图片含TCT广告内容 Stratasys公司正在探索与Desktop Metal公司并购，截至英国时间25日上午，这两家公司已经确认了合并其业务的最终协议。 该协议是一项全股票交易，合并后的公司估值约为18亿美元。预计并购将在2023年第四季度完成，但须符合客户的成交条件和两家公司股东的批准，Stratasys公司的股东将持有合并后的公司约59%的股份，Desktop Metal公司的股东将持有约41%的股份，两者都是在完全稀释的基础上。 在旋风般的24小时之内，增材制造两大巨头合并的引起了行业内的广泛讨论，虽然并购案的新闻报导似乎有些突然，但这笔交易并非凭空而来。 作为增材制造行业专业媒体，TCT也在第一时间报道了这一消息，TCT也有幸参与旁听了两家公司与联合交易投资人的电话会议，以下是截至目前TCT了解到的情况。 提前预约2023年TCT亚洲展 并保存好您的参观确认函 （含TCT广告） 两家公司已经达成了全股票交易 通过全股票交易，股东可以用他们目前所持股份换取并购后公司的股份。举个例子：Desktop Metal 股东持有的每股 Desktop Metal A 类普通股可换取 0.123 股 Stratasys 普通股。 虽然这会稀释当前股东在 Stratasys 中的股权，但理论上它会被 Stratasys 收购 Desktop Metal 的所有资产所抵消。两家公司认为，这些业务及其资产的结合将使他们能够在 2025 年产生 11 亿美元的收入，“到 2032 年，合并后的新公司潜在市场总额将超过1000亿美元，具有巨大的上升潜力。” 3D打印行业增长预测（图片来自 Stratasys） 通常情况下，股票换股票的合并被认为比现金换股票的合并更有效、更简单，而且不会影响到收购公司的现金状况。这可能是该交易如此迅速地获得董事会一致批准的原因。 并购活动频繁 自新冠疫情爆发以来，增材制造行业一直在经历一波又一波的并购活动，Desktop Metal和Stratasys可以说是近几年并购活动的高频参与者。 通过收购EnvisionTEC、ExOne、Aidro和Aerosint等公司，Desktop Metal已经收购了近十家公司，从最初的金属增材制造设备厂商扩展到3D打印聚合物、复合材料、木材和医疗设备全产业链。与此同时，Stratasys公司保持了对聚合物领域的专注，但仍然收购了RPS、Origin、Xaar 3D和Covestro Additive Manufacturing的业务和技术。 这些并购案都是是在全球经济衰退的背景下发生的，俄乌战争和天然气供应枯竭激化了后疫情时代的供应链问题，国际业务变得更加困难。 此次并购将带来哪些影响？ 根据近期TCT了解到的信息，大多增材制造设备厂商都表示完成机器销售的目标略有困难，公司“钱袋子”正在收紧。对于任何一家公司来说，如果产品的转移数量未达到预期，就会影响他们的收入来源和盈利能力。即使是一家上市公司，这也会影响其股票价值。Desktop Metal目前的市值约为5.62亿美元，比上市时减少了约20亿美元， Stratasys目前市值为11亿美元。 Desktop Metal 和 Stratasys 合并数据（图片来自 Stratasys） Desktop Metal经历了两轮裁员和厂区的整合。先是在2022年6月裁员12%，而后2023年2月裁员15%。2023年第一季度Desktop Metal 财报显示，这些措施节省了合计1亿美元，公司将“继续保持在减少开支结构、扩大利润并推动盈利的轨道上。 Stratasys的并购对象为何 会是Desktop Metal？ 早在Desktop Metal公开披露有关Studio和 Production 金属增材制造系统的诸多细节之前，Stratasys 就是首批为其提供资金支持的公司之一，它还在 2017年与Desktop Metal达成了分销协议。虽然Stratasys在Desktop Metal的股份规模尚未可知，但该公司的创始人Scott Crump也曾担任Desktop Metal 的董事会观察员。身处这一职位，Crump虽无权对董事会讨论的主题进行投票，但可以出席并参与董事会会议。这使他能够在整个讨论过程中获取并了解到董事会成员提供的信息。…

3D打印技术参考注意到，黑格科技将于6月1日发布一款名为UltraCraft Reflex的专业级桌面3D打印设备。笔者咨询该公司获知，该设备是黑格科技首次推出面向消费端的3D打印机。官方发布的品牌宣传片回顾了公司联合创始人团队创业初心，并展望了桌面3D打印的发展前景。 黑格科技是一家以3D打印应用和数字化智能制造技术为核心的创新驱动型科技公司。公司从应用需求出发，整合3D打印、材料研发、人工智能、软件开发及大数据处理等技术，在齿科、消费电子、骨科、康复科、工业、文创等多领域都已形成成熟应用生态。在实际应用中，很多领域的数字化过程往往是从个性定制化生产开始，而传统规模化生产的局限性自此显现。黑格科技敏锐洞察到在齿科领域数字化转型发展空间，依托深耕多年垂直领域的技术积累，以及对产品研发的持续投入，赢得了应用市场对其产品和服务的普遍认可。 总的来说，黑格科技此前所推出的解决方案均为面向某一行业，属成熟的工业化产品。而在受众更为广泛的桌面3D打印市场，更不乏强劲的个性化创意需求。黑格科技即将发布的这款3D打印设备系列，定位于专业级桌面3D打印设备，针对目标人群提出了“IdeaShapers”的理念，立足于为创意实现提供一站式造物支持。 光固化3D打印技术能够制造高分辨率和精细特征的零件，桌面型光固化3D打印机更是普通消费群体所能使用的重要机型。近十年来，3D打印机对于个人玩家的接受度越来越高，一系列优秀的创意通过消费级的3D打印机不断涌现，这同时带来了消费级3D打印市场的繁荣，并涌现了一批不容忽视的新企业。3D打印技术参考认为，以高品质制造水平著称的黑格科技如能推出消费级产品，必将吸引大量潜在的消费者。 据官方消息，预计在6月1日，UltraCraft Reflex 3D打印系列设备发布当天会同步开启预售。该产品为智造而生，让创意涌动，致力于助力用户开启热爱与创造之旅，具体产品信息值得拭目以待。 注：本文为评论文章，含广告内容。 欢迎转发 主编微信：2396747576; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.麻省理工：使用陶瓷强化金属3D打印材料 2.好书推荐 |《增材制造先进材料及结构完整性》 3.围绕增材制造零件可靠性分析，概述增材制造方法的可重复性！ 4.使用知名国产DLP设备3D打印仿生晶格结构发表Nature子刊

