对于航天器中的铜合金应用，可以通过调整材料中的孔隙大小、孔隙率等参数实现对铜机械性能、热导率、电导率以及催化效率的控制，这对于强化航天器应用特别有吸引力。3D打印技术参考此前也报道过， NASA JPL团队认为多孔材料并非一无所用，将孔隙这一不利因素充分利用，可以制造出功能产品。 来自加州理工学院喷气实验室的研究人员，探索了加工参数对铜基金属的最终微观结构和材料性能的影响。建立了LPBF工艺下，打印参数与纯铜、青铜和黄铜三种材料的孔隙率，以及孔隙率与机械性能和电性能之间的关系。相关成果以“Porosity control of copper-based alloys via powder bed fusion additive manufacturing for spacecraft applications”为题发表在Journal of Porous Materials上。 https://doi.org/10.1007/s10934-023-01544-x 研究背景 金属中的孔隙率提供了额外的设计参数来控制材料固有性能之外的特性。航天器多孔金属部件的应用包括具有定制比强度或刚度的结构材料、具有调整的有效导热性的热管理以及催化部件。质量和体积的有效利用对于航天器在确保稳定性的同时最大化任务有效载荷至关重要。构建结构材料为航天器提供了可调节的强度与重量比，或为防止飞行器撞击提供了能量吸收能力。 热管理是航天器的另一个关键问题，因为发电、电子和面向太阳的组件会产生热梯度，关键仪器在工作过程中可能因过热导致光学子系统热致变形。多孔工程材料提供了导热性较低的通道，同时也可用作热管组件，以增强导热性和等温性。 在电化学和催化领域，将二氧化碳转化为烃类和氧气具有极高的研究价值，因为它为太空探索中的原位资源利用提供了一条途径。二氧化碳（CO2）转化为烃类的研究在地球系统中已受到广泛关注，因为它有助于减少温室气体排放。铜在将CO2转化为高级烃类方面表现出巨大的潜力，但规模化制备具有层次孔结构的铜催化剂仍然是一个挑战。此外，无阳极锂金属电池被广泛认为是“超越锂离子电池”的主要候选者，它利用铜作为电流收集器，无需电化学活性阳极，为多孔铜材料提供了另一种应用场景。 制造多孔金属的方法包括使用液体或固体金属的发泡剂、金属粉末的部分烧结、使用占位材料，以及增材制造。特别是，激光粉末床熔融（LPBF）增材制造技术已被用于制造几何驱动的晶格结构。粉末床熔融技术通过使用聚焦的热能源熔化粉末原料来制造部件，可控参数包括沉积的激光功率、激光扫描速度、扫描间距和层厚度，通过这些参数可以调控材料中的孔隙度。 3D打印制造多孔材料的两种方式 在LPBF工艺中，已经探索了两种制造多孔部件制造方式：（1）通过用户设计的几何结构（如晶格或多孔通道）来构造孔隙；（2）通过“非优化”参数选择来实现工艺诱导的孔隙。 3D打印制造多孔结构的两种方式 研究团队调整工艺参数3D打印铜基多孔结构 通过用户定义的几何结构制造多孔部件在多孔LPBF研究中占据主导地位，因为它利用了为全密度部件开发的加工参数，并通过计算机模型的设计来创建孔隙。然而，孔隙的大小受限于LPBF工艺的分辨率，文献报道的孔隙大小范围从100到1500 μm不等。使用参数选择来生成孔隙可以实现低于50μm分辨率的更细孔隙，并显示出广泛的可控孔隙范围（从<1%到45%），适用于不锈钢、镍基高温合金、铝和钛合金等材料。 建立孔隙与材料性能之间的关系 加州理工学院的研究人员，选择了铜（EOS Copper CuCP）、青铜（Stanford Advanced Materials，Cu-10Sn）和黄铜（American Elements，Cu-Zn-01-P）3D打印多孔材料，并使用同类全密度样品比较导电性和机械性能。研究人员设计了一系列工艺参数进行样品打印和表征，样品孔隙率与LPBF参数密切相关。在保持等效能量密度的同时增加扫描间距会导致熔体轨迹宽度增加和表观孔径增大，而总体样品孔隙率没有显著变化。孔隙率和表面形态的控制显示出对材料选择和加工参数的强烈依赖性。 通过LPBF工艺打印的多孔纯铜、青铜和黄铜（所有图像的比例尺均为5mm） 在建立参数选择和微观结构孔隙率之间的相关性后，研究人员的目的是了解产生的孔隙率对铜基样品电性能的影响。对立方体和圆柱形样品进行电导率测量——电导率随着孔隙率的增加而降低。尽管通过LPBF制造的铜和黄铜的全密度样品缺乏，限制了样品之间相对电导率的比较，但实验仍展示了通过参数调整对所有材料的电导率进行控制的能力。对于每种材料的最高密度，无论是立方体还是圆柱形样品，材料的电导率都是从青铜到黄铜再到铜逐渐增加的。 用于控制孔隙率的不同LPBF参数的加工铜、青铜和黄铜样品的表面特征 参数引起的孔隙率对铜、青铜和黄铜电导率的影响 不同孔隙率下的铜、青铜和黄铜样品的电导率、弹性模量和压缩屈服强度之间的关系 孔隙率的局部控制可以为航天器的结构、热、电和电化学应用提供独特的性能。这项工作展示了通过调整LPBF加工参数来控制铜、青铜和黄铜的孔隙率、电气和机械性能。通过选择适当的参数组合，证明了铜基合金孔隙率的控制，铜的孔隙率变化为20%，青铜为50%，黄铜为45%。此外，还探讨了参数引起的孔隙率对电气和机械性能的影响，展示了通过调整孔隙率可以为电气和机械性能的调节提供新设计空间。 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（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.史玉升教授&吕坚院士团队：3D打印微晶格超材料！实现突破性的结构-功能一体化 2.NASA研究团队发现金属3D打印孔隙特征大有利用价值并发布可控工艺研究成果 3.Science团队再发自然通讯：纯铜3D打印获重大研究进展！ 4.增材制造CuCrZr铜合金大综述

