在当前金属增材制造产业链中，材料端正在受到越来越高的关注，一方面是由于金属增材制造逐渐铺开带来了量的明显增长，更重要的是应用端正在牵引材料端进行更新换代，其中既包括粉体特性改进，也包括新成分的设计与应用。对于未来增材制造粉末产品开发而言，粉体制备技术与材料研究缺一不可。 作为我国有色金属行业综合实力雄厚的研究开发和高新技术产业培育机构，国资委直管中央企业，有研科技集团于2021年底整合旗下增材制造及特种粉体材料业务板块新设立有研增材技术有限公司并实现独立运营，其中有研粉材和康普锡威分别占股60%和20%，钢研投资占股20%。新公司以有研集团球形粉体制备技术、装备、人员为基础，将重点开发和生产增材制造金属粉体材料。有研集团在有色金属材料研究和球形粉体制备领域同时具备研发优势，本期3D打印技术参考将就有研增材部分重点产品进行介绍，突出粉体制备技术与材料研究在增材制造材料开发中的作用。   1.高流动性铝合金粉末 自铝合金应用于增材制造技术以来，其流动性问题一直受到关注，主要是由于铝合金密度轻，本身不易获得好的流动性，同时铝合金粉末形貌控制较其他合金难度要大。虽然当前主流粉末床工艺并非要求原料粉末必须具备霍尔流动性才能使用，但应用和制粉厂家都希望就铝合金粉末的流动性状态加以改善，以便获得更好的粉末均一性和工艺适应性。有研增材团队自2016年开始生产增材制造铝合金粉末，就相关制备技术开展了专项研究工作。2021年有研增材推出稳定工艺的高流动性铝合金粉末产品，粉末球形度高（＞95%）、流动性好（15-53μm霍尔流速约70s），松装密度高（≥1.45g/cm³），同时空心粉率控制在3‰以内，在航空航天、汽车等领域获得了批量应用。未来增材制造铝合金粉末制备技术研究仍将具有重要意义，一方面是金属增材制造转向流水线后将对粉末流动性等特性提出新的要求以适应流程自动化，另一方面是新的铝合金增材制造工艺对粉末特性还有不同要求，例如有望在汽车领域实现铝合金规模应用的粘结剂喷射工艺等。总体而言，未来高流动性铝合金粉末将在增材制造中有重要用途。 高流动性铝合金粉（来源：有研增材） 2. 高导电率纯铜粉末 相对于铜合金，纯Cu的优势是其导电和导热性，但由于纯Cu对常规1064nm波长激光吸收率较低，不易实现致密，因此其打印一直是一个难题。目前解决方法一是利用短波长激光，如TRUMPF的515nm绿色激光设备，另一个是提高激光器功率，但无论是哪种类型的设备和工艺，想要获得高致密度或者说高导电导热纯铜制件都需要原料粉末保持高纯净度，同时还具有更易实现致密化的粉末特性，如粒径分布合理、流动性好、松装密度高等特点。对于纯铜粉末制备而言，保持材料高纯度同时具备高球形度是追求目标。有研增材团队2021年针对纯Cu粉末制备开展了攻关工作，解决了纯Cu粉末高纯度与球形度的兼顾问题，推出了适用于选区激光熔化的高导电率纯Cu粉，粉末松装密度高于4.8g/cm³，流动性在15s/50g以内，制件导电率高于95%IACS。相关产品已在散热、导电件打印中取得重要应用。纯铜或高铜含量铜合金不易实现高球形度粉末制备，有研增材相关技术将在此类材料制备中体现优势。 3. AlCu系高强耐热铝合金粉末 高强铝合金是目前增材制造铝合金材料的迫切需求。随着增材制造转向实际产品，AlSi系合金性能已不能满足要求，但由于传统高强度铝合金牌号不完全适用于激光成型，由此才有了增材制造高强铝合金的成分设计与改进问题。目前增材制造高强铝已有几类改进成分，如空客专利产品Scalmalloy，澳大利亚莫纳什大学的AlMnScZr，美国HRL的7A77.60L等，但相对于广泛的铝合金产品需求来讲，现有增材制造高强铝材料仍显单一。在传统工业制造中，铝合金是应用最广的有色金属材料，各类不同强度、刚度、硬度、耐热、耐腐蚀性能的铝合金牌号众多。未来，增材制造铝合金材料也将依据综合性能要求形成不同体系，而不仅限于强度一个维度。有研增材团队在高强铝方面持续关注高强、耐热、耐腐蚀材料开发，2021年与集团内部单位有色金属材料制备加工国家重点实验室合作开发了适用于增材制造的AlCu系高强耐热铝合金产品，200℃条件下抗拉强度大于400MPa，有望成为增材制造高强铝合金中一类重要新产品。有研集团有色金属材料制备加工国家重点实验室是国内铝合金材料的重点研究单位，在有色金属结构材料强韧化理论，航空航天飞行器制造用高强高韧铝合金，汽车轻量化制造用新型铝合金材料开发方面具有雄厚实力。增材制造高强铝材料相关研究（来源：相关文献） 4. 适用于模具行业的高强高导铜合金粉末 在模具行业，铜合金也是一类广泛应用的材料。当前模具钢材料的随形水路打印已经取得广泛应用，未来更高导热属性的铜合金随形水路模具同样具备应用潜力。SLM Solutions公司于2019年推出适用于模具制造的CuNi2SiCr产品，该材料是一种可热处理的硬化合金，具备高强度以及导热导电性能的平衡组合，同时合金中包括镍和硅，具有很高的耐腐蚀和耐磨性。CuNi2SiCr本身不是一个新成分，该材料对应美标C18000合金。有研增材团队在2020年开展了CuNi2SiCr产品的开发工作，对于粉体特性和热处理工艺对该材料强度、硬度、热导率的影响规律做了细致研究，形成了该材料的制备工艺标准、打印参数包和热处理工艺制度。值得一提的是，相比于其他材料，成分和热处理工艺对打印性能产生的影响属铜合金波动最大。有研集团在上世纪90年代初就对CuNiSiCr系合金开展了研究开发工作，对此类材料的成分设计与应用有深入研究。有研增材以此为基础对CuNi2SiCr产品做了成分改进并开发了相应热处理制度才将屈服强度稳定在550Mpa以上同时保持相应硬度和热导率指标以满足模具制造要求。 END 目前金属增材制造材料正处于更新迭代之中，未来将会有更广泛的新材料乃至增材制造专用材料投入使用。在推进材料更新换代的过程中，材料研究与粉体制备技术缺一不可，尤其是材料研究在增材制造产品开发中所起的作用愈发明显，这一点国外厂家优势明显。近年来，国产材料厂家已经注意到这一转变并开展了相关工作，相信在国产厂家不断发展以及行业内单位共同合作的趋势下，未来国产材料能够在高性能增材制造材料领域实现反超并建立领先地位。 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.增材制造用钛合金的种类、应用、粉末制备技术，及市场用量情况 2.增材制造用铜及铜合金材料发展现状概述 3.国产「高流动性」3D打印铝合金粉末获批量应用 4.盘点：2021年值得关注的3D打印新材料及成型工艺突破

据《Wohlers Report 2021》报告，2020年3D打印服务市场规模约为74.54亿美元，比2019年的68.23亿美元增长了9.2%，该细分市场在2019年增长20.3%，2018年增长35.0%，同时，这一数值相当于整个市场规模的58.4%。这意味着，3D打印服务已经成为行业发展的重要推动力量。2021年，国内3D打印服务市场进一步增长，以SLM技术为代表的齿科3D打印机被以百余台的级别批量交付，以SLA为代表的3D打印服务行业更是革新了行业规则。批量化3D打印，正在成为一种趋势。 数字化口腔作为3D打印技术最成熟的细分市场应用之一，在不知不觉中走入我们的日常生活。鉴于每位患者的差异特性，齿科医疗的个性化定制需求与3D打印的技术特点完美匹配。当前，齿科行业已从对3D打印应用的摸索，逐步进入到了快速规模化的阶段。本期，3D打印技术参考以齿科3D打印为例，介绍在批量化制造的前提下，自动化的管理软件所能起到的效用。 数字化口腔——3D打印技术最成熟的细分市场应用 3D打印在齿科行业最为常见的应用包括牙模、正畸、金属牙冠牙桥、金属支架、手术导板等。从早期的DLP技术通过价廉物美的特点敲开齿科市场的大门，到如今简单易用的椅旁方案被牙医、正畸医生和口腔外科医生广泛接受，3D打印正在帮助齿科行业完成从数字化生产到智能化生产的转变，并深入渗透到种植牙、隐形正畸、手术导板等多个应用场景。 无论是采用光敏树脂固化还是金属粉末熔融，都需要针对模型进行数据准备，包括文件导入和修复、模型识别和摆放、面向生产的模型优化、支撑排版、切片等步骤。 专利研发多层冠桥排版自动算法 © Oqton Oqton MOS系统是一款人工智能的云端生产管理系统，不仅从计算机辅助制造（CAM）工艺自动化层面，更协助制造企业从精益柔性生产管理维度释放生产力。 因此，以3D打印为例，Oqton MOS不仅提供单版次的自动化数据准备/数据预处理（CAM），从产程计划上更提过多版次的产线全自动排版。 24小时无休——正畸牙模产线全自动排版 3D打印是隐形正畸牙套（矫治器）目前的最佳生产工艺，更是口腔数字化向传统制造进行深度渗透的必然结果。然而单病例多牙套、多生产工序、和合规要求产程可追溯，都给制造企业带来巨大的挑战，其中3D打印牙模更是产程节拍的关键一环。 24小时 产线排版功能 上线，全程无需人工干预 © Oqton 全自动产线排版只实现一个功能：对数字化病例管理的牙模进行24小时、无间断（面片修复检查、底部切平、模型镂空、腔体加强筋设计、外形补偿缩放、系统打标）超高密度排版。 Oqton MOS利用云原生的计算特性，快速完成大生产三维数据的分析编程运算，解放数字生产力；同时云端访问优势使得“中心数据设计+分布式生产+即日交付”的新制造模型跨越成本门槛，成为可能。 