建筑业发展到今天，应用在建筑行业的材料种类数以万计，由于3D打印技术发展起步较晚，最近几年才将此技术应用在建筑行业，目前适用于3D打印技术的建筑材料凤毛麟角。笔者认为，3D打印建筑除了快速制造带来的好处之外，完备化的保障措施使其兼具居住功能，而非噱头。3D打印建筑材料分类1、GRG 材料GRG 材料是通过采用超细结晶石膏为原材料，将具有专用连续刚性的增强玻璃纤维和它混合制成的产品材料。这种材料具备不易形变、质量轻、高强度、防火性能好、环保、会呼吸、加工周期短等优点，常用于异形产品的加工制作上。大型剧院、会展中心、报告厅、体育场等大型工程上常常应用到GRG材料，上海世博中心大会堂就是应用GRG材料建造。2、混凝土类材料混凝土类材料无论是在传统建筑生产中还是新兴数字化技术3D打印技术领域里，仍然是利用率最高的材料。这离不开混凝土材料具备的抗压强度高、耐久性好、耐火、可塑性强等优点，由于混凝土材料具有可塑性强的优点，因此在打印过程中可一体成型，不需要借助模板支模。目前，在3D打印建筑行业领域，最常见的就是应用混凝土类材料作为基材料并结合“轮廓工艺”，进行建筑构件的打印。与现有的浇混凝土施工工艺的不同，建筑 3D 打印所用的混凝土材料与传统的施工技术所用到的混凝土材料在性能方面有很大的不同。传统的施工工艺通常是先支模板，然后将混凝土灌入进模板中振捣，并最终形成所需要的建筑结构或构件，而建筑 3D 打印是将胶凝材料从喷嘴中挤出，然后层层叠加以得到需要的建筑实体。建筑3D打印基本原理建筑3D打印就是利用层层堆积的基本原理，采用工业机器人逐层重复铺设材料层构建自由形式的建筑结构的新兴技术。建筑3D打印机的构成和传统打印机基本一样，一般都包括控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等。建筑3D打印机根据电脑上设计的完整的三维模型数据，通过一个运行程序将材料分层打印输出并逐层叠加，最终将计算机上的三维模型变为建筑实物。但具体的打印过程有FDM类型和3DP类型。混凝土喷挤分层建造工艺FDM类型即挤出固化打印，是指用喷嘴挤出胶状材料，然后层层堆积至所需高度的一种打印工艺，例如混凝土打印。其核心工艺是混凝土喷挤分层建造方法，具体来说，即基于水泥砂浆的挤压和材料本身的凝固过程，并且每打印一层材料就添加一层钢筋网，直至整体构件打印完成后植入竖向钢筋。混凝土打印技术具备较高的三维自由度和较小的浆体沉积分辨率，因此对构件打印的内外几何尺寸有更好的控制。铺设混凝土3DP类型是指选择性粘结固化打印，通过喷挤粘结剂来选择性地胶凝硬化每一层的粉末，直至最后一层硬化完毕，再清除剩余未粘结粉末，即可完成建筑的自动化建造。一般情况下，用于 3D 打印快速成型中的支撑结构有两种形式。第一种，是采用其他强度较低的材料进行打印支撑结构，等其他部分打印完毕并凝固后，去除这些强度低的支撑部件。第二种，就是选择性粘结固化采用的这种打印工艺，层层铺粉末材料，没有粘结到的部分可以作为支撑结构，等打印完毕凝固后，再去除没有被粘结固化的粉末材料，这些材料还可以重新回收利用。但目前室外的建筑打印多是采用混凝土打印方式。填充保温性材料建筑3D打印的效率远远高出传统的建筑模式，据报道上海在24 小时内打印了10栋房屋，而且据称房屋寿命可达上百年。待房屋主体结构打印完毕之后，可在墙体内部填充保温材料，对外墙等处理之后便可使用。铺设防水层粉刷墙体安装门窗水电系统3D打印房屋构造当然，建筑 3D 打印技术还是一项新兴技术，还有很多不成熟之处，人们对于建筑 3D 打印技术还存在诸多疑虑，3D 打印建筑的抗压强度、抗折强度、抗拉强度、耐久性等综合性能还有待验证。并且，目前建筑 3D 打印技术还仅限于打印低层建筑，如何打印高层建筑仍然是一个亟待解决的难题。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）：3D打印应用于建筑业及其实用性

