北美金属粉末工业联合会自几十年前便开始举办设计卓越奖竞赛，旨在展示粉末冶金行业的技术能力和创新成果。随着金属粉末3D打印技术的商业化成功，该竞赛吸引了越来越多的增材制造领域参赛者。2024年的竞赛中，不仅有传统的“压制烧结”粉末冶金和金属注射成型参赛作品，还涌现了大量创新的金属增材制造作品。 在2024年的设计卓越奖竞赛中，共有十个特等奖和十七个杰出奖被授予。本期内容，3D打印技术参考重点介绍金属增材制造类别的获奖作品。 汽车行业作品 由Divergent Technologies公司设计用于Czinger 21C超跑的CZV发动机排气尾端，获得了特等奖。该部件采用激光粉末床熔融（PBF-LB）技术制造，内置蜂窝结构经过优化以减轻重量、平衡和优化压力降。通过增材制造技术，该部件的设计、制造和测试在不到一个月内完成，而传统制造方法则需六个月。 由Azoth3D为通用汽车设计，用于全电动凯迪拉克Celestiq车型的安全带支柱调节导向环获得了杰出奖。该部件采用粘结剂喷射（BJT）技术制造，经烧结后达到97%的相对密度，并经过多层镍铬镀层处理以提高耐腐蚀性和耐磨性。作为通用汽车首款安全相关的3D打印金属部件，它推动了金属增材制造在汽车领域的边界。 粘结剂喷射3D打印技术使该部件的组装从四个独立组件减少为一个完整组件，从而节省了时间和成本。粘结剂喷射3D打印技术还使该部件针对目标强度和重量性能进行了优化。 国外军械 由澳大利亚Amaero及其客户Wedgetail Industries设计的枪械消音器获得了特等奖。该消音器采用PBF-LB技术制造，可选用Ti6Al4V或Inconel 718材料。与传统通过多个精密机械加工部件组装而成的消音器不同，金属增材制造能够创建无机械接头的复杂设计，实现传统制造方法无法达到的设计细节。 医疗器械 由3DEO及其客户Zimmer Biomet设计的骨髓采集器部件获得了特等奖。该部件采用基于烧结的粘结剂喷射增材制造技术，结合了粘结剂喷射（BJT）和CNC机械加工的优点，减少了后处理操作的复杂性和成本，同时提高了生产效率和部件精度。 由Azoth3D及其客户Sur-Set Connect LLC设计的电医疗连接器组件获得了杰出奖。这些组件包括固定螺钉、螺钉块和弹簧外壳，用于与导管配合，并向外科医生提供机械反馈。由于部件尺寸小且复杂，最初使用BJT技术时遇到清粉问题，后改用Xjet的材料喷射（MJT）技术成功解决。 工业应用 由Kennametal Inc.设计，用于电动汽车电机定子孔的加工的定子镗孔刀具获得了特等奖，它可以在一次加工中同时加工两种直径。该工具采用PBF-LB技术制造，设计允许组件的大部分实现自支撑，从而减少了后处理操作的需要。3D打印工艺能够生产更轻的工具，方便手动和自动工具处理，以及实现更快、更高效的机床主轴加速。 由APG-MIM设计的150mm气动夹头卡盘夹爪获得了杰出奖，该部件用于精密车削过程中的工件夹持。这些夹头采用Tritone Technologies的Moldjet技术制造了复杂的含有内部晶格结构的部件。该技术集模具打印、金属注射与脱脂烧结为一体，避免了粉末的参与，是一种小众类型的3D打印技术。 END 总的来说，在2024年的MPIF设计卓越奖竞赛中，金属增材制造技术凭借其独特的创新能力和广泛的应用前景，成为焦点。获奖作品覆盖了从汽车行业的高性能部件、军事枪械的复杂消音器，到医疗器械的精密零件和工业应用中的高效工具，充分展示了金属增材制造在多个关键领域的卓越表现。 这些作品不仅体现了技术上的突破，还展示了增材制造在设计灵活性、材料选择和成本效益方面的显著优势。随着技术的不断发展和市场的日益扩大，金属增材制造有望在未来继续推动制造业的转型升级，为更多领域带来革命性的变化。 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： 1.3D打印高性能铝合金最新发展概况2024，多样化特性解锁无限应用潜力 2.国际汽联公布赛车可使用的3D打印材料和允许制造的组件范围 3.论坛：粘结剂喷射3D打印全球大厂联袂同台，深度剖析新技术对传统制造的挑战与机遇 4.西门子与EOS合作：革命性3D打印机械手臂末端夹具的绿色创新

3D打印技术参考注意到，通用电气 (GE) 航空航天公司已于7月向飞机制造商交付了用于波音777X的首台GE9X发动机生产版本。GE9X是当前世界上推力最强大的喷气发动机之一，最大推力能够达到60.8吨。该发动机采用了多达304个3D打印零部件，是GE在航空发动机领域应用3D打印技术的重要里程碑。 GE首次将多种材料和打印工艺投入到单一航空发动机的生产中，是新一代商用发动机家族中的巅峰之作，实现了轻量化设计、复杂结构制造和性能提升的综合效益。同时，GE还因此建立了第一个增材制造技术工业化航空航天供应链。 GE航空集团总裁兼首席执行官JohnSlattery介绍：“要想创造出改变游戏规则的产品，例如GE9X发动机，就需要世界上最出色的喷气推进技术方面的人才。“目前，没有其他航空发动机能够实现像GE9X发动机这样在尺寸，功率和燃油效率方面如此完美的结合。这款发动机将为我们的航空公司客户提供无与伦比的价值和可靠性。”本期，3D打印技术参考回顾GE9X发动机中3D打印产品的材料、工艺和性能提升情况。 GE9X发动机的3D打印零件包括228枚叶片、28个燃油喷嘴、16个粒子分离器、1个热交换器和1个T25传感器外壳以及8个导流器、1个燃烧室混合器。 TiAl合金叶片 LPT叶片采用TiAl合金，相比传统使用的镍基合金轻50％左右，具有更加优异的强度重量比。