在帮助齿科客户的数据处理工程师们以更简便的操作，得到更容易去除的支撑设计、更精确避开颌面的摆放方向后，经过与Oqton多位排名前列的隐形正畸品牌挚友超过2000版次的试量产测试后，「Oqton智能牙模产线连续排版功能」正式上线。 Oqton产线排版功能自动化简单易懂，24小时自动多版次排版，不仅效率高，Oqton MOS 单版排版的排版质量、自动化要求同样严格。 单版自动排版——更高版面利用率、更小废品率 不仅全面支持树脂、金属、多激光金属、SLS、MJF等多种3D打印工艺自动排版，Oqton MOS针对不同的大生产使用场景，Oqton MOS 为细分领域的生产场景提供专家级别的制造工艺包，力争帮助制造企业使用品牌设备和专业工艺的同时，更提升生产计划效率。 • 树脂牙模排版 正畸牙模排版可谓没什么技术难度，但其数十倍的三维模型个数，仍给数字工程团队带来巨大的工作量。300mm*445mm, 版面利用率60.1% © Oqton Oqton MOS不单单在排版密度上达到超高版面利用率，每个牙模都受到了人工智能的“照顾”：牙模根据刮刀方向进行了摆放角度优化，力争保住最优形变伸缩补偿。同时，排队排版的时候，零件需要沿着刮刀方向放置，以在非整幅面打印中，尽可能减少刮刀移动距离，减少生产中不必要的耗时。 •树脂导板自动排版 作为椅旁数字化口腔的重要应用，树脂导板的数据预处理模块重点设计在其排版的远程性、即时查看、及连接物联网设备。 自动排版预处理，立即发送3D打印机开始打印 © Oqton •金属冠桥、支架自动排版 Oqton MOS的金属桥冠自动排版久经考验，以超高的版面利用率、高达99.9%自动化（支撑打标排版切片）获得全球义齿厂和技工所的喜爱。 独立研发、独此一家的多层冠桥排版，更是为众多小型打印设备的产能拓展打开了新思路。 在支架打印工艺日趋完善的发展下，Oqton MOS的自动化2D、2.5D嵌套排版，为逐渐摆脱笨重“加强筋”设计的金属支架生产成本降低提供了强有力的保障。 100mm*100mm 版面利用率68.2% © Oqton 140mm*140mm 版面利用率37% © Oqton 生产管理系统——更聪明智能地进行生产计划与管理 除了排版上的超高利用率与自动化，Oqton MOS 在订单管理、生产计划上提供了更加强有力的支持，例如拼单、插单等多种生产实际情境，Oqton MOS也能轻易解决。 Oqton MOS 默认单个订单优先排版，即同一个订单，会优先在同一版面进行运算；如果排不下，则立刻新建在临近下一个版面，方便针对同个订单进行快速生产与交付，同时又达到打印效率上的最优化。 Oqton MOS 保障生产动作信息追溯闭环© Oqton 当然，相应的生产报告、生产零件标识图、NFC二维码等功能均已集成进了Oqton MOS系统，即能帮助制造企业自动化、又智能化管理生产计划与操作。 关于 Oqton…

金属3D打印行业领军者「汉邦科技」宣布近日完成近4亿人民币首轮融资，创下该领域首次融资额最高纪录。本轮融资由前海方舟领投，远翼投资、中信证券投资共同投资，云岫资本担任独家财务顾问。 汉邦科技是中国头部的金属3D打印企业，拥有全球领先的装备、软件、材料、打印工艺等全套技术方案，覆盖航空航天、工业、医疗等多个领域，行业覆盖度及市占率位居前列。至去年底，汉邦科技累计出货量超500台，销往全球超过20个国家和地区，销量位居前列。  汉邦核心团队拥有近20年激光与金属3D打印经验，其中研发人员占公司总人数一半以上，研发投入每年高达数千万元。目前公司申请专利总数超过200个，其中国际专利3项，金属3D打印设备核心技术专利数量行业领先。此外，汉邦还作为主要起草单位参与制定国标、行标等14项标准，参与了中国3D打印评价体系的建设与标准制定。 汉邦科技全球首创LACM增减材复合加工技术，解决了内表面过程精加工的世界级难题。 在突破产品技术瓶颈的同时，为确保产品品质与服务质量，汉邦也逐渐完成了自动化生产产线及工厂建设。2021年，汉邦科技获得上海市临港新片区政府高度重视，获地近40亩，规划建设新研发生产基地。该基地建成面积将达近6万平方米，比邻特斯拉等著名企业。伴随本次融资完成，汉邦将持续在高新技术研发、技术团队建设和高端生产制造上进行投入。 汉邦临港新片区基地示意图 目前，汉邦科技已成功研发出大、中、小各类型号共23款机型，产品矩阵完整，累计合作并服务客户已达数千家，包括钢研集团、未来工场、上海联影、上海复星、格力、日本松井、深圳光韵达等业内头部客户。 同时，汉邦科技以智能、自动、数字化为抓手，提供企业级“智能化生产产线+批量制造+产业智慧物联”一体化高品质金属3D打印解决方案，为广大客户提供更加高效、柔性的新业态合作方式。 汉邦科技发展史 作为高新技术密集型产业，航空航天领域的创新发展是国家制造实力和国防工业现代化水平的综合体现。汉邦以突出的激光光束质量、优化的风道结构设计、稳定可靠的成型精度、优异的打印结构设计以及工艺开发备受行业用户认可。其中成功研发且批量出货的HBD-1000、HBD-1500和HBD-400多光路金属3D打印大尺寸设备解决了航空航天领域制造的多个痛点，目前已与多家顶级科研院所和航空航天公司达成稳定合作，批量供货。 汉邦科技协助核动力院3D打印生产的核反应堆换热器轰动一时，将动辄十几米高的传统换热器变为仅400mm高，不仅缩小了体积、重量，在能效、制作周期与成本等方面更是实现了令人惊叹的数量级优化，这为未来的航空航天、绿色能源事业带来了更多新的可能。 核反应堆换热器对比示意图 工业领域中，非标零件、精铸件替代制造、模具零件快速得到应用推广。采用金属3D打印技术处理随形冷却水路模具，将更加贴近模具需要冷却的表面，可以缩短生产周期，提升生产效率。在金属3D打印模具制造应用领域，汉邦科技和世界多家知名公司达成合作，共同打造金属3D打印综合解决方案。汉邦将设备的软、硬件、工艺、材料技术深度结合，从而保证打印件的质量和效率。 医疗领域的定制化需求极高，是非常适合3D打印的行业之一。汉邦作为早年间齿科领域的龙头，极具远瞻性地看到了骨科植入物的市场潜力，已与多位院士、教授团队合作研究3D打印在骨科植入物的应用，早在2015年，就与南方医科大学某教授团队合作成功完成首例个性化接骨板植入手术。 汉邦科技创始人兼CEO刘建业表示：“相对于机床减材加工制造体系，作为颠覆性的金属增材制造体系，金属3D打印正在快速成熟，未来将成为比肩传统机床加工生产方式的新技术。不仅是当前主流的航空航天、工业、医疗、模具等领域，其他各行各业也都将会更多地应用到金属3D打印技术，催生出万亿级的市场机会。而中国在这项技术上与国外领先技术代差极小，甚至在某些方面已经超越了国外。汉邦以“金属3D打印工匠”大工匠精神，精益求精打磨团队、管理、产品与服务，与上、下游合作伙伴形成背靠背式的互信合作，并坚持长期为合作方提供核心竞争力为做事标准。汉邦有信心，在未来会做的更好，在自身快速成长的同时，也推动整个中国金属3D打印行业更快更好地发展”。 前海母基金执行董事、智慧互联产业基金执行总裁席璇表示：“随着产业链成本的降低和技术成熟度的提升，金属3D打印逐步从原型制造向批量生产转化，且应用的行业越来越多，我们看好金属3D打印在中国乃至世界的发展。汉邦团队在行业内深耕多年，具备极高的技术敏感性和实干精神，相信会在刘总的带领下迈向更加辉煌的未来。前海方舟基金群愿意持续陪跑，为汉邦嫁接更多产业及政商资源，助力公司更快速的发展。” 远翼投资执行董事裴耘表示：“在3D打印技术这个确定性赛道里，伴随上一代以树脂、尼龙等高分子材料为主的3D打印公司逐步成熟，我们看见以SLM技术为代表的金属打印公司正在快速崛起，加之金属粉末国产化程度的大幅提升，真正面向大规模工业制造，当前尤其是航空航天等特定大行业和工业模具等专业大市场的3D打印需求正在被金属3D打印加速响应。而这其中，我们认为以汉邦为代表的产品领先继而再向服务领先的发展方式具有高含金量与长期竞争力。远翼投资也会充分利用远东宏信集团强大的金融+产业复合背景，助力汉邦向下一个发展阶段加速突破。” 中信证券投资投资总监庄小璐表示：“作为金属3D打印领域的标杆性企业，汉邦在部分核心技术上实现世界领先的同时，业务增长也极其迅速，率先在航空航天、工业、医疗等行业获得了下游头部客户的一致认可。汉邦团队兼具着勤奋务实与刻苦钻研相融合的工匠精神，我们很高兴能够与汉邦团队携手同行，也将在资本规划等层面为公司提供进一步的助力。” 云岫资本合伙人兼AI/智能制造组负责人符志龙表示：“云岫资本持续关注中国高端制造产业升级，也在该方向进行了重点布局。随着工业4.0的发展，3D打印技术在效率、精度等核心指标上均取得了大幅突破，其在以航空航天、高端工业和医疗等为代表的诸多行业应用日趋常态化，催生了巨大的增量市场机会。汉邦作为一家扎根金属3D打印的资深企业，在致力于引领行业实现技术瓶颈突破的同时，还积极与上下游生态伙伴以灵活的业务模式开展合作，拓展行业发展新思路，加速金属3D打印技术的大规模应用。我们看到了汉邦追求创新的决心，也期待汉邦在刘总的带领及各位股东的支持下更上一层楼，引领中国金属3D打印技术走向世界舞台。云岫资本将会陪伴汉邦一起成长，助力汉邦成为新一代金属3D打印领军企业。”

