航空航天高性能构件多服役于极端严苛环境中，要求材料具有超强承载、极端耐热、超轻量化和高可靠性等特性，对合金材料、结构、工艺和性能等提出了严峻挑战。铸造、定向凝固等传统凝固技术具有较低的温度梯度和冷却速率，制备的合金组织较为粗大且偏析严重，严重制约强度的提升。此外，制备复杂构件时，工艺复杂、成本较高，对模壳的依赖度大。面向航空航天构件的复杂性和高性能，迫切需要发展新的工艺技术途径实现最终性能调控及复杂结构一体化净成形。 与传统制造方法相比，激光增材制造突破了复杂异形构件的技术瓶颈，能够实现微观组织与宏观结构的控形控性，为高性能金属构件的低成本、短周期、净成形制造提供了一体化解决方案。选区激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）是制备高性能金属材料的主流激光增材制造技术之一，利用高能激光熔化粉末薄层，基于粉床逐层精细铺粉、激光逐层熔凝堆积的方式，快速实现任意复杂形状的高致密度金属构件成形。 共晶高熵合金作为一种新型金属结构材料，以其独特的多主元特性、自生复合结构和优良的力学性能吸引了人们的广泛关注，并取得迅猛发展。近年来，高熵合金设计理论的创新发展及微量元素增强颗粒的添加为性能调控提供了更多可能。研究发现，在高熵合金或共晶高熵合金中掺杂增强颗粒，基体晶粒得到一定程度的细化，并且增强颗粒弥散分布能够阻碍位错运动，其强度通常得到大幅度的提升。但是对于选区激光熔化成形共晶高熵合金复合材料的激光成形性、缺陷控制机理等尚不清楚，需要进一步研究。 图 1 选区激光熔化制备SiC颗粒掺杂AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金晶粒特征，室温性能及裂纹机制   近日，西北工业大学苏海军教授团队报道了一种激光粉末床熔融制备新型SiC陶瓷颗粒增强共晶高熵合金复合材料新方法。室温拉伸测试结果表明，该复合材料的极限抗拉强度约为1.5GPa，延伸率为9%，处于目前采用激光增材制造工艺制备先进金属材料性能的领先水平。但是，在较大尺寸的复合材料构件中会出现严重的宏观横向和纵向裂纹，以及少量微裂纹。分析表明，凝固微裂纹的形成与碳和氧化物颗粒的聚集有关；由于长柱状晶的补液能力有限以及凝固收缩的作用，微裂纹在凝固最后阶段形成。宏观裂纹的形成是由试样边缘的拉应力积累引起的，微裂纹和孔隙所在的应力集中区是主要的扩展位置。相关工作以题为“Cracking behavior of newly-developed high strength eutectic high entropy alloy matrix composites manufactured by laser powder bed fusion”的研究论文发表在Journal of Materials Science & Technology。 将气雾化制备的球形AlCoCrFeNi2.1 EHEA粉末与喷雾造粒制备的球形SiC陶瓷粉末通过行星球磨机混合均匀，放置烘箱中干燥，得到选区激光熔化粉末原料。确定铺粉层厚和扫描间距，对激光功率和扫描速率参数进行工艺优化，最终确定最佳工艺参数窗口为激光功率300W，扫描速率700mm/s, 铺粉层厚50µm和扫描间距75µm。 在最优工艺参数下对复合材料样品的微观组织和晶粒特征进行观察，并进一步成形了大尺寸样件(50mm×9mm×10mm)，但在打印成形后在样件表面观察到了明显的裂纹缺陷，因此利用SEM和EBSD测试对开裂现象进行了深入分析。  图2 粉末原料的形貌及粒径分布图: (a-a1) AlCoCrFeNi2.1EHEA粉末; (b-b1) SiC粉末; (c-c1) 球磨混合获得的复合粉末  图3 选区激光熔化新型EHEA复合材料的XRD结果(a-a1)及微观组织形貌(c1-c4)。  图4 自沉积复合样品的OM图像显示宏观纵向裂纹  图5 工程应力-应变曲线：复合试样的真实塑性应变图;(b)本研究复合试样(红色)的室温力学性能,以及此前由Lpbf工艺打印的复合试样的室温力学性能 观察到沉积态样品的宏观裂纹呈现两种扩展特征，从顶部中心区域开裂的纵向裂纹和从试样侧面底部区域开裂的横向裂纹。裂纹穿过熔池边界，其两侧表面形状几乎一一对应，呈现典型的冷裂纹特征。此外，SEM-EDX结果表明，裂纹扩展局部区域存在不规则形状的C颗粒和球形预合金粉末。颗粒的尖角和粉末凹凸不平的外表面容易产生应力积累，引起裂纹的扩展。通过进一步的组织观察，试样中还存在少量微裂纹，且微裂纹的存在与不规则氧化物和C颗粒的聚集有关。 根据EBSD结果，裂纹倾向于沿取向偏差值大的长柱状晶发展，裂纹扩展方向的变化通常发生在熔池边界处；在细等轴晶区域，裂纹呈锯齿状扩展；与裂纹愈合有关的晶粒彼此之间呈小的取向偏差值。裂纹附近的KAM分布图表示，裂纹主要在应力集中区域传播。 图6 开裂机制示意图: (a) 凝固裂纹形成倾向; (b) 冷裂纹形成倾向 分析结果表明，严重的宏观横向和纵向裂纹是凝固裂纹和冷裂纹共同作用的结果。凝固过程中，氧化物及碳颗粒优先形核，而后基体形核；凝固后期，大柱状晶呈现一个狭长的补缩通道，熔体中不规则颗粒的存在增加了熔体的粘度，不利于熔体补缩，微裂纹形成。在试样成形过程中，由于激光成形快冷快热的特性，试样承受较大反复循环热应力，成形结束后，试样顶端中心区域及底部边缘区域承受显著的拉应力；由于大量孔隙在试样边缘区域堆积，降低边缘强度，当边缘变形量过大，宏观裂纹产生；裂纹从试样边缘开始，沿微裂纹、大角晶界等应力集中区域扩展。 总的来说，本文探究了利用选区激光熔化制备SiC陶瓷颗粒增强共晶高熵合金复合材料的可行性，重点分析了大尺寸样品的开裂机制，通过室温拉伸性能测试验证了其作为高性能结构材料的潜力。这些发现将为高熵合金复合材料的设计提供理论及技术基础，使得具有高性能优异成形性的新型高熵合金材料得到快速发展，从而加速推动高熵合金的工程化应用。文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.05.003注：本文内容由研究团队供稿，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.西工大：SLM激光直接3D打印陶瓷裂纹形成机制研究 2.西工大黄卫东教授团队：3D打印稀土金属氧化物增强镍基高温合金 3.工艺总结：直接与间接陶瓷3D打印工艺种类及特点 4.项目征集 | 第二届3D打印风投大会启幕在即，欢迎投递BP！