由该材料制成的叶片，会使整个低压涡轮机的重量减少20％，同时将使GE9X提高10％的推力。考虑到燃料占航空公司运营成本的比例达到25％，TiAl合金的性能便体现出极大的优势。但TiAl的激光3D打印制造非常困难，GE航空采用的是电子束粉末床3D打印工艺。 CoCr合金燃油喷嘴 3D打印的CoCr合金燃油喷嘴高度集成，但打印的结构只有喷嘴头，里面有14条精密的流体通道。新喷嘴头将原来的20个部件变成了一个精密整体，并与其它组件通过钎焊连接，喷气燃料通过喷嘴内部的复杂流道实现自身冷却。最终，新喷嘴重量比上一代减轻了25%，耐用度提高了5倍，成本效益上升了30%。GE9X发动机包含28个燃油喷嘴，打印材料为CoCr合金，工艺为激光粉末床熔融。 CoCr合金导流器 导流器的作用是减少冷却空气的残留，提高发动机的寿命。每台GE9X发动机包含8个3D打印的导流器，材料使用CoCr合金，采用激光粉末床熔融工艺。3D打印技术将13个零件合并为一个，提高了2倍的寿命。 CoCr合金燃烧室混合器 燃烧室混合器的作用是将空气和燃油充分混合，并将混合物送入燃烧室燃烧产生动力。GE9X发动机包含1个3D打印的燃烧室混合器，使用CoCr合金和粉末床激光熔融工艺，该技术将零件重量减轻了6%，寿命提高了3倍。 铝合金热交换器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的163个零件优化成1个整体构件，重量可减轻40%，生产成本可减少25%，并且可提高热交换器的使用寿命。 CoCr合金T25传感器 T25传感器外壳是第一个获得FAA认证的增材制造飞机发动机部件，在用于GE9X之前，已经为400台GE90发动机安装。该零件采用CoCr合金和粉末床熔融工艺，基于3D打印技术优化设计，将原先10个零件合为1个复杂构件直接整体制造。该零件位于高压压缩机的入口处，用于保护传感器电子元件免受冷却气流的冲击。 粒子分离器粒子分离器的作用是排出发动机中的灰尘、沙子等杂质，能够提高发动机耐久性。该部件以前从未在GE商用喷气发动机中使用，制造难度很大。工程师通过3D打印将多个部件组合成了一个单元。关于其材料和打印工艺未能查询到资料。 其他重要应用案例 合并300个零件，实现简约化制造 在GE的Catalyst涡轮螺旋桨发动机中，中框结构是一个关键的部件，它连接着发动机的多个关键组件，对发动机的整体性能和可靠性至关重要。传统上，这个中框结构由多达300个单独的零件组成，这些零件需要通过焊接、螺栓连接等方式组装在一起，不仅增加了制造的复杂性和成本，还可能导致装配误差和性能不稳定。为了解决这个问题，GE采用了3D打印技术，将原本由300个零件组成的中框结构合并为一个整体零件。这一创新设计不仅简化了制造过程，降低了制造成本，还提高了中框结构的精度和可靠性。 合并150个零件，3D打印1米直径高温合金发动机部件 涡轮中心框架（TCF）外壳，它是现代涡扇发动机的部件，用于固定高压涡轮流入低压涡轮的热气的管道。该部件通常由数百个分开的零件通过螺栓连接、焊接或以其他方式结合在一起。传统上，它们通过铸造和/或锻造制造，需要额外的机加工步骤。GE通过3D打印技术将原本需要150多个零件组成的部件合并为一个整体，直径达到了1米，使重量减轻了约30%，交货时间缩短超过70%，同时还还提升了部件的性能和可靠性 6.5亿美元扩大发动机生产规模，增强3D打印生产能力 通用电气将于今年4月完成分拆，原GE Aviation（GE航空）已更名为GE Aerospace（GE航空航天）。3D打印技术参考注意到，GE航空航天公司于3月宣布，今年计划向其全球制造工厂和供应链投资超过6.5亿美元用于提高其生产能力，满足商业和国防客户不断增长的需求。 其中，美国14个州的22个本土生产工厂将获得近4.5亿美元；部分国际基地将获得1亿美元；另外1亿美元将投资于其美国供应商，以帮助确保该公司的国内供应链。 作为美国本土投资的一部分，1.07亿美元专门用于该公司位于辛辛那提的工厂，以扩大商用和军用飞机发动机的生产规模。特别是，这些资金将用于购买新的3D打印机、工具和其他设备，并升级发动机测试设施。GE航空航天公司位于阿拉巴马州奥本工厂的3D打印能力也将得到扩展，该工厂将获得5400万美元的资金。 在此之前，GE航空航天公司去年也进行了类似投资，投资3.35亿美元以改善其在美国各地工厂的装配、产能提高和基础设施安全。GE航空航天公司是3D打印技术的长期采用者。根据欧洲专利局（EPO）的数据，GE在2001年至2020年间提交的3D打印相关专利数量是所有公司中最多的。 GE采用3D打印技术开发和制造航空发动机部件，具有深远的战略意义。这项技术显著缩短了生产周期，降低了制造成本，同时能够制造出传统工艺难以实现的复杂部件，从而提升了部件的性能和整机的可靠性。此外，3D打印还为实现快速应急维修和备件制造提供了可能，增强了航空发动机的维护效率和灵活性。作为行业领导者，GE的这一举措不仅推动了自身的技术创新，也引领了整个航空发动机制造行业的转型升级，为未来的发展注入了新的活力。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.霍尼韦尔在喷气发动机研发中使用陶瓷3D打印技术 2.重量级用户观众名单！Formnext深圳3D打印展重磅发布！影响力创新高！ 3.自动化去支撑和打磨，金属3D打印大规模生产下的后处理解决方案！ 4.法国海军成功测试激光能量沉积3D打印支持航母！国内解决方案有哪些