5月25日，东方电机自主研发的世界首台500兆瓦冲击式水轮机模型在中国水利水电科学研究院水力机械实验室率先通过验收，标志着东方电机率先完成世界首台500兆瓦冲击式水轮机模型开发，高水头大容量冲击式水电机组研制取得又一里程碑成果。根据消息，增材制造技术在关键组件研发过程中发挥了重要作用，助力攻克了“卡脖子”难题。 冲击式水轮机示意图   图源：东方电机 世界首台500兆瓦冲击式水轮机将应用于大唐扎拉水电站。该电站具有高水头、大容量、高海拔等特点，共装设2台单机容量500兆瓦的冲击式水电机组，东方电机负责其中1台套机组的研制供货。该项目入选国家能源局能源领域首台(套)重大技术装备项目，是现阶段国内唯一可开展500兆瓦级高水头大容量冲击式机组研制及应用示范的水电项目，也是目前世界在建综合难度最大的冲击式水电项目。 500兆瓦冲击式水轮机模型的成功开发，离不开东方电机在冲击式水电机组核心部件—冲击式转轮的技术攻关，这是长期以来制约我国冲击式水电站建设的“卡脖子”技术。在东方电机自主研发出冲击式转轮之前，我国在运的所有冲击式水电站使用的转轮，都只能从外商手里购买。 增材助力，攻克“卡脖子”难题 冲击式水电机组是服务国家“加快西南水电基地建设”重大战略需求的主力机型，转轮被誉为水电机组的“心脏”，是水电机组中研发难度最大、制造难题最多的核心部件。转轮在运行中受到高速水流的循环冲击作用，为典型的疲劳载荷，尤其是根部和外部水斗，制造质量和性能要求极高。如何为水电机组装上“中国心”？我国科研人员一直在探索攻关。 转轮的传统制造方式为根部水斗和中心体采用高性能锻件，数控加工后，再与外部水斗焊接。受制于设备能力和性能保障工艺，质量风险大、制造难度高，且水斗材料利用率低、制造成本高。针对高水头大容量巨型冲击式水轮机研制的“卡脖子”难题，东方电机牵头，联合科研院所、上下游企业，针对涉及水力、电机、工艺等方面的70多项课题开展联合技术攻关，最终采用锻件+增材复合制造模式进行转轮的增减复合制造，根部水斗高应力区采用锻件、次高应力区采用激光增材、低应力区采用电弧增材，不仅缩小锻件制造周期、降低锻件成本，更大幅度降低了锻件的制造难度，有效解决了大型冲击式转轮制造瓶颈难题。其中，采用多机器人电弧增材系统多部位协同制造外部水斗，突破了增材过程中多机器人集群控制技术，3台机器人历时40余天协同作业，完成2.7吨的金属增材。同时，过程中还充分融入数字化技术，实现了远程操控与多机器人无人值守作业，在国内首次实现了冲击式转轮外部水斗电弧增材制造的工程应用。 外部水斗电弧增材制造   图源：东方电机 经验证，采用电弧增材制造的外部水斗，在保证制造效率的基础上，将材料利用率由12%提高至85%，制造成本降低100-500万。 2023年5月16日，东方电机自主研制的150兆瓦级冲击式水电机组转轮成功下线，实现了我国高水头大容量冲击式水电机组关键核心技术国产化“从无到有”的历史性突破。 150兆瓦级冲击式水电机组转轮成功下线   图源：东方电机 2023年6月7日，国内单机容量最大的冲击式水电机组完成国产化改造，在川投集团金窝水电站成功并网发电，这标志着东方电机自主研制的具有全产业链完全自主知识产权的国产化首台150兆瓦级大型冲击式转轮成功实现工程应用，为国内单机容量最大的冲击式水电机组装上“中国心”，有力推动了高水头大容量冲击式水力发电机组国产化进程，为中国大容量冲击式水电机组研制奠定了坚实基础。 挑战接力，问鼎世界首台 有了成功应用经验，东方电机继续将增减复合制造技术用于我国正在研制的世界首台500兆瓦冲击式水电机组转轮。 扎拉水电站水头近700米，水流转换速度约120米/秒，这意味着，每一次水流冲击水斗产生的能量，大约相当于一辆1.5吨的汽车以450公里的时速撞击产生的能量，而每个水斗至少要承受150亿次这样的撞击。同时，转轮整体重量也从150兆瓦级的20多吨增加到约90吨。更大更重的转轮，带来的是工艺难度的“越级跳”增加，对工艺、材料、结构等都提出了更大的挑战。采用“由小到大、由简至难、步步验证”的总体技术路线，东方电机通过创新工艺设计、精准计算，掌握了大型冲击式转轮应力分布情况，在此基础上将激光、电弧复合增材技术应用于转轮制造，有效控制了转轮中心体锻件尺寸和重量，释放了大型锻件制造风险，确保了大型冲击式转轮中心体锻件高效、可靠制造。加上高质量焊接和高精度数控加工工艺、激光熔覆、表面纳米化改性技术的应用，有效提升了转轮抗泥沙磨蚀性能，增强了转轮抗变形、抗断裂的能力，可确保转轮循环疲劳寿命不低于150亿次。 2023年7月14日，东方电机牵头研制的世界首台单机容量最大功率500兆瓦冲击式水电机组转轮中心体锻件成功下线。 500兆瓦冲击式水电机组转轮中心体锻件成功下线   图源：东方电机 2023年8月31日，东方电机牵头研制的世界首台单机容量500兆瓦冲击式水电机组转轮中心体锻件率先全面通过验收，实现了500兆瓦高水头大容量冲击式水电机组研制里程碑突破。 500兆瓦冲击式水电机组转轮中心体锻件全面通过验收   图源：东方电机 2023年12月19日，扎拉水电站500兆瓦冲击式水电机组转轮在东方电机开工制造，开启了我国高水头大容量冲击式水电机组研制新征程。 500兆瓦冲击式水电机组转轮在东方电机开工制造   图源：东方电机 2024年5月25日，东方电机自主研发的世界首台500兆瓦冲击式水轮机模型，在中国水利水电科学研究院水力机械实验室，经专家组成员一致同意，率先通过验收，完成了世界首台500兆瓦冲击式水轮机模型开发。 