注：本文内容由峰瑞资本委托发布，作者：颜黔杭。 十余年前，3D打印风头正盛。2012年，美国《时代周刊》将3D打印产业列为“美国10大增长最快的工业”。同一年，中国3D打印技术产业联盟正式成立，多地建设3D打印产业园区。2013年，德国提出工业4.0发展战略，旨在提升制造业的智能化水平，而3D打印是4.0战略中的关键一环。 淡出公众视线之后，3D打印并没有停止发展的脚步。 2019年，通用航空研发出世界上第一台采用3D打印组件的涡轮螺旋桨发动机。2022年，生物3D打印机制造出了心肌组织与毛细血管。2023年，Meta（原Facebook）宣布开发一款配备最新版OpenAI人工智能的3D打印机器人。 本月，中国的研究团队，通过干细胞分离、工厂化培养与组织化构建技术，用细胞培养出大黄鱼组织仿真鱼排。 3D打印过去数十年经历了怎样的发展？如今在哪些领域落地？未来又会有怎样的发展？在本篇报告，我们将聚焦3D打印，探讨以下问题： 3D打印如何与最新的AIGC技术相结合？ 为什么3D打印最先在航空航天和牙科落地？ 生物技术和3D打印相结合，会碰撞出什么样的火花？ 为什么说混合加工是3D打印的未来？ 3D打印有哪些优势和劣势？ 希望能带来新的思考角度。如果你也关注3D打印，或者在前沿科技领域创业，欢迎联系本文作者，峰瑞资本副总裁颜黔杭（qianhang@freesvc.com）。 互动福利 你认为3D打印会创造哪些新的机会？欢迎在评论区和我们聊聊。留言最走心的5位用户将获得《3D打印：从想象到现实》这本书。本书讲述了3D打印技术的突破性发展。期待你的分享~/ 01 /3D打印，给AI配上了双手 我们可以把3D打印理解为“聚沙成塔”。3D打印又称为增材制造，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料等其他材料逐层铺设打印，最后形成三维物体的制造方法。 无论是零维的点，一维的线，二维的面，最终都能聚合形成三维的实体。  就像在日常生活中，小孩子会用沙堆城堡，用积木搭建出想要的形状。我们可以把沙子理解成零维的点，被不断累加、堆叠之后，沙子就变成了三维的状态。 3D打印的起点是数字化的模型，终点是现实的物理实体。因此，3D打印相当于几何模型到真实物体的现实映射。3D打印和当下热门的大模型非常适配。人们可以通过大模型输出设计模型，再由3D打印机把物品制造出来。如果说AIGC与大模型是给AI配上了一支画笔，3D打印技术则是给AI配上了在现实中凭空制造物体的手。 2022年12月，OpenAI曾发布Point-E模型，只需几秒钟即可根据文本生成3D资产。 2023年5月，OpenAI再次发布了升级模型Shap-E，能够生成更高质量的模型。通过3D打印技术，这类由AI快速制作的3D资产，就能自动转化为物理世界中的真实模型。  ▲OpenAI发布的升级模型Shap-E生成的3D资产。图片来源：github 而Meta（原Facebook）也于2023年宣布开发一款配备最新版OpenAI人工智能的3D打印机器人。  ▲图片来源：3dnatives.com 关于3D打印的话题，近年来的讨论已经逐渐从过去30年的制造与材料科学的视角，转向了全新的领域。人工智能在3D打印领域的飞速应用，挑战了传统的3D模型制作方式。传统的制作方式，大多依赖设计师与工程师的专业能力。 借助于AIGC以及AI 3D扫描重建应用，即使是初级用户，也能轻松地创建大量属于自己的3D模型资产。 而ChatGPT这类具备逻辑能力的大语言模型快速崛起，让我们看到了通过简单语言交互即可实现3D打印工作的可能性。甚至在传统复杂的3D打印工艺编程上，大语言模型也展现出巨大潜力。未来，这类大语言模型能成为用户3D打印时靠谱的“老师傅”。 人工智能与3D打印，让人们打开了对未来的想象空间。然而，相比于借助其他领域的新技术，3D打印当前面临的核心工艺问题，比如力学性能有限以及表面精度不足，仍需由3D打印技术自身来解决。 这些挑战意味着新的技术创新机会。无论是从创业，还是投资的角度，抓住能解决当下3D打印工艺与应用局限的新技术，或许就拥有了成功的入场券。 / 02 /3D打印背后的工业哲学：减材VS增材 现代3D打印技术从何而来？  ▲图片来源: scitechdaily 日本名古屋市工业研究所的久田秀夫（Hideo Kodama）发明了利用大桶光敏聚合物成型的三维模型增材制造方法。 1980年5月，久田秀夫申请了与该技术有关的第一项专利。 1983年，美国人Chuck Hull成功发明SLA打印技术（Stereo Lithography Appearance，光固化成型技术），通过激光来催化光敏树脂成型，并制造出3D打印部件。 1986年，Chuck Hull基于SLA技术，创立3D systems copration。 1987年，公司推出了世界上第一台商业3D打印系统。 之后二十多年，各类新的3D打印技术（FDM、SLM以及CLIP等）不断诞生，打印的基础材料也从光敏树脂拓展到了金属粉末、生物墨水以及混凝土等等。 早在3D打印技术还没有爆红的2003年，隐形矫治就已经在运用3D打印技术制造牙齿模型。可以说，隐形矫治领域，是最早采用3D打印技术，实现批量化生产商品的民用细分领域之一。我们会在下文详细展开为什么3D打印机会最早广泛应用于牙科领域。 2008年，第一次有人穿戴3D打印的假肢（比如膝盖、脚、关节等）走上街头。 2012年，3D Systems推出世界首款开箱即用3D打印机Cube。  ▲Cube打印机&打印出的物体。图片来源：Amazon 随着2008年FDM和2013年SLA的关键专利到期，相关技术逐步开源，消费级3D打印市场迎来诸多新玩家，3D打印第一次出圈走到了大众面前。 在硬件方面，自2014年开始，消费级3D打印机热潮涌起，创想三维、3D Systems等公司推出更具性价比和易用性的产品，人们开始展望3D打印技术走入各行各业、家家户户的未来。 一场即将颠覆的制造技术革命正在酝酿之中。人工智能带来的智能化以及硬件的不断进步，让3D打印技术的爆发看起来指日可待。 然后，过去近十年，3D打印仍然像一种稀有商品，仅在工业的某些特定领域以及海外极客的工作室中出现。 关于3D打印的质量、材料、用户体验以及有限的应用场景等问题，一直存在争议，但这并未阻止3D打印技术的发展。在牙科及航空航天领域，3D打印新技术稳扎稳打，为行业实实在在降低了成本，提高了效率。 我们在上文提到，3D打印有个别称之一叫增材制造。工业制造领域有两大类制造思路，一种是减材制造，另一种就是增材制造。 减材制造起源于工业革命。火车、轮船、电机以及汽车等传统机械产品，都是减材制造的产物。减材制造通过各种方式切割、去除原始材料，制造出零部件与工具。这个过程中，材料会损耗。比如现代金属制造业，使用的车、铣、刨、磨、钻等切割工艺，就是减材制造技术。 而在3D打印过程中，材料不断增加成型，正好与减材制造工艺相反，因此被称为增材制造。 从本质上，减材与增材最根本的区别在于，减材的材料与成型过程是解耦的，而增材的材料与成型过程是耦合的。耦合和解耦是系统工程中常用的概念。 耦合可以理解为各个部分之间的连接程度，在高耦合的系统中，各部分之间的依赖性强。在低耦合系统中，各部分之间相互独立。解耦是指将高耦合的系统改成低耦合的系统。 用减材的思路生产物品时，无论是使用了什么锻造方式或者处理工艺，从最初的材料到成型的物品，都近似保持了原有的材料力学特性和强度。 例如制造减速箱齿轮，所用的材料是经由齿轮钢材锻造而成的齿轮毛坯，然后再进行切削处理，得到最终的成品。最终，齿轮的材料力学性质主要由毛坯决定。 增材则是一个耦合的过程，物件最终的力学性能和微观结构与成型工艺息息相关。骨科植入材料是非常典型的例子。人们通过改变材料的孔隙率，调整植入材料的强度，从而更适配不同类型的人体组织。这是普通的金属材料加工技术很难实现的。 