百上千个切片层，手动评估将非常耗时且容易出现人为错误。Materialise自动质量控制技术使用人工智能来检查3D打印过程中拍摄的粉末床二维图像，将使流程自动化。该公司正在与Phase 3D和Sigma Additive Solutions合作，前者将提供打印床表面高度影像数据，后者则提供熔池的热数据。 Materialise自动质量控制技术将成为该公司端到端3D打印软件平台的一部分，同时也可作为独立的软件解决方案使用。3D打印技术参考认为，如该技术能够根据打印过程自动修改打印参数，可能会带来制造过程的变革。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： 1.3D打印重要进展：EOS推出可实时自动调整激光功率的解决方案 2.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 3.SLM-在传统加工零件上高精度3D打印，为整体制造降本增效 4.金属支撑到底该如何优化：Materialise与用户研讨会

对于增材制造技术尤其是金属相关工艺来说，直接打印完的零件通常仍需要进行二次技工，这实际上是一种将增材与减材相结合来完成最终零件加工的模式。即便很多用户日常就是这样做的，但有些团队正在将这种模式提高到一个新高度，由德国机械制造研究理事会与德国斯图加特大学机床研究所牵头的一项名为“增材制造零件的高级加工 (Ad-Proc-Add)”的行业项目正在深入研究这种增减材混合工艺链。对于许多应用，增减材混合工艺链将成为最终使用部件的最佳制造途径，就如同3D打印技术参考不久前在“SLM-在传统加工零件上高精度3D打印，为整体制造降本增效”一文中所描述的嫁接3D打印方法，也是增减材混合制造的范畴。这种生产模式，可以更具成本效益、实现最佳的性能设计以及提高整体制造效率。 Ad-Proc-Add项目的实施主要是详细了解增材制造和再加工零件的材料和组件特性在工艺参数、制造策略和边界条件方面的相互依赖性和相互作用，目的是能够通过加增减材工艺链有意识的调整几何形状、表面和边界区域特性，满足预定义的要求。这将使金属部件的制造过程更加清晰，更好的后处理，实现更好的质量保证，从而得能够在各种工业应用中有针对性的设计和实施增减材加工。这实际上是，增减材作为一种复合加工手段，正在将经验转换为理论，从而更好的指导生产，进而减少试错、避免浪费、提高工艺实施的可行性。基于此，Ad-Proc-Add项目结合了增材制造、减材功能化过程、过程监控、机器技术、模拟和能效分析方面的必要专业知识。新的工具概念、制造策略、设计方法、原型组件和最终产品将由此产生，将能够兼顾生产过程中的整体制造需求。特别的，中小企业将能够获得新的生产流程、优化产品和服务过程。中小型制造公司、夹具制造商以及机械工程师可获得使用增材减材工艺链的方法知识。软件、系统和服务提供商将被引入新的产品开发流程，并提供实施和支持增减材工艺链，降低准入门槛。该项目，还将创建一个可供设计和生产人员使用的数字纲要。 3D打印技术参考注意到，该项目已经形成了250页的研究成果，涉及与激光粉末床熔融、电弧增材等工艺相关的仿真、几何设计、后处理加工整体参数、表面质量等等一系列问题。研究团队提出了一个公式，可以用来查看3D打印过程的参数设置和铣削参数如何共同影响表面质量；研究了采用激光粉末床熔融制造的零件对钻孔后处理的影响，如何设置可以以使后处理更容易；采用气体保护金属极电弧焊和冷金属过渡焊的增材制造方法，等等。 Ad-Proc-Add项目在范围和规模上都非常庞大。许多研究似乎都集中在长期需要一遍又一遍的为某项工艺确定特定材料的规格，这需要很多不同的研究人员、很多不同的专业知识并花费大量时间。通过在四个国家的多所大学，协调并行进行了大量研究，形成了有凝聚力的研究。研究团队指出，知识无法共享严重放慢了技术发展的进程，尤其是与深度流程相关的知识。尽早集体开始理解参数中的相互作用和反馈循环及其影响，这对整个行业来说是一个真正的力量倍增器。250页成果PDF文件，可在QQ群下载，加入一个即可，请勿重复申请。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.多光高效、稳定可靠、智能便捷 | 易加三维发布金属3D打印机新品 2.SLM-在传统加工零件上高精度3D打印，为整体制造降本增效 3.金属增材制造行业深度：新时代新工艺，先军后民踏上新征程 4.3D打印重要进展：EOS推出可实时自动调整激光功率的解决方案

易加三维金属增材制造系统添加新成员EP-M400。该设备是一款外形“小”、成型“大”、多光高效、稳定可靠、智能便捷的高性能工业级金属3D打印机。 成型室405x405x450mm³ 通用中大型成型室，体积＞70L，可打印钛合金、铝合金、高温镍基合金、模具钢、不锈钢、钴铬合金等金属粉末，不仅满足航空航天领域单零件打印试制，亦可满足工业模具行业的小批量生产，一机多用、多方服务。 可配单/双/四光纤激光器 更多激光数选择500W/2x500W/4x500W，光斑直径80-120μm，可打印20-120μm分层厚度粉末，可根据不同场景、不同需求、不同工艺选择最优配置，有针对性的为您提供最适合的生产力工具。 最大成型速度120cm³/h 精准光学调校，有效保证四光协调同步，精准稳定拼接，8m/s高效激光扫描，金属打印件的致密度 >99.9%，拼接区精度偏差≤±0.1mm，保证零部件打印质量的同时追求高效打印速度。 配置三级过滤、永久滤芯 风场结构优化设计，有效去除烟尘、飞溅，三级过滤、永久滤芯，有效保障设备长期稳定运行。 占地面积6.02m² 设备尺寸4.3x1.4x2.83m(LxWxH)，对安装场地要求更灵活，无需航吊，使用叉车即可完成设备的装卸、移机等操作。   EP-M400规格参数 EPHatch打印工艺规划软件 EPHatch是易加三维自主研发的工艺规划软件，支持对SLC/CLI切片文件进行加工路径填充，具备不同特征区域智能识别、工艺参数丰富、开放可调的特点，能满足不同类型零件的打印工艺需求。    