近日，北京工业大学材制学部激光工程研究院王璞教授课题组使用DLP 3D打印工艺结合溶液掺杂技术制备了稀土掺杂石英微结构光纤，并成功将其应用于高温光纤传感领域。该工作为3D打印石英技术开拓了又一新的应用落脚点，有助于推动3D打印掺杂石英光纤的进一步发展，未来该技术有望被广泛应用于各类稀土掺杂光纤激光器、光纤放大器等领域。 稀土掺杂微结构石英光纤被广泛地应用于军事国防、通讯传输、探测传感等诸多领域，该光纤在实际制备过程中，通常面临两大核心技术：稀土掺杂石英光纤预制棒制备技术和微结构光纤制备技术。 3D打印技术克服传统光纤预制棒制造困难 在稀土掺杂石英光纤预制棒制备方面，石英基质具有良好的化学稳定性、优良的机械特性、较高的损伤阈值等特点，在工程应用和科学研究方面备受关注与青睐，但石英材料在实际制备过程中，通常面临较高的软化温度、较大的粘度、稀土溶解度有限、加工成型困难等问题。目前被广泛使用、最成熟的稀土掺杂预制棒制备方法为改进的化学汽相淀积法，如图1所示。该技术需要高纯沉积气源、大型旋转高温设备（~2000 ℃），同时还面临较大的疏松体孔径（~2μm，不利于稀土离子的均匀分布），复杂的制备工艺、高昂的生产成本、有害气体与环境污染等问题。 图1 MCVD装置原理图 针对上述稀土掺杂预制棒在制备过程中所面临的问题，王璞教授课题组利用3D打印光固化纳米复合浆料来制备稀土掺杂光纤预制棒，如图2所示，其具有室温成型（25 ℃），易于成型且表面光滑（全程无需任何机械加工），纳米多孔结构（~50 nm，有利于稀土离子的吸附与均匀分散），较低的烧结温度（1300 ℃），极低的制备成本等优点。 图2 基于3D打印光固化纳米复合材料的稀土掺杂预制棒制备原理图 经固化、脱脂、掺杂、烧结等工艺步骤，得到透明、表面光滑、无定型的掺镱（Yb）石英玻璃芯棒，在976 nm和1040 nm处表现出了良好的Yb荧光特征峰，该玻璃中Yb离子的荧光寿命约为0.74 ms，如图3所示。 图3 (a)Yb掺杂石英芯棒，(b)掺杂芯棒XRD检测图，(c)Yb掺杂石英芯棒荧光光谱图，(d)Yb离子荧光寿命 3D打印制备光纤微结构 在微结构光纤制备方面，通常采用手动堆积-牵拉法、挤压法、超声钻孔法等，如图4所示。针对石英微结构光纤，目前使用最广泛的是手动堆积牵拉技术，其具有精度高、长度长等优点，但在实际制备过程中，面临堆积形状结构受限、手动堆积加工、反复牵拉等问题；挤压法通常采用大型挤压塔，对玻璃原棒进行挤压，由于挤压模具耐热温度的限制，挤压法通常只适用于低软化温度（＜1000 ℃）的多组分玻璃，针对石英基材料无法进行直接挤压，且所能制备的结构相对单一；超声钻孔法无法避免大型超声钻孔机，且面临加工时间长，玻璃体易破碎等问题。 图4 微结构光纤制备方法 (a)堆积-牵拉法(b)正向挤压法(c)超声钻孔法 针对上述传统微结构光纤加工制备所面临的问题，该课题组采用DLP 3D打印技术制备了空气-石英结构包层，如图5所示。3D打印技术在制备复杂、任意结构方面具有明显优势，且制备过程中无需大型特殊设备，同时DLP 3D打印纳米复合浆料技术，可在较低烧结温度（~1300 ℃）下实现石英玻璃结构的制备。  图5 基于DLP 3D打印技术的空气-石英包层结构制备原理图 经过与掺杂石英芯棒类似的热处理工艺，得到空气-石英包层结构，与商用的熔融石英玻璃进行对比发现，拉曼光谱与X射线光电子能谱检测表现出良好的一致性，证明3D打印石英玻璃可进一步应用于光学元器件的制备。 Yb掺杂石英微结构光纤 将Yb掺杂的石英玻璃芯棒与空气-石英包层进行简单的手动装配，结合光纤拉制技术，将直径1.5 cm左右的微结构石英光纤预制棒拉至百微米量级，如图6所示。与传统微结构光纤拉制技术相比，3D打印石英光纤在拉制过程中未充入任何气体，通过拉制温度、玻璃粘度控制尽可能保持原有石英结构，所得光纤直径与头发丝类似。所得光纤折射率与传统方法制备的石英光纤保持良好的一致，吸收光谱检测显示出标准的Yb离子特征峰，但目前该光纤传输损耗较大，有待进一步优化。 图6 基于DLP 3D打印技术的稀土掺杂微结构石英光纤制备流程图 光纤高温传感 将所得到的Yb掺杂微结构石英光纤进行高温传感应用实验，当温度不断升高时，荧光光谱呈现出周期性变化，利用920nm和1080nm处的荧光强度比，可实现高温光纤传感，其对数荧光强度比与温度倒数拟合曲线呈现出几乎完美的线性分布，探测灵敏度与普通商用光纤基本一致，处于正常范围内。  END 目前该光纤面临背景损耗过大，进一步研究表明损耗主要源于玻璃内部缺陷与空气孔结构的塌陷，未来需进一步优化制备过程中的烧结工艺和真空度，以降低该光纤预制棒中所含杂质与气泡，同时可进一步优化拉制工艺，以弱化空气孔结构的塌陷趋势，从而进一步减低传输（泄露）损耗。 该工作将3D打印石英技术成功地应用用于稀土掺杂微结构石英光纤的制备，并将所制备的光纤成功应用于高温光纤传感，推动了3D打印石英技术的实用性发展，同时为稀土掺杂微结构石英光纤的制备提供了新的途径，未来该技术有望进一步应用于光纤激光器、放大器等领域。 注：本文内容来自3D打印技术参考，由郑保罗供稿。欢迎转发主编微信：2396747576; 硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.Formnext：Raise3D将以9.9万和2.9万的价格发售桌面金属和碳纤维3D打印机 2.Formnext深圳展百余3D打印品牌参展、百余论坛、百余新品发布 3.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 4.低成本，高效率丨DLP 3D打印高强复杂结构最终用途部件

当前，国际汽联新批准了两种可用于2021赛季3D打印的高性能铝合金：A6061-RAM1和A2024-RAM2。这两种材料都具有较高的比强度，可以为汽车节省更多重量。同时还批准了其他几种3D打印金属材料，包括Inconel 625、钴铬合金以及其他牌号的钛合金和钢材料。 截至目前，被国际汽联批准的3D打印金属材料包括：• 铝合金：AlSi10Mg，AlSi7Mg，Al Cl-30AL • 颗粒增强铝合金：A20X，2024-RAM2、6061-RAM2 • 铝镁合金：Scalmalloy • 钛合金：1级，2级，Ti6Al4V，Ti5553，Ti6242。 • 钢合金：316，304，MS1，15-5PH，17-4PH，300M，4140。 • 高温合金：Inconel 625，Inconel 718，钴铬合金。 • 不含铍的铜合金。 关于3D打印高强铝合金的种类，可以查看《当前国内外3D打印高强铝合金种类、性能信息汇总》；关于钛合金Ti5553、Ti6242，可以查看《可替代Ti6Al4V | 航空航天结构应用和增材制造工艺的极佳候选材料》；关于铝合金3D打印存在的问题，可查看《铝合金在增材制造应用过程中的主要局限性和缺陷类型》。其他材料问题，查看延伸阅读。 无法忽视3D打印技术的细分领域 一级方程式赛车是国际汽车联合会 (FIA) 认可的最高级别的赛车，这意味着 F1 赛车是世界上最快的公路赛道赛车，能够达到 370 公里/小时（230 英里/小时）。