具体而言，两种工具制造思路各有优劣。 减材的优势在于，适用于大批量生产；成型精度更高，表面质量更好；减材类型的打印技术已经成熟，门槛低；利用减材技术打印的产品，有更好的成品力学性能。 减材的劣势在于，很难加工结构复杂的或者微型的零件。其次，如果使用减材技术，材料利用率相对较低。比如，在航空制造领域，以飞机中框架为例，需要用大约3吨的毛坯材料，才能制作成150kg的成型零件。  ▲图片来源：NC Military Business Center 增材适用于小批量生产；加工性强，能制造极端复杂的几何结构。增材制造的利用率高，制造流程简单。 比如，在牙齿正畸领域，制作牙齿模型、人工牙冠以及牙齿贴片等等，如果利用传统方法，制作周期往往需要6到7天，如果采用3D打印，制作时间会缩短到数十分钟。 但增材的劣势也很明显，加工出的物品力学强度可能有限，整体质量可能不如使用减材技术制造的产品。比如，常见飞机发动机叶片对应的金属材料，很难用3D打印来实现。发动机在严酷的高温工作环境中作业，需要单晶钛合金这类非常特殊的金属材料进行减材成型，才能满足发动机的性能要求。 理解了增材和减材背后的底层逻辑，我们就能更清楚地意识到为什么3D打印还存在一些缺陷，以及为什么现在3D打印能够在部分行业应用，而没有被更广泛地应用。 / 03 /3D打印的流程 了解了3D打印的发展历史，我们再来把目光聚焦到3D打印的具体流程。与传统制造工艺相比，3D打印流程并不复杂，包含模型设计、加工规划、打印成型以及后处理这四大步骤。借助这些步骤，3D打印把数字世界，映射到真实物理世界。 ▍模型设计 在模型设计阶段，3D打印主要利用创成式设计这种技术。 创成式设计以拓扑优化技术为基础，在给定的设计目标下，例如轻量化、提高散热性能等等，直接生成满足需求但结构复杂的设计。这样的复杂结构，难以用传统减材制造工艺实现，我们很难做出内部镂空，但强度保持不变的结构。如今，这些问题都能都被3D打印解决。 市场中已经有在3D打印、工业设计软件领域发力的创业公司。比如，峰瑞已投企业优解未来是国内为数不多的，自主研发新一代智能设计拓扑优化SaaS平台的公司。 ▍加工规划 在加工规划环节，需要先把3D打印模型逐步“切片”，分解加工步骤，生成打印轨迹规划。此外，还要给3D打印模型设计支撑结构。打印过程中，物品需要有一定支撑，保持稳定性。 ▍打印成型 加工规划完成后，人们需要把一系列加工代码发给打印机。打印技术有许多种，比如选择性激光烧结、选择性激光熔融、光固化成型技术等等（具体详见下图）。  ▲3D打印相关技术。图片来源：亿渡数据 ▍后处理 打印成型并不意味着结束，还涉及非常复杂的后处理，比如去掉支撑结构、上色、精加工、打磨等等。后处理这道工序主要是为了弥补3D打印本身性能的不足，提升成型物体的精度与表面质量。 / 04 /3D打印的优势 ▍几何复杂性 3D打印提升了制造的灵活度，能实现高度个性化定制。一些结构复杂的设计，3D打印也能够实现。 ▍材料复杂性 人们可以通过3D技术，打印多孔结构或者多种材料复合的结构，让物品实现强度、功能等不同梯度的变化。 ▍层次复杂性 传统加工技术难以实现多尺度跨越加工。而3D打印技术的跨度非常大，可以用同一种技术原理，覆盖从微观到宏观的制造。 在微观制造尺度，2016年，科学家利用3D打印领域里的双光子直写技术，制成了目前世界上最小的用于肠胃检查的内窥镜。  ▲图片来源：格物者 在宏观制造尺度，2020年，河北工业大学团队打印出长达28米的新版“赵州桥”。  ▲河北工业大学3D打印赵州桥全貌。图片来源：河北日报 ▍功能复杂性 在工业领域，复杂的结构需要将每个零件单独加工，再装配到一起。把复杂的零件一体化，是工业领域对3D打印需求最大的地方。 / 05 /3D打印的缺点 当前3D打印有哪些缺点，这些缺点导致了3D打印不能在某些领域应用？或者即使应用，也要增加成本来补足缺陷？ 第一，力学性能有限。  ▲图片来源：3D打印技术参考 3D打印有可能出现表面与材料内部存在粉末未熔、微裂纹、孔隙等缺陷，因此零件的力学性能，例如强度、耐磨以及抗疲劳均不如减材制造的零件。为了保证成型物品性能，人们需要选用高价的原材料，以及更保守的工艺设计，最终成本变高，耗时增多。 第二，表面精度不足。 如果我们借助减材技术，比如车削、铣削、磨削等等，物体表面精度会更高。如果用3D打印，只能通过后道工艺，继续打磨，或者进行化学抛光。但这些后道工序会增加成本。  ▲左图为3D打印直接成型的物品，右图为经过后处理的物品。图片来源：3D打印技术参考 力学能力有限以及表面精度不足这两大缺点，限制了3D打印技术在其他领域的应用。如果3D打印想要应用在更多领域，需要改进这些缺点，或者提高后道工艺的效率。 / 06 / 为什么3D打印最先在航空航天和牙科落地？ 目前，在医疗保健、航空航天、汽车和体育用品等领域，都能看到3D打印技术的身影。而航空航天和牙科领域，3D打印技术被应用得尤为广泛。这两个都是典型的高附加值、高客单价行业，3D打印技术能够助力这两个行业提高产品成型的效率。 ▍航空航天 20世纪以来，几乎最新、最好的制造技术，第一时间都被用在了航空航天领域。 比如50年前的CNC技术（Computerized Numerical Control，计算机数字化控制，利用数字化对机床运动及加工过程进行控制），以及如今的3D打印技术。 为什么航空航天领域适合使用新技术？ 航空航天是典型的高附加值、高客单价、小批量、高迭代、多SKU的行业，一个零件的造价可能高达数十万甚至数百万。航空航天在轻量化、复杂结构的一次成型、节省材料以及灵活验证迭代等方面的制造需求，跟3D打印的属性非常契合。 “锤子”和“钉子”匹配得恰到好处，航空航天可以说是3D打印在工业界应用最多的细分领域。 比如，通用航空于2019年研发出了世界上第一台采用3D打印组件的涡轮螺旋桨发动机。 发动机里的中框组件，原本由300多个单独的零件组装而成。通用航空通过结构优化，将中框组件变成了单一的零件结构，借助3D打印实现一体成型。3D工艺让中框组件轻量化的同时，也降低了制造成本。  ▲涡轮螺旋桨发动机的中框组件由过去的300个零件优化为一个。图片来源：3Dprint.com 此外，美国国家航空航天局（NASA）通过3D打印技术，制造出了火箭发动机喷嘴，并于2014年成功点火试飞。 NASA的工程师称，“如果用传统制造方法，要造163个单独零件然后再组装起来，但3D打印只需2个零件，不仅节约了时间金钱，而且造出的部件能提高火箭发动机性能，减少失败可能性。” ▍牙科 除了航空航天，3D打印也在牙科领域被广泛应用。 牙科领域的需求特别个性化，尤其是正畸过程中，每个阶段牙齿都会有变化，需要定制化、分阶段的技术方案。如今在牙齿正畸领域，钢丝牙套逐渐退出大众视野，隐形牙套取而代之。 隐形牙套技术是典型的交叉学科技术，涉及口腔医学、计算机科学、生物力学、3D打印以及材料学等多学科的知识。制作隐形牙套时，很多环节需要3D打印技术。比如牙医设计矫正方案，要用到3D动态设计软件。制作牙模，也要用到3D打印机。  ▲图片来源：创想三维 传统制作正畸牙模需要多次取模、制作、调整，而且会有一定的精度误差。而3D打印技术通过数字建模，减小模型误差，能够提制作出精密度更高的牙齿模型。 