2012年，奥巴马提出将制造业拉回美国，并在全国范围内建立增材制造研究中心，随即掀起全球范围内3D打印热，中国也不例外。2013-2014年，FDM桌面机在国内竞相模仿，质量参差不齐，为最为简单的入门3D打印机，然而在高端工业机方面鲜有进步；2014-2015年，SLA、DLP树脂成型机成为即FDM又一被争相模仿的3D打印工艺，于是也拉开了全国范围内的价格争夺战，该类工艺也由之前的短期回本到今天只能靠量来维持业务；2015-2016年，金属3D打印以SLM工艺成为新的“接盘侠”，然而金属3D打印却存在极大的门槛，比前面两种工艺都复杂多变，至今日也并未看到多少真正上的了台面的金属机制造商。目前国内的金属制造商有哪些？本文仅列出比较有规模的几家企业，权作思考，如下表所示。厂家代表型号背景技术技术代表铂力特BLT-S300EOS SLM黄卫东华曙FS271MSLS技术许小曙易加三维EP-M250SLS技术冯涛永年激光YLM-200锻压设备颜永年据笔者观察，国内发展较好的SLM技术供应商，在设备结构、软件、技术层面大范围的借鉴了EOS，不管是否是原创，能发展到现在的规模始终算是弥补了国内高端制造的空白。一．下面逐一介绍各个公司的规模、特点、设备。1. 铂力特铂力特依赖西工大多年的金属成型经验，短短几年发展成为国内最大的金属3D打印加工服务商。铂力特的成功有其必然性，在基础研究方面积累了多年，掌握了金属成型的多方面经验，技术实力雄厚；另一方面，观察铂力特的服务对象即可发现，其包揽了军工领域的大片江山。众所周知，军工口、航天口都不是普通加工服务商能够挤得进去的领域，铂力特也是借助于西工大的军工背景才可获得大批订单吧。至于设备，铂力特代理了EOS SLM成型机，并推出了自己公司的SLM打印机，然而遗憾的是没有自己的控制软件。由于多方面的原因，铂力特虽推出了多个版本的金属打印机却无法推入国际市场，其主要原因也是涉及版权的原因吧。无论如何，军工领域的大蛋糕，没有哪个金属打印服务商能够与铂力特匹敌。2. 华曙高科近两年华曙高科已发展成为国内SLM设备的代表厂商。源于SLS技术，该公司在金属机方面发展迅速，比较有代表性的应该是其自主知识产权的控制软件吧，当然，也是与EOS设备做了多方面的对比。相较于铂力特，华曙高科在基础研究方面要薄弱的多，好在该公司立意长远，在民用、航天领域逐步进入，应用方面不断尝试，态度积极，在开拓市场方面是其他几家金属打印公司难以企及的，也许这基于该公司领导层的国际化视野。在设备方面，华曙高科目前推出了两款金属机。据了解，设备运行方面尚可，对于设备长期使用的稳定性方面面临挑战，好在华曙高科端正的态度能够获得良好的客户资源。目前设备已推广进入国际市场。3. 易加三维易加三维源于隆源，当然曾经的隆源并未能推出金属机，是比较低调但设备尚可的金属机制造商，好在该公司有自己的控制软件，而且做出的零件据笔者观察尚可，也可以说做的很不错，甚至超过某公司的成型机，笔者在此不具体列出，但公司的商业化运营感受上缺乏了些活力。4. 永年激光江苏永年激光借助于颜永年老师的名气成长起来，公司学历最低的好像都是硕士，在技术上有比较独到的一套想法，拥有自己的控制软件，但在运营方面跟易加有些相似，低调了些。据笔者所知，该公司在努力开拓齿科领域的应用，努力向义齿加工厂推广自己的设备。总结看来，在市场推广方面。铂力特和华曙应该立意深远，一个稳固占据军工服务市场，一个努力开拓设备市场的覆盖面；就技术而言，铂力特比其他几家的积累要多得多；在成型能力方面，几家的打印效果以及设备稳定性都需要时间去验证。二．应用现状金属3D打印从业者，几家欢喜几家愁，欢喜的应该也就是上面提到的几家制造商了，而愁的应该是用户。造成现状现状情况的原因何在？金属3D打印的应用面太窄。军工、航天、医疗、模具、首饰，这是目前实实在在看得到应用，看起来很是高大上，实际上又有多大规模呢。如前所述，军工航天根本不是一般企业能够挤得进去的，目前能够做军品的就那么几家，而无一例外都有军工背景，所以一般的民企几乎没有希望。此外，军工航天对于金属打印的应用量如何？有没有实际上得到应用？据航天三院的一位工程师介绍，该院也购买了几台SLM设备，然而做完课题就放在那儿了，飞机导弹上的零配件几十年都已经定型，3D打印零件有谁敢说一定安全呢？笔者也不知到底应用量如何，也许铂力特更能回答这个问题。