要让汽车跑得这么快，需要大量的工程设计，每个F1车队都使用尖端技术来保持竞争力，3D打印是其中的关键技术之一。 轻巧且符合空气动力学，是达到保证速度的重要因素，这是3D 打印技术最为擅长的两件事。工程师在火箭和战斗机上采用 3D 打印的原因与 F1 团队使用该技术的原因相同：减轻重量和设计自由。不仅外部零件需要符合要求以减少阻力，而且 F1 赛车对于它能实现的马力来说显得体型非常小，因此所有内部零件都必须占用尽可能小的空间。许多组件必须相互嵌套，并且必须设计为能够适合任何可用空间，因此没有比 3D 打印更好的方法来制造此类零件。 阿尔法·罗密欧 此外，F1车队基本上每年都会制造新车。每年重新制造同一辆车已经非常困难，而且这涉及到研发改进、测试、检查和练习时间。很明显，如果车队不依赖3D打印个性化、快速无模制造的特点，将难以实现生产零件的迭代。 在2020赛季，阿尔法罗密欧车队“C39”配备了143个3D打印零件，分别为58件钛合金、19件高性能铝合金以及66件普通铝合金，类型涵盖底盘插件、冷却回路管道、安全结构、轻型整流罩以及其他车身零件等。使用3D打印生产这些零件将汽车的重量减少了至少2％，这对F1赛车的性能而言意义重大。 阿尔法·罗密欧C39和C41上的3D打印材料和零件数量  为进一步提升赛车性能，阿尔法•罗密欧进一步增加了2021赛季新款赛车C41中3D打印零件使用量，达到304个。其中AlSi10Mg、Scalmalloy超级合金、Ti64和不锈钢零件的比例分别为40％、36％、22％和2％，这些不同材料的零件分布在赛车中的不同位置，使得C41上面的3D打印零件的总重达到14860g，相比C39的13140g稍重。  3D打印的赛车管道盖（图片来源：阿尔法罗密欧赛车） 汽车制造商已经越来越多地将拓扑优化和衍生式设计作为开发具有最终用途应用的3D可打印部件的一种手段。 2021赛季纳斯卡杯赛，STEWART-HAAS赛车也采用3D打印减轻重量、提高性能。Stewart-Haas与Autodesk合作，成功使用Fusion 360衍生式设计软件，使制动踏板重量减轻了32%，同时提高了刚度和整体安全性。通过雷尼绍RenAM 500Q系统3D打印，改进后的踏板已安装在Cole Custer的 750 bhp福特野马上。 在去年，Fraunhofer IAPT与菲亚特合作，将其一辆跑车的12个部件整合到一个3D打印的悬架部件中，重量比原始部件减轻了36%。  Stewart-Haas与Autodesk合作3D打印的制动踏板 菲亚特将跑车的12个部件整合到一个3D打印的悬架部件中 保时捷3D打印的铝合金活塞 同样的，保时捷还与通快和马勒合作，为其旗舰911超级跑车3D打印了升级后的发动机活塞。使用AI主导的设计方法，制造商已经能够将冷却管道集成到实验活塞的“冠部”中，一旦安装，就可以有效地为车辆发动机增加30马力。  在刹车制动方面，过去几年已经有几家汽车公司考虑采用3D打印制造相关部件。2019年7月，英国公司Carbon Performance使用其专有的平台，3D打印了刹车卡钳；此后不久，布加迪成功对其3D打印的制动卡钳进行了成功演示。 END 从国际汽联公布的3D打印金属材料清单可以看出，有很多材料并不是当前主流使用的3D打印材料，很多属于并未得到充分验证的新开发材料。因此也可以看出该领域对3D打印技术以及新材料的需求程度。如文中指出，航空航天和汽车领域对3D打印技术具有共同的需求，复杂零件制造、轻量化、小批量快速生产。当一个领域深刻认识到这项技术的特点，你会认为，3D打印技术，真香。 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.从143到304，多材料3D打印为汽（赛）车提速、增效、降本 2.布加迪3D打印再创新高，小身躯，大力量 3.福特公司看重铝合金粘结剂喷射3D打印 4.从实验室走向生产线，3D打印的未来就是汽车轻量化的未来

首届深圳国际增材制造、粉末冶金与先进陶瓷展览会 (formnext + PM SouthChina) 将于2021年9月9至11日在深圳国际会展中心隆重举行。Raise3D表示，公司将倾力参与此次Formnext首秀。 市场零售价9.9万 金属3D打印机Forge1将支持单独发售 今年TCT亚洲展上，Raise3D正式发布了桌面金属3D打印解决方案MetalFuse，一款包含打印、脱脂、烧结的桌面级金属3D打印解决方案，也是全球最早发布的第二代桌面金属3D打印机，作为一款基于金属粉末注射成型（MIM）上开发出的技术，MetalFuse解决方案因能和现有成熟MIM工艺兼容，成为粉末冶金行业原型制造的不二之选。 图 | TCT亚洲展上的MetalFuse发布会现场 此次formnext深圳展上，MatelFuse核心部分——Forge1桌面金属3D打印机将正式宣布可单独出售（中国大陆地区），这意味着传统粉末冶金行业的厂商无需重复购买MetalFuse的脱脂与烧结单元。可利用原有工厂内的工业级脱脂烧结系统，进行批量生产。 图 | Forge1可大幅降低金属增材制造的准入门槛 图 | formnext 深圳展上将展示的打印样品：发动机托架 formnext深圳展期间，桌面金属打印相关活动日程如下： 发布会 桌面金属机Forge1新品发布会 时间： 9月9日 13:50 – 14:10 地点： 新品发布区，formnext 展馆内 主题演讲 基于MIM技术的第二代桌面金属3D打印方案 时间： 9月9日 15:40 – 16:00 地点： 第三届华南注射成形及增材制造技术与应用高峰论坛，formnext 展馆内 线上直播 桌面金属3D打印和MIM如何结合？ 时间： 9月10日 11:00 – 12:00 平台： 南极熊在线直播平台 参与嘉宾： 邱耀弘，昆山耀德企业有限公司，创始人张士荣，苏州兆鑫驰智能科技有限公司，总工程师陈立，BASF巴斯夫3D打印解决方案，亚太区业务及运营总监麦味，Raise3D上海复志，技术总监 扫描二维码，下载MetalFuse资料 市场零售价28999 桌面碳纤维3D打印机E2CF开放预订 桌面碳纤维3D打印机E2CF将在本次展会上开放预售。作为目前市面上最先进桌面3D打印机之一，E2CF配备IDEX独立双挤出机，柔性打印底板，快速更换喷嘴以及自动调平功能以外。E2CF的喷嘴和进料系统极为耐用，其中使用的碳化硅SiC喷嘴，将现有市面上打印机喷嘴的硬度提升了一倍（碳化硅莫氏硬度为9.5级，仅次于世界上最硬的金刚石），E2CF在测试中可以打印高强碳纤尼龙超过1000小时。 德国OKM3D的首席执行官Timmy Schramm在测试了E2CF原型机后大为感叹：“E2CF能够轻松生产坚固而轻巧的零件，这必将有助于许多行业和应用的转型。”事实上，在制造业较为发达的德国和日本，碳纤增强（短纤）相较连续长纤维在经济性上面更显示出了更大的优势。