EPlus 3D控制软件 EPlus 3D控制软件可完成从数据到零件加工成型的整个控制过程，同时具备过程监控及物联网等相关功能，可满足智能车间的生产管控需要。该控制软件主要由调机页面、排版页面、加工页面、报告页面构成，具备易操作、流程化、智能化等特点，用户按操作指引即可轻松完成打印任务。 易加三维专注研发工业级3D打印装备，以市场需求为导向、以技术创新谋发展，践行实干；专注生产制造稳定、可靠、一致的工业级增材制造系统，以解决行业痛点为初心，以让3d打印走向直接制造为使命，锐意进取；专注服务好每一位行业客户，以秉承深化合作互利共赢为理念，携手共促我国制造业健康发展。 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.SLM-在传统加工零件上高精度3D打印，为整体制造降本增效 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.金属增材制造行业深度：新时代新工艺，先军后民踏上新征程 4.3D打印重要进展：EOS推出可实时自动调整激光功率的解决方案

点击上方「增材制造技术前沿」快速关注专注于3D打印技术硬知识分享 近日，广东省科学院新材料研究所、湘潭大学、南方科技大学和法国贝尔福蒙贝利亚技术大学研究人员利用选区激光熔化（SLM）技术制备了具有优异机械性能（超高抗拉强度和优异延展性）的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金。系统地研究了SLM制备Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金样品的微观组织结构演变、相变、晶体织构和力学性能。相关研究成果以“Achieving ultra-high strength and ductility in Mg–9Al–1Zn–0.5Mn alloy via selective laser melting”为题发表于《Advanced Powder Materials》期刊。广东省科学院新材料研究所为论文通讯单位，湘潭大学、法国贝尔福蒙贝利亚技术大学，英国伯明翰大学和南方科技大学的研究人员参与研究工作。 原文链接：https://doi.org/10.1016/j.apmate.2022.100097 制造超高强度和延展性 Mg–9Al–1Zn-0.5Mn 合金的捷径 镁合金具有优异的生物相容性、接近人体骨骼的超低密度、无应力屏蔽现象等优点，在生物医学领域引起了人们的广泛关注。尽管镁基合金的生物降解性广泛地促进了其在生物领域的应用，但镁合金在体内降解后力学性能会显著降低，导致种植体过早断裂失效。因此设计和制备一种具有良好强度和韧性的高性能镁基合金植入物已成为当前的重要挑战之一。Mg-Al-Zn-Mn系合金是铸造镁合金中最受欢迎的成分之一。Al作为增强元素，增加逐渐材料的强度和流动性，而Zn和Mn提高了材料生物相容性、可塑性和耐蚀性。因此特别是Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金，已经成为骨植入物有前途的候选材料之一，因为它具有匹配良好的机械性能和耐腐蚀性。然而受到密排六方结构（HCP）的固有性质（在α-Mg基体中只有几个滑移系）的限制，很难在低温或室温下制备Mg合金零部件。因此，Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金只能在高温下进行。通过平衡凝固制造的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金总是具有相当大的晶粒尺寸，导致较差的机械性能（即极限抗拉强度250 MPa，延伸率< 5%）。而其他热成型技术（挤压、拉拔、轧制等）由于加工方法的特性，通常会在α-Mg中产生典型的织构，导致显微组织的各向异性，严重影响Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金的力学性能。并且这些热成型方法难以制备出具有内部复杂结构和具有曲面和超细晶格结构的植入物，因此需要新的制造方法以满足这些应用需求。选区激光熔化（SLM）可以在没有任何模具的情况下直接制造高密度的金属零件。采用 "逐点、逐线、逐层"的方法，利用一束或多束激光有选择地熔化金属粉末，在制造复杂结构零件方面具有高度灵活性。高能量输入和超高冷却速率，可以获得从微观尺度到宏观尺度的定制微观结构和可调整的复杂结构（图1）。然而到目前为止，受限于镁合金本身的多种限制和粉末获取的难度，关于SLM制备的Mg-Al-Zn-Mn合金的报道相对较少。为系统地研究SLM加工参数相互作用因素对SLM制备Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金的微观结构和力学性能的影响，这项研究采用中心复合设计（CCD）实验并对样品进行了分析。详细研究了凝固过程、微观结构演变和强化机制，以填补SLM制备Mg-9Al-1Zn-0.5Mn的研究空白，并为SLM制备用于生物医学的高性能Mg合金提供理论指导。 图1 SLM打印的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn样品的强化机制-贡献雷达图；(b) SLM 制造的不同类型的生物医学植入物 广东科学院新材料研究所提供的原料为气雾化Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金球形粉末（图2），粉末粒度分布（D10=24.6μm、D50=41.6μm和D90=62.7μm）。为减少在SLM过程中Mg-9Al-1Zn-0.5Mn粉末氧化甚至爆炸的可能性，研究团队开发了用于制造镁基合金的自制SLM系统（GDINM-D150），如图3所示。专门定制了一个防爆过滤系统，用于储存回收镁基合金粉末。样品打印采用多种扫描策略，旋转角度为67°。为避免SLM工艺中的氧化，采用高纯度氩气作为保护气体，成形仓氧含量始终低于30ppm，制备的实体样品如图2b所示。 