3D打印技术参考上期文章介绍了国外企业对3D打印技术的应用的主要类型，其中前三位为原型制造、直接生产和概念设计，这些应用极大促进了汽车产业的研发和生产速度。本期文章介绍奥迪汽车对于3D打印技术的应用情况。原型和概念设计原型制造是汽车客户最重要的购买动因，在汽车开发和概念设计阶段，必须遵守最高的质量标准。从车轮罩、车门把手到散热器格栅，车辆的大部分零部件均在此阶段进行原型设计。原型必须具有精确的几何形状，要有真实的颜色和透明度。在采用3D打印之前，制造商多是采用模制和铣削来创建原型，费时费力，而且很多形状无法实现。3D打印通风格栅奥迪采用3D打印加快尾灯原型设计2002年奥迪即已购买了第一台Stratasys FDM 3D打印机，现在拥有10台可运行设备 - 包括Stratasys FDM和PolyJet型号。奥迪表示，其研发团队采用3D打印可实现全彩色、多材料打印，对于很多部件的原型制造时间可以缩短到一半，原来需要组装的零部件现在可以集成式制造，明显加快了设计验证过程。而且，PolyJet技术基于喷射的原理对于原型制造具有明显的优势，无论纹理还是颜色的实现均不是其他技术所能比拟。直接零件生产奥迪与SLM Solutions合作，改进了旗下顶级汽车发动机W12系列的性能，利用金属3D打印技术制作W12引擎的特殊零部件，用于高端的奥迪A8汽车。奥迪W12发动机的金属打印水连接器SLM相比传统制造更适用于原型和零部件的组件设计和改进，而3D打印组件的负载能力与传统制造的零部件相当。由于材料种类非常丰富，像活塞这样的高度受力部件也可以使用3D打印制造而直接使用。奥迪表示，3D打印最大优点是实现了高度复杂组件的一体制造，这些组件要么无法用传统的制造工艺生产，要么成本很高。根据经验，小而复杂的组件最适合3D打印制造，并且成本更低。与此同时，3D打印可以及时用于备件生产，而无需存储大量零件。辅助工具如果说直接零件制造类似人体植入物，那么定位辅助工具就是手术导板。横梁支柱在奥迪R8 Spyder中承担车辆所需的刚度，在组装期间，员工必须将支柱放置在汽车的精确高度上，以便与座椅之间保持理想间隙尺寸。为了完美组装横梁支柱，研发人员采用3D打印开发了定位辅助工具来精确定位位置。辅助工具用于横梁支柱定位除了定位辅助工具，奥迪还开发了安装辅助工具以及安全辅助工具，这些工具的使用可以保护汽车在装配过程中免受可能的损坏，同时也能保证操作人员的安全。安装辅助工具确保棘轮开关朝一个方向推动3D打印矫形器保护焊机员工不会因过度用手而产生危险将增材制造融入汽车制造奥迪模具制造部门正努力将3D打印融入到汽车制造中，在此我们看到的是模具部门正在促进这件事，他们借助3D打印技术制造了1:2的比例的Type C赛车的复制品。相较原型车而言，尽管这个模型尺寸上是缩小了一半，但是仍然能够坐下一名司机，而且模型中的所有金属部件都是3D打印而成。3D打印1:2的比例Type C赛车这辆3D打印的模型赛车可以看做奥迪对3D打印技术的一项测试。虽然这种复制品本身并不适合在公路上行驶，但是可以借此研究如何进一步使用金属3D打印制造更精确更复杂的零部件，同时奥迪也可借此与大众集团的其它成员构建一种“重要的协同配合”关系。据了解，在大众集团下属分布在9个国家的14个模具制造单位中，有多家单位正计划集中他们的资源推进3D打印技术在整个大众集团中的应用。欢迎转发延伸阅读：增材制造如何重塑汽车产业汽车零部件增材制造工艺链详细探讨案例探究：3D打印提升汽车性能 加速设计迭代2018国外企业对3D打印的使用状态及对国内的启示长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology点赞！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：奥迪2002年即购买了第一台Stratasys FDM 3D打印机

印象中我们一直觉得国外3D打印产业发展的好，国内较差，上一期以江管理咨询的文章看得人直接伤了心，可是也就是在一次次的对比和批判中，行业的发展才能慢慢回归理性，中国的企业方能摸索出本国3D打印发展的路子。近日，国外研究机构对1000多家用户进行了调查，研究他们为何使用和如何使用3D打印，企业如何看待技术的发展，分析投资和回报率，最终验证3D打印是否具有竞争优势。近一半受访者预测将获得更高的投资回报对于使用3D打印的公司，46%的受访者认为今年的投资回报率会更高，49%的受访者认为回报率会与去年持平，这表明投资增材制造对企业有积极的影响。同时，随着时间推移，统计数据的稳定也说明企业认可对于3D打印的投资。越来越多的竞争对手开始使用3D打印随着3D打印在越来越多不同行业中的应用，保持竞争力变得越来越重要。很多受访者表示其竞争对手也在使用3D打印，这一数据2017是59%，2018年则增长至74%。