6月29日，增材制造产业发展（广州）论坛暨2023年增材制造产业年会—增材制造典型应用场景推广会在广州国际医药港健康方舟六楼会议会展中心成功举办。 本次增材制造典型应用推广会共分为工业、医疗两个专场，会议紧扣“引领新业态·赋能新应用”主题，设置主题演讲、展位参观、开放交流等环节，邀请来自全国各地获评首批“增材制造典型应用场景”以及具有先进应用经验的企业代表、专家进行应用推广和分享交流，同时还邀请了来自航空、航天、汽车等工业应用领域及医疗领域的产品应用单位专家以及装备、服务企业高管等，大家共聚一堂，共谋发展，为进一步推进增材制造产业化应用，推动增材制造产业高质量发展贡献力量。 工业专场 作为一项颠覆性的制造技术，增材制造为各行业提供了全新的生产方式和技术支持，为现代工业制造带来全面提升。增材制造典型应用推广会工业专场由北京工业大学张冬云教授主持，来自华南理工大学、上海航天精密机械研究所、湖南华曙高科技股份有限公司、鑫精合激光科技发展（北京）有限公司、广州工业投资控股集团有限公司、西安铂力特增材技术股份有限公司、广东峰华卓立科技股份有限公司、南京中科煜宸激光技术有限公司、西安瑞特三维科技有限公司、南京英尼格玛工业自动化技术有限公司、天津清研智束科技有限公司、广州形优科技有限公司的12位专家与企业代表，深入介绍增材制造技术与装备应用新进展，详细描述增材制造在多材料一体化制造、关键零部件整体化制造、助力产品设计创新与传统行业转型升级等方面的明显优势，积极分享推广当前增材制造在航空、航天、汽车、铸造、电子、机器人等行业的典型应用场景，并对增材制造如何更好提高工艺调控、融入工业验证与生产流程，全面赋能工业领域各行业应用提出宝贵的意见建议，共同把脉增材制造在工业领域产业化应用的未来。 医疗专场   在创新技术的推动下，医用增材制造基础研究与应用研究进展迅速，新材料不断升级迭代，不少产品已实现产业化应用，为人类健康事业做出了重要贡献。增材制造典型应用推广会医疗专场由华南理工大学任力教授主持，来自南方医科大学、天津市天津医院、维度（西安）生物医疗科技有限公司、广州赛隆增材制造有限责任公司、重庆摩方精密科技股份有限公司、无锡时代天使医疗器械科技有限公司、广州迈普再生医学科技股份有限公司、南京铖联激光科技有限公司、珠海赛纳三维科技有限公司、上海盈普三维打印科技有限公司、上海汉邦联航激光科技有限公司、云耀深维（江苏）科技有限公司的12位专家与企业代表，就电子束增材制造多孔钽植入物、微纳增材制造微针贴片、生物增材制造、增材制造钨格栅、微米增材制造医疗器械的研究进展与先进应用经验进行分享，就增材制造在助力骨修复、康复医学、临床医学、口腔义齿与正畸等医疗领域数字化个性化定制化精准化治疗的解决方案与典型应用进行交流推广，精彩的演讲为大家带来了新的启示与思考，也为增材制造技术如何能够更加广泛地应用于医疗领域提供了新的思路与方向。 增材制造产业发展（广州）论坛暨2023年增材制造产业年会所有活动虽已全部落幕，但丰硕的成果将带给我国增材制造产业源源不断的创新动力。相信随着增材制造技术装备的创新发展以及产业生态体系的持续完善，增材制造必将成为一种更加常见的生产方式，在更多的行业领域得到广泛应用，必将不断为我国持续深入新型工业化发展注入新动能，为我国经济社会的高质量发展和人民生命健康事业贡献更大力量！ 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： 1.36项 | 工信部首批增材制造典型应用场景名单公示 2.华曙高科「三项应用」入选工信部首批增材制造典型应用场景名单 3.加大投资，克服阻碍增材制造应用的关键技术障碍——美国更新《先进制造国家战略》 4.超卓航科成为中国首家获批使用冷喷涂技术的航空部附件维修单位

2022年，铂力特推出面向金属3D打印“大·生产时代”，针对客户工业零件大规模批量化高效生产需求的BLT-A400设备。一年来，在客户使用验证与反馈的基础上，铂力特整合生产经验，持续进行设备研发与技术创新，推出了更高效更经济的五光BLT-A400，为工业领域用户提供更多降本、提质、增效的批量化生产解决方案。 BLT-A400设备 多激光器应用场景，实现更高效生产新发布的BLT-A400光学数量增加至五光，可以实现更快的制造。在不增加场地的基础上增加产能，助力提高厂房平效，降低运行成本，更贴合工业领域零件批量化生产的需求。 以汽车轮胎钢片为例，利用双光BLT-A400生产满版1004片汽车轮胎钢片需要128.8h，而利用五光BLT-A400生产满版汽车轮胎钢片仅需52.2h，可实现年产量超11万件，生产效率较双光设备提高近2.5倍。生产出的轮胎钢片尺寸精度可达±0.05mm，表面粗糙度达Ra3.2-6.3，质量精度满足轮胎钢片使用需要。 五光BLT-A400搭载了BLT-BP V2软件，针对多激光设备进一步优化，提高了零件剖分效率，多光设备的平均剖分时间仅有9.1分钟（BLT运行数据，以实际工况为准）。此外，BLT-BP V2可以实现多光分割线位置自由拖动和变层厚扫描功能，充分发挥BLT-A400的高效打印优势。自动拼接校准，节约打印准备时间设备搭载的全新研发的自动拼接校准模块，相较于传统扫描仪拼接校准方案，可以在校准过程中减少人工干预，简化校准工序，在提高拼接校准一次成功率的基础上大幅缩短校准时间，校准效率可提升386%以上，节约了打印准备时间。自动拼接校准方案的多激光拼接精准度更加可控，精度可稳定保持0.05mm。 粉末循环系统，助力自动化生产高效粉末循环对于批量生产非常重要，铂力特为BLT-A400系列设备开发了全新粉末循环系统，可实现粉末自动回收、筛分和供应，减少人员干预，真正做到自动化生产。粉末循环系统全程在惰性气体的保护下运行，实现粉末和人员的双重安全保障。 铂力特针对不同的生产场景可提供多台设备粉末循环方案，根据用户需求实现粉末循环系统的集成，在满足用户厂房产线生产需求的同时，大幅节约生产成本。 BLT-A400系列设备粉末循环系统 提效增益，经济生产。铂力特持续深耕工业应用领域，帮助工业生产向高效率、智能化转型。此次铂力特也对BLT-A320进行了设备升级，为提高人机交互友好性、设备稳定性，提升生产效率，降低生产成本提供更多解决方案。未来铂力特也将充分发挥金属3D打印优势，帮助工业领域生产实现降本、提质、增效。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.大尺寸金属3D打印批量生产！铂力特推出平台化方案BLT-S615 2.铂力特第1000台SLM设备顺利通过客户验收 3.中国航天日 | 铂力特2022年航天金属3D打印重要应用案例 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

点击上方「增材制造技术前沿」快速关注专注于3D打印技术硬知识分享由新加坡制造技术研究所、南京理工大学、南洋理工大学、新加坡科学技术研究局，四所著名科研机构和院所的研究人员联合，发表的铝合金增材制造技术大综述文章，详细概述了使用各种增材制造技术制造不同铝合金的工艺技术、微观结构和性能，包括激光粉末床熔融、电子束粉末床熔融、激光粉末直接能量沉积、电弧增材制造、粘结剂喷射等工艺，评估了每种铝合金制造技术的优缺点。上期文章已经介绍了铝合金的分类、铝合金增材制造技术及挑战，本期内容，增材制造技术前沿主要介绍铝合金增材制造过程中的缺陷控制和微观结构。一. 缺陷控制和微观组织纯铝由于其优异的耐腐蚀性以及高导热性和导电性，在工业中得到广泛应用。由于机械强度低，增材制造纯铝的研究非常有限。由于其低凝固范围和高流动性，Al-Si合金表现出优异的L-PBF可打印性。不适当的打印参数会产生孔隙，影响屈服强度、极限抗拉强度和伸长率。了解孔隙形成机制以及消除孔隙以实现高性能至关重要。目前已有研究借助最先进的原位X射线成像技术，记录了激光与粉末之间的相互作用，从中实时探测了孔隙和飞溅的形成过程。基于原位X射线成像，报道了六种成孔机制，即原料成孔、匙孔诱导孔、挥发性物质或微小捕获气体膨胀引起的成孔、表面波动捕获的孔、以及裂缝形成的孔隙。在各种Al–Si合金中，Al–12Si、AlSi10Mg和AlSi7Mg0.6 (A357) 合金因其出色的流动性、高导热性和出色的可打印性而受到最广泛的研究。到目前为止，亚共晶、共晶和过共晶 Al-Si 合金可以用L-PBF制备。