图2 （a）带有粉末尺寸分布插图的合金粉末形态；（b）典型SLM制备Mg-9Al-1Zn-0.5Mn样品 图3 研究团队自行开发的SLM设备，专用于Mg合金的打印 采用响应曲面法对打印样品的相对密度和维氏硬度进行测量分析，结果表明使用优化的SLM工艺参数（即P=120 W、v=500 mm/s和h=45μm）制备了具有高相对密度（99.5±0.28%）、良好显微硬度（95.6±5.28HV0.1）、优异强度（UTS=370.2 MPa）和延展性（10.4%）的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn样品（图4）。 图4 激光功率、扫描速度和扫描间距对制备样品相对密度和维氏硬度的影响规律 SLM制备Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金样品中存在激光扫描过后的轨迹（粉色箭头）和熔池形貌（红色箭头），大量等轴晶在熔池中心形成，而在熔池边界仅形成少量柱状晶（蓝色箭头）。同时在熔池边界处形成一些不规则的微孔（紫色箭头），这主要与能量输入不足导致的融合不足，以及在SLM过程低沸点的锌蒸发有关。研究发现在样品不同横截面上存在亚结构，在XY横截面上仅检测到含有细小蜂窝状结构的致密等轴晶粒。相反，在熔池内尤其是在边界区域，是由等轴晶和柱状枝晶组成的梯度结构（图5）。SLM工艺导致的重熔现象不仅导致XZ面上的等轴晶粒比XY面上的少，而且由于SLM固有的热处理效应导致枝晶粗化。柱状晶沿熔体流动方向倾斜生长，熔体流动冲刷了柱状晶前端的富溶质层，导致枝晶尖端周围溶质分布不均。因此朝向熔体流动方向的溶质浓度低于远离熔体流动方向，从而进一步抑制远离熔体流动的晶粒生长，因此晶粒生长方向偏向激光扫描方向。XZ横截面上的平均晶粒尺寸（3.11±0.118μm）比XY面的晶粒尺寸（1.95±0.125μm）粗59.49%。并且亚微米晶粒（<1μm:7.18%）和超细晶粒（1-2μm:66.82%）的比例低于XY面晶粒（图6）。TEM表明SLM制备的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn样品在等轴晶中（1.58±0.367μm）存在大量均匀细小分布的纳米颗粒，大的球形纳米颗粒（~95nm）被钉扎在位错线周围，导致形成位错墙。SAED和EDS结果表明这些纳米颗粒为球形β-Al12Mg17相、长板条状β-Al12Mg17相。同时在样品中的亚晶界周围也发现了大量短棒状富锰颗粒，主要为Al8Mn5纳米颗粒。其中这些β-Al12Mg17纳米颗粒主要来源于原始粉末（图7和8）。 图5 SLM制备的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn样品微观结构特征：（a-c）XY面OM图、SEM和元素分布图；（d-f）YZ面OM图、SEM和元素分布图 图6 XY面和YZ横截面SLM制备Mg-9Al-1Zn-0.5Mn样品EBSD结果 图7 SLM制备Mg-9Al-1Zn-5Mn样品的TEM结果 图8 SLM制备Mg-9Al-1Zn-5Mn样品的STEM-EDS结果和Mg-Al-Mn三元相图 不同工艺制备的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn具体机械性能如图9和表1所示。SLM样品（95.6±5.28 HV0.1）的平均显微硬度比粉末（73.3±6.89 HV0.1）和铸造样品（74.04.01 HV0.1）高30.1%左右。不止如此，SLM制备的样品所有机械性能指标都比铸造样品好得多。SLM制备的样品抗拉极限和延伸率（370.2MPa和10.4%）分别比铸造试样（150.8MPa和2.5%）高145.5%和300%。并且SLM制备的样品具有良好弹性模量（39.8–42.4GPa）接近人类皮质骨的弹性模量（10–30GPa），显示出良好的骨植入应用前景。 图9（a）Mg-9Al-1Zn-0.5Mn样品不同状态下显微硬度和（b）拉伸曲线 表1 Mg-9Al-1Zn-0.5Mn样品在不同状态下的力学性能 通过不同工艺制备的生物医学镁合金的性能气泡图 总的来说，这项研究通过SLM技术直接制备了具有超高抗拉强度和优异延展性的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金试样，系统地研究了样品的微观组织结构演变、相变、晶体学织构和力学性能。主要结论为：使用优化的SLM工艺参数（即P=120 W、v=500 mm/s和h=45μm）制备了具有高相对密度（99.5±0.28%）、良好显微硬度（95.6±5.28 HV0.1）、优异强度（UTS=370.2 MPa）和高延伸率（10.4%）的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金；SLM制备的样品中存在α-Mg基体、球状和棒状β-Al12Mg17、Al8Mn5纳米析出相，这些SLM样品由XY面上的超细等轴晶和XZ面上的梯度微观结构组成。相比较铸造态样品，SLM制备的样品力学性能更加优异，最高抗拉强度为370MPa，延伸率10.4%。同时制备的Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金试样弹性模量接近人类皮质骨的弹性模量，这项研究填补了SLM制备Mg-9Al-1Zn-0.5Mn合金的空白，为SLM制备用于生物医学的高性能Mg合金提供理论指导与参考依据。该项研究工作得到广东科学技术研究院 （2021GDASYL-20210102005）、广东省基础与应用基础研究基金项目（2020A1515111031、2021A1515010939）、中国科协青年优秀科学家资助计划（YESS20210269）和广州市重点领域研发计划项目（20200702008）等项目的支持。论文引用：Cheng Chang，Hanlin Liao，Lin Yi，Yilong Dai，Sophie C. Cox， Ming Yan，Min Liu，Xingchen Yan，Achieving ultra-high strength and ductility in…