世界首台500兆瓦冲击式水轮机模型验收专家合影   图源：东方电机 持续发力，实现世界领先 对于冲击式水电机组，东方电机有一个“三级跳”计划：第一跳，自主研制150兆瓦冲击式转轮；第二跳，依托位于西藏怒江支流的扎拉水电站工程，健全研发体系，掌握冲击式水电机组全套技术，实现500兆瓦级巨型冲击式机组的自主研制，达到世界先进水平；第三跳，攻克更大容量、更高水头下冲击式水电机组的一系列技术难题，完成700-1000兆瓦级巨型冲击式水电机组的自主研制，实现世界领先。 很高兴如此宏大的计划中有增材制造技术的深度参与。已经实现工程应用的国产化首台150兆瓦级大型冲击式转轮，和此次通过验收的世界首台500兆瓦冲击式水轮机模型，是激光+电弧增材制造技术可满足高难度水力能源应用的有力证明。后续，我们期待增材制造技术助力更多关键核心技术攻关、“卡脖子”技术难题突破，为我国水力发电产业高质量发展新篇章提供更坚实的技术支撑。欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.在轨制造，再进一步！太空3D打印即将开展舱外打印实验 2.使用多工艺融合开发3D打印多材料梯度合金 3.新质生产力下，手板行业借助3D打印技术转型升级 4.超大幅面与高精度革新种植模型3D打印

本月，行业巨头3D Systems获得一份约18亿元人民币的超级大单，以支持其“透明矫正器的间接制造”，有效期至2028年。 Figure 4技术是3D Systems推出的先进增材制造技术，它利用非接触式投影成型打印技术和高质量的塑料树脂，模块化和可扩展的制造解决方案，为用户提供从原型制造到生产的高效解决方案。该技术打印速度高达100毫米/小时，显著提高了生产效率。Figure4的设备机械系统结构使最终零件和材料成型质量更高，包括韧性、耐久性、耐高温性和弹性体性能的改善，它是适用于生产环境的高效且经济实惠的数字化制造解决方案。 多喷头打印 (MJP) 则是一种喷墨式打印流程，使用压电打印头技术来逐层沉积光固化塑料树脂或铸造蜡质材料。MJP 用于构建部件、模型和拥有精密细节的模具，能够满足各种不同的应用需求。这些高分辨率打印机经济实用，使用可熔融或可分解的支撑材料让后处理变得简单。这也使移除支撑材料的操作实现了自动化，甚至能够彻底清理最脆弱的部分和复杂的内部腔体，而不造成任何损坏。 35年前，3D Systems为制造业带来了3D打印的创新。今天，作为创新的增材制造解决方案合作伙伴，该公司为每一次互动带来创新、性能和可靠性，使客户能够创造前所未有的产品和商业模式。由于3D Systems提供独特的硬件、软件、材料和服务，每个特定应用的解决方案都由其应用工程师的专业知识提供支持，他们与客户合作，改变他们交付产品和服务的方式。3D Systems的解决方案适用于医疗和牙科、航空航天和国防、汽车和耐用品等医疗保健和工业市场的各种先进应用。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.消费电子行业3D打印技术最新应用，AI设计冷板带来突破 2.无支撑、超薄壁、高表面质量！汉邦激光3D打印极限制造能力三大创新 3.中航迈特廊坊生产基地再扩容，金属3D打印设备产能全面提速！ 4.宝马3D打印技术应用新里程碑：2023年生产零件超40万件！

人工关节假体是一种替代受损关节的既定策略，可以有效地为患有严重关节疾病的患者提供活动性和舒适性。目前，金属关节假体被广泛用于制造人体的各种关节，如钛合金髋关节和钴铬合金膝关节。 然而，最近的发展逐渐转向聚合物材料，特别是聚醚醚酮（PEEK）假体。PEEK因其良好的生物相容性和令人印象深刻的机械性能而备受推崇，可与天然皮质骨强度相媲美。值得注意的是，PEEK具有比金属材料更出色的耐磨性和更低的密度，使其成为一种非常有前途的人工关节材料。 不同材料组成的人工关节 虽然人工关节假体目前使用注塑成型工艺制备，但它们受到形状结构复杂、模具开发成本高和制备周期长的限制。由于对具有改进治疗效果的关节假体的需求增加，必须开发个性化的关节假体。3D打印可以通过逐层堆叠材料，在短时间内直接构建个性化的外观结构，提供个性化且经济的解决方案。 需要指出的是人工关节和原生关节毕竟有不同之处。增材制造技术前沿查询发现，在人体的原生关节中，关节头和关节杯的表面有软骨组织覆盖，该组织能分泌适量的润滑液，形成一个良好的自润滑系统，使关节在70-80年中保持正常工作。人工关节植入破坏了原有的自润滑系统，工作中相对运动面会发生磨损，每年约产生500万颗磨损颗粒。这些磨粒在植入物与肌肉界面产生聚集，导致生物对异体的反应，诱发相应数量的细胞吞噬这这些颗粒，最终使原先紧密结合的"人工关节一人工骨"系统发生松动。 完整的peek膝关节系统，包括股骨组件、胫骨组件、聚乙烯衬垫和髌骨组件 增材制造技术前沿查询到，以PEEK为例的一套人工关节系统，其由PEEK和UHMWPE（超高分子量聚乙烯）形成“软对软”的关节配副形式。PEEK在3D打印过程中独特的打印方向决定了其摩擦学特性。摩擦副的摩擦系数和磨损速率略高于注塑成型摩擦副，这可能是由于几个原因造成的。 西安交通大学李涤尘教授团队研究了3D打印方向对PEEK关节假体摩擦学特性的影响，并以Transfer film effects induced by 3D-printed polyether-ether-ketone with excellent tribological properties for joint prosthesis为题发表在Bio-Design and Manufacturing上。 