近日，3D打印技术参考注意到，美国商务部国家标准与技术研究院NIST已授予纽约州立大学奥尔巴尼分校、奥本大学、科罗拉多矿业学院和通用电气研究院共370万美元赠款，用于推进金属增材制造标准化和测量科学研究，帮助解决目前和未来广泛采用金属增材制造技术的障碍。 美国商务部负责标准和技术的副部长兼NIST主任表示，“美国可以在制定测量和国际标准方面发挥主导作用，这将有助于加速采用这些重要的3D打印技术。为了在全球竞争，我们需要投资这样的项目，将我们在工业界、学术界和政府领域的最优秀人才聚集在一起，解决重要的技术挑战。” 在 NIST 基于金属增材制造资助计划下，美国将加快推进该领域的进步增材制造是通过基于3D计算机模型逐层构建零件的技术，大多数基于金属的增材工艺通过熔化或烧结粉末来成形零件，这种新的制造形式在性能、效率、速度和能力方面有可能优于传统制造工艺。但作为一项新技术，为了提高全球分布的增材制造装备制造能力的可重复性和可靠性，金属增材制造标准化是一项关键要求。 标准是企业产品生产的重要依据，是保证产品质量，提高产品市场竞争力的前提条件。行业和产品标准是产品质量的技术保障，同时也是技术和经济能力的综合反映。如今，标准已成为各国竞争的焦点之一，谁掌握了标准制定权，谁的技术转化为标准，谁就掌握了市场的主动权，谁就有说话的权利。这也是在美国封锁华为之后带给更多国人的启示。 目前，中国的3D打印机已有很多品牌出口欧美国家，从非金属类的光固化、熔融挤出、激光烧结到金属类的粉末床熔融，涉及的国内品牌包括纵维立方、RAYSHAPE、创想三维、华曙高科以及易加三维等等。尤其对于金属增材制造装备，欧美市场也已成为国内装备制造商的重要市场组成部分。 美国商务部指出，“增材制造具有减少材料浪费、降低能源强度、缩短上市时间和准时生产等优势，可以加强美国的供应链安全与稳定，加速采用新的测量方法和标准将有助于提升美国在这一重要行业的竞争力。” 在这种趋势下，中国企业后续将不得不执行美国制造标准才能继续开拓该市场。更关键的是，中国在目前多种新型金属增材制造工艺方面尚落后于美国，如以Velo3D为代表的无支撑金属3D打印，其融合了先进的监控手段和软件控制技术；以Seurat为代表的区域金属3D打印，其可以将超过200万点的激光聚焦在金属粉末床上，每个点的功率和持续时间完全可控，从而打造出生产级的全功能组件；以及以Desktop Metal为代表的粘结剂喷射金属3D打印，它在制造效率方面远远超出基于激光的制造速度，将制造成本大为降低。 几种中国缺少的先进金属增材制造工艺美国材料实验协会（ASTM）在增材制造技术的标准制定方面也具有相当高的效率，尤其是在金属增材制造技术方面。该组织已经推出了关于定向能量沉积、电弧增材制造等相关工艺的设计、材料、无损检测相关指南；去年11月推出了激光粉末床熔融增材制造设备的安装、操作和性能要求的认证原则；今年4月，推出了《评估增材制造工艺制造金属材料机械性能的标准指南》；将于8月推出金属粉末床熔融设计指南；目前正在制定金属粉末床熔融工艺的后处理指南、粉末材料中的水分检测指南以及工业增材制造场所的质量要求等。 ASTM正在着手建立粉末材料的水分检测指南美国商务部通过自己的研究和这些拨款，也在解决采用增材制造过程中的障碍，包括支持基于等效资格和基于模型资格的测量科学、材料表征以及支持一致数据交换/表征新的标准进步。 以下组织将获得NIST基于金属的增材制造赠款计划资金，并将在两年内使用： 纽约州立大学研究基金会——95. 7万美元 该项目的目标是展示一种增强的无损评估技术，该技术可以确定关键的材料特性，如氧化物厚度、飞溅颗粒百分比、晶粒尺寸和缺陷检测。 科罗拉多矿业学院——95.6万美元 该项目将研究新的光学计量技术，实现实时过程反馈和控制，从而实现基于过程的3D打印金属部件的鉴定和认证。 奥本大学——94.9万美元 该项目的目标是建立一个具有计算机视觉和机器学习功能的数据驱动框架，用于对因疲劳而无法承受故障的应用进行增材制造材料和零件的无损鉴定。 