我们在上文提到，3D打印出的物品力学性能有限，为什么这项技术还能在牙科以及航空航天领域广泛应用？ 3D打印的牙齿模型并不会直接作用于患者，只是为了制作牙齿模型，帮助牙科医生制作矫正器。大多数矫治器是用高分子材料，压在牙齿模型上倒模出来的，3D打印只是解决了过渡期间的需求。不过目前也有少数机构，通过更精细的3D打印技术，制作矫正器。 航空航天领域也是如此，人们一般不会将3D打印材料用在精度要求极其高的器件上。很多火箭也都是一次性的。 / 07 /生物3D打印，超越人类想象力的技术 除了航空航天以及牙科领域，未来3D打印也有望被更广泛地应用于生物3D打印。生物3D打印是指用含有活细胞的混合物作为基础材料，打印出活体组织器官。 3D打印在生物领域的应用大多处于探索阶段。根据贺永等浙大学者的梳理总结，生物3D打印大致可划分为4个层次：  第一层次为制造无生物相容性要求的结构，比如目前广泛应用于手术路径规划的3D打印等； 第二层次为制造有生物相容性要求、不可降解的制品，比如钛合金关节、缺损修复的硅胶假体等； 第三层次为制造有生物相容性要求，可降解的制品，比如活性陶瓷骨、可降解的血管支架等； 第四层次就是狭义生物3D打印，即操纵活细胞构建仿生三维组织，比如打印药物筛选及机理研究用的细胞模型、肝单元、皮肤、血管等。   目前在生物领域，类器官被称为模拟体内微环境最好的技术之一。类器官是在特定培养条件下，使用原代组织、胚胎干细胞或诱导的多能干细胞在体外生成的一种微器官。 人们已经制造出肝脏、胰脏、胃、心脏、肾脏甚至乳腺等在内的各种类器官。类器官被应用于癌症研究、药物筛选和精准医学领域。但它仅仅在一小块定向培养的微小组织内模拟体内微环境，距离更大尺度的模拟依旧存在距离。 如果我们能直接用3D打印技术，打印出心脏或者肝脏，同样可以用来测试药物，辅助药物研发。2016年，生物3D打印企业Organovo与罗氏制药公司合作开展了一项药物测试，测试结果表明，3D打印的肝脏组织可以被用于区分多种药物的毒性水平。 相比于形态微小的类器官，这些仿生器官从更大尺度上，复刻了生物组织，提供了更丰富的体内环境模拟反馈。  ▲实验室通过改进后的六轴机器人，打印血管及心肌组织。图片来源：《Bioactive Materials》 《Bioactive Materials》发布的研究显示，2022年，有实验室将六轴机器人改造成为生物3D打印机，打印出了心肌组织。这个心肌组织还分布着毛细血管，并在体外维持了六个月的搏动。 既然2022年，已经有实验室能做到这样的打印能力，或许未来，3D打印的生物器官可以被更广泛地用于药物测试。 当然，不止是药物研发，3D打印可能会助益整个生物领域，反哺生物技术研发。 2019年，《微型机器》发表研究称，学者通过改进生物3D技术，打印出感觉神经元。感觉神经元是外周神经系统的一个重要组成部分。未来，当更多类型神经元细胞被成功打印之后，学者就能更直观地观察脑科学技术的效果，从而研发出更精准的脑科学治疗技术。 / 08 /3D打印技术的未来——混合加工 直到今天，3D打印的应用领域还不够广泛。 因为3D技术很难实现规模化生产，人们大多用3D打印技术来实验产品设计或者生产小批量的产品。 在线制造平台HUBS2022年发布报告，调查了人们如何应用3D打印技术。其中62%的受访对象选择用3D打印技术来打样，17%用来制造单批次的零件，11%用来生产多批量的零件，8%用来生产工业制造所用的固定装置，2%用来做美学设计，比如打印鞋子。  ▲图片来源：在线制造平台HUBS 在成本方面，3D打印与传统金属加工工艺差别很大。传统工艺拥有规模效应，当加工量达到一定量级，边际成本将非常低。而3D打印成本下降的速度，远远慢于传统工艺边际成本的下降速度。 图片中有两条线，橙色的线表示传统的制造成本，蓝色的线表示3D打印的制造成本。 两条线的交点就是break-even point（收支平衡点）。如果产品制造数量在这个点左侧，3D打印更具优势。如果产品数量在右侧，那么传统加工方式更具优势。 这也解释了，为什么在航空航天域以及牙科之外，3D打印没有被大规模广泛应用。几乎大部分行业都存在break-even…

 一、内容简介 结构完整性是自工业革命发展起来的一种主要基于断裂力学的工程装备抗疲劳设计思想。但与传统铸造、焊接、锻造等成形材料不同，增材过程形成了难以除去的内部缺陷，是制约增材结构应用于高端装备的瓶颈技术之一。同时，鉴于增材制造“数字建模、分层制造、逐层叠加”释放出的巨大设计空间，一些负泊松比、零剪切模量等新型结构制造成为可能，在航空航天、国防军工、生物医学、高速列车等领域展现出巨大的应用潜力。《增材制造先进材料及结构完整性》在系统总结国内外研究进展的基础上，把“结构完整性”概念引入增材制造材料及部件的力学性能设计与可靠性评价中，推进增材制造在重大装备研发中的广度与深度。同时，一些新的技术或概念，如X射线原位成像、人工智能算法、智能材料结构、图像有限元建模等也在本书中进行了阐述。 本书可为从事增材结构设计、工艺优化、装备研发、性能评价等领域学者和技术人员提供参考，也可作为力学、材料、医学、信息、机械、控制等学科的高校院所研究生和教师授课的参考书。 二、前言 增材制造被称为新一轮产业革命的代表性技术之一，在航空航天、生物医疗、国防军工、轨道交通等领域显示出了巨大的发展潜力与应用效率。然而，金属增材制造在高端装备关键承力部件中还鲜有公开报道，亟待解决的共性技术科学问题主要有微观组织、残余应力、表面质量和内部缺陷等4个方面。同时，基于上述4个方面的增材材料及部件的结构完整性评价已成为国内外前沿研究课题，也是金属增材制造技术走向高端装备必须通过的核心环节。其中，通体或广域分布的内部缺陷称为增材制造发展的顽疾，而其他3个方面均可通过工艺优化、后热处理、机械加工等手段予以有效缓解。本书在简要叙述了增材制造技术的基本概念及内涵后，分章节论述了典型增材制造的微观组织、缺陷行为、表面质量和残余应力及其对拉伸性能和疲劳性能的影响，重点讨论了基于高分辨X射线三维成像的缺陷统计表征方法及缺陷与疲劳强度和寿命的映射关系，对人工智能在增材工艺-组织-缺陷-性能的跨尺度关联建模中的应用也进行了介绍。 与此同时，基于金属增材制造技术的先进结构设计及评价研究引起了材料冶金、计算力学、实验力学、先进制造等领域学者的广泛重视。其中，在增材制造复杂结构时，探索外部激励后的变形损伤行为，成为学科研究前沿。与此同时，作为一项诞生于2000年的新兴交叉学科研究方向，超材料结构曾两次入选美国《科学》杂志“世界十大科技突破”，更被美国国防部列为21世纪六大颠覆性技术之一。点阵结构是由杆件组元或薄面板组元沿着空间取向排布构筑的二维或三维胞元结构，可以产生超常规的机械和力学性能，具有优异的比强度、比刚度、抗冲击吸能、减振降噪、弹性波调控等多功能一体化的综合性能优势。随着增材制造技术的快速发展和应用，点阵结构设计-制造-功能-应用一体化得到快速发展。本书在第8章和第9章对增材点阵结构的力学设计及图像仿真方法进行介绍。 作者自2005年攻读博士学位至今，坚信金属增材制造必将在长寿命高可靠性重大工程装备中得到运用，见证了中国增材制造技术的发展壮大之路，有幸自2012年以来引入同步辐射X射线三维成像技术开展增材缺陷与疲劳演化关系研究，在对高铁关键结构（车轴、构架、车体等）进行疲劳行为研究中提出了“时域阶梯评估方法”，认识到金属增材制造材料及部件的抗疲劳设计与评价已是当前亟待开展的重大技术课题，进而提出了增材制造结构完整性概念。 