4月19日，NASA技术团队在Nature发表了关于最新开发的GRX-810超级合金的相关研究，涉及其微观结构、机械性能以及与当前同类型增材制造合金的比较。3D打印技术参考于去年4月首发了对该材料的解析，这是一种采用热力学计算和3D打印协同开发的具有突破性性能的新型高温合金，NASA团队目前已经成功采用粉末床熔融工艺实现了其制造，而与新材料开发相关的3D打印工艺则多是采用激光能量沉积。 多主元素合金具有强大的机械和抗氧化性能，尤其适合于极端环境使用。NASA团队使用模型驱动的合金设计方法和基于激光的增材制造开发出了这种新材料——氧化物弥散强化型NiCoCr合金。无需机械或原位合金化，借助粉末床激光熔融工艺就可以将纳米级的Y 2 O 3颗粒分散到整个微观结构中，该材料展示了在1093°C下与广泛使用的增材制造传统多晶变形镍基合金增强两倍的强度和抗氧化性，以及提高了1000 多倍的蠕变性能。这种合金的成功开发显示出与过去的“试错”方法相比，模型驱动的合金设计能够使用更少的资源实现更佳的材料组分组成，展示了利用弥散强化与增材制造工艺相结合的未来合金开发将加速革命性材料的出现。 https://www.nature.com/articles/s41586-023-05893-0 将重量百分比为1%的Y2O3包覆在NiCoCr粉末颗粒上 多主元素合金又被成为高熵合金，具有高抗拉强度和延展性，在航空航天和能源等需要在高温和腐蚀性环境中使用的组件制造显示出巨大潜力。而氧化物弥散强化高熵合金则可以对后者的高温强度和蠕变性能等带来改善，以往在3D打印过程中引入弥散强化的手段通常是借助机械合金化、原位合金化或化学反应，但这些方法通常使过程变得复杂且可重复性存在不足。NASA团队使用了一种不需要任何粘结剂、流体或化学反应的高能混合过程，成功将纳米级的Y2O3涂覆到NiCoCr金属粉末上。此过程不会影响粉末球形形态，对于高质量粉末床3D打印制造至关重要。使用这种方法，研究人员3D打印出的新合金与之前相比，1093°C时的抗拉强度提高了35%，延展性提高了三倍。 在该研究的基础上，NASA团队采用相同的方法进一步优化了NiCoCr合金系统，研究证实了模型驱动的合金设计和3D打印工艺的成熟，可以生产具有以前传统制造技术无法实现特性的下一代材料。 研究使用的粉末原材料（粒径为10-53μm）与纳米级Y2O3（直径为100–200 nm，纯度为99.999%）使用高能声学混合器混合，然后使用筛网去除大的氧化物或金属粉末颗粒。研究探索了NiCoCr、NiCoCr-ODS、NiCoCr-ODS，添加少量Re (1.5 wt%) 和B (0.03wt%) (ODS-ReB)的合金。 1093°C高温拉伸试验显示了五种合金的强度和伸长率差异，发现非ODS NiCoCr样品的强度和延展性低于NiCoCr-ODS样品。事实上，通过简单地掺入Y2O3颗粒，NiCoCr的强度增加了，延展性提高了两倍。这突出了这些氧化物在高温下提供的强化效果。向NiCoCr-ODS中少量添加Re和B似乎略微提高了合金的强度。值得注意的是，与其他ODS合金相比，GRX-810显示出更高的强度和延展性；事实上，GRX-810提供了两倍的强度和三倍以上的延展性，使其成为一种性能更高的高温合金。一个令人惊讶的结果是，非ODS GRX-810的强度，尽管延展性有限（与非ODS NiCoCr合金相比），但其似乎与成品GRX-810的强度相当。这一发现表明强度的提高是由于基础成分，而氧化物是延展性提高的来源。 GRX-810、非ODS GRX-810、锻造Haynes 230、锻造625和718相比，不同合金之间的强度和伸长率方面几乎没有差异，尽管与其他三种合金相比，GRX-810确实提供了略高的抗拉强度。HIP室温测试提供了一些强度变化，因为ODS合金能够在该处理步骤后保持更高的强度。打印态和HIP GRX-810在不同温度下的拉伸性能显示了两个值得注意的观察结果：首先，与 HIP GRX-810 相比，打印态的GRX-810始终提供更高的强度；其次，GRX-810提供了意想不到的低温拉伸性能，表明纳米级氧化物在这些低温下不会对合金强度产生不利影响。 GRX-810和NiCoCr成分空间的建模   a.测试材料在1093°C 下的工程应力-应变曲线；b.不同合金之间的极限抗拉强度比较；c. 1093°C下的蠕变曲线；d .包括与GRX-810 曲线的相同测试   1093°C和1200°C下的循环氧化结果   GRX-810的蠕变断裂寿命与当前的增材制造高温合金对比 蠕变试验也在1093°C下进行以比较这些合金的性能。数据显示，在1093 °C和20MPa下，HIP GRX-810在蠕变6500小时后破裂，而打印态样品在1%应变（超过2800 小时）时终止，其他非ODS合金在40小时内破裂。 与NiCoCr基体和NiCoCr-ODS合金相比，GRX-810表现出显著改善的蠕变断裂性能。此外，与目前最先进的增材制造高温合金（超级合金718、625和Haynes 230）相比，GRX-810在1093°C下的蠕变寿命提高了几个数量级。 总之，NASA研究团队介绍了一种新型NiCoCr基ODS合金GRX-810的设计、表征和性能，与当前的合金相比，它在极端环境中具有卓越的性能。在合金设计中使用计算模型产生了一种平衡性能和可加工性的成分，先进的表征可以深入了解底层的微观结构和机制。与目前使用的高温合金相比，GRX-810在1093 °C 下的蠕变性能提高了几个数量级，从而能够3D打印制造在极端环境中使用的复杂部件。 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; 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.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 3.天津大学：抑制激光增材制造镍基高温合金热裂纹的新合金设计方法 4.顾冬冬教授总结回顾-金属激光增材制造技术在高端领域的应用与研究!