通用电气——87.3万美元 GE Research与 GE Additive和德克萨斯大学埃尔帕索分校合作建立了用于测试和评估的智能缝合集成 (I-SITE) 计划，以扩展现有标准化方法并建立传感器响应、材料行为和机械性能之间的相关性。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请依据转载须知。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.行业巨头云集Formnext增材制造展，多场重量级论坛，紧抓中国市场复苏机遇 2.工艺综述：金属增材制造技术的重要创新发展及代表性企业 3.超大装备 | 国内8家多激光、米级SLM金属3D打印机汇总 4.增材制造——ASTM/ISO/SAE/国内现行标准有哪些

7.27日，深圳市金石三维打印科技有限公司（简称“金石三维”）发布消息称，已与广州雷佳增材科技有限公司（简称“广州雷佳”）收购合作正式签约。 金石三维一直聚焦并深耕3D打印技术的研发、应用、创新。一路创新发展，金石三维已快速成长为集3D打印设备研发生产、新材料研发生产、应用软件开发、行业应用开发、培训教育等为一体的综合性集团公司。旗下 “Kings”品牌3D打印机覆盖SLA、SLS、SLM、DLP等产品线，广泛应用于汽车制造、航天航空、医疗齿科、城市建筑等领域，市场竞争力和品牌影响力位居国内行业前列，已在国内外3D打印市场中取得一席之地。 广州雷佳增材科技有限公司位于广州天河区广州（国际）科技成果转化基地，是一家专业从事金属3D打印设备研发、制造、销售以及提供金属3D打印服务的高新技术企业。公司创始人为华南理工大学教授、博士生导师杨永强。 杨永强教授团队在增材制造、激光材料加工等方面做了大量的研究工作，成功研制出国内第一台激光选区熔化（SLM）增材制造装备，并陆续开发出Dimetal 系列激光选区熔化金属3D 打印设备，相关成果已经在广州雷佳增材科技有限公司等企业产业化。发表有关学术论文300余篇，专著8部。申请专利360余件，其中授权发明专利65件，实用新型专利授权165余件。 近年来，杨永强教授团队在新一代SLM 技术领域主要聚焦在以下几个方向： SLM多材料成形技术。基于粉料缸落粉式铺粉技术，开发了可一次性成形1~4种 材料的SLM设备Di-Metal 300，通过梯度多材料界面结合工艺参数的调控，可实现连续梯度多材料成形。既可以实现多层单材料的梯度材料成形，也可以实现少层数连续“三明治”夹层材料的成形。梯度多材料成形技术的出现，为不同材料在梯度空间结构上的运用提供了更大设计空间以及新的加工方法。此外，连续“三明治”夹层材料可实现多种不同材料性能的结合，若材料选择合理，可实现零件性能的综合与均衡，为零件的材料设计提供全新的思路。 广州雷佳杨永强教授团队3D打印的梯度材料 多激光多振镜同幅面成形技术。大尺寸、高效率的SLM成形技术是目前SLM技术进入工业化生产的重要发展方向，尺寸的扩大可以进一步扩展SLM技术在军工、航空航天领域的实际运用，而SLM生产效率的提升则可提高SLM工业生产的实用性。基于大尺寸、高效率SLM成形的实际需求，该团队提出了多激光多振镜同幅面成形技术，利用多个激光在同一成形幅面的叠加组合，通过多激光控制与振镜调校，实现多激光在成形幅面任意点的同质量成形，并最终完成多个激光在同一幅面零件的同时扫描成形。多激光同时扫描成形可大幅提高SLM成形的效率，而动态聚焦振镜扫描技术则实现了尺寸的扩大。其开发了双激光双振镜同幅面成形装备Di-Metal450和4激光4振镜的大尺寸幅面高效同幅面成形装备Di-Metal650，并实现以上设备的商业化；同时，团队也正基于此技术与大族激光开发激光8振镜的大尺寸SLM设备。 雷佳——DiMetal-650金属3D打印机 此外， 该团队在SLM原位材料合成、多能场复合SLM成形、SLM在线监测、SLM多激光大尺寸风场设计等多个方向均开展了相关工作。 注：欢迎加入硕博千人交流QQ群（867355738）

