2022年一篇在Nature发表的文章备受关注，获得了国内外多领域媒体的广泛报道，它就是由美国马萨诸塞大学、佐治亚理工学院、橡树岭国家实验室以及劳伦斯利弗莫尔国家实验室等七家研究机构联合发表的关于高熵合金增材制造的研究。 这篇研究之所以受到关注，是因为研究人员首次利用3D打印技术制造了双相纳米层高熵合金，其表现出约1.3GPa的高屈服强度和约14%的大均匀伸长率，以及近乎各向同性的机械行为，这些出色的性能组合超过了其他最先进的3D打印金属材料。 高性能的获得仍然离不开工艺调整 3D打印通常会产生具有高度不均匀晶粒、亚晶粒位错结构和化学偏析微观结构，这在钴基或镍基高温合金、铝合金、钛合金以及高熵合金中较为常见。共晶高熵合金是一类很有前途的多主元素合金，具有双相片层状异构组织，从而为实现优异的机械性能提供了巨大潜力。采用传统凝固路线获得的层片厚度通常在微米或亚微米范围内，限制了共晶高熵合金可达到的强度。相比之下，3D打印的大温度梯度和快速冷却的特点能够产生纳米层状相并使材料表现出高强度，但通常以牺牲延展性为代价。在这项研究中，研究人员利用激光粉末床熔融（L-PBF）的极端打印条件和高熵化合金的有利成分效应，获得了一种非平衡态的相组织，实现了让人震惊的性能提升。   本研究所获得材料性能与其他材料对比（红框可见其强大的性能） 由于激光加工的参数范围很宽，实现对3D打印材料的微观结构和缺陷的合理控制具有挑战性。使用归一化等效能量密度方法，研究人员确定了一个有效的L-PBF处理窗口，来打印完全致密的AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金。 这些组件展示了该合金在各种复杂几何形状方面的出色可打印性 通过调整激光功率和扫描速度，研究人员将层片厚度减少到了数十纳米，并打印了各种具有代表性的工程组件，如散热器风扇、八角桁架微晶格和齿轮结构，这些组件展示了该合金在各种复杂几何形状方面的出色可打印性。 获得高性能的微观组织机理 高屈服强度源于由交替的面心立方体和体心立方纳米层组成的双相结构的强化作用；体心立方纳米层比面心立方纳米层表现出更高的强度和更高的硬化率。 该研究中材料的微观结构 大延展性的产生归因于嵌入微尺度共晶相中的双相纳米层形式的分层微观结构导致的高加工硬化能力，其具有几乎随机的方向以促进各向同性机械性能。 超越最先进合金的最佳性能组合 直接3D打印的AlCoCrFeNi2.1与铸件相比，表现出更为出色的机械性能。其屈服强度达到1.3GPa，大大高于铸件的 510±15 Mpa，提升近三倍。它还在高流动应力下显示出很高的应变硬化率，获得了约14%的大均匀伸长率，同时极限拉伸强度达到1.6GPa。该研究中的共晶高熵合金的层间间距可以通过改变激光加工参数来调整进而改变其机械性能，使用给定的加工方案，沿垂直和水平方向获得了近似似的机械性能。这一结果表明，打印后的纳米层状结构具有几乎随机的形状和晶体学取向，其几乎各向同性的力学行为不同于通过其他途径（如热机械处理和定向凝固）产生的高度排列的层状结构所导致的各向异性力学行为。同时，它也与典型的金属3D打印各向异性行为形成鲜明对比，后者倾向于获得柱状晶粒结构。 该研究中材料在打印态和热处理态的性能 随后的热处理使研究人员能够进一步定制微观结构和相关机械性能。例如，在800°C退火1 h后，实现了超过20%的均匀伸长率，屈服强度约为1 Gpa；在600 °C退火5 h后，屈服强度和极限拉伸强度分别提高到约1.6 GPa和1.9 GPa，均匀伸长率为7.5%。快速凝固的共晶高熵合金微观结构通过退火的高可调性获得了广泛的强度-延展性组合，在此期间可能发生各种固态相变，如沉淀、层状粗化和重结晶。直接比较该研究中材料的拉伸性能与其他高性能增材制造合金，可以发现其表现出出色的强度-延展性组合，超过了最先进的增材制造合金。 END 总的来说，对增材制造高熵合金变形行为机理的理解，对开发具有卓越机械性能的多级、双相和多相纳米结构合金具有广泛意义。这项研究所获得优秀机械性能组合，优于其他先进的3D打印合金，有望催生可用于航空航天、医学、能有和运输等领域的高性能部件。 该研究以“Strong yet ductile nanolamellar high-entropy alloys by additive manufacturing”为题发表，链接如下： https://www.nature.com/articles/s41586-022-04914-8 注：本文内容由3D打印技术参考创作，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.金属激光增材制造中的激光熔化模式 | 清华大学赵沧教授最新研究 2.清华大学：熔体流动如何影响金属3D打印中的枝晶生长 3.NASA：航空航天领域3D打印材料的可获得性、工艺复合制造及成本组成考量 4.长文干货 | 推动3D打印用于汽车行业制造的关键因素

12月29日，3D打印技术参考注意到，Facebook母公司Meta已收购光学镜片3D打印公司Luxexcell，后者可以凭借其独特的的3D打印工艺可以制造智能、处方光学镜片。 Luxexcell成立于2009年，总部位于荷兰，拥有镜片3D打印相关专利，包括专有的硬件、软件、材料和工艺，这些组合可以制造出不同于当前市场上其他可用镜头的高质量产品——智能处方镜片。这种独特的制造工艺对AR/VR市场具有极重要意义，这对于“深陷”元宇宙世界的Meta公司具有革命性的意义。 3D打印技术参考查询发现，智能处方镜片将视力矫正、光学组件以及电子设备融合为了一体，是制造AR/VR镜片的重要组成部分。而该领域的重大难点就在于相当大体量的用户需要进行视力矫正，如近视、远视等，这成为制造该领域镜片的关键障碍。 Luxexcel的打印从一瓶无色液体开始，把装有无色液体的瓶子装在打印机的喷头上，随后微小液滴被喷射到操作台上，此时还是液体，由于液体的表面的张力作用，液滴互相无缝融合，最后经过紫外线的固化形成光滑表面。 镜片打印完一层在紫外线固化的基础上形成了光滑表面后再打印下一层，每个镜片差不多有五层。以正常佩戴的眼镜举例，一个镜片中可能会有几百个微小液滴。 3D打印镜片的厚度是一层一层增加的，Luxexcel通过调整液滴的喷射位置，可以打印不同厚度、不同度数和不同形状的镜片，以达到定制化的效果。需要注意的是，Luxexcel能够在打印过程中集成波导、全息光学元件和液晶箔等，与传统制造AR或VR眼镜需要30余项环节相比具有重大改进。 Luxexcell打印镜片的过程 Luxexcell打印的智能镜片包含多层结构 Luxexcell公司开发的基于树脂的3D打印工艺已被用于制造眼镜、LCD屏幕、含有气隙的波导（应AR眼镜需求而生的光学组件）、AR设备使用的镜片等，截至2020年以为客户打印了超过5万块镜片。尽管能够打印多种类型的镜片，但处方眼镜镜片是吸引Meta公司的关键。 Luxexcell的镜片3D打印机，已打印超过5万片（来源：Luxexcell） Luxexcell制造的智能镜片 Luxexcell可能是Meta公司Aria项目的供应商。该项目旨在成为捕捉佩戴者周围环境并构建Meta 3D资产的测试平台。通过将技术集成到镜片中，并允许它们以大规模定制的方式制作处方镜片，同时还集成了屏幕和LCD，3D打印为Meta相关项目的实施带来了诸多便利，后者因此可以以大规模定制的方式拥有可扩展的流程，为其AR平台制作独特的镜头。 3D打印所取得的技术效果是显而易见的，可以实现高速度、高精度，无需后续抛光打磨，与专业的工业镀膜工艺相融，可以打印任何形状。据报道，Luxexcell的收入不到300万美元，但Meta为本轮收购付出了高昂代价。 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： 1.2022年国内3D打印领域被广泛关注的十大重要事件 2.重要进展：Sakuu 3D打印电池将为超级跑车提供动力 3.弗劳恩霍夫新工艺丨电弧+激光混合金属3D打印技术 4.粘结剂喷射+CNC+智能分层，3DEO已发货超130万个3D打印零件