据中国航天报消息：日前，中国航天科工三院159厂自主研发的自主可控增材制造智能生产线突破现有的增材制造单机离散生产模式，首次将智慧物流、工业互联网与增材制造技术融合运用，粉末供应、物料运输及任务调度实现全流程自动化，单机设备利用率与综合产能大幅提升。在原有的增材制造单机生产模式的基础上，该生产线将5G网络与数字孪生技术相结合，为后续建设“5G+增材制造”智能产线奠定坚实基础。 迈向智能制造新高度 当前，随着航天产品应用的不断深入，159厂将复杂结构件的规模化生产提上日程。走进159厂增材制造技术创新中心的生产车间，增材制造智能生产线上的4台设备正在工作，技术负责人张文韬介绍，从运送产品开始进行制作，到最终生产出符合要求的成品，仅机械臂和这4台设备就可以自主完成。 厂房大厅的墙上安装着一块硕大的显示屏，反映生产过程的数据实时跳动，4台设备的工作运行情况一目了然，机械臂在自动上料、下料。 据介绍，增材制造技术与航天产品结合具有天然的应用优势，如结构功能设计一体化、零件结构拓扑优化、提升设计自由度、提高材料利用率、减轻重量、降低制造成本等，原有的单机生产模式已不能完全满足规模化的应用服务需求。技术负责人谢林表示，该生产线突破现有的增材制造单机离散生产模式，结合增材制造工艺过程特点，采用一体化布局设计，将打印主机、清粉系统、供粉系统、物流系统以及其余配套辅助系统进行布局，有效节约设备资源和车间占地。 图为工作人员进行增材制造产线巡检 谢林表示，在传统单机生产设备中，打印前的基板、缸体以及粉末材料准备工作与打印完成后的粉末清理、缸体运输等工序无法与设备打印同步进行，会占用设备资源，影响生产进度，造成平衡度较低、各工位负荷不均衡、产品生产效率低下等问题。 针对这一痛点，159厂结合增材制造工艺过程特点，采用一体化布局设计，将打印主机、清粉系统、供粉系统、物流系统以及其余配套辅助系统合理布局，提出5G+工业互联网方案，定制化研制连续生产的增材制造生产线系统。“我们现在的生产场景需要较高的网络宽带、较低的网络时延，5G网络恰好满足需求。”谢林说。 “以前天天跑生产线，查看生产进度，搬运材料、粉末、重六七百公斤的缸体及打印完的零件。”张文韬形容道，现在的智能化增材制造系统使员工从过去高强度的手工操作员转型成为了“指挥员”和“监督员”。 5G，让工厂更“聪明”“智能” “我们现在的增材制造生产线系统是运用5G技术，通过数字赋能实现的。”谢林说，159厂利用5G技术“大带宽、低时延、高可靠”的特性，将“5G+工业互联+增材制造”相结合，从而对增材制造生产过程中的各类数据进行快速采集、分析及应用，实现增材制造由传统单机生产向网络化、智能化方向转变，提高增材制造的生产效率。 从生产看，工厂要变得更“聪明”、更“智能”，5G确实是个好帮手。比如，每台设备通过5G技术实现互联互通，后台能够对各类数据进行快速采集，实现增材制造由传统单机生产向网络化、智能化方向转变，提高增材制造的生产效率。眼下应用5G技术的工厂不少，159厂有何特殊之处？谢林说，“专网”是门道。159厂通过与联通公司合作，搭建了一个边缘云专属服务器，将所有数据传输到服务器上，数据不出园区，就可实现所有生产设备互联与控制，还能对信息安全进行保护。 网络化的3D打印生产线（来源：Grenzebach） 5G将生产数据与工厂内部系统对接，实时的生产产值和数据汇总进行反馈，相关人员随时可以了解设备产值、动态，为159厂减员增效、提升品质、降低成本、缩短周期带来帮助。 “预计到年底，我们会打通物料、仓储、调度，将热处理等设备‘搬’进车间，增材制造设备打印好的产品通过AGV小车运输到下一道工序，相当于建立一个小型的智能工厂。”谢林说，测试后投入使用的AGV小车如同神经网络一样，可以连接所有的工位，把工厂内的自动化孤岛一个个都连起来。 对于159厂来说，基于5G工业互联的增材制造生产线首次将5G通信、工业互联网与增材制造技术进行深度融合应用。未来，159厂将建立基于工业互联的5G增材制造智能工厂，形成增材制造技术应用新模式和典型应用场景，使产线具备可复制、可推广的条件。 注：本文内容来自中国航天报，记者： 苗珊珊、邓雨楠。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.年度总结：2021年中国航空航天领域3D打印技术10大应用 2.2025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 3.增材团队介绍：航空工业沈飞工艺研究所增材制造团队为科研与生产护航 4.增材团队介绍：航天六院7103厂采用3D打印让中国载人火箭发动机更加可靠

JPB système是一家专为航空航天和其他行业提供提高效率技术解决方案的领先制造商。该公司通过其基于工业4.0的流程为一些业内最大的制造商提供服务，包括赛峰集团、普惠公司、通用电气、劳斯莱斯和ITP Aero。近日，该公司通过一个项目的实施，证明了3D打印技术所能够带来的制造优势，其通过首轮实验即成功大幅降低了航空零件的重量和交货时间。 这些实验旨在评估粘结剂喷射金属3D打印技术在制造可飞行航空部件中的潜在应用，且已经取得了“非常积极的结果”。事实上该公司表示，在某些用例中，改用粘结剂喷射技术使其零件比以前轻了30%，同时将整体生产时间缩短了80%。JPB système公司工程与创新总监JocelynVecchio表示：“正如我们预期的那样，我们对粘结剂喷射金属3D打印技术的试验强调了它的多功能性以及减少时间和成本的能力，它将为我们公司和我们的客户带来巨大的利益。到目前为止，我们对该技术应用可能性的探索已经证明非常成功，并为我们寻求创新提供了巨大潜力。” JPB système的3D打印试验使其能够将航空零件的交货时间缩短多达80%（图片来自JPB système） JPB système的配件业务 JPB système总部位于法国巴黎，但在波兰和美国设有生产设施，专门设计和制造“无线锁定防旋转装置”。这些紧固件和配件最初是为航空和航天用途而设计的，主要设计用于在极其恶劣的环境中固定部件，同时，这些产品也广泛用于汽车、铁路、海洋和核工业领域。 该公司的产品包括自锁配件、自锁插头及推锁紧固件等，可用于生产各种无需安全线的飞机配件。2012年，JPB système与劳斯莱斯签署了一份为期30年的合同，为TRENT发动机系列提供装备，并为能够承受极端条件的新型自锁管道镜塞申请了专利。2014年，该公司与赛峰签订发动机终身合同，并获得了增长最快的航空公司奖。 JPB Système 的 LULYOK 紧固件之一 该公司表示，由于它们的产品能够承受强烈的振动、温度波动或化学污染，还可以用来代替锁线、标签垫圈、开口销或任何其他紧固配件或管道镜插头，从而有效地提高飞机发动机的安全性、有效性和使用寿命。 JPB système粘结剂喷射试验生产计划 JPB système表示，通过粘结剂喷射试验生产的零件通常是使用机加工或铸造工艺制造的，在“可实现的几何形状”方面存在“限制”。该公司还表示，以传统方式制造组件需要使用昂贵的工具和模具，且需要长达六个月的生产时间，这延长了他们的交货时间。 为了解决这些问题，JPB système已经开始评估3D打印作为替代生产工艺的潜力，初步结果证明是非常有希望的。关于交货时间，据称测试部件“达到了预期”，3D打印能够比以前“更快、更容易、更经济地提供强大的轻量级替代品”。 JPB système计划于2023年开设一家配备3D打印设备的新工厂 JPB système采用粘结剂喷射技术生产零件（左右滑动查看更多） JPB système还表示，在其粘结剂喷射试验期间，它能够在短短四个星期内制造出具有更复杂、集成几何形状的产品，在该案例中，将几个部件整合到一个“多组件功能系统”中，不仅简化了组装过程，而且消除了任何异物进入的风险。除此之外，该公司还采用其他3D打印技术制造了具有网格点阵结构的零件，零件的重量减轻了30%，在减少材料使用的同时仍旧能够满足耐用性要求。 JPB système采用粘结剂喷射技术生产零件 JPB système研究工程师BenjaminSangouard补充道：“对于OEM客户和供应链上游不断寻求减轻飞机整体重量的客户来说，这是一个重要选择。更轻的飞机意味着更少的燃料，同时意味着更低的成本和更少的排放，从可持续发展的角度来看，这很重要。” 未来，JPB système计划于2023年开设一家新的初创工厂，其中3D打印机将作为“自动化生产线”的一部分部署。鉴于该公司的客户目前包括赛峰集团、普惠公司、通用电气和劳斯莱斯等公司，该工厂的开业意味着3D打印技术将进一步深入航空航天零配件制造业务。 GE也通过具体项目，证明3D打印相比传统工艺更具优势 通过具体的项目来验证3D打印是否比传统工艺更具优势的还有通用电气。 2021年，GE Aviation展示了金属3D打印如何低成本代替铸造工艺、生产传统无创新设计部件的案例。即便已为铸模付出了巨大成本，但选择金属3D打印依旧经济可行。GE Aviation的增材制造部门负责人表示，这是他们第一次发现金属3D打印比铸造还要便宜，即便在有外部供应商报价的情况下，金属3D打印仍然具有成本优势。