2021年7月，深蓝航天成功实现中国首例液氧煤油火箭垂直回收试验“蚱蜢跳”，10月再次成功实现中国首例液氧煤油火箭百米级垂直回收试验，两次试验所使用的发动机均使用3D打印制造。2022年初，深蓝航天宣布完成近2亿人民币的A轮融资，所募集到的资金除了将用于火箭研制、可回收重复使用技术的验证及发射准备等工作外，还特意强调将用于3D打印增材制造工艺及可回收重复使用能力的测试与研究。 国内外媒体普遍将深蓝航天与SpaceX比较，两者在研发进程和技术的运用方面极其相似。尤其对3D打印技术的应用，两家公司都表现出了相比其他民营航天更强的兴趣。本期，3D打印技术参考通过专访深蓝航天，介绍该公司如何使用3D打印技术，及其在应用过程中遇到的问题和取得的效益。 主动将3D打印纳入设计生产流程 深蓝航天火箭发动机制造技术在国内独树一帜，由于传统的加工手段在复杂部件的制造能力、生产效率和综合成本方面皆无法与3D打印相比，深蓝航天在产品设计之初就采取了增材设计思维。其自行研制的“雷霆-5”和“雷霆-20A”液氧煤油火箭发动机在方案设计时就优先选用激光粉末床熔融金属3D打印技术，与传统的设计方法相比，增材设计思维减少了出图数量，提高了设计效率，同时为产品制造争取了周期。搭载“星云-M”1号试验火箭成功实现“蚱蜢跳”的雷霆-5发动机全机85%重量的零件都由3D打印技术制作。采用传统工艺制造的液体火箭发动机涡轮泵用离心轮、涡轮盘等复杂结构产品，涉及五轴机加工、焊接、电火花等多种工艺，存在生产流程长、加工效率低等问题。3D打印技术本身具有对产品结构复杂性不敏感的特性，深蓝航天采用3D打印制造涡轮泵离心轮、涡轮盘等产品实现了尺寸和性能一致性好，整体生产效率高，综合总成本低的优势。 在产品的集成化制造方面，3D打印同样为深蓝航天提高了产品质量和制造效率。点火器在传统制造方案中由多个机加工零件装配焊接而成，对产品组件的装配质量、焊接质量要求极高，工艺过程复杂。采用3D打印技术制备的点火器仅有一个零件，仅需要数控加工连接接口即可交付装配；且一次可打印多个零件，打印周期仅需一周左右，缩短了产品交付周期，规避了很多质量风险。 深蓝航天表示，与传统的液体火箭发动机制造技术相比，3D打印技术助力深蓝航天达成了以下目标： • 突破传统设计思维与制造的局限性，为设计人员提供更大的设计自由度；•优化零件流道流动性能，为燃料和冷却剂通过多腔道/多流道分配提供新的可能性；•降低零件装配错误风险，提高产品的质量稳定性、一致性；•减少加工步骤，省略中间环节，提高生产效率；•缩短产品研制周期，使产品研制总成本更具竞争力。 克服多重困难，优化产品制造方案，保证产品质量 3D打印技术在航天液体火箭发动机领域也是近几年才有了很多的应用场景，深蓝航天也仅在2021年完成雷霆-5整机飞行考核。在这个过程中研发团队需要攻克的难点很多。例如，在雷霆-20A推力室设计方案初期，深蓝航天需要解决很多问题。具体来说，推力室圆柱段内部冷却流道的理算尺寸如何通过3D打印保证，成型后产品内流道的内表面光洁度是多少，内流道表面成型质量对介质流速、流阻的实际使用特性有什么影响。为了攻克这些难点问题，研发设计人员与3D打印服务商反复沟通确认，最终才形成了现有的打印成型方案；另外，研发人员受限于现有3D打印设备的有效成型尺寸，雷霆-20A 推力室收扩段被迫由一个零件拆解成2个零件——收扩段和延伸段，雷霆-20A 收扩段的打印采用了效成型尺寸为600*600*600mm的国产3D打印设备，而延伸段采用旋压成型的方案。在材料的使用方面，深蓝航天表示，当前3D打印使用的材料基本满足深蓝航天的研制需求。目前，3D打印大量应用的粉末材料牌号有GH4169、TC4、316L，还有少量的AlSi10Mg铝合金粉末。这些牌号在国内已经有很成熟的制备工艺和产品线，市场供应基本稳定，粉末厂家也会前置一定量的安全库存，规避用户的加急采购，一般的供货周期在3-5天。 通常情况下，航空航天领域会对金属3D打印的质量存在疑虑，对此，深蓝航天表示会从设计源头上进行把控。针对3D打印材料性能和结构特点等特性对设计做适应性调整，优化设计和制造工艺，从而提高产品的稳定性。 加速迭代，完成国内首次3D打印火箭发动机真实飞行工况考核 雷霆-5型液体火箭发动机，是国内首型使用3D打印技术制造的针栓式电动泵液氧煤油发动机。3D打印技术的应用加速了设计-制造-设计的迭代。 在2020年初，雷霆-5液氧煤油发动机进行了首次整机变推力长程试车，试验成功。雷霆-5从方案设计到整机试车仅仅用时8个月。 2021年7月，雷霆-5助推 “星云-M”1号试验火箭完成了首次垂直起飞和垂直降落自由飞行，即被称之为“蚱蜢跳”的运载火箭垂直回收飞行试验，试验任务取得圆满成功。 在国内首次完成了由3D打印制造火箭发动机的真实飞行工况考核。目前已有20余件3D打印产品应用于深蓝航天液体火箭发动机总装、总测。 充分依靠3D打印供应链，形成自主生产能力 深蓝航天表示，公司目前在国内有2-3家稳定的3D打印合作伙伴，2021年与其中一家签订了战略合作协议，保障2022年6-8套推力室和涡轮泵等3D打印服务稳定供应。现阶段3D打印服务满足该公司的研制计划，不会是深蓝航天产品研制的瓶颈。 深蓝航天感谢这些3D打印合作伙伴长期以来的支持！他们提供了质量稳定的3D打印产品，特别是在雷霆-5、雷霆-20A发动机设计方案阶段，给深蓝航天提出了很多宝贵的建议，规避了很多产品成型质量风险。深蓝航天期望和他们在未来有更深入的合作，除了在产品3D打印方面提供服务外，在特征结构打印、工艺支撑方案设计、粉末和产品性能测试数据等方面充分进行技术交流，实现知识共享和技术突破，共同推进3D打印技术在航天领域的应用和发展。 未来，深蓝航天将继续秉持轻量化设计、一体化设计等先进的设计思想，为液体火箭特有构件一体化快速成型、超大幅面精密结构件轻量化制造等3D打印技术提供工程应用场景。 利用3D打印的技术优势，快速制造高质量产品，加速深蓝航天设计的迭代速度。2022年初，深蓝航天开始规划自有增材制造产能，预计到2022年底初步实现小批量产品3D打印制造能力，到2024年前深蓝航天将在南通工厂建成增材制造+智能制造生产基地，加速推进航天产品增材制造产业化。同时，深蓝航天研发团队将攻关铜材3D打印技术瓶颈，进一步提高3D打印产品的质量和性能。 END 深蓝航天CEO霍亮表示，3D打印发动机一旦成熟应用，意味着火箭发射成本将进一步降低。据公开报道，SpaceX猎鹰9号火箭每次发射收费约6200万美元，而Rocket Lab为NASA提供的月球发射任务的报价仅约1000万美元，后者的火箭正是大规模采用了3D打印技术。如果再能实现重复使用，这将大大提高其利润空间。 3D打印技术可以显著缩短产品制造流程，降低成本。集成化的制造优势能够将原来有数百个零件组成的部件通过设计实现合并，从而大大减少零件数量、提高制造效率，并减少事故率。此外，传统发动机制造技术的市场供应商受限，3D打印技术市场供应商更多，来源广泛，市场化环境在竞争中有更加显著的优势。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流QQ2群：838951316；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.铂力特3D打印技术在航空航天领域的四个应用案例 3.年度总结：2021年中国航空航天领域3D打印技术10大应用 4.2025年服务于中国航空航天等领域的金属3D打印装备将超六百台