本书共11章，由西南交通大学胡雅楠博士、吴圣川研究员、吴正凯博士、吴文旺副教授和钱伟建博士共同撰写，在结构完整性框架内，围绕增材材料的力学性能和疲劳性能，以实验分析、理论建模和图像仿真为手段展开叙述。由于从事增材制造材料结构强度及寿命评估研究时间不长，知识深度与认识能力有限，行文中难免有疏漏甚至错误之处，恳请大家批评指正。三、目录左右滑动查看左右滑动查看   四、作者简介 胡雅楠，博士，西南交通大学力学与航空航天学院讲师，硕士生导师。主要从事增材制造结构完整性、极端力学行为研究、材料疲劳损伤行为的先进光源原位表征。在 Nature子刊、Int. J. Fatigue、Mater. Design、Mater. Sci. Eng. A等期刊发表论文20余篇，引用量700余次，3篇论文入选 ESI高被引论文，单篇最高引用次数160余次。合作出版专著2部。曾荣获2022年度中国质量协会技术奖一等奖、2022年度中国交通运输协会科学技术奖一等奖等。 吴圣川，四川省学术与技术带头人，西南交通大学“扬华学者”、轨道交通运载系统全国重点实验室研究员，博士生导师。主要从事先进材料结构的高分辨原位试验系统研发、疲劳损伤多维多尺度表征研究及应用工作。以第一/通讯作者在Nature子刊、Acta Mater.、Int. J. Fatigue等顶刊发表论文100余篇，8篇论文入选 ESI高被引论文，Elsevier中国高被引学者和全球前2%影响力科学家。出版专著5部和教材1部，参编国家标准3部，授权专利15件和软件10件。担任疲劳顶刊Int. J. Fatiuge编委和断裂顶刊Eng. Fract. Mech.客座主编及Tomo. Struct. Mater.创刊编委等。现任第八届计算力学软件专业组秘书长、中国材料研究学会疲劳分会理事、中国腐蚀防护学会环境断裂专委会委员等，在国际会议作特邀报告20次。主持/参加国家973项目及国基青年、面上、联合、重点及军科委和企业项目等30余项。曾荣获四川省科技进步二等奖（排名1/8）、中国质量协会技术奖一等奖（排名2/15）、中国铁道学会科技进步一等奖（排名2/25）等多项奖励。  吴文旺，上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系副教授、博士生导师。本科、硕士和博士分别毕业于中国科学技术大学、清华大学、瑞士洛桑联邦理工大学，主要研究领域为机械超材料、增材制造轻质多功能复合材料与结构力学设计及性能评价、数据驱动和人工智能技术在机械超材料力学设计及多功能一体化领域的应用。在Prog. Mater. Sci., J. Mech. Phys. Solid等固体力学、材料科学顶级期刊以第一作者、通讯作者身份SCI论文70篇，SCI他引次数2300余次。主持国家自然科学基金 2 项（青年项目、面上项目）、军委科技委国防科技创新特区163重点项目（1 项）。 吴正凯和钱伟建为西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室博士研究生，导师为吴圣川研究员。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。 欢迎转发 主编微信：2396747576; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.首款用于激光烧结3D打印的PLA粉末，可为PA12提供生物基替代品 2.机械臂砂型3D打印机和智能化产线，峰华卓立推动铸造产业升级 3.采用3D打印制造整枚火箭？Relativity工厂内部曝光 4.3D打印后处理过程复杂，自动化趋势明显，市场规模将达18亿美元

物业工作周报5月17日，工业级3D打印领航企业华曙高科携手合作伙伴先风三维、巴斯夫、大众汽车、飞而康、常州工学院、上海黑焰医疗、上海联泰在江苏常州共同举办了3D打印创新及产业化论坛。  此次论坛以“共话尼龙增材创新，引领增材量产未来”为主题，聚焦加工服务、汽车、医疗等行业的增材制造技术创新，并实地探访国内专注尼龙加工服务超10年的龙头企业先风三维，积极探索增材制造的批量生产之路。 会议由华东区大区经理单少华主持。 自主创新助力增材制造产业化 李世超，华曙高科全国销售总监 当前，生产企业正面临向批量化终端零部件生产的转型，为满足市场需求，华曙高科在设备风场、效率、稳定性、成本控制等方面做了一系列创新，近期发布了面向批量生产的金属3D打印解决方案FS511M及FS350M。未来华曙高科将一如既往，持续创新研发新产品，推动3D打印产业化发展，帮助更多的合作伙伴迈入增材制造批量化生产的时代。  持续创新：构建高分子增材制造综合竞争力彭云鹏，华曙高科高分子产品事业部产品工程师 增材制造生产面临的挑战包括生产效率、稳定一致性、工件质量、产能等，作为SLS技术的创新引领者，华曙高科在高分子增材制造技术领域不断探索，持续创新，进行了设备、材料、软件、应用和技术服务等全产业链的布局。 - 新软件体系，尺寸更准，装配类工件精细校准 - 开源材料体系，更多高性能材料选择 - 更大尺寸540mm高缸403设备 同时，华曙高科开创了CAMS、Flight、PA6、PEEK、TPU等多个技术高峰，自主研发了PA12系列及PA6材料，并与合作伙伴携手，为客户提供近20种高分子3D打印粉末材料，并配置多激光器实现更高水平的生产力，为用户带来更具成本效应的批量化SLS解决方案。 精准满足客户的强烈要求许龙，常州先风三维科技有限公司副总经理 先风三维十多年来专注于选择性激光烧结SLS技术，为医疗、汽车、消费品及电子、教育和航天航空等领域用户提供高效稳定的“设计与制造”3D打印一站式智能制造解决方案。目前先风三维拥有11台华曙高科多型号高分子3D打印设备，包括403P系列、Flight 403P系列等，每年打印工件超过300万件，已实现批量生产，其规模在行业内处于领先水平，开辟了一片全新的市场应用领域。  高性能材料及创新应用，促进增材制造产业化黄剑，巴斯夫（中国）有限公司中国区销售经理 介绍了巴斯夫一系列前沿海外案例，以及不同材料在不同行业的应用。多年来，巴斯夫Forward AM与华曙高科开展了一系列增材制造材料、工艺等创新研发合作，Forward AM增材制造中心配备了包括华曙高科高分子设备在内的20多台3D打印机，开发了面向SLS、MJF以及FFF技术的多种高性能3D打印材料及创新应用，满足海内外不同应用场景的需求，促进增材制造产业化。 3D打印技术在汽车行业的应用与研究吴宏涛，大众汽车（安徽）有限公司高级工程师 工装夹具，是3D打印技术在汽车领域的一个重要应用。相较于数控机床加工，采用华曙Flight技术生产的3D打印夹具和固定装置所需的生产时间大幅减少，并且制造成本大幅降低，也不再需要备件库存。开发性能更好的3D打印材料将是3D打印行业的重中之重，同时也决定着3D打印行业未来发展，相信3D打印将在小批量和批量生产领域大显身手。  