工程师从识别目标零件到3D打印最终原型，总用时仅10个月，而使用铸造工艺生产这些零件则需要12到18个月甚至更长时间。与以往利用零件合并来减少组装从而降低大量成本不同，此次3D打印的零件完全基于铸造模型，没有任何的设计更改。这一发现让GE Aviation着手寻找其他发动机上更多的零件，并采用金属3D打印来降低成本。 GE Aviation与GE Additive合作开展的论证项目 GE Additive粘结剂喷射金属3D打印（左右滑动查看更多） 除此之外，对于另一项金属3D打印技术——粘结剂喷射，GE各业务部门则通力合作，共同支持该技术的研究与开发。目前，GE Additive已经可以打印航空、能源、汽车和其他工业领域使用的多种合金，不断开发的新材料和形状解决方案，能够满足客户的各种应用需求。该公司指出，与其他3D打印工艺相比，粘结剂喷射技术具有许多优势：可以成型超级合金和其他难以焊接的材料，并能制造结构更为复杂的零件；金属粘结剂喷射的速度和无支撑特性还可以节省时间和成本，其打印速度至少比基于激光的技术快 6 倍，并可以在适当的热处理后制造更大的零件。GE Additive开发的粘结剂喷射金属3D打印机成型尺寸达到390*390*267mm，证明该技术的开发从一开始就面向工业部件制造。 END 对于金属3D打印技术，粘结剂喷射工艺从更加经济、可批量化和更高的制造效率方面满足了制造业终端对量产的生产需求。3D打印技术参考认为当前主流的激光粉末床熔融工艺在未来金属3D打印普及应用的情况下将无法与粘结剂喷射技术竞争，即便前者工艺所配备的激光数量在增多、尺寸也在增大，但工艺本身的限制因素导致了其在成本和速度方面仍然不敌后者。 粘结剂喷射金属3D打印技术一直都是国外3D打印领域投资的热门技术，但在国内却长时间发展缓慢。该技术已经经过了国外公司的5年积累，在未来5年，将会比基于激光的金属3D打印更深入的影响制造业。 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.喷墨技术专家——理光，推出粘结剂喷射金属3D打印机 2.Magics为粘结剂喷射金属3D打印零件创建烧结防变形支撑 3.GE公司的新尝试：采用金属3D打印代替铸造，发现成本更加经济 4.GE增材：四年来，通用旗下多部门支持转向粘结剂喷射金属3D打印技术

增材制造（3D打印）技术是近20年来迅速发展起来的一种新型制造技术。与传统“减材”制造过程正好相反，增材制造以三维数字模型为基础，将材料通过分层制造、逐层叠加的方式制造三维实体，是集先进制造、数字制造、智能制造、绿色制造于一身的制造技术，无疑是未来制造技术的重点发展方向之一。同时，增材制造带动新材料、精密控制、激光、电子束、CAD、CAE、CAM等技术蓬勃发展，具有巨大的产业溢出效应。增材制造从根本上突破了复杂异型构件的制造瓶颈，改变了传统的“制造引导设计、可制造性优先于性能/功能”的设计理念，基本实现了工程师的“设计自由”，使得从功能需求出发的正向设计成为可能。增材制造特有的逐点逐层制造方式，配合自带的数字化基因，实现了材料微观组织可控、结构宏观性能可调、制造工艺全过程可监控、产品质量全寿命可追溯，是未来最有可能实现数字孪生的技术之一。真正意义上实现了“设计引导制造、功能先于设计”的转变，为制造业技术创新、军民深度融合、产业结构升级与发展开辟了巨大空间。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，我们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总论部分，接下来我们将从碳中和制造、成本控制、智能设计、多源技术融合、新能源应用等5个方面，阐述增材制造的数字化未来，更多精彩内容敬请期待。 增材制造将是未来制造业竞争的主战场之一 据Smartech等9家机构估计，2020年全球3D打印市场达到126亿美元，比2019年同比增长21％。在未来三年中，分析师平均预期3D打印市场同比增长17％，到2026年将达到372亿美元。 在全球的制造业市场中，3D打印尽管占比不高，不过可喜的是它已经走过了技术瓶颈期，正在向高速扩张的方向上前进。这一点相信广大3D打印从业者能够感受到，3D打印技术的应用领域正在越来越广，应用的数量也越来越多。 2020年，我国3D打印产业规模突破200亿元，达到208亿元，且增长速度要略快于全球整体增速，促使我国3D产业占全球的比重在不断增加。根据CCID数据显示，2019年中国3D打印产业规模为157.5亿元，同比增长31%。2020年前期虽受新冠肺炎疫情影响，但后期国内经济强劲反弹，行业增长迅速。 目前，全球3D打印第一大技术来源国为美国，美国3D打印专利申请量达到141209项，占全球3D打印专利总申请量的35.81%；其次是中国，中国3D打印专利申请量占全球3D打印专利总申请量的25.52%。日本和德国虽然排名第三和第四，但是与排名第一的美国及排名第二的中国专利申请量差距均较大。 考虑到美国等西方国家在20世纪80年代就开始发展3D打印技术，我国取得目前的成绩实属不易，这得益于我国近十年来对增材制造的大力支持。继《国家增材制造产业发展推进计划（2015—2016年）》出台之后，2017年11月30日，工信部、发展改革委等十二部门联合制定了《增材制造产业发展行动计划（2017-2020年）》，特别提到利用增材制造云平台等新模式，线上线下打通增材制造在社会、企业、家庭中的应用路径，总的方向是推进增材制造在航空、航天、船舶、核工业、汽车、电力装备、轨道交通装备、家电、模具、铸造等重点制造领域的示范应用，同时推进“3D打印+”示范应用。2021年，《“十四五”智能制造发展规划》中将增材制造列入关键核心技术，并提出中国将突破设计仿真、混合建模等基础技术，开发应用增材制造、超精密加工等先进工艺，攻克智能感知、人机协作、精益管控等共性技术，突破一批“卡脖子”基础零部件和装置。 由此可见，无论是国内还是国际，都已经将增材制造作为未来制造业的重点发展方向，今后在增材制造领域的竞争必将越来越激烈。 增材制造发展面临的问题 尽管增材制造正在迎来发展的上升期，但是目前增材制造技术仍然面临着诸多技术难题，离我们理想中的数字化智造还有很长的路要走。 1）缺乏大批量制造案例 根据Hubs survey的调查报告，目前增材制造主要集中于原型验证或者小批量制造，超过60%产品的制造量不到10件，超过90%产品的制造数量在100件以下。GE公司的航空发动机燃油喷嘴是唯一通过公开途径可找到的大批量制造成功案例，该产品的年产量达到数万件。除航空产业外，汽车是最有可能实现大批量生产的工业领域，宝马、保时捷等公司已经在开展增材制造产业化研究。 2）增材制造成本居高不下 成本是制约增材制造技术大规模推广的关键因素。超过38%的用户认为增材制造技术虽然具有独特的优势，但是成本过高，一旦涉及到大批量生产的零部件，仍然需要依靠传统的铸造、锻造、机加等工艺。因此，增材制造要在整个制造业中占有一席之地，降低成本势在必行。GE公司近日推出了新的3D打印零件——涡轮机引气部件，证明了金属3D打印在成本上也可以和铸造工艺一较高下。相信在不久的将来，随着增材制造技术的不断进步，成本逐步降低，增材制造取代传统制造工艺的案例会越来越多。 3）缺少智能设计方法 与其说增材制造颠覆了制造方法，更不如说增材制造颠覆了设计思维。增材制造实现了复杂结构的制造可行性，激活了一大批新兴的设计方法，比如拓扑优化、点阵结构、创成式设计、结构功能一体化等设计理念如雨后春笋般涌现，以至于我们原先的产品设计“套路”不再适用，新的设计方法又无从下手。以点阵、TPMS等多孔结构为例，由于其结构复杂性和庞大的构件数量而成为设计和仿真的难点，特别是多孔结构的优化设计方法更是难上加难。 安世亚太多孔结构设计解决方案 nTopology功能模块 目前，安世亚太已经开发了一系列针对各种工业品和消费品的创成式设计方法，国外也开发了以nTopology为代表的增材设计仿真软件，其基本的解决思路是通过创成式设计等智能化设计方法，实现点阵、TPMS等多孔结构的自动化设计，以宏细观结合多尺度算法为基础的等效均质化力学方法获取点阵结构宏观力学特性，然后再回到细观，基于宏观计算结果对点阵结构进行局部细节模拟。 4）与其他横向技术融合不足 在增材制造技术火热期，3D打印打印万物的言论不绝于耳，以至于有人提出3D打印将颠覆所有制造技术。更有意思的是模具行业，曾经被视为是3D打印无模化制造最先颠覆的对象，如今却是3D打印应用最为活跃的行业。所以，笔者看来现阶段3D打印并不是颠覆的对象不够多，而是与其他横向技术的融合不足，比如与传统五轴机床结合形成的增减材复合制造是一个非常成功的技术融合案例。除上文提到的设计方法，目前3D打印急需与材料基因组、高精度能量控制、数字孪生、新能源、绿色制造等先进技术结合。同时，3D打印还缺乏与各行各业的融合，扩大3D打印的应用领域。 增材思维驱动模式变革 增材制造技术的出现，从根本上改变了传统制造技术与材料、结构、功能相互割裂的发展局面。