3D打印能够制造许多独特的、经过优化设计的几何形状，这使3D打印零件的结构设计越来越复杂。而且，通常认为该技术能够以与批量制造简单形状相同的价格批量制造超级复杂的形状。这句话被认为是对3D打印技术优势的重要描述，但实施过程其实要更为复杂。 高度工程化的组件可以具有大量的点阵、内部腔室、特殊纹理和其他结构细节，生成的文件的大小也呈爆炸式增长。这导致即使在非常快的计算机上处理这些文件也很繁琐，这些结构可能还具有颜色、渐变部分、多材料等，因此会占用大量存储空间，使文件的处理过程变得缓慢。 近日，3D打印技术参考注意到，EOS和nTopology正在合作解决庞大文件的处理问题。这一解决方案称之为“隐式互操作”，这是一个针对文件的数据量缩减程序。据称，该程序可以将文件大小减少99%，并将文件的加载速度提高60%，从而使文件的生成速度提高500倍。从2023年6月开始，EOSPRINT2.14将采用隐式互操作插件。 除了节省时间之外，隐式互操作还保持了原始文件的保真度和设计意图。它跳过了网格创建和渲染步骤（这可能需要几分钟、几小时甚至更长时间，具体取决于文件的复杂程度），直接将数据传输并保存在隐式建模文件中。如今，研究团队希望让这些类型的文件能够在软件程序之间交换，因此有了隐式互操作的称号。  Siemens Energy开发的热交换器，以前由于文件过大而无法打印 由Siemens Energy在nTopology中设计的工业热交换器，由于当前数据传输格式的限制，该设计以前无法制造。通过程序缩减，该换热器的数据量减小为只有1MB，因此可以更快地导入EOSPRINT。EOS和nTopology还希望通过3MF联盟对隐式文件格式进行标准化。 nTopology中热交换器设计的剖面图，热交换器中冷热流体的路径是可见的 nTopology中热交换器设计的剖面图，具有大量格子结构  nTopology首席执行官Bradley Rothenberg表示，“nTopology开启了设计自由，使工程师能够设计出他们以前无法设计的产品，但他们也发现了打印这些设计时的数据瓶颈。我们专注于开发工程师的有用工具——不仅设计而且生产这些部件——我们与EOS合作提出了一个解决方案来打印这些复杂的部件。我们期待在与OEM的这种合作伙伴关系的基础上推动整个行业发展。“EOS软件产品线经理Alexander Bockstaller表示，“随着拓扑优化、衍生式设计和DfAM等现代设计方法的兴起，零件几何形状的复杂性一直在飙升。此类复杂模型的离散化通常会导致文件大小超过几千兆字节，这使得它们在后续生产步骤中的处理变得非常具有挑战性，EOS解决了这个问题并推动了隐式几何表示的标准化，这使得打印以前无法打印的设计成为可能。” 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.晶格结构3D打印机遇与挑战并存——设计与可制造性分析 2.47页电子书！全面了解3D打印塑料材料种类、属性和应用 3.RAYSHAPE完成A+轮融资，发布4K大尺寸DLP 3D打印机 4.中国航天日 | 铂力特2022年航天金属3D打印重要应用案例

铝合金是一种重要的轻质金属结构材料，广泛应用于航空航天和交通运输等领域。行业的快速发展对铝合金零件的服役性能和制备过程都提出了更高的要求，传统减材制造已难以满足对铝合金零件高效敏捷、绿色环保的制备要求。增材制造作为一种新兴的快速成形技术，为铝合金零件的制备提供了一个崭新的思路。然而，由于增材制造的工艺特点和铝合金的本征性质，通过增材制造技术制备的中高强铝合金零件中易形成诸多缺陷，严重损害其力学性能，限制其实际生产应用。 北京理工大学程兴旺教授团队综述了增材制造中高强铝合金零件中的缺陷类型及其成因，并从优化工艺参数、合金成分和添加形核剂三个方面，重点讨论了目前消除增材制造中高强铝合金零件中缺陷，改善其力学性能的进展及发展趋势，并指出未来改善增材制造中高强铝合金微观组织和力学性能的努力方向应为综合调控工艺参数和合金成分，进一步探索增材制造铝合金的最佳热处理工艺，从而获得高强塑性增材制造铝合金。    增材制造中高强铝合金的缺陷 目前，增材制造中高强铝合金仍然存在一些不可忽略的问题和挑战。一方面，在激光／电子束增材制造过程中会引入很大的温度梯度和凝固速率，这将导致极高的冷却速率，因此容易形成柱状晶晶粒形貌；另一方面，由于中高强铝合金的某些本征性质，通过增材制造技术制备时容易形成各类缺陷而损害其性能。目前可用于增材制造的铝合金还局限于近共晶成分铝合金，如AlSi10Mg，AlSi12，AlSi7Mg0.3，Al-10Ce和Al-Ni合金等。 1. 热裂纹铝合金在增材制造过程中表现出极高的热裂纹敏感性，其中以凝固裂纹问题最为严重。热裂纹往往会沿着粗大柱状晶之间的晶界开裂，并贯穿于多层打印层之间，严重损害其机械强度、疲劳寿命和断裂韧度。铝合金极高的热裂纹倾向性主要与本征性质有关。2. 孔洞孔洞的存在也会 降 低 材 料 的 致 密 度 而 损 害 其 性能。中高强铝合金在增材制造过程中易形成匙孔、气孔和未熔合缺陷。  各类孔洞尺寸示意图：a）匙孔；b）气孔；c）未熔合缺陷 3. 