日本金星株式会社前桥事业所所长代理，饭田浩表示：“在材料中加入碳纤维后能显著增强零件的强度，我们同时有使用连续增强纤维和Raise3D的增强纤维（短纤）方案，尽管连续增强纤维的强度更高，但是短纤的使用价格只有长纤的一半左右，并已经能满足大部分的最终件强度需求。” 图 | 此次将在formnext上展示的样件 其光洁的表面展示了日本用户对于FDM/FFF的深刻理解 高性能尼龙、防静电ABS等多种特种材料 加入OFP开放耗材项目 OFP（开放式耗材项目）-- Raise3D 通过与线材厂商的合作，测试已经在市场或者即将投入市场线材和的设备是否达到完美兼容，通过调整打印参数，使得这些线材能打印出高质量的产品，这次展会将有一些新的特殊OFP材料展出。 防静电材料：PETG-ESD，材料厂商：Jabil 捷普（Jabil）为电子行业开发的防静电PETG材料，表面电阻达10^6到10^9次方，同时电阻可靠一致；大大减少静电吸附导致的颗粒污染物；可作为连接器、硬盘驱动等电子元件外壳的原型制作和小批量定制生产。高温打印材料：PPS，材料厂商：银禧科技PPS热稳定性超出PA、PBT、POM等工程塑料，长期使用温度在热塑性塑料中属最高，可达220-240℃。另外，PPS还具有良好的绝热性和阻燃性，其临界氧指数与PVC相当，可达47%，无需加入阻燃剂，PPS可达到UL94-V0级水平。尼龙材料：Lauramid（尼龙12），材料厂商：德国HandtmannLauramid（尼龙12）是所有的尼龙材料中吸水性最弱，能够抵抗水解作用。具有极高的抗缺口冲击强度，特别耐磨，并且，即使是在温度低至零下五十度的条件下，依然具有高度的缺口冲击韧性。Lauramid重量轻，运行时可以降低噪音。除此之外，在与硬质材料接触时不会发生磨损和接触腐蚀，且与不锈钢和红黄铜部件相比成本低，是代替金属的最优质材料。更多案例，可莅临9号馆E01展台参观，扫码预登记参与，节约排队登记时间，还可领取礼品一份！ 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.Formnext深圳国际展百余3D打印品牌参展、百余论坛、百余新品发布 2.基于桌面金属3D打印的Ti64钛合金材料和工艺被突破，细数其难点和应用 3.焦点关注：上海复志将推全球第二代桌面金属3D打印解决方案 4.强强联合 |…

2021年8月24日，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部件3D打印制作加工能力，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。 峻宸集团执行董事长苏大威先生和远铸智能CEO韩成超先生峻宸集团专注于三维打印服务及技术应用，拥有200多台工业级3D打印设备，可以为客户提供一站式3D打印服务，包括专业设计和制造综合解决方案以及产品定制的批量打印服务，涵盖了数10种打印工艺如SLA, DLP, Polyjet, MJF, SLM, SLS等。 3D打印手板可以帮助客户大大降低生产成本和缩短产品上市的时间，当前3D打印技术已经广泛渗透应用于手板的生产制造。随着客户对应用的深入理解，对打印件的力学性能、抗疲劳性能、恶劣环境的耐受性能等提出了更加苛刻的要求，希望3D打印件不但可以满足外观要求，还可以进行功能性测试以进一步验证产品设计在最终使用时的效果，甚至直接可以将打印件用于产线的工装夹具以及产品的小批量生产。 FUNMAT PRO 610 HT FUNMAT HT 和 FLEX 510 峻宸集团执行董事长苏大威表示：“增材制造加工工艺已经成为手板市场首选的生产工艺之一，尤其在制造业有着更为广泛的应用基础。增材制造工艺主要有几种不同的形式，每种工艺各有优势。随着3D打印材料应用的拓展和需求的挖掘，2021年8月峻宸集团决定正式引入工业FDM/FFF打印工艺到我们的工艺体系中。工业FDM/FFF打印工艺可以很好的与目前使用的SLS/MJF打印工艺进行互补，FDM/FFF打印能够解决大尺寸高性能材料零件的整体打印和薄壁零件打印热变形问题，并且有更多的材料可以选择，可打印具备耐腐蚀、耐高温、高强度、阻燃等特性的高性能塑料，如PEEK，PEKK，ULTEM，PPSU等和工程塑料如PC, PA, ABS以及相关的复合材料、防静电材料等，更多材料选择将大大拓宽市场应用场景。” 共同推动3D打印技术在各行业中的发展 苏大威还表示，“峻宸一直与各3D打印设备厂商都保持着深度合作，2021年开始与远铸智能合作工业FDM/FFF工艺，远铸智能是一家专注于工业FDM/FFF技术研究与技术应用的高科技企业，产品已被汽车、航空航天和其他工业领域的全球知名企业广泛采用，在推动将3D打印技术应用于不同工业领域方面与峻宸集团的发展理念深度契合，我们也很荣幸能与远铸共同来推广创新工业FDM/FFF增材制造解决方案，一起来推动3D打印技术向不同行业的快速渗透和发展！” 此次交付的产品中，FUNMAT PRO 610 HT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，通常工业FDM/FFF 3D打印设备的成型尺寸普遍在400x400x400mm以下，但是此次交付的FUNMAT PRO 610 HT可以打印高达610*508*508mm的零部件。 远铸智能CEO韩成超表示：“远铸智能自创立之初就一直坚守推动3D打印从原型制造走向批量生产的愿景和初心，并且坚持以技术和产品创新推动公司向前发展，公司是全球最早可以提供PEEK类材料3D打印解决方案的公司之一，也一直是该领域的领先者和推动者。面向客户日益增多的小批量制造需求，经过近4年的持续研发投入，在2020年推出了批量生产应用的工业FDM/FFF设备FUNMAT PRO 610 HT，填补了国内市场空白，可以满足高性能材料和工程塑料的小批量生产需求，特别是提供了国内手板厂难以找到的更具经济投资效益的工业FDM/FFF解决方案。” 此设备配备高达500°C的全金属双喷头，可打印市场上几乎所有的热塑性材料。高温恒温腔室也实现了打印与后处理的一体化，打印件可以更好的成型，并具备较高的机械强度和较低的内应力。为了确保模型打印的成功率和减少设备维护时间，FUNMAT PRO 610 HT配备的液冷系统可显著解决丝材打印堵头问题，延长打印机的寿命和提高大尺寸打印件质量。 FUNMAT PRO 610 HT一体成型打印的ULTEM 9085交通工具仪表盘原型件 开拓原型验证和小批量生产应用 韩成超补充道：“峻宸集团是国内将3D打印应用于手板行业批量生产的创新者和开拓者，在将3D打印技术应用于汽车、航空航天和家电等领域的原型验证和小批量生产中有非常深厚的积累，在增材设计（DFAM）、打印服务和后处理等方面的丰富经验令人印象深刻。峻宸集团与远铸智能在推动3D打印走向批量生产的愿景不谋而合，我们的工业FDM/FFF解决方案也刚好增强了峻宸集团在功能验证和小批量生产方面的能力。” 峻宸集团和远铸智能强强联合，双方将以本次合作为基础，共同携手开发国内手板市场创新应用，提供更多应用解决方案。 