这也再次说明越来越多的公司开始使用3D打印，这一技术正在变得普通和常见。企业对3D打印的投资加大2018年，国外企业对3D打印的使用更加有信心，38%的受访企业今年在3D打印方面的投资在1000-10000美元，12%的用户则超过10万美元，去年这一数据仅为4%。而70%的企业已经增加了在3D打印方面的费用。与去年的结果相比，投资的加大显示出企业对3D打印的使用更有信心。3D打印能够制造复杂几何形状，缩短交货时间并降低成本国外企业在使用3D打印方面与当前国内状况有些不同，国内很多是因为好奇、新鲜，用起来的很少，国外则是实用，而且各家应用的兴趣点也不同。48%的企业看重复杂几何形状的塑造，39%的企业注重交货时间，而30%的企业认可3D打印对于制造成本的降低。这些数字表明，企业已经明确3D打印可以减少生产时间，能够创建传统方式无法生产的设计，同时也无需昂贵的模具。这也预示着未来3D打印将会成为企业不可或缺的制造手段。3D打印的应用类型根据调查，企业确实认可也在使用3D打印，那么企业是如何精确应用的呢？2018年的统计结果表明，55%的企业采用3D打印进行原型制作，43%的企业将其用于直接生产，概念设计则占到41%。当然，企业对3D打印的应用不会仅仅用来做一项业务，应用之间会存在重叠。与2017年相比，这些增长的数据表明企业正在更多的拓展和加深对这一技术的使用。企业认可3D打印具有竞争优势许多企业将3D打印视为一种更具竞争力的生产方式，而且调查分析也发现，93%的用户认为3D打印具有竞争优势。虽然相比去年90%的认可度只有略微的差异，但对于将自己与竞争对手区分开来却存在重要区别。国内企业须转变大家都已经知道，国家已经开始从普通制造向高端制造转变，很多企业改革的压力很大，仍徘徊不前就真的可能会被竞争对手抢了先机。传统企业不应等着3D打印找上门，更应该主动寻求技术突破，不能只靠专门做3D打印的摇旗呐喊。欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology点赞！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：2018国外企业对3D打印的使用状态及对国内的启示

本文由以江管理咨询发布，从资本角度剖析3D打印行业当前发展状况，视角独特，值得深思。2017年，是3D打印技术自查克·赫尔(Chuck Hull)先生于1983年发明以来的第35个年头。3D打印技术作为一项专业制造技术，近来在媒体的功劳下，也逐渐被普罗大众所了解，并感叹科技的伟大和神奇。国内3D打印的领军企业都发展的颇具声色，估值也相当可观，产业纵向扩张的速度也是逐年加快。并且就在今年，工信部发布了《高端智能再制造行动计划(2018-2020年)》的通知，其中再次提到加快增材制造、特种材料、智能加工、无损检测等再制造关键共性技术创新与产业化应用。当前中国经济已由高速发展转为高质发展的新阶段，《中国制造2025》中，高端制造业是极其重要的组成部分，而增材制造(即3D打印)作为其主要内容，自然不会被轻视。我国近年来关于3D打印产业发展的红头文件屡见不鲜，相关政策福利，甚至是直接的资金支持非常普遍。可以说从发展状况和政策方面来看都是非常利好的朝阳产业。不过通过我们的深入调查，和对业内人士的专访，似乎并没有表面上这么一派向荣。资本市场的理性回归我们换一个视角，从资本市场来看，或许就不那么难以理解了。国内资本市场上总体来看，增材制造(3D打印)相关概念股经过了疯狂的火热期，随着两波震荡，近年来已趋于平稳略降，部分发展良好的领军企业仍显上涨趋势，虽然涨幅同比仍小幅下滑。《中国3D打印板块近况》 数据来源：同花顺行情中心新技术和新概念刚刚兴起的时候总是会给人带来无限的希望和憧憬，在资本市场上，这个效应体现的更加直接。只要公司和这个“新概念”沾上边，总是有利无害的，至少对于股价来说是如此。前几年间仿佛所有的高端制造相关企业都开始扛起3D打印的大旗，纷纷投入了资金和研发，当然成效如何，就目前来看并不太乐观。但股价的上升却是非常肯定的，关于这一点，上图的数据可以作证。全球环境与国内发展出现时间差当初国内这股3D打印热可不是没来由的，最初从国外吹来。英国《经济学人》杂志在《第三次工业革命》一文中将3D打印技术作为第三次工业革命的重要标志。一时间引发了公众对这一制造业技术的极大兴趣和强烈关注。国内媒体在迟缓了两年后，在2014、2015年左右也开始大力吹捧这项“新技术”。带来的自然也是民众的热议和股价的飙升。所以说这波热潮的背后，媒体的力量还真是功不可没。舆论和资本的热度带来的是产业相关者的狂欢，不过如果我们将目光放的更长远，视野更广阔，理清思绪，不被热闹的表象蒙蔽，那么我们可以洞悉更多本质问题。