近年来，3D打印在产品设计与原型开发中应用的趋势越来越明显。我们熟知的工业包装、汽车、灯具、航天制造等领域中都或多或少地看见了3D打印的身影。正如中国工程院院士卢秉恒教授所说“未来3D打印产业将逐渐成为各行各业产品开发的利器”。 联想集团主要研发、生产和销售笔记本电脑、一体机、台式电脑、服务器、手机、平板电脑，以及其他移动互联、数码、电脑周边等类产品。3D打印技术及新材料为该公司的产品开发发挥了重要作用。 从传统机械加工到3D打印技术的引进 在联想（北京）的研发大楼里，一个电脑外壳及配件从前期的构思设计研发到最终定稿生产需要经历无数次测验，同时也需要不断地迭代更新，对于传统手板制作、开模制作采用雪弗板激光雕刻、CNC加工等方式，周期比较长、而且制作过程中会产生大量的浪费，基于这样的背景下，联想（北京）有限公司尝试使用3D打印技术。 电脑机箱生产线 在正式引入RAYSHAPE 3D打印机之前，联想（北京）比较了市面上多款光固化打印机，但是在样件精度及材料多样性的问题上，始终没有找到最优解。直到遇到了RAYSHAPE的P200系列，经过多次样件的精度对比后，联想（北京）最终选择了P200L机型。 ”这款机器的加入彻底改变了产品开发的整个周期，从创意到设计模型，再到成品，无需工具，转眼间就能实现“，联想（北京）的工程师反馈说。 使用3D打印技术打印复杂结构原型 在联想（北京）的产品开发设计中，经常会遇到复杂的壳体零件，由于以CNC加工生产需要进行大量的沟通和协调，在生产过程中，开发团队就要依靠具有丰富专业知识的技术人员来跟进整个环节。冗长的时间，高昂的成本，复杂的过程，这些都耗费技术人员大量的时间与精力，更提高了原型打样中设计迭代的费用，甚至还要为最后难以实现的结果买单。 【P200L在办公室的实景图】【样件实图】 一般考虑使用3D打印的部件多为承重要求不高、原创设计结构较复杂，功能上有特殊要求或者尺寸很大，传统方式的设备无法完成的一些零件。 【使用3D打印技术研发的联想ThinkCentre neo 50t Gen 3】 很多情况下开发设计中需要考虑制造成本、重量问题还有研发生产周期，这种时候3D打印便成了最优选择。工程师透露：“选择使用3D打印去替代传统的工业产品制造工艺，3D打印能突破传统制造方式的技术限制，生产几何形状高度复杂、重量超轻且性能稳定的零件。3D打印能够被设计生产者接受并受宠的原因自然离不开其能所能节省的成本和时间。” 【联想使用3D打印机】 此外，RAYSHAPE推出的防静电材料也让联想感觉到满满的诚意，在生产过程中，因为会有静电干扰，影响正常生产，甚至引发火灾或爆炸事故，RAYSHAPE防静电材料的优势就体现出来了。 【ESD-T防静电材料技术参数表（点击可放大）】 【联想耳机】 RAYSHAPE防静电材料，表面电阻达10^6-10^8Ω，13% 断裂伸长率，28 J/m 缺口抗冲击强度，一定的耐热性能，长期的环境稳定性……这些都保护了电子元器件避免静电冲击，更避免因吸附灰尘、粉末而引起火灾甚至爆炸。 RAYSHAPE 3D打印机带来的巨大优势 无需模具便可生产零件 使用3D打印技术的一个主要优势是无需模具便可生产零件。联想的设计师们可以直接从数字文件跳到实体零件，不仅可以免去模具开发制作的费用，还可以缩短制作时间，将以往1周的打样制作时长缩短至1天。整体分析来看，使用DLP 3D打印技术帮助联想单个零件降低了80%以上的生产成本。 产品打印精度高 因为P200L机型采用了DLP 3D打印技术，其原理为数字面曝光，也就是说，在打印的时候，DLP技术一次投影固化一个面层，另外光斑尺寸在75μm以内，这与FDM、SLA的3D打印技术相比，尺寸精度和分辨率更高，对于打印复杂细节的零件来说更具优势。 