L-PBF亚共晶Al-Si合金表现出跨越多个长度尺度的分级微观结构。在宏观尺度上，微米级粗柱状晶粒沿构建方向外延生长，具有<001>织构，并且在熔池边界存在等轴晶粒。在亚微米级，在粗柱状晶内部观察到边界富含Si的结构。在纳米尺度上，Si 颗粒在细胞结构内部形成（图3）。图3 铝合金分级围观组织结构特征除了上述研究最多的铝硅合金外，微观结构和机械性能还可以通过成分改性进一步调整。Si含量对L-PBF Al-xSi合金的可打印性、微观结构和机械性能具有重要作用。Al-0.5Si、Al-4.0Si 和Al-12.6Si 样品实现了无裂纹，而Al-1.0Si和Al-2.0Si样品出现裂纹。除了Si含量外，通过调整Mg含量可以制备出新型增材制造专用Al-Si合金，以提高机械性能。二. 高强铝合金的裂纹形成中（Al-Mg）和高强（Al-Cu、Al-Mg-Si 和Al-Zn）铝合金的L-PBF加工会形成裂纹，但它由于其在航空航天工业中的应用，近年来引起了人们的极大兴趣。中高强铝合金L-PBF过程中的裂纹现象通常与凝固收缩和相对较大的凝固范围有关。热裂被认为是由凝固过程中的收缩引起的，为消除裂纹可以通过调整打印参数、打印条件（例如底板预热）、成分改性等方式。图4是通过修改扫描速度同时固定其他打印参数来优化L-PBF中高强度铝合金打印的一些示例。对于Al-Cu-Mg和 Al5083 合金，裂纹的密度和分数随着扫描速度的降低而降低。对于 Al-Cu-Mg和 Al5083 合金在较低扫描速度下获得无裂纹样品（图4）。图4 修改扫描速度同时固定其他打印参数来优化L-PBF中高强度铝合金打印的一些示例三. 后热处理和显微组织演变由于L-PBF过程中的非平衡加工特性，通常需要对铝合金定制特殊的后热处理制度，而不是为铸造或锻造铝合金设计的传统热处理曲线。热处理曲线通常包括应力消除(SR)退火、直接时效(DA)和固溶处理(ST)，然后根据STA进行人工时效。SR和DA的实验过程相似，包括将样品在一定温度下保持一段时间，然后冷却主要区别在于温度。L-PBF 铝合金的SR通常在约300°C下进行几个小时以释放残余应力，而DA在相对较低的温度下进行以通过消耗过饱和溶剂元素诱导沉淀。机械性能L-PBF非合金铝的研究相对较少，由于缺乏有效的强化途径，表现出较低的屈服强度。L-PBF Al的拉伸性能。屈服强度约为75MPa，高于铸造样品（屈服强度50MPa），是由于L-PBF样品的细化微观结构所致。对于L-PBF Al-Si合金，由于细化Si相的形成，其强度高于铸造合金。L-PBF AlSi10Mg的屈服强度约为300MPa，相对于通过放电等离子烧结和热挤压制造的屈服强度提高了约140%（图5）。L-PBF Al-Si合金的机械性能受熔池边界分数、Si网络和晶粒尺寸以及Si 颗粒的过饱和和析出等微观结构改变的影响。通过调整工艺可以来降低熔池边界的面积分数有效地将拉伸延展性从7.2%提高到9.8%。由于沿构建方向的不同热历史和柱状晶的形成，L-PBF Al-Si合金显示出机械各向异性。不同研究之间的机械各向异性存在差异。与垂直样品相比，水平样品的屈服强度和极限抗拉强度更高。拉伸性能的各向异性归因于熔池边界的分数，其中孔隙、残余应力和热影响区的局部化使其成为最薄弱的部分。熔池边界分数最低的水平样品表现出更高的强度。然而，也有一些报道表明，沿建造方向的强度高于水平方向的强度。相对于水平方向（260MPa），沿垂直方向的300MPa更高的屈服强度归因于共晶微观结构和具有较高屈服应力的体积的不均匀分布。热处理有利于微观结构均匀化和修复机械性能各向异性。热处理对L-PBF Al-Si 合金力学性能的影响，当DA温度升高到300°C和400°C时，由于富硅边界的消失、Si和Mg的溶解，屈服强度降低（图6）。对于L-PBF AlSi10Mg，由于固溶强化、位错强化、析出和Si颗粒生长的贡献减少，屈服强度随着DA温度的升高而逐渐降低。同时由于组织更均匀，热处理后的组织更均匀，热处理可以有效缓解拉伸性能的各向异性。对于具有良好L-PBF打印性的中高强度铝合金，主要是Al-Cu合金，由于晶粒细化，L-PBF铝合金相对于铸造合金表现出更高的屈服强（图7）。作为承载部件结构失效的最突出原因，疲劳特性，如高周疲劳、疲劳裂纹扩展和断裂韧性，对于实际应用至关重要。L-PBF Al-Si 合金的高周疲劳性能与试验方向和微观结构密切相关。但到目前为止，对 L-PBF 中高强度铝合金的高周疲劳、断裂韧性和裂纹扩展行为的研究还很有限。图5增材制造铝合金机械性能合金图6增材制造铝合金高温拉伸性能图7热处理后增材制造铝合金机械性能合金腐蚀性能由于特殊的微观结构，例如与常规制造的对应物相比细晶粒和微观结构的不均匀性，L-PBF 铝合金的腐蚀性能值得研究，为工业应用铺平道路。迄今为止的结果表明，Si壳在影响腐蚀性能方面起着重要作用。总的来说，与铸造合金相比，具有超细晶粒的 L-PBF 中强度和高强度铝合金表现出更高的耐腐蚀性。由于不同的析出行为、晶粒尺寸和纹理，XY 平面和 XZ 平面表现出不同的腐蚀行为。此外，耐腐蚀性对热处理条件很敏感，热处理条件会调整析出物的大小和间距。高温应用开发用于中温应用的铝合金一直是一个长期存在的问题，但对工业应用具有重要意义，例如部分替代钛合金以减轻重量和成本。然而，对于典型的高强度铝合金，有效的强化沉淀物会变粗或溶解到基体中，从而限制了它们的应用。目前已经进行了大量工作来开发用于高温应用的铝合金。常用方法是引入热稳定相。（i）引入热稳定的强化沉淀物，例如典型的 L12 结构的Al3X（X=Zr 或 Sc）颗粒；(ii)引入高体积分数的金属间化合物，如 Al-Fe、Al-Ce、Al-Ni等；(iii) 引入耐热陶瓷颗粒，例如氧化物、碳化物、氮化物和硼化物。图8 (a) 屈服强度和 (b) 激光粉末床熔融铝合金和常规制造铝合金的极限抗拉强度的相关性粉末原料对打印质量的影响L-PBF样品的打印质量取决于各种因素，粉末原料、打印环境和打印参数。作为打印的起始材料，粉末原料在影响打印样品的质量方面起着重要作用，例如可打印性、致密化和拉伸性能。常见的粉末特性包括粉末形态、密度、流动性、铺展性和化学成分（图9）。粉末形态包括粒度分布、卫星、粉末的球形度、纵横比和粉末的团聚度，而粉末的密度可以用表观密度、堆积和堆积密度来反映。此外，化学成分，包括微量元素、氧化物、杂质和水分的含量也会影响打印样品的相形成、微观结构和机械性能。粉末再利用对打印铝合金粉末特性和质量也会存在影响。为了最大限度地利用增材制造的粉末以确保减少浪费和降低成本，在增材制造过程中经常采用粉末再利用。然而，粉末特性在重复使用后可能会退化，这会影响打印样品的可打印性和质量。图10总结了 L-PBF 铝合金粉末特性和机械性能随粉末重复使用的变化。图9 初始原料粉末特性图10 粉末特性对打印质量的影响参考文献总结这项综述回顾了铝合金增材制造的最新技术，重点关注不同增材制造技术的加工所制备铝合金的"加工-组织-力学性能"关系。总之：已经采用基于熔体和基于固态的增材制造来制造Al和Al合金。在基于熔体的增材制造中，激光粉末床融合所占比例最大，Al-Si合金是增材制造研究最多的合金体系。激光粉末床熔融Al-Si合金沿打印方向显示出粗大柱状晶和包含边界富含Si的异质结构。激光粉末床熔融Al-Si合金的微观结构和机械性能可通过调整取向参数进行调节。由于快速冷却过程产生的微观结构细化，激光粉末床熔融Al-Si合金相对于铸造合金表现出更高的屈服强度。由于裂纹的形成，使用激光粉末床熔合打印高致密且无裂纹的高强度铝合金仍然具有挑战性。已采用微米或纳米粉末进行功能化以提高打印能力。裂纹愈合归因于与Al基体共格的Al3X相的形成，细化晶粒以防止裂纹扩展。通过晶粒细化，激光粉末床熔合高强度铝合金表现出比传统制造的铝合金更高的屈服强度。激光粉末床熔融铝合金的微观结构和机械性能可通过后热处理进行调节。由于特殊的微观结构，需要重新设计热处理型材以达到所需的微观结构和高性能。注：欢迎加入硕博千人交流QQ群（248112776）