其原因在于3D打印机在输出物理实体时，采用了从无到有的受控生长方式，其所用的建造物质从低维度的点、线或面形态，以积分原理累积形成最终的三维实体；而在持续累积过程中，3D打印机有充分的时空窗口对建造物质的物性、结构、功能进行从微观到宏观的主动控制，即将形状信息承载至建造物质的同时，亦将物性属性和功能属性施加至建造物质。这使得打印过程结束时，所输出三维实体既承载了宏观的形状信息，也被附加了微观的材料物性信息，使得最终制品的功能得以同步完成。 也正是由于增材制造的这种技术特点，使得它受到全球的广泛关注，将有可能给传统的制造业来带一系列深刻的变革。 第一. 设计理念的变革 将传统制造的设计方法迁移到增材制造应用的实践中，两者在多方面表现出了冲突性。我们把面向增材制造的设计方法称为DfAM（Design for Additive Manufacturing），包括从产品功能需求出发的正向设计、从产品性能改进出发的增材制造再设计、从增材工艺约束出发的制造优化设计等等。 正向设计是增材制造带来最具“破坏力”的革新。它让设计师抛弃了传统制造手段的束缚，能真正从产品的功能需求出发，设计出功能最优、材料最省、效率最高的结构形式，颠覆传统设计思维的桎梏。正向设计所提供的架构性创新彻底释放了增材制造的价值，增材制造打通了正向设计的传统瓶颈。   正向设计设计过程      在数字化的世界里，研发和制造不是先后串行和跟随序贯关系，数字化研发和数字化制造之间是一种相生相长、生生不息的特征，两者之间在任何时候都是相辅相成、相互输送价值的过程。 在正向设计体系中，架构的创新和优化是首要工作，然后再结合创成式设计和多尺度仿真，对结构形式进行详细设计和仿真。创成式设计方法不同于传统的设计方法，使用的工具软件也不是传统的CAD软件。创成式设计方法发挥算法和人工智能的长处，不需要人做过多干预，我们只需要提供必要的设计限制，其余的完全交给算法来创造。拓扑优化算法是目前常见的设计算法之一。 第二. 生产模式的变革 作为一种生产设备依赖更少的数字化制造技术，增材制造将有可能改变某些产品的生产模式，给企业和消费者带来巨大的经济和社会效益。人类从古至今的生产模式经历了手工生产、机械化生产、智能化生产三个阶段。在漫长的手工生产阶段，心灵手巧是核心竞争力，每个工匠每一次制造的商品都可以不一样，但是生产力及其有限。在机械化生产阶段，产品按照统一的标准生产，生产设备的效率是核心竞争力，但是缺少个性化的定制。当前随着数字化技术的发展，生产模式进入智能化时代，大规模定制能力成为核心竞争力，生产效率和灵活应变兼顾，对于生产模式的变革提出了巨大挑战。 制造业发展模式变革目前的机械化大生产模式严重依赖大型工厂，需要众多的机器、大量专业设计与加工技术人员才能实现。而对于增材制造来说，设计师不再是专业的技术的人员，甚至设计师就是消费者本身，因为创成式设计等智能化设计方法大大降低了设计师的行业门槛。制造人员也将不需在工厂工作，在家中就可以管理好所有的工厂设备，正真实现“黑灯工厂”。客户从下单到制造完成再到接收货物就像如今的“京东次日达”一样方便，因为工厂可能就在每个城市的某个“配送点”。总之，3D打印将实现生产模式的根本变革，从传统制造业的批量化、规模化、标准化制造转变为定制化、个性化、分布式制造。 第三. 商业模式的变革 随着增材技术、数字技术、互联网技术的发展，增材制造与数字孪生、工业互联、人工智能等横向技术融合，将消费端、生产端、销售端、物流端统一结合起来，全部人员直接参与到产品生命周期当中。平台经济的商业模式不再局限于销售，从最初的设计过程、到生产制造、再到后期产品的维修，都将借助网络实现数字化文件的共享和交易，云平台将所有的商业活动都纳入其中。这种商业模式是一种更顺应绿色发展的经济模式，增材制造减少了原材料的使用量，降低了对自然资源和环境的压力，大大压缩供应链，减少能源消耗，对当地经济、环境和消费者都颇具益处。 DfAM赋能商业模式进化增材制造刺激了商业模式的进化，不仅使产品更容易适应市场需求，降低业务风险，而且使创新边界得以无限延伸，甚至是器官移植的商业模式也向制造业模式转换。运用X线电子计算机断层扫描（CT）和核磁共振成像（MRI）扫描数据，设计出符合患者需求的植入物，通过3D打印制造出人工器官植入患者体内，3D打印实现了现代医学一次革命性的变革。 END 增材制造技术作为一种新兴的制造技术，一经出现就在制造业引起了广泛的关注，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。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，推出了“增材思维 数智未来”系列文章。 本文是该系列文章的总论部分，从碳中和制造、成本控制、智能设计、多源技术融合、新能源应用等5个方面，阐述了增材制造的数字化未来，更多精彩内容敬请期待，也可以关注【安世亚太】公众号。 本文作者：马立敏，安世亚太增材设计首席专家，高级工程师，北京航空航天大学/中国商飞公司博士后。主要研究方向为增材制造创新设计与应用，设计的产品多次获得全国性学会及行业大奖，在增材制造创新设计与应用方面具有丰富的经验和独到的见解。 欢迎转发 主编微信：2396747576; 硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.安世亚太推出一款小程序，用于评估工业零件的增材制造潜力及工艺可行性 2.没有仿真，增材制造能走多远 3.通过相场模拟，获得金属3D打印过程中的晶粒演化特点，实现微观结构精准控制 4.轻量化的材料+创新型的设计+3D打印，新模式为减重释放空间

本文概述了2021年3D打印市场范围内备受关注的应用突破及市场变化，在应用继续深化和取得重要成就的同时，也涌现出了一批新材料，用户对3D打印的认知更加深刻，正在更进一步探索这项技术可能带来的新增长点。国内3D打印服务市场增长明显，用户相比以前更加关注国产设备，国内增材制造商的营收水平再上一个台阶。 1. 三星堆发掘现场：我国首次借助3D打印提取文物 2021年，三星堆遗址发掘备受关注，出土文物质量极高，发掘人员采用了多种先进科技手段进行文物保护。其中3号坑发现了迄今为止三星堆出土规模最大的一件青铜器——大口尊。该大口尊长度约70厘米，尺寸大，强度弱，文物一碰即碎。通过前期方案讨论，决定采用3D打印技术提取大铜尊。 工作人员首先使用3D扫描仪对文物进行扫描及周边数据收集，然后通过3D打印机打印出文物的模型，根据模型生成硅胶体的保护套，将硅胶覆盖在文物表面对文物进行保护。据了解，此前考古和文保工作中都尝试采用过3D打印技术，但这是首次使用3D打印技术进行文物提取。 2. GE 3D打印燃油喷嘴制造数量突破10万件 2021年8月，GE航空发布消息称，其位于奥本的增材制造工厂已发货第100000个3D打印的燃油喷嘴，这是该公司和3D打印行业的重要里程碑。奥本工厂于2015年开始生产3D打印的燃油喷嘴，是业内第一个使用增材制造技术生产飞机发动机零件的大规模制造工厂。 这款知名的3D打印燃油喷嘴最初专为LEAP发动机开发和制造，根据发动机版本的不同，每台发动机上安装有18或19个燃油喷嘴。基于3D打印带来的制造优势，新设计的燃油喷嘴将原来的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%。 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 空客A350 XWB支架连接器多年来一直采用钛合金3D打印制造，2021年，先进制造商Arris Composites表示正在与空客合作研究3D打印复合材料支架代替钛合金的可能性。一架商用飞机每减轻一公斤重量，就可以在其使用寿命期间减少25吨CO2排放，复合材料在性能可靠的情况下无疑会进一步推动轻量化的发展。 Arris Composites公司开发了一种称为Additive Molding的技术，通过在热塑性树脂中精确排列连续纤维，获得了具有无与伦比机械性能的下一代复合材料及成熟的大批量成型方法，这些产品具有高度集成性，所制造的产品比金属更坚固、更轻。 4. GE公司发现采用金属3D打印代替铸造，成本更加经济 大多数制造商都难以在支付了铸模费用的情况下，放弃使用铸造而选择金属3D打印，主观上的成本考量都不会将两者相提并论。然而，GE Aviation（GE航空）和GE Additive（GE增材）的合作证明，金属增材制造可以与传统铸件的价格持平。其成功制造的四个3D打印部件将削减多达35％的成本，这足以让管理部门淘汰旧的铸模。 同样重要的是，GE Additive的工程师从识别目标零件到3D打印最终原型，总用时仅10个月，而使用铸造工艺生产这些零件则需要12到18个月甚至更长时间。GE Aviation的增材制造部门负责人表示，这是他们第一次发现金属3D打印比铸造还要便宜，即便在有外部供应商报价的情况下，金属3D打印仍然具有成本优势。与以往利用零件合并来减少组装从而降低大量成本不同，此次3D打印的零件完全基于铸造模型，没有任何的设计更改。这一发现让GE Aviation着手寻找其他发动机上更多的零件，并采用金属3D打印来降低成本。 5. 