在国内还在被利益相关者、媒体将3D打印炒的火热的时候，当时国外的资本市场，已经开始逐渐认清了该技术的现状和发展，开始走向冷却(以下是两家美国3D打印龙头企业近6年的股价走势图)：通过这两家3D打印全球领导企业股价的涨幅与国内3D打印板块的数据对比，可以清楚的看出，国内的涨幅反应和媒体的反应速度是基本一致的，在迟缓了两年的2014年，国内3D打印板块开始大涨，但同时国外的同行们情况却已经是急转直下。其中3D Stratasys的股价在14年初曾一度接近100美元每股，当时领先的3D打印公司的总市值达140亿美元，而16年这一数据仅为50亿(数据来源：Wohlers Report)。我们不能说这场波动全是媒体的功劳，但对于当年3D打印的疯狂热度不甚了解的观众们在看了上面两张图之后应该也有了一些了解。如此虚高的股价和估值说是泡沫也不为过，而目前国外的泡沫已破，国内目前来看稳中有降，这在某些业内人士看来也许并不奇怪，甚至早有预感，可这份平稳能维持多久，恐怕很难说。没有技术作为支撑，都将成为泡沫3D打印虽然是高科技产业，但究其根本依然是属于制造业的范畴。虽然借助于3D打印的特点结合数据模型，利用互联网可以玩出非常多的手段和商业模式，可开发的前景非常可观，但是其根本依然是制造技术。目前FDM技术业内主要用来做低端桌面机，材料以PLA、ABS为主，但成品性能差、精度不高，可以说是仅供娱乐。SLA精度倒是非常可观，但由于材料性能所限，也仅能给产品打样，无法成为直接售卖的商品。SLM、SLS等金属3D打印成本极高，且打印失败率高、后处理难度大、耗费工时久。综上，3D打印可以说其技术还远远算不上成熟。那么就在这样一个技术不扎实的情况下，3D打印企业已经开始过早的发展了“生态圈” 。即通过开发、出售低端3D打印机、运营3D模型分享网站、开设线下体验店等一系列措施，创建了一个类似于“3D打印生态链”的体系。从产业的生命周期来说，通常分为专营期、扩展期、常规期、成熟期、复兴/衰退期：在专营期，通常竞争较少，企业会通过人才的积累，技术的投入研发来进行初期积累，扩展期要利用好前期的积累快速扩张，发展公司已有业务抢占更大的市场。当产业进入常规期、成熟期就进入一个稳步增长和发展的阶段，这时候再进行进一步的产品创新或者考虑纵向拓展产业链深度，挖掘行业潜力。很显然目前3D打印企业的发展路线和基本发展规律的偏离程度是比较大的，在整个行业尚处于发展初期的阶段，商业模式上却已经往成熟期企业的行为靠拢。是蓝海还是红海?现在3D打印企业包括部分国外企业就是陷入了这样一个怪圈。本以为它三两年就能成熟，结果大家纷纷圈地跑马，建完生态链，却发现最基础的“技术”根本没有大的起色，没什么变化。因此资本信心逐渐丧失，体现在公司股价上有上述表现也就不足为奇。这种从产业、技术层面上来说还未成熟，企业竞争态势和商业模式的比拼上却已经成为红海的诡异现象确实引人深思。也许是我们太心急，也许是我们的商业思维超前了科技发展太多，但更有可能是我们集体陷入了“技术陷阱”。过早的依赖新技术来作为企业乃至经济的支撑，但实际上配套技术以及底层技术仍未成熟。实验室决定未来如果说并不是所有3D打印的从业者，包括政策制定者都陷入了“技术陷阱”，那么其距离发展成熟到底还需要多久将成为一个重要的判断依据。若是十几年内能产生突破性进展，那么对于现今的企业来说倒也不算完全等不上。但3D打印的底层技术其实和材料学更相近，如果此门类的科技发展速度达不到预期，那么也许我们不得不沮丧的承认，恐怕事实的确如此。3D打印行业目前发展的关键，并不是建立所谓的生态链、生态圈，过早的向如今的科技巨头企业看齐，营造蓬勃潜力的假象虽然可能会从资本市场上带来可观的资金，但却会陷入一个恶性的循环。建立产业生态圈需要极大的资金投入，这会占用本就不宽裕的研究经费，并且让企业本身亦步亦趋，精力分散。过早的投入到纵向扩张，没有扎实的技术背景做支撑，一切所谓的生态都不可能持久。没有技术作为支撑的科技企业纵向扩张，就如同没有水的生态圈想要发展。相反，有了扎实的技术背景，再去建立生态链，就会水到渠成。总之，饮鸩止渴不可取，作为高科技制造业，踏实研发掌握核心技术，才是未来取胜关键，颠倒顺序的发展，是很难取得成功的。如尤瓦尔·赫拉利教授所言，“经济泡沫依赖于实验室速度，一旦不同步就趋于破裂。”我们只能将期望完全寄托于实验室里的科学家身上了。在此之前，用现有技术开发刚需市场，结合定制化服务，提供更好的消费体验，达到基础盈利，在支撑企业运作和技术研发的同时，延续资本的信赖。否则，当热潮散去，3D打印将走向何方?欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology点赞！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：资本留给3D打印的时间还有多久?