https://link.springer.com/article/10.1007/s42242-023-00258-y 在这项研究中，研究人员使用熔丝工艺制造制造了PEEK关节假体，并使用25% 新生小牛血清中的针板摩擦计研究了打印方向对其摩擦学特性的影响。由于3D打印凹槽形貌对磨损碎片的机械捕获，在PEEK表面形成超高分子量聚乙烯转移膜，这受到PEEK打印取向的显著影响。当打印方向平行于摩擦的滑动方向时，由于较高的稳应力，转移膜的数量和尺寸增加。该转移膜保护了基体，使摩擦副的摩擦系数和磨损率分别降低了39.13%和74.33%。此外，该研究结果为打印方向在膝关节假体设计中的作用提供了新的视角，促进了其实际应用。 (a) PEEK打印工艺；(b)不同打印方向制造的样品进行后处理；(c) 样品摩擦实验 打印方向在膝关节假肢设计中的应用；a 应力迹线b 膝关节的运动形式 c 3D打印路径设计   不同屈曲角度下膝关节的有限元（FE）分析 膝关节假体：a 模型的放置形式；b. PEEK 股骨髁假体 研究人员展示了在医疗设备（如膝关节假体）的设计中考虑打印方向的潜在好处。膝关节复杂的力学环境导致股骨髁突发生复杂的应力变化。因此，假肢的3D打印路径应结合不同位置的功能要求进行设计。在膝关节假体中，股骨髁的外部与胫骨托盘摩擦数年甚至更长时间。因此，理想的膝关节假体的股骨髁外应具有优良的耐磨性，内部应支撑骨组织向股骨髁的生长，以实现假体与骨组织之间的生物固定，以获得足够的生物活性。此外，膝关节假肢还必须具有足够的机械强度来承受外部载荷。当股骨髁的外部设计在同心路径上时，无论滚动或滑动，PEEK细丝的打印方向都可以保持一致的运动方向，从而使外部具有出色的耐磨性。由于通过3D打印对力学性能的各向异性，在外部同心路径的前提下，中间层的直线路径可以保证最佳的机械强度。总的来说，这个例子突出了3D打印方向在改善关节假体的性能和功能方面的潜力。 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（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.特斯拉机器人使用PEEK减重，多股涨停！国内3D打印方案已突破性发展 2.工业级FDM增材制造 | 迈入高速、高精度创新发展阶段 3.华曙高科助力南理工碳纤维增强PEEK增材制造工艺研究获重要成果 4.高性能聚合物3D打印在石油、天然气行业有重要应用

由于减轻重量是赛车和航空航天等行业的首要任务，许多制造商转向使用轻质铝硅镁合金，如AlSi10Mg和F357，用于3D打印赛车、火箭等各种部件。3D打印技术参考此前发表过多篇关于3D打印铝合金的技术文章。 近日，一种新型铝合金——Aheadd CP1引起了关注，其由全球领先的铝产品和解决方案提供商Constellium专为金属激光粉末熔融技术设计，据称已在许多增材用户中的采用率超过了铝硅镁合金。 成分特点根据介绍，CP1是专为增材制造工艺的严格要求而从头开始创建、定制和设计的，它避免了制造商在使用其他铝合金时所面临的一些挑战。其特殊的成分包括锆和铁，而不同于F357、AlSi10Mg等合金中常见的硅和镁。由于CP1具有较高的固相线温度，且不含镁（使其更适合钎焊）以及不含硅（硅在焊接时可能导致气孔），它正逐渐成为需要与传统材料钎焊或焊接的应用的首选合金。热处理更加简单快捷 CP1的另一个优势在于：使用F357铝合金打印零件后，制造商必须通过包括固溶处理、淬火和时效在内的三个独立步骤进行热处理。虽然包括AlSi10Mg在内的其他铝硅镁合金更容易进行热处理，但它们在强度、耐腐蚀性和阳极氧化能力等其他材料性能上并不符合许多应用的需求。而CP1零件仅需进行一次四小时的低温处理过程，这大大节省了时间和成本，并避免了在高温处理时可能出现的热变形。  由SLM solutions机器3D打印的该合金的热交换器更易焊接、阳极氧化和蚀刻 PWR是一家全球性冷却系统技术供应商（主要提供散热器和热交换器），产品适用于高性能赛车运动。他们与一级方程式赛车、纳斯卡赛车和其他赛车相关实体密切合作，最近还扩展到电子、军事和航空航天行业。 PWR增材制造工程师Toby Maconachie表示，“我们的大部分成功案例都是通过焊接来连接不同材料组件而成的，这促使我们从F357转向CP1，从而能够对这些组合组件进行钎焊和快速热处理。” 此外，由于PWR通常采用硬质阳极氧化或化学蚀刻来加工其产品，因此他们一直遇到F357在加工过程中产生过多“污迹”的问题。Maconachie 表示：“我们从Constellium获得CP1样品后，首先测试的一件事就是可以对其进行哪些表面处理。我们发现，CP1基本上与传统组件一样好，更容易根据需要进行阳极氧化和蚀刻。” 性能优势明显 除了固有的耐腐蚀性能外，CP1在高达300°C的温度下仍能保持稳定的微观结构，这使得成品零件能够更好地维持其在如热交换器等有价值的高温应用中的性能。 3D Systems采用该合金3D打印的半导体行业散热器 Constellium已证明，用该材料制造的部件具有相同的机械特性，即各向同性，无论其几何形状在构建板上如何定向。这简化了设置时间，并使工程师能够优化其他所需属性，例如表面粗糙度或其他需要在特定方向具备更高强度的要求。 该合金热处理后的机械性能（来自velo3D） velo3D采用该合金3D打印的不同层厚角度特征表面粗糙度 CP1成分的一个重要附带好处是，其一步热处理可沉淀锆和铁相，从而形成几乎纯的铝基体，具有高电导率和热导率。测试表明，其导电性能指标等于或超过了一些更昂贵的非铝合金。