12月9日，首次实施中国运载火箭海上热发射的捷龙三号火箭首飞成功；12月16日，长十一火箭成功发射。这两型火箭均由火箭院抓总研制，其中多种构件采用3D打印技术制造，更有尺寸超过一米级别的零件。 本文内容获火箭院官方相关部门授权发布，将介绍在这两型火箭上3D打印技术的应用。 捷龙三号火箭3D打印构件： 2件卫星支架+1件过渡段产品 2件卫星支架用来放置本次任务发射的14颗卫星，1件过渡段产品用来连接卫星支架和火箭其他部件。 “捷龙”映日（来自中国火箭公司） 长十一火箭3D打印构件： 1件端框+8件支撑杆 它们是卫星支架的组成部分，卫星支架采用的是杆系框架结构设计，即上下端框加中间超薄壁支撑杆结构。 长十一火箭（来自火箭院） 这些构件是火箭院首都航天机械有限公司与总体设计部通力协作的成果。其中捷龙三号火箭的卫星支架和过渡段产品的成形应用的是电弧熔丝增材制造技术；长十一火箭卫星支架的端框和支撑杆的成形应用的是电弧熔丝增材制造技术和激光选区熔化增材制造技术。 电弧熔丝增材制造技术从传统的弧焊发展而来，用电弧热将丝材熔化并按预定轨迹逐层堆积成金属结构件。 激光选区熔化增材制造技术主要用于中小尺寸复杂金属构件的一体化近净成形，如发动机零部件，一体化舵翼，管路阀门，点阵套筒等产品，也可用于防隔热、抗冲击等先进结构的制备。 为什么“打印”这些构件？ 首都航天机械有限公司工艺员张睿泽介绍，卫星支架产品技术状态多变，确定时间较晚，而传统铸造、锻造需要模具，工序多、流程长，难以满足高密度发射的紧张周期要求；应用3D打印技术可快速响应，不仅极大缩短了产品交付周期，而且一体化程度更高，结构减重效果明显，能够满足短周期、低成本的发射需求。 以捷龙三号火箭为例，该火箭搭载14颗卫星，数量多且状态各异。使用电弧熔丝增材制造技术打印卫星支架能够充分发挥小批量、多品种产品柔性生产的特点，可实现复杂结构件的整体制造，提高承载效率。单件产品毛坯成形周期仅为15天，较传统制造方式周期缩短50%以上，为后续各工序环节争取到了宝贵的时间。 以长十一火箭为例，端框和支撑杆全套产品打印周期仅为12天，不仅保证了产品尺寸精度要求，还在满足承载条件下将重量减至最轻。 “打印”这些构件攻克了哪些难题 作为14颗卫星在火箭上的“座椅”，捷龙三号卫星支架直径达1.4米，高度近1米，重量达120千克，整体呈大尺寸弱刚性结构，对成形过程及后续热处理过程的变形控制提出了更高的要求。 技术团队突破了“变形控制+在线测量调整”的大型壳体增材制造变形控制技术，实现毛坯产品尺寸偏差单边小于2毫米。对毛坯产品进行适应性工艺设计，有效调控热处理过程中的变形，实现了无工装变形控制，节约了大量一次性成本。应用了独立研制的以“机器人+变位机”为核心的高效电弧熔丝增材制造系统及自主研发的电弧增材制造路径规划、离线编程与运动仿真软件，成功解决了大型复杂壳体成形难题。 长十一火箭卫星支架的端框呈薄壁方框类结构，幅面尺寸达到1.3米×0.8米，对成形过程中的变形控制提出了较大挑战。 技术团队通过对成形路径的优化及变形量预测，结合对自研的平面协调运动软件功能升级，保障了尺寸要求。长十一火箭卫星支架的支撑杆呈大尺寸V型中空多联通薄壁圆管结构，采用钛合金材料，近600毫米长的支撑圆管壁厚仅为1.2毫米，变形开裂控制风险极高。技术团队通过优化工艺结构、辅助支撑、变形补偿等方式，有效控制了变形，保证了尺寸精度要求，并在满足承载条件下将重量减至最轻。 截至目前，火箭院首都航天机械有限公司已有12件电弧增材产品成功通过了飞行考核，成功率达100%。 除电弧熔丝增材制造技术和激光选区熔化增材制造技术外，火箭院首都航天机械有限公司在3D打印火箭部件方面，还有激光熔化沉积增材制造技术。 激光熔化沉积增材制造技术主要用于大尺寸难加工金属毛坯的制备，如运载火箭捆绑支座、平台支架、舵翼骨架、异形舱体等，亦可实现发动机构件的修复。 后续，火箭院首都航天机械有限公司将与总体设计部继续通力协作，推进3D打印在火箭设计制造中的应用，为航天产品高质高效制造添砖加瓦，为建设制造强国、质量强国、航天强国贡献力量。 注：本文内容发布已获火箭院官方相关部门审核和授权。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.2022年国内3D打印领域被广泛关注的十大重要事件 2.2022年 | 国内外20余款重量级金属3D打印新设备看点 3.百台设备全部就位！西发公司增材制造产业化平稳推进 4.视频：航空航天巨头赛峰集团斥资8000万欧元开设新3D打印园区

2022年已经进入尾声，本年度国内3D打印技术领域又经历了不凡发展的一年。本期内容主要总结那些引起行业广泛关注的事件，涉及行业应用、技术发展、与本行业相关的国家政策以及社会层面的关注，共十一件。 1. 北京冬奥火炬采用3D打印技术 北京冬奥会“飞扬”火炬于2022年2月2日开始传递。根据中国石化官方发布的消息，火炬首次采用耐高温碳纤维复合材料制作外壳、氢能源作燃料；根据新华网的介绍，火炬飘带采用了金属3D打印工艺。“飞扬”火炬科技含量极高，实现了材料创新、能源创新和工艺创新。 “飞扬”火炬的数量达到了1200支。火炬形状看似简单，却有着异性的曲面结构，3D打印自由制造的特点使其制造没有难度且效率极高。然而，即便精度最高的SLM技术也难以达到光滑的表面质量，配合传统工艺成为必然，这也成为金属3D打印技术在实际应用中结合传统工艺的经典案例。3D打印技术参考从铂力特发布的相关文章中注意到，该公司曾协助中国航天科工集团三院三十一所，承担了水下传递火炬的研发和制作，并助力实现了批量制造。 2.工信部组织征集并公布36项增材制造典型应用场景 3月23日，工信部发布相关通知指出，为贯彻落实《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，推动增材制造更好服务经济社会发展，工业和信息化部组织征集增材制造典型应用场景，形成可复制可借鉴的成果，引导用户单位与增材制造企业加强合作，研发应用更加适配行业需求、更加先进适用的增材制造专用材料、装备和应用技术解决方案。 8月2日，首批增材制造典型应用场景名单被公布，涉及的应用场景涵盖包括工业、医疗、建筑、文化在内的四领域36项，由装备制造/服务商以及应用单位组成，且均在所属领域处于领头羊的地位。在装备制造/服务商方面，有铂力特、华曙高科、汉邦科技、鑫精合、镭明、峰华卓立、共享以及中瑞、盈普等；应用单位包括三大航空航天集团、北医三院、唐都医院、匹克体育、中国商飞、长安汽车、潍柴、李宁（中国）等。 3. 某高校实验室铝粉爆燃事件，3D打印实验安全性引关注 4月20日，某高校材料学院发生一起爆燃事故，一名博士研究生严重受伤，事故疑似因实验室铝粉爆炸。虽然与直接3D打印实验无关，但却引起本研究领域学生对实验安全的关切。 3D打印的重要材料——钛和铝等均是活泼金属，这些材料可燃，因此会像粉尘一样爆炸。钛和铝的燃烧速度也非常快，并会产生极高的温度和压力，因此需要格外小心。实际上，金属3D打印的每个阶段都会产生不同的污染源（或物质）进而会造成特定的危害。 4.人社部发布增材制造工程技术人员新职业 2022年6月14日，人力资源和社会保障部发布了最新职业信息公告，「增材制造工程技术人员」等18个新职业信息作为第一批向社会进行公示。