近日，3D打印技术参考注意到，全球3D打印行业领导者3D Systems公司汇总了其多年来的行业及技术应用案例与经验，整理出多达30本电子书，均为中文。 涉及无支撑金属3D打印工艺、零件整合及一体化制造、结构优化等工艺技术，覆盖半导体、航空航天、汽车、生物医疗、注塑、模具、涡轮机械、消费品、首饰珠宝等多行业应用，工艺种类涵盖SLM金属打印、SLA光固化打印、Figure 4面曝光技术、SLS激光烧结、MJP蜡质打印等，同时包含系列材料及认证等领域。 扫描下方二维码，即可下载30本电子书 电子书1：利用No Support金属3D打印技术节省时间并降低成本 电子书2：如何通过增材制造大量整合零件 电子书3：利用增材制造在结构上优化弯曲 电子书4：利用增材制造对晶片台进行热管理 电子书5：利用增材制造优化流体歧管应用 电子书6：面向涡轮机械的增材制造 电子书7：汽车灵活组件保持系统的增材制造 电子书8：通过增材制造加速电动汽车开发 电子书9：通过增材制造提高汽车行业生产力并推动创新 电子书10：面向汽车与赛车领域的增材制造采购指南 电子书11：直接金属3D打印赛车应用流体管理 电子书12：先进制造优化流体动力学应用 电子书13：利用金属增材制造生产耐用模具 电子书14：选择性激光烧结在汽车行业的应用 电子书15：推动无源射频组件科学进步 电子书16：3D打印工装夹具和固定装置的高效生产 电子书17：通过生产级尼龙拓展制造能力 电子书18：面向消费行业的3D打印 电子书19：实现3D打印树脂的长期性能与稳定性 电子书20：用于可穿戴技术的生物相容性3D打印塑料 电子书21：3D Systems熔模铸造解决方案-Link 电子书22：注塑成型的数字化替代方案 电子书23：使用100%蜡质3D打印珠宝原型 电子书24：Figure材料选择指南 电子书25：增材制造助力运输与公共商业实现可持续发展 电子书26：3D打印塑性材料指南 电子书27：Figure 4技术的高密度纵向堆叠打印-Link 电子书28：高性能风洞测试应用 电子书29：选择最合适的尼龙3D打印材料 电子书30：金属增材制造在严格认证的行业中成为被验证的工艺 扫描下方二维码，即可下载30本电子书 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： 1.2024第3篇Science：心脏创可贴，3D打印材料科学又一重大突破！ 2.3D打印汽车零部件产品工艺适用目录（意见征询稿） 3.3D打印行业正面临的死胡同：须正视问题、回归本质、寻求突破 4.重量级用户观众名单！Formnext深圳3D打印展重磅发布！影响力创新高！

7月27日在刚刚结束的巴黎奥运会混合团体10米气步枪决赛中中国选手盛李豪、黄雨婷以16-12的成绩战胜韩国为中国奥运代表团夺得首枚金牌 为了纪念和庆祝中国运动员在巴黎奥运会中的闪耀时刻，铼赛智能（RAYSHAPE）作国内领先的3D打印企业运用其前沿3D打印技术，精心复刻巴黎奥运会奖牌。以科技之名，向中国奥运健儿致以最深的敬意。 创意致敬3D打印1:1复刻奖牌  每一枚奖牌的诞生，不仅是对运动员辉煌成绩的认可，亦是RAYSHAPE精湛技艺的一次生动展现。RAYSHAPE凭借自身3D打印硬实力拥有了一款特别的巴黎奥运会“周边”。 RAYSHAPE 3D打印复刻巴黎奥运会奖牌，象征法国 | 六边形宝石镶嵌  原型奖牌的中间镶嵌了一块取自埃菲尔铁塔的原始建造材料。埃菲尔铁塔的原铁被切割成了一个六边形，铁塔金属元素位居奖牌中央，与上面的巴黎2024标识的浮雕交相辉映。 RAYSHAPE 3D打印复刻巴黎奥运会奖牌“光之城” | 巴黎光芒  奖牌同一侧，细线从铁六边形周围以规则的间隔向外突出。这些线条是敲击而不是雕刻形成的，形成浮雕效果并迸发光芒，代表运动员们如同星光般璀璨的表现。 原型奖牌背面融入1896年举办首届奥运的场地帕那辛纳克体育场，以及出现在前景的希腊胜利女神Nike，两侧则是雅典卫城与艾菲尔铁塔一并出现。 RAYSHAPE Edge E2专业级智造转型3D打印机，凭借其高精度、高稳定性、简单易用的特点，成为此次项目的技术核心。这款设备能够快速制作一系列具备上佳机械性能的功能样件，实现更为深度的测试和应用，完美匹配奥运奖牌1:1复刻的高精准、高稳定的打印要求。 强强联合精准再现繁复纹理  Edge E2 192 × 120mm的宽广打印幅面，生产效率得到了显著提升，能够同时制作更多的奥运奖牌。同时，34.4μm的尺寸精度与RYSHAPE高解析树脂材料的出色细节展现力，二者强强联合，奖牌表面上繁复的花纹得以被精准地再现——无论是奖牌背面古希腊胜利女神的优雅姿态，埃菲尔铁塔的雄伟轮廓，还是帕特农神庙那些精细入微的纹理，每一处细节都被生动呈现，栩栩如生。 高解析树脂材料打印的巴黎奥运会奖牌 Edge E2的成型速度高达85 mm / 小时，实现了快速原型验证。即使面对紧迫的奥运赛事时间线，也能确保奖牌的准时交付。结合Edge E2与数据前处理软件ShapePanel的无缝协作，构建出一个高效的生产制作流程。这使得RAYSHAPE团队能够在维持高标准质量的同时，显著缩短生产周期。通过这种方式，RAYSHAPE团队成功将科技的力量转化为对中国奥运健儿的致敬，生动彰显了科技与体育精神的完美融合。 巴黎奥运奖牌数据前处理交相辉映科技创新理念&奥林匹克精神  RAYSHAPE始终秉持的科技创新理念，与奥林匹克精神交相辉映，这一刻，科技创新与体育梦想实现了完美的交汇与融合。我们诚邀每一位热爱体育和对科技探索充满热情的朋友们，共同为中国奥运健儿加油。 展望未来，RAYSHAPE将在3D打印领域持续深耕，不断追求技术突破，期待与大家共同见证科技与体育相互赋能的精彩未来。  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： 1.10个真实案例：光固化3D打印在汽车零部件制造中的应用 2.国家重点专项｜支持BJ金属3D打印技术打破应用界限！用于航空航天、能源等领域！ 3.免费送200份碳纤维3D打印耗材！下载白皮书，了解碳纤维打印面临的挑战与解决方案 4.荣耀最新手机Magic Vs3继续使用3D打印技术！对增材行业意义重大