为进一步规范增材制造聚醚醚酮植入物的管理，2月28日，国家药监局器审中心组织制定并发布了《增材制造聚醚醚酮植入物注册审查指导原则》。 经过多年临床试验，采用3D打印工艺制造的PEEK植入物表现出了在安全性有效性和可靠性等方面的诸多特点。本指导原则适用于采用PEEK材料经3D打印工艺生产，作用于骨、关节及口腔硬组织的无源植入性医疗器械，旨在指导注册申请人对增材制造聚醚醚酮植入物产品注册申报资料的准备及撰写，同时也为技术审评部门对注册申报资料的审评提供技术参考。 该原则的制定，势必加快该技术在医疗领域的应用进程。 PEEK植入物的传统和3D打印加工方式 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。目前，国内可用于PEEK材料成形的方法主要包括数控加工和快速成形两种。 数控加工是当前国内PEEK材料成形的主流的方法，通过数控加工模具，采用注塑的办法来完成 PEEK 材料的成形，但采用这种方法加工的缺点是材料浪费非常严重，加工成本非常高。 第二种方法是3D打印（熔融沉积、激光烧结），相较于数控加工，3D打印提高了PEEK制造的灵活性，克服了材料浪费、难加工等困难，制造速度也是显而易见的。 与金属植入物相比，PEEK具有三个突出优势 第一，PEEK的弹性模量与皮质骨弹性模量接近，尤其是碳纤维增强PEEK的弹性模量与皮质骨弹性模量更为匹配。这种接近或匹配的弹性模量一定程度上减弱或消除了应力屏蔽效应，有利于植入体与骨组织之间的骨整合, 保证了 PEEK 种植体的长期稳定性。 第二，PEEK可透过Ｘ射线，CT 或MRI扫描时不产生伪影，因而较容易监控骨生长和愈合过程。此外，PEEK还具有良好的生物相容性、耐磨损、耐疲劳、耐腐蚀、易加工等特点，而且PEEK比金属材料更加轻质。上述优点使PEEK广泛应用于创伤、脊柱和关节等领域。 第三，与不锈钢、钛合金和超高分子量聚乙烯植入物相比，PEEK 及其复合材料具有良好的耐磨性能，可有效避免由于磨损颗粒引发的植入体周围炎症和骨溶解等问题。因此，聚醚醚酮在骨科种植体的应用中被认为是替代传统种植体的候选材料之一。 2017年4月，国内唐都医院完成国际首例PEEK肋骨植入手术，2018年1月，该医院完成国内首例PEEK植入体治疗胡桃夹综合征案例；同年8月，昆明医科大学第一附属医院首次运用3D打印PEEK材料假体替换锁骨。迄今为止，3D打印PEEK假体的临床案例已达上百例。然而这并不意味着PEEK就没有问题。 PEEK用于骨科植入的劣势 PEEK由于其相对疏水的表面而具有较低的表面能，从而限制了细胞的黏附。PEEK 的这种生物惰性使得 PEEK 植入体与宿主骨组织之间的骨整合能力较差，在临床上经常会遇到许多并发症，如种植体移位、笼陷或假性关节，这在体外和临床应用研究中都导致了令人不满意的结果。 理想的 PEEK 表面应能使细胞黏附、增殖、成骨细胞分化，促进 PEEK 植入体表面的矿化，产生大量的骨融合。 为了构建理想的PEEK表面，研究者们通过生物活性陶瓷填充、纤维增强、PEEK孔隙化等方法制备了一系列的PEEK及其复合材料，其最终目的是使该材料的植入体既具备维持血管新生和营养传输的功能，又具备足够的力学强度和耐磨性能，然而使各项指标保持平衡仍是当前研究的难点。 3D打印的PEEK脊柱植入物 3D打印的PEEK颅骨修复体 PEEK相较于钛合金有着很多优点，然而该材料在目前的推广上却有很多困难，主要问题还是受限于材料和加工手段。PEEK的价格极其昂贵，国际市场上标准级的 PEEK售价一般为70-80美元/Kg，PEEK个性化颅骨的手术费用则至少是钛合金的3-5倍。 此外，据此前西安交通大学的参考资料，单纯采用FDM制造的PEEK 快速成形件材质疏松，机械性能达不到医用要求，但从越来越多的植入案例也可以看出，这种现象正在得到解决。采用激光烧结打印PEEK，目前仅有德国EOS一家拥有相关的设备和技术。 END 不可否认，PEEK具有极好的应用前景，但对问题也是存在的，材料突破将是其实现安全应用的关键。其实任何一款产品都不可能是完美无缺，即使金属植入材料有那么多不足之处，但第一个植入3D打印钛合金髋关节的患者已经健康行走10余年。本文旨在对于专业人员获取更多的知识，对于普通患者不需过多关注材料的优势与不足，医生会作出最好的决定。 中国在使用3D打印技术制作植入体方面有着极为广阔的市场，《增材制造聚醚醚酮植入物注册审查指导原则》的发布，势必将加快该技术的医疗应用进程。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流QQ群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.PEEK 3D打印为何如此困难？成功打印，需要哪些技巧 3.如何应对大尺寸高性能材料3D打印带来的挑战 4.SLS 3D打印尼龙粉100%循环使用，国内一公司取得重大突破

在中国，80%的脚部疾病与鞋有关。每一个人的脚型都存在不同程度的差异，大规模的工业制鞋把人的脚型进行了归类，这势必会造成脚适应鞋的问题。 对于什么样的鞋更符合人体需求，鞋企从材料到设计都投入了大量研究，科技的进步、材料的不断升级都给鞋业带了各种可能，制造出更舒适的鞋是鞋企和消费者共同的目标。工业制鞋大批量制造、快速回转、快速实现利润是商业的基础逻辑，传统的手工定制鞋依托手工转楦、手工划片、部分鞋底依托模具制造，这些制造技术问题致使定制鞋很难实现批量化，定制鞋为了生存下去，主打高端人群消费，低产量高定价让大众消费人群很难企及。 探索3D打印技术给鞋业带来的改变是一个重要的话题。安世亚太增材团队从“打破界限”的思维逻辑出发，将工业制鞋各个环节进行了解构和重构，将市场、消费者、生产方式、盈利需求、商业逻辑等多维度进行扫描和分析，融合3D打印个性化的技术优点，将目标瞄准到个性化批量制造的维度上，高度释放3D打印技术的优势。这一想法摒弃了用3D打印替代传统材料升级的想法，采用了“解构再重构”的技术开发路径，开发了包含软件+仿真+硬件+商业模式的客制化制鞋整体解决方案。 让大众消费群体穿 上 高舒适度的定制鞋安世亚太26年工业品研发、工业设计以及上万例工业仿真实践经验为解决方案的开发提供了技术支撑。通过软件来代替人工繁琐的劳动工序、提升效率、实现数据的精准度，楦型、鞋底数据、鞋面数据、自动填充晶格都在软件中自动生成，每一个数据转化过程都以分钟计时，帮助鞋企、定制品牌实现批量化的定制。在数据转化的过程中加入了仿真技术，使鞋底设计起到减震、分散足压、更加符合人体工学的要求，塑造定制鞋中的高科技鞋款。 解决方案以让大众消费群体穿上高舒适度的定制鞋为目标，在生产端导入3D打印鞋底及配件，实现去模具化、鞋底快速成型。 定制化制鞋解决方案通过与扫描数据端口、打印数据端口、在线商城数据端口对接，使解决方案从数据采集、制造、销售与鞋企的线上线下商业模式衔接，无论顾客是在线上渠道还是在线下渠道都可以实现定制，批量化定制从根本上改变传统制造以产定销的销售模式导致的产销不平衡问题，为企业实现利润最大化。 定制化制鞋技术的独特优势 •数据自动生成，用软件代替人工，生成时间更短、数据更精准。 •将仿真技术融入到客制化制鞋解决方案中，过参数化设计理念，结合人体工学等一系列技术加持，突破了传统制鞋的技术限制。   •鞋底晶格填充根据客户的脚型及足压特点，在不同的受力点分布不同刚度的晶格，起到良好的减震、分散足压、减少运动损伤的作用，让穿鞋的舒适度与众不同。 •晶格库中的晶格都通过仿真验证，每一款晶格都符合力学性能。 