（热处理后CP1的热导率为187W/mK；F357标准值约为150W/mK，标准3D打印钛合金Ti6Al4V约为6.7W/mK） CP1的稳定性还允许其可以使用大层厚进行打印，制造商发现从50微米层增加到100微米层可将总打印时间缩短多达60%，这还可以减少电能消耗并降低每次打印的氩气消耗。Maconachie表示，“CP1的这一特性真正改变了游戏规则。过去，增材制造机器的吞吐量和相应的生产成本一直是客户采用增材制造解决方案的主要障碍。但随着打印层厚度达到100微米，打印时间显著缩短，我们能够开启新的机遇。” 由SLM solutions机器3D打印的该合金 基于以上优势，CP1已经获得在多种不同的增材制造系统中获得使用资格。粉末生产的可扩展性和整体较低的配料成本使其成本进一步降低。3D打印技术参考注意到，国际汽联，一级方程式赛车和其他全球赛车运动的管理机构，最近批准从2024赛季开始在一级方程式赛车上可使用Aheadd CP1合金。 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（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.南航占小红教授团队：铝合金激光同轴熔丝增材制造重要发现！ 2.马前教授团队最新：3D打印轻质/高效/铝合金超材料！ 3.大连理工：激光定向能量沉积法制备熔体自生氧化铝/钛酸铝的开裂机理研究 4.四机构联合：铝合金增材制造顶刊大综述！

自2020年教育部首次新增增材制造工程本科专业以来，截至2024年，国内开设增材制造工程（3D打印技术）本科专业的高校共18所，这些专业通常属于机械类，专业代码为“080217T ”，学制为4年。本文内容，主要为参加今年高考的学生提供参考。 我国目前开办增材制造工程专业的高校包括以下这些： 序号 专业名称 学校名称 所在省份 1 增材制造工程 河北科技大学 河北 2 增材制造工程 哈尔滨工业大学 黑龙江 3 增材制造工程 南京工业大学 江苏 4 增材制造工程 江苏理工学院 江苏 5 增材制造工程 苏州科技大学天平学院 江苏 6 增材制造工程 江苏科技大学 江苏 7 增材制造工程 铜陵学院 安徽 8 增材制造工程 安徽科技学院 安徽 9 增材制造工程 蚌埠学院 安徽 10 增材制造工程 南昌航空大学 江西 11 增材制造工程 山东建筑大学 山东 12 增材制造工程 新乡学院 河南 13 增材制造工程 湖北汽车工业学院 湖北 14 增材制造工程 文华学院 湖北 15 增材制造工程 西华大学 四川 16 增材制造工程 成都工业学院 四川 17 增材制造工程 西北工业大学 陕西 18…

3D打印技术参考注意到，行业巨头3D Systems于近日迎来股价大幅上涨。其周三上午上涨23.4%。 究其原因，是该公司新宣布了一项超级大单，与一家未具名的公司签署了一份价值高达2.5亿美元的合同，以支持其“透明矫正器的间接制造过程”，有效期至2028年。而在此之前，该公司还宣布了一项雄心勃勃的路线图，以扩大其牙科技术产品组合，旨在引领预计到2032年价值超过140亿美元的牙科制造市场。 牙科行业使用3D打印技术制作牙科矫正器已经非常广泛。但需要指出的是，所谓的3D打印牙科矫正器，3D打印所制作的通常是牙模，透明矫正器是在牙模基础上使用热压成型获得。以隐形矫正国际巨头隐适美为例，过去的25年间，3D Systems一直为其提供支持，帮助其建立了透明矫正器市场。通过3D打印牙模，隐适美每天能够生产一百万个针对特定患者的矫正器，这归因于3D Systems的大幅面立体光刻 (SLA) 机器的关键应用。 然而，为什么不采用3D打印技术直接制造透明矫正器？2023年，隐适美收购材料开发公司Cubicure，以期能够直接制造矫正器，此举也引起3D Systems 投资者的担忧，因为隐适美是该公司的最大客户之一。然而，在最新的公告中，3D Systems表示计划在2025年底前推出用于透明矫正器的直接打印技术的商业化产品，同时拓展夜间护齿器业务，用于防止磨牙和治疗睡眠障碍。 首席执行官Jeffrey Graves博士表示：“我们相信牙科行业现在已准备好全面加速采用增材制造技术，这将影响所有主要的牙科应用，从牙齿矫正和保护到修复和更换。凭借我们在独特牙科材料和打印技术开发方面数十年的领导地位，3D Systems完全有能力在未来几年内将这一系列全新、大批量、定制的应用推向市场，我们致力于做到这一点。” 3D Systems 2023财年营收4.881亿美元，新的超级大单势必将提振本年度业绩。当前，该公司市值为5.56亿美元。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（请注明身份）;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.消费电子行业3D打印技术最新应用，AI设计冷板带来突破 2.无支撑、超薄壁、高表面质量！汉邦激光3D打印极限制造能力三大创新 3.中航迈特廊坊生产基地再扩容，金属3D打印设备产能全面提速！ 4.宝马3D打印技术应用新里程碑：2023年生产零件超40万件！