墨尔本理工大学马前教授团队在多类型空心支柱晶格3D打印研究方面独树一帜，目前已发表了关于钛合金和铝合金空心支柱晶格超材料的研究，对推动轻量化、功能化晶格材料的应用具有重大意义。3D打印技术参考于7月25日注意到，马前教授团队于本月在Materials Science and Engineering: A在线发表了题为“Ti–6Al–4V hybrid-strut lattice metamaterials: A design strategy for improved performance”的文章，是该团队在晶格超材料方面的最新研究成果。 https://doi.org/10.1016/j.msea.2024.146918 金属空心支柱晶格通过调节支柱和节点截面来获得更高的强度。最近的研究已经表明，这些超材料已经超越了在密度和拓扑结构方面相似的传统实体支柱晶格的结构效率，但经常观察到局部的屈服和破碎，且其主要发生在限制其结构效率的节点位置。 为了量化这种局部失效的影响并制定缓解策略，马前教授团队将实心和空心支柱及节点部分集成在单一的Ti-6Al-4V简单立方体晶格中，设计为混合支柱，适用于15%至30%的可展开相对密度范围。通过激光粉末床熔融技术制造的这些混合支柱晶格比同等密度的固体支柱晶格具有更高的强度（32%）、更高的刚度（15%）和更高的韧性（65%）。而且，随着密度的增加，具有空心梁的超材料可以从弯曲主导的变形响应转变为拉伸主导的变形响应，而具有实心梁的晶格只观察到均匀的拉伸主导变形响应。混合支柱晶格中实心和空心支柱以及节点部分的组合建立了一种简单而有效的策略，可以在不增加密度或改变单元拓扑的情况下提高结构效率和控制失效响应。 研究人员研究选择了简单立方单元作为研究对象，之所以选择该单元，是因为其垂直支柱（与荷载对齐）与梁支柱（垂直于荷载对齐的水平X/Y支柱）的比率很高。此外，之前的研究表明，简单立方空心支柱晶格受局部节点变形的影响较为显著。为了评估空心节点和支柱部分相对于实心节点和支柱的效率，设计了四种特殊结构： 具有实心垂直支柱和实心水平梁的标准实心晶格，SC_SB 具有中空垂直支柱和中空水平梁构成的混合晶格，HC_HB 具有中空垂直支柱和实心水平梁的混合晶格，HC_SB 具有实心垂直支柱和中空水平梁的混合晶格，SC_HB 单元晶胞的设计尺寸为4×4×4mm，晶胞组成数量为6×6×6。晶格结构的设计相对密度为15%和30%两种，可通过改变圆形支柱横截面的外径来实现。对于15%的相对密度，实心和空心支柱的外径分别为0.99-1.26mm。对于30%的相对密度，实心支柱和空心支柱的外径分别为1.49-1.73mm。空心支柱的内径保持一致，为0.7mm，壁厚范围从0.28-0.52mm。晶格的尺寸边长范围为24.99-25.73mm。 通过观察发现，立方晶格的外部轮廓均完好无损，表明它们均得到了成功制造，而且各种晶格拓扑之间的几何一致性和结构稳定性都很高。研究人员还对不同相对密度晶格结构的制造精度进行了测量，发现15%相对密度的样品几何精度为98.6–99.4%；30%相对密度的样品精度达到了99.5–99.9%。研究人员还通过CT检查了所打印的晶格结构，不仅确认了格子结构的完整性，同时发现粉末被有效去除。   不同晶格结构的CT扫描 实验发现，具有空心垂直支柱和实心水平梁的混合支柱（HC_SB）晶格具有高效性，实心梁确保了几何连续性，从而实现均匀的应力分布。在15%-30%的相对密度范围内，此类样本的极限抗压强度、屈服强度、弹性模量和韧性范围分别为103-221MPa，90–182MPa，3.0–4.4GPa，3.3–11.3 J/mm³。与等效密度的传统SC_SB晶格相比，各项性能分别提高了32%、24%、15%和65%。 不同相对密度晶格的应力应变曲线 在不同密度和横截面几何形状条件下,简单立方晶格样品的断裂响应 简单立方格压缩试验后的平均力学性能 HC_SB混合支柱拓扑的成功突显了在结构效率方面，空心承重柱是最优的。这与节点的数值模拟和分析形状系数比较是一致的。即使承重支柱存在几何不连续性，标准全空心支柱晶格仍然比具有等效几何和重量参数的标准全实心晶格强度更好。这些实验结果表明，高效的空心支柱截面大大弥补了空心节点截面中低效的应力分布。此外，实验结果与节点的有限元分析一致，观察到在空心支柱的内节点即使有严重的应力集中，但也有较高的抗屈服性。 END 通过本研究可以得出结论，晶格结构的横截面几何形状对于结构效率具有重要影响。金属亚毫米级晶格在整个结构中可不采用单一设计，而是可以根据加载条件进行针对性设计，同时保障使用性能并最大程度减少结构重量。 总的来说，研究人员在相同的几何、重量、可制造性和机械测试条件下，比较了多种支柱类型组合的晶格结构性能。为了特别评估实心和空心横截面对支柱和节点的影响，这两种横截面被集成到混合支柱晶格中。最终发现，具有空心垂直支柱和实心水平梁的混合支柱晶格结构，具有最高的结构效率。 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.马前教授团队最新：3D打印轻质/高效/铝合金超材料！ 2.重磅研究：3D打印轻质高强钛合金超材料 3.吕坚院士、毛新平院士等团队3D打印迄今最强铝合金！屈服强度达656MPa！ 4.西工大黄卫东、林鑫教授团队MRL：基于原位高速重熔策略的增材制造铝合金强-塑性突破