实践案例（定制皮鞋） 01不同晶格的定制鞋鞋底设计 02打印好的鞋底弹性模量测试 03三种款型的3D打印鞋底的定制皮鞋 04顾客的试穿体验反馈总结 大规模定制的技术瓶颈已经突破：以增材制造技术为核心的数字化制造技术使生产成本不再和批量挂钩，低成本的个性化制造已经成为可能。以AI技术为核心的数字化设计技术不再依赖昂贵低效的手工作坊式的定制模式，所有与个体数据相关的设计建模问题都可以交给计算机自动完成。制造和设计技术的突破将使得定制鞋的过程从手工时代一下子飞跃到自动化时代。依托数字化技术的高效和低成本，定制鞋将不再是为少数人服务的高端消费，而是满足大众需求的平民化产品。定制过程从顾客数据收集到产品交付将是“全数字化自动设计+增材制造+升级的整鞋生产线+灵活的互联网商业模式”的过程。从AI设计、增材制造，到平台搭建，我们已经做好所有的技术准备。期待商业伙伴的加入，一起创造大规模定制鞋的未来。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流QQ群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.3D打印真的是一种低碳环保的技术吗？答案并非那么简单！ 3.深度：3D打印技术当前发展面临的主要问题及如何变革制造业未来 4.聚焦行业应用、打造核心要素！安世增材推出最新技术成果及行业赋能方案

2月22日，人力资源和社会保障部发布2021年第四季度全国招聘大于求职“最缺工”的100个职业排行，其中“增材制造设备操作员”赫然位列第90位，3D打印技术参考查询了去年其他几个季度数据，发现在第三季度位列第98位，而前两个季度则未出现在统计名单中。这意味着，当前3D打印行业的缺工问题正在凸显，这与行业的快速发展不无相关。 “增材制造设备操作员”于2020年5月被人社部能力司拟定为新职业，跨出了从以往政策支持学校培养到职业认可的重要一步。从去年的数据可以反映出，行业内部人才短缺的问题相比以前更为突出。当前我国增材制造行业从业人员的供需情况如何，存在哪些人才短板，人才政策有没有得到保障，《中国战略性新兴产业研究与发展·增材制造》给出了答案。 一. 我国增材制造行业从业人员供需现状 1. 从业人员分类 根据增材制造技术和行业需求的特殊性，中国增材制造产业联盟将增材制造从业人员分为技能型人才、科研型人才和管理型人才三类，并对增材制造领域36 家重点企业从业人员进行了调查统计，当前企业从业人员构成中，技能型人才占比 39%，科研型人才占比 43%，管理型人才占比 18%。 2. 供给能力分析 国内增材制造人才的培养主力是高校和职业院校，培养规模较小，供给能力有限。据中国增材制造产业联盟估计，我国增材制造产业从业及科研人员规模约为 2万人，并呈逐年增加趋势。从从业人员现状来看，除有技术经验的中高级人才短缺之外，复合型、骨干型、工程型和管理型人才供给数量也明显不足。 3. 行业需求分析 当前，我国增材制造企业超过 500 家，人力资源咨询机构 WANTED Analytics发布的全球增材制造行业人员招聘与雇佣趋势报告显示，近几年来市场上对增材制造相关技能人员的需求量持续上升，发布的招聘广告数量增长18倍。 中国增材制造产业联盟对国内增材制造领域 36 家重点企业从业人员规模进行了摸底统计。从企业性质来看，人才需求主要集中在民营企业。从规模来看，从业人员规模在 100 人以上的企业人才需求旺盛，企业人才引进规模逐年增长，年均增速超过 20%。 中国增材制造产业联盟对 36 家重点联系企业从业人员基本情况调查统计的结果显示： 1）从性别结构来看，男性是增材制造行业从业人员的主体，占比达到68.6%，而女性占比为 31.4%。 2）从年龄结构来看，增材制造产业从业人员年龄主要集中在 35 岁以下，占总人数的 72.9%，人员结构相对年轻化。随着人才培养规模的不断扩大，后备力量逐步增加，这有利于中小型企业的持续发展。 3）从学历结构来看，本科及以上学历从业人员占比为 50.7%，其中硕士占比 35.1%，博士及以上占比 3.2%，行业整体学历水平相对较高。另外，企业从业人员专科及以下学历占比达到 49.3%，这也凸显出职业教育在技能人才培养中的重要作用。 未来数年，增材制造行业对人才的需求会逐步增多，尤其是销售、工艺研究、材料开发以及工程应用和服务等方面专业人员。随着越来越多的企业进入市场，经验丰富的专业销售人员需求旺盛。由于制造商采用开源平台的趋势，材料开发企业的增多加大了对具有材料开发能力人才的需求。同时，随着增材制造技术应用不断深化，将需要更多的工程专业人员。从对人才岗位需求情况的统计结果中也可以发现，行业已经对增材制造的智能化趋势做出了反应，目前正在寻求更多的软件开发专业人员，尤其是具备云解决方案等专业知识的人才。 二. 我国增材制造行业从业人才短板分析 1. 人才数量不足 人才短缺正成为制约我国增材制造产业发展的主要短板之一。中国增材制造产业联盟预测，未来数年，增材制造领域研发、工程、设计、应用等方面人才数量短缺将达到 800 万人的规模。造成人才数量短缺的原因主要有：一是我国增材制造人才培养体系尚未完善，各层次人才培养跟不上新技术的快速发展；二是增材制造产业发展尚处于起步阶段，产业规模较小，企业研发能力薄弱，不足以支撑长期自主的人才培养；三是受行业环境、企业管理、薪酬制度及个人职业发展规划等因素的影响，民营企业人才流失问题普遍存在。 2. 培养能力较差 高校方面，学科建设不完善，多学科协同创新及交叉学科科研课题不足，这些都限制了增材制造复合型人才的培养，同时我国在增材制造原创性技术研发方面与先进国家仍存在一定差距，学生创新能力水平有待提升；职业院校方面，课程培养方案尚处于探索阶段，师资力量薄弱，培养模式单一，缺乏切合工程实际的人才培养体系和机制，而且我国职业教育受重视程度不够，暂不具备培养高级技能人才的能力；此外，企业作为人才培养的重要渠道，还未发挥出相应的作用，行业内大部分企业对人才培训认识不够，培训体系不完整，人力资源竞争力不足。 3. 管理人才匮乏 当前，我国增材制造管理人才主要依靠国内现有科研团队或企业自身培养，通过实际的增材制造产业链运作和商业模式创新应用等来持续提升管理经验和技能水平，逐步培养出符合增材制造行业特点的复合型管理人才。但是，现有的增材制造管理人才培养模式和渠道过于单一，这使得一方面大多数企业管理人员还是基于传统思维方式去推动增材制造技术应用及服务，未基于增材制造思维的管理模式和方法去推动企业增材制造技术应用及服务，另一方面也会造成我国增材制造管理人才发展出现断层，不利于后续我国增材制造产业链的高品质发展。 4. 缺少权威认证 我国增材制造人才认证工作尚处于起步阶段，人才认证方案不规范，培养考核标准不统一，相关认证市场认可度不高，未能形成增材制造行业标准化的技能水平测试和能力证明体系。缺少权威认证使得增材制造人才的培养缺乏指导，培养方向、目标、标准不明晰，人才的遴选、甄别、招聘、晋级缺乏客观指导标准和参考。破解“缺乏认证导致的人才短板”难题，亟需行业组织联合企业、高校资源，面向社会组织开展增材制造领域不同层次紧缺技能人才的考核与认证，注重学员实际应用能力的评测，打造具有权威性、领先性、实践性的增材制造认证证书，加快推动产业人才的培养与储备进程。 三. 我国增材制造行业人才政策概况 人才是发展壮大战略性新兴产业的首要资源，我国高度重视增材制造产业人才发展，出台了一系列政策以破解人才短缺难题。 1.