元素挥发增材制造过程中的激光能量较高，若合金中某些元素的沸点低于合金母材沸点，则可能会发生选择性蒸发。铝合金粉末中的Mg、Zn等元素在较高激光功率熔融时易挥发 ，合金成分易发生波动而引起成分变化，这将改变材料的凝固组织、力学性能和耐腐蚀性等。 4. 氧化现象由于氧化铝的热力学稳定性较高，铝合金粉末表面极易产生氧化膜。尽管增材制造过程中不断充入惰性气体，但真空腔室中仍会有0.1%-0.2%的氧气残留，这导致在逐层打印过程中会发生氧化现象 。一方面，增材制造过程中的氧化现象会显著降低增材制造铝合金的零件质量；另一方面，打印层之间的氧化会导致下一打印层中的合金粉末颗粒团聚，使粉末分布不均匀，严重损害零件的结构完整性和精度。因此，抑制氧化膜的形成不仅可以提高增材制造铝合金零件的质量，还可以有效改善其力学性能。增材制造相关参数增材制造常规的工艺参数可分为能量相关工艺参数和几何相关工艺参数。能量相关工艺参数包括激光功率、扫描速度、束斑直径等，与金属粉末颗粒的逐点熔化有关，主要保证提供连续的能量输入；而几何相关工艺参数包括激光间隔距离、层厚、扫描方式等，体现了各扫描轨道和各层的熔融制造存在一定间隔。由于增材制造逐点、逐道次、逐层的制造特点，故在制造过程中存在本征的层间停留时间等非常规工艺参数，这些增材制造工艺参数也会对成品零件的微观结构和力学性能产生显著影响。 合金成分是关键要素 合金成分决定了溶质原子的分布情况和扩散过程，而溶质原子是产生成分过冷的根本原因，因此合金成分对晶粒形貌有着决定性作用。在增材制造中高强铝合金时，可以通过调控合金元素含量而优化合金成分，也可以通过添加形核剂而引入异质形核位点，二者都可以用于改善增材制造中高强铝合金的微观组织并提高其力学性能。 END 总而言之，工艺参数和合金成分是影响增材制造中高强铝合金的微观结构和力学性能的两个关键性因素，二者相互影响、相互依存，均通过控制热作用和溶质再分配作用而影响增材制造中高强铝合金的微观组织和力学性能。然而，当前有关增材制造中高强铝合金的研究中，针对工艺参数和合金成分的优化探索较为分裂，在未来，需要将二者相结合、相配合，以综合改善增材制造中高强铝合金的微观组织和力学性能。值得注意的是，增材制造铝合金时Mg、Zn等元素的挥发会使合金成分发生波动，在通过调控合金元素含量或添加形核剂而优化晶粒形貌的研究中，合金成分更是发生明显改变。此时，适用于传统铝合金的热处理方法已不再适用于增材制造铝合金，因此，未来需要进一步探索增材制造铝合金的最佳热处理工艺，从而获得高强塑性增材制造铝合金。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.北理工院士团队：采用国产多激光金属3D打印装备制备出高铁刹车盘 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 4.永年激光金属3D打印新产品和科技成果通过鉴定——国内领先、国际先进

4月21日下午，RAYSHAPE举办了Shape 4K大尺寸DLP 3D打印机发布会暨铼赛智能A+轮融资签约仪式。活动现场汇聚了3D打印行业、投资、媒体等相关领域的代表，共同见证了RAYSHAPE的创业初心，及其在3D打印领域的商研新成果和发展新势能，也为RAYSHAPE未来描绘出了一幅宏伟的新蓝图。 RAYSHAPE创始人刘震致辞 活动开始，创始人刘震分享了公司的创业历程和最新动态——介绍了在过去几年所取得的成绩和未来的发展方向，同时宣布了A+轮融资顺利完成的好消息，并表示本次融资将用于公司在3D打印技术上的持续研发和推广，以向客户提供更优质的3D打印创新解决方案为使命，继续坚守3D打印技术普惠的初心，为公司未来的创新发展提供强有力的支持，为行业新发展带来更加积极可持续的影响。随后，投资人代表李忠雨与刘震共同完成了RAYSHAPE A+轮融资签约仪式。 RAYSHAPE创始人刘震与投资人代表签约1500+100+20+ RAYSHAPE自成立以来累计研发了近20款光固化3D打印机，以及超20款光敏树脂，全球专利数量超25件。 目前已出货超过1500台Shape系列桌面型专业级光固化设备，超过100家大企业和院校购买P系列工业级光固化设备。 自研的高性能树脂拓展了丰富的应用场景，推动了产品在消费电子、低压电器、光电、医疗器械、齿科、文创等行业采用3D打印技术制造功能原型、模具、产线夹治具、精密部件小批量生产、种植导板、正畸牙模，在各行业积累了丰富的客户案例，如施耐德、华为、大疆、索尼、牙博士口腔、瑞尔口腔等等，取得了良好的市场口碑。 自2019年7月成立至今，不到四年的时间内成功完成4轮融资，累计完成近亿元融资。目前建设有2400m2的研发中心，3000m2的工厂可月产300台打印机。除此之外设立了两家海外子公司，拥有60家海外代理商。 Shape 4K 大尺寸DLP 3D打印机 RAYSHAPE同时发布了3款新品3D打印机，其中Shape 4K大尺寸DLP 3D打印机最为值得关注。RAYSHAPE工艺应用总监兼资深产品经理马河祥，带来了以Shape 4K大尺寸DLP 3D打印机为主的新品讲解，包括该款自研光固化3D打印机的产品特点、技术创新点及应用亮点等。