人社部同时给出了增材制造工程技术人员的定义及其主要工作任务，从事增材制造技术、装备、产品研发、设计并指导应用的工程技术人员均被包括在内。 后续，人力资源社会保障部将会同有关部门组织制定新职业标准，同时面向社会广泛征集新职业标准或评价规范，指导培训机构依据国家职业标准开展培训。这是即2020年5月人社部能力司将“增材制造设备操作员”拟定为新职业后，人社部对3D打印行业就业人员清晰定义及行业认可跨出的重要一步。 5. 黄奇帆：3D打印是形成未来万亿美元级别市场的“五大件”之一 6月25日，由中国人民大学国家发展与战略研究院、中国人民大学经济学院和中诚信国际信用评级有限责任公司联合主办的中国宏观经济论坛（CMF）季度论坛（2022年中期）在线上举行。该论坛是中国宏观经济研究领域最有影响力的智库之一。 重庆市原市长、复旦大学特聘教授黄奇帆在会上指出，今后二三十年，能够形成万亿美元级别市场的“五大件”大体上现在已经初现雏形，3D打印是其中之一。要积极进行前瞻性布局主动出击，围绕这些重点产业形成一批国内具有全球竞争力的产业链集群，形成一批能够在全球去布局的龙头代工组织企业，特别是能够形成四五个新产业的链头企业。黄奇帆的此番言论引起业内从业人员的广泛关注。 6. 科创板迎来新的3D打印企业 6月21日，湖北超卓航空科技股份有限公司首次公开发行股票并在科创板上市。该公司是国内少数掌握冷喷涂增材制造技术并产业化运用在航空器维修再制造领域的企业之一，建立了冷喷涂增材制造技术体系，并将该技术成功应用于机体结构再制造领域。 6月27，湖南华曙高科闯关科创板IPO获上交所受理。11月22日，华曙高科参加上交所科创板上市委审议会议，并顺利通过。华曙高科核心产品为具有自主知识产权和应用核心技术的金属3D打印设备和高分子3D打印设备，同时向客户提供自主研制的3D打印高分子粉末材料。 7. TCT亚洲3D打印展艰难举办，Formnext增材制造展延至明年 由于疫情反复，今年的3D打印展会可谓艰难，疫情给展会、展商和行业都带来了很大影响。 TCT亚洲3D打印展原定5月12日-14日在上海举办，然而当时因上海疫情严重不得不延迟到8月31日-9月2日在深圳国际会展中心举办。不料展前深圳疫情再起，在距离8月31日只有10分钟的情况下展会宣布再次延期。直到11月3-5日，TCT亚洲3D打印展终于复展。此外，原定于今年9月举行的深圳国际增材制造、粉末冶金与先进陶瓷展览会（Formnext + PM South China），同样由于疫情，改期至12月20-22日；然而，11月30日主办方艰难宣布展会不得不延期至2023年秋季举办。 8. 28家中国企业参加德国展会，国际市场开拓力度加大 11月15-18日，作为欧洲首屈一指的模具制造及加工、快速成型制造、增材技术专业展览会Formnext在德国法兰克福举办。作为世界领先的增材制造和现代工业展，Formnext展示了大量创新产品，范围覆盖新技术、系统、材料、后处理的整个工艺链，共有超800家报名参展。其中中国有28家企业参加，相比2021年增加了18家。 近些年来，越来越多的中国3D打印机品牌走向海外市场，中国参展企业的大量增加彰显了中国品牌在全球3D打印市场的自信以及中国企业家勇敢开拓国际市场的勇气。 9. 国内粘结剂喷射金属3D打印技术开发企业退出隐形模式 2022年，从事粘结剂喷射金属3D打印技术开发的知名企业集中且第一次推出基于批量生产的系统。在此背景下，国内从事该技术开发的峰华卓立、宁夏共享以及三帝科技等开始退出隐形模式走向前台。 粘结剂喷射号称能够实现金属3D打印低成本、批量化生产且拥有高于其他3D打印技术数十倍工作效率的工艺，将成为市场增长最快的技术之一。在未来几年中，这项技术将会越来越多的用于终端生产，并将在国内引起进一步关注。 10.电池3D打印在国内有了新的发展 2022年，两家重量级的汽车公司均成立了业务类型包含增材制造的电池公司：贵安新区弗迪电池有限公司是比亚迪全资控股的新电池制造公司，注册资本5000万人民币；蔚来电池科技由蔚来汽车成立，注册资本20亿人民币。 除这两家汽车公司之外，爱驰汽车旗下子公司氢驰动力科技（山西）与高能数造合作发布了全国首个3D打印电池品牌“拓扑高能”。在研究方面，中科院大连所3D打印研制出了高能密度、长寿命锂电池，解决了两大关键问题。这些事件有可能促进国内电池3D打印技术的发展。 11.航空航天增材制造产业化实现重大突破 在航空航天领域，有一种现象应该被关注，那就是对3D打印技术的应用呈现出了近乎爆发的趋势。根据西安航天发动机有限公司官方、航天六院官方、中国航天科技集团官方等在今年陆续公布的消息，我国当前多款重量级发动机在研制过程中使用了3D打印技术。而中国日报海外版在今年还介绍了航天科工集团利用3D打印加速相关产品设计和生产的事例。 除此之外，航天六院增材制造产业化实现了重大突破。在近日由官方发布的消息中，六院增材中心2022年分两批引进技术先进、种类齐全的增材制造生产设备89台，中心产业化建设的百台设备已全部就位。而“产业化项目实施设备数量多、时间紧、难度大、任务重”的描述，让业内人员可以联想出在航天领域3D打印技术的应用规模已经达到了何种程度。 END 纵观2022年国内3D打印技术领域，在疫情之下各大公司的相关活动举办可谓艰难。但更多应用领域却也更多、更深入的认识到这项技术对制造带来的“破坏力”，在汽车、电池、航空航天领域的应用发展有目共睹。国内的一些新技术开始走上前台，更多的企业走上国际舞台展示实力，科创板也迎来了新的3D打印企业。 行业的整体发展也体现在社会和产业政策方面，一股推动产业发展的力量正在形成，如新职业的明确、对应用场景的示范、经济专家对未来市场的看好等等。不过，美国今年对增材制造技术的扶持同样迅猛，与之相比，我们的动作似乎又无法匹敌，这与我们强大的传统制造能力相关。 风云激荡，随着疫情结束，国内外3D打印市场的发展将重新走上快车道。 注：本文内容均来自公开信息。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.年度盘点：2021年3D打印10大应用及需要关注的重要事件 2.五千余字：从德国Formnext展，看3D打印技术的十个最新发展态势 3.德国Formnext增材制造展精彩展品：复杂、创新，眼花缭乱！ 4.2022年 | 国内外20余款重量级金属3D打印新设备看点

12月27日，3D打印技术参考注意到，知名电池3D打印品牌Sakuu已被意大利超级跑车品牌Estrema Fulminea选中，将为后者提供3D打印电池。 Fulminea是一款价值200万美元的电动超级跑车，整车重量为1.5吨，在同级车型中重量并不占优，原因是它的电动系统。3D打印正在一些功能部件的生产中发挥作用，但真正改变游戏规则的可能来自与Sakuu的合作，后者旨在使用其独特的Swift固态电池3D打印技术，通过优化空间进一步减轻车辆重量。 2022年3月，Sakuu在其锂电池开发方面实现了800Wh/L的基准能量密度，远高于目前市场常见锂电池500-700Wh/L的能量密度，这为实现2023年超过1200Wh/L的全3D打印固态电池目标迈出了重要一步。除了800Wh/L的成就外，该公司的锂电池还被发现在200次循环后表现出97%的高能量保持率。循环完成后，预计电池在800次循环时会保持80%的存储率。 定制形状，优化空间 要了解Fulminea将如何从Sakuu的技术中获益，就需要了解当今电动汽车电池的工作原理。电池是一项重大挑战，更强大的电池可确保更好的性能。今天的电池有圆柱形、棱柱形和袋状，特斯拉使用圆柱形电池，这些电池装在构成电池组的模块内。 