3D打印技术参考注意到，欧洲航天局（ESA）于近日公布国际空间站首台金属3D打印机运行情况。该装备于上周首次运行，在测试过程中，实现了不锈钢材料液化沉积，3D打印的一条S形曲线预示着人类首台进入太空的金属3D打印机成功完成调试。不久，他们将进行完整零件的打印，这些打印件将被送回地球，与在正常重力下在地面上制造的参考部件进行比较。 本次实验使用增材制造设备是采用定向能量沉积（DED）工艺，将不锈钢丝材送入构建区域，由高功率激光加热，当金属丝浸入熔池中时，金属丝的末端熔化，从而逐层构建金属3D部件。 太空金属3D打印面临众多挑战，激光送丝的能量沉积工艺相比其他技术具有更高的可行性。主要表现为：在兼顾成型尺寸的同时可缩小安装空间，设备结构也相对简单；相比粉末，丝材更易存储和传输，不易受到环境因素的影响；而且送丝技术通过激光或电子束等热源将金属丝材熔化并逐层堆积，形成所需形状，该过程控制相对简单，易于实现自动化和精确控制；送丝3D打印的材料利用率更高、具有更高的安全性并能克服微重力环境的影响；此外，激光送丝3D打印相比电子束在太空具有更好的可实现性，比电弧具有更高的制造精度。 多种类型的金属3D打印技术 基于以上原因，激光送丝工艺在太空中实现金属3D打印无疑具有优势，在能够实现打印的同时，不需要后加工或减少后加工是至关重要的。据了解，来自巴斯克研究与技术联盟（BRTA）成员Tekniker技术中心开发了一款尺寸为6100mm*3100mm*3420mm的激光送丝增材设备——TITAN，其采用了一个具有可控环境的封闭结构，可以在模拟火星环境条件下制造火箭发动机喷嘴，这一概念无疑能够迎合马斯克未来星际移民的畅想。 Tekniker激光送丝增材设备TITAN 激光送丝3D打印在太空金属制造中具有明显优势 随着电弧增材制造技术的兴起，激光送丝增材制造技术的关注度似乎有所降低，而该技术正在迎来新发展。现阶段，激光送丝增材设备多采用同轴送丝方式，能较好地解决旁轴送丝的自由度受限问题，保证丝材受热均匀，获得性能更优、组织形态更均匀的打印件。目前常见的三类光丝同轴技术可分类为：三光束光内同轴技术、多光束集成光内同轴技术、分环形光束光内同轴技术。西班牙增材公司Meltio的核心产品Meltio M450 3D打印机便是依托多光束集成光内同轴技术开发的，据了解其激光送丝系统已全球销售量已超300套。 在国内，融速科技VEAM六激光同轴送丝增材制造技术也属于多光束集成光丝同轴技术。六束激光采用环列式排布，通过Matrix阵列激光控制器，每束激光独立灵活控制调节，保证各光束能量均匀分布。同时光斑对熔池产生的光压可细化熔池晶粒，使得打印件表面拥有出色的光洁度。 基于VEAM技术，融速科技已于今年陆续推出了激光送丝增材设备Laser One和Robo L1系列，分别满足中小尺寸零部件和大型零部件增材制造需求，最大成型尺寸可达2米，并已成功交付Laser One设备。目前，融速科技激光送丝增材设备可支持碳钢、不锈钢、钛合金、镍基合金等材料打印，已经完成三通歧管、四通歧管、格栅舵、管路支架等零部件小批量打印测试。 随着DED技术的不断发展，激光送丝增材制造技术正逐步成为增材制造的重要组成部分。国内在这一领域的研发正在积极追赶国际研发步伐，为推动国内增材的发展和应用注入新的活力。 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（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.在轨制造，再进一步！太空3D打印即将开展舱外打印实验 2.在轨制造！人类首次太空金属3D打印相关看点 3.电化学3D打印制造电子设备冷板带 4.卡内基梅隆大学：新方法简化金属3D打印过程监控

6月5日，3D打印技术参考注意到，一家名为Asetek的游戏硬件生产商已开始使用3D打印技术生产由AI优化的冷板。冷板是服务器散热系统中的关键组成部分，其主要作用是通过与服务器内部的CPU、GPU等热部件直接接触，利用冷却液或空气等介质进行热量交换，从而将热量带走，确保服务器稳定运行。 3D打印技术参考查询到，Asetek是一家丹麦公司，专门为计算机提供液体冷却解决方案，特别是针对高性能计算机和游戏装备。该公司已成为一体式 (AIO) 液体冷却系统的知名供应商，为CPU和GPU提供冷却解决方案。他们的产品被个人消费者和主要计算机制造商广泛使用，包括戴尔、惠普和Corsair等品牌。 为电子设备带来热性能飞跃 最新的应用涉及与金属3D打印创新公司 Fabric8labs合作生产AI优化的冷板，双方带来了液体冷却技术的革命性进步。利用Fabric8Labs的电化学增材制造 (ECAM) 技术，Asetek开发了一种冷板设计，有望重新定义行业领先的性能，推动实现卓越性能、高品质和持久的可靠性。 传统设计制造与AI设计3D打印制造的冷板对比 与前几代产品相比，AI优化的冷板在冷却效率方面有了显著改进。开发出的优化流体动力学冷板，能够以前所未有的方式提高了热性能。 传统制造无法实现的AI优化结构 开发人员采用了复杂的人工智能模拟工具来创建冷板架构，该架构采用高度复杂的几何形状，需要先进的制造方法来创建。人工智能优化冷板上的散热片设计各不相同，以提供最佳性能。这种先进的结构只能使用3D打印工艺制造，远远超出了传统切削制造的能力。 AI优化与传统制造的冷板对比 采用电化学3D打印制造 Fabric8Labs独特的3D打印技术在这项创新中发挥着关键作用。该公司的电化学3D打印方法可以创建复杂的高分辨率结构，通过增强流体动力学显著提高热性能。此外，因为不需要后处理，该技术可确保每个冷板的最高质量和完整性，并可扩展以支持大批量生产需求。制造过程不仅高效，而且环保。 为电子设备带来增强热处理能力 AI优化冷板的突出特点之一是它能够更有效的处理热量。电化学增材制造技术创建的复杂结构可实现卓越的流体动力学，这意味着热量可以更有效的消散。这些复杂的结构是在冷板上的关键目标区域产生的。因此可以加速温度降低，从而提高PC的性能。最初的AI优化冷板设计可以比目前的Gen8 AIO提高2.3C/100W。 不同冷板的热阻对比 对于PC技术爱好者来说，这项创新改变了游戏规则。