航空制造3D打印专家王向明当选2021年中国工程院院士 11月18日，中国工程院公布2021年新增院士，中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所项目总设计师、3D打印专家王向明成功当选。 公开资料显示，王向明院士现任航空工业集团沈阳飞机设计研究所项目总设计师、“鹘鹰”飞机常务副总设计师、航空工业集团增材制造首席专家、创新结构国防原“973”技术首席、飞行器新概念结构航空科技重点实验室主任、辽宁省增材制造共性技术创新中心主任、某部先进制造技术专业组增材制造责任专家。在航空制造领域，王向明院士着重于如何实现创新设计、确保使用安全，解决3D打印面临的“会用、敢用”的问题。 6. 粘结剂喷射金属3D打印技术市场格局发生重大转变 2021年，Desktop Metal相继收购多家公司，尤其对Exone、Meta Additive的收购改变了粘结剂喷射金属3D打印技术的市场格局，Desktop Metal因此成为该领域的巨无霸企业，对Aidro的收购则推动其将该技术深入应用到能源和航空航天领域液压元件的3D打印制造。 2021年10月，喷墨技术专家理光宣布推出粘结剂喷射金属3D打印机。 待HP和GE Additive的同类型设备正式上市，将形成粘结剂喷射金属3D打印技术领域三家鼎立的局面。 7. 汽车制造商开始将粘结剂喷射金属3D打印技术纳入生产体系 6月，德国汽车制造商大众汽车宣布计划在其位于德国沃尔夫斯堡的主要工厂使用粘结剂喷射金属3D打印技术制造组件。该公司扩大了与3D打印机制造商惠普的合作伙伴关系，并与工业制造公司西门子建立了软件合作，将该技术引入工厂，旨在降低成本并提高制造过程的生产力。据报道，这是第一家在其生产过程中使用该技术的汽车制造商。 同月，ExOne宣布其服务中心已交付超200万件粘结剂喷射金属3D打印零件，其中包括汽车部件服务。ExOne与福特汽车公司已合作多年，双方共同致力于粘结剂喷射金属3D打印技术的批量化应用。 12月，Desktop Metal从一家德国主要汽车制造商那里获得了价值790万美元的粘结剂喷射增材制造系统订单，用于大规模生产汽车动力总成部件。考虑到宝马是Desktop Metal通过BMW iVentures的首批投资者之一，大众汽车正在积极与惠普合作，而戴姆勒奔驰已经与EOS合作多年，外媒猜测这家德国汽车制造商是宝马。 8. 黑石开始使用3D打印技术批量生产锂离子电池，目标电动汽车领域 为了进军电动汽车市场，专注于电池技术的瑞士投资公司Blackstone Resources于2019年成立了自己的德国研发子公司黑石科技，并投入巨资研发下一代电池技术。该公司已获得的3D打印技术专利可生产各种不同外形的电池，并于2021年宣布开始批量生产3D打印电池。据3D打印技术参考了解，电动汽车领域是其主要目标市场。 黑石科技3D打印的锂离子电池 该公司目前正在开发的最有前途的技术就是其专有的3D打印技术，这是一项独特的专利技术，可用于生产液体电解质电池和锂离子固态电池，具备将电池能量密度加倍并将锂离子电池制造成本降低一半的潜力。黑石公司在过去两年中一直在开发和完善其锂离子电池3D打印技术，如今推出了其首个大规模生产设施。 9. 国内3D打印服务商批量购买装备，国产设备商营收大幅增长 • 云铸三维一次性采购铂力特六台金属增材制造设备 据铂力特12月消息，国内综合性的3D打印应用解决方案服务商上海云铸三维于日前一次性采购六台BLT金属增材制造设备，目前已稳定运行8000余小时。 • 未来工场签订30台汉邦科技HBD-350T金属3D打印中型装备 大型规模化数字制造服务商未来工场已有近千台非金属3D打印设备、传统加工装备及检测检验设备，为满足客户对金属3D打印服务的需求，2021年12月，未来工场签订30台汉邦科技HBD-350T金属3D打印中型装备。双方共同致力于推进生产制造的数字化、小批量的规模化，通过双方优势结合，快速引领制造业的升级。 • 峻宸集团引入多款工业级FDM/FFF 3D打印设备 2021年8月，上海远铸智能技术有限公司成功向上海峻宸集团交付一批工业FDM/FFF 3D打印设备，此次合作意味着峻宸集团将3D打印服务能力扩充到了工业FDM/FFF领域，可以提供更具功能性的3D打印部件制作加工能力，也意味着远铸智能推动将工业FDM/FF技术应用于中国的手板市场方面又迈出了坚实一步。 • 国内造车新势力标配，Raise3D收获特斯拉、小鹏、威马等订单 2021年8月，Raise3D向特斯拉（上海）有限公司交付E2款3D打印机，加上今年早些时期的小鹏汽车和威马汽车分别购置的Pro2 Plus大尺寸3D打印机，如今专业级3D打印机已经成为造车新势力的标配和首选。除了造车新势力，2021年Raise3D在国内还收获了一汽大众、丰田、上汽、奇瑞捷豹路虎以及Tier1的泛亚、宁德时代等公司的订单。 • 南京铖联交付第500台金属3D打印机，致力于齿科行业应用 2021年12月，南京铖联安装交付了第500台金属3D打印机，该公司致力于齿科3D打印应用，其装备销量也代表了国内齿科行业3D打印制造的现状。目前，华南地区多家头部义齿企业均是南京铖联的客户。 •威斯坦工业级SLA装备单日出货100台 2021年11月，威斯坦获得500台的有效SLA工业级3D打印机订单，月出货量也高达500台。而在12月27日，该公司单日出货量达到100台，刷新该公司最高纪录。威斯坦日前推出了免设备租金、押金、包售后，用户只需支付材料费的经营模式，极大改变了光固化3D打印服务市场的现状，也表现出该领域竞争激烈程度，但从侧面也反映出市场对技术的需求呈现井喷式的增长。…

相比模具加工，3D打印可节约50-75%的成本 无模具成本 - 随时优化设计模型 – 按需生产 – 减低库存成本！ 在过去，一旦产生批量生产产品的需求时，企业首先会考虑的就是传统的CNC或开模注塑的加工方式，面对数以万计的大批量生产需求时，传统工艺的生产成本偏低，是一种合适的选择。那么当我们只需要1000件或者更少数量的产品呢？怎样的方式能够在保证快速生产的同时更省钱，是诸多企业需要面对的问题。事实上，面对小批量的产品生产需求，3D打印技术目前在成本、速度和灵活性方面优于传统制造工艺。 能够轻松实现小批量定制生产，生产周期短，有多种材料可供选择，而且3D打印产品的性能也能满足产品正常使用，随着使用成本的持续下降和打印质量的提升，3D打印的生产方式在制造产业已经势不可挡。远铸智能作为增材制造一体化解决方案的供应商，将3D打印技术的优势充分利用了起来，服务于自身业务。 通过3D打印生产的零部件在远铸智能FUNMAT PRO 410的各个部分都有应用 3D打印是降低小批量制造成本的优选通常机械设备内部零配件采用开模制造、机床加工等方式，这意味着零配件备货需要占用大量资金，且需要考虑供应商的供货周期，一旦供货不及时，对成品的出厂时间会造成影响。因此远铸智能在产品研发阶段便尝试引入面向增材制造的设计（DfAM）理念，将设备部分零件通过3D打印技术制造，最大的优势就是可以在短时间内实现小批量按需制造，种类繁多的打印材料可满足不同零部件的使用要求。 图：远铸智能FUNMAT PRO 610HT用PA-CF打印的设备导风口 上图是远铸智能用FUNMAT PRO 610HT小批量打印的FUNMAT HT导风口，3.5个小时之内可以打印54个，该打印设备可以打印高达610*508*508mm的样件，成型尺寸能够满足打印大尺寸零件或多个相对较小尺寸零件的生产需求，完全可以按需生产并且大大减少了库存的压力。 另外一个应用，以远铸智能FUNMAT PRO 410打印设备为例，其喷头罩壳对打印机来说是必不可少的一个零件，包裹式的罩壳能对打印机内部机构进行防护，防止操作人员触碰喷头而伤到手。但是想要设计出一个完美匹配喷头的罩壳，需要通过数次的设计验证，以选定合适的材料和外观，按照传统的工艺流程，我们必须通过注塑开模的方式来进行原型验证，一方面模具具有单一性，一个模具只能生产一种产品，设计迭代就意味着需要多个模具；另一方面，由于工序比较复杂，所以注塑开模的时间周期很长，且费用不菲，所以在前期需要反复沟通修改模型，种种因素都大大增加了产品的开发成本。 而在正式的生产流程中，如果仍然采用传统的注塑开模的方式，以500件为例，每生产一个FUNMAT PRO 410喷头罩壳的成本要比3D打印工艺高出55%， 而通过3D打印进行生产，不仅更省钱且打印起来非常便捷。在生产准备成本上，3D打印具备非常明显的优势。现在，对于1000件以下的小批量生产，各领域的企业都会把3D打印视为节省成本的替代方案，更重要的是，在实现这种制造模式的前提下，还能够不增加成本，不降低生产速度。 人工成本高亦是传统的制造方法昂贵的原因之一，而3D打印的过程使零件的生产变得更方便和容易，与传统制造可能需要许多不同的人操作多台机器不同，3D打印简化零部件制造的流程，批量打印零部件后，即可轻松实现装配。 多样的材料选择，更节省资源 许多人也许会质疑3D打印的材料成本会很高，然而，随着技术和工艺的不断发展，目前3D打印技术应用的材料范围已经十分广泛，可以根据自身的需求选择相对经济实惠的材料进行生产制造。 