一个行业的就业前景预示了该行业未来的发展潜力，在当今3D打印、大数据、智能制造快速发展的同时，每年都会有很多的岗位消失不见，然而3D打印作为创新产业，似乎会成为明日之星。近日，亚历山大·丹尼尔斯全球咨询公司对增材制造行业的薪水情况进行了一项研究，以帮助了解3D打印行业未来的工资水平。该机构对3D打印行业中包括设备商、材料商、软件开发商等在内的5000名专业人员进行了调研。增材制造：工作需求过剩虽然增材制造已存在30多年，但直到近几年才开始得到重视和广泛使用，因此相关专业技术人员相对于当前行业发展的体量来说非常匮乏。增材制造当前的失业率几乎为0，可以看出该行业专业人才的受欢迎程度。同样是因为人才的短缺无法满足行业的快速发展的原因，优秀的公司会为员工提供越来越有吸引力的薪水和待遇水平，企业要留住员工需要强有力的招聘策略。对于具有材料科学知识、设计、研发技能的专业人才，随着人才大战的加剧，工资水平会有大的提高。增材制造应用领域人才短缺也意味着当前的市场较为混乱，人员流动性较大。由于行业规模小，专业人员很有可能流向竞争公司或合作商那里，由于彼此了解薪酬情况，为了留住有经验的人员，有可能会带来某些高薪酬改革。未来收入水平如何？该研究机构根据市场信息、招聘趋势以及目前的薪资水平向企业提供可以吸引和留住优秀人才的策略，这些企业包括EOS、SolidWorks、HP和BASF等。3D打印行业中有2-5年经验的专业技术人员比例最高，占42%，27%的人经验不足两年。研究同时还发现，拥有合格员工比例最高的是地区是北美（40%），其次是欧洲（36%），亚洲为16%。增材制造行业性别比例及工作经验分布该研究预测，今年3D打印行业的工资预计将增长至少9％，这取决于所从事的专业以及工作经验。初级工作人员的需求量很大，其收入增幅可能会最高。3D打印从业者地理分布对于雇主来说，报告显示惠普是市场上最有吸引力的雇主之一，Materialise和EOS在其所属行业也非常具有吸引力，GE薪水最高。国内情况与国外的情况相比，国内专业人员的薪资水平较低，3D打印技术参考认为有三方面原因。首先，国内3D打印行业发展并未经历国外那样持续性的显著增长，还未建立明确的薪资标准，这基本上意味着企业给出薪资时无据可依，这些薪资可能过高，更可能过低。 其次，国内当前行业发展的规模非常小，在企业都难以为继的情况下，专业人员的薪水无法短时间内得到明显提升。第三，国家对制造业以及专业技术人员的政策。企业需要有工作经验的专业人员与其他行业一样，增材制造企业聘请专业人员和经验丰富的人才同样非常重要。但如果将奥巴马宣称借助3D打印重振美国制造业开始算起，美国3D打印市场的爆发也只有五六年时间。与其相比，中国增材制造产业规模要小的多，对专业人员要求五年以上的工作经验也是不现实的。但如今一些企业管理者却时常秉持“铁打的营盘流水的兵”的观念，谁走企业都可以照常运转的心态，实则是对有经验员工的不重视。随着3D打印教育的普及，人才短缺问题会逐步得到解决。同样，3D打印行业的规模会越来越大，岗位会更明确，薪资水平也会有明显的增长，但未来可能是五年也可能更长。最后，有需要2017年3D打印行业薪资调查报告的读者，可先关注并在公众号主界面留下邮箱。欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology点赞！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：未来3D打印会有高收入吗

3D打印对于航空航天、医疗器械以及定制植入物的金属部件而言，是一种极为先进有效的制造方式，但采用3D打印在大规模汽车部件生产方面仍未见太大起色。不过，汽车行业已经在其设计和制造过程中开始采用3D打印技术。在过去五年，粉末金属3D打印的普及率迅速提高，这主要是基于其更短的交货期、更少的工艺步骤、更少的劳动力需求以及更少的材料浪费的诸多优势。然而，最值得注意的是，3D打印能够生产传统铸造和机械加工无法实现的新设计。由于无需模具，部件可以更快速地按需生产，从而减少对大量基础加工装备和库存的需求。快速成型在各行业应用比重粉末金属3D打印工艺质量的提升有助于推动原型制造和汽车行业的快速发展。从原型制造到有限规模生产再到大规模生产，是行业进阶发展的合理规律，在这期间，激光、机械、材料质量等的控制技术将为金属3D打印工艺质量的提升提供重要保障。增材制造和汽车3D打印用于汽车行业原型制作至少已有二十年。今年2月份，增材制造巨头SLM Solutions宣布其正在使用选择性激光熔化工艺为奥迪的W12发动机生产有限数量的备件。3D打印现在也被广泛应用于一级方程式赛车，设计团队可在几周内测试不同的概念原型。去年，迈凯轮车队甚至在跑道旁按需进行零部件打印。