《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》 2016年12 月19日，国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》，指出要打造增材制造产业链，并提出要加强人才培养与激励。一是培养产业紧缺人才，实施战略性新兴产业创新领军人才行动，聚焦重点领域，依托重大项目和重大工程建设一批创新人才培养示范基地，重点扶持一批科技创新创业人才；二是鼓励科技人才向企业流动，落实国家对科研人员的各项激励措施，鼓励企业通过股权、分红等激励方式，调动科研人员创新积极性；三是充分利用全球人才，在充分发挥现有人才作用基础上引进培养一批高端人才。 2.《增材制造产业发展行动计划（2017—2020 年）》 2017 年 11 月 30 日，工业和信息化部、国家发展改革委、教育部等十二部门联合印发《增材制造产业发展行动计划（2017—2020 年）》，提出要健全增材制造人才培养体系。推进产学合作协同育才，扩大增材制造相关专业人才培养规模，加强配套支撑的课程设计、教材开发、师资队伍、专门实验室等方面的建设，建成一批人才培养示范基地。加强海外高层次科技、经营人才的引入和国际化人才的培养，建立和完善人才激励机制，落实科研人员科技成果转化的股权、期权激励和奖励等收益分配政策，形成与增材制造产业发展需求相适应的人力资源管理体系。 3.《普通高中课程方案和语文等学科课程标准（2017 版）》…

在航空航天等领域，利用金属3D打印技术实现快速研发测试验证进而缩短研发周期、成形复杂结构制造解锁设计潜力、多零件集成一体化制造提高性能等突出优势，已经取得一系列里程碑式进展。如近期大放异彩的，由我国民营火箭公司星河动力北京空间科技有限公司研制的：50吨级“苍穹”液氧/煤油发动机，就大量采用了金属3D打印技术制造的零件。 航空航天以其要求的高可靠性、高性能以及轻量化，对材料提出了极高的要求，目前航空航天金属3D打印主流应用的是：钛合金、高温合金和铝合金三大材料体系。在钛合金领域，TC4、TA15等材料得到批量应用；在高温合金领域，GH4169、GH3625等材料得到批量应用，并且如GH3536、GH5188、GH4099等新材料也进入测试应用阶段；反之，在铝合金领域，虽然有少数零件可用AlSi10Mg来打印应用，但应用所要求的高强度铝合金一直缺乏实际案例。可以说，业界也迫切需要轻量化的高强度铝合金能够发挥作用。 航空发动机的主要材料组成 近几年，国内国际不少企业均推出了高强铝3D打印材料，成分体系各有不同。如空客推出的Scamalloy，可实现抗拉强度520MPa的性能；HRL实验室推出了纳米强化的7075，据称极限抗拉强度超过600MPa；苏州倍丰推出了Al250C，可实现抗拉强度570MPa的性能；上海交通大学王浩伟教授研制出的高性能陶铝复合材料粉末，可实现最大抗拉强度超过540MPa；中车研究院推出了专用高强铝粉末材料，抗拉强度稳定超过560MPa；长沙新材料院推出了AlMgScZr，室温拉伸强度535MPa。此外，也还有部分其他粉末厂家也宣称能够提供高强铝粉末产品，并推向市场。可以看出，500MPa的高强铝粉末研制已经突破瓶颈，但对于更高性能的高强铝材料却鲜有报导。 近日，3D打印技术参考获悉国内领先的铝合金3D打印材料制造商--江西宝航新材料有限公司，已经成功研制了超高强度铝合金HS5601。这是一种适用于SLM工艺的超高强度铝合金粉末材料，其抗拉强度达到620Mpa，断裂延伸率8%。该材料同样为AlMg合金体系，相较于AlMgScZr而言，其具有更高的强度，有望应用于航空航天及国防军工领域对高性能材料的特别需要。下表是该材料与AlSi10Mg以及500MPa铝的性能对比： 第三方检测数据显示，打印态的零件抗拉强度通常在460-470MPa，经热处理后，强度稳定达到630MPa以上。 该性能结果得到了第三方检测机构的证实（左右滑动查看更多）据进一步了解，HS5601超高强度铝合金粉末有望能够帮助解决航空航天等尖端应用部门对轻质高强材料的特别需要。目前，宝航新材料已经能够批量该材料，并已于2022年2月份面向客户提供粉末样品，并可提供工艺参数方面的指导。而且，公司有计划研制更高强度如800MPa的铝合金3D打印材料！ 在金属3D打印材料国产化的浪潮下，正不断有新的3D打印材料和优质供应商涌现，在此也希望国内的应用部门加强和3D打印设备、3D打印材料等企业的合作，共同助力我国制造业的转型升级！ 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流QQ群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.西南交大实现铝合金3D打印多缺陷主导裂纹扩展行为的成像表征 3.金属顶刊《Acta Mater》：增材制造高强铝合金的疲劳与动态时效！ 4.高强铝合金在增材制造应用过程中的主要局限性和缺陷类型

碳纤维复合材料因具有优异的质量强度比而备受关注，采用3D打印技术将纤维增强材料通过连续或短切的形式与传统高分子塑料复合，可显著提高零件的强度、耐热性及抗冲击性。在航空航天、汽车和制造行业，3D打印的碳纤维部件正在迅速取代模压碳纤维和金属部件高性能原型和最终用途零件。 当前，碳纤维3D打印技术主要分为短切碳纤维混掺尼龙粉末的激光烧结工艺，与热塑性塑料复合制成丝材挤出以及直接连续纤维复合热塑性塑料的挤出工艺。在设备级别上，又分为大尺寸的工业机与小尺寸的桌面机。本期，3D打印技术参考主要介绍2022年值得关注的桌面碳纤维3D打印机。 1. Markforged Mark2 和 X7 Markforged Mark2基于连续纤维增强3D打印技术，配备两个挤出喷嘴，一个挤出该公司的专有高性能材料Onyx（碳纤填充尼龙），另一个喷嘴则在基体材料中填充入连续的纤维束（碳纤维、凯夫拉纤维或玻璃纤维）加固Onyx。这种连续的纤维增强工艺可生产出具有高强度和多功能性的最终用途零件。其构建尺寸为320x132x154mm，并且能够实现100微米的层分辨率。 为了简化生产过程，Markforged开发了自己的软件，允许用户针对高强度3D打印进行优化。 Markforged Mark Two 和 X7 Markforged 连续纤维3D打印的零件 X7是该公司的另一款工业级3D打印平台，采用连续碳纤维和凯夫拉增强材料。与Mark2相比，X7更为先进，它配备了强化的双喷嘴系统和一个微米级的激光检测系统，可以扫描打印中的零件来保障尺寸精度，具有330x270x200mm的构建体积和50μm的层厚设置。Markforged甚至推出了适用于X7的机器学习软件，其使用人工智能来帮助3D打印系统适应和调整变量，以期可以在第一时间生产出高精度的零件。 连续纤维复合材料3D打印系统可生产高度耐用的零件，具有最高质量的机械性能。此外，Markforged还推出有FX20碳纤维打印机，是该公司制造的最大、最快的3D打印机。 2. Stratasys F123系列 2021年，Stratasys宣布为其F123系列3D打印机（F170、F270 和 F370）系列推出基于ABS的碳纤维材料。该系列打印机是Stratasys最实惠的主力机型，并拥有即插即打印的设计功能，其跨越了台式和工业FDM 3D打印机之间的鸿沟，具有工业特性和台式易用性。 Stratasys F123系列3D打印机 Stratasys 打印的碳纤维复合材料零件 F123系列可制作带有曲线、悬壁结构和内腔的大尺寸、结构复杂零件，以及小尺寸、结构简单的零件。其具有两个喷嘴，一个打印实体零件，另一个打印支撑。