2023年，财富500强的224家制造业企业中，约1/3已经引入了Raise3D的高性能和碳纤维3D打印方案，其中34家汽车及汽车零部件行业占75%。其中，缩短测试和研发周期仍然是主要使用场景。 这也就意味着，汽车和汽车零部件企业更愿意使用高性能材料。但需要指出的是，尽管3D打印技术带来了诸多便利，但在使用高性能复合材料时，用户仍面临一些挑战。例如，因对纤维添加比例和树脂基材选择不佳，可能发现碳纤维增强的PLA和普通PLA性能无明显差别；也可能会遇到喷头堵头严重、打印速度下降、零件翘边、Z轴层间结合力差等情况；再就是不得不以非常低的速度进行打印。 面对这些问题，Raise3D复志科技发布了“包芯技术”的碳纤维3D打印材料—— Hyper Core 速聚芯™ 系列，搭配该公司推出的Hyper FFF® 技术，可实现碳纤维复合材料的高速3D打印。 德国PPprint公司联合创始人、Raise3D材料和应用事业部总监金珉德博士基于大量不同纤维增强复合材料的打印测试，以及众多企业客户实践进行剖析，对“碳纤维3D打印”这一具有话题性，但因认知不同而总有观点冲突的课题，做了深入阐述，推出了《Hyper Core 速聚芯™ 系列高性能材料白皮书》。该白皮书能帮助对碳纤维3D打印感兴趣的用户，真正了解当前基于挤出的碳纤维3D打印遇到的难题，了解碳纤维3D打印的优势、挑战和局限性；认识不同基材、纤维比例和设计导致的制件性能差异；了解全新“包芯”工艺对纤维增强复合材料打印的帮助，并且能切换运用各种纤维增强材料和普通PLA等材料。 200名用户免费赠送碳纤维3D打印耗材 白皮书内容概览  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.突破金属3D打印难题：快速处理，防止薄壁零件变形报废！ 2.沈阳航空航天大学：3D打印纳米石墨烯复合增强尼龙，性能显著提升 3.通知：首届激光与增材制造论坛8月深圳举办，含16个前沿报告 4.美军方要求利用3D打印和新材料开发满足未来需求的复杂集成电路

3D打印技术参考注意到，麻省理工学院以及美国陆军研究实验室的工程师在微观超材料领域取得了重要进展，他们发现复杂的蜂窝状支柱和横梁结构能承受超音速撞击，且具体结构对撞击抵抗力的影响显著。这些材料通过3D打印、组装等方式设计成微观结构，赋予了整体卓越的性能。双方以《Decoupling particle-impact dissipation mechanisms in 3D architected materials》为题将研究发表在《美国科学院院报》上(PNAS与Nature、Science齐名）。 具有特定微结构的超材料在抵御超声速撞击方面优于固体材料，为先进的防护解决方案提供了潜力 随着科技的飞速发展，对材料性能的要求也日益提高。特别是在航空航天、汽车工业、国防安全等领域，材料不仅需要具备高强度、高刚度等传统特性，还必须能够在极端环境下保持稳定的性能。3D打印技术的出现，为设计并制造具有复杂微观结构的超材料提供了可能。这些超材料通过精细的结构设计，能够在保持低密度的同时，展现出超越传统材料的卓越性能。 在这项研究中，工程师们提出了一种快速测试超材料结构阵列对超音速撞击弹性的新方法，并在实验中利用高速摄像机捕捉撞击瞬间。实验中，工程师们向悬挂在微型支柱之间的超材料发射高速玻璃微粒子，以模拟超音速撞击场景。通过对比不同超材料结构的反应，他们发现某些特定结构的超材料具有更强的抗冲击能力。这些结构在受到撞击时，能够形成小穿孔而不破碎，而相同条件下的无结构超材料则会产生大裂缝并迅速破碎。这一发现不仅验证了微观结构设计对材料性能的重要影响，还为新型防护材料的设计提供了重要参考。 某些3D打印架构具有更好的抗冲击性 具体地说，研究人员通过双光子光刻技术，利用整体支撑结构制作了悬浮的微结构板，这些板距离基底约300微米，具有可调节的形态，并通过激光诱导粒子冲击测试研究了约30微米二氧化硅微粒对这些悬浮晶格的冲击效应，利用超高速成像技术捕获了冲击前后的速度变化。 研究人员成功打印出高度相当于三根人类头发直径的错综复杂的蜂窝状材料，并将其悬浮在由相同材料制成的支撑柱之间 重复八面体结构的卓越表现 在众多超材料结构中，打印成重复八面体结构的材料表现尤为出色。这种结构不仅具有高度的几何对称性，还能够在受到冲击时通过多方向分散能量，从而显著提高材料的抗冲击性能。实验数据显示，单位质量的重复八面体结构超材料可承受的冲击力是大块材料的两倍以上。这一发现对于设计更坚硬、更轻质的防护材料具有重要意义。 激光诱导粒子撞击八重悬浮格子板，SiO2球形粒子的初速度约为575m/s，粒径约为30μm 激光诱导粒子撞击八面体悬浮板晶格，SiO2球形粒子的初速度约为130m/s，粒径约为30μm 超音速撞击后材料不会发生整体碎裂 3D打印技术发挥关键作用 在该研究中，3D打印技术发挥了至关重要的作用。该技术不仅使得研究人员能够精确制造出具有错综复杂微观结构的材料，如蜂窝状、整体式和十四面体等形态各异的悬浮板结构，而且这些结构的高度精度达到了微米级别，相当于三根人类头发的直径。通过3D打印的精细控制，研究人员能够确保这些结构在保持高度复杂性的同时，还能实现与支撑柱之间的精确悬浮，为后续的冲击实验提供了理想的测试样本。