关于峻宸集团 峻宸集团是一家专注于三维打印服务及技术应用的高科技企业，公司拥有200余台工业级3D打印设备，打印材料涵盖树脂、尼龙、金属、全彩、红蜡等40多种，10000+㎡的生产规模。能够快速为客户提供专业的“设计与制造”综合解决方案和产品定制批量打印服务商。2020年12月30日，峻宸集团在上海股交所小科创挂牌成功，成为国内增材制造3D打印服务企业首家小科创挂牌成功企业。 关于远铸智能 INTAMSYS是一家全球领先的提供高性能材料3D打印和工业直接增材制造解决方案的高科技公司，由来自海内外世界一流高科技公司从事多年精密设备开发、高性能材料研究的工程师团队联合创建。远铸智能聚焦于航空航天、汽车、电子制造、消费品、医疗、科研等行业领域，提供从功能测试原型制作、工装夹具制造到最终产品直接批量生产的完整增材制造解决方案，产品涵盖设备、软件、高性能材料及打印服务等。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.视频解读：如何应对大尺寸高性能材料3D打印带来的挑战 2.旨在替代金属，世界最大高性能聚合物3D打印机的成型尺寸达1 x 1 x 1 m 3.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 4.Stratasys 3D打印机关键专利本周到期，高温FDM市场将迎重大变化

近日，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打印燃油喷嘴最初转为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%。 实际上，LEAP 3D打印燃油喷嘴的开发先于GE Additive（GE增材） 的成立和GE对 Concept Laser以及Arcam的收购。而前者的发展一直依托于GE航空这个强有力的“靠山”，航空发动机燃油喷嘴也是GE增材实现快速发展的“诱因”。 2010年，GE航空成立增材制造部门，在2012年GE成功用增材制造的方式制造了第一个燃油喷嘴，而为了保证服务稳定性，财大气粗的GE开启了在3D打印领域的疯狂收购。 2012年，GE先是收购了最初的燃油喷嘴加工服务商Morris Technologies，使公司初步具备了一定的3D打印技术服务能力；2013年，收购意大利航天公司AVIO，掌握了“电子束选区熔融技术”，并用于制造钛铝合金低压涡轮机叶片； 2016年，GE先后斥资6.85亿美元以及5.99亿美元收购了两家世界领先的金属3D打印公司，瑞典Arcam与德国Concept Laser。随后，在整合了行业众多优质资源后，GE Additive公司成立。 GE增材将收购的两类增材制造技术纳入生产体系 至此，GE一跃成为全球最大的3D打印厂商，也完成了从增材制造应用向增材制造装备及服务供应商的转变。2017年，奥本工厂交付的燃油喷嘴数量为8000个；2018年10月，交付总量达到3万个；如今，GE增材已经打印了超过10万个航空发动机燃油喷嘴，并实际应用于其最先进的“LEAP发动机”中，空客A320 NEO、波音737 MAX和中国国产C919大型客机都采用了Leap引擎。 虽然，大规模的收购让GE快速切入金属3D打印领域，并成为这一领域的领头企业，但这一切的背后，GE航空功不可没。 GE航空是世界领先的民用、军用、公务和通用飞机喷气及涡桨发动机、部件和集成系统制造商，全球每2秒钟就有一架应用GE发动机技术的飞机起飞，而它的发展也可以看作是美国航空产业发展的缩影。 100年前，从GE研发的涡轮增压器首次解决飞机发动机在高海拔地区性能减弱的问题开始，GE正式进入航空领域。随后，GE航空相继创造了很多“第一”，其研发了美国第一台喷气式发动机、世界第一台大“涵道比”涡扇发动机、旗下CFM56系列发动机更是成为航空史上首个实现10亿飞行小时的发动机系列。 GE增材将300个零件合并为一个，3D打印的发动机中框结构 GE航空和GE增材合作证明，金属增材制造可以与传统铸件的价格持平 GE9X发动机包含304个3D打印零件可以说，GE推动了美国航空产业的发展，而美国航空产业也成就了GE航空。百年的资源积累，让GE增材能够与自身产业快速融合，与其他金属3D打印公司为了业务四处奔波不同，仅仅是来自GE航空的需求就足够竞争对手“眼红”，不仅如此，GE医疗、GE工业也将继续推动其3D打印业务发展。 而在金属3D打印技术的使用方面，GE增材并不局限于现有的技术。为提高3D打印技术的规模化制造能力，2017年，GE增材宣布开发粘结剂喷射金属3D打印技术，并获得了GE旗下多部门的支持。目前，GE增材已经可以采用该技术打印航空、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。 目前，GE增材已经成为3D打印行业的重要参与者，尤其在新应用开发方面，一直在引领技术发展。 注：本文部分内容参考《美国航空业成就GE增材，中国航天崛起能否再造铂力特》。欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.GE 增材：连续增材生产是一场马拉松，而非短跑冲刺 2.GE增材：具有增强后处理和质量控制的金属3D打印 3.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 4.航天六院7103厂发布超3吨粉末需求，突破航天液体动力领域3D打印全流程技术

从原型制作，模具开发再到功能完备的终端零部件的整体生产，工业级3D打印技术，从设计到制造，让一切都更轻、更快、更可靠。航空航天和汽车工业一直探索通过3D打印的方式生产、制造终端零部件以提高效率、减少浪费，从而成为工业级3D打印技术早期的受益者。 大尺寸高性能材料3D打印除了粉末床技术，基于桌面的熔融挤出技术正在获得越来越多的关注，也正在成为先进制造行业无法忽视的重要技术。然而，大尺寸高性能材料的3D打印，目前仅有少数企业攻克了其中的制造难题。 FUNMAT PRO 610 HT能够满足工业级高性能材料打印的需求，为生产赋能，激发3D打印的潜力，探索工业应用的无限可能。该设备配备高达500°C的全金属双喷头，可打印FFF市场上几乎所有高性能材料。但仅凭高温组件不足以支撑大尺寸打印，另一个关键挑战是大尺寸部件在打印过程中的变形翘曲开裂现象。基于INTAMSYS FUNMAT HT平台成熟的运行经验，FUNMAT PRO 610 HT增强了腔室热设计，300℃恒温腔室可以满足打印件温度的均匀性，从而能够很好的解决变形翘曲开裂问题。同时，高温恒温腔室也实现了打印与后处理的一体化，打印件可以更好的成型，并具备较高的机械强度和较低的内应力。 为了确保模型打印的成功率和优化设备维护时间，FUNMAT PRO 610 HT的液冷系统可显著解决丝材打印堵头问题，延长打印机的寿命和提高大尺寸打印件的质量。 在应用方面，工业级FFF/FDM技术可以为汽车制造、航空航天、军工、石油燃气、医疗等行业的小批量生产提供多材料一体化的3D打印解决方案。 