RAYSHAPE 3款新设备正式亮相（右到左：Shape 4K、Shape 1+ 300和 Edge S1） 该款设备继承了RAYSHAPE Shape系列产品一贯优异的使用体验，同时，得益于4K DLP光机在精度与成型尺寸方面的平衡表现，Shape 4K不仅可以打印更高精度的零件，更可以制作大尺寸零件或批量化地加工小尺寸零件，大大拓展了专业级光固化3D打印机的使用场景。 RAYSHAPE工艺应用总监兼资深产品经理马河祥带来新品讲解 此外，RAYSHAPE还推出了两款面向工业领域的专业级设备——Edge S1和Shape 1+ 300。这些，都体现了RAYSHAPE在光固化3D打印领域深耕客户需求、积极寻求市场突破的领先地位和科创实力。推动行业深度应用合作 RAYSHAPE销售总监戴洧现场分享了公司和非凡士的合作感言，并宣讲了在中国大陆市场RAYSHAPE的发展情况和未来计划。随后，2022年度优秀代理商颁奖仪式隆重进行，以表彰合作伙伴为RAYSHAPE在市场拓展和推广方面所做出的杰出贡献。 2022年，RAYSHAPE在新品推出、人才引进、海外新市场拓展等方面，RAYSHAPE取得的显著进展不仅彰显了公司的技术新实力和市场新表现，也充分传达了该公司“求实创新、专注极致”的创业精神。 RAYSHAPE 销售总监戴洧现场分享与非凡士合作感言 此次活动展示了RAYSHAPE的最新科技成果，同时向行业宣告了中国3D打印企业的创新实力。未来，RAYSHAPE将继续专注于光固化3D打印技术的研发和创新，不断推出更具有竞争力的产品和应用解决方案，帮助合作伙伴推动行业变革和可持续发展。 同时，RAYSHAPE也将继续发挥其领军优势，积极响应国家的政策号召，为3D打印行业带来更多的新势能，探索更广阔的市场前景和更广泛的应用落地，为数字化智能制造领域不断加码，做出更大贡献。  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.RAYSHAPE向全球展示精密光固化3D打印解决方案 2.成立三年，国产高性能DLP 3D打印机畅销10余国家和地区 3.光固化3D打印 | 铼赛智能获ISO 13485医疗器械质量认证 4.金属增材制造行业深度：新时代新工艺，先军后民踏上新征程

航天领域大尺寸结构件通常为单件或小批量，开发专用模具十分耗时，且费用昂贵，增材制造通过逐层累加的制造方式，具有制造流程短、不受零件复杂程度的影响，可实现复杂、大尺寸结构件快速制造，已受到航天制造领域的广泛重视与应用。以大型激光选区熔化（SLM）设备制造为切入点，研究开发能够解决航天整体复杂结构件难加工甚至无法加工问题的制造技术途径，已成为先进制造技术的重要发展方向和前沿热点课题。 自2017年，永年激光就已认识到火箭、导弹发动机和航空发动机的增材制造需要大型粉末床激光选区熔化SLM设备。技术源于国家“万人计划”、清华大学颜永年教授及团队40多年3D打印技术的科研成果，永年激光坚持自主原始创新和“产学研用”协同创新相结合，成功研制成形尺寸1000×1000×800mm金属粉末床4激光选区熔化3D打印设备，并获得江苏省“专精特新”产品认证和江苏省机械工业科技进步一等奖。   在成功研制YLM-1000的基础上，于2021年 1月立项新产品研制任务：面向航空航天大尺寸复杂构件的多激光粉末床增材制造装备(YLM-1000-B)。历时2年，永年激光克服新冠疫情等多重困难，创新研发了多激光分区全覆盖冗余扫描技术，确保了1000mm×1000mm×1000mm空间内构件的高效、高可靠成形，可满足航空、航天、燃气轮机、新能源汽车、医疗器械、模具等大型复杂功能结构件制造的需要。   YLM-1000B是在1000型设备基础上推出的一款先进SLM设备，配备8激光器8振镜，首次采用机内垂直移动成形缸系统，可原位取件，大大简化了机器结构；采用多面可开启手套箱，有利于原位叉出成型件，大大方便成形板安装和调试，方便大型成形件清粉操作；基于驱动箱的重载斜齿轮-齿条寸动系统，保证10吨承载量，具有寸动的高精度和高稳定性。 2023年4月15日，江苏省机械行业协会组织专家对江苏永年激光成形技术有限公司完成的“面向航空航天大尺寸复杂构件的多激光粉末床增材制造装备（YLM-1000-B）”进行新产品和科技成果鉴定。  鉴定委员会听取颜永年教授代表项目组关于“大尺寸复杂构件的多激光粉末床增材制造装备（YLM-1000-B）”的研发情况、试制总结和技术工作总结等汇报，仔细审阅鉴定材料、察看现场、询问相关技术问题。经专家委员会鉴定认为该项目提供鉴定的资料齐全、规范，符合鉴定要求，技术处于国内领先、国际先进水平。  近期，科技部发布“增材制造与激光制造”重点专项2023年度项目申报指南，明确提出：面向航空航天领域大尺寸复杂精密构件和组件整体化制造重大需求。因此，永年激光研制的新产品YLM-1000-B装备，为下一阶段研制和承接国家科技攻关项目，起到“承上启下”和技术验证等关键作用。    目前国外制造商已经将航空、航天和新能源轻量化汽车领域中小型零件增材制造转向更大规模和尺寸的应用。永年激光将瞄准国际科技前沿和国内重大装备需求，向着更大成形尺寸、更高成形效率、更高可靠性方向迈进，以科技创新引领行业高质量发展。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.国内LPBF大尺寸金属增材制造制造装备汇总 2.SLM-在传统加工零件上高精度3D打印，为整体制造降本增效 3.金属增材制造行业深度：新时代新工艺，先军后民踏上新征程 4.47页电子书！全面了解3D打印塑料材料种类、属性和应用

