近日，3D打印技术参考注意到，NASA透露了其正在使用人工智能（AI）进行太空任务组件设计的尝试，AI的参与不仅显著提升了组件的性能并使整个迭代过程大为缩短。 NASA表示，其已经在使用商用人工智能软件来协助工程师设计下一代航天器硬件，且将这些组件用于了天体物理气球观测站、空间天气监测器和太空望远镜的设计和建造，甚至火星样本返回任务等。由人工智能设计的航天器和任务组件完全不同于以往基于传统经验进行的设计，而更像是来自于科幻。它们重量更轻，能承受更高的结构载荷，并且开发零件所需的时间只是人类设计部件的一小部分。 将数月的工作压缩到几天或几小时内 材料工程师将由人工智能创建的设计称之为“进化结构”。在创建进化结构之前，计算机辅助设计 (CAD) 专家首先设置新对象的“禁区”参数，例如零件连接到航天器或其他仪器的位置，螺栓和配件规格，附属硬件和电子产品等。一旦定义了这些因素，人工智能就会将这些点连接起来，在短短一两个小时内完成复杂的结构设计。 人工智能辅助设计的先进结构 NASA的工程师将AI视为设计顾问，整个设计可以在人的监督下将数月的工作压缩到几天或几小时内。在传统的机械设计中，设计师会想出一个CAD模型来满足某些要求。然后，分析师将对其进行评估，这可能需要一周的时间。这个过程不断迭代，直到设计完成。最后，另一位专家将检查设计，确保它可以进行制造。 而生成式人工智能工具压缩了这个过程，它在内部自行完成所有这些工作，提出设计、分析、评估可制造性，在短短一个小时内进行30或40次迭代，而人的设计只能在一周内进行几次迭代。 EXCITE望远镜铝合金脚手架，弯曲的交叉加强结构旨在抵抗偏心力 工程师表示，与传统组件相比，这些进化的结构最多可减轻三分之二的重量，并且可以由商业供应商进行铣削加工。基于此，NASA可以进行原型部件的设计、分析和制造，并在短短一周内获得零件。与以往的工作方式相比，它的速度要快得多。 由AI设计的结构，还需要使用NASA的标准验证软件和流程对零件进行分析，以检测潜在的故障点。NASA工程师强调，由AI生成的设计仍然需要人的检查，因为有时算法会让结构过于单薄。但在应力分析之后，工程师发现由算法生成的部件没有人工设计所具有的应力集中，压力因素几乎比专家设计的零件低十倍。因此，AI实际上降低了风险。基于此，NASA已经在大量使用人工智能设计任务组件。 AI辅助设计+3D打印——NASA定制部件的理想解决方案 尽管很难确切知道生成式AI技术将在多大程度上成为NASA设计过程的一部分，但不可否认的是，这种设计方式将从根本上改变人类创造的方式。但3D打印又将在这个过程中发挥什么作用呢？ 测量和时域天体物理研究探索者 (STAR-X) 任务的结构支架NASA的工程师表示，“如果是汽车公司，你可能只会设计一种底盘结构并大批量生产，但NASA的需求并没有那么多，大量零件还需要定制。使用树脂和金属的3D打印将开启人工智能辅助设计的未来，使更大的组件成为可能，例如结构桁架、移动或展开的复杂系统或先进的精密光学器件。这些技术可以使NASA和商业合作伙伴在轨建造更大的部件，因为这些部件无法安装在标准运载火箭中，今后甚至可以在月球或火星上直接借助3D打印来制造零件。” 合并AI、3D打印以及外太空原位资源利用将提升太空服务、装配和制造能力。根据白宫科技政策办公室的相关国家战略和实施计划， 上述制造能力是美国太空基础设施发展的关键优先事项。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑。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.NASA借助AI开发出一种新型超高性能3D打印合金，耐温1093℃ 2.Fraunhofer：微结构级仿真可实现最佳3D打印工艺参数 3.视频：人工智能设计的超复杂结构火箭发动机3D打印过程 4.新技术使3D打印零件无损检测速度提高6倍，结果更精确

选择性激光烧结 (SLS) 增材制造技术可实现卓越的品质和生产力，同时为注塑成型无法实现的高性能设计打开了大门。该技术还省去了注塑成型模具的漫长交付时间和前期投资。 该技术是日益增长的大规模定制制造以及功能性原型制造趋势的核心所在。SLS部件可以在设计时考虑到部件整合，从而无需传统制造中常见的装配流程。工程师们可以设计其他技术均无法实现的生产用几何形状，从而节省了时间和费用。本篇内容主要对基于SLS技术制造的零件提供设计帮助，如活动铰链、桁架、晶格、复杂管道及其他部件。 1. 活动铰链 活动铰链对于SLS技术而言较为新颖，这里要问的问题是，为什么要在能够设计和构建集成铰链的情况下来制造活动铰链？常规活动铰链的设计和优化均针对热塑塑料注塑成型材料和工艺。 对于SLS技术，应尽量避开活动铰链，因为SLS尼龙不具有注塑成型热塑塑料所具有的挠曲特性。由于工艺的分辨率，3D打印铰链必须比设计用于模塑的铰链更厚，尼龙在循环变形条件下具有更优的性能。在具有一次性折叠使用情况时，活动铰链非常有用，并且能够将组件连接在一起。 对于构建方向，尽量避免在铰链的拉伸表面形成阶梯。此外，可以考虑在打印完成之后对零件进行增韧后处理。 2. 桁架 SLS技术极其适用于制造许多复杂的小型塑料部件，如电气接头和夹片。可以考虑在CAD设计时，使用一个由桁架构成的方形盒子包裹住小部件，防止所打印的小零件在后处理期间丢失。 桁架的方形条可以设置为1mm，搭配5mm以上的开口，在喷砂时就可以对内部的小零件起到作用。如何还需要额外后处理，如对医疗器件进行灭菌，仍然可以借助这个方形桁架盒转移零件，以进行后续的后处理步骤。 