Sakuu公司的固态电池 Fulminea跑车的电池位于座椅后面，必须从车辆下方安装。使用传统电池组时，许多空间都是空的，3D打印的优势则可以定制电池的形状，这为优化车辆空间创造了条件。这也使得Fulminea成为未来3D打印固态电池的最佳“实验室”，也将证明Sakuu电池3D打印的应用潜力。 混合打印，改变结构，提高能量密度 Sakuu的Kavian打印机采用混合技术，将材料挤压和材料喷射相结合，一次生产出具有不同化学成分的电池。根据3D打印技术参考此前的总结，该技术可以制造出比现有电池具有改进接口和更高强度陶瓷层的能量存储设备，同时集成更容易大规模生产的单片分层电池。‍ 电池3D打印原理 3D打印技术对电池电极的结构产生了很大的影响，这就是能量密度增加的原因。长期以来，“多孔”电极可以增加能量密度，而3D打印可以将电极中的材料构建成三维晶格，这意味着电极有更多的暴露表面积以进行化学反应，从而获得更高的电池效率。另一件可以使3D打印电池能量密度更高的事情是，电池模块不需要额外的物质来粘合它们并将它们连接在一起。 3D打印晶格电极结构(上)与实心电极块(下)(来自Rahul Panat和Mohammad Sadeq Saleh) 由于能够仅使用必要的材料，因此可以节省材料、减小尺寸并提高能量密度。 电池3D打印引起行业关注 Sakuu公司已经筹集了6200万美元用于建设电池自动化3D打印工厂，有望通过其固态电池打印技术改变整个电池行业，它可以为电动汽车和大众市场储能应用提供更好的性能、安全性和可定制性。 Sakuu电池工厂电池3D打印正在得到该领域的重视，美国能源部(DOE) 于今年下半年宣布了两党基础设施法对国内电动汽车 (EV) 电池制造的第一轮拨款，资金总额达到28亿美元，其中3D打印行业的6K公司获得5000万美元，其主张采用微波等离子体处理技术生产电池材料。 为了进军电动汽车市场，专注于电池技术的瑞士投资公司Blackstone Resources于2019年成立了自己的德国研发子公司黑石科技，并投入巨资研发下一代电池技术。该公司已获得的3D打印技术专利可生产各种不同外形的电池，并已经开始批量生产3D打印电池。据3D打印技术参考了解，电动汽车领域是其主要目标市场。该公司目前正在开发的最有前途的技术就是其专有的3D打印技术，可用于生产液体电解质电池和锂离子固态电池，具备将电池能量密度加倍并将锂离子电池制造成本降低一半的潜力。黑石公司在过去两年中一直在开发和完善其锂离子电池3D打印技术，如今推出了其首个大规模生产设施。 黑石科技的3D打印电池工厂 拓扑高能定制化3D打印电池（来自拓扑高能） 国内方面，比亚迪和蔚来汽车在今年均成立了新的电池制造公司，经营范围中包含增材制造业务成为了一大亮点。除这两家汽车公司之外，爱驰汽车旗下子公司氢驰动力科技（山西）与高能数造合作发布了全国首个3D打印电池品牌“拓扑高能”。在研究方面，中科院大连所3D打印研制出了高能密度、长寿命锂电池，解决了两大关键问题。这些事件有可能促进国内电池3D打印技术的发展。 注：本文内容由3D打印技术参考创作，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.关注：中科院大连所3D打印研制出高能密度、长寿命锂电池，解决了两大关键问题 2.拜登政府向3D打印和先进制造电动汽车电池项目授予28亿美元 3.Sakuu 3D打印锂电池预计2023年出货，能量密度将“大幅飞跃”成为世界第一 4.黑石开始使用3D打印技术批量生产锂离子电池，目标电动汽车领域

弗劳恩霍夫激光技术研究所在今年开发了一种将电弧增材制造和激光沉积融合在一起的混合金属3D打印技术，这种被称为COLLAR Hybrid的工艺能够提高焊接速度并推动金属3D打印中的应用。 电弧增材制造和激光沉积都具有典型的优缺点：激光线材沉积工艺的成本高且沉积效率低，但其热输入低、成形精度比电弧制造高，因此在航空航天工业中应用较多；相比激光沉积，电弧增材制造的成形效率高、成本低，但电弧具有方向性，难以像激光那样实现精准聚焦，因此熔化轨迹不精细、层堆积导致表面非常粗糙。 在新工艺中，研究人员使用同轴定向的环形激光束包围电弧，使其不会脱离，通过强制引导它来提高精度。研究发现，新工艺的材料沉积效率最高可提高150%，相比电弧沉积速度提高了一倍，零件表面质量也显著改善，所需要的后处理大大也减少，同时该工艺可用于制造大型零件。 COLLAR Hybrid（同轴激光电弧混合）加工头结构示意图 研究人员开发并制造了带有玻璃基板的水冷特殊光学器件和用于高性能焊接和增材制造的水冷电弧焊枪，两种能量源叠加在一起，两种单独工艺的优势以有利的方式结合在一起。 在混合工艺中，导线末端和基板之间的电弧以锥形方式被激光束包围，就像项圈一样。这种组合背后的想法是，电弧无法突破这个约束，并被积极引导。新工艺也因这种“强制引导”而得名 COLLAR Hybrid。 Fraunhofer ILT使用新系统技术进一步开发环形光束激光和电弧金属3D打印，而亚琛工业大学焊接与连接研究所 (ISF) 正在使用它来开发与环形聚焦的方向无关的复合焊接和同轴送丝机。 新的COLLAR混合增材制造工艺基于电弧和激光应用的组合 然而，新的混合工艺不仅具有焊接速度更快的特点，根据初步测试，焊接速度比电弧焊快100%左右。传统工艺必须在每个拐角或曲线处转弯，这导致在规划路径时需要大量编程工作。COLLAR工艺凭借其光学器件，可以在各个方向独立焊接。研究人员还希望通过引导电弧满足厚板焊接的要求。 如果需要非常精细的结构，则可以改变能量源的比例。通过关闭电弧使用纯激光或主要是激光，可以进行精细加工；而如果需要提高加工速度，则可以主要使用电弧，从而已更快和更低能耗的方式进行材料加工。 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.装机逾500台、21个国家！汉邦科技在上海临港建设金属3D打印新厂房 2.某天然气企业购买「一批」中国高性能聚合物3D打印机 3.发动机部分零组件采用3D打印，我国首台大推力重复使用液氧煤油主发动机试车成功 4.15%部件3D打印制造 | 美客运高超声速发动机完成关键测试，接近首飞

‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍ 近日，中国电子束3D打印领导者清研智束宣布完成亿元级A轮融资，为深处时代变革机遇期的中国3D打印行业再添发展动力。 清研智束是一家清华校友创业企业，也是中国最早从事电子束3D打印产业化的单位。多年来，公司通过牵头、参与多项国家重大科技专项、重点研发计划，牵头制定国家标准等，引领中国电子束3D打印发展的趋势。作为一家充满“清华基因”的企业，国际领先、自主可控是清研智束研发团队的不变追求。在变幻莫测的国际局势下，公司已经成为国内3D打印行业中极少数从核心部件到整机都实现自主设计、自主可控、高度国产化的研发驱动型企业，并将借助本次融资机遇，继续走好市场化、规模化之路。 不断获得客户认可是清研智束的头等发展目标。电子束选区熔融EBSM®作为清研智束拥有自主知识产权的技术，如何在金属增材制造多元的技术分支、蓬勃的市场需求和激烈的市场竞争中脱颖而出？清研智束提出“更新、更大、更高效”的战略目标，即：推出面向高性能难加工合金的全新成形方案和打印服务，实现客户难焊合金、难熔合金、高熵合金、金属间化合物等新材料的打印需求；推出以国际首创多枪阵列技术为基础的更大尺寸打印装备，实现客户更大零部件一体化制造的需求；推出打印效率倍增的批量生产型装备和性价比更高的打印服务，实现客户高自由度打印和传统制造工艺替代的需求。