图：FUNMAT PRO 410用PC打印的料轴提杆 在FUNMAT PRO 410的使用过程中基于换料的需求，料轴提杆需要被反复地取出又安装，长时间的使用在一定程度上会造成磨损，比起选择铝材进行机加工，使用20%填充3D打印的PC材料的料轴提杆是更好的解决方案，质量更轻，并且在产生磨损后可方便快捷的进行自我生产替换，单个生产成本比传统机加工降低了85%。 不论是何种生产工艺，在制造过程都会产生浪费，在使用 FDM 3D打印技术进行制造时，成型原理是打印丝材经过熔融冷却层层堆积固化成型的，将产生比传统制造更少的废料，所以3D打印也是一种更有效地利用资源的方式。 图：（左）用PC打印的料仓加热支架，（右）用PC打印的气弹簧护盖 3D打印能够按需生产降低库存成本 作为一家生产制造型企业，在生产产品的过程中会生产大量的零部件备用，这意味着需要大量的物理存储空间来进行零件备货，用以满足数月甚至数年的生产订单。但仓库维护的成本并不低，这包括生产库存的费用、损失、废弃、仓储费、保险费、跟踪和分配等。 “公司的仓储费是多少？每年有多少次需要那些零部件？为什么不按需打印呢？” 通过使用 3D 打印进行制造，将原有的物理库存转变为虚拟库存，我们就可以在需要的时间和地点生产需要的东西，3D打印使得按需生产成为可能，精细的生产计划可有效避免生产过剩和存储成本升高的情况。 想要获取更多的小批量3D打印解决方案可以点击阅读原文。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.保时捷投资3D打印领先企业上海远铸智能，加速工业制造数字化转型 2.强强联合 | 多款工业级FDM/FFF 3D打印设备入驻国内领军3D打印手板企业峻宸集团 3.中国产工业级高温3D打印机为何备受国际顶级科研机构青睐 4.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

材料是影响3D打印应用的关键，它直接决定了终端用户能否使用，即便当前可成型材料种类繁多，却依然难以通过很多领域的使用要求。材料的成熟度和扩展方向一直以来是3D打印的最大问题，然而，近两年的材料发展超越了之前5-10年的跨越。本期，3D打印技术参考总结2021年值得关注的10款新材料及成型工艺突破，它们覆盖了当前主流的3D打印工艺以及航空航天、汽车、医疗等多个应用领域。 1. 铝合金粘结剂喷射3D打印工艺获突破2021年3月，ExOne和Desktop Metal同时宣布实现了6061铝合金粘结剂喷射3D打印。Desktop Metal与Uniformity Labs合作开发的一种低成本原料，可生产出完全致密的可烧结6061铝，伸长率超过10％，并具有相比锻造6061铝更高的屈服强度和极限抗拉强度。ExOne则是通过与福特汽车公司合作实现的铝合金粘结剂喷射3D打印技术的突破，双方共同开发了这种用于铝材的快速可靠粘结剂喷射3D打印和烧结的工艺，该工艺可提供与压铸可比的性能，烧结件的密度可达到99％。 十多年来，研究人员一直回避铝合金烧结成型的商业可行性，其原因在于脱脂烧结过程极易导致铝合金燃烧，这是该技术进行铝合金加工的一大挑战。而将轻质金属添加到粘结剂喷射3D打印的材料体系中，为跨行业的各种热应用和结构应用打开了大门。 2. 适用于3D打印的耐热铝合金获突破 当前，市场对具有特殊性能的铝合金需求越来越旺盛，如耐高温、高强度、高韧性铝合金，在兵器、船舶、航空、航天、汽车等行业中具有广泛的需求。但传统的铝合金材料难以满足这些领域内耐高温、高比强等苛刻要求，开发符合高温服役条件的耐高温铝合金具有良好的发展前景。 11月，EOS推出了一种新型铝合金材料Al 2139AM，该合金专为增材制造而设计，可在高达200ºC的高温下提供卓越性能，是EOS推出的强度最高的3D打印铝合金，超过了目前市场上的许多类似材料。改进的强度特性为客户带来了新机遇，可以在不影响强度的情况下显著减轻零件重量。12月，3D打印技术参考获悉陕西兴华业开发出一款拥有自主知识产权的耐高温、高强、高韧3D打印铝合金AK09系列，该材料在350℃条件下具有显著的高温性能，抗拉强度达到200MPa，屈服强度200MPa，延伸率11%。通过前期研发试制，该材料性能稳定，目前已开始小批量生产交付。 3. 赢创推出适用于激光烧结工艺的新型耐高温3D打印粉末 INFINAM ® PA 6005 P（PA613）是赢创系列的高性能PA6尼龙粉末，该材料具有高机械强度、高耐化学性和耐高温性，吸水率小于3%，后者对3D打印工艺的可制造性和打印部件的尺寸稳定性具有积极影响。即使在薄壁结构中，使用该材料打印的物体也因其高刚性和机械稳定性而令人印象深刻。 新型赢创PA6粉末具有近乎圆形的颗粒形状及出色的流动性，熔点高达215°C。据3D打印技术参考了解，该公司通过与华曙的合作使其成功匹配激光烧结工艺。PA613专为更高温度范围的应用而开发，其热变形温度约为195°C，其优异的刚性与最佳断裂伸长率相结合，所打印的产品强度高而不脆，是车辆交通工具的理想材料，完全满足轻量而精确、高度耐用的选要求。 4. 两种高性能丝材：Kimya ABS Kevlar与耐高温支撑材料 纤维增强热塑性塑料是一种新兴的工业材料，它通常是通过在热塑性塑料中添加碳纤维、玻璃纤维或杜邦Kevlar®等短切强化纤维制作而成。被嵌入的强化纤维为材料带来了新的优异特性，如高强、轻质、导电、耐腐蚀、高吸波性。这些特性帮助原有的塑料产品能更进一步，满足国防、航空航天等高端装备制造业的多种需求。ABS Kevlar是一种非常坚硬且轻量、耐用的材料，主要用于制造防弹背心和赛车轮胎。有了含芳纶纤维的加持，这种丝状的复合材料给予3D打印成品更高的强度和尺寸稳定性。同时，芳纶纤维的加入还能防止收缩，精度高、更耐磨，因此是治具、夹具、终端部件，如机械末端执行器和保护装置的理想材料。目前，采用MakerBot和Raise3D的设备均可以打印该材料。 当前，高性能塑料如ULTEM™ 9085和ULTEM™1010的 FDM/FFF 3D打印均需要在高温环境下成型，而支撑在该技术领域是无法回避的问题，想要打印这些高性能材料还需要能够耐受高温的支撑材料。此前市面上可供客户选择的支撑材料在高温下的耐受能力有限，为了保证足够的支撑强度，因此在打印过程中通常采用三角形支撑的方式，所以在打印后处理的环节，剥离支撑的难度就会比较高。经过长期研究和验证，INTAMSYS于2021年推出了适用于以上两种材料的支撑材料SP5040和SP5080，这两款支撑材料具有良好的耐热性，不仅确保了3D打印PEI有足够的支撑强度，手动拆卸方便，并且可用于打印结构复杂的零件，为工程师的设计提供极大的灵活性。 5. 纯铜3D打印突破所有主流技术 纯铜3D打印已经不仅仅是采用激光或者电子束可以实现，2021年，该材料的成型工艺获得极大突破，涉及粘结剂喷射、立体光刻及熔丝挤出技术，3D打印技术参考对这些工艺进行过详细解析。 欧空局孵化企业TSI注重材料的热和机械性能，该公司成功采用FFF技术实现了高密度、结构复杂、无氧纯铜散热器打印。 2021年2月，Digital Metal推出纯铜3D打印材料，成为第一个为粘结剂喷射3D打印系统提供官方认证的纯铜材料和工艺的设备商。根据该公司公布的数据，通过粘结剂喷射技术成型的纯铜致密度为96.6%，铜纯度为99.9% 美国Holo公司于2021年推出了基于DLP的纯铜3D打印工艺，利用高分辨率光学成像仪对纯铜粉和光敏树脂混合而成的浆料进行3D打印，并结合已经非常成熟的金属注射成型（MIM）后端工艺，对打印后的生坯进行脱脂和烧结，最终生产出高性能零件。根据该工艺，纯铜的致密度平均为96-98%，足以达到大块铜95%的导热率和导电率。此外，它还可能会减少激光打印产生的裂纹问题。 6. 增材制造用铜及铜合金材料应用快速发展 在增材制造中，铜材料应用较晚，但近年来呈现快速发展趋势，尤其国防军工领域铜合金增材制造应用不断取得重要进展，更促进了铜材料增材制造的发展。国内开展铜合金打印大概开始于2018年，前期以研究和工艺摸索为主，但自2021年以来以航空航天为代表的国内应用单位开始就铜合金增材制造提出明确产品需求，各打印服务和制粉厂家也较多地接收到铜合金产品和材料的具体要求，标志着国内铜合金增材制造应用的实质性进步。 有研科技集团旗下有研增材技术有限公司是国内较早开展增材制造用铜及铜合金粉末研究与应用的单位，目前已形成较全系列的增材制造专用铜及铜合金粉末产品，包括纯Cu、CuSn10、CuCrZr、CuNi2SiCr、CuAlFeNi等。该公司于2021年推出适用于选区激光熔化的高导电率纯Cu粉，在电气等领域取得重要应用。 7. 两种钛合金材料——Ti6242与Ti2AlNb 钛合金粉末以生产具有优异机械性能的零件而闻名，是当前价值最高、应用最广泛的3D打印金属材料之一，尤以Ti6Al4V最为知名，但在特定情况下最好能够有更多的选择。GE Additive于2021年推出了一款满足高温和抗蠕变应用的3D打印钛合金Ti-6242，与其他钛合金的主要区别在于该材料的机械性能能够满足高温和抗蠕变应用。它具有高机械强度、可焊性、高温稳定性和高达500-550°C的抗蠕变性。其他常见的钛合金，尤其是Ti6Al4V，工作温度通常为350°C，因此Ti-6242能够在更高温度下工作。 