同时，还需要考虑零件的取出问题，因此可以在方形盒上设计一个或多个铰链门，其设计可以采用卡扣方式，也可以采用插孔连接。 3. 卡扣结构 采用SLS制作卡扣已经是非常成功的商业案例，与注塑成型相比，SLS构建方式减少了设计局限，成功制造了结构更为复杂的夹紧、卡扣、固定和脱口释放系统。 在此示例中，“挤压脱扣”按钮机构使两个抓臂围绕一个扭力梁支点旋转。在设计时，需大量使用圆角来防止断裂，以在接收侧的预先闭合位置使用圆角可以抵消循环蠕变的影响。 与所有经历循环变形的结构一样，需要考虑塑料在进入最终稳定位置之前会经历的初始蠕变，这一点对于开展适用于采用SLS构建的设计至关重要。与活动铰链和弹簧片一样，可以考虑浸入沸水中10分钟来提高塑料的韧性。 4. 晶格结构 晶格结构和其他设计为多孔的材料在多个领域有重要用途。从机械工程的角度来说，多孔材料具有高强度但质量却相对较低。 这些材料具有良好能量吸收、隔热和隔音特性。人工构建晶格结构过程非常繁琐，因此设计师可能希望创建一个程序来自动执行某些步骤，或者使用实现构建过程自动化的专用软件包。 SLS工艺能够制造直径小至接近0.5mm的晶格柱。 5. 其他结构 该指南还针对基于SLS工艺的挡板、轴承、凸台、按钮、螺旋弹簧、复杂管道、子母合页、集成交联、箱罐进行了设计指导，由于篇幅有限，可扫描下方二维码或点击阅读原文下载中文版；英文版已上传QQ群。 高性能选择性激光烧结SLS材料DuraForm尼龙热塑塑料 表面光洁度极高、性能极佳的热塑塑料部件 3D Systems可生产品质高、尺寸大的SLS尼龙部件，从打印机中打印完成即拥有出色的表面光洁度，以及优于细丝、粉末结合或其他SLS打印机所打印部件的各向同性强度。3D Systems DuraForm SLS材料专用于实现全方位功能和各向同性特性，包括刚性、高伸长率、高冲击强度和耐高温性。 长期机械性能和环境稳定性 3D Systems的一系列耐用尼龙热塑塑料可长期保持均衡的机械性能和环境稳定性，根据ASTM测试方法测试得出的室外和室内机械性能和环境稳定性分别达到1.5年和8年。 打印的部件适合用作高强度、经久耐用的功能性原型、中等批量生产的直接制造最终用途部件、需要经过美国药典(USP)第六类认证并消毒的医疗部件、复杂的薄壁管道、卡扣连接、活动铰链和大型航天和汽车覆盖件、面板、护栅和保险杠。 这些新的设计和制造选择为以下领域打开了大门：经改进的产品、新设计、新商业模式以及新市场。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.两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 2.零件整合与一体化制造，3D打印为生产制造带来巨大效益 3.面向工厂车间的「集成式」立体光固化增材制造解决方案 4.面向涡轮机械的增材制造——3D Systems网站推出各行业应用解析

新型航空航天飞行器正在不断向性能高、寿命长、成本低、可靠性好等方向发展，作为航空航天领域的新型制造技术，增材制造已经证明了它的安全性和可靠性，它的典型例证是GE航空3D打印了超10万个喷嘴头以及Norsk Titanium为波音提供经过FAA认证的客机零件。这些应用既包括复杂结构也涉及大尺寸零件，代表了航空航天零部件向结构复杂化和整体化发展的迫切需求。 金属增材制造技术在航空航天领域的应用优势涵盖了设计、成本、加工周期、材料利用等方面。可以说，金属增材制造技术是现代航空航天零件快速低成本研制和集成结构实现快速组合制造的重要手段。 01批量制造航空航天领域金属3D打印的新趋势 尤其以GE航空3D打印喷嘴的成功案例表明，金属3D打印在航空航天领域实现批量化制造是可行的。 近日由航天六院发布的，3D打印关键零组件在长期试验中进行了数十次可靠性考核，也足以说明该技术在航空航天领域应用的可接受度。 以粉末床激光熔融（L-PBF/SLM）为代表的金属3D打印技术，已经从制造单一航空航天验证组件，过渡到制造终端产品以及批量化制造阶段。铂力特整合多年金属3D打印经验，不断进行技术创新，提升工艺，为航空航天零部件的批量化生产提供了完备的解决方案，经验证的航空航天零件质量精度一致性好，满足批量生产的要求。 铂力特智能制造厂房 本届中国航展，铂力特将展示“满舱批产”的零部件之一——某无人机零部件变形设计展示安装支架。该部件具有拓扑优化结构，整个零件自成形而未添加辅助支撑。满版安装支架尺寸为250×400×400mm，重量4.12kg。BLT-S400三光设备打印满版安装支架一次可成形40件，而时间仅需83h。零件在水平方向摆满基板，在竖直方向叠加四层，充分利用了设备的成形空间。3D打印的安装支架零件质量、性能一致性高，尺寸精度良好，展现了BLT-S400对航空航天零部件的批量生产“降本增效”的能力。 左图为安装支架，右图为支撑框架 另一个所展示的批量生产零件——支撑框架，为钛合金材料打印，主体结构为筋条状，长径比大，多处结构成形角度较小，添加树状支撑，部分区域添加格栅状支撑，保证结构稳定性。满版支撑框架尺寸为250×400×400mm，重量5.92kg。使用BLT-S400三光设备满版一次可成形12件，而仅需40小时。 BLT-S系列设备配备了铺粉质量监控和三维重建等智能模块 稳定、一致的零件更需要生产过程的质量监控保驾护航。BLT-S系列设备配备了铺粉质量监控和三维重建等智能模块，铺粉质量监控可以实时监测铺粉过程，智能识别多种铺粉异常并根据数据库进行修复，保证了成形零件的高质量品质。