那么汽车行业如何将3D打印转化为大规模生产呢？增材制造用于汽车制造已有迹象表明，汽车制造商和供应商正在购买多台打印机以提高3D打印生产能力，目的是加速原型、模具和一些预制零件的制造。使用多台机器可以应对增材制造速度慢的主要缺点。一个专用的金属零件打印可能需要48小时甚至更长时间，但如果每年需要10,000辆汽车的话，一台金属打印机将无力负担。从简单原型制作到大规模生产对于整部汽车来说是很大的挑战，绝不是任何一个零部件的制造延伸。3D打印技术本身的革新可以进一步提高生产率，但3D打印的优势还在于零部件的集成化设计和制造，通过组装来减少零件数量，使用单个3D打印部件替换多个零件，从而进一步提高生产率并降低组装成本。金属打印钛合金部件设计自由、轻质、稳定、良好的表面细节表现是金属打印的主要优势事实上，早在2014年就有3D打印的整车面世。美国亚利桑那州Local Motors公司与橡树岭国家实验室合作，生产了一款名为Strati的小型电动双座轿车。该公司专注于小批量生产，凭借其独特的造车理念，创造了多项世界第一。3D打印Strati电动车对于大型汽车制造商来说，通过3D打印批量生产零件，仍需要克服很多实际挑战，例如，从同一台设备上生产多种设计确实可以减少资本投资，但更换材料会增加停机时间，从而影响生产效率。如前所述，使用专用的设备可以解决这个问题，但因此会增加大量投资。在这种情况下，简化设计、减少组装、降低人工成本，完善端到端设计和制造，对于车辆生产更有益处。金属打印含晶格结构的水泵轮制造商确实已经在改变传统的制造模式，更多的3D打印汽车零部件和组件的经济效益也正在落实。据全球行业分析师称， 2016年3D打印汽车市场的价值为6亿美元，到2022年，3D打印技术全球市场预计将达到168亿美元。相对于其他3D打印工艺而言，金属比热塑性塑料打印工艺更为复杂，金属部件对于满足结构要求和承受引擎盖下的高温也至关重要。3D打印金属零件晶格结构可实现轻量化和节省材料的多种设计目标增材制造对于减少材料浪费至关重要。Ti6Al4V基于其优秀的比强度、耐蚀性和耐热性而成为最广泛使用的材料之一，其价格可能已超过55美元/公斤（非粉末）。即使是用于轻量化和合金化使用最广泛的铝合金，其价格也从2015年约1.43美元/公斤的低点攀升至2018年约2.2美元/公斤。相对于传统制造对材料的极大浪费，增材制造可以实现零件近净成形，几乎不会造成材料浪费。将粉末转化为质量可靠零件的技术任何3D打印工艺的最终目标都是可重复性，从而降低生产成本并提高可靠性。金属打印部件远超过铸造部件的性能，完全可以更换机加工、钎焊金属或塑料部件。军事和航空航天工业的早期目标是高性能部件的制造和应用，而对于汽车部件的批量生产，设计师必须考虑增材制造工艺对材料和组装成本以及整体价值的影响，包括品牌和定制潜力。惰性气体保护下的激光烧结过程在汽车零部件制造的工艺链中，粉末冶金和注射成型（MIM）已经取得了成功。如前所述，增材制造已经从快速原型设计转变为高端汽车设计的小批量生产。通过提供简单快捷的工具和快速原型设计制造，以消除代价高昂的设计失败，增材制造技术在大批量制造之前可以替代粉末冶金和注射成型。但任何技术都需要满足汽车制造商的苛刻质量要求。与粉末冶金或注射成型制造的许多部件一样，3D打印部件也需要精加工工艺。直接打印零件的机械性能高度依赖于制造工艺以及金属粉末的物理特性。基于激光的工艺惰性气体保护对于激光熔化金属粉末过程至关重要，高功率激光通过扫描粉末床形成所需的形状，每扫描一层下降一定距离并通过重复铺粉和扫描实现零件制造。在该过程中打印室内的氧气和湿度水平受到严格监控，以防止不必要的反应。目前，也有研究机构通过开发活性气体混合物来微调部件的性能。例如在激光沉积工艺中，金属粉末被包含在氩气、氦气和氮气的混合气体中通过喷嘴喷出以实现性能要求。完配的后处理工艺热等静压（HIP）是一种先进的材料热处理工艺，利用高温和高压条件消除铸造金属材料和部件内部的孔隙和空隙，有助于通过改善机械性能和疲劳性能来确保制造零件的整体性能。该流程优化了关键高性能产品的可靠性和使用寿命，包括汽车发动机零部件，燃气轮机部件，涡轮部件，航空航天结构部件，医用植入物和假肢等。热等静压零件在进入市场前必须经过最后的清洁步骤，金属打印的部件有一定的粗糙度，需要在使用前进行表面处理，该过程对于整个增材制造工艺来说不可或缺。欢迎转发延伸阅读：案例探究：3D打印提升汽车性能 加速设计迭代汽车零部件增材制造工艺链详细探讨长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology点赞！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：增材制造如何重塑汽车产业