正是基于上述战略和执行能力，清研智束已经与国内航天、航空、能源、医疗等行业的主流单位展开业务合作。 清研智束本轮融资由云晖资本及无锡产业聚丰、水木创投联合领投，钟鼎资本、华德投资等多家投资机构跟投，这些投资机构亦对整个科技创业和增材制造行业有着长期观察和深刻理解。 投资机构寄语 云晖资本 云晖资本联合创始合伙人朱锋：“我们多年来关注和投资中国金属3D打印行业，并成功投资了像华曙高科这样的上市公司。通过对行业的深入理解，我们认为电子束3D打印在未来将与激光3D打印一起成为变更制造业模式的重要力量。相比激光打印的灵巧、个性化、表面光洁度优势，电子束3D打印无疑在高新材料打印、高效率批量化生产方面更具比较优势。我们也相信，在全行业协作推动下，增材制造正从航天、航空等高端制造，快速向民用制造、规模制造渗透。” 水木创投 水木创投管理合伙人吴勇：“水木创投长期关注清华校友科技型创业，近年来在先进制造、生命健康、工业4.0等领域有众多投资案例。本次投资清研智束是水木创投寻找又一个价值链的起点，通过这一新兴制造技术，有望实现绿色、低碳、柔性、高性价比的零部件制造，并支持一批创新企业实现他们的制造模式变革，共同收获更大价值。” 钟鼎资本 钟鼎资本董事总经理崔忱表示：“钟鼎资本投资‘供应链’主题已逾十年。这期间，具有中国特色的供应链亦发生深度变革。柔性、快速、自主可控等成为行业关键词。清研智束具有自主知识产权的电子束3D打印，有望成为新型供应链环节中的重要一环。此外，清研智束兼具稳健、务实和创新的风格也是重要的加成。我们看好清研智束，祝清研取得长足的发展。” 华德资本 华德资本孙宏明博士：“华德资本核心团队拥有二十多年资本市场经验。华德资本自2017年成立以来坚定深耕科技赛道，重点投资于新能源、新材料、新一代信息技术、智能制造、生物医药等高科技行业。本次投资主体是华德诚志重科技基金，聚焦新一代信息技术与智能制造。清研智束利用自主研发、自主可控技术解决国家‘卡脖子’问题，多年专心专注于解决国家重大问题和重大需求，正符合我国近几年推动科创板、鼓励高新技术企业上市的创新战略。我们相信清研智束团队能利用此次融资机遇，进一步夯实研发、扩大产能、开拓市场，实现业务与资本的双轮驱动。”

3D打印技术参考总结发现，国内2022年新发布的金属3D打印装备达到了20余款，覆盖了粉末床激光与电子束熔融、电弧增材制造、粘结剂喷射、熔融挤出等几乎各种工艺，迎合了航空航天、医疗、工业等多个领域的制造需求。知名品牌基本都推出了大、中、小各种规格的装备，具有较好的梯次，且均在向智能化工厂的方向努力。 国外品牌方面，以粘结剂喷射金属3D打印技术的发展最为突出，Desktop Metal和HP均发布了产品力作，GE Additive也举行了新设备的揭幕活动。国外基于传统激光3D打印技术的开发商实际推出的新设备则不多。本文将按照先国内后国外的顺序，汇总这些新设备的看点。 1. 铂力特——多款重磅设备和解决方案 为应对多领域为未来制造的需求，铂力特于2022年发布了多款重磅设备和解决方案。 BLT-S1000面向空天领域大尺寸零件高效高质成形，是铂力特首次发布的12激光设备，成形尺寸1200×600×1500mm（不含基板）。同一零件，在选配12激光时的成形效率可达300cm³/h。设备多激光光斑尺寸、能量密度一致，各区域力学性能、粗糙度一致性、全幅面一致性高，能够满足更大零件的制造需求和批量生产需求。 为配合工业零件批产，铂力特于本年度发布了BLT-A320M、BLT-A400、BLT-A450几个型号设备以及BLT-A160D小型零件批量生产平台方案。BLT-A320M采用140μm高效率工艺，10小时内完成38个高效率工艺热咀套打印；BLT-A400可应用于能源动力、工业模具、汽车制造、医疗行业等众多的领域，兼顾工业制造的批量化生产与高效流转，支持光学配置升级，在标准配置双光的基础上可以升级三光，在不增加场地的条件下，可有效增加产能。BLT-A450可配置“辅机全家桶”和铂力特软件生态链方案，是该公司开发的面向未来自动智能和工业批量生产的机型；BLT-A160D为小型零件提供批量生产平台及方案，配置双激光，为小批量零件提供增质降本的零件生产服务。 2. 铖联科技——齿科专用NCL-M150 2022年华南国际口腔展期间，铖联科技推出齿科专用双激光金属3D打印机NCL-M150。 NCL-M150是专为金属义齿加工研发的3D打印设备，满足钴铬合金、钛合金、纯钛等多种齿科材料的金属打印。运用多种技术方法解决了金属义齿产品变形、沙眼、气泡等产品缺陷，使义齿产品的精度更高、光洁度更好、致密度更高，显著提升了义齿产品的品质；注重品质同时兼顾效率，NCL-M150通过动态校准技术，实现了多光束无缝拼接，打印速度大幅提升。同时，通过操作手套、备份传感器等装置，隔绝金属粉末、惰性集体等不安全要素与操作人员的直接接触，设备安全等级达到国际先进水平。 3. 共享智能——粘结剂喷射金属3D打印设备 粘结剂喷射金属3D打印技术的发展备受关注，国内除了易制科技、峰华卓立和三帝科技正在开发该技术外，2022年共享智能发布了三款基于该技术的设备——AJM 160、AJM 500以及AJM 800，该公司表示可打印铁基材料、高温合金、难熔合金等多种粉末材料。 AJM 160成型尺寸160×65×65mm，是面向高校、科研院所研发的小机型设备，用于试验研究、培训、展示等。AJM 500、800面向MIM、模具等行业，可实现规模化生产，成型尺寸分别为500×360×300mm、800×500×400mm，能实现1200dpi分辨率的打印，同时喷头自带补偿功能，可以实现打印头墨滴检测技术以及打印头喷孔补偿技术。 4. 汉邦科技——HBD E500 汉邦科技于2022年初推出新型HBD E500金属增材制造装备，HBD E500具有优势的大幅面成型尺寸，可达430mm×520mm×520mm。多激光高效配置，可选双光路或三光路，出色稳定的风场性能及智能化铺粉监控系统，实现对高效高品质及高品质一致性的极致追求，结合独特、便捷实用的粉末闭环管理系统，适用于连续性批量化生产的应用场景。 依托强大的先进装备设计与制造能力，汉邦科技目前已成功研发大中小多款强力迭代机型，产品矩阵完整。其中HBD E500、HBD 1000及HBD 1200等多光路大尺寸设备，已与多家航空航天、能源和知名高端工业企业达成稳定合作并批量供货。 5. 华曙高科——多款面向批量制造的大尺寸增材制造系统 华曙高科于今年集中推出了多款面向产业化用户的大型多激光金属高效增材制造系统：FS621M Pro系列、FS621M-U系列以及FS811M系列。 以FS811M系列为例，它是为了满足航空航天多元应用批量生产的高效增材制造系统，其成型缸尺寸达840×840×960mm（含成型基板厚度），体积大于670升，配置了升降平台，方便腔体内部配件维护。具有稳定的光学系统，配置独立的振镜冷却系统提升稳定性，可选配6×500W、8×500W、10×500W激光器，光束质量高，全幅面光斑尺寸差异小，多激光搭接校准精度控制在±0.05mm以内，搭接区力学性能与单激光无明显差别。FS811M能在惰性气体保护环境下，实现送粉、清粉、筛粉全程闭环的处理，可根据生产需求智能添加粉末材料，真正实现“人粉隔离”，为用户创造了清洁环保的生产环境。全程在线智能监控、反馈，生产结束可自动生成报告，打印过程可以详细溯源。永久滤芯可延长打印时间，降低成本。 6. 镭明激光——LiM-X650H与LiM-X800 镭明激光于2022年发布了LiM-X650H与LiM-X800两款大尺寸金属3D打印机。这两款设备均可应用于航空航天、汽车制造等领域。 