三维重建可以快速识别成形缺陷，实时显示已成形部分，便于后期质量回溯。铂力特还为各型号设备配备了相应的“辅机全家桶”，可以实现自动送粉和设备不间断加粉而无需人员干预，助力设备高效的粉末循环，为批量化生产提速。 持续降本是批量生产带来的重要价值。金属3D打印的极小批量制造成本难以与传统制造技术匹敌，但批量生产将极大有效利用装备的生产空间，从而在固有成本无法改变的情况下，有效摊低零件的平均成本。同时需要指出的是，金属3D打印的批量化生产，仅针对的是那些传统制造无法加工的结构，或者是在一定数量内采用3D打印具有显著效益的情况。总之，从目前航空航天领域的应用情况来看，该领域的金属3D打印有批量化的应用趋势。 02轻量化和整体化推动金属3D打印往大尺寸制造方向发展 金属3D打印正在朝着轻量化、整体化制造的趋势迈进，最典型的证据是，以需求驱动的大尺寸金属3D打印装备的不断面世。本次中国航展，铂力特展出了多件SLM技术制造、超一米的整体结构一体化制造的大尺寸零件，体现了“大、优、特、精”等技术能力整合在一款零部件上的魅力。 尤其以该公司制造的发动机集成件为例，该部件集中体现了金属3D打印技术几乎所有的结构制造优势，如薄壁壳体、异形曲面、晶格点阵、复杂流道等。该产品的尺寸达到820×820×400mm，充分体现了增材制造产品的创新性设计理念及铂力特设备稳定制造大尺寸、复杂多特征部件的加工能力。制造这种尺寸级别的零件，要求设备在成形过程中需要具有高度的可靠性及稳定性，同时在成形过程中对工艺参数具有更严苛的要求。   3D打印具有一体化/整体化制造的显著能力，能够将多种特征结构在一次打印过程中制造出来。零件的整合带来的效益同样显著，如制造环节极大减少、零件可靠性增强、零件整体减重、整体成本降低等等；同时也更利于寻找减轻重量的方法，以便可以携带更多的燃料和载荷。 复杂的结构、精妙细微的设计让空天零件对结构设计的要求越来越高。金属3D打印技术让零件突破外形轮廓和复杂程度约束，从航空航天制造领域设计的源头出发，在满足零件性能和服役条件的情况下，实现功能性优先的设计，使金属零件向轻量化和整体化方向发展，设计引领并推动增材制造技术不断突破和发展。 END 从当前规模化的应用案例以及发展规律看，金属3D打印已经成为航空航天领域研发和制造不可或缺的重要组成技术，尤其体现在对它的接受度方面，从质疑、尝试到大胆应用，是这些年来该领域对3D打印技术的重要变化。 航空航天零部件的制造能力、水平是国家工业技术实力的重要体现。航空航天制造业作为发展潜力巨大和技术门槛较高的高端装备制造业，具有强劲的产业带动能力。实际上，也是这些行业的高要求，促进了金属3D打印技术从材料、装备到工艺甚至后处理等各方面的发展。未来，它的应用将会更加广泛。 注：本文内容由3D打印技术参考、铂力特共同创作。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.结构优化+轻质材料 | 铂力特3D打印钛合金卡钳助力小鹏飞行汽车减重 2.尺寸达1.3米，铂力特BLT-S1000 3D打印铝合金蒙皮点阵结构 3.瞄准大·生产时代 | 铂力特发布六激光BLT-A450，为制造业赋能 4.实现工业零件的批量化制造，铂力特发布全新设备BLT-A400

10月18日，3D打印技术参考注意到，GE 航空近日采用GE Additive的粉末床激光熔融装备3D打印了直径1米的In718高温合金航空部件，这是该公司使用金属3D打印工艺制造的尺寸最大航空航天零件之一。通过将150多个零件合并为一个，采用3D打印代替传统铸造，使零件的质量和成本降低了30%，交货时间也从九个多月减少到两个半月，显示出巨大的成本、重量和时间节省。 所制造的零件被称作是涡轮中心框架（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。 项目来源 为响应《欧洲绿色协议》以及航空工业清洁天空计划，GE航空先进技术团队（GE Aerospace Advanced Technology ，简称GE AAT ）慕尼黑团队联合合作伙伴，计划通过改进发动机硬件、设计和制造工艺减少有害气体的排放。为达成目标，GE AAT广泛征集与之相关的项目。 2018年，汉堡工业大学（TUHH）、德累斯顿工业大学（TUD）和科技公司Autodesk组成的财团，被选中支持GE AAT慕尼黑设计和制造大型金属增材制造部件——3D打印一体式涡轮中心框架（TCF）外壳。该项目包括关键部件的设计和生产、验证和认证，以及全尺寸金属3D打印外壳的最终交付。 由于航空航天业高度管制且对适航硬件要求严格，获得批准的铸锻件供应商数量非常有限。这造成了较长的交货时间和高成本。这些挑战，以及涡轮中心框架不是旋转部件的事实，使其成为3D打印的理想选择。 一体式的TCF外壳专为窄体发动机设计，零件直径约为一米。这种单件设计方案，能够降低成本、重量，减少制造周期。生产此类大型发动机部件，具有明显的竞争优势。GE AAT慕尼黑技术和运营经理表示，“我们希望将零件重量减少25%，同时改善二次气流的压力损失，并大幅减少零件数量，改善维护过程。” 为确保满足所有工程要求，包括在特定燃料消耗中提高0.2%的性能优势，整个团队的专家对设计进行了技术准备水平 (TRL) 和制造准备水平 (MRL4)等多个制造方面的审查，并通过试验确定零件是否满足质量并验证是否具有符合MRL4标准的可制造性。 经过五年研发，该团队最近公布了采用成熟的粉末床激光熔融3D打印技术制造的In718材料大尺寸TCF外壳，同时，它经过了广泛的空气/热力和机械测试，以满足工程要求。 