超频爱好者、游戏玩家以及任何想要构建高性能装备的人都将受益于AI优化冷板增强的散热能力。更低的温度意味着更稳定的系统、更高的超频潜力和更长的组件寿命。 除了性能提升之外，AI优化的冷板还因其可持续的制造工艺而成为现代工程的奇迹。电化学增材制造技术无需后处理，从而减少了浪费和能源消耗。此外，这种方法具有高度可扩展性，支持大批量生产，而不会影响质量或性能。 3D打印技术在冷板制造中的应用 近年来，随着3D打印技术的不断发展，越来越多的冷板开始采用3D打印技术进行制造。3D打印技术具有制造周期短、成本低、设计灵活等优势，可以精确制造出具有复杂内部结构的冷板。具体来说，3D打印在冷板制造中的应用体现在以下几个方面： 精确设计复杂的内部结构：3D打印技术可以精确制造出具有复杂内部结构的冷板，如三周期最小表面（TPMS）晶格微通道和湍流诱导特征等。这些结构能够优化冷板内部结构与冷却液的换热，提高散热性能。 DLP 3D打印技术制造的TPMS纯铜晶格 制造高度定制化的冷板：3D打印技术可以根据不同的服务器型号和散热需求，制造出高度定制化的冷板。这种定制化能够确保冷板与服务器内部结构的完美匹配，从而提高散热效果。 电化学3D打印的具有定制形状的冷板 减少材料浪费和降低制造成本：传统的冷板制造过程需要切割和加工大量材料，容易造成材料浪费。而3D打印技术可以根据设计需求直接制造出所需的冷板形状和结构，减少材料浪费并降低制造成本。 激光3D打印的定制形状冷板 相比激光3D打印，电化学3D打印特允许金属以逐个离子的形式沉积，从而能够产生极其精细的特征，典型的层厚可以达到10至50微米范围内。这种精细度对于制造小型、精细的冷板、热交换器等设备至关重要。因此，在特定的应用场景中，电化学3D打印相比激光技术可能具有更高的极限制造能力。 在消费电子行业，高端智能手机和笔记本电脑、游戏硬件对高性能的冷板、热交换器等提出了更高要求，亟需更高效的散热结构和制造能力。Asetek首席运营官John Hamill表示：“与Fabric8Labs的合作使我们能够突破液体冷却技术的界限。他们的创新金属3D打印工艺提高了我们提供高性能、可靠和可持续解决方案的能力。” 通过3D打印技术生产AI优化的冷板只是一个开始。随着技术的不断进步，我们可以期待更多突破性的解决方案，进一步提高电脑的性能和效率。 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（请注明身份）;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.工业规模增材制造：已有大厂尝到了粘结剂喷射金属3D打印的甜头 2.粘结剂喷射金属3D打印技术在电子3C行业的机遇与挑战 3.热交换器3D打印的设计与应用，行业专家有话说！ 4.3D打印纯铜：电化学沉积增材制造的原理，潜在应用非常可观

2022年9月，全球工业巨头GKN集团因使用粘结剂喷射（Binder Jetting，下称BJ技术）金属3D打印技术而被业内外广泛关注。GKN集团的主要业务包含大型民航客机、运输机、汽车、农用机械等领域的零件和产品等制造，其多年以来一直在多项业务中使用增材制造，并专门成立了GKN Additive品牌，持续改良和研究这项技术。 GKN Additive生产车间的惠普粘结剂喷射金属3D打印设备单元 截至到当前，GKN Additive已经认定粘结剂喷射金属3D打印在工业应用中具有巨大潜力，包括在批量生产中具有明显的成本优势、快速上市、添加创新产品功能，以及根据客户的具体要求灵活调整产品和组件的能力。作为一项似乎还未发展成熟的工艺类型，GKN Additive却已经尝到了甜头。 采用BJ技术的关键成功因素 就如3D打印技术参考一直以来所强调的，BJ技术最为关键的是后烧结阶段的变形控制。GKN Additive当前已经通过为施耐德电气开发专用的过滤器证明了对于其成功至关重要的因素便是其数十年来通过金属注射成型（MIM）和粉末冶金为汽车行业生产高性能结构部件的经验。 用于MIM大批量生产而设计的的连续烧结炉安装在GKN工厂，但也能够烧结BJ技术打印的零件 (来自GKN PM) 需要尤其指出的是，GKN Additive烧结BJ技术打印的零件使用的是连续炉而非增材行业常用的间歇炉。3D打印技术参考查询到，间歇式窑炉体积普遍要比连续式窑炉小，该窑炉每烧制一次产品必须等待降温后才能取出，而再烧制的时候又需要升温，所以单位能耗比连续式窑炉要高。连续式窑炉的特点是能连续生产，能耗要比间歇式窑炉小，能大量生产同类型的小型产品。这有助于以比分批烧结更有效的方式生产更大量和更大体积的部件，克服了金属BJ技术大批量生产路线上的障碍。当然，应该注意的是，分批炉与连续炉的使用取决于合金，一种炉型相对于另一种的优势受到诸如生产量、部件尺寸和具体应用要求等因素的影响。 深入探索BJ技术为制造带来的革新 施耐德电气是能源管理和自动化数字化转型的全球领导者，为其ComPacT®断路器开发了基于金属BJ技术的过滤器解决方案，用于大型工业工厂和船舶应用。在短路的情况下，这些过滤器捕获电离粒子，降低电弧引起的气体排气压力和温度，使开关设备占地面积更小，并为其全球客户提供具有成本效益的解决方案。过滤器必须能够承受等离子体产生的极端温度和高压。最初的过滤器采用金属板组件制造，因此存在性能限制。在开发新的解决方案时，施耐德电气测试了各种制造工艺，但没有一种达到要求的性能。使用3D打印，滤网、栅格和框架可以作为一个整体制造，即一体制造。激光粉末床熔融(LPBF)取得了成功的结果，但由于过滤器内部结构复杂，批量生产成本过高。粘结剂喷射工艺被证明是有吸引力的，但由于过滤器本身结构复杂，清粉是最初面临的重要挑战。 