此外，3D打印的灵活性和可定制性也允许研究人员根据实验需求调整材料的形态和特性，从而进一步探索不同结构对冲击力的响应机制。因此，3D打印技术在该研究中不仅是制造复杂微观结构的关键工具，也是推动材料科学和冲击力学领域创新发展的重要驱动力。 采用双光子3D打印制造蜂窝状结构 从微观到宏观的推广 麻省理工学院的工程师们指出，微观层面的观察结果可以推广至宏观撞击预测。他们通过数值模拟和实验验证相结合的方式，建立了超材料结构在超音速撞击下的力学模型，为新材料结构在现实世界中的应用提供了理论依据。这一成果不仅推动了材料科学领域的发展，也为航空航天、汽车工业、国防安全等领域的技术创新提供了有力支持。 展望未来，研究团队计划利用这一快速测试和分析方法，继续探索新的超材料设计，以期开发出适用于防护装备、服装、涂层和镶板的更强更轻架构。他们认为，在台式机上进行大量极端实验将大大加速新型高性能弹性材料的验证过程。 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： 1.2024上半年3D打印技术Science、Nature正刊研究 2.DED金属3D打印：颠覆性的先进材料和先进结构开发技术，打印头有多重要？！ 3.西工大黄卫东、林鑫教授团队MRL：基于原位高速重熔策略的增材制造铝合金强-塑性突破 4.轻量化、高性能：3D打印技术助力车辆电池系统、碳纤维应用大突破

火箭发动机是人类工程师创造出的伟大产品，它为探索宇宙和社会进步产生了重大价值。自从其诞生，它的设计主要依赖于工程师的经验、直觉和传统的计算工具，对火箭发动机进行设计和评估。这种方法通常需要进行大量的试错和迭代，设计过程较为繁琐且耗时。同时，人工设计受到工程师个人经验和知识水平的限制，可能无法全面考虑各种因素，导致设计结果存在不确定性。 传统工程师设计和3D打印的火箭发动机 计算工程设计是火箭发动机的新型设计方法，充分利用了计算机和数学方法，通过建立精确的数学模型和强大的计算能力，对火箭发动机进行模拟、分析和优化。这种方法能够准确预测火箭发动机的性能和表现，并找出潜在的问题和改进方案。计算工程设计大大提高了设计的效率和准确性，降低了设计成本，并且能够通过自动化和智能化手段，快速响应设计需求的变化。 由计算工程自动化生成和3D打印的火箭发动机 3D打印技术参考注意到，致力于利用软件算法设计下一代复杂实体产品的LEAP 71公司，于近日实现了重大突破！其使用计算工程完全自动生成（完全没有用到传统CAD）和借助3D打印制造的火箭发动机，第一次测试就取得了成功，证明了这种方法的有效性。 首次实现火箭推进器无人化设计和制造 LEAP 71的大型计算工程模型Noyron用于生成火箭发动机设计，这是首次实现完全通过自动化流程生成的可运行火箭推进器。在整个过程中，没有人工的直接参与或干预，显示了技术的先进性和高效性。在确定推进剂类型和其他基本规格后，到最终制造出推进器，整个过程耗时不到两周，这表明了制造流程的迅速和高效。在普通的计算机上，生成新的设计变体只需要不到15分钟。这种快速的设计迭代能力可以大大加速产品的研发和优化过程。 推进器由德国领先的金属3D打印公司AMCM使用改装后的EOS M400金属打印机以铜材料打印出来，显示了3D打印技术在火箭制造领域的应用潜力和实际成效。 选择铜作为打印材料，是因为它具有较高的传热效率，发动机工作过程中进行主动冷却，以确保实现紧凑且高性能的发动机设计。但铜的低熔点也带来了一定的风险，如果冷却系统发生故障，铜材料会立即熔化，这可能对推进器的性能和安全性产生影响。因此，冷却系统的可靠性和稳定性至关重要。 发动机使用环绕发动机外壳的薄型冷却通道进行冷却。这些通道具有可变的横截面，范围从0.8mm到1.2mm。煤油通过这些通道被加压，以冷却发动机并防止其熔化。由于主动冷却，发动机内部的燃烧温度虽然高达约3000°C，但发动机表面温度则远低于200°C。 推进剂通过同轴旋流喷射器头注入发动机。这种喷射器类型被认为是目前最先进的。此外，通过在燃烧室壁附近的小孔中注入煤油燃料，实现了燃烧室内额外的薄膜冷却。发动机配备了多个用于热和压力数据的测量端口，这些端口使得信息能够反馈到Noyron计算模型中，从而进行进一步的分析和优化。 简而言之，该火箭发动机通过先进的冷却系统和推进剂注入技术，确保了发动机在极端条件下的稳定运行，并通过数据收集机制为未来的设计和优化提供了有力支持。 首次测试即成功 “我们对结果非常满意，”LEAP71的联合创始人Lin Kayser表示，“发动机首次运行就毫无瑕疵，包括长时间稳定运行，验证了稳态性能。燃烧时间仅受限于可用的燃料量，持续了12秒。英国Airborne Engineering Ltd的团队出色地执行了测试任务。” 此次热试车于2024年6月14日星期五在英国韦斯特科特（Wescott）的Airborne Engineering测试场进行。发动机首先以1.8的氧化剂与燃料比（低于标称的2.3）进行了3.5秒的热试车。通过使用较少的氧化剂，发动机的燃烧温度略低。在确认发动机性能正常且所有温度都在预期范围内后，发动机在标称的2.3氧化剂与燃料比下进行了完整的12秒长时间燃烧测试。发动机的表现符合预期，达到了稳态，这意味着它基本上可以按需运行，燃烧时间仅受限于测试现场的燃料供应。  该发动机第二天在谢菲尔德大学被拆解，经过仔细检查确认没有损坏。推进器将留在英国进行未来的测试。对数据的初步分析表明，冷却通道的压力降（即阻力）高于模型预测，这是由于3D打印的粗糙度造成的。LEAP 71将对现有发动机进行后期平滑处理，并修改Noyron以输出略有不同的冷却通道几何形状，以供未来的发动机使用。 