以航空航天行业为例：近年航空航天行业发展迅速，更轻更强已经成了业内发展的目标。因此，PEEK、ULTEM等具有较高强度重量比且耐损耗的高性能材料被广泛应用。作为航天器部件，优异的机械强度和阻燃性必不可少。在这些严苛的需求中，ULTEM 9085脱颖而出，这种材料具备与金属相近的机械强度和远低于金属的密度，同时，它的阻燃性和无烟无毒性也满足了航空航天产业的要求。 FUNMAT PRO 610 HT 打印的尼龙碳纤材料样件 FUNMAT PRO 610 HT兼容市面上主流高性能3D打印材料，是打印大尺寸PEEK、PEKK、ULTEM、PPSU等高性能材料的理想选择。工业级智能双喷头设计可处理多种复杂结构，可升降双喷头能够避免打印过程中对打印件的刮擦。FUNMAT PRO 610 HT的打印喷嘴还具备自动清洁、堵头智能检测、喷头智能校准的设计。专用合金喷嘴具有硬度高、耐磨性好，可打印纤维增强材料，使用寿命远高于常规喷嘴；模块化结构便于更换或维护。 END 当前，随着FFF/FDM打印技术在各行业应用的不断深入，其在轻量化设计、低成本、快速交付等方面的显著优势，让3D打印技术在终端部件生产、工装夹具等方面的应用范围越来越广。与此同时，工业级别生产对材料性能、可打印尺寸、打印效率也提出了越来越高的要求。 据《Wohlers Report 2020》的调查数据，2017-2020年，以PEI、PEEK、PEKK、PPSU等为代表的高性能聚合物材料的用量增长明显。而目前高性能材料主流的3D打印工艺只有借助工业级FFF/FDM打印设备才可以实现。这也意味着，以高性能聚合物为应用材料的工业FFF/FDM技术正在经历高速的发展。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.旨在替代金属，世界最大高性能聚合物3D打印机的成型尺寸达1 x 1 x 1 m 2.开核桃、抬杠铃丨一款“高刚耐温、超精细、低蠕变”的功能性3D打印树脂 3.材料–结构–性能一体化增材制造 | 顾冬冬教授发表南航首篇《Science》论文 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

Desktop Metal 2020年全年营收1650万美元，净亏损9040万美元，相比于2019年下降38%；而ExOne 2020年销售3D打印机53套，营收5930万美元。双方作为粘结剂喷射技术领域的佼佼者，具有绝对的市场话语权，Exone在市场化方面领先一筹，而两者的市值却不可同日而语。8月11日，Desktop Metal和ExOne宣布达成最终协议，前者将收购后者已发行的所有普通股和流通股。 根据协议条款，ExOne股东将获得每股25.5美元的现金和股票，（8.5美元ExOne普通股现金+17美元DM普通股），交易价值为 5.75 亿美元。该交易意味着ExOne相较于前一日收盘价溢价47.6%，同时相较于之前30天平均收盘价溢价43.9%。交易价值还意味着ExOne的收购倍数是2021年估计收入估计的 6.4 倍。 被Desktop Metal收购似乎是必然 在十年前，粘结剂喷射3D打印技术远没有像现在这样备受关注。在1995年至2013年期间，ExOne在金属粘结剂喷射技术领域几乎没有竞争对手，其开发涉及到与公立和私立大学、政府实验室以及还有很多其他的粉末冶金和烧结领域的全球合作。为了更好的发展技术、获得持续研发的支持，Exone于2013年上市。 然而它的上市，似乎也是其最终被收购的起点。 这家只有200多名员工的企业虽然是市场的领导者，但仍旧是个小公司。它的上市让其名声大噪，并引起业内外广泛关注到该技术的潜在价值。 2017年，Digital Metal正式推出了DM P2500，Desktop Metal宣布将推出更为高端的生产系统，GE也在年底宣布将开发自主的粘结剂喷射金属3D打印机。一年后，惠普发布了Metal Jet 3D打印解决方案。 市场范围内突然涌现的竞争者 在一年之内，市场的风起云涌让使ExOne公司感到担忧，其内部员工表示，“在很长一段时间里，我们没有对手，现在突然出现了四个竞争者”，首席技术官也表示，“我感到很紧张！” 这似乎暗示了今天的结果。而且，Exone持续的低调发展难以摆脱Desktop Metal高调所带来的尴尬境地。 Desktop Metal公司于2015年成立，创始人包含四名麻省理工学院的教授。成立不久，该公司就获得了来自通用电气、宝马和 Alphabet （谷歌母公司）等机构的融资，目前已是3D打印行业融资次数最多、融资金额最多的业内黑马。2020年，Desktop Metal与Trine Acquisition Gorp合并上市，这家金属3D打印技术提供商、3D打印行业独角兽的企业估值已达到22.89亿美元。 Desktop Metal在金融市场的表现虽佳，但最初所鼓吹的粘结剂喷射技术却进展缓慢。如今6年过去，虽然推出了中间版本shop system，但产品化不足的特点依然尽显。相反，Exone无论在新设备开发和服务方面表现优异，尽管在疫情影响之下，该公司 2020 年的年收入仍然增长了 11%，同时其专有技术的研发也取得了重大进展。 Desktop Metal打印速度比Exone要快 Exone于8.11日的市值为3.84亿美元，仅是Desktop Metal的六分之一；收购消息公布后的12日，其市值上升到5.57亿美元。但尽管拥有先进的技术，Exone在Desktop Metal面前仍旧相当弱小。对于被收购，似乎是Exone最好的归宿，等到Desktop Metal的技术实现完全产品化，Exone只会更加艰难。同时，业内人士也多感叹，有钱真的可以任性到买买买。 Exone的优秀成绩及双方合作如何影响未来市场格局 作为粘结剂喷射3D打印技术的领导者，ExOne推出了多款已经商业化的打印机，其服务中心所交付的零件数量也在2021年超过了200万件。该公司具有几十种创新性的金属材料3D打印工艺，并于上半年率先突破了铝合金的粘结剂喷射技术成型和制造。2020年，ExOne还获得了美国国防部开发完全可操作3D打印移动“工厂”的合同，以支持战区、灾难救济或其他远程零件制造任务。 Exone在2021年交付的零件数量超过200万件 2019年，该公司推出了最新的金属3D打印机X1 160PRO，凭借800 x 500 x 400 mm的成型尺寸成为迄今为止最大的金属粘结剂喷射3D打印机，而无论Desktop Metal、HP还是GE additive，他们不仅是后来者，更在技术层面未曾实质性的超越Exone。 Exone的粘结剂喷射3D打印设备 对于收购ExOne，Desktop Metal 创始人兼首席执行官表示非常高兴（毕竟少了这样强大的竞争对手），前者的技术和产品丰富了DM大规模增材制造的产品组合，同时有助于利用互补技术进一步推动粘结剂喷射金属3D打印技术实现更快的发展。 ExOne 首席执行官也表示很高兴，并指出，与Desktop Metal 携手合作，将打造更可持续的未来。双方的互补平台将更好地为客户服务，加快绿色技术的采用，并推动股东价值的增长。“最重要的是，我们的技术将有助于以有意义的产量推动重要的创新，从而改善世界。” 待收购完成，Desktop Metal将获得ExOne的所有技术，双方的先进技术互补将大大提高粘结剂喷射金属3D打印工艺的发展进程，美国在该技术领域拥有的优势将不可同日而语，而HP在同技术领域，也将面临压力。而待收购完成，世上再无ExOne。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 1.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 2.惠普Metal Jet金属粘结剂喷射3D打印机计划明年进入中国市场 3.ExOne服务中心已交付超200万件粘结剂喷射金属3D打印零件 4.具备粘结剂喷射技术成型潜力的金属和非金属材料超过40种