产学合作 该联合团队将其工作和零件本身视为未来商用飞机发动机大型零件在生产中使用金属增材制造技术的潜在游戏规则改变者。 该项目负责人表示，“起初，这项工程几乎不可能成功，但通过利用先进的增材技术和突破极限，最终实现了这一曾经仅能出现在想象中的设计”。 在项目的组成人员中，既有学术人员也有工业界的专家，具有不同背景的人组成的团队共同工作不仅优化了产品，还优化了研发流程。学术界的参与对于该项目的整体成功至关重要，通过与工业界密切合作，利用他们的基础设施和成熟技术，使他们能够成为欧洲大型技术计划的一部分。 汉堡工业大学安装了GE Additive M2 3D打印机，他们在原型制作方面的专业知识非常宝贵，而德累斯顿工业大学的团队负责验证和构建专用测试台。Autodesk在这项研究中的作用是优化结构和流体性能，同时将150多个零件整合到一个组件中，开发出一种轻型、高性能的涡轮中心框架外壳，其在利用软件工具设计组件来满足项目要求方面发挥了重要作用。最后GE Additive使用其ATLAS 3D打印机完成零件制造。 GE Additive ATLAS 3D打印机，成型尺寸1.1 x 1.1 x 0.3m 该项目采用多学科迭代循环来设计硬件，并利用精益制造概念、流程和工具来减少设计迭代时间。为减少压力、热梯度和应力，考虑并引入了许多创新和创造性的设计特点和解决方案。 汉堡工业大学的Dirk Herzog博士表示，“由于零件尺寸很大，有必要首先通过制造环节评估设计概念，验证性能，然后学习如何进行全尺寸打印。在过去三年半的时间里，所有团队成员都投入了大量精力，使我们有充分的信心将设计和工艺控制能够为最终打印做好准备。最终看到成功建造，这些努力都是非常值得的”。 项目意义 最终，通过将150个零件合并为一个进行一体化制造，重量减轻约 30%，制造提前期从九个月减少到两个半月，减少了大约75%。与传统设计相比，压力损失降低了约90%。 该部件在性能、重量、成本、材料用量以及环境方面的效益得到有效提升外，最大的影响可能是在行业供应链中断时，能够有替代传统制造方法的新的替代解决方案以应对挑战。 这种针对发动机框架的新型增材制造设计解决方案不仅限于未来发动机的涡轮中心框架，它可还以用于现有和传统的发动机部件。相关的设计思路可以被用于设计涡轮后框架 (TRF)、低压涡轮机外壳和涡轮中间框架 (TMF)。 氢动力飞机项目的官员表示，“增材制造为减轻重量、改进组件功能和大幅减少复杂组件中的零件数量提供了巨大的潜力，直接提高了飞机的能源效率，并降低了装配成本和时间”。 END 将多零件集成设计为一个单一部件，GE航空已经有多个案例。例如，知名的GE 3D打印一体式喷嘴，传统上由是20个部件焊接而成的；GE Catalyst的中框组件采用3D打印将300个单独零件经过结构优化合并为1个部件，还将原来轴承座和油底壳的80个零件组合成1个。一体化集成堪称3D打印制造的最佳实践，它是对传统制造方式的重大改变，影响了产品性能、开发方式以及制造相关的方方面面。 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;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.GE喷嘴真相：3D打印制造的仅是喷嘴头，但效益空前巨大 2.3D打印集成制造的最佳实例：从855个零件到12个零件的非凡效益 3.因零件整合，3D打印为一体化制造带来的60余项改变 4.零件整合与一体化制造，3D打印为生产制造带来巨大效益 --广告--

本期内容为大家介绍3D Systems最新推出的两款全新的塑性打印材料--透明树脂Figure 4 Tough Clear和开源的SLS材料DuraForm PAx Black。与此同时，3D Systems为塑料3D打印机研发的一款独有软件3D Sprint 4.0，这款软件今年推出了4.0新版本，增加了一些新功能和改进。 10月13日，3D Systems资深工程师将在同场研讨会上对3D Sprint软件新功能详细解析并实际运行演示软件，并专门介绍新推的两款塑性材料有何特性和应用。 主题：塑料增材制造软件3D Sprint 4.0版本新功能解析+两款新材料特性 时间：2022年10月13日14:00-14:50 参会方式一：扫描下方二维码提前预约在线会议 参会方式二：如上述二维码进入缓慢，可点击文章最下方【阅读原文】预约研讨会 两款性能长期稳定的塑性材料 Figure 4 Tough Clear可直接生产最终用途部件，它是3D Systems为其 Figure 4平台设计的首款透明材料，专为长期使用部件和功能原型而设计。使用 Figure 4 Tough Clear生产的部件经后处理改进，具有优异的清晰度，大大有助于观察复杂装配件内部工作的流体和气体流动等应用。 这款材料不仅可以提高透镜、光导管和灯罩的光透射率和反射率，而且具有出色的、满足客户要求的关键性能特征，例如抗冲击强度、抗张强度和伸长率特性，可保持稳定长达八年。 根据ASTM D4329 和 ASTM G154标准规定的方法对材料进行的测试显示，Figure 4 Tough Clear拥有长达八年的室内机械性能和一年半的室外机械性能，可确保打印部件在现实世界中长期保持功能和稳定。 这款材料不仅适用于透镜、光导管和灯罩，还适用于各种大批量的小型部件应用，例如承重手柄、曲柄、旋钮和杠杆；结构性支架、卡扣连接和紧固件；以及消费品包装。 