计算工程设计与3D打印技术的结合 采用计算工程设计与3D打印技术的结合，在火箭发动机的设计与制造中能够带来显著的价值。首先，计算工程设计通过精确的数学模型和强大的计算能力，为火箭发动机提供了高效、准确的设计方案，确保了发动机的性能和可靠性。而3D打印技术则能够直接根据这些设计方案快速、低成本地制造出复杂的火箭部件，大幅缩短了制造周期，降低了成本。 总的来说，两种创新技术的结合，为火箭发动机的设计与制造带来了性能优化、成本降低、制造效率提升和创新推动等多重价值，是航天科技领域的重要发展方向。 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.金属3D打印仿真优化，减少支撑、防止打印失败，试试这款国产软件 2.3D打印技术助力碳化硅陶瓷实现快速轻量一体化制造 3.航空3D打印应用新里程碑：空客A350升力系统部件获批量生产批准 4.吕坚院士、毛新平院士等团队3D打印迄今最强铝合金！屈服强度达656MPa！  

梯度材料是两种或多种材料复合成组分和结构呈连续梯度变化的一种新型复合材料；它要求功能、性能随内部位置的变化而变化，实现功能梯度。在组合方式上，梯度材料有金属/金属、金属/陶瓷、金属/非金属、陶瓷/陶瓷、陶瓷/非金属以及非金属/塑料六种。在制造工艺方面，对于不同的材料组合方式已经发展出了不同的工艺类型，3D打印是其中之一。 3D打印的多材料结构 欧洲的多国团队已经发起了联合项目，共同推动多材料、多工艺协同金属3D打印。国内清华大学林峰教授团队、北京科技大学曲选辉教授团队以及华南理工大学杨永强教授团队也已将该方向纳入其中。本期内容以NASA的实践为例，介绍采用最优的工艺组合实现多金属梯度成型的实践案例。 增材制造为开发具有复杂内部特征和薄壁的火箭发动机组件带来了重要设计和制造机会，但主流的工艺都集中在制造单一材料，而现实应用中的整体式部件可能是多种材料的组合。因此，现有的增材制造工艺无法完全优化应用结构。NASA在定向能量沉积技术方面的探索已经表明，增材制造为节省成本和缩短制造周期带来了可观回报，同时使零件重量和性能也得以优化。 GRCop-84铜合金与In625复合 NASA于2014年开始旨在探索使用3D打印技术生产低成本上层级推进系统能力的LCUSP项目。在该项目中，NASA成功展示了使用激光粉末床熔融技术（SLM/L-PBF）制造GRCop-84铜合金燃烧室衬里以及使用电子束自由沉积技术（EBF）在推力室衬里上制造Inconel 625冷却通道和外壁的能力。这种3D打印的多金属复合结构燃烧室于2018年成功进行了热火测试，NASA还通过与工业界的合作进一步将其发展为成熟的双金属燃烧室。 SLM制造的燃烧室铜合金衬里和DED制造的镍基合金外衬 LCUSP项目的成功实践表明，不同工艺之间的“最佳组合”为快速开发低成本、梯度材料高质量火箭推进部件提供了上升通道。 GRCop-42铜合金与HR-1镍基高温合金复合 RAMPT是NASA于2017年开始的另一项借助3D打印开发并推进火箭发动机部件设计与制造的项目，其不仅希望减少零件数量和重量、提高可靠性，还希望保持稳定的供应链。在该项目中，NASA采用激光能量沉积技术（LP-DED）打印了直径1.5米、长度1.8米的镍基高温合金（NASA HR-1）整体通道火箭喷管，并将零件数量从1100多个减少到10个以内，制造时间也仅仅90天。这种近乎完整的原型设计和制造能力使研究团队迅速用于制造更大尺寸的火箭演示器件，如SLS火箭的RS-25发动机喷管，它的尺寸相当于此前打印喷管尺寸的1.5倍。研究人员最终在五个月内验证了3D打印的整体冷却通道和薄壁结构，并有效控制了打印变形。 NASA采用激光能量沉积制造整体式火箭发动机喷管NASA采用激光能量沉积制造的HR-1合金整体式喷管，直径1.5m，长度1.8m，其尺寸为RS-25喷管的65％ RAMPT项目进一步增强了3D打印在喷嘴和燃烧室制造中的优势，并进一步完善了相关技术。NASA近些年新开发了一种新的3D打印铜合金GRCop-42，并正在研究在SLM打印的该合金的燃烧室上直接采用激光沉积HR-1高温合金冷却通道喷嘴，这种整体式的结构将不再需要螺栓连接，增加了结构稳定性。与之相关的预防构建失败和变形的建模、工艺仿真也都在计划之内，相关的材料表征、测试等也在进行之中。 NASA在L-PBF打印的GRCop-42铜合金外采用 LP-DED工艺打印HR-1高温合金制造整体式部件NASA使用L-PBF工艺打印的GRCop-42铜合金和 LP-DED打印的HR-1高温合金整体式部件 GRCop铜合金系列已经在NASA多个项目中获得测试和应用，同时HR-1高温合金的微观结构和材料特性也正在得到研究。结合铜合金的导热性和镍基合金的高温强度，双金属或多金属的一体化结构部件无疑会减少很多制造步骤并增加稳定性。但是，与其将这种结构称之为双金属或者多材料，不如称其为梯度材料。 3D打印梯度材料在航空航天领域大有可为 成分梯度合金在航空航天领域具有重要的应用潜力，工件的不同位置工作条件可能不同，所需要的的特性也会有差异。例如一个位置需要抗腐蚀，另一个位置需要抗蠕变，这就需要连接两种或多种不同的合金；再以燃烧室为例，其衬里需要铜合金的高导热性，外层则需要镍基合金的高温强度。虽然目前已经有冷/热涂层和熔焊等不同的金属连接技术，但它们对于大型部件的连接要么成本很高，要么工艺复杂。 使用激光粉末床熔融（LPBF）和直接能量沉积（DED）等技术对金属部件进行增材制造具有非常大的优势，它提供了更好的尺寸精度，最大限度的减少后处理，并改进了组合材料的机械性能。 