6月28日，增材制造产业发展（广州）论坛暨2023年增材制造产业年会开幕大会在广州举行，大会以“引领新业态·赋能新应用”为主题，由工业和信息化部装备工业发展中心、广东省工业和信息化厅、广州市人民政府指导，在广州市工业和信息化局和广州市荔湾区人民政府支持下，中国增材制造产业联盟、广东省增材制造协会、广州工业投资控股集团有限公司联合主办。来自全国各地300余所高校院所科研机构、行业组织、增材制造产业链上下游企业，以及媒体代表等500余人参会。 国家智能制造专家委员会主任、第十三届全国政协经济委员会副主任、工业和信息化部原副部长苏波，中国科学院院士李应红，中国科学院院士冷劲松，工业和信息化部装备工业一司副司长汪宏，工业和信息化部装备工业发展中心主任瞿国春，工业和信息化部装备工业发展中心总工程师左世全，广东省工业和信息化厅二级巡视员庄乐从，广州市政府副秘书长、广州市政府副秘书长、一级巡视员、广州市工业和信息化局党组书记、局长高裕跃，广州市荔湾区人民政府区长谭明鹤，广州工业投资控股集团有限公司党委副书记、副董事长、总经理景广军先生以及广州市科技局、国资委领导等出席大会开幕式。 突破创新 提升增材制造水平 首先，苏波代表国家智能制造专家委员会，对大会开幕表示热烈祝贺。并强调，要坚持将以增材制造为关键核心技术的智能制造作为制造强国建设的主攻方向，积极推动增材制造的创新发展与产业化应用，不断提升增材制造产业发展核心竞争力。提出要锚定突破创新，努力提升增材制造能力水平；坚持“用字当头”，加快增材制造应用推广普及；深化产业集群建设，完善增材制造产业链生态。 汪宏指出，经过30余年的发展，我国增材制造产业规模高速增长，技术水平持续提升，“专精特新”企业加快发展，典型应用场景加速推广，已成功应用于航空航天、汽车、医药等国民经济39个行业大类、89个行业中类，覆盖产品全生命周期。提出要加快提升技术装备自主供给能力，深入推进产业化应用，持续优化产业生态，推动我国增材制造产业在“快车道”上踩油门、加速度“，不断增强产业竞争力。 左世全表示，经过十年的快速发展，我国增材制造产业已取得令人瞩目的成就，整体实现从研发创新向产业规模化发展转变，装备实现部分对外依赖为主到自主生产转变，应用实现从原型制造为主向直接制造扩展，产业布局实现从零散分布到集聚发展演变。预计，今年我国增材制造产业规模将达400亿元左右，2027年有望突破千亿元大关。未来，增材制造有望成为与减材制造、等材制造并列，并融合发展的三大主流制造工艺之一；我国增材制造供给能力全面提升，实现广泛应用并重塑制造业面貌；一批增材制造企业、品牌与产品有望引领全球产业发展。 院士献策 高屋建瓴指方向 中国增材制造产业联盟专家委副主任李应红院士作《金属部件智能增材制造与应急保障》主题演讲，表示我国增材制造目前仍处于爬坡阶段，智能增材制造是我国航发技术发展赶超的机遇和快车道。 中国增材制造产业联盟专家委副主任冷劲松院士在大会上发表《4D打印及其应用：新领域赋能新优势》主题演讲。分享了增材制造在航天领域、生物医学、智能制造、石油管道等的新的研究进展。 扎实探索 产业链初步形成 作为国内制造业大省和全球重要的制造业基地，广东省是国内最大的增材制造产业集聚区，产业规模和企业数量占全国30%以上，庄乐从指出，广东省目标是到2025年打造营收超1800亿元人民币的激光与增材制造战略性新兴产业集群。截至记者发稿，广东省已初步形成涵盖软件、产品设计、材料、关键器件、装备、工业应用的增材制造产业链。 高裕跃介绍说，增材制造（又称3D打印）被视为引领新一轮科技革命和产业变革的核心技术之一，广州市委、市政府对此高度重视，系统谋划、前瞻布局，先后出台广州制造战略规划、工业和信息化发展“十四五”规划等政策规划强化指导支持。目前广州涉及3D打印业务的企业超130余家，拥有迈普医学、爱司凯等上市企业，在2022年工业和信息化部发布的《首批增材制造典型应用场景名单》中，广州市3家企业入选4个场景。在创新能力和产业园区建设方面，广州市拥有8个国家级平台和12个省级工程技术研究中心。当前，广州市提出“坚持产业第一、制造业立市”决策部署，并正在大力推进“四化”（数字化转型、网络化协同、智能化改造、绿色化提升）赋能专项行动，推动传统产业转型升级，欢迎各位企业家参与广州现代产业体系建设。 多管齐下 系列举措促发展 广州市工业和信息化局市管一级调研员粟新辉围绕广州市增材制造产业发展情况进行现场推介，并分享广州优越的营商环境和促进产业发展的政策举措。粟新辉指出制造业是广州最大的产业底蕴和最坚实的发展根基，工业综合实力、产业配套能力位居全国前列，目前正在以一系列极具竞争力的优惠政策来吸聚优质企业和人才在广州扎根发展。一是资金扶持方面，广州“大手笔”设立了1500亿元的产业投资母基金和500亿元的创新投资母基金，重点投资新兴产业领域，为“产业和创新雨林”的成长给予充足的“金融活水”。二是产业空间载体方面，广州划定全市总规模为621平方公里的工业产业区块，将着力建设一批引领型产业集聚区、支撑型产业园区和万亩千亿产业平台。其中广州3D打印产业园改扩建项目，规划建筑面积约16万平方米的3D打印产业集聚区。三是招才引智方面，广州市正大力实施“广聚英才”工程，放宽人才入户广州条件，对行业领域、重点企业等中高层次人才，提供人才公寓、科研项目、生活费、安家费、日常经费等补助。 携手共创 打造产业辉煌 为了更好的推进增材制造产业高质量发展，开幕式上完成了3组签约活动。一是广州市人民政府和工业和信息化部装备工业发展中心战略合作签约；二是广州工业投资控股集团有限公司与北京艾迪智联科技有限责任公司战略合作签约；三是广州工业投资控股集团有限公司与北京星航机电装备有限公司、深圳市金石三维打印科技有限公司、广东峰华卓立科技股份有限公司、鑫精合激光科技发展（北京）有限公司、华南理工大学广东省金属增材制造工程技术研究中心、广州形优科技有限公司等单位集体签约。 另外，开幕式还上发布了首批增材制造优质供应商名单。 据悉，在当天的开幕式上还发布中国增材制造产业联盟专家委员会增选名单。增选单忠德院士、李应红院士为专家委员会副主任；增选中国航天科工集团第三研究院总工艺师杨继平、南京航空航天大学材料科学与技术学院院长顾冬冬、中国科学院工程热物理研究所研究员杜宝瑞为专家委员。大会同期还将举办主论坛、增材制造场景推广会（工业、医疗专场）、增材制造典型应用推进座谈会以及增材制造典型应用场景展览展示等系列专场活动。