LiM-X650H成形尺寸为650×650×1680mm，在打印纵深方面，已经达到国际领先水平，为可商业化销售的金属增材制造装备中的最高水平之一。该设备采用了镭明激光自主研发的专利龙门双驱结构，在实现打印高度的同时，大大降低了设备整体高度。LiM-X800成形尺寸为800x800x1080mm，该设备标配六激光，预留四套光学系统接口，可根据需求快速升级为十激光，成形效率可达250cm³/h；多激光分区成形，专利风场技术，有效保证成形质量。两款设备均搭载了完整闭环的粉末自动输送系统，零件打印全程无需人工干预，配备零件粉末清理回收模块，高效、实用、安全。 7. 清研智束——G系列Qbeam G350 2022年珠海航展期间，清研智束(QBEAM)发布首台EBSM® 双枪同幅电子束金属增材制造设备Qbeam G350。 Qbeam G350采用清研智束自主研发的双枪同幅技术，可同步进行预热、填充和轮廓扫描，成形效率提高一倍以上，成形尺寸为350×350×700mm，在更大打印幅面的基础上实现粉床温度在1250℃精确可控，实现真正意义上的低应力打印。适用于形状复杂、裂纹敏感性材料零部件的加工制造，如大尺寸薄壁零部件及金属间化合物、难焊高温合金、难熔金属、高熵合金等材料。解决了航天航空对大尺寸高新金属材料零部件的打印难题，开辟了新的金属3D打印技术路线。 8. 升华三维——可打印金属和陶瓷的挤出式3D打印机 升华三维于2022年更新了其已经发布的工业型独立双喷嘴3D打印机UPS-250DC和大尺寸独立双喷嘴3D打印机UPS-556DE，成形尺寸分别为250×250×250mm和500×500×600mm，均是2022年推出最新一代打印设备，采用独立双喷嘴设计，可以同时打印或者各自轮流打印金属和陶瓷材料，实现不同种类材料的复合产品开发及复杂结构的成形。UPS-250DC和UPS-556DE均定位为工业型、高精度、高质量、高性价比的金属/陶瓷3D打印机，具有结构紧凑，操作简单、使用便捷等优点。 基于升华三维自主知识产权的粉末挤出打印技术（PEP技术），最新一代打印设备可配套3D打印专用脱脂炉和烧结炉，构建一套完整的金属/陶瓷间接3D打印技术解决方案。适配不锈钢、铜及铜合金、钨及钨合金、钛及钛合金、高温合金、硬质合金和难熔金属等金属材料，及氧化锆、氧化铝、氮化硅、碳化硅等陶瓷材料，以满足市场不同需求。适用于科研教育、工业制造、航天航空、军事国防、生物医疗、汽车、模具制造、新能源等领域的3D打印技术研发、材料开发和金属/陶瓷产品快速开发制造。 9. 易加三维——九激光、超米级M1250 易加三维于2022年6月推出了公司新一代SLM金属3D打印机——九激光、超米级的M1250，其净成形尺寸可达1250x1250x1250mm，Z向尺寸可定制至2000mm，适用于超大尺寸、高精度、复杂金属结构件的直接制造。 M1250配置九激光、九振镜，采用多激光精准定位+拼接区精度控制技术，保证了高效生产和打印品质的均一稳定。除了突破大成形尺寸核心技术外，易加三维同时攻克了设备安全控制，打印零部件质量、精度稳定可靠，工艺设计结构优化，生产效率大幅提升等一系列关键技术，是可作为长期生产力工具的增材制造设备。 10. 英尼格玛——超大智能电弧增材制造系统 ArcMan P1800智能电弧增材制造系统是英尼格玛2022年新推出的一款高端智能生产型装备，其拥有Φ1200mm*H1800mm超大增材范围，打印效率可达到1300cm³/h，极其适合舱段等“筒体”类构件的增材制造。 设备采用最新机器人电弧增材控制软件IUNGOPNT4.0，融合动态路径规划、熔池及温度场监控、智能起弧控制、在线过程数据采集与分析等功能于一体，采用三屏人机交互，增材过程中可实现一目了然。除此之外，其配备专业的大盘丝送丝系统和Easy Wire Line低阻力送丝管，可实现超大尺寸盘丝的加热、除湿、称重以及稳定的输送，实时显示焊丝的余量，实时显示并调控环境温湿度；其配合生产任务下发及增材工艺库功能，真正解放了设备操作人员的双手，实现过程闭环控制及过程数据采集功能，让批量生产成为可能。 11. 永年激光——YLM-1000B 永年激光已推出YLM-1000和YLM-1000B两款米级激光粉末床熔融金属3D打印机。其中，YLM-1000B是2022年新推设备，成形尺寸为1000×1000×1000mm，8激光器8振镜，首次采用机内垂直移动成形缸系统，可原位取件，大大简化了机器结构；采用多面可开启手套箱，有利于原位叉出成型件，大大方便成形板安装和调试，方便大型成形件清粉操作；基于驱动箱的重载斜齿轮-齿条寸动系统，保证10吨承载量，寸动的高精度和高稳定性。 同时，江苏永年正在研发成形尺寸更大的激光粉末床熔融金属设备，以满足航空航天领域对超大型金属复杂结构件的需求。 12. DesktopMetal——交付第一台生产级系统 2022年一季度，DesktopMetal终于将第一台生产级系统（Production系列）交付给客户——史丹利百得公司。这台被称为P-50的粘结剂喷射3D打印机备受期待，是近1亿美元投资和由Desktop Metal工程师和材料科学家为之奋斗了四年的产物。 P50系统具有490 x 380 x…

党的二十大报告中明确指出，建设现代化产业体系，坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国。增材制造作为深入实施“制造强国”战略的主攻方向，加快建设“质量强国”“航天强国”“数字中国”的重要手段，已经成为我国制造业领域的亮眼“名片”，对推动我国制造业高端化智能化绿色化发展、促进实体经济和数字经济高质量融合、着力提升产业链供应链韧性和安全水平起到了巨大作用。我国增材制造产业蓬勃兴起于2012年，经过十年的快速发展，取得了令人瞩目的成就。 01 十年发展成就 （一）整体实现从技术化向产业化发展的蜕变。十年来，我国增材制造无论是在基础研究、关键技术，还是成果转化等方面都取得了飞速发展，增材制造技术及产品逐步实现产业化，涌现出一大批具备强力竞争力的骨干企业。产业规模方面，我国增材制造产业规模从2012年的不足10亿元扩大到2021年的265亿元，十年来增速超过20余倍，年复合增长率超过35%。企业数量方面，经过十年的发展，我国增材制造全产业链相关企业超过1000余家，铂力特、先临三维、华曙高科等以增材制造为主营业务的上市公司涌现，数量从2013年的1家增长至2022年的22家（含新三板），规模以上企业数量由2016年的20余家增至2022年的100余家，其中规模过亿的企业数量由2012年的3家增至2022年的42家。 （二）装备实现从进口为主到国产化替代的转变。十年来，我国增材制造一批重点工艺装备和核心器件实现国产替代，批量化供应能力和成本竞争优势显著。我国在高精度桌面级光固化增材制造装备、多材料熔融沉积增材制造装备持续保持领跑并畅销海外，米级多激光器激光选区熔化装备、多电子枪电子束熔化装备、大幅面砂型增材制造装备等自主开发装备相关核心指标达到国际先进水平，5轴增减材混合制造装备已实现商用。此外，我国完成了超高速激光熔覆头、电子枪等十多类关键部件的技术攻关和自主生产，其稳定性、可靠性得到不断改善，大族激光、锐科激光等企业自主研发的激光器、扫描振镜等零部件已应用到相关增材制造装备中。 （三）应用实现从原型制造向直接制造的质变。十年来，增材制造技术的应用实现由快速制造原型样件逐步向直接制造最终产品质变。航空航天领域，新一代战机、国产大飞机、新型火箭发动机、火星探测器等重点装备的关键核心零部件大量应用增材制造技术，解决了许多过去难以制造的复杂结构零件的成形问题，实现产品结构轻量化。