在该领域，清华大学、西安交通大学、北京科技大学等均有知名学者在进行研究；北京隆源和广州雷佳也开发了基于铺粉的多材料3D打印设备。3D打印技术参考注意到，2024 TCT亚洲展期间，升华三维正式发布了最新研发的金属/陶瓷功能梯度材料3D打印机UPR-241，基于粉末挤出3D打印技术（PEP）的功能梯度材料打印方法，采用颗粒材料按梯度设计自动调控混合打印成型，工序简单、设计自由度高，可实现材料的梯度连续性变化。可结合传统粉末冶金的后处理工艺，实现连续梯度层的整体型功能梯度材料制备。 升华三维钨-铜功能梯度材料3D打印结构样品展示 除此之外，中航工业沈阳飞机设计研究所早在多年前已经采用增材制造实现了300M与A-100钢梯度复合设计成型，这种方式可以使飞机起落架的制造成本降低45%。而火箭燃烧室等部件的梯度也有进展。金属3D打印技术包含多种不同的工艺，粉末床熔融、定向能量沉积、冷喷涂等等，各种工艺已经证明适用于不同的制造领域。然而各种工艺都有其技术限制，无论受制于材料、尺寸还是成本，各项工艺无法通用。 如何推动金属增材制造多材料和多工艺融合发展，充分发挥增材制造技术的潜力，综合运用多种工艺突破单一技术的制造极限，正在美国和欧洲地区获得关注。 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打印机内部集成机械臂，实现多材料及功能部件制造 2.基于SLM粉末床熔融的多材料3D打印送粉方式介绍 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.多材料金属3D打印：高制造成本与高价值回报的博弈

近日，上海漫格科技有限公司自主研发的VoxelDance Additive 5.0正式发布。这是一款集建模、仿真与制造于一体的增材制造（3D打印）工业软件平台，旨在为企业提供一站式的3D打印解决方案。 VoxelDance Additive 5.0平台包括设计软件VoxelDance Design、仿真软件VoxelDance Engineering和制造软件VoxelDance Manufacturing，为用户提供了完整的软件解决方案。通过整合设计、研发、制造、仿真、路径规划和打印任务管理等关键环节，VoxelDance Additive 5.0构建了一个无缝的增材制造数字流程。这一流程的优化不仅提高了生产效率和产品质量，还有效降低了制造成本。 隐式建模和场驱动，晶格单元设计利器 VoxelDance Design设计软件是一款基于隐式建模和场驱动设计，能够快速生产复杂的几何结构的软件。软件平台上可以通过设计各种晶格单元和晶胞来达到减重，或生成加强筋的目的。也可以设计纹理来改变模型表面，增加触感细节。软件支持用户自定义、自动化、重复使用设计工作流，同时也便于团队成员之间的共享和协作。 GPU并行加速，仿真提速5-10倍 VoxelDance Engineering仿真软件够对增材制造过程进行全流程模拟和分析，帮助工程师在实际打印之前预测和规避潜在的问题。漫格算法工程师拿软件仿真后的结果和实验过程中的变形结果做了对比，展示出一致的变形趋势与较小的误差。软件的求解算法利用GPU并行加速，相对于传统的有限元求解算法，提速了5-10倍。 制造软件更新，灵活排产，提升生产效率 VoxelDance Manufacturing基于VDA4.0更新了部分功能。例如，齿科功能增加了RPD一键翻转，牙膜修复功能，优化了2.5D摆放，轻量化支柱添加。3D摆放使用了GPU并行加速功能，优化了摆放方式以及互锁检测和倒角圆角的更新。升级后的加工规划套件VoxelDance Vector（原VoxelDance BP）不仅拥有激光路径规划功能，还优化了打印流程，提升了数据处理速度。满足了客户对灵活排产的需求，提升了生产效率。 漫格科技通过多年研发，成功打通了数据准备的各个环节，解决了制造商数据处理软件过多、操作复杂、数据格式不统一、数据编辑难以追溯、零件丢失等问题，提升了打印成功率，优化了生产效率。VoxelDance Additive 5.0支持多种工业级增材制造技术，包括LPBF、SLA、DLP/LCD、SLS、砂型和微纳技术。助力于航空航天、快速原型、鞋模设计、医疗器械等多个行业。 如果想要体验软件试用，请联系漫格科技工作人员，邮箱：sales@voxeldance.com。同时欢迎莅临即将到来的TCT展会，漫格科技将在8.1厅展位8J69展示更多细节。 上海漫格科技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，以增材制造工业软件解决方案和服务，最终实现落实数字化工厂生产制造。覆盖了齿科、医疗、珠宝、教育、工业模具、汽车、航天航空、手板、鞋模、树脂，消费品等主流3D打印应用领域。全球越来越多的增材制造顶尖厂商、服务商已选择与VoxelDance深度合作，工业用户量已超2万，联合探索3D打印技术各个应用领域的创新和发展。 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（请注明身份）;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.南航占小红教授团队：铝合金激光同轴熔丝增材制造重要发现！ 2.工业级/高速/稳定/大尺寸/FFF 3D打印！新解决方案引领制造新篇章 3.揭秘：国产3D打印机实现金属/陶瓷多材料、多结构制造革新 4.倒计时8天：TCT亚洲展超60场3D打印论坛、活动最全名单