近两年增材制造仿真软件层出不穷，软件巨头ANSYS更是在去年收购了业内的佼佼者3DSIM，并在今年全面推出了相关产品。无奈增材制造尤其是金属打印实在是一个非常复杂的过程，也无法责怪国家队一直搞不出来。可是在3D打印看似风生水起实则磨磨唧唧的今天，模拟仿真对于一线的研发人员、工程师到底有没有实际用处？本期以SLM为例谈一些常见的问题，仅做参考。零件摆放与支撑设计的需要摆弄过设备的人肯定遇到过打印过程中由于应力过大以及支撑不足等而导致的零件翘曲、脱层以及变形而打印失败的现象；零件摆放时也需要考虑怎样摆放支撑更少、打印更稳定；支撑设计时还需考虑哪些位置需要更强的支撑，哪些地方需要做补偿。搞来搞去可能真就打印失败然后重来，时间、效率、成本非常让人抓狂。这时候你会很希望自己有预测能力。优化支撑结构优化零件摆放角度残余应力分析仿真软件号称可以计算最终零件的变形并减少甚至避免变形、尽量减少残余应力、优化零件摆放方向并可以优化支撑结构。听起来确实很吸引人，如果真如介绍所说，便可以在设计之初有针对性的进行风险规避。材料调试的需要工程师在拿到一种新的材料之后需要进行工艺调试，简单来说就是要找到合适的工艺参数组合来达到材料性能的完美展现。虽然话说起来简单，但调试过程却是一个费时、费力的过程，需要设置各种各样的参数组合，然后进行材料的打印测试，这是一个“漫长”的寻找规律的过程。预测熔池尺寸和致密度有意思的是，现在的打印机品牌几乎只认自己的材料工艺，A品牌机的工艺参数在B品牌机上使用是做不出相同的零件的。而基于云的仿真程序允许工程师在实际打印之前虚拟实验并优化零件参数，通过计算机仿真，用户可以得出特定材料和相关设备的最佳工艺参数。这一点笔者确实存在不少质疑，有试过的工程师朋友可以留言。机理分析对热源、熔池、微结构等的仿真一直是科研人员努力的方向，这涉及到激光与材料的作用机理以及成型后的组织结构特征等内容，目的还是在于搞清楚作用过程以得到更加优异的性能。熔池仿真这两年相继爆出的美国科学家研究出比传统钢强三倍的316L不锈钢以及新加坡科学家用SLM方法增强金属3D打印部件的延展性和韧性，都是从微观尺度上进行材料分析并进行工艺设计，性能的实现需要对激光与材料的作用机理、熔池凝固行为等进行深入研究，采用仿真手段有利于研究人员认识熔池温度场、凝固速率、温度梯度以及熔池形态变化。结构优化结构优化可以突出增材制造的优势，结构仿真一方面是进行拓补优化以打印出更加轻质、强度更高的结构，另一方面是检测现有设计在打印过程中是否容易出现变形而进行反向设计，以变形来对抗变形。最后写到这里，可以知道增材制造仿真软件还是非常有用，但模拟仿真往往非常耗时，进行一个运算的时间可能已经完成了一次打印测试，而且模拟仿真往往限定了很多因素，无法实现对真实、实际打印过程的完全展现。据笔者了解国内某大型金属打印机厂家几乎没曾用过仿真软件来指导生产、工艺开发以及材料研究，此时工程师的经验就很重要。而在国外，大型制造商借助仿真实现制造的例子却有很多。不过相信未来，国内采用增材制造模拟仿真来指导生产，将会得到越来越多的应用。感谢您抽出来阅读此文延伸阅读：搜索引擎金属打印成本结构分析（下）汽车零部件增材制造工艺链详细探讨欢迎朋友圈转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：基于增材制造的模拟仿真到底接不接地气？

近段时间，惠普在国内多个城市频频举办研讨会，宣传势头强劲，传统激光烧结技术的潜在客户更是被惠普截胡不少，MJF技术似乎已经在舆论方面打下半壁江山。已存在仅30年的激光烧结技术真的被打败了吗？面对两种工艺用户该如何抉择？本篇文章，我们将在精度、材料、成本和制作效率等方面比较两种工艺，方便用户客观选择。MJF＆SLS：有什么区别？惠普多射流熔融（MJF）和选择性激光烧结（SLS）是高分子粉末床成型系列的两种工业3D打印技术。在这两种工艺中，零件都是通过逐层热熔（或烧结）聚合物粉末颗粒成型。MJF和SLS使用的材料都是热塑性聚合物（通常为尼龙），呈颗粒状。激光烧结MJF和SLS的主要区别是热源。SLS使用激光扫描烧结每个截面；而MJF是通过将助熔剂分散在粉末上，以此吸收更多红外光而熔化。该技术可以看做是SLS铺粉技术和喷射技术的组合。MJF多射流熔融由于MJF和SLS打印的部件非常相似，因此选择哪种工艺就要在成本、效率以及细微之处进行研究。工艺流程选择性激光烧结首先在构建平台上铺上一层粉末，然后CO2激光器扫描零件截面烧结粉末，然后平台向下移动一层，重复该过程直到作业完成。SLS打印的尼龙件多射流熔融第一层粉铺好，然后喷射助熔剂，并在同一时间喷射细化剂以获得高清晰度的边缘，然后再通过热源将粉末熔融，如此以来，层层堆叠成物体的形状。