因此，这款机型打印的是短切碳纤维复合材料。含有10%短切碳纤维的ABS，与标准ABS相比，强度提高了15%，刚度提高了50%以上，且比金属更轻，还能实现高精度打印，完全可以取代某些金属制造部件。水溶性的支撑材料也使复杂部件的后处理变得简单。 F123系列非常适合教室或办公室环境，F270的构建尺寸为305 x 254 x 305 mm，F370 为 355 x 254 x 355 mm。 3. Raise3D E2CF E2CF于2021年发布，是上海复志（Raise3D）推出的专用碳纤维3D打印机。其配备双挤出喷头，用于打印短切纤维复合材料，如碳/玻纤增强尼龙12、碳/玻纤增强耐高温尼龙等，专用的支撑材料可以很好的保证结构的完整性以及内表面的光洁度。打印结束后，可以轻松剥离，相比于水溶性支撑更加具有性价比。E2CF构建尺寸为295 x 240 x 240 mm，挤出机喷嘴可以达到300°C，而构建板可保持110°C。 Raise3D E2CF 3D打印机 Raise3D E2CF3D打印的零件 E2CF旨在满足汽车、航空航天和医疗领域工程师的需求。为了确保稳定的打印过程，E2CF 配备了两个独立的密封干燥箱，使材料在打印时保持最低湿度；另外还配置了高精度光学传感器辅助打印床自动调平，可提高喷嘴高度校准的准确性；定制的SiC喷嘴相比现有市面上打印机喷嘴的硬度提升了一倍，可打印高强碳纤尼龙超过1000小时。这款打印机的市场售价约为29000元人民币。 4.一迈智能MAGIC HT PRO MAGIC HT PRO是一迈智能（IEMAI 3D）推出的高性能材料专用3D打印机，配备了快拆式模块化双打印头，当用户需要打印短切纤维复合材料时，如碳/玻纤增强PEEK、碳/玻纤增强尼龙等材料，可更换更耐磨的硬化钢模块打印头。MAGIC HT PRO的构建尺寸为310*310*410mm，挤出机温度可以达到500℃，并具备液冷式散热功能，腔体温度可以保持120℃，构建底板的温度可以达到170℃，独立升降的双打印头为可溶或者易剥离支撑的打印创造了优秀的条件。 一迈 MAGIC HT PRO 3D打印机  一迈 MAGIC…

2020 年 11 月，Materialise推出了一种能够100%循环使用的尼龙粉末Bluesint PA12；2021年3月，韩国3D打印机制造商Sindoh推出了一款名为S100的机器，被认为是第一台能够使用Bluesint PA12材料的SLS 3D打印机，同时Materialise向其订购了五台设备。 将两条信息综合起来可以得出结论：用于激光烧结的尼龙材料确实可以做到100%循环使用；其次，能够实现材料循环使用的SLS 3D打印机经过了特殊改装。Materialise指出，这种专用的3D打印机配备两台激光器，其中一台用来烧结粉末，另一台则用于将粉末保持在某个温度阈值以上。通过防止粉末在两层之间冷却，可避免橘皮效应导致的收缩，不仅能使打印过程稳定，零件也可保持标准的机械性能和表面质量，从而大大减少材料浪费。 SLS工艺作为基于粉末床3D打印技术的典型代表，经过几十年发展，工业化成熟度已非常高，但因其打印材料工艺难度高、耗材贵等严苛条件使从事相关工艺的企业并没有像其它工艺那样呈现爆发式的增长，从事该技术的企业数量相对较少。 作为当前选择性激光烧结工艺的主要材料，尼龙（PA）具有耐磨、韧性高、强度大、耐热性好的优点。但尼龙材料在SLS成型过程中会发生老化，回收的粉末再次烧结会发生橘皮效应，导致PA粉末的回收利用率低、成本增加。在工业环境中，用户通常采用新旧粉末混合的方式解决粉体循环的问题，最常用的新、旧粉质量比为1∶1，工艺技术水平控制得好的用户，可以做到3∶7。该方式能够在一定程度上解决粉体循环的问题，但随循环次数的增加，粉体性能的恶化程度也会增加，使得粉体不再具备适宜的烧结条件。 3D打印技术参考获悉，武汉三迪创为科技有限公司的研发团队经过六年技术积累和工艺攻关，通过设备优化和工艺调整，于近期实现了100%全旧粉PA12重复利用，同时保证制件力学性能和表面质量达到标准要求，此举将大幅降低SLS工艺的耗材使用成本，并在该技术领域实现国际同等水平。 该公司工艺负责人表示，该成果的实现主要通过三项因素控制： 首先，采用拥有自主知识产权的基于双PID的温度场实时控制算法，可有效保障温度场的均匀性和精准性，适用于类似尼龙这种加工窗口窄的粉末材料成型。基于温度场的精准控制，实现温度场±1°的动态响应，是该公司的的核心技术。 基于双PID的温度场实时控制知识产权证书 其次，精准的温度场控制配合独立的切片引擎与实时多变的激光扫描策略，提升制件力学性能的同时，增强材料适应性。 典型扫描策略 第三，利用自有的面向激光高斯分布的表面质量控制算法，基于有限元和离散元熔池分析，对温度场、扫描路径、激光烧结等关键环节进行科学的分析和指导，获取最佳的表面质量和细节表现。 细节表现对比图 另外，该公司测试发现，使用重复循环40次的PA12烧结的零件拉伸强度与其他品牌公布的数据相当。 友商关键参数表 创为数据为第三方测试数据，相关友商数据为其官网公开数据创为100%旧粉打印，重复循环次数在40次以上※创为制件的弯曲模量可以通过增大激光功率显著提升武汉三迪创为采用100%旧粉除了可以为用户提供优异的力学性能、表面质量和细节表现外，还可保证极高的精度。基于光斑和轮廓双补偿的精度控制算法，结合激光光斑尺寸和内外轮廓补偿，制件尺寸精度可得到充分保障。零件尺寸小于100 mm时的误差可控制在±0.1mm以内，超过100mm则可以控制在0.1%以内。且容易被忽略的内轮廓误差精度即使大设计尺寸仍可以保持绝对精度不变。 对于100%的旧粉使用率可以为用户带来的收益，该公司也进行了简单估算：以一台幅面400*400mm、打印高度300mm、开机率50%的设备为例，按照3：7和1：1的新旧粉配比，每年可以为用户节约10万和25万左右的材料成本。 循环30次的旧粉+未通氮气打印的尼龙零件 创为在100%利用旧尼龙粉末的同时，还积极从用户角度考虑，尽量减少旧粉的产生： • 首创快速打印模式，基底厚度5mm，铺完基底后无需等待就可以开始打印； •常规打印模式，基底厚度8mm，预热时间1小时50分，打印完覆盖粉末厚度2mm； •两种供粉方式，一种是常规的固定供粉高度，另外一种是根据每层打印图案的截面积计算后进行供粉。 创为100%旧粉且未通氮气制件 合作伙伴提供的水性染色服务 武汉三迪创为SLS设备HW-S400及自主研发的四/六轴运动控制主板（左滑查看更多） 该公司表示，实现100%旧尼龙粉末打印，不仅依赖软件算法上的深耕，还实现了整个设备核心部件控制主板的自主化。自主研发的四/六轴伺服运动控制硬件主板适配自主研发的软件系统，完美契合个性化的工艺需求。并且，创为的运动控制主板还预先集成了振镜控制功能，为后续板卡直接控制振镜提供了必要条件。相较当下流行的振镜控制卡模式，板卡直接驱动振镜不仅可以在成本上实现了极大的节约，也为后续振镜工作效率的提升打下了坚实的基础。 具体的工艺控制远比本文的叙述要复杂的多，欲了解详细过程还需要与该公司探讨，3D打印技术参考在此无法判知详细过程及取得的效果。此外，该公司面向从事SLS工艺的用户回收尼龙粉末，联系电话：13922835977 ，微信：diamondpig。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流QQ群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.揭示惠普MJF技术熔融机制、墨水成分和新旧粉末特性变化 3.EOS LaserProFusion与HP MJF的批量化制造技术对比 4.3D打印尼龙制件的后处理方法