此外，铂力特推出了一种具有高比强度、抗氧化性、无磁性以及优异高温力学性能的Ti2AlNb材料。它是最具潜力的航空航天发动机用材料之一，适合用于制造热端部件的新型轻质高温结构。该材料虽强度高，但延伸率较低，室温下其脆性很大，无法加工成具有精细结构的复杂零件，极大的限制了其广泛应用。SLM成形的Ti2AlNb材料与航空航天常用的SLM成形GH3536高温合金材料相比，在900℃下二者强度相当，但Ti2AlNb材料的密度仅为其64.5%。铂力特开发的该款粉末产品可以实现耐高温特性，同时面向增材制造的设计可以实现复杂精细和优化设计结构。 8.一款“高刚耐温、超精细、低蠕变”的功能性3D打印树脂 在工业生产中，很多原型样件或是终端部件对材料的性能都有着较高的要求，例如需要拥有足够的硬度去满足静力负荷，此外，在制作需要抗弯曲的坚固和坚硬零件原型时，需要兼具一定的耐热性和耐化学性，并且在负载下尺寸稳定，而这些，一般的标准树脂无法满足需求。 2021年，国内DLP光固化3D打印黑马企业Rayshape创新性的推出了一款高刚性树脂Rigid 20，弯曲强度140 MPa，缺口冲击19J/m，热变形温度可达110℃，同时兼有变形率极低、尺寸精度高、细节表现力好的特点。化工巨头赢创在2021 TCT展上推出一款高刚性能光敏树脂，其物理性能据称接近尼龙玻纤，Rayshape的Rigid 20材料与之定位相同，具有相似的力学性能，该材料的推出将Rayshape的3D打印机也推向了更高阶的应用，使得办公室内就能快速加工终端部件。 9.基于桌面金属3D打印的Ti64钛合金材料和工艺被突破 基于挤出的桌面金属3D打印工艺处理钛合金一直存在挑战，这种材料的粉末形式具有极强的反应性且难以烧结，此外，该材料本身对氧含量很敏感，即使采用间接烧结工艺，如果过程控制不好，也难以实现零件致密化以及好的延伸率；设备稳定性、温度均匀性都是考量指标。 Desktop Metal于2021年宣布Ti64合金已适用于其桌面金属3D打印系统，可为客户提供最简单的方法来打印小批量高性能金属零件以进行预生产和最终用途应用。生产的Ti64具有卓越的机械性能，拉伸强度、屈服强度以及断后伸长率分别达到730Mpa、845MPa和17%。这些数据超过了ASTM F2885-17为金属注射成型外科植入物应用设定的标准。该公司也成为第一家将钛合金商业化用于挤出式金属3D打印的公司。 10. 3D打印技术与血管支架的结合达到世界领先水平 北京阿迈特医疗器械有限公司专注并专业利用3D打印技术进行全降解血管支架研发。2021年，经国家药监局（NMPA）医疗器械技术审评中心审批，阿迈特自主研发的全降解外周血管药物洗脱支架获准开展注册临床试验研究。 目前大多血管支架均采用激光切割技术制备。采用该技术需要制备薄壁的管子，然后再用激光切割出具有特定结构的支架。阿迈特采用独特的三维快速精确成形技术来制备可吸收聚合物血管支架，节约材料，可一步制备出结构和形状复杂的产品，特别是能够制备出传统技术制备不出的结构。跟据3D打印技术参考得到的消息，国外某公司推出的一款生物可吸收医疗植入物PDO丝材一卷的价格高达几十万，阿迈特3D打印技术制备可吸收血管支架的工艺在一定程度上突破了国外专利封锁，是我国在增材制造领域的一大创新技术。 END 增材制造目前还处于行业发展周期的成长期，产业链的关键环节，如设备、材料、软件、设计和工艺等亟待协同优化，并且需要以实际应用为导向来深度整合各个要素，2021年获得突破的铝合金粘结剂喷射成型以及Ti64挤出成型等均遵循了这一规律。 材料作为3D打印技术的物质基础，决定了该技术在各领域应用的深度和广度。近几年，3D打印技术得到快速发展，应用领域也更为广泛，新的材料供给也在不断涌现。2020年全球3D打印材料市场约21.05亿美元，增长幅度为9.9%，高于总体市场增长。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2021年亚马逊最受欢迎的10款3D打印机，9款来自中国 2.年度总结：2021年中国航空航天领域3D打印技术10大应用 3.行业报告：分析30000个传统零件，洞悉3D打印如何影响制造业 4.案例｜订单增加无忧，上海数造基于云平台实现3D打印高效自动化运营

3D打印技术在我国航空航天产品的制造过程中发挥着重要作用，在多年的探索过程中也培育出了一批优秀的制造团队，其中包括航空工业沈飞工艺研究所增材制造团队。该团队使增材制造技术成功应用到航空型号研制中，并在国内航空主机厂中首次实现了典型零件的自主批量生产和装机应用，达到了国内领先水平，为推进航空行业增材制造技术进步做出突出贡献，对助推航空工业和其他高端装备制造业的创新发展具有重要的军事效益和经济社会效益。 本期，3D打印技术参考主要介绍该团队如何将增材制造技术融入到具体的航空零部件生产中，为技术的落地应用提供已验证的行进思路。 快速反应 按时交付 2020年，工艺研究所承担了公司某新型飞机增材制造装机零件生产任务，这对工艺研究所来说是个巨大挑战。 所领导迅速行动，根据员工技术能力，成立了以技术一组及生产计划组为主体的增材制造团队。如何在守住计划节点的同时保障零件质量，成为摆在团队成员面前的重大难题。在所领导组织下，团队快速反应，结合实际对每个人的工作内容进行了合理分工，并有针对性地制定了工作计划。各成员马上进入角色，团队内部成员间也毫无保留地互相分享技术心得，大家取长补短、争分夺秒地学习相关知识。 在设计并行阶段，团队安排专人辅助设计并进行工艺性审查，及时传递数模信息，积极与设计员、外协厂技术员沟通零件增材制造工艺性，将设计缺陷消灭在萌芽状态。 在工艺准备阶段，大家边学边干，比计划时间提前完成了工艺规程编制工作。 在生产阶段，指派技术全面的人员负责外协项目，对工艺性审查、工艺准备、ECO信息传递、贯彻及过程确认等一系列工作进行全流程跟踪指导。所内生产零件由经验丰富的技术员作为强大的技术后盾，逐项把关，生产计划组全程督促。 最终，团队按计划完成了部装开工等标志性里程碑节点，全部零件保质保量顺利交付。 利用仿真 提质增效 在增材制造过程中，制件的变形是制约增材制造工艺优势的主要障碍，反复试错和摸索会浪费大量非生产性时间及成本。 为解决这一难题，增材制造团队开展复杂结构的变形控制及仿真技术研究，并摸索如何将仿真技术与实践相结合。该模拟仿真技术通过优化支撑结构，分析基板和支撑结构移除以及热处理后部件的应力分布、变形释放等状态，最大限度地降低残余应力，可以在产品实际打印之前预测并减少零件的打印变形，节约生产成本，缩短研制周期。 通过研究，增材制造团队已完成热处理试样、超声检测试样打印，并取得良好效果。某型号中采用增材制造技术的零件有50余项，涉及激光选区熔化成形、激光熔融沉积成形、电子束成形3种工艺方法，涵盖铝合金、钛合金、高温合金3种新材料。 将模拟仿真技术应用在某新型号部分增材零件生产中，有效地提高了零件质量和生产效率。 持续创新 做好储备 在钛合金主承力结构件制造过程中，因各种原因导致局部超差，或在服役使用中经常出现裂纹、腐蚀、磨损等损伤，其补救措施往往需要较大的经济成本或较长的修理周期。这些重要结构件价值少则数十万元，多则上百万元，严重者只能报废，一旦报废只能重新加工，除经济损失很大外，还对型号的生产和科研进度造成严重影响。因此，对钛合金结构件的高效率、高质量修复是亟待解决的关键问题。 团队成员通力合作，共同开发一台激光修复装备，对设备进行硬件改造，设计并制造局部惰性气体便携式保护装置、专用夹具等。同时，进行软件开发，以激光增材制造技术为基础，通过工艺参数优化、动态扫描路径分析等优化修复工艺。经过数次试验后，分别对公司3件框梁件、1件钛合金方接头零件采用激光沉积修复方法进行了修复，经过拉伸、冲击和疲劳性能测试结果表明，修复件的抗拉强度、疲劳性能均达到基材的90%以上。目前，团队开发的设备运行状态良好，通过了2000小时试运行的验证，配套开发的工艺也满足公司大型结构件的修复需求，为公司高质量、高精度、短周期和低成本修复零件提供了必要的基础。 为有效提高3D打印零件质量，增材制造团队成员积极申报并参与开展课题研究，不断探索先进技术，2021年，共申报并参与5项增材制造专业课题，其中有3项国家级重大项目。 END “十四五”期间，沈飞公司将加强技术管理与创新，突破关键技术，建成体系完备、技术先进、反应敏捷、自主高效的航空技术能力体系，厚积新一代技术。其中明确指出将增材制造等先进技术作为四代机的重要技术进行攻关，并依托结构功能一体化等技术探索预研机型。在新的大背景下，相信沈飞工艺研究所增材制造团队将继续通过不断创新，从技术层面提升产品质量，确保型号生产与科研任务顺利进行，助力公司发展。 注：本文内容参考中国航空报。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.航天六院7103厂采用3D打印让中国载人火箭发动机更加可靠 2.美空军和GE公司的金属3D打印探路者计划达成下一个里程碑 3.航空制造3D打印专家王向明当选2021年中国工程院院士 4.西门子能源：90台金属3D打印机、100种认证应用案例、400种零件进入批量生产