北京时间4月20日晚，SpaceX第一艘完全集成的Starship（又称星际飞船、星舰）首次发射，升空后一级就要多台发动机工作不正常，升空2分30秒后火箭姿态失稳并开始旋转，最终解体爆炸。 在通往成功的道路上总是要经历无数次失败，其可重复使用的猎鹰火箭就是最好的例子，而后者也是当前最成功的商业发射火箭。在升空前夕，马斯克便有降低预期的表示，“成功不是我们应该期待的”，在星舰后爆炸后其表示，“成功来自于我们学到的东西，今天的测试将帮助我们提高星际飞船的可靠性”。 Starship由第一级的超重型火箭助推器和第二级的航天器组成，两级火箭都设计为可重复使用，可在发射塔上进行受控着陆并在数小时内重新飞行。星舰全箭直径9米，高约120米，起飞总推力达到7590吨，是当前人类建造的最大规模的火箭，其旨在将宇航员和货物运送到地球轨道、月球、火星甚至更远的太空。Starship两级结构均由猛禽发动机提供动力，其中高达69米的巨大一级助推器装有33台，二级航天器部分装有6台。 当前人类建造的最大规模的火箭 与之前的许多其他运载火箭一样，Starship拥有大量3D打印部件。自从2018年底开始建造第一批原型以来，马斯克曾多次谈到SpaceX在星舰的设计和生产中使用3D打印技术。最早的例子之一是2017年9月在澳大利亚举行的国际宇航大会上的一次演讲中，当时他强调了使用3D打印制作星舰的重要性，并表示“我们确实在对大量投资3D打印，这可能会成为我们制造火箭结构的主要方式。” 马斯克表示，SpaceX的目标是将3D打印技术用于星舰尽可能多的部件，包括发动机和机身，并已经打印了广泛的部件，如燃烧室和喷嘴延伸件，以及整个航天器中的各种支架、配件和其他元件。该公司还投入巨资开发新的3D打印技术和材料，旨在进一步提高其制造过程的速度、质量和性能。 高达69米的巨大一级助推器装有33台猛禽发动机 为加快生产速度和提高设计灵活性，Starship上的3D打印部件使用了多种3D打印技术生产，包括粉末床激光熔融和和电子束熔融。总的来说，3D打印一直是SpaceX能够快速制作原型和迭代星舰设计以及生产高精度和高性能零件的关键因素。 作为在航空航天工业中使用增材制造技术的先驱，SpaceX一直在广泛利用该技术为其火箭和航天器制造零件，尤其是那些使用传统方法难以或不可能制造的零件。该公司3D打印应用相关的信息透露很少，据外媒介绍，SpaceX使用粉末床激光熔融工艺3D打印制造复杂的发动机部件，如为星际飞船和超重型助推器提供动力的猛禽发动机的喷油器板。此前，Merlin发动机（设计用于为猎鹰 1 号、猎鹰 9 号和猎鹰重型运载火箭提供动力）也需要3D打印部件，尤其是推力室、喷嘴和喷油器。  SpaceX 3D打印的部分组件如下： 发动机部件：龙飞船自燃推进剂发动机使用通过EBM工艺制造了钛合金发动机舱，使用SLM工艺制造了猛禽发动机的涡轮泵外壳。 燃料系统组件：3D 打印了为火箭发动机提供燃料的系统组件，如燃料歧管。 隔热罩：为将宇航员运送到国际空间站，SpaceX建造了带有3D打印隔热罩的Crew Dragon航天器，旨在重返地球大气层时保护太空舱及其乘员。 阀门和配件：用于火箭和航天器的3D打印阀门和配件，用于控制推进剂流量和其他流体。 有效载荷整流罩：3D打印了用于在发射期间保护卫星和其他有效载荷的整流罩组件。 栅格舵：猎鹰火箭一级的栅格舵也采用3D打印制造，它是一种火箭飞行姿态控制装置。 在过去的几十年里，SpaceX与几个3D打印品牌合作为其火箭制造零件，最著名的是EOS、Concept Laser（GE 公司）、Velo3D、SLM Solutions、Stratasys和3D Systems。 SpaceX与Velo3D建立了紧密的关系，后者表示，SpaceX选择其Sapphire系统是因为它能够生产质量和性能始终如一的部件，即使是复杂的几何形状和具有挑战性的材料。虽然具体的合作细节并未公开披露，但该公司在本次星舰发射之后即向SpaceX表达祝贺，并表示“对于新的太空行业和全人类来说，这是一个巨大的里程碑，我们很荣幸能与像SpaceX这样的创新型客户合作，他们正在突破各自行业的可能性极限”！ 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.SLM-在传统加工零件上高精度3D打印，为整体制造降本增效 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.电弧增材制造获评中国航天科技集团2022年度十大技术突破 4.人族火箭发射升空，即是3D打印技术大规模应用的重要里程碑