3D打印技术参考注意到，铼赛智能（RAYSHAPE）于日前推出了业内全新力作产品——Shape 4K大幅面DLP 3D打印机，作为一款专业级3D打印机的创新之作，Shape 4K集大幅面、高精度和高效率于一体，以出色的性能和突破性的设计，为用户带来前所未有的3D打印体验。该产品的发布，展示了RAYSHAPE品牌的创新力量，该公司有志借助该产品来打破专业级DLP 3D打印机的天花板！ 更大尺寸，更高效率 Shape 4K大幅面DLP 3D打印机，实现了效率与性能双突破，在众多专业级3D打印机中极具竞争力。299.5×168.5×340mm的成型尺寸，能够在不分割零件的情况下完整打印出大尺寸零件，单次排版可以加工更多小尺寸零件，大幅提高用户的工作效率。与传统SLA打印技术相比，Shape 4K的打印效率更高出50%以上！ Shape 4K超大成型尺寸Shape 4K满版打印的大尺寸模型和小尺寸模型高精打印，细节呈现出色 Shape 4K像素尺寸为78μm，支持最小层厚达0.025mm，使得复杂结构的零件或精密的表面细节，都可以高质量呈现。无论是微小的纹理纹路还是精细的曲线轮廓，Shape 4K都能以出色的表现让每一个细节都得以清晰呈现。   Shape 4K打印模型的细节展示智能预热，确保打印成功率Shape 4K根据环境温度可自动开启打印前预热功能，打印平台及树脂槽底板均会进行加热，以增强打印平台与打印件的粘附力，减少零件脱落几率。   Shape 4K智能预热功能广泛适用，应用领域多样 Shape 4K适用于多行业，无论用户从事设计、教育、医疗、工业制造还是建筑领域的工作，Shape 4K都能提供强大的打印解决方案。  Shape 4K打印的电动工具外壳Shape 4K打印的人体盆骨模型 Shape 4K打印的耐高温喷嘴 多项技术，保障高可靠度得益于在光功率、光均匀性、光源寿命、结构安全性等方面的优势，Shape 4K拥有更高的整机可靠度，光学引擎无需定期维护，无损坏风险。 Shape 4K DLP技术 该打印机经过精心设计和精密制造，采用工业级一体式模组，其高精密滚珠丝杠，顺畅度好，配合高强度机体设计，轻松承受大件打印的高离型力，确保长期的打印精度。高品质的组件和先进的工艺制造，确保其稳定性和耐用性，为您提供长期可靠的打印性能。无论是小型项目还是大型工作量，确保用户的打印体验始终如一。 Shape 4K工业级一体式模组 Shape 4K大幅面DLP 3D打印机的问世，标志着铼赛（RAYSHAPE）在专业级3D打印领域的突破和创新。作为品牌力作，Shape 4K展现出强大的性能和应用潜力。它的出现不仅是铼赛品牌突破创新的典范，还有可能引领行业方向。无论是在设计、教育、医疗、工业制造还是建筑领域，Shape 4K都极具吸引力。  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： 1.一文概览：大众汽车集团布局了哪些3D打印技术和应用 2.工艺总结：直接与间接陶瓷3D打印工艺种类及特点 3.高性价比、易清粉｜华曙高科发布高分子“类PA11”新材料 4.项目征集 | 第二届3D打印风投大会启幕在即，欢迎投递BP！

6月26日，3D打印技术参考注意到，全球汽车行业领导者、同时也是增材制造技术应用最广泛的知名汽车品牌之一的大众汽车集团，已经采购了第二套Additive Industries的MetalFAB系统，进一步加强了其对增材制造的布局。大众汽车集团被誉为欧洲最大的汽车制造商，旗下拥有大众、奥迪、保时捷、兰博基尼等十二个知名品牌。 2018年，大众汽车建立了3D打印中心，依托该中心来测试和了解最新的增材制造技术，同时进行模具、工装夹具和最终零件的生产。根据3D打印技术参考对大众集团过往技术应用的总结，发现该公司已经深入布局增材制造技术。深入应用LPBF金属3D打印技术 大众汽车于2018年引进了Additive Industries MetalFab 1系统进行模具和备件的3D打印，该系统在大众汽车增材制造的成功中发挥了重要作用。而今年购买第二套系统，是大众汽车考虑到该系统的自动化水平高、无需手动流程且安全性更高。Additive Industries的系统具有模块化的设计，使大众汽车无需大量投资即可扩大产能。凭借全场激光器和自动构建转换等生产力功能，MetalFAB系统可实现高生产率和无人值守操作。大众汽车还投资于参数开发，并安装有粉末装载工具和粉末回收站，以提高效率并减少浪费。 Additive Industries MetalFab增材制造系统 2022年2月，大众集团子公司、从事发动机制造的MAN Energy Solutions购买了一台SLM Solutions的NXG XII 600，它拥有600x600x600mm的构建体积，配备12台激光器，比单激光系统快20倍，比四激光系统快5倍。它也是世界首台大幅面、配备超多激光数量的PBF金属3D打印机。 大众汽车为途观L 3D打印的喷嘴，每年为该车辆制造超过1000个；该元件此前由两个机加工和焊接部件组成。使用MetalFAB系统批量生产，无需后处理可降低650%的成本 为进一步研究在新技术业态下发动机继续减重的潜力，德国联邦经济事务和能源部发起了一项名为LeiMot(轻型发动机)的研究项目，吸引了多家汽车工业重量级公司的参与，如FEV欧洲有限公司、大众汽车、亚琛工业大学以及弗劳恩霍夫的相关研究机构。大众公司EA288Evo系列的2.0L涡轮增压直喷柴油发动机被设定为优化对象，项目旨在通过金属3D打印以及新型金属材料为发动机关键零部件减重。2020年8月，该项目现已进入了最终的发动机原型机阶段，通过使用纤维复合材料以及3D打印技术制成的部件替代传统的金属零部件，有望将最新一代内燃机重量减少30%。 采用金属3D打印的LeiMot发动机 对于当前最新、生产效率最高的区域金属3D打印技术，大众汽车集团相关负责人表示，“Seurat的3D打印工艺有可能以与海外制造相当的成本生产大批量零件，这将为供应链带来巨大缓解。Seurat的工厂部署模式使制造能够更靠近客户，这对汽车行业极具吸引力。”由此可见，大众汽车在时刻关注着3D打印技术的最新发展动态。  布局粘结剂喷射金属3D打印应用 粘结剂喷射技术是当前金属3D打印能够实现低成本、批量制造的最大希望。德国汽车制造商在开发用于最终零件生产的3D打印应用方面进行了迄今为止最大规模的投资。大众汽车集团报告称，3D打印在其零件生产中的采用率最高，奢侈品牌布加迪和兰博基尼的应用案例具有里程碑的意义；基于对更大产量和更低成本的需求，大众汽车已开始使用具有高吞吐量的惠普金属粘结剂喷射成型技术进行零件直接生产。 2021年6月，大众汽车宣称首次在生产中全面使用粘结剂喷射金属3D打印技术，未来几年将加速使用粘结剂喷射3D打印工艺进行汽车生产，并将在公司位于德国沃尔夫斯堡的主要工厂进行相关部署。为实现这一创新进步，大众汽车在过去几年中投资了数百万欧元。 采用HP设备制造的大众汽车档杆 此外，该公司还与西门子建立了软件合作伙伴关系，并扩大了与惠普的合作。惠普提供所需的粘结剂喷射金属3D打印机，西门子提供增材制造专用软件。西门子和大众联合开展的一项关键研究是优化构建室中组件的摆放，可以在每次打印过程中生产的零件数量提高了两倍。他们希望通过积累经验，发现哪些组件可以在未来经济快速的生产，或者增材制造如何支持大众汽车实现生产数字化转型。   采用HP设备制造的T-Roc敞篷车A柱组件 大众汽车沃尔夫斯堡工厂的目标是到2025年每年通过3D打印生产多达10万个组件。使用粘结剂喷射工艺制造的第一批组件——用于T-Roc敞篷车A柱组件，已进行认证。这些部件的重量比由钢板制成的传统部件轻了近50%，仅仅是这种质量上的减少就已经使制造商对这种工艺特别感兴趣。到目前为止，大批量生产的成本效益还不够。然而，新技术和相互间的协作已经体现出生产线在经济上的可行性。 