施耐德电气极复杂结构过滤器 为了推进该项目，GKN Additive与惠普展开了合作，它也是惠普金属喷射技术商业开发的早期合作伙伴，后者受益于GKN粉末冶金的广泛专业知识（世界上最大的烧结产品生产商和第二大金属粉末制造商）。双方的合作，使GKN Additive能够为其客户提供具有成本效益的工业规模生产，同时利用3D打印提供重大创新潜力。GKN PM全球产品中心增材制造经理Stefan Hundrieser表示，“作为顾问和产品开发人员，我们非常仔细的研究产品的设计，并尽可能根据客户的要求和生产过程对其进行优化。我们将这种方法称为‘烧结增材制造设计’。仅八周，GKN Additive就能提供用于验证测试的功能样品。” 安装在ComPacT®断路器中的金属BJ过滤器 使用金属粘结剂喷射，样品零件的生产过程与批量生产相同。当涉及到样品生产时，这是其他制造技术的决定性优势。传统上，样品部件使用不同的工艺制造，后续系列部件的制造始终存在不确定性。相比之下，金属粘结剂喷射并不局限于原型或小批量生产。即使样品部件也几乎与成品系列部件具有完全相同的规格。因此，该工艺可以实现可扩展和可复制的金属增材制造，在工业规模上以可确定的时间和预算精确的复制最复杂的形状。 基于“烧结的增材设计” 该项目的挑战是在短时间内建立稳健的生产解决方案并实现盈利。为了做到这一点，必须对整个过程进行协调和优化。 “在产品开发之初，我们有能力决定性的、积极的影响设计，以提高功能和可制造性。这也会影响成本，如零件尺寸（熔炉空间）、重量（粉末成本）和粉末清理（劳动力成本）等成本驱动因素。此外，在这个阶段，我们可以为客户的产品开发提供重要的动力。这是我们咨询和辅导服务的基本组成部分，也是我们‘基于烧结的增材设计’的独特之处。” 装载金属过滤器的烧结托盘通过连续烧结炉系统 (来自GKN PM) 对于施耐德这个案例，这包括推动在设计空间中实现最大的“零件密度”——创造一个尽可能紧凑的组件，以便能够经济高效的生产。产品越紧凑，打印机和烧结炉所需的空间就越小。其他关键因素包括在烧结过程中管理收缩和变形。如果不深入了解烧结过程，最终零件的尺寸精度就有可能较差，从而产生大量废料。设计一种可以在没有昂贵烧结支架或固定器的情况下烧结的部件，或者消除后处理的需要，可以节省大量的工艺成本。粉末开发也要求极高，与构建和烧结工艺的精确匹配需要广泛的冶金专业知识。 快速满足大批量生产 GKN PM全球产品中心增材制造经理Stefan Hundrieser表示，“我们在粉末冶金方面拥有丰富的经验，并在金属粘结剂喷射和大批量烧结方面也积累了高水平专业知识。我们能够以最佳方式协调所有组件和参数，同时观察客户的需求和规格。我们熟悉管理复杂的项目，就像我们熟悉保持最高的质量标准一样，例如在汽车行业中经常发现的那些标准。” 在与施耐德电气初步接触仅9个月后，GKN Additive已经能够开始批量生产过滤器。为此，粘结剂喷射工艺连接到其工厂的所有系统(物流、生产计划、质量保证等)，该工厂通常为汽车和其他行业生产零件，从而为高效的工艺开发创造了条件。“我们使用粘结剂喷射的工厂将汽车行业的标准与增材制造系列生产相结合。这使我们能够满足最复杂的工业要求——远远超出了增材制造行业的要求”。 生产采用三班制，有三台粘结剂喷射打印机(如果需要，可扩展到12台机器)，三个固化站和一个为粘结剂喷射工艺改进的烧结炉，可处理多达六台机器生产的零件。通过这种方法，每月可以在短时间内生产多达1300个零件，并且随着规模的扩大，这个数字可能会增加几倍（实验系列已经交付了5000多个零件）。 施耐德电气工业化负责人Thomas Rivoire证实：“GKN Additive和惠普的联合项目使我们完全相信了粘结剂喷射工艺。得益于此，使产品在批量生产中具有明显的成本优势。”施耐德电气的增材制造专家Guillaume Fribourg博士补充道：“重新设计的过滤器具有显著的改进，其增加了刚度，提高了效率，而且更容易集成。然而，对我们的客户来说，关键的好处是将机柜的尺寸减少了20-30%，从而减少了全球电气开关设备的占地面积，并因此减少了包括铜母线在内的相关材料消耗。” GKN Additive掌握从粉末生产到设计、零件制造、烧结和后处理的整个过程。该企业在增材制造领域拥有全球业务，深知陷阱和影响，知道应该如何调整战略并为客户提供价值。Binder Jetting使金属增材制造扩展到工业大批量生产，并为许多组件提供了巨大的优化潜力。 END 所有行业的工业公司都可以从这些优势中受益，特别是如果他们面临创新的压力，并且在传统技术(如金属注射成型)方面已经达到了极限，增材制造将为产品带来新的创新维度并为其增加新的价值。粘结剂喷射比传统的标准制造技术更昂贵，但比其他增材制造工艺便宜得多。然而需要指出的是，从技术上讲，许多产品可以由BJ技术生产，但并非所有产品都具有商业价值——其他工艺可能更适合。 最后，3D打印技术参考对本文介绍的案例的特征进行特别说明，过滤器具有蜂窝结构，惠普将其作为商业案例进行展示，展现出了其在复杂、脆弱特征方面的制造能力。 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（请注明身份）;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.粘结剂喷射金属3D打印│知名汽车品牌均在挖掘其应用潜力 2.粘结剂喷射金属3D打印技术在电子3C行业的机遇与挑战 3.粘结剂喷射金属3D打印质量不好？航空航天用户和苹果都在尝试 4.3D打印后处理 | 决定零件能否使用的最后关卡（全干货）