MJF打印的尼龙件两种工艺在将部件从粉末中取出之前，都需要将成型缸冷却。制作效率在SLS中，每个横截面都是逐点熔化，MJF则是以线条方式熔化。但这并不会显著减少打印时间，因为总打印时间还要看打印的总层数和重复次数（MJF分层厚度为0.08mm，SLS通常为0.1mm）。MJF显著提高速度的地方是其配备了含有冷却系统的后处理站，可加快成型缸冷却，并有助于粉末去除。通常MJF打印完毕之后，成型缸在设备中静置约30分钟可取出进入后处理站继续冷却，此时设备可以更换成型缸继续打印；而SLS需要在设备中放置多个小时至低温方可取出，MJF后处理快速冷却系统的使用大大缩短了交付周期。粉末利用率MJF工艺粉末回收利用率达到80-85％，而SLS粉末只能回收利用50％-60%。尺寸精度MJF和SLS都是具有高尺寸精度的工业3D打印技术。但是，MJF在精度方面更具优势。MJF打印头分别率达1200 DPI（或每0.022 mm1个点），而SLS激光光斑尺寸大约为0.4 mm。而且MJF细化剂的使用使其可以打印细小、锐利的结构。两种技术所推荐最小壁厚均为1毫米。但在工业生产上，更高的精度未必有实际意义。特征MJFSLS尺寸精度±0.3％（±0.2 mm）±0.3％（±0.3 mm）常见的层厚度70-100μm100-120μm最小壁厚0.6mm0.7mm最小细节0.25mm0.3mm由3D Hubs提供 高分子粉末床技术的优点是不需要支撑结构，允许创建任何复杂自由结构，但MJF和SLS都容易发生翘曲，因此必须避免大面积的截面。在相关测试中发现，MJF打印过程中零件也可能出现翘曲。外观和表面质量目前用于MJF系统的助熔剂均是黑色，因为黑色材料可更有效地吸收辐射。因此，MJF零件具有浅灰色外观，后处理时可以统一做成黑色。SLS部件通常为白色，可以处理成任何颜色。灰色的尼龙粉末激光烧结后与MJF打印的零件非常相似。采用这两种技术打印的零件都具有颗粒状表面，但两者都可以通过后处理达到非常高的标准。材料特性测试中，两种工艺使用的材料都是PA 12（尼龙），MJF的打印件显示出优异的强度和柔韧性以及更均匀的机械性能，SLS打印件Z方向强度稍低一些。性能HP PA 12SLS PA 12抗拉强度XY：48MPa Z：48MPaXY：48MPa Z：42MPa拉伸模量XY：1700MPaZ：1800MPaXY：1650MPaZ：1650MPa延伸率XY：20％ Z：15％XY：18％ Z：4％由3D Hubs提供SLS的优势在于具有更多的材料选择，如碳纤维复合PA，铝粉复合PA以及柔性TPU等。此外，SLS已经有几十年历史，成型过程已具备深入研究。去年，MJF工艺中只有PA12可用，并且重要的工程性能如冲击强度和蠕变特性并进行相关测试。随着技术成熟，MJF技术会有更多材料选择，当前已知的有PA11，玻璃微珠复合PA12，以及PP材料。成本和交货时间为了评估这两种技术的成本和交付周期，研究人员在3D Hubs平台上进行了一项实验。每种技术都需6个3D打印服务商报价，包括单件打印和小批量生产（30份）。测试中使用的模型体积为23.8 cm3，边界框尺寸为101.9 x 45.0 x 18.0 mm，如下：对于单件打印，MJF和SLS 的成本几乎相同，然而对于小批量生产，SLS的平均价格更加经济（低约10％）。统计MJFSLS单件费用平均：$ 46.28最低：$ 25.71平均：$ 46.45最低：$ 26.79小批量单件费用平均：$ 28.75最低：$ 19.00平均：$ 25.85最低：$ 19.48交货时间平均：4天最快：2.9天平均：7天最快：5.2天由3D Hubs提供在交货时间方面差异比较明显：MJF订单的平均交付时间比SLS订单平均快3天。这说明了MJF的工作流程（冷却、后处理等）明显比SLS工作流程更快，并且这对交货时间有显著影响，“快10倍”的说辞倒不至于。展望未来SLS与SLM一样只能烧结单一材料，但MJF工艺可以通过改变助熔剂的种类或浓度使零件具有不同的材料属性。惠普称，可以通过这种方式控制零件的机械、热学、光学甚至电学性能。不过这种功能在第一代机器中尚不可用，而且只能制造单一材料零件。第二代惠普打印机可支持多材料和多颜色打印。总结MJF和SLS都可以生产具有良好尺寸精度、光滑表面和自由几何形状的功能部件。SLS材料的物理性质和力学行为已有详尽的研究，而MJF尚未获得广泛性的研究。SLS的打印成本稍低，但MJF的交货时间要快出很多。未来两者在材料多样化方面将会并驾齐驱，在各方面相差无几的情况下，买家需要考虑的是更在乎效率还是成本。然而，SLS技术可以选择EOS、3D System、华曙，MJF却只有惠普！阅读本文，请关注公众号延伸阅读：金属打印成本结构分析（上）金属打印成本结构分析（下）多光束下的激光打印系统技术竞争：喷射技术比你想象的更加重要感谢您抽出来阅读此文转载请注明出处长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：惠普多射流熔融技术与激光烧结技术谁优谁劣，该如何选择