惠普金属3D打印业务全球负责人Ramon Pastor表示，“大众等领先汽车制造商正在利用惠普的3D打印解决方案，将传统制造和规模生产转变为大规模生产，HP Metal Jet技术可以帮助客户解锁创新设计，最终更高效地生产性能更好的零件。”  发展多种3D打印技术应用金属3D打印并不是大众汽车唯一关注的技术，实际上，所有的汽车公司都在对所有的3D打印工艺进行探索。 2017年，大众汽车集团就已经在全球26个工厂拥有90台3D打印机，主要用于汽车备件和工装工具生产。大众集团旗下的意大利豪华汽车制造商兰博基尼长期通过Stratasys FDM和PolyJet技术进行原型设计和模具制造。2019年，兰博基尼与Carbon展开合作，后者的数字光合成技术被用于生产终端组件，如Urus SUV带纹理的加油口盖和风管夹，以及其他用户可定制、个性化的产品，实现了从设计到生产的快速过度，将零件交货时间缩短了12周。 兰博基尼Sian的内饰融合了皮革特征和3D打印组件 工装夹具，是3D打印技术在汽车领域的另一个重要应用。相较于数控机床加工，3D打印夹具和固定装置所需的生产时间减少了75%，浪费的材料更少且不会增加操作复杂性，而且几乎可实现无劳力生产。 大众集团采用3D打印制造的工装 2014年，大众集团葡萄牙工厂采购了7台FDM打印机进行工装夹具直接制造，将传统制造商完全甩开。现场制造的特点规避了很多不确定性，打印机的投资在两个月内快速回笼，并且制造成本大幅降低，也不再需要备件库存。更为关键的是，采用3D打印制造的夹具完全符合使用要求。2016年，葡萄牙工厂3D打印了约1000个工装零件，已成为整个大众集团的最佳实践。目前该工厂93％的工装夹具采取内部按需制造，节省时间并极具成本优势。因原型和工装夹具采用内部3D打印，该工厂在2016年节省了16万欧元的开发成本，2017年这一数据达到32.5万欧元，成本降低比例达91%；与此同时，其开发时间也减少了95%，大大加快了产品上市速度。 END 汽车工业不断发展并需要融入新的技术，而车辆生产过程中的技术涉及高度复杂的生产工艺，既面临着传统技术和新技术竞争性的双重挑战，同时准入标准又比较高。据Wohlers 2020报告，汽车行业已经成为3D打印技术最大的应用市场，超越航空航天、医疗等领域。 当前，大众、福特、宝马等汽车品牌已经在3D打印领域布局多年，投入的资金规模达到数十亿美元，并形成了众多的知名应用案例和规模效应。这些公司也在时刻关注着3D打印技术的最新发展，并试图将最新技术用于研发和生产，降低成本、提高效率，意图借助3D打印在大规模生产中取得竞争优势。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，未经单独授权，谢绝转载。 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.工艺总结：直接与间接陶瓷3D打印工艺种类及特点 2.增材制造与设计迈向智能化过程中的关键挑战 3.项目征集 | 第二届3D打印风投大会启幕在即，欢迎投递BP！ 4.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

陶瓷材料由于具有耐高温、耐腐蚀和良好的化学稳定性，在机械、化工、电子、航空航天、生物医学等工业领域得到广泛应用。传统的陶瓷加工技术，包括注射成型、干压成型、凝胶注射成型等，对模具的依赖性很强，无法满足集成化、复杂化、精密化陶瓷产品快速制造的要求。增材制造技术基于离散堆叠原理，根据预先设计的三维实体模型，将一系列离散材料按预定轨迹逐层堆叠，从而制造出物理零件。与传统的陶瓷加工技术相比，陶瓷增材制造技术打破了传统陶瓷加工过度依赖模具的局限，无需模具即可快速生产出完全个性化的陶瓷产品，结构设计自由度高，并被认为是构成工业4.0的众多颠覆性技术之一。 根据是否需要进行后处理，陶瓷增材制造技术可分为间接陶瓷增材制造和直接陶瓷增材制造。本文内容，3D打印技术参考重点介绍这些技术的成形特点。 一. 陶瓷间接增材制造技术 陶瓷间接增材制造也称为“多步”成型方法。第一道工序是通过光固化、激光烧结、粘结剂喷射、材料喷射和挤出制备无模具的陶瓷生坯，主要的工艺类型包括SLA、DLP、TPP、SLS、Binder Jetting、NPJ、FDM/PEP等；第二道工序是对陶瓷生坯进行高温脱脂和烧结，从而实现陶瓷部件的高致密化。该方法按原料形态大体可分为浆料、粉末、粒料以及丝材。 1. 激光烧结 激光烧结与光固化在成型机理上存在巨大差异，SLS技术需要利用低熔点的高分子粉末作为粘结剂将粉末连接在一起，导致脱脂后生坯致密化程度低。因此，在后处理过程中，压力渗透、温等静压和冷等静压通常用于实现SLS陶瓷部件的高致密化。此外，在脱脂和烧结过程中，SLS工艺制备的陶瓷坯体容易因高温热收缩而产生开裂缺陷。   激光烧结3D打印的SiC（薄壁结构的厚度为 1 mm） 2.光固化 光固化技术的优点是能够制备出均匀性高、内应力低、精度高的陶瓷生坯件。但对于光固化工艺，浆料由陶瓷颗粒、光敏树脂和光活性组分组成，光活性组分包括光引发剂、惰性染料和抑制剂，光引发剂吸收特定波长的光子后，会发生浆料中感光材料的聚合。对于该工艺，浆料中粉末的反射率会限制可加工的陶瓷种类。另外，陶瓷浆料是一种悬浮物，可能会造成打印层间的颗粒偏析，严重影响烧结件的致密度和机械性能。在SLS技术中，可以避免制备浆料的繁琐过程，提高了陶瓷坯体的成型效率。然而，SLS技术的低分辨率导致成型零件的精度差和密度低。 3. 粘结剂喷射 粘结剂喷射是一种基于喷墨技术的增材制造技术，也是基于粉末床的3D打印技术。该技术首先在打印平台床上铺设0.05～0.2mm层厚的粉末，然后选择性的在特定区域喷射粘结剂实现模型截面图案的固化。在通过层层叠加得到陶瓷坯体后，需要取出打印模型进行脱脂和烧结最终得到致密化的陶瓷零件。该工艺可以高效且批量打印具有复杂形状的陶瓷产品。国内的知名品牌有广东峰华卓立等，国外则有Exone（Desktop Metal），这些公司经过多年的探索与研究，均成功开发了基于粘结剂喷射技术的陶瓷3D打印装备、粘结剂以及脱脂烧结等后处理技术。然而，该技术但仍存在一些技术和工业应用方面的挑战，如粘结剂的种类（有机或无机）、粘度、喷射量、表面张力、干燥时间等参数会对陶瓷零件的形成质量、强度和后续烧结过程均会造成影响。   粘结剂喷射3D打印的 SiC 组件 4. 材料喷射 材料喷射技术是将包裹有纳米陶瓷粉（金属粉）或支撑粒子的液体装入打印机并喷射在建造平台上，通过高温使液体蒸发留下实体部分，最后通过低温烧结完成成型的技术。该工艺具有极高的技术难度，根据3D打印技术参考的观察，发展多年当前仍只有以色列XJET公司实现了该工艺的商业化。这种直接喷射陶瓷或金属纳米颗粒的方法，能够实现极高的细节和精度表现力，而其关键在于纳米颗粒在油墨中的分散以及喷射工艺。与其他工艺相比，它的高成本缺点也非常显著。 5. 挤出制造挤出工艺实际上也可以分的更为细致，如采用陶瓷线材的挤出、基于混合粒料的挤出以及陶瓷粉料的沉积。 陶瓷线材挤出工艺较为容易理解，它是将由陶瓷和高分子聚合物制造的线材通过FDM/FFF设备挤出制造生坯，3D打印技术参考注意到，国内Raise3D Pro2 3D打印机已经可以实现陶瓷线材的稳定打印。 基于混合粒料，国内升华三维开发了相应的解决方案。