DuraForm PAx Black的材料特性可与注塑成型相媲美，它是3D Systems 全新非限制性材料产品组合中的最新产品，可与选择性激光烧结 (SLS) 打印机配合使用。与最新推出的DuraForm PAx Natural一样，这种材料具有与注塑塑料相似的特性以及高抗冲击性，并且无论沿哪个方向拉伸，均能实现高断裂伸长率。 DuraForm PAx Black专为与市面上有售的任何选择性激光烧结 (SLS) 打印机配合使用而设计，无论来自哪家打印机制造商，都能轻松集成到现有的生产工作流程中。这种材料的机械特性有助于制造坚固的生产级品质轻质部件，可用于矫形器、工具手柄、夹板和支架、适用于恶劣环境的管道、活动铰链、贮液器以及要求高抗冲击强度和高韧性的外罩等多种应用。 DuraForm PAx Black 具有以下特性： 低温打印（即 120°C），有利于提高打印和后处理的效率 出色的长期稳定性，机械特性和颜色可保证 5 年以上的室内使用 通过蒸汽磨光对部件进行后处理，因而屈服伸长率远超PA-11 和 PA-12 等其他尼龙材料，并且表面平滑光亮，与注塑成型部件几乎无差 再利用率高（建议换新率为 30%），有助于减少浪费，降低生产成本 什么是3D Sprint软件？ 3D Sprint®是3D Systems推出的专门用于准备及优化CAD和多边形数据及管理3D Systems塑料3D打印机（包括彩喷打印…

在大型产品的制造过程中，最终部件或子组件的装配是一个重要的环节，这往往需要付出大量的时间、设备、人力和质量控制。传统上，通过焊接、螺栓连接的装配方式，由于紧固件等的使用不仅增加了产品重量，还导致燃料消耗成本增加；装配点还是常见的故障点，如果连接点出现问题，则可能会导致不良风险或停机。 3D打印一体化制造的散热器 由于这些原因，寻找创新且有效的方法来消除或减少装配件可以为众多领域带来益处。增材制造为企业和设计工程师提供的一个关键优势是其生产复杂部件的能力，其中包括整合装配件实现一体化制造。近些年来，包括GE和罗罗内在内的航空发动机制造公司都给出了众多的应用案例。 本期要介绍的是，3D打印整合零件实现一体化制造的一些其他应用案例。 钛合金排气装置一体化设计制造 采用传统的设计与制造方法时，该排气装置由20个独立部件组成，通过针对增材制造调整设计，可以在单个部件中生产等效组件。   汽车排气装置，将20个独立部件整合为一个部件   增材制造实现的效率提升 设计时间从 6 周减少到 6 天 20:1 的部件数量减少率 生产时间减少 75% 消除了组装时间、检查和错误 一体式设计方式将部件的设计时间从六周缩短到六天，采用3D Systems的直接金属打印 (DMP)，打印时间仅为23小时，而传统技术完成类似的制造流程则需要大约六个月的时间，增材制造所带来的转型影响更加突出。 3D打印一体化制造优化的卫星组件 空客还曾与3D Systems协作，取得了重大突破：首个3D打印的射频（RF）滤波器经过测试和验证，可以被用于商业通信卫星。这个项目由欧洲航天局提供支持，利用3D打印技术制造优化的波导组件。 成果： 通过3D打印的新设计将原来的分体设计合为为一个整体设计，降低了滤波器的总体重量 缩短生产时间，降低成本 滤波器减重50% 材料质量和久经验证的工艺制作出能够提升射频滤波器（RF）性能的设计   由空客设计的3D打印射频滤波器将原来的分体设计结合为一个整体设计，降低了总体重量空客公司的射频滤波器项目充分展示了3D打印的能力，为数十年没有明显变化的航空业提供了新的创新设计。之前的射频滤波器按照传统的标准化元素设计，部件的形状和连接由典型传统制造工艺决定，如铣削和电火花腐蚀。然后，滤波器的腔体需要将两个部分通过加工固定在一起。显然这样做的话重量会比较重，需要装配的部分也会增加生产时间，还需要额外的质量评估。 使用3D打印的方式制作部件使空中客车防务及航天公司可以在设计上不受局限，也没有额外的生产成本。3D打印带来的制造上的灵活性造就了滤波器凹陷型超椭圆设计的腔体。该项目工程师表示，3D打印带来的整体式设计，主要优势是数量、成本和时间。滤波器不再需要紧固件来将部件结合在一起，因此部件数量减少了；使用直接金属打印，部件的外轮廓与内轮廓更加紧密；成本和生产时间的优势则来源于装配和后处理时间的缩短。 3D打印技术参考曾经介绍过一体化制造所带来的的近60项改变（点击）。工程师通过结构优化，将部件的零件集成在一起，形成一个复杂的单一零件结构，它无法通过传统铸造或机械加工制造，唯有3D打印能够实现一体成型。由此产生的结果在于该部件不再需要装配，不仅减轻了重量，更排除了磨损的可能性，相关产品两次维护的时间也会被拉长。 零件数量的减少使公司也更容易迭代新设计，这也意味着需要制作的工具要少得多。这显著减少了工艺开发的时间并降低了成本，更少的零件意味着更少的流程和工艺步骤，以及更少的零件和材料之间的相互依赖性。只要3D打印步骤得到很好的控制，就可能更容易达到目标，这意味着更少的紧固件、焊缝、胶水和其他材料的相互作用而导致的意外故障。 增材制造不但为实现新层次的效率提供了途径，还提供了全新的设计与制造方法。点击最下方链接，查阅电子书《降低成本，提高效率：通过增材制造减少部件数量》，了解3D打印一体化制造更详细的流程。 http://www.3dsystems-china.com/ebook.aspx?id=66 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.行业巨头云集Formnext增材制造展，多场重量级论坛，紧抓中国市场复苏机遇 2.顾冬冬教授团队：激光增材制造铝合金构件「材料-工艺-性能」一体化研究 3.因零件整合，3D打印为一体化制造带来的60余项改变 4.大型零件增材制造整合设计，看GE增材高级设计工程师如何说