全球专业级3D打印机制造商Raise3D上海复志（上海复志信息技术有限公司，以下简称“Raise3D”）宣布完成C轮1亿元人民币融资。本轮融资由金浦智能领投，创钰投资跟投，B+轮投资人建发新兴投资和蓝湖资本继续跟进。 Raise3D是一家专业级3D打印机设备生产商，为全球先进制造业企业（如SpaceX、Tesla、Apple、大疆创新等）提供专业级3D打印设备及解决方案，帮助其实现加速研发创新和产品迭代，并在未来实现柔性制造。Raise3D在全球173个国家和地区销售其产品，全球共有超过50,000家制造企业选择Raise3D品牌的产品。 作为一家位列国际第一阵营、处于高速发展的科技公司，Raise3D建立起了一支全球化协同创新的团队。公司以上海为全球总部，南通和苏州为制造基地，中美欧三地协同研发，在美国加州和荷兰鹿特丹拥有海外办公室和专业化国际团队。 经过6年的发展，Raise3D凭借优异的产品力，成为国际一线品牌，并拥有较高的市场占有率。过去一年Raise3D在全球累计共销售近10,000台专业3D打印设备，市场份额进一步扩张。根据Context的统计，在2020年专业级3D打印市场销售排名中，Raise3D位列全球第三，国内第一。通过这一轮融资，Raise3D将投资新的技术和工程应用的结合，扩大产品组合，扩大苏州生产基地的规模，并将在武汉建立一座新的研发中心。 Raise3D公司创始人兼首席执行官封华表示：“随着制造业企业不断意识到数字化和企业内部创新所带来的变革和效益，我们看到了专业级3D打印机——企业使用的，用于生产产品原型或小批量制造的巨大机会。这笔资金将推动我们研发更多面向这一市场的产品组合，从3D打印设备到耗材，不断扩大应用领域，尤其是高精工业领域的生产。我们将持续性投入在金属、陶瓷、纤维增强复合等高性能材料3D打印方面的研发，提供工业化生产所需的可复制性，赋能工业智造。我们对下一阶段的产品形态充满信心，客户也对我们的产品非常期待。” 金浦智能创始合伙人田华峰博士表示：“在全球范围内，工业4.0的概念不断发展，随着高端制造、定制化、柔性化需求的不断凸显，制造业必然会把3D打印作为生产制造中不可或缺的重要一环。Raise3D作为柔性制造的领跑者，构建了一套完善的3D打印生态系统，为客户提供包括售前咨询、安装与培训、3D打印设备、3D软件解决方案、3D打印耗材以及售后保障在内的一站式服务。我们看好Raise3D的设备渗透率在智慧工厂中的不断提升，也期待3D打印机在未来能成为某一行业大规模批量生产的制造设备。” 创钰投资创始人赫涛表示：“3D打印技术正处于技术导入期进入快速成长期的发展阶段，Raise3D作为专业级3D打印机的国产代表，拥有覆盖打印设备、切片软件、打印材料开发的全面能力，为全球各行业应用提供全面综合的3D打印解决方案。期待3D打印技术未来在各行业应用中逐步渗透到大规模使用，也期待Raise3D持续打磨及丰富其产品线，用更成熟的3D技术赋能下游各行业应用的发展。” 建发新兴投资公司副总经理、先进制造投资负责人李岩表示：“3D打印是制造业具有代表性的颠覆性技术，将对传统制造的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合等产生深刻影响。Raise3D创始人封华和团队持续打磨产品、创新迭代，并不断探索在不同领域的应用服务。我们坚持相信Raise3D能够实现新突破、新发展。” 蓝湖资本合伙人魏海涛表示：“我们始终坚信一个新的工艺在制造业领域有很好的技术落地后，其潜力和爆发力是十分惊人的。Raise3D成立6年时间，它的成长曲线也证明了这一点。首先，在去年领投Raise3D后，我们欣喜于看到公司主要机型Pro3相比上一代Pro2的大幅更新迭代，以及取得的销量增长。其次，公司在去年成功推出了工业机和金属3D打印解决方案，体现和证明了团队在增材制造领域的探索精神和新品的落地能力。我们相信团队在新的品类里将复制Pro2/Pro3系列的高增长出货曲线，从而推动Raise3D的业绩更上一个台阶。”

碳中和是2021年最热的关键词之一。随着国家战略出台，碳中和的关键技术路线图也渐渐清晰，主流观点有六大路线：源头减量、能源替代、节能提效、能源回收利用、工艺改造和碳捕捉。增材制造一直被认为是制造业数字化转型的关键技术，尽管它目前还存在着不尽如人意的地方，但是人们普遍认为这是一种具有巨大发展潜力和想象力的技术，代表着数字化转型的重要发展方向之一。 那么3D打印技术能否成为应对气候变化、碳中和大战略数字化转型的关键支撑技术呢？答案并非那么简单！安世亚太公司深耕增材制造产业化应用多年，深刻认同增材制造在未来数字化制造变革中的核心地位，基于多年的项目经验和思考沉淀，将在本文中详细阐述该技术对碳中和的重要价值。 本文也是安世亚太“增材思维 数智未来”系列文章的第二篇（第一篇：挑战与机遇并存：增材制造的数字化智造未来），接下来将陆续推出智能设计、成本控制、多源技术融合、新能源应用等方面的专栏文章，阐述增材制造的数字化未来。 当下3D打印技术的碳足迹现在的3D打印是低碳环保的技术吗？答案恐怕是不确定的。 近期世界上一些研究机构基于公认比较科学的碳足迹计算方法：生命周期评估法（LCA法），考虑产品或服务在生命周期内所有输入或输出数据得出总的碳排放量来评估3D打印技术对工业产品的影响。2020年，卡达尔基金会赞助了一项关于建筑混凝土3D打印应用对环境的影响的研究，项目考虑了四种不同的施工情景：• 传统施工 •钢筋混凝土的3D打印施工 •无钢筋的混凝土3D打印施工 •替代混凝土的混合物3D打印施工 该研究的环境影响类别包括全球变暖潜能值（GWP）、酸化潜能值（AP）、富营养化潜能值（EP）、烟雾形成潜能值（SFP）和化石燃料耗损（FFD）。 图1：4种施工条件下建筑混凝土3D打印应用对环境的影响 研究发现，与传统的施工方法相比，3D打印混凝土的3种情景能够在全球变暖潜能值（GWP）、酸化潜能值（AP）、富营养化潜能值（EP）、烟雾形成潜能值（SFP）和化石燃料耗损（FFD）方面显著降低环境影响。第四种通过混料增强方式的混凝土3D打印的施工方式显示出进一步降低环境影响的效果。这些发现为建筑业的未来制造方向提供了支持，建筑业下一步不仅要研究3D打印的基础设施，还要探索新型的可打印材料，以维护建筑结构的完整性并减少对环境的负面影响。2020年11月，荷兰TUDelft大学对比了常见的增材金属，如铝、不锈钢和钛合金传统工艺和增材工艺，考虑到材料的冶炼，工艺能源、后处理、成型失败导致的废弃、打印过程的有害排放、增材金属最终产品使用、打印产品的金属材料的回收和再利用的各个方面，得出结论：每公斤铝或不锈钢材料采用3D打印直接成型的碳足迹可能比传统工艺高10倍。不同行业的最终产品可能会有不同的结论，如航空航天应用钛合金由于增材设计的减重效果明显，碳足迹可能减少。但是对汽车应用来讲，增材不一定有更好的碳足迹数据，主要的负面影响还是粉末材料生产过程产生的排放过高。研究最后也表明由于现在增材制造还没有足够的数据来建立可信的环境影响因子，需要有更全面和标准化的LCA计算方法，考虑增材产品全生命周期的各个环节，并且能够关联设计、材料、工艺参数、设备能源、完整生产技术、物流等各个环节。图2：3种钛合金零件影响碳排放值，1号打印零件最高（体现了无减重不增材的思想） 未来的3D打印技术与碳中和 前面几篇研究都基于当前3D打印的技术、碳排放状态来映射对环境的影响，这样的方法不具有动态时效性，笔者无法认同他们的结论合理。