根据陶瓷粉体的物性（粒径分布、形貌、比表面积等）和产品的性能要求，选择合适的粘结剂配方体系（水基、塑基、蜡基等）进行适配，通过密炼机充分混合密炼高分子粘结剂与陶瓷粉末，最后通过造粒机制备得到粒径可控的颗粒料材料。然后借助3D打印机系统将颗粒料加热成熔融膏状，再挤压并逐层堆积成形，可得到高精度并具有一定密度和强度的生坯。 基于粉末沉积，国外一家名为Grid Logic的公司开发了一种独特的基于粉末的3D打印，其没有复杂的喷墨或激光系统，也没有铺粉装置，而是使用挤出式3D打印头进行粉末选择性沉积。打印机可配备多种粉末，其中一种充当支撑，打印完成后，将带有所有粉末的整个构建室放入烧结炉中，金属/陶瓷颗粒以传统方式熔合在一起，支撑粉末在烧结过程中继续支撑陶瓷材料，并在一定程度上可以重复使用。 根据该过程的特点可以理解，相比光固化和激光烧结，挤出技术在制造效率上可能存在不足。 二. 陶瓷直接增材制造技术 陶瓷直接增材制造技术通过高能量密度激光束直接熔化陶瓷粉末，可实现陶瓷零件成型与烧结一体化，按送粉形式可分为铺粉式（SLM）和送粉式（LENS/DED）。该方法可用于制造氧化物共晶陶瓷，3D打印技术参考查询到，西北工业大学苏海军教授团队在长期开展超高温氧化物共晶陶瓷定向凝固成形研究的基础上，针对共晶陶瓷领域发展面临的瓶颈并结合金属激光增材制造技术原理，率先提出将激光增材制造技术应用到超高温氧化物共晶陶瓷制备上的设想，并初步证实了该设想的可行性。 评判特定成形技术是否适用于加工某类材料的关键标准是该技术能否按照预设的方案顺利、高质量地完成对目标材料样件的制备。目前，激光增材制造技术难以制备大尺寸、复杂形状的氧化物共晶陶瓷样件，难点主要集中在两方面:  原材料粉末特性及凝固缺陷控制。 佳能使用选择性激光熔化3D打印的氧化铝陶瓷 激光增材制造技术以粉末作为原材料，粉末特性直接影响加工过程的稳定性及沉积试样的成形质量。为保证原材料供给及熔凝过程的均匀稳定，粉末颗粒要具有良好的流动性以及高的致密性。为此, 金属增材制造领域开发了气雾化等技术来制备高质量球形金属粉末，目前已实现了产业化应用。雾化技术的原理是利用高压气流等外力将连续金属熔体破碎成细小的液滴，经快速冷凝后获得球形粉末。球形形貌保证了粉末的流动性，液固相变保证了所得粉末的致密性。  与金属增材制造相比，陶瓷材料激光增材制造研究起步相对较晚，目前尚未有成熟的满足激光增材制造的高质量球形陶瓷粉末制备工艺。此外，陶瓷材料熔点高、熔体粘度大的特点为开发基于液固相变的陶瓷形貌改性工艺带来了极大的挑战。 独立控制各陶瓷组元输送的LDED成形工艺 需要指出的是，激光增材制造是一个局部急热骤冷且逐点快速循环往复扫描的过程，在基板及已沉积层内形成复杂分布的温度场，进而产生大的热应力。高的热应力是激光增材制造技术的一个显著特征，如何调控热应力是提升激光增材制造陶瓷材料成形质量和降低缺陷的关键。对于脆性陶瓷材料而言，试样中存在的应力极易诱发裂纹甚至造成试样开裂，导致成形失败。此外，原材料粉末中包含的空气极易在快速熔凝过程中诱发气孔缺陷。气孔不仅会影响逐层制备过程中熔池的稳定性，而且易导致成形试样的性能恶化。因此，控制裂纹、气孔等凝固缺陷是影响激光增材制造氧化物共晶陶瓷成形及成性的关键所在，是本领域当前研究的重点和难点。 END 陶瓷材料增材制造已成为先进陶瓷制造领域最具发展潜力的重要方向。本文，3D打印技术参考主要介绍了当前的陶瓷增材制造工艺类型及其制造特点。与其他材料增材制造应用相比，陶瓷发展相对缓慢。但研究公司IDTechEx发布的一份关于陶瓷增材制造市场的新报告，其市场规模将显著增长，这得益于越来越多的参与者寄希望于这项技术。 注：本文内容由3D打印技术参考整理，未经单独授权，谢绝转载。 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.干货分享：陶瓷3D打印之粘结剂喷射技术的成形材料、优势与挑战 2.报名 | Formnext深圳增材制造展，超300企业+1.5万名观众+80场论坛 3.江南大学重磅研究：3D打印无支撑、多尺度、大跨度复杂结构陶瓷 4.金属+陶瓷 | 一种基于烧结，可实现多材料3D打印一体成形的方法

物业工作周报 材料是3D打印至关重要的一环，决定着3D打印技术是否可以突破现有瓶颈，应用于更为广阔的工业制造领域。当前，生产企业正面临从功能原型向终端批量化生产的转型，作为高分子增材制造技术的创新引领者，华曙高科在SLS技术领域不断探索，持续创新，对独创的Flight技术及材料进行了全面升级。 6月20日下午，工业级3D打印领航企业华曙高科在线上顺利举办3D打印创新与产业化直播（高分子），正式发布创新高性能“类尼龙11”材料FS4200PA-F，以及对PA6、PEEK等材料工艺的一系列创新优化成果。   “类尼龙11”材料：高性能FS4200PA-F面市 在3D打印行业，尼龙11材料被视为一种特种材料，其具备高冲击强度和均衡的机械性能，有着广泛的应用场景。为满足市场需求，华曙高科推出了新款尼龙材料FS4200PA-F。相较于目前市场上尼龙11材料，FS4200PA-F性能更优异，且可采用粉末2:8配比工艺，使用成本仅为尼龙11材料成本的几分之一，更具性价比。 Flight技术烧结中的FS4200PA-F材料。 性能优异 FS4200PA-F材料属于面向产业化应用的高性能尼龙材料，适用于极高韧性要求的先进应用。该材料XYZ三个方向性能非常接近，缺口抗冲击性能好，断裂伸长率高，且具有均衡的机械性能。 FS4200PA-F与PA12、PA11材料性能对比。 左图为普通PA12材料，右图为FS4200PA-F材料，均采用5.5焦耳能量的摆锤做悬臂梁实验，测试其抗冲击强度。 四种不同厚度的FS4200PA-F材料测试条，经过超9000次弯折实验后，无变形无断裂。 清粉效率提高30% 相较市场上的尼龙11材料，FS4200PA-F粉包松散易清理，清粉效率提高30%，为客户降本增效。 工件粉包松散易清理。 更具性价比 华曙高科对烧结工艺进行了优化升级，相较于市场上尼龙11材料5:5的配粉比例，FS4200PA-F新粉添加比例大大降低，即新粉:余粉比例为2:8，使用成本仅为尼龙11材料成本的几分之一，更具性价比。 与此同时，FS4200PA-F粉末利用率高、性能稳定，经过多次循环测试，打印工件性能一致。 PSD粒径分布及MFR熔融流动速率数值稳定，样条经多次测试性能稳定。 FS4200PA-F采用华曙独创Flight技术，可以实现一天打印两个满包，实现高效生产。可用于手板、汽车、电子电器、医疗等行业，适合制造功能终端件、按需备件和个性化组件。   PA6材料FS6140GF-F：实现Flight高效生产 2018年华曙高科推出的光纤激光器烧结高分子材料的Flight技术，并研发了黑色Flight尼龙材料。传统的高分子材料是无法吸收光纤激光器波段的能量（约1064nm），而Flight技术及新材料的成功研发和应用，使选择性激光烧结技术可以实现更快、更精细、更高质量的烧结，也大大加速了其产业化应用。 采用Flight技术打印的汽车进气歧管。 华曙高科自主研发的PA6材料FS6140GF-F（玻璃纤维复合尼龙6粉末），已成功实现Flight技术高效生产，比CO₂激光器设备的生产效率提高150%，同时对材料工艺进行优化升级，可在200℃烧结成型，工件打印稳定无翘曲，性能优异，强度超过80MPa，能满足手板、电子电器、汽车等行业需求。   