医疗领域，髋臼杯、脊柱椎间融合器等14款增材制造医疗植入物已获得NMPA认证，实现临床应用，拓展疾病治疗解决方案；时代天使运用增材制造技术实现口腔正畸牙模批量定制生产，解决传统机加工制造复杂的问题，满足患者个性化需求，全面提高中国口腔医疗水平。铸造领域，宁夏银川建成世界首个万吨级铸造3D打印工厂，将增材制造技术应用于砂型铸造、熔模铸造等铸造工艺中，大大减少铸造加工流程,提升产品制造效率，实现对传统铸造的替代。其他领域，大规模混合桥体、房屋等增材制造建筑在各地落成，高级手办、轻量化鞋品等深受消费者欢迎。 （四）产业格局实现从零散分布到重点聚集的演变。十年来，我国华南、华中、西北等地区部分省市依靠自身良好的经济发展优势、区位条件和工业基础，通过有效汇聚产业资源，提高资源利用效率，实现了增材制造产业从零散状、碎片化到成链条、聚集化发展的演变。2013年，全国首个3D打印产业园在陕西渭南建成，随后，广州3D打印技术产业园、安徽春谷3D打印智能装备产业园等20余个增材制造全产业链及相关配套服务的产业聚集地、产业园区在各地陆续涌现，初步形成以、珠三角地区、长三角地区为核心，京津冀地区和陕西、安徽等中、西部地区为纽带的产业空间发展格局。 02 发展启示 （一）加强顶层设计是我国增材制造发展的重要支撑。十年来，党中央、国务院统揽全局、决策部署，相关部委与地方政府有力指导，通过顶层设计统筹考虑增材制造各层次和各要素。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》《“十四五”智能制造发展规划》等多个国家规划明确支持增材制造产业发展；《增材制造产业发展行动计划（2017-2020年）》、《国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016年）》等行业规划持续推进我国增材制造产业快速健康持续发展；《“先进结构与复合材料”重点专项，2021年度项目申报指南》《增材制造标准领航行动计划（2020-2022年）》《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录》《“十四五”医疗产业装备发展规划》等从技术、产业生态、供给、推广应用等多个方面做出相应规划布局；广东、江苏、浙江、上海、陕西等多地方政府在核心政策文件中明确增材制造在整体高端制造业发展中的重要地位。 （二）具备完整工业体系是我国增材制造发展的坚实基础。我国拥有世界上最完备的现代工业体系，而完整高效的工业体系无疑是一个国家获得对外竞争优势的基石。截至2021年末，中国工业增材制造装备安装量市场占比10.60%，为全球仅次于美国的第二大市场。拥有全套产业链，意味着我国能够自主研发与生产几乎所有增材制造技术、装备、产品，提高了我国增材制造的供给能力，提升了我国增材制造发展的稳健性和抵抗不可预知风险的能力。同时，完整的工业体系提高了增材制造产业的竞争力，使得增材制造产业在全国范围内集群效应愈加显著。 （三）拥有丰富应用场景是我国增材制造发展的不竭动力。我国制造业门类齐全、产业基础坚实，不断在多方位、多领域取得重大进展和成就，为增材制造提供了广泛的应用场景。船舶领域，我国造船三大指标保持领先，国际市场份额连续12年居世界第一；汽车领域，我国汽车保有量从2012年的1.2亿辆增长到3.1亿辆，新能源汽车产销量连续7年稳居世界第一；工程机械方面，中国工程机械制造业快速崛起，产品出口至210个国家和地区，成为全球最大的制造基地；新兴产业领域，电池、半导体等战略性新兴产业结构不断优化，产业规模不断壮大。丰富的制造业应用场景，可以实现增材制造技术的模拟，帮助增材制造实现装备的迭代、应用场景的升级和推广复制，为增材制造产业提供广阔的市场空间和发展机遇。 （四）重视产业生态塑造是我国增材制造发展的有力保障。十年来，我国从无到有，从有到优，逐步建立起较为完善的增材制造产业生态体系。行业组织建设方面，中国增材制造产业联盟、增材制造国家创新中心、全国增材制造标准化技术委员会、国家增材制造产品质量监督检验中心等国家级组织机构成立，各地积极组建团体组织及创新中心，有力支撑增材制造产业发展；产业服务方面，中国增材制造产业年会、中国增材制造产业展览会、全国增材制造技术高峰论坛等丰富多彩的活动纷纷开展，《中国增材制造产业年鉴》《中国增材制造产业典型应用案例集》等争相发布，全力服务产业发展，提高全社会对增材制造认知度；标准建设方面，已发布增材制造技术相关国家标准共计30余项，各级标准体系逐步建立，促进增材制造产业的标准化发展;人才培养方面，哈尔滨工业大学、北京科技大学等开设增材制造工程本科专业的高等院校超过70所，100余所职业技术学院开设增材制造相关课程或专业方向，加大专业人才培养力度;赛事方面，世界职业院校技能大赛、全国技能大赛等高规格赛事增设增材制造项目或分赛，提高技术学习积极性，提升技术人员技能水平。 03 未来展望 （一）增材制造将成为三大主流制造工艺之一。与传统的减材制造（如机加工）和等材制造（如铸锻焊）工艺相比，增材制造将传统的复杂制造系统缩小到一台制造装备中，具有设计自由度高、小批量生产经济性高、生产可预测性强、工作效率高等不可替代的优势，将成为产品个性化定制、复杂结构件制造等方面的唯一实现手段。增材制造作为工业母机产业链的重要组成部分，随着技术不断成熟、材料及生产成本不断降低、产业配套能力不断增强，未来必将成为与减材制造、等材制造并列的三大工业领域的主流制造工艺之一，形成“三分天下”格局。 （二）未来五年中国增材制造产业规模有望突破千亿。过去十年，我国增材制造产业规模逐年高速增长，预计2022年我国增材制造产业将达到330亿元的市场规模。未来，增材制造将不断向制造业各领域的细分方向、社会生活的多个方面深入发展。考虑到我国经济发展的良好预期、超大的市场规模以及对增材制造应用的强烈需求，按照25%的复合增长率估算，我国增材制造产业规模有望在2027年左右突破千亿。 （三）中国增材制造供给能力将全面提升。得益于我国完备的工业体系以及齐全的产业链，增材制造一直保持着强劲的发展势头。未来，高质量激光器、电子束枪、扫描振镜等核心部件将实现全部国产化；各型大尺寸、多激光的高效增材制造装备稳定性将不断提高；生物医药与医疗器械增材制造、大型高性能复杂构件的增材制造、空间增材制造等新型前沿技术装备将持续拓展创新；增材制造技术装备全面向低成本、高可靠性、高性能、高智能化发展，供给能力将得到全面提升。 （四）增材制造必将广泛应用重塑制造业面貌。增材制造作为一种颠覆性的制造技术，可实现数字化技术、激光技术、机械加工技术等多技术的完美结合，将对生产模式、生活方式，乃至产业链价值结构产生深刻影响，在加强供应链互联互通、减少供应链漏洞等方面具有明显优势，为我国制造业的发展创造更多可能。未来，增材制造技术将广泛应用于制造业各领域智能车间、智能工厂、智慧供应链中，明显提升制造的数字化、智能化、绿色化水平，有效推动现代制造业的培育壮大以及传统制造业的转型升级，重塑我国制造业崭新面貌。 （五）一批增材制造企业、品牌与产品将引领全球产业发展。当前，国际一流的增材制造企业主要有德国EOS、德国SLMSolutions、美国GE增材、美国3DSystems等，而我国一批增材制造企业同样具有很强劲的发展潜力。如2021年西安铂力特选区激光熔融装备产量为293台，已超国际巨头德国EOS公司，位居全球首位。清研智束研发出全球首台多电子束枪粉末床熔融装备。随着我国增材制造加速产业集群化发展，聚焦服务化转型，坚持质量基础提升，积极协调优势资源，将会充分提高企业自主创新能力及市场开拓能力，增强企业竞争力。未来，一批具有代表性的中国企业积极带动增材制造全产业链共同发展；一批国际知名的中国品牌持续增强我国增材制造在全球的影响力；众多技术性能领先的中国产品为全球增材制造产业高质量发展贡献硬核力量。 展望未来，增材制造作为我国制造业智能化数字化绿色化转型的主旋律之一，将改变传统制造的理念和模式，加快我国制造业从转型到创新驱动发展速度，提升我国制造业产业链供应链韧性、产业安全水平与国际影响力，加速推进中国由“制造大国”向“制造强国”迈进。