近日，Desktop Metal宣布Ti64钛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。随着Ti64在下个月开始发货，Desktop Metal将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。 钛合金桌面金属3D打印的难点 采用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。3D打印技术参考通过升华三维了解到，钛合金的打印和烧结过程对氧含量很敏感，如果过程控制不好，便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指出，由其第二代桌面金属3D打印系统Studio System2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。 桌面金属3D打印的Ti64拉伸曲线 桌面金属3D打印的Ti64微观组织 桌面金属3D打印的Ti64性能与MIM工艺和行业标准对比 使用桌面金属3D打印系统来打印Ti64钛合金来开发应用，具有比使用传统粉末床熔融（SLM/EBM）3D打印设备更低的使用成本和运营成本。Desktop Metal自推出桌面金属3D打印机以来，已被福特、宝马、伊顿、谷歌、3M、史丹利、洛克希德马丁以及世界领先的教育机构，如麻省理工学院(MIT)、米兰理工大学等30多个国家的数百家客户采用。 钛合金桌面金属3D打印的应用案例 • 机器支架 该支架使用晶格填充和钛合金打印代替17-4PH不锈钢，能够减轻重量并减少材料的使用量，同时可以保持所需的功能强度和刚度。由于结构的复杂性，传统制造工艺不可能完成生产，使用Ti64在Studio System2上3D打印这种新设计将零件重量减轻了59%。 桌面金属3D打印的Ti64机器支架 •望远镜对焦环 小型望远镜聚焦环将镜头固定在移动望远镜上，该望远镜具有多个用于定位和聚焦镜头的电机。采用Ti64 3D打印的对焦环可确保所有组件具有极轻的重量，从而可以使用更小的电机，减少组件的磨损和组装的总成本。通常，该部件需要小批量生产，因此需要购买昂贵的工具或定制夹具。Studio System 2则在不到24小时内打印了多达六个对焦环，并可以在几天内完成后续处理实现安装。 •无人机联轴器 无人机面临的主要挑战之一是电池寿命，这主要取决于无人机的重量。用钛合金制造的联轴器可以显著减轻重量，同时保持无人机框架所需的结构刚度。Studio System 2支持每周实现15到25个零件的小批量生产，然后再将其投入批量生产，所有这些过程都不需要任何工具或机加工。 桌面金属3D打印的Ti64零件 •喷油嘴 燃料喷射器喷嘴对于航空航天工业的安全和可靠运行至关重要，它们负责将燃料驱动到燃烧器中进行推进。该部件包含内部通道，可提高燃烧器的性能，但无法使用传统工艺制造。钛合金是该应用的重要材料，因为喷嘴需要能够承受极端温度和压力，同时保持轻量化。使用Studio System 2，工程师可以在短短几天内测试喷嘴的多种设计变化，并在不到24小时内打印多达四个版本的喷嘴。 第二代桌面金属3D打印系统及其材料 第二代 Studio System 2 保留了上一代打印机的所有关键功能，同时采用了全新材料配方，其中的关键在于，以前的材料中包含了蜡、树脂以及金属粉末，采用的是脱脂方法是溶剂脱脂。溶剂脱脂在所属的行业中实际上是上一代工艺，脱脂时间长，不仅拉长了整个产品生产周期，还制约着可生产产品的壁厚或者尺寸，使得基于该工艺的技术只适合成形尺寸小、壁薄且厚度均匀的零部件。而脱脂工艺的不同，依赖于3D打印线材中的粘结剂成分。 关于脱脂问题，点击《焦点关注：第二代桌面金属3D打印解决方案》 Desktop Metal指出，其优化后的材料配方无需使用溶剂处理，打印完成可直接送入烧结炉进行处理，实现了脱脂烧结一步完成。因此，这套系统只包含打印机以及烧结炉。Desktop Metal对该产品鼓吹的重点一直都是适合办公室使用的增材制造系统，此类工艺确实避免了对粉末和激光的暴露风险。新设备还升级了文件处理功能，以实现零件在烧结过程中更均匀的收缩，并提高成功率；同时有助于提高零件侧面以及支撑面的表面质量。 DesktopMetalStudio System系统开发的应用 棒材在打印头内传输示意图 采用桌面金属3D打印机制造的零件，经脱脂烧结后具有与铸件相似的机械性能，并达到或超过了相关行业标准。Desktop Metal的Studio System系统除可打印Ti64钛合金之外，还支持打印316L及17-4PH不锈钢、4140低合金钢、H13工具钢以及铜合金。 END Ti64钛合金基于桌面金属3D打印仍充满挑战。业内知名的早期设备制造商Markforged、后旗之秀Raise3D等至今未推出该材料，BASF也仅有316L不锈钢线材；而据3D打印技术参考了解，针对于钛合金桌面金属3D打印，国内升华三维已经取得了一定进展。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.焦点关注：上海复志将推全球第二代桌面金属3D打印解决方案 2.纯铜3D打印工艺的发展：从SLM、3DP、FDM到DLP 3.基于烧结工艺的FDM和粘结剂喷射金属3D打印的工作原理 4.工艺创新：将FDM 3D打印技术的潜力开发到极致