8月2日，国家工业和信息化部公布了首批36个增材制造典型应用场景名单，上海航天精密机械研究所申报的“基于增材工艺的航天关键零部件整体轻量化设计”成功入选。8月31日，3D打印技术参考注意到，上海航天对该项目进行了相关描述。   上海航天基于增材制造技术开发的轻量化点阵+蒙皮整体结构舵翼产品目前已在多个型号上应用，其较传统实心结构和骨架蒙皮结构舵翼可减重10%~60%，可自由调节优化舵翼的质心，提升产品综合性能，且制造工序简化，综合成本降低，是未来舵翼类产品轻量化重要方向之一。 3D打印的轻量化产品，来自上海航天 基于增材制造技术开发的拓扑轻量化支架产品，上海航天目前已在多个宇航型号上实现应用，已配套10余种型号。其较传统铸造和机加工制造支架可减重20%~50%，且制造工序简化，周期短，满足了型号短周期研制的快速响应制造需求，是航天支架类产品发展的必然趋势。 中国空间站上的蒙皮点阵技术应用 在航空航天领域，面向增材制造的结构拓扑优化方案不断被提出，并在航空器上的非主承力结构上得到应用。 北京空间飞行器总体设计部在有关论文中指出，采用自支撑三维点阵结构设计方法，发展了基于蒙皮点阵一体化结构形式的移动可变形组件（MMC）拓扑优化方法，完成了面向增材制造的中国空间站某相机支撑结构的优化设计，该结构采用激光选区熔化成形（SLM）工艺制造，通过了力学试验考核，实现结构减重50%，基频提高35%，完成了基于MMC方法的蒙皮点阵一体化结构在我国载人航天领域的首次型号应用与在轨验证。 在最近的应用案例中，问天实验舱热控分系统使用了3D打印技术。航天五院研究团队指出，结构轻量化设计是空间站结构研制过程中始终坚持的设计思想，设计团队从结构参数优化、拓扑优化、轻型材料应用、3D打印工艺、多功能结构等多个方面开展减重工作。从直径4米的框体、壁板蒙皮、各类尺寸的支架，到蜂窝板里的一个金属埋件，对每一个零件进行减重设计，并提出了结构加工过程中的重量控制方法，将舱体结构成功瘦身，为其它设备和载荷提供了更多的搭载机会。 一体化支撑结构优化图（来源见文末） 除了问天实验舱，3D打印技术参考从中国空间技术研究院（航天五院）了解到，梦天舱的重要结构件导轨支架在研制过程中也采用了3D打印的薄壁蒙皮点阵结构。 3D打印技术参考还于北京空间飞行器总体设计部在《机械工程学报》发表的一篇论文了解到，航天五院设计的一种封闭蒙皮包裹三维点阵层级结构的设备支撑结构，比采用传统设计及制造方法的结构减重46.4%，实物已应用于某型号卫星载荷支撑任务。 然而，通过3D打印技术制造的晶格单元在机械设计过程中很少考虑增材制造技术本身的约束，导致晶格结构的实际机械性能与设计性能之间存在显著差异。中国空间技术研究院、南京航空航天大学以及北京理工大学方岱宁院士团队合作开展了考虑增材制造几何约束的自支撑晶格单元创新设计策略研究，相关成果成功用于我国多个新型超轻航天器结构设计与制造。 增材制造支撑结构及其在空间站核心舱上的装配状态（来源见文末）   2019年，研制了国际首个增材制造全三维点阵整星结构，并随千乘一号卫星成功发射；2019年，将拓扑优化方法与细观点阵填充相结合，完成了中巴地球资源04A卫星、资源三号03卫星等航天器的关键设备支撑结构的优化设计与研制，实现了在多个型号航天器中的在轨应用；2020年，研制了基于增材制造三维点阵的相变储能装置结构，随天问一号火星探测器成功发射。 同年，我国新一代载人飞船实验船成功验证，试验船搭载了星驰恒动公司研制的60余件金属3D打印产品，涉及三维点阵类轻质材料结构产品。除此之外，月球及火星深空探测器的相变热控制器以及集热器框架也由薄壁和晶格填充结构组成。 由 SLM 制造的自支撑格层试样 封闭蒙皮包裹三维点阵的结构形式可以有效提高支架类结构的设计效率，在航天器结构轻量化方面具有推广应用前景。 超轻型金属晶格结构解决了深空探测器复杂结构的轻量化设计，实现了极其复杂结构的功能集成。这种外部蒙皮+内部三维点阵、变密度、内部含有流道等特殊复杂的构型，在突破瓶颈、减重/提升性能、缩短周期、降低成本等方面产生了较大的综合效益。 本文内容参考：1. 上海航天；2. 张啸雨，刘畅，施丽铭，蒋旭东，曾惠忠，周浩，郭旭．蒙皮点阵一体化支撑结构的移动可变形组件优化设计及空间站应用[J/OL]．固体力学学报.https://doi.org/10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2022.010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.行业巨头云集Formnext增材制造展，多场重量级论坛，紧抓中国市场复苏机遇 2.北理工院士团队：3D打印几何缺陷对点阵结构力学行为的影响 3.中科院研究：晶格结构的性能差异，材料、3D打印与传统加工工艺 4.考虑工艺约束的3D打印自支撑晶格用于中国新型超轻航天器结构