当我们以发展的眼光考虑整个产品生命周期时；原材料、制造、组装、使用、维护和产品寿命结束、循环的完整过程——3D打印在碳足迹方面比传统制造有相当大的优势。 AMSE于2017年度增材大会上发布了一篇关于3D打印对环境的可持续影响的研究。这项研究中突破性的引入了3D打印工艺可持续性评估和改进的要素最终回归至CAD文件，再结合生命周期评估LCA方法完成关联。研究的结论是：3D打印对环境的可持续发展有积极的作用，未来需要将3D打印材料制备生产环节、及打印成型过程细化，做出更合理的LCA基准数据；同时建议3D打印可持续评估建模需要考虑环境、经济、社会等更多维度的效应，与生命周期成本模型LCC方法挂钩；最后研究表明对3D打印工艺可持续发展影响最大的是环境友好型材料的开发，这才是突破性的因素。 图3：基于3D打印工艺的CAD-LCA关联研究方法框架 2017年另一篇TUDelft发表在ELSEVIER的研究，以更高维度的模型，从下至上的建模方式来考虑2050年增材制造和全球能源需求的关联。研究使用了演绎探索性情景（Shell壳牌2008首创的对未来能源技术的假设理论）建立了4个场景，考虑全球对增材技术的合作态度，属于高度竞争（Scramble）还是高度合作（blueprint）。另外考虑了AM增材对整个社会活动周期渗透度的程度，分为低渗透（low AM impact=20%）和高渗透（high AM impact=80%）。研究针对航空业飞机产品的已有LCA数据分析，根据渗透程度不同，全球高竞争环境节能效果在5%-20%，全球合作环境节能效果可以提升到9%-25%。对建筑行业的计算结果类似，应用AM节能效果显著，而且建筑行业的节能效果主要体现在原材料的节约和建筑使用过程保温层的节能。最终这项研究将这套模型推演到整个工业领域，研究的结论是AM可以降低现有能源消耗的5%-27%，全球高度合作情景下节能潜力更为明显。 图4：基于演绎探索性情景研究方法框架的4个增材技术未来场景 当我们把技术从时间维度和应用广度考虑进去时，增材制造是否低碳就不再是一个单纯的技术问题，而是一个社会和政策问题了。 3D打印技术走向碳中和的关键要素 我们仍然试图给这个技术、社会、经济、政策交融的问题解耦，那么先从技术的维度来看3D打印应对碳中和核心要素是什么。 1) 材料3D打印可以减少碳足迹的一种关键方式是对每个零件、部件、产品所用的材料减少。3D打印对比传统制造的切削铣刨磨环节大大减少，最终产品的材料使用率有巨大的提升。基于再设计理念，通过DfAM设计能够减少零部件5-25%的材料使用也是一个行业共识。潜在耗能的另一种方法是取代传统设计中由高耗能量材料制成的零件。例如，车辆或设备中不一定每个部件都需要金属制成。在许多情况下，3D打印的聚合物或复合材料部件也可以给予同样的性能。从这个角度，减材设计和材料取代设计的关键都是正向设计，需要让最适合的材料去制造最低碳的零部件。另外研发适合3D打印的环保材料也是这个环节中最重要的要素之一。2)制造制造过程能源包含将原材料制成可用最终产品的所有环节，包括制造、组装和包装。PBF为工艺底层的3D打印工艺由于高功率激光和成型环境，是通常人们认为3D打印高耗能的原因。但是比如DLP打印工艺只需使用注塑工具 1% 的能量。另外3D打印只是制造众多环节中的一个核心步骤，全制造过程的能耗分析，才能智能匹配某个产品最适合的3D打印工艺。以低碳为目标的智能产线规划是这个环节的核心要素。3) 运输现场和按需 3D打印制造减少了整体能源浪费并减少了碳足迹。组装、运输、物流、维护、储存的环境成本完全或几乎被消除。3D打印背后的支撑逻辑是以高效和有效的方式生产价格合理的产品，因此它们耐用、重量更轻（在运输时尤其有利）并且几乎为材料零浪费。重点是高质量、高效率和小批量制造。DfAM设计将通过帮助新产品的设计和早期生产阶段消除库存，实际产品减重后可以降低运输成本并改善能源和资源的使用。我们当前全球航运和物流基础设施的碳足迹大概占到人类总活动的30%, 3D打印支撑的分布式数字制造意味着更短的交货时间以及更低的运输能源。这个未来不是靠“每个家庭都有一台打印机”来支撑的，而是一个能够满足区域需求的分散式增材制造节点网络，智能生产与物流的协同规划是这个环节的核心要素。4) 使用3D打印带给产品的应该是外形、功能、性能和耐用性的提升，从使用寿命上将会带来碳足迹的降低。正向设计，以最少的材料设计制造出最优的产品是这个环节中最重要的因素。5) 循环如所有工业品循环再利用的瓶颈一样，3D打印制品的核心问题在于许用的判断、回收的方式合再利用的标准。6) 社会及政策要素现在3D打印产值只占工业总产值的0.1%以下，所以对3D打印产品全生命周期的碳评估还没有引起全世界政策上的广泛关注，但以发展的眼光看3D打印这项技术，从政策维度还是应该有以下支撑：•制定碳足迹相关的准则或标准，在3D打印制品要求节省原材料并且使用可回收的环保材料； •在AM最佳实践基础上，为使用阶段的产品（包含房屋）制定能效标准； •在基于AM分布式制造理论下，制定产品运输能源使用的标准； •开源的AM设计库来支持并鼓励作为备件产品的维修和再利用； •为工艺成型过程的碳足迹定基，为AM设备制定指导方针、最佳实践合标准 结论与展望增材制造是重新设计-制造万物的通用技术，现存的每个产品，生活中的每个不起眼的小物件都值得用DfAM和碳中和的价值观重构一遍。例如屋顶上安装太阳能电池肯定会对家庭的碳足迹产生积极影响，但每天使用的耐用品制造方法的不那么明显的变化可能会对碳足迹产生更大的影响。例如汽车产业的碳中和方案，可以将汽车作为主体和汽车环境体两部分考虑。汽车作为主体主要考虑材料制造、零件制造、整车制造、行驶过程、及回收再利用。从设计作为原点开始改变，以碳中和为目标的设计后整个供应链会随之改变，在这点上3D打印和碳中和是相同的。此处设计指广义的顶层设计而不是狭义的工程设计。例如在电动车的主体中可以通过区块链等技术，将电动车的电池进行全生命周期的碳足迹排查及优化设计方案，其中每个环节中增材制造都能起到减碳的关键作用。 图5: TCT杂志关于3d打印支撑的绿色制造概念 以汽车的大环境考虑碳中和目标，外部协同的对象主要是能源产业及交通产业，例如汽车主体倒逼能源行业减碳，那么现在最火热的氢能源和电能都有3D打印关联性发挥的空间。汽车主体驱动交通环境改变，那就涉及到未来汽车的形态这种底层热点讨论了，对智能交通的想象不应停留在二维的平面驾驶中，未来的交通为什么不能是三维空间起落式交通呢？在碳中和的大目标下，LCA和增材技术作为支撑，0排放的飞行汽车也是可以畅想和模式设计的！ 图6: 来源Dave Brenner密歇根大学环境与可持续发展学院 安世亚太公司基于多年的项目经验和思考沉淀，推出了“增材思维 数智未来”系列文章。本文是该系列文章的第二篇（第一篇：挑战与机遇并存：增材制造的数字化智造未来），接下来我们将陆续推出智能设计、成本控制、多源技术融合、新能源应用等方面的专栏文章，敬请期待。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流QQ群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.聚焦行业应用、打造核心要素！安世增材推出最新技术成果及行业赋能方案 3.一款小程序，用于评估工业零件的增材制造潜力及工艺可行性 4.深度：3D打印技术当前发展面临的主要问题及如何变革制造业未来