本文系3D技术君编译 欢迎转发感谢您抽出来阅读此文延伸阅读：金属打印成本结构分析（上）汽车零部件增材制造工艺链详细探讨转载请注明出处长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：金属打印成本结构分析（下）

增材制造正在改变着许多行业的游戏规则，无论金属还是非金属，3D打印技术正在变得更加实用。当前，激光和电子束打印速度仍然较慢，每小时收费约300-400元，对于中小企业而言，高成本仍然是阻碍该技术进一步应用的主要因素。市场分析机构Ampower Insights以德国、瑞士以及奥地利地区的120台金属打印设备为样本进行了调研，详细计算了金属打印的生产成本。当前欧洲市场AlSi10Mg的生产成本约7元/cm3，医用Ti-6Al-4V的成本约为为25元/cm3 （已转换汇率）。不论国内还是国外，市场报价方面非常混乱。国外铝合金通常报价24-78元/cm3 ，相当于平均报价的35％-240％；钛合金价格差异明显较低，为39-55元/cm3。即使进行批量生产，报价也存在很大差异，其中铝合金利润率最高，不锈钢最低，此处笔者根据国内报价再算一笔账。接下来，笔者就金属打印的成本结构构成进行解析，全文以ppt形式给出，内容较多，分上下两篇。明日奉上下篇感谢您抽出来阅读此文延伸阅读：搜索引擎3D打印技术参考的立意汽车零部件增材制造工艺链详细探讨辩证分析：3D打印市场的喜与忧转载请注明出处长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：金属打印成本结构分析（上）

太空发射系统又叫空间发射系统（Space Launch System，以下简称SLS），是一种从航天飞机演变而来的超重型、极大推力运载火箭，由美国宇航局（NASA）设计，目标是在2019年底前将宇航员以及货物运往深空甚至火星。本期内容围绕该重型火箭的心脏—RS25火箭发动机展开。冲上云霄SLS 配备4台RS-25液氢液氧发动机和两个固体火箭助推器，可产生超过800万磅的推力，仅发动机点火测试，推力就已达到了额定推力的113%。虽然不懂，但是感觉很厉害。RS-25火箭发动机重型火箭本身就已经很重了，多一点重量意味着要花掉更多的钱，更何况特朗普已经宣布不想再给NASA更多money了。于是，为了减少没必要的支出，NASA决定采用3D打印！可是3D打印的零件到底能不能上天？要是出问题那一下子可就要报废掉好几亿啊，谁能付得起这个责任！于是包括国内的院士专家们纷纷出来为3D打印站台：3D打印尤其是金属打印的零件当前的强度远远超过铸件并接近锻件，而且飞上天的零件只要让它能坚持完使用的那段时间不出问题就ok，这完全没问题啊！很多零件只工作一会儿，坚持一下就过去了NASA说干就干，联合洛克达因公司开始给火箭减重。RS-25发动机本身的零件超过7500个，他们采用3D打印制作了一些重要部件，其中就包括一个叫蓄能器的减震部件以及点火器部件，这些3D打印部件为发动机淘汰了100多个焊接点，成本降低了近35％，生产时间缩短了80％以上，感觉真的要上天了。3D打印发动机部件优点蓄能器是用来减少飞行过程中的引擎振动的部件，采用SLM工艺制作，使用的是Concept laser的M2打印机，焊点数量减少78%。点火器由铜合金和铬镍铁合金两种金属制造，采用的是DMG的激光沉积设备，使原来四个零件变成一个。Concept laser2000R打印过程DMG激光沉积虽然打印出来了，但是不能上天，则需要无数次的测试。 NASA从2015年就开始了一系列的测试，最近一次是在今年2月21日完成，持续了260秒,结果当然是成功。真担心会不会炸了没炸，效果完美RS-25火箭发动机的热燃烧测试含有迄今为止最大的3D打印组件，而且工程师计划在该发动机上增加近40个其他3D打印部件，此举将大幅降低重型火箭执行未来任务的成本。NASA计划在2019年初同时测试四台RS-25发动机，也许在不久的将来，人类真的可以登上火星了。其实国内很多航天部件也已采用3D打印进行制造，希望未来能够展示。感谢您抽出来阅读此文延伸阅读：搜索引擎3D打印技术参考的立意多光束下的激光打印系统转载请注明出处长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：空间发射系统中3D打印技术的应用价值