在汽车开发过程中，工程师需要大量定制化合适的生产工具，这些工具往往是针对特定的任务和模型而设计的。仅福特福克斯的系列生产就需要50多种不同的装配工具，这些工具最初都在试点工厂进行开发，之后再在所有欧洲工厂进行现场3D打印。 通过外部制造商采购这些工具需要大量时间，成本高，并且会减慢开发进度。为了优化工作流程，福特的增材制造团队将Ultimaker、BigRep等品牌打印机集成到工作流程中，用于设计和制造装配工具，如夹具、治具和量具。一般而言，这些工具设计复杂，而且成本效益高、生产速度快且能直接在现场生产。 由于工件数量较少，3D打印制造的花费相对较低；比传统方法制造的工具更轻，且能更快适应额外需求。与常规生产的传统工具成本相比，每件工具能节省1000欧元用于打印装配辅助工具，如夹具和治具。从原先平均10周的包括设计与制造在内的外部合同，到现在即使是复杂的装配夹具，最迟也能在10天之内完成。福特如今采用的Bigrep pro3D打印机成型尺寸达1立方米，完全能够用于打印大型工业零件。 Bigrep pro 3D打印机成型尺寸达1立方米 Bigrep打印的大尺寸汽车定位工具 FDM 3D打印的优势在于材料。大量的耗材和广泛的材料特性为实际应用提供了正确的解决方案。仅采用一种增材制造工艺，生产设备便可满足最多样化的应用和操作环境的要求。耗材及其材料性能的范围几乎无止尽：强度、弹性、耐热性、强度、回弹性、耐久性，皆在可预期的变化范畴中。对于3D打印技术而言，至关重要的一点是能在不损失材料性能的情况下，保质保量地进行打印。 FDM3D打印机使用的另一个关键因素是开放式的耗材系统，3D打印生产工具可单独适用于来自不同材料制造商的具有不同材料性能的耗材，以实现各自的应用和制造。3D打印机的这一特征在生产设备、工具和装配辅助方面尤为突出，展示出增材制造过程存在的颠覆性潜力，并已经带来了示范性的改变。特别是在装配工具方面，应用程序不仅形式非常多样化，而且适用范围特别广泛。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.视频：探访通用汽车专用于增材制造的新工厂 2.FDM 3D打印技术如何助力汽车行业应用 3.宝马故事：还在专注锻造？不，它早已将3D打印规模化应用在日常生产中 4.大众汽车首次在生产中全面使用粘结剂喷射金属3D打印

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。5000.93指示是对国防部1月发布的《国防部增材制造战略》的进一步落实，将有力推进增材制造在装备研制、保障、战备中的高质量协同发展、安全应用和稳定供应，支撑应急能力采办和中间层采办等程序的快速应用与部署需求，以及以数据、模型为驱动的数字工程转型目标。 5000.93指示《增材制造在国防部的使用》文件首页（美国防部图片） 一. 指示发布背景 1. 增材制造是加速创新和提升战备水平的重要支撑技术增材制造作为一种可以快速、按需且可定制的制造手段，能够直接支撑美军的后勤和作战改革，短期看可快速使用以满足战备需求，长期看可通过创新设计改进系统。广泛使用增材制造给美军带来的预期优势至少包括：驱动更具杀伤力系统的设计创新，提升装备完好率，赋予作战人员在战区现场敏捷解决问题的能力。此前，国防部牵头成立国家增材制造创新机构，并先后发布《国防部增材制造路线图》、《增材制造标准化路线图》、《国防部增材制造战略》等文件，稳步持续地推进增材制造的发展和使用已是美军共识。 根据国防部推进增材制造的途径，当前已处于第二阶段。未来，各军种与业务机构还将制定详细执行计划，并在每年列出优先级清单，支持预算和资源的分配（美国防部图片） 2.《国防部增材制造战略》的落地实施需要政策明确规范与引导2021年1月，隶属美国防部研究与工程副部长办公室的国防制造技术项目办公室发布《国防部增材制造战略》，提出 “将增材制造集成到国防部和国防工业基础中、协调国防部和外部合作伙伴的增材制造活动、推动和促进增材制造的敏捷应用、提高增材制造应用熟练程度、加强增材制造工作流的安全性”五项战略目标，旨在促进建立更敏捷、适应性更强和更一致的国防供应基础，使增材制造广泛应用于武器系统创新设计，提高系统可靠性和作战能力。目标已明，关键聚焦领域与工作流程的建立还需出台政策进行规范引导，以细化需求方与责任方的职责与义务，建立统一的标准框架和协作机制。 2021年1月，《国防部增材制造战略》提出五项战略目标（美国防部图片） 3.国防采办改革与数字工程转型要求实现快速、数字制造为落实大国竞争战略和新兴技术快速发展的需要，美国防部在2018年提出数字工程战略，大力推进以数据和模型为核心谋事做事的转型；2019年底以来，国防部对采办政策进行了重大改革，建立了应急能力采办和中间层采办程序（采办周期为2-5年），凸显出灵活、快捷、安全的采办理念。增材制造作为新兴的数字制造手段，是满足数字、快速采办需求的重要途径，发布专项政策来推进建立安全、规范的采办流程，管理并维护核心数据源十分必要。 美国防部意在结合先进技术和数据交换共享等核心能力实现数字赋能的未来（美国防部图片） 二.主要内容与职责 1.国防部政策 通过5000.93指示，美国防部旨在： ——推进增材制造的应用来支持联合部队司令官和作战指挥官的战区需求、变革维修模式和供应链、增强后勤弹性、提升各军种的自主保障和战备能力； ——应用增材制造提升国防工业基础，提高武器系统的作战及持续保障能力； ——确保增材制造计划、项目和需求具备充分的资源； ——开展教育、培训及认证国防部增材制造人才队伍； ——确保国防部网络-物理基础设施和流程的安全性，支持增材制造在武器系统寿命周期中的使用； ——开发并使用有益于武器系统作战或保障能力的增材制造技术； ——通过增材制造社区开展合作并分享最佳实践； ——保护国防部在增材制造技术开发方面的投资，避免技术外泄。 2.主要职责分配针对以上主要事项与目标，5000.93指示明确了国防部研究与工程副部长、国防部首席信息官、国防部采办与保障副部长、国防后勤局以及参联会主席等各增材制造需求方或程序实施攸关方的职责。其中：国防部研究与工程副部长（USD(R&E)）总体负责国防部增材制造应用政策的维护，以及合作交流、供应链集成、教育培训、认证鉴定、标准与指标编制等具体工作的协调与监管，并将增材制造纳入数字工程相关政策和指南。此外，国防部研究与工程副部长要确保在武器系统采办的设计和工程阶段充分考虑增材制造的各种能力和流程，并充分记录增材制造生产的各种零件，为保障工作提供支持。国防部研究与工程副部长还需要组织并指定增材制造联合工作组(JAMWG)主席，以在国防部的联合监督下开展协作，分享最佳实践方法。特别地，国防部研究与工程副部长、各军事部门和国防后勤局(DLA)需要共同定义一个通用的国防部增材制造数据框架，包括增材制造数据管理最佳实践方法，以便在整个国防部内部安全地共享增材制造数据。国防部采办与保障副部长（USD(A&S)）牵头负责整个采办和保障组织体增材制造的协作工作，包括更新和维护相关政策；酌情推动使用增材制造来满足武器系统性能和保障要求；为特定的增材制造数据类别建立并维护包含商定价格和相关权限许可的数据库；将增材制造纳入知识产权政策和指南；评估国内增材制造设备和材料的工业制造能力，以打造一条能力强大且具有弹性的增材制造供应链；指导国防采办大学开展相关培训等。国防后勤局局长负责将增材制造纳入供应链，确保供应商生成的增材制造数据由国防后勤局提供给适当的国防部下属组织；开发、维护和管理联合增材制造模型交换（JAMMEX）系统门户网站，用于共享经批准的增材制造数据集和其他安全、可互操作的数据管理能力；牵头制定通用数据要求和验收标准相关流程和指南；识别最佳实践方法并根据需要修改系统和流程，将增材制造能力与供应链信息技术架构、业务支持系统和流程集成。