2月8日，美国白宫发布更新版《关键和新兴技术清单》(Critical and Emerging Technologies List，简称CET List)，这或为即将出台的美国技术竞争力和国家安全战略提供信息支撑。 美国为了编制这份更新版的CET清单，动用了众多职能部门。包括来自总统执行办公室的18个部门、机构和办公室的专家以及国家安全委员会的相关部门。在过去一年里他们推动了广泛的跨机构审议过程，确定了可能对美国国家安全至关重要的CET分支领域，3D打印技术再一次被纳入其中。 3D打印技术被确定在先进制造名录下，其他先进制造技术还包括可持续制造、智能制造和纳米制造。 3D打印技术不仅被列入了名单，而且它对文件中的其他几项新兴技术至关重要，如先进工程材料、自主系统和机器人、生物技术、通信技术、可再生能源发电和存储、空间系统、半导体和微电子。 虽然3D打印在其中一些领域的应用仍处于起步阶段，但该技术有望在许多已确定的领域提供广泛的应用和研发机会。介于清单中再次包含增材制造，以及其对其他技术领域的重要作用，表明该技术在帮助美国实现其国家安全目标方面的潜力越来越大。 美国《关键与新兴技术清单》2020与2022版对比（来自道琼斯风险合规） 美国军事组织确实在借助3D打印技术实现国土安全方面动作频繁。 2021年6月10日，美国防部研究与工程副部长办公室发布国防部5000.93指示《增材制造在国防部的使用》，该指示作为首份面向增材制造（AM）的顶层政策文件，就增材制造在国防部的实施和应用制定政策、明确责任并细化程序。 美国陆军不仅要求3D Systems开发9激光器1m*1m x 0.6m的大型金属3D打印机，同时投资建造目标尺寸9 x 6 x 3.6 m的世界最大金属3D打印机； 美国空军则大力开发连续复合材料3D打印，用于无人机机翼成型，并且与GE公司开展金属3D打印探路者计划； 美国海军2021年与Stratasys达成25台2000万美元的历史最大政府3D打印机购买交易，这份合同甚至是Stratasys迄今为止最大的政府项目。 此外，美过国防部还授予ExOne粘结剂喷射3D打印移动方舱的制造合同，用以开发一个完全可操作的3D打印移动“工厂”，支持陆、海、空直接部署在野外，支持战区、灾难救济或其他远程零件制造任务。 由此可见，美国军队从最高决策层到各军种对这项技术都格外重视。 美国确实在3D打印技术的某些领域保持着全球领先地位。 大型连续纤维3D打印技术 连续纤维3D打印技术综合利用工业机器人、末端执行器、原位检测、智能监测与机器学习等技术，能够快速输送、沉积连续纤维增强体。美欧3D打印技术开发商与机器人制造商已共同开发了一系列先进的连续纤维3D打印设备与制造工艺，诞生了Orbital Composites、Continuous Composites、Arris Composites等公司。在该技术领域，我国发展滞后。 增减材3D打印技术 该技术在航空航天、军事等领域具有重要价值，并因此名列2020年的出口管制名单。美国洛马公司、HybridManufacturing Technologies、Fabrisonic、Relativity Space等公司在该领域都颇有建树，尤其以Relativity Space世界最大金属3D打印机最为知名，借助强大的增减材混合制造能力，该公司能够在30天内打印出整个火箭整流罩，并能在短短60天内生产出整枚火箭。 粘结剂喷射3D打印技术 美国在该技术领域保持绝对领先地位，几大粘结剂喷射3D打印的供应商，Exone、Desktop Metal、GE Additive、HP均是美国企业。该技术能够有效解决3D打印工艺过程中的高成本、相对较长加工周期的问题，从而将金属3D打印推向批量化生产。这项技术被汽车行业广泛看重，福特、大众等公司也与相关企业展开了相关合作。而在同技术领域，国内目前鲜有可商业化的产品。 无支撑金属3D打印技术 不需支撑或少支撑进行大尺寸金属3D打印对许多工业最终用户来说非常有吸引力，此举在增加设计复杂性、简化后处理方面至关重要。美国Velo3D公司在该技术领域保持绝对领先地位，国内鲜有该方面的技术，更无产品。通过集成质量保证体系及先进的软件系统以及无支撑技术，该公司获得了来自航空航天和能源市场的充足客户。 3D打印仿真软件 3D打印工艺仿真主要研究加工参数、粉末、几何构型等因素对于宏观变形、残余应力、部件微观内部金相组织及性能的影响，对于零件控形控性研究与生产具有重要价值。在该技术领域，美国有ANSYS、Netfabb等成熟的解决方案，而我国目前还处于研究阶段。 先进设计软件 面向增材制造的先进设计工具集合了强大的几何建模和仿真分析功能，并在充分考虑增材制造工艺特点的基础上，帮助工程师快速掌握面向增材制造的设计方法，充分发挥增材制造带来的广阔自由度，同时可重复使用的工作流使设计流程走向自动化。美国nTopology是知名的优化设计平台，此软件开发出了一些列优秀的设计，在技术领域国内存在很大差距。 此外，在3D打印应用环节美国也具有领先地位，来自航空航天、汽车行业的用户积极推进该技术在产业链中的应用，并诞生了多个批量化生产的案例。 不过，经过多年发展，国内3D打印技术也获得了突飞猛进的发展。 此前，美国在树脂喷射、高性能线材挤出领域保持多年优势，随着中国远铸智能、上海复志、赛纳三维等企业的崛起，该领域已经度过了追赶期； 在高速光固化技术领域，美国Carbon公司遥遥领先，并在材料、设计领域保持先进性，中国在该技术领域较为知名的是清锋时代。 在材料领域，此前高质量的3D打印材料多依赖进口，但随着宝航新材料、康普锡威等本土品牌的快速成长，钛合金3000元/公斤以及高端材料依赖进口的时代一去不复返。 在金属3D打印领域，国内开发商也已经实现了独立自主，在国内大有完全替代进口品牌的势头，无论在打印尺寸、激光器数量和制造效率、质量方面也与国外相当，甚至有超越之势。 对于高端制造，我国同样也将部分3D打印技术纳入了“限制出口技术目录”。 最为知名的当属王华明院士采用3D打印制造大型整体钛合金结构件的技术，该技术使我国在大型飞机承载结构设计和制造方面赶超国外；此外，由武汉天昱智能制造有限公司与华中科技大学合作开发的微铸锻铣一体化增材制造机床也被列入了中国“限制出口技术目录”，该技术突破了传统增材技术无法制造锻件的瓶颈，一经问世便获得了GE、空客、商飞、西飞、成飞等大型企业的高度关注。 对于3D打印技术的发展水平，中国在某些领域已居全球领先水平，但在某些技术层面则确实存在差距。尤其在技术层级的发展上，中国一直在追逐美国的脚步，当我们大力发展起某项技术时，发现对方已经换了思路，开辟了新的技术领域，这种现象值得我们深思并作出改变。 美国发布的这份更新后的清单不应被解释为政策制定或资助的优先清单，但它确实清楚地表明了美国为加强国家安全而关注的领域。在制定研究和推进支持国家安全任务的技术计划时，美国部门和机构可参考这份清单。拜登政府同时也是在告知盟友和合作伙伴，促进和保持共同的技术优势，保护敏感技术不被挪用和滥用。这也意味着美国一些全球领先的3D打印技术及其产品可能对中国实行禁运。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流QQ群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.分责任，抓落实！美国防部发布使用增材制造的官方政策 3.武器准备专题四：我国新一代军机普遍使用3D打印技术 4.珠海航展上的大尺寸金属3D打印零部件背后的制造故事