航空航天增材制造应用案例分享王旗，飞而康快速制造科技有限责任公司销售总监 在航空航天领域，增材制造为先进设计提供了更大的可能性，一体化，轻量化，个性化，快速化的迭代更新契合了当今迅猛发展的商业航天趋势。采用增材制造技术，可以突破传统减材制造的工艺局限性，减少由于复杂内部特征和复杂装配集成而产生的制造技术难题，飞而康科技作为国内领先的金属增材制造解决方案提供商，将用科技赋能“智造”，为客户创造更高的商业价值。  增材制造精密成形关键技术研发及产业化应用 祝世超，常州工学院航空制造工程系副主任 增材制造产业的高质量发展，依赖于关键技术的全面突破、技术体系成熟度的综合提升，表现在扩展材料种类、改善成形效率、革新质量控制手段、降低综合成本。目前，常州工学院进行了一系列增材制造精密成形关键技术研发及产业化应用，正努力建设成为以智能制造产业发展需求为驱动的政、产、学、研、用一体化协同创新的产科教融合生态圈。 数字化外科个体医疗一站式解决方案杨林，上海黑焰医疗科技有限公司运营总监 随着数字医学的快速发展，基于大数据的AI计算，专业软件及多学科团队协作（MDT）克服外科手术的视觉局限、进行仿真模拟，从单凭临床经验向数字化定量测算的智能化转型，根据最佳手术方案术前选择手术工具和器械，可以利用3D打印技术，设计生产个体化医疗器械；形成术前、术中、术后全链路数字化、精准化，高效化。从软件到硬件、从产品到服务，黑焰医疗提供“个体医疗数字工程中心”全链路整体解决方案。  光固化增材制造及产业化应用高兴彬，上海联泰科技股份有限公司北区销售总监 联泰科技拥有国内光固化技术领域最大份额的用户群体，其技术被广泛应用于航空航天、电子电器、口腔医疗、文化创意、教育、鞋业、建筑等行业，在工业端3D打印的应用领域具有较大的品牌知名度及行业影响力，致力于为多行业用户在“分布式制造”和“规模化定制”之间构建连接，不断融合、创造、演进全新商业模式，对3D打印行业、制造业乃至人们的生活方式带来变革。 演讲结束后，参会客户乘车前往先风三维实地参观3D打印创新中心，感受3D打印产业化、批量化生产的大趋势。   欢迎转发 主编微信：2396747576; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.机械臂砂型3D打印机和智能化产线，峰华卓立推动铸造产业升级 2.华曙高科-重磅发布批量金属3D打印系统FS511M和FS350M 3.意义重大！17天，浙江大学借助3D打印制作大黄鱼肉 4.麻省理工-通过SLM原位形成纳米碳化物和硅化物强化In718合金

物业工作周报近年来，随着增材制造应用面越来越广泛，终端用户对设备的需求也更加多样化。同时，批量生产的应用也对增材制造技术提出了更多的挑战，包括打印效率的提升、打印质量的稳定一致、生产和人工成本的控制以及用户体验的提升等等。     工业级3D打印领航企业华曙高科深入理解航空航天、模具、汽车、医疗等产业化用户的需求，充分发挥在增材制造产业化应用领域的丰富经验，通过自主创新，在增材制造效率、质量、成本、智能化等领域不断取得新的突破，推出更多面向产业化细分用户的解决方案。   5月12日，第五届SAMA增材制造产业发展大会在上海隆重举行，华曙高科执行董事、副总经理程杰先生在本次大会发布了面向量产的两款金属增材制造系统 ——FS511M和FS350M。这两款金属增材制造解决方案以大尺寸、小身材、高效率、高质量、安全智能等优势，为航空航天、汽车、模具、医疗等行业新应用带来更多的可能，加速工业级增材制造的批量生产的进程。  FS511M是华曙高科针对批量化增材制造推出的四激光双向铺粉金属增材制造设备，配备自研全套操作系统，可实现产线布局，其成型缸尺寸为540×540×670mm（含成型基板厚度），成型体积比友商同级别产品大93%，充分考虑航空航天、模具等应用领域生产要求，可成形材料包括钛合金、铝合金、不锈钢、模具钢、高温合金等。 FS511M一大亮点是采用全新优化的风场设计，多层风场加风墙设计，保证风场从右往左均匀分布，提升大幅面多激光打印均匀性，实现高质量长时间打印。 FS511M配备了华曙高科自主研发的粉末输送筛分循环系统，集新粉输送、溢粉回收及溢粉筛分功能为一体，能实现惰性气体保护下100%全闭环粉末管理，清粉效率高，安全可靠。 自主研发集成粉末输送、回收、筛分循环系统 大尺寸成型缸的转运效率和安全性是一大挑战，得益于华曙高科雄厚的自主研发能力，FS511M配备华曙自主研发的缸体“建造”、“清粉”及“取件”独立三工位，并拥有“一键转移”功能，取件方便，减少人工操作，避免取件过程中的机械碰撞，保护客户资产。 独立“三工位”设计，操作便捷，稳定安全 为确保成型质量，FS511M自主研发高效智能的智能铺粉检测监控系统，实现打印过程实时监测并记录，保证零件打印过程全程可追溯。在打印过程中，缺粉、塌陷、剐蹭、翘曲等铺粉瑕疵可自动识别，并智能补粉，有效提高打印质量，减少人工操作。 FS350M标准基板尺寸为425×350×50mm，标配4个激光器，具备同级别产品领先的激光器配置，确保高效生产，可打印钛合金、铝合金、模具钢、不锈钢等多种材料。 FS350M主机占地面积仅6㎡，支持高密度、高灵活性的工厂布局，大幅提升生产效率。 布局紧凑占地面积小 FS350M采用成熟的双向铺粉技术，在保证成品质量的前提下，缩短单层铺粉时间，缩短打印间隔时间，比传统单向铺粉效率提高38%。具备丰富的扫描策略，用户可自主选择高效率模式、智能模式、高质量模式，满足其个性化应用场景需求。 为确保打印质量，实现高精度搭接，华曙高科自主研发优化搭接策略+精校准系统，多激光搭接偏差≤土0.05mm。 与此同时，FS350M还配备了高效的智能粉末管理系统，能实现不停机连续供粉和多台设备供粉。可循环粉末管理系统还可回收打印过程中溢粉，经过筛粉处理后重新给打印中的设备供粉，降低客户使用成本。 华曙高科为所有用户提供完善专业的技术支持及售后服务，包括： 1. 设备整机质保1年，可向用户提供两次免费设备维护、保养。质保期后，亦可为用户继续提供满足需求的模块化设备维护、保养服务，以及备品备件耗材供应，根据市场情况合理收取费用； 2. 长期为用户免费升级公开发布的、具有自主知识产权的修复性软件； 3. 首次装机，为用户进行理论和实践结合的操作人员培训，并协助组织考核，考核通过后颁发操作授权书，方可上岗；针对用户长期性、定制化的需求，售后服务团队也可提供定制版培训方案。 一直以来，华曙高科致力于为用户最大化提升产能，满足市场多样化需求。未来将持续发布更多创新、产业化的增材制造解决方案，敬请期待！