TCT亚洲3D打印展虽暂缓举办，但Oqton堃腾公布了本次展会丰富的软件应用解决方案。本期内容将展示该公司展位上的精彩内容。 Oqton展位现场预览 TCT Oqton展品/ 重磅新品，经典套餐 Oqton将根据TCT 亚洲展的相关通知继续参加该展会，同时还将在九月份亮相Essen、Formnext和CIIF展会。 2022 北京埃森焊接与切割展览会 Essen - 9 月 14-17 日 - 深圳国际会展中心 2022 深圳国际增材制造、粉末冶金与先进陶瓷展览会 Formnext - 9月14-16日 - 深圳国际会展中心 2022 中国国际工业博览会 CIIF - 9 月 26-30 日 - 国家会展中心（上海） 上述展会具体信息，请关注本公众号（Oqton堃腾智能制造）后续推送！ 扫描下方二维码，填写表单并截图，即可在接下来的任意一场Oqton展会活动中领取专属礼品一份。 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.行业巨头云集Formnext增材制造展，多场重量级论坛，紧抓中国市场复苏机遇 2.中国汽车热交换器市场与3D打印制造潜力 3.致力于行业赋能者，汉邦科技全金属3D打印系列产品有哪些 4.Oqton将携丰富软件应用解决方案及重磅新品亮相TCT ASIA 2022

3D打印技术参考查询华经产业研究院发布的相关资料发现，2015-2019年，全球热交换器市场规模由590亿美元增长至648亿美元，2020年约为664亿美元，同比增长2.47%，预计到2023年将超过700亿美元。中国热交换器行业销售收入稳中有升，由2015年的771亿元提升至2020年的1318亿元，期间年均复合增长率为11.32%。汽车热交换器用于在彼此热接触的两种不同温度的介质之间传递热量。例如，在内燃机中，发动机冷却液以圆周运动方式流过散热器线圈，空气流过这些线圈以冷却发动机。汽车行业是热交换器应用的重要领域，到2014年底，汽车板块在全球换热器市场的份额已超过25%。 中国汽车热交换器市场概况 根据The business research company给出的数据，全球汽车热交换器市场规模预计将从2021年的217.5亿美元增长到2022 年的241亿美元，复合年增长率为10.8%。预计到2026年，全球汽车热交换器市场规模将增长至320.5亿美元，复合年增长率为7.4%。Mordor Intelligence日前发布的《汽车热交换器市场——增长、趋势、COVID-19影响和预测（2022-2027年）》的研究报告指出，预计全球汽车热交换器市场在2020-2025年的复合年增长率将超过6%，而中国汽车热交换器市场的复合年增长率约为8.73%，中国汽车热交换器市场正在快速增长。 自2000年代初以来，中国的市场份额显著增加，如今在亚洲汽车热交换器市场占有率最高，超过50%。预计乘用车和轻型商用车的需求将在预测期内增长，从而导致中国对汽车热交换器的高需求。 对减轻汽车重量的需求不断增加，使得原始设备制造商用塑料和铝等较轻的材料代替铁和钢等较重的材料。汽车热交换器市场也遵循这一趋势。此外，以前的换热器设计和结构会引起腐蚀、分解、污泥沉降，灰尘颗粒会导致结垢，从而导致传热减少和效率降低，从而导致更高的燃料消耗。 Mordor Intelligence专门发布了关于中国汽车热交换器市场的分析研究报告，内容涵盖了当前和即将到来的趋势以及最近的技术发展。该报告按应用、设计、车辆和动力总成类型对市场的各个领域进行了详细分析。报告提供了中国市场主要汽车热交换器制造商的市场份额。 新能源汽车销量增长提振需求 预计电动汽车的销售和生产将进一步出现惊人的增长速度，许多国家都在努力实现零排放标准，并通过减少生产燃油车来降低燃料消耗导致的废气和温室气体排放。中国等发展中国家也决定通过增加电动汽车的数量来应对环境污染问题。 为了实现这一目标，中国政府为选择电动汽车的客户提供了许多激励措施。电动汽车的消费者有望获得额外的福利，如价格补贴、免费停车、免税等。相比之下，购买普通汽车要被征收重税。随着监管机构出台进一步的鼓励措施以及电动汽车的发展，预计新能源汽车在中国的销量将进一步增长。 混合动力汽车热交换器示例该地区严格的排放标准使其能够在生产节能汽车热交换器方面取得技术突破。市场上出现的一种流行趋势是汽车发动机尺寸的缩小，导致对两缸和三缸发动机的需求增加。随着排放标准的日益严格（因为车辆重量与排放量成正比），预计四缸发动机的销量将大幅下降。小型汽车需求的增加将带动对涡轮增压器的需求，这将再次推动对换热器的需求，从而带动国内汽车换热器市场的增长。 乘用车和轻型商用车的需求驱动增长 预计中国对乘用车和轻型商用车的需求将在预测期内增长，从而导致中国对汽车热交换器装置的需求很高。2011年的资料显示中国汽车热交换器生产制造商已经达到600家左右。过去三年，该地区乘用车渗透率的提高推动了汽车售后市场的增长。它极大地促进了亚太汽车热交换器市场的增长。 中国换热器市场整体呈现高工业增长率，主要是由于换热器应用多样化，对换热器的需求不断增加。汽车热交换器的需求取决于几个因素，例如汽车的生产和需求以及目前的车辆保有量。在中国等新兴和发展中国家，对汽车热交换器的需求受到新车生产的推动。此外，中国地区的汽车热交换器制造商已开始大力投资轻量化汽车材料（如铝），预计将显著提升该地区对汽车热交换器的需求。 商用车热交换器示例中国的大多数汽车制造商都致力于在零部件生产中使用铝作为轻质材料，排放标准的修订预计将增加热交换器的使用。此外，当在汽车热交换器中进行轻量化结构设计时，将进一步增加制造汽车热交换器的制造成本。尽管在满足日益增加的产品复杂性的同时管理成本对于汽车热交换器供应商来说是一项重大挑战。 3D打印成为制造高效新型热交换器的利器 3D打印技术的进步改变了热交换器的制造方式。传统制造路线无法实现的复杂、自由设计，可以通过3D打印轻松实现。