医疗，应该算是金属打印的一大应用领域，所具备的优点由于太明显笔者不再赘述，前景广阔然而现状却惨淡。这些永远是对有资质的企业来说，一般的小企业即便采用了标准的粉末，打印出了合适的植入物也会面临没有市场的尴尬。模具与首饰是金属打印的另两个重要应用，而且目前已经在相应厂商得到了应用。尤其在首饰方面，以往总以为非要金银，可近期爆出的不锈钢首饰也是很好的选择，不由却打开了一点思路。与其说管窥应用与发展现状，倒不如说是倒一把自己的苦水，有多少企业找不到应用点呢？是的，因为没有找到应用点所以苦。也许好的想法能够为应用迸发出火花，在这军工航天医疗都挤不进去的今天，普通金属打印从业者该如何发展如何实现自己的价值？看到太多政府为追求政绩纷纷成立展示平台购入各种设备然后闲置不用，看到太多3D打印群里面的虚妄的空嗨，甚至有时去羡慕有实力的企业不停做项目的忙碌。感叹打印之路该如何行走，且走且思考，着急真没用，还是一点点积累。 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：管窥国内金属3D打印的应用与发展现状

当前市场上存在多种金属打印技术，本期简要介绍几种主流打印技术的特点及在航空领域应用存在的问题。1.激光同步送粉（lens）尺寸大、适用于大型复杂受力件；精度低，应力大。2.激光选区熔化（SLM）精度高，适用于复杂薄壁精细零件；尺寸受限，须进行热处理。3.电子束熔丝沉积（EBF3）尺寸大、效率高，适用于大型受力件；精度低，应力大。4.电子束选区熔化（EBM）真空环境，材料纯净；扫描速度快，应力小、成本低；精度、表面粗糙度相对较差。激光同步送粉技术和电子束熔丝沉积技术主要用于大型、异型机匣件，开展毛坯的近净成型制造，缩短加工周期，提高材料利用率。激光/电子束选区熔化技术主要用于小型的易超差、难加工、结构复杂的零组件，如燃油喷嘴、旋流器、轴承机匣、轴心通风器等、涡轮叶片、压气机叶栅等，以及加速技术的验证。（1）高精度、低应力的大尺寸选区熔化设备缺乏制约了大型复杂结构件的应用研究；（2）高品质实心球粉末材料设备少、材料品种少、适用于3D打印的高温合金材料缺乏及研究不足，制约了高温热端结构件的应用；（3）不同高温材料打印工艺参数对组织性能的影响规律与特性，适用于3D打印拓补结构与工艺一体化设计缺乏研究；（4）涡轮空心叶片复杂精细结构和大尺寸薄壁机匣结构尺寸精度控制等研究不足，有待进一步研究。 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：几种金属打印的特点及在航空领域存在的问题

传统植入体的制造方法通常为铸造、锻造和机床加工,在批量化生产方面具有很大优势，但制造完成的植入体在使用过程中通常出现匹配性低，继而引起植入体易松动、病人不适应等，甚至会导致手术失败。增材制造技术出现后可满足设计及制造，推动了个性化植入体的设计，促进了个性化植入体的应用。在植入体设计方面，传统的设计方法很多,但大多是建立在CT扫描、逆向切骨重建、在三维软件中进行正向设计等流程。在病人急需手术的情况下，对上述设计的改进显得迫切。另外，根据植入之后的生物相容性和现行植入体易松动的缺点所设计的个性化多孔植入体，存在设计及制造的困难,过去多采用烧结的方法制备。但采用烧结的方法制备个性化多孔植入体，又存在很多不确定性，多孔结构参数很难控制。钴铬合金熔结珍珠面髋臼杯钛喷涂面髋臼杯早期临床上常用的钛板颅骨修复体，由于钛板等实心金属材料的强度和弹性模量都冥想高于颅骨，所以逐渐被钛网等材料取代，但是钛网的强度和硬度要低于颅骨，收到冲击时容易产生塑性变形，从而引起翘曲和褶皱，且钛网的边缘锋利容易刺破皮肤和颅内组织。上述金属多孔植入体在临床上得到了应用，但他们也存在一定的缺陷：如孔隙率低、弹性模量高（低）、受多孔结构制备方法的限制，植入体和宿主骨之间不易形成生物学结合导致植入体松动。目前逐步成熟的金属增材制造技术为金属多孔结构或材料的制造和制备提供了一个较好的解决方案。通过控制多空单元的结构可以对其生物学和力学属性进行定制，然后采用金属增材制造的方法对多孔结构进行精确制造。