2023年5月15日，西安铂力特增材技术股份有限公司与西门子（中国）有限公司签署战略合作协议，建立长期战略合作关系。铂力特董事长兼总经理薛蕾、副总经理杨东辉、西门子全球增材制造负责人Karsten Heuser、西门子（中国）有限公司数字化工业集团高级副总裁兼西部大区总经理姚峻等出席签约仪式。   此次签约，双方将在探索数字化工厂建设、金属增材制造设备研发生产等领域开展合作。西门子方将提供最新的自动化和驱动产品，以及相应的支持服务等，铂力特方将针对这些产品进行应用技术开发等工作。 姚峻博士表示：“增材制造能够大幅提升制造企业的生产灵活性，为制造业发展带来更多可能。西门子拥有覆盖增材制造全产业链的数字化解决方案，能够为增材制造企业提供更先进的自动化及驱动产品、更多样的应用、更智能的设计软件，充分释放其生产潜力。通过此次战略合作，西门子与铂力特将依托数字化技术开启合作新篇章，赋能增材制造落地更多行业，助力制造业加速实现高质量发展。” “铂力特设备线已与西门子开展多年合作，希望西门子能够与我们携手共进，探索、创新，协助铂力特开发更多智能、稳定、高质量、高效益的金属3D打印设备，共同推动工业4.0的发展进程。”铂力特副总经理杨东辉说。   此外，西门子一行还参观了铂力特企业展厅和智能制造厂房，并与铂力特方举行了座谈，深入讨论了金属增材制造应用发展现状与前景等问题。   智能制造，共创未来。铂力特与西门子将秉持共创共赢的理念，充分发挥各自领域的优势条件，在金属增材制造设备、增材制造数字化等领域开展合作，共同拓展增材制造行业应用，推进金属增材制造智能化进程。 西门子股份公司是一家专注于工业、基础设施、交通和医疗领域的科技公司。通过融合现实与数字世界，西门子赋能客户推动产业和市场变革，帮助数十亿计的人们，共创每一天。西门子自2014年起开始与铂力特建立合作，共同打造先进的技术和解决方案，确保设备成形过程的质量和安全性，使设备运行更可控，生产过程更可持续。 欢迎转发 主编微信：2396747576; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.西门子能源签署59吨区域金属3D打印零件制造协议 2.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 3.铂力特第1000台SLM设备顺利通过客户验收 4.铂力特2023一季度营收1.33亿，16万平米四期项目即将开建

01 论坛背景 为进一步加强军民融合背景下增材制造技术在航空航天领域的应用，故定于2023年5月24-26日在浙江宁波举办“2023中国航空航天增材制造高峰论坛”，旨在通过本届论坛，深入产学研交流、挖掘新原理、新材料、新技术，加快科技成果转移转化，进而推动航空航天产业的发展。 02 组织机构 指导单位 中国航空学会 主办单位 中国新材料产业技术创新平台 承办单位 宁波市航空航天学会 联合承办 宁波市军民结合产业促进会 协办单位 星箭科技股份有限公司 支持单位 宁波市科学技术协会 上海汉邦联航激光科技有限公司 江苏威拉里新材料科技有限公司 西安铂力特增材技术股份有限公司 苏州容智三维科技有限公司 中航迈特增材科技（北京）有限公司 罗恩研磨技术苏州有限公司 浙江天钛增材制造技术有限公司 宁波众远新材料科技科技有限公司 中国兵器科学研究院宁波分院 湖南华曙高科技股份有限公司 上海远铸智能技术有限公司 南京尚吉增材制造研究院有限公司 有研增材技术有限公司 四川航空工业川西机器有限责任公司 南通金源智能技术有限公司 宁波海天增材科技有限公司 上海云铸三维科技有限公司 合作媒体 DT新材料、3D科学谷、南极熊3D打印、 3D打印技术参考、3D打印资源库、 增材制造硕博联盟、两机动力先行、 Engineering Reports、材料plus、 蔻享学术、格智学院 材料学网、AM之家、 洞察金属增材制造（Metal AM Insight） 03 时间地点 时间 2023年05月24-26日 地点 浙江·宁波香格里拉大酒店 04 日程规划 05 会议主题 （包括但不限于） 主题一 航空航天增材制造产业化现状及进程 1.全球增材制造产业发展现状与趋势 2.航空科技与产业发展政策和规划 3.增材制造技术与高性能金属结构材料的发展 4.增材制造在航空航天工业的应用范围和研究现状 主题二 增材制造及其产品轻量化设计 1.航空航天产品创新设计、制造与应用 2.增材工艺的航天关键零部件整体轻量化设计 3.拓扑优化技术在航空航天结构增材制造设计中的应用 4.先进轻量化结构对结构优化及增材制造技术研究 主题三 航空航天增材制造关键材料与技术 1. 先进航空材料（含复合材料）与制造技术 2. 航空原材料工业的高质量发展现状 3. 复合材料生产的智能制造技术 4. 增材制造对装备制造与材料技术的影响 5. 金属增材制造和机加工等传统工艺的优势进行组合制造 6. 航空发动机材料研究…

近日，3D打印技术参考注意到美国白宫已于本月发布了更新版的《关键技术和新兴技术的国家标准战略》，很意外的是，3D打印技术并没有被包含在其中。然而外媒分析，认为这份文件并不能表明拜登政府将放弃为增材制造行业给予大规模的支持，而是证明了相反的观点——3D打印可能不再作为一种“新兴”技术对待，但同步的政策和资金支持从未中断，而且规模越来越大。 2023年4月，美国能源部三千万美元征集十吨级大型近净形部件制造技术。 2023年3月，美国陆军新授予1亿美元用于地面部队3D打印和数字化改造。同月，通用电气宣布计划在2023年向公司现有的制造设施投资超过4.5亿美元，其中GE航空与3D打印相关的资金将获得超过1600万美元，这些资金将用于设备升级，增强增材制造能力。全球最大的独立发动机制造商美国康明斯也宣布将投资15亿美元用于新技术，它也是首批拥有GE Additive金属粘结剂喷射平台的客户之一，并于2021年初将其第一个金属打印部件（柴油发动机喷枪头适配器）商业化。而借助包括粘结剂喷射工艺在内的金属3D打印是其实现清洁能源和净零碳排放目标的重要新技术。   2023年2月，美国海军战略潜艇项目执行办公室（PEO SSBN）执行主任Matt Sermon在美国海军工程师学会（ASNE）会议上表示，（美国）海军将需要继续大幅加大增材制造技术的部署力度，以满足未来十年的生产期限。同月，美国海军授权采用IperionX的回收再制造钛合金粉末为舰船3D打印制造泵组件。 2022年10月，美国白宫发布了更新版《先进制造业国家战略》，文件指出，美国必须继续投资和支持先进技术的研发，克服阻碍增材制造应用的关键技术障碍。同月，美国国防部网站发布了一项最新的制造技术提案，计划使用增材制造技术来设计和制造能够在极端条件下运行的高超音速武器和车辆系统。 2022年9月，美国空军间接资助SLM Solutions开发“世界最大”PBF金属3D打印机，并授予蓝色激光专家NUBURU第二阶段合同，开发基于蓝色激光的区域3D打印技术。 2022年，施乐液态金属3D打印机和Meltio3D的定向能量沉积增材制造装备分别被安装在了美国黄蜂级两栖攻击舰第2号和第5艘舰上；2023年3月，Markforged X7 Field Edition被安装在在新罕布什尔号弗吉尼亚级潜艇上。此外，亨廷顿英格尔斯工业公司（HII）最近被批准用于海军海上系统（NAVSEA）船舶的3D打印零件。 2022年7月，美商务部提供了370万美元支持推进金属增材制造标准化制定，用以提升这一重要行业的竞争力。 2022年5月，美国政府发起了推动美国3D打印及制造业发展的“AM Forward计划”，波音、诺格、通用航空、雷神、洛克希德·马丁以及霍尼韦尔，这些军事和准军事企业均同意参与该计划。 2022年2月8日，美国白宫发布的更新版《关键和新兴技术清单》(Critical and Emerging Technologies List，简称CET List)，列出了20个被视为关键新兴技术领域要素的大类，3D打印、可持续制造、智能制造和纳米制造均在其中。 