在往期文章中，3D打印技术参考分别对NASA工程师所总结的航空航天领域金属3D打印零件的生命周期、材料种类和特点以及各类工艺的制造特点进行了讲述，本期内容主要分析材料的可获得性、高性能金属组件、制造成本组成对航空航天3D打印生命周期的重要影响。 3D打印材料的可获得性与工艺复合制造 对粉末材料的要求取决于增材制造工艺，并且必须根据化学成分和粒度分布进行控制，确保流动性。根据增材制造工艺所需的粒度分布，大多数材料的供货周期都会很短。即使使用新材料和定制合金，粉末供应链也在不断发展，大多数定制合金粉末可以在几个月或更短的时间内获得，这取决于所需合金元素的可用性。许多棒材、板材和线材原料通常也可在几天内获得。然而，定制合金可能需要额外的加工（如主熔体、锻造、减小板材厚度，或者如果特定尺寸不可用，则需要重新拉丝），从而延长交货时间。因此，设计师必须考虑金属增材制造工艺及其原材料供应链。 不同制造工艺所使用的材料粒度分布、直径或厚度 一些增材制造工艺允许在同一构建操作中使用不同种类的粉末、线材、片材或棒材来制造双金属或多金属部件，具有多种合金的构造可以很容易地针对质量、热、结构或其他设计特征进行优化。多材料3D打印通过消除或减少连接或打印后的组装操作使航空部件受益。复杂的设计可以在单个组件中使用多种材料，而无需进行焊接等后处理。但是，设计要求可能会限制某些增材制造工艺或使用多种合金的可用性。这些要求还必须考虑材料兼容性，因为许多增材制造工艺涉及熔化并可能出现不希望的相组织。3D打印技术参考注意到，国内对多材料3D打印最典型的应用是王向明院士实现的A100钢和300M融合3D打印制造梯度材料起落架。 NASA采用不同3D打印工艺复合制造的多金属组件 然而并不是所有金属3D打印都可以实现多材料复合制造，其主要受限于材料的供给形式。当前，能量沉积和固态增材制造工艺可以实现多材料一体化制造，EB-PBF工艺还不允许使用多种材料，L-PBF工艺正在进行相关努力。L-PBF多合金3D打印的挑战在于不同粉末批次的污染、原料批次跟踪困难，以及相关的参数开发和质量控制。当前应用较多的多金属3D打印通常使用多种工艺实现。在初始零件3D打印和机加工完成之后，通过其他增材工艺添加另一种金属材料，实现多材料制造。较为典型的案例是NASA采用L-PBF和DED工艺制造的铜合金复合高温合金的双金属燃烧室，国内7103厂也有类似的应用案例。L-PBF工艺保证了内容结构具有高度复杂的内容特征，实现更高的换热效率，DED沉积的高温合金则兼具更高的强度。然而，不同金属之间的冶金结合质量需要深入研究。 航空航天3D打印制造过程的成本考量 虽然3D打印为设计人员实现高度复杂组件的制造提供了可能，并且通常认为“零件制造成本并不会因复杂程度的升高和提升”，但这种复杂性也需要付出很多代价。因为零件越复杂，打印失败的风险越高，所需要的后处理操作也更多。 零件的制造成本并不由单一因素决定，而是相互交织的，例如零件的材料的种类和使用量、打印时间、复杂程度、后处理以及最终的鉴定等等。在同时满足设计意图、设计余量和补偿变形/收缩时最小化零件质量，是通过设计优化来降低多重成本的一种方式，但设计师仍然难以对每种工艺进行详细的直接成本对比。 粉末、线材、棒材或片材形式的材料通常可用于大多数工艺，但成本取决于具体的合金种类。常见的合金，如300系列的不锈钢、In625是现成的，但定制合金或定制尺寸可能会增加2-5倍的成本，因为它们可能需要特殊的熔化、雾化或成型操作。基于购买数量（如预期）和生产工艺的单种材料之间的成本存在轻微差异。对稀缺合金或定制合金的开发，供应链更加难以保证。在选择合适的工艺或材料时，必须考虑生命周期的这一部分。 316L 和 Inconel 625 原料成本比较 航空航天增材制造组件在整个生产过程中都需要有严格的文档记录和可追溯性，因此涉及内容可能会非常广泛。3D打印过程的模型评估、设计修改、支撑结构、扫描策略等参数均需要记录，这些被认为是非经常性工程成本。打印机的操作成本还可能包括构建板加工以及设备的清理和换粉操作。零件上的实际构建时间通常基于从零件开始打印到完成的，因此在计算费用时应当考虑此前的各种准备工作。基于熔化的3D打印工艺之间存在显着差异，如L-PBF和EB-PBF在构建之后，后处理操作将根据过程而有所不同。对于大多数工艺，后处理操作包括清粉、去支撑和分离构建基板。此外还有许多其他操作，如材料表征和机械测试，验证零件的性能。一些参考资料和企业指出，70%的零件成本可以来自预处理和后处理操作。 虽然3D打印的成本与零件制造数量以及经验积累存在一些关系，但单位成本不会随着构建数量的增加而显著变化。非经常性工程成本可以在生产零件中摊销，但零件的构建时间从第一个到第一百个通常相似。虽然一些研究表明3D打印大批量生产没有竞争力，但它高度依赖于零件尺寸、材料和复杂性。在许多情况下，增材制造可能是制造某些零件的唯一方法（如GE燃料喷嘴）并允许大批量生产。对于3D打印技术而言，主要工艺成本基于构建（或沉积）的材料的总体积，而不是机械加工。随着整体零件体积的增加，成本也会增加，但这在很大程度上取决于沉积速率。随着沉积速率的增加，成本可以降低。这就是许多高沉积速率工艺（如DED、冷喷涂和搅拌摩擦焊）具有优势的地方。沉积速率可能会对特征分辨率和复杂性产生不利影响，关键的配合表面、孔、法兰或关键特征，必须进行后处理加工。额外的后处理步骤会增加成本。这是对设计人员来说，一件重要事情是要评估整个增材制造工艺的生命周期，包括增材制造工艺和后处理，确定最佳制造路径。3D打印流程之间的成本包括打印复杂性和所需的后处理复杂性。基于材料、工艺细节和零件几何形状等因素，成本的构成不一定是线性的。 基于零件体积和沉积速率的一般增材制造工艺成本趋势 双金属燃烧室的成本比较 NASA工程师分析了液体火箭发动机燃烧室的制造成本。由于减少了传统制造所需的工时、材料和多道工序，成本得到了充分体现。传统的制造工艺需要通过锻造生产铜合金坯料，然后对衬板进行多次机加工，开槽以形成流道，最后通过电镀或钎焊等组装操作来封闭通道。3D打印不仅降低了成本还提高了效率，首先采用L-PBF工艺3D打印了GRCop-84铜合金腔室，然后使用Inconel 625对结构护套进行了电子束丝材熔覆。由于3D打印工艺的工艺链更为充足，GRCop-42内衬能够在更大的PBF平台中一体打印，然后使用商业供应商的沉积设备进行后续制造。 END NASA工程师指出，针对航空航天领域3D打印零部件制造，在进行零件设计之初，就应当考虑材料和工艺选择，这涉及到材料的供应链是否容易获得、制造周期、打印成本和后处理成本等，仍然是一项复杂的工程。任何一种工艺都有其独特的制造特点，不能将它们孤立取来，在最合适的地方使用最合适的工艺，且能够相互结合。至于航空航天领域金属3D打印能否实现批量生产并降低成本，则需要看具体的应用。 本文是NASA航空航天应用经验总结系列文章总结的终篇。 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.先临三维助力西门子智能制造成都创新中心增材实验室建设 2.装机逾500台、21个国家！汉邦科技在上海临港建设金属3D打印新厂房 3.NASA工程师总结：航空航天金属增材制造部件的生命周期 4.NASA金属增材制造在火箭推进领域的应用进展——工艺和材料