热交换效率的提高以及重量、体积、制造成本的降低是3D打印可以提供的其他优势。美国电子系统热力学学会组委会还曾发起基于增材制造新技术的大学生热交换器设计挑战赛，并获得了GE赞助。 与传统的热交换器设计思路不同，CAD建模软件通常不会考虑3D打印建模的特殊性和优势，如今依靠算法和AI的新型结构设计方法正在热交换器领域大放异彩。以美国nTopology、德国Hyperganic以及澳大利亚Conflux为代表的专注于增材制造结构设计的新企业，将CAD建模推向了智能化，通过向算法中输入相关特征，计算机会根据这些特性用人工智能的方式输出产品设计，并对生成的设计进行高速迭代，形成成千上万个设计模型，最终通过打印测试或计算机仿真模拟的方式来确定最优化的产品设计。这种衍生设计的方式配合3D打印自由制造的特点，让产品性能更加强大。 Conflux设计和3D打印的高效热交换器 这种新型高效的设计方法已经受到了广泛关注。上述企业因此获得了大量融资。需要特别强调的是，Conflux的首席执行官兼创始人迈克尔·富勒在此前担任了15年的F1赛车工程师15年，于2015年创立了这家公司。根据3D打印技术参考查询到的最新的商业案例，GKN已经宣布与Conflux联手开发3D打印热交换器，前者是宝马、大众等大型汽车公司的重要供应商。 与传统批量生产方法相比，3D打印所涉及的工艺参数优化、表面粗糙度控制、支撑结构去除、后处理要求、兼容原材料和成本竞争力一直争议不断。但尽管存在挑战，采用该技术已经成功实现了金属、聚合物和陶瓷材料的热交换器制造。 3D打印的高效热交换器3D打印技术参考曾重点分析过粗糙表面、微通道、表面积和晶格结构等因素对3D打印热交换器的性能影响。当前的研究发现，金属3D打印的表面粗糙度是影响热交换器性能的关键考虑因素；与预期设计相比，制造尺寸的偏差也非常显著，特别是当尺寸接近制造极限时。随着3D打印技术在最终产品表面质量、尺寸精度和实现更小尺寸精度方面的不断提高，热交换器的换热性能可能进一步提高。 END 热交换器作为汽车散热系统的核心组件，与车型的迭代速度匹配。普华有策指出，未来热交换器势必需要保证其基本的使用性能要求和其成本控制要求的前提下，从结构、材料、工艺等方面，应用新设计、新材料、新技术来实现对汽车整体的减重，向结构紧凑化、整体轻量化和性能高效化方向发展。这与3D打印技术的制造特点几乎完全契合。 作为制造实验室和商业规模热交换器的可行选择，3D打印技术正在显著提高热交换的效率，并减轻重量和成本。然而，虽然它在生产优化和复杂的几何形状方面优于传统技术，仍需要做具体和系统的大量验证。当前的3D打印技术还无法替代传统方法，但3D打印技术的不断进步，将逐步解决这些固有缺陷，从而生产出轻量、多功能和高效的热交换器。 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.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.美国家增材创新中心：借助衍生式设计平台能创建出怎样的高级热交换器 3.3D打印的固有制造缺陷使其还无法完全替代热交换器的传统制造技术 4.麻省理工在线研讨会：3D打印热交换器的特点与应用

Conflux Technology是少数几家专注于3D打印热交换器增材制造应用的公司，该领域具有巨大的利润空间。近日，3D打印技术参考注意到，该公司已经获得航空航天AS9100D第一阶段认证，整个认证过程预计在2023年初完成。这意味着，该公司的3D打印热交换器正在渗透进航空航天领域。 Conflux于2015年推出了用于F1赛车的热交换器，并将其视为增材制造技术的关键应用领域。到2017年，该公司获得了一些重要的行业支持，其中包括来自获得了AM Ventures的 600万美元A轮融资，它还与GKN Additive合作，扩大产品的可用性。 来自ConfluxTechnology的水增压空气冷却器热交换器 AM Ventures的合伙人标识，热交换器是3D打印技术最大的应用之一，高度复杂的几何形状能够实现更有效的热管理，减少能源消耗和材料浪费。同时，热交换器的设计需要能够掌握最佳的制造技术和软件工具，这正是Conflux团队在这个世界上独一无二的原因。 在寻求将其技术商业化时，Conflux将目标指向航空航天领域，该领域的公司一直在寻找优化效率的方法，提高喷气燃料的使用效率。作为航空航天和国防的国际质量管理体系标准，AS9100D认证甚至比ISO9001:2015更为重要。 Conflux换热器 审核过程历时六个月，执行Conflux的分析师和质量保证专家之前曾为多家航空航天/国防公司进行过认证。目前，Conflux已完成了第一阶段认证，整个过程预计在2023年初完成。 与此同时，其他多家公司也在关注3D打印的特定应用。例如，Holo专门3D打印铜散热器；AM Ventures的另一家投资组合公司Additive Drives的目标行业是电动机。这些公司通常树立一个典型的案例，然后在整个行业铺展开来，进而形成一波应用浪潮。在这种情况下，可能伴随着一系列的收购，这种情况已经屡见不鲜。 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.行业巨头云集Formnext增材制造展，多场重量级论坛，紧抓中国市场复苏机遇 2.金属3D打印以智能化方式驱动新一代热交换器设计 3.3D打印的固有制造缺陷使其还无法完全替代热交换器的传统制造技术 4.传热专家Conflux推出首款产品——3D打印的汽车用环形空气冷却器