国防部首席信息官（CIO）负责制定各种网络安全要求和标准，发布国防部“全球信息网格的通用集成信息计算和通信环境”指南，以在必要时为增材制造技术的实施提供支持。国防部具有相关需求的部局负责制定和审查机构层级的持续保障计划；建立和维护必要的数字、网络物理和整体网络基础设施；指导如何使用增材制造数据框架；推动增材制造能力与企业架构和业务支持系统和流程的集成；协助定义有关增材制造实施进度和结果的各项通用指标，按需跟踪和报告有关指标的数据。参谋长联席会议主席负责与国防部长办公厅合作推进联合部队的增材制造技术和创新；与军种采办负责人合作，确定与联合项目相关的寿命周期保障计划中增材制造的适用性；支持在作战司令部（CCMD）内部执行各种战区保障计划，促进增材制造在作战行动中的使用。 三.程序与指导 围绕增材制造推广使用中涉及的采办、研究与工程、供应链、数据管理、数据与设备安全、规格与标准、培训与教育以及合作等主要流程与要素，5000.93指示制定了相应的程序与指南，系统地指导各相关责任部门领导推进面向增材制造的设计、合同要求、数据管理框架、材料与工艺研究、质量鉴定与认证、增材制造供应链集成、跨域模型交换、网络风险评估、标准制定、知识体系构建等工作。 1.采办中的增材制造增材制造应被纳入采办过程，并充分考虑增材制造可能对武器系统设计产生的影响，以及合同或协议如何解决维修和持续保障期间增材制造零件和数据的可用性问题；确保合同包含并明确规定足以实现增材制造的数据要求，酌情包括一份增材制造数据管理计划；确保合同条款详细说明了需要标识的零件，这些零件在材料清单、构型管理文档和其他相关增材制造数据中明确使用增材制造进行生产，或者可能使用增材制造进行生产；确保增材制造数据要求包括测试要求和验收或拒收标准；仅获取必要的增材制造数据和相关许可权来满足机构的各项需求。2.研究与工程开展材料和工艺特性研究，提高增材制造工艺和零件质量的可靠性，加快鉴定和认证过程；对增材制造采取国防部通用的风险定义，并制定政策来定义使用增材制造零件所需的鉴定、认证、风险评估和批准权限级别；使增材制造的鉴定程序和验收标准与各项通用标准、规范和实践方法保持一致。3.在供应链中集成增材制造使用经批准的增材制造零件来源，以完善供应链流程和程序，满足装备战备需求；充分利用现有的增材制造能力，并根据需求的紧迫性制定支持快速生产增材制造零件的流程和程序；监控增材制造供应商的实施、使用、绩效和效能；向国防后勤局和适当的国防部供应组织提供增材制造零件数据和增材制造需求信息，并在必要时通过国防后勤局在国防部内共享；制定通用的增材制造数据标准和要求以及增材制造零件验收标准；记录并维护一份已成功交付增材制造零件和增材制造原材料的来源清单；定义有关增材制造实施进度和结果的通用指标，并根据需要嵌入各个流程来跟踪和报告增材制造的指标数据。 2021年2月，ExOne公司获得美国国防部合同，用于开发可部署在集装箱内的完全可操作、独立的3D打印工厂，集装箱工厂可通过陆海或空运直接部署在现场，用于制造支持战区、灾难救援或其他远程操作的部件（ExOne公司图片） 4.数据管理确保增材制造活动符合有关数据访问和技术数据、计算机软件和其他知识产权的所有法律、法规、政策和相关合同条款要求；充分利用国防部核心知识产权的资源；使用与国防部数字工程战略和实施计划一致的某种基于模型的工程制造工具集；开发、使用和支持联合增材制造模型交换（JAMMEX）系统和其他安全、可互操作的数据管理能力，并将基于通用数据框架的相关数据连接到每个组织内部的权威数据存储库和系统。5.数据与设备安全提供安全可靠、可互操作的数字化商业信息和数据系统，包括但不限于联合增材制造模型交换（JAMMEX）系统；根据需要对增材制造数据系统和设备的现有网络安全流程和政策进行更改，并定期开展基于任务的协作网络风险评估。6.规范与标准在最大程度上使用与增材制造相关的非美国政府规范和标准；如果缺少现有的规范或标准，可通过非美国政府的标准组织来制定此类规范或标准。7.培训与教育为国防部使用增材制造或承担增材制造相关职责的适当劳动力提供培训和认证，包括管理人员、工程设计人员、设计人员、操作人员、维修人员和采办专业人员；创造各种研究和教育机会，提高增材制造社区的技术水平和技能。8.协作通过增材制造联合工作组（JAMWG）和联合国防制造委员会（JDMC）积极开展协作，共享增材制造的最佳实践方法。 联合国防制造委员会（JDMC）、增材制造联合工作组（JAMWG）与细分领域的组织关系和成果物（美国防部图片） 结束语增材制造作为能够颠覆研制、生产和保障模式的前沿技术，受到了美国防部的长期重视。5000.93指示的发布标志着国防部对增材制造的规划布局已经从技术与标准探索阶段、形成战略共识阶段进入到政策落实与执行阶段。1.“同文共轨”-通用数据框架与标准规范是增材制造向供应链集成的关键5000.93指示强调由国防部研究与工程副部长牵头与各军事部门和国防后勤局共同定义一个通用的国防部增材制造数据框架，并推动建立一致的增材制造鉴定、认证和风险管理方法。此外，国防后勤局将基于数据框架开发联合增材制造模型交换（JAMMEX）系统，使国防部各实体安全地访问和共享经批准的增材制造数据集和其他安全、可互操作的数据。可互操作的数据管理能力将有助于国防部实体使用通用数据管理最佳实践方法和构型控制，根据需要安全地访问和共享、购买或许可使用增材制造数据，支持打造能力强大且具有弹性的增材制造供应链。2.“通功易事”-国防部各部局分工明确、协作共享，齐推增材制造使用5000.93指示明确了国防部使用和发展增材制造的各项职责，研究与工程、采办与保障、数据收集共享、信息安全等事项均有明确分配；协作机制方面，指示强调由国防部研究与工程副部长牵头组建增材制造联合工作组(JAMWG)作为国防部的联合增材制造论坛，并要求采办与保障副部长与国防后勤局、提出增材制造需求的各军事部门、国防部各直属局和国防部外勤机构相关负责人参与，以在国防部的联合监督下开展协作，分享最佳实践方法。国防部内相关部门各司其职同时协调配合，为联合推进增材制造的发展使用提供了有力保障。3.“相辅相成”-天生的数字制造技术已成为数字工程转型的重要抓手5000.93指示要求将增材制造纳入数字工程政策和指南，使用与国防部数字工程战略和机构层数字工程实施计划一致的某种基于模型的工程制造工具集，并将相关数据输入权威数字数据库。不同于传统制造方法，增材制造是天生的由数据驱动模型、进而驱动制造的数字制造手段，这一优势契合了国防部建立权威数据源并以数据模型驱动决策的数字工程转型战略，更易融入数字采办流程中；反之，数字工程转型建立的工具和数字线索方法也能为增材制造的使用赋能。5000.93指示顺应了国防部采办改革中对灵活、快捷采办的需求，并与数字工程战略联动实施，将持续加速增材制造向装备现代化治理中转化与集成，支撑建立更敏捷、适应性更强的国防工业基础。欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 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