采用增材制造手段制造多孔植入体主要有SLM和EBSM两种工艺。SLM技术能够直接由三维实体模型制成最终的金属多孔植入体。目前可使用的材料包括钴铬合金、钛合金和不锈钢等。由于激光聚焦后具有极细小的光斑，成型后的零件尺寸精度小于0.1mm，不锈钢和钴铬合金零件的相对密度能达到99%以上。SLM工艺适合加工形状复杂的零件，适合小批量生产。EBSM技术可成型多种金属材料，由于具有真空保护，电子束能量利用率高及成型残余应力小等特点，该技术适用于成型稀有难熔金属及脆性材料。目前可对生物医用金属材料如钴铬合金、钛合金和不锈钢等精确成型。EBSM成型零件速度比SLM块，但精度不如SLM。SLM和EBSM两种方法在金属植入体的制造方面有明显的优势。在金属增材制造技术中，SLM技术具有成型精度高、可以制造任意复杂结构零件的特点，在生物医用个性化零件制造领域有较大的应用前景。较之传统工艺有两大优势，首先，它可以非常真实的根据病人CT数据把骨头重建出来，其内部细微结构可以完全模仿骨骼的结构；其次，它可以通过细胞在材料表面附着机理的研究进行细胞表面工程化，从而控制表面孔隙率、孔隙流向、结构等。本文参考《面向植入体的多孔结构建模及激光选区熔化直接制造研究》。 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：増材制造技术在医学领域的应用问题及带来的新设计理念

选区激光熔融是一种直接使用3D CAD数据作为数字化源头的金属添加式流程，直接通过CAD数据导出行业标准格式STL, 成型高密度金属产品。金属粉末层层堆积, 同时大功率的光纤激光把金属粉末层层熔融在一起形成最终产品。常用金属粉末包括不锈钢、模具钢、钴铬合金、钛合金、镍基合金以及铝合金等。医疗领域金属打印在医疗领域具有广阔的应用空间，主要用于口腔及植入体的制造，所使用的材料包括钛合金、钴铬合金等。在口腔领域，牙冠的制作是其典型应用，可有效避免沙眼多、缩孔变形、经常返修等问题，几十微米的激光制造光斑可保证较高的精度，在成本降低的同时，制作效率和性能大大提高。此外，在口腔领域金属打印还可制作牙桥、支架以及上下颌骨等产品。口腔领域的应用主要体现在外用方面，而植入体则是通过手术植入人体内部进行使用，如人体髋关节、颅骨以及其他部位的骨骼等。骨科产品，多采用钛合金材料，与人体具有优异的生物相容性；表面网状结构可以减轻植入物的重量；定制化设计可以保证产品完全适应病人的个体需求。相比较传统工艺, 表面涂层粘合度更高, 表面结构根据不同临床病人要求更加灵活。对于植入人体的产品都存在安全性风险，因此保证产品质量，产品须在在ISO13485医疗管理体系下制造，通过ISO 10993体系下的医疗产品生物相容性评估；产品具备3种形式提供，刚加工完原始表面，光顺或抛光状态，以医药和健康产品注册法规机构注册。2．航空航天领域在航空航天领域，减重意味着节省更多的燃料、运送更多的物资从而降低成本。拓扑优化主要用来帮助工程师们找到能够满足要求的最佳概念设，优化给定设计空间里的材料分布，同时保证零件的性能不受影响。采用传统的制造手段往往无法对拓扑优化后的零件进行加工，而增材制造的灵活性恰好解决了这一制造难题。拓扑优化和增材制造相结合为传统制造方法无法处理的复杂形状打开了可能性，为航空航天减少零件重量、零件数量、制造成本提供了可能。拓扑优化航天零部件阀门部件拓扑优化卫星部件3．汽车等工业零部件应用领域与航空航天领域类似，金属打印的一个突出特点即直接制造，避免了开模带来的高昂成本，在赛车制造领域优势明显。法拉利赛车高温合金部件方程式赛车Titanium64钛合金轮毂适配器摩托车钛合金传统悬架系统(左);模具钢机床钻头(右)金属增材制造也可制作更加精密的钻头，由于在刀具主体内部具有冷却剂供给通道，传统的加工手段只能在一定范围内对通道进行加工，因此限制了钻头的制造尺寸，通过增材制造手段可以设计并制造出适用于更小钻头的螺旋型通道，可以制作小至8mm的刀片钻头。 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：金属增材制造技术面向工业制造和模具领域的应用