这些证据表明，美政府只会增加并将继续增加对增材制造行业的财政、行政和意识形态支持。与人工智能和量子计算等领域的标准化相比，增材制造的进展可能存在差异，同时也可能远远落后于传统制造，但如果将其与所有其他工业4.0技术进行比较，增材制造的标准化处于领先地位。这表明在国家标准战略中提出的所有关于标准化的建议已经使增材制造领域相对成熟。 2022版《关键和新兴技术清单》包含增材制造 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。增材制造对其他技术领域具有重要作用，其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） 美国各部门对各战略目标的支持清单 美国仍然在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。 美国两党基础设施法的资金以及一系列相关的政府行动正被用于推动美国的先进制造业，这标志着将推动美国3D打印和其他先进制造技术的进一步快速发展。由于国家竞争意识的存在，对美国来说，对新技术领域尤其是先进制造技术的投入显得更为急迫，其力图确保与中国等国家拉开更大的差距，获得绝对的领先地位。注：本文内容来自3D打印技术参考，转载请依据转载须知。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.超越锻件│HRL 7A77 3D打印铝合金被批准用于新应用领域 2.3D打印后处理过程复杂，自动化趋势明显，市场规模将达18亿美元 3.NASA着力开发火箭发动机的多合金和多工艺增材制造 4.使用3D打印制造工装夹具，克服传统挑战的十个优势

3D打印技术参考注意到，增材制造市场研究公司SmarTech Analysis于不久前发布了增材制造行业后处理市场研究数据。 报告指出，后处理操作将在未来十年间创造十亿美元的市场。当前，聚合物3D打印后处理每年带来超过1.45亿美元的收入，其中汽车是其最大市场；金属后处理市场规模在2022年预计为1.75亿美元，其中以航空航天领域的3D打印应用为首。由于几乎所有3D打印操作对后处理的需求不断增加，以及各种工艺后处理技术的成熟，这两个细分市场都在增长。 SmarTech预计，2031年增材制造后处理市场将达到18亿美元。此外，预计至少有26%市场份额来自聚合物后处理，而金属3D打印的后处理市场份额最大。 聚合物后处理市场预测 后处理包括部件从打印完成直到应用的一系列操作：针对不同的工艺，可能包括清粉、清洁、着色、表面处理、固化、去支撑、打磨、喷砂热处理、机械加工、零件分离等操作。这意味着一旦零件进入后处理阶段，3D打印过程固有的自动化通常会变成手动操作，对质量、成本和效率产生重大影响。 不同工艺后处理过程 对于光固化3D打印工艺，零件在打印完之后必须彻底清洗，去除未固化的树脂。一些知名制造商任然采用手工清洁，但有些公司，如Carbon已经提供了自动的清洗系统，Stratasys也宣布开发P3自动化生产单元，它可在多台3D打印机和后处理设备之间自动移动部件，进行清洁、干燥和固化；后处理方案提供商PostProcess则推出了浸入式和喷雾系统，以实现自动化清洗过程。宝马集团增材制造部门也在使用机械臂来操作3D打印机，能够将打印完的零件直接转移到自动清洗设备，该机器人能够将3D打印制造的效率提高400%以上。 使用机器人操作3D打印机 由于清洁和移动部件的劳动强度很大，因此自动化工具被视为增材制造工业化的必要条件。通过降低与劳动力相关的成本，3D打印产品的单件价格进一步降低。出于这个原因，一些新的后处理OEM与机器人公司一起脱颖而出。 对于聚合物粉末床烧结/熔融（SLS/MJF/HSS）工艺，部件在从成型缸中取出之前必须冷却。如果零件过早被取出，它们通常会由于快速、不均匀的冷却而变形。冷却通常需要与打印相同的时间，如果打印时间是10小时，冷却时间大约也是10小时。HP则推出了一种具有快速冷却功能的处理站，能够将整个构建的冷却时间缩短到几个小时。该系统还可以回收、过滤和混合使用过的粉末，以便再次使用。对于聚合物粉末床3D打印，零件通常还需要使用刷子、压缩空气、振动台和喷砂去除零件上粘附的粉末。为了减少这种耗时的手工工作，许多公司提供自动吹除系统。 SLS 3D打印零件清粉 对于桌面挤出FDM工艺，通常需要添加支撑，多数系统会使用与零件相同的材料作为支撑材料进行打印。但也有些系统采用可溶性支撑，在零件打印完之后采用溶液结合超声波清洗，支撑材料可以自动去除，这对于管道及其他可能因机械去除造成零件损坏的情况非常有利。 对于金属3D打印技术尤其是粉末床熔融工艺而言，支撑去除需要消耗大量人力，虽然当前也有采用机械加工去除支撑的选择，但却不是主流。粉末清除也是该工艺面临的重要问题，尤其是对于大型零件。针对复杂零件粉末清理，一些专门的后处理公司开发了相关的清粉机器甚至零件清粉运动轨迹规划软件。例如，后处理系统制造商Solukon开发了SFM-AT1000-S除粉机，并开发了能够分析零件结构进而生成零件清粉运动轨迹的SPR-Pathfinder软件，航空航天公司Launcher就使用其产品对包括发动机和燃烧室在内的大型金属3D打印火箭部件进行清粉操作。除此之外，零件还需要切割、打磨、喷砂、研磨、机械加工等众多操作。虽然目前金属3D打印也有一些自动化的设备，但整体上其后处理过程属于劳动密集型过程。 Solukon自动化除粉设备 后处理技术的选择因工艺、材料和所需性能而异。大多数3D打印零件需要精加工，以达到所需的表面和尺寸。精加工的程度取决于零件的使用方式。快速设计迭代的概念模型和早期原型部件可能只需要很少或不需要机加。用于熔模铸造或硅橡胶模具，通常需要大量的精加工，以获得异常光滑的表面。该过程通常由手工完成，也可能使用机械加工和抛光。 然而近些年来，部分企业正在补齐3D打印工艺链，自动化的后处理操作也在飞速发展，如金属零件自动化清粉、树脂零件自动化清洗等，此前影响整体制造效率的后处理不再是扩展3D打印应用的障碍。随着越来越多垂直行业采用3D打印，后处理市场将进一步发展。 金属3D打印零件震动抛光 该报告重点介绍的公司包括直接针对增材制造所涉及的后处理操作提供服务和产品的公司，包括AM-Flow、AMT、DyeMansion、PostProcess Technologies、Solukon、Bel Air Finishing、Gasbarre、Hiperbaric、MicroTek Finishing等。 同时，SmarTech将后处理描述为一个单独的行业，并成为助力3D打印行业更快发展的重要保障。此外，随着3D打印成为批量生产产品的首选制造方法，后处理解决方案将塑造一个不断发展的市场，可以完全融入供应链。注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.NASA喷气推进实验室公布2022年三项3D打印应用成果 2.Wohlers Report 2023：增材制造市场规模达到180亿美元 3.报告：3D打印高性能塑料市场将以8.5%的复合年增长率增长 4.2023最新金属与非金属增材制造技术全景图（中文版） --广告--