PEEK打印工艺：实现粉末可循环烧结 PEEK是PAEK系列（聚芳醚酮）的一种，具有优异的耐化学性、耐油性和高温热稳定性，熔点高达350℃。3D打印PEEK特别受医疗领域的关注，具备的生物相容性和可消毒性可用于定制植入物的制造，同时航空航天和汽车领域也是3D打印PEEK很常见的市场，适合更高的耐磨性和耐温性零部件制造。 目前，华曙高科已实现PEEK材料的稳定高效烧结，其打印的工件热稳定性、批次稳定性、颜色一致性和高纯度均达到使用标准，能实现工业化小批量生产。同时，经过创新优化，可实现材料2:8配比，粉末可循环烧结，为用户节省80%材料成本。 正在烧结中的PEEK材料工件。 采用PEEK材料打印的医疗植入物 由于Flight技术的优异性，国内外众多化工材料生产商和科研院所，都在基于Flight技术开发相应的高分子材料，以满足市场多样化的需求，未来，华曙高科还将持续创新，为工业用户利用3D打印技术进行产品研发与创新提供更丰富的选择。 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： 1.3D打印助力新能源可持续发展 2.极速响应！国产3D打印数据处理软件功能大升级，满足更多工艺需求 3.90万欧元3D打印热交换器订单！ 4.3D打印中的PEEK：一种耐用且要求苛刻的材料

双金属结构正在成为当前金属3D打印研究的热点方向，结合了两种甚至多种不同材料性能的结构，可以同时满足应用中对几种性能的需求，如高强度-高耐腐蚀性、高强度-高导热性。当前研究中常见到的双金属结构通常具有明显的材料区域划分，如通过上下区分或通过内外区分，材料界面规律且单一。本期3D打印技术参考要介绍的这种双金属结构借鉴了当前骨骼和木材的结构特征，其具有仿生多维界面，3D打印的材料整体强度因此大幅提高。 金属3D打印双金属互锁结构  通过观察自然结构以实现仿生设计已成为科学界进一步扩展材料性能的重要意识，这是因为自然结构的复杂性是许多现代工程设计的基础，科学思想和技术进步不断对自然机制有了更深入的了解。对自然设计原则的认识和识别必然会扩展产品性能和功能。自然界中普遍存在多材料结构，负责机械性能的材料变化的排列很少沿着单个平面，更常见的是轴向变化，内层被外层包围，材料的每个区域都为整体功能提供了独特的性能，研究人员在骨骼和木材中都发现了这种规律。在木材解剖中，这种关系很容易在横纹切割暴露的同心环中识别出来，从外部的活韧皮部到最内部的心材，每个区域都对树木的整体生存起着至关重要的作用，区域之间的相互作用部分负责灵活但坚固的结构。这种多材料排列带来的性能提升引起了科学界的关注，人们试图通过越来越具有挑战性的仿生设计来模仿这些提升。例如，在构建骨骼金属植入物时，对整体多孔结构的开发仍然有很多不足之处，从设计的角度来看，只有将这些方法与组合变化相结合，才能继续取得进展。 天然多材料结构（如骨骼）表现出成分结构的变化：这种变化不是沿着单个平面观察到的，而是体现在复杂的结构和材料布置中，这些特点在很大程度上决定了机械性能和独特的功能特性；木材解剖结构中存在环形结构变化，这些同心环通常具有交叉纹理，每个区域都发挥着对树的整体生存至关重要的功能，区域之间的相互作用在一定程度上负责结构的灵活运动和强度 华盛顿州立大学的研究人员以此为启发，开发了一种特殊的具有双喷嘴的电弧能量沉积系统，能够通过同时或顺序沉积创建径向双金属复合界面。他们以308 L不锈钢和低碳钢作为双金属对，样品结构设计为三种不同配置：实心308 L不锈钢、实心低碳钢和径向双金属，后者由低碳钢外壳包围的不锈钢中心芯组成。对打印的结构进行了准静态压缩测试，分析微观结构和相，并测量了硬度值；讨论了在单层上双重沉积不同金属的工艺复杂性，包括增加的沉积热输入、加剧的层高问题、界面力学以及沉积路径规划的作用。这些工艺输入对界面形成、微观结构和机械性能的影响是这项工作的关键，并形成了多维径向双金属电弧增材制造的基础理论。 具有径向变化的双金属DED电弧的工艺顺序流程图。使用软件执行沉积路径规划，首先沉积低碳钢外壳，在中空凹陷周围形成圆形珠。308L不锈钢沉积到该空心中，并且重复该过程，将每一层堆叠在前一层之上，直到达到完整的构建高度；最后对沉积样品进行加工获得所需的最终尺寸 a.沉积态径向双金属结构排列、后续铣削过程的材料去除边界以及用于提供微观结构分析的切割平面位置；b.抛光横截面图像显示了构建方向以及核心中不锈钢材料楔形突出进入低碳钢外壳的互锁之字形图案   硬度和XRD分析  试验前的低碳钢整体压缩：b.试验后的低碳钢整体压缩试样；c.低碳钢试样向外塑性变形的曲率半径；d.试验前308L不锈钢整体压缩试样；e测试后的308L不锈钢整体压缩试样；f .308L不锈钢试样向外塑性变形的曲率半径；g.试验前的径向双金属压缩试样；h.试验后径向双金属压缩试样；i.径向双金属试样向外塑性变形的曲率半径；j.具有径向双金属变化和穿过不锈钢芯中心的钻孔释放通道的样本；k.测试后对径向双金属样品进行钻孔   整体式和双金属试样的平均抗压测试结果比较 硬度测试的结果3D打印技术参考不做具体描述，具体可以从测试图中查看。压缩载荷引起的变形在不锈钢和低碳钢对照样本中最为显著，但在双金属样本中明显受到限制。所有样本都显示出核心和套管之间界面处的严重缺陷，即使在压缩后，这些缺陷仍然以空隙或裂纹的形式存在，尽管一些区域在材料的互锁楔形之间的界面处完全融合。低碳钢对照样品的平均抗压强度为370MPa，不锈钢对照样品的平均抗压强度为346MPa，径向双金属样品的平均抗压强度为493MPa。观察到的径向双金属样本的抗压强度比低碳钢对照增加了33%，比不锈钢对照增加了42%。 潜在应用  双金属增材制造的预紧概念对未来的增材设计策略具有重大影响，通过径向变化逐层创建强化关系的能力无疑将引起各种应用的关注。立即想到的是冷缩配合，其中依靠不同部件之间的高径向压力来减少相对运动或传递扭矩。同时制造曲轴、铁路车轮、带、涡轮盘和机床是其他潜在的应用。大型航天器可能包括增材制造的结构部件，能够跨越很长的距离，并带有压缩整个结构的中央预张紧材料芯。 双金属电弧沉积系统 考虑到此类应用，进一步的研究必须解决一些挑战。例如，两种不同材料的物理排列及其在最终构建中的相互作用表明沉积路径规划和排序的重要性。材料成分的急剧变化和互锁楔块尖端的应力集中也可能会促进高周疲劳使用情况下的失效，并且异种双金属偶被证明容易受到腐蚀。 END 这项工作的主要目标之一是探索多维双金属电弧增材制造多金属结构的潜在优势，并引入具有复杂界面的结构可能性。在Z轴构建方向上连续重复单个水平面内的径向双金属变化，以使界面在整个金属样本中永久存在。值得注意的是，双金属对的沉积和冷却几乎同时发生，当金属在环形布置中一起冷却时，所产生的金属之间的相互作用会促进环向应力，这与线性沉积完全不协调。这种物理安排，由此生产的双金属样品的特点是具有复杂的界面，该界面表现出冶金结合和机械互锁。机械测试和微观结构分析证实了生产径向变化双金属增材结构的可行性，这种新的结构设计理念或对更多应用产生启发。 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.In625-铝青铜│双金属火箭喷嘴3D打印制造及热火测试过程 2.3D打印铝和铜双金属一体结构，不需要高能热源 3.SLM-可进行多金属3D打印的材料体系，制造潜力、难点与要点 4.SLM-3D打印一体化多金属材料散热器，揭示未来应用潜力