前处理软件简单易上手 前处理软件ShapeWare操作便捷易上手，可免调校直接使用，无需培训或经过一些简单培训，设计人员就能很快的制作出符合需求的原型部件，可节省大量时间，这对联想的工程师无疑是非常很友好的。 【ShapeWare前处理软件】 产品打印时间灵活 RAYSHAPE 3D打印技术的一大优势是它可以在单一流程和非营业时间内制造零件。此外，打印一个零件与打印多个零件耗时一样，这充分满足了研究时所需要的小批量生产，可以第一时间制作完成原件与替换件。 DLP 3D打印机的市场前景 随着RAYSHAPE的产品体系的不断成熟，为光固化3D打印这个技术路线拓宽了应用界限。未来，随着材料技术的进步，相关的树脂材料性能会越来越好，甚至会逐渐达到注塑级别的性能。 未来，联想将与RAYSHAPE携手共进，继续引原型制造的数字化转型，并提供更优秀的工业制造解决方案，相信不久后大规模个性化定制生产将会实现，这将是一个伟大的变革。 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.超150家，行业巨头云集Formnext增材制造展，多场重量级论坛，紧抓中国市场复苏机遇 2.新材料发布丨RAYSHAPE推出ESD-T防静电光敏树脂 3.外发3D打印风险越来越高，知名品牌选择RAYSHAPE打印机转向内部生产 4.开核桃、抬杠铃丨一款“高刚耐温、超精细、低蠕变”的功能性3D打印树脂

7月24日14时22分，中国文昌航天发射场，长征五号B运载火箭托举当今世界最大单体载人航天器中国空间站问天实验舱点火起飞，并成功进入预定轨道；北京时间7月25日3时13分，问天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口。按任务计划，神舟十四号航天员乘组随后将进入问天实验舱。3D打印技术参考介绍本次发射过程及问天舱及空间站其他系统3D打印技术的应用。 ‍ 问天实验舱热控分系统使用3D打印技术 航天器在轨时，没有了大气层的保护，在太阳照射的情况下，表面温度可达100℃以上，而没有阳光时温度则到零下100℃以下。 作为我国尺寸最大的航天器，问天实验舱在极冷极热的太空环境中，航天员和舱内的各种设备一直处于20多摄氏度的舒适环境中，这得益于航天科技集团五院空间站问天实验舱热控团队研制的热控分系统。 （来自：火星学会MarsSociety） 为避免问天实验舱成为大烤箱，热控团队研制了一套目前国内最大的“太空空调”系统，为问天实验舱提供了一个舒适的温度环境。这套“太空空调”系统包括量身定制的太空外衣、密闭隔舱内的风冷系统和遍布整舱的液冷系统。 据航天科技集团五院问天实验舱流体回路负责人王德伟介绍，团队为问天实验舱研制了3套液冷系统，将各种设备或实验载荷产生的热量收集并辐射到外太空，可支持数千瓦级以上的实验载荷的散热。其中一套是专门为舱外实验载荷进行温度保障的散热回路，首次研制了四通阀技术，解决了舱外实验载荷安装状态与否对回路系统的影响，在重量上优于国际空间站使用的多阀门调控技术。同时，研制人员开发了大尺寸、高效界面导热材料，兼顾了舱外载荷维修和导热的双重目的。 “梦天”、“问天”实验舱——分别用于生物、材料、微重力流体、基础物理等方面的科学实验（来自：火星学会MarsSociety） 在“太空空调”的研制中，为满足部分特殊设备的温度控制要求，航天科技集团五院问天实验舱热控研制团队还使用了部分黑科技，包括在密闭隔舱内使用的基于3D打印的风冷冷却技术、舱外设备上使用的太阳反射率超过90%的白色外衣、石墨烯导热索技术等。 “太空堡垒”的设计密码之一：轻量化的结构+轻量化的材料+3D打印 空间站的结构与机构分系统犹如“太空堡垒”，让生命得以在太空中存续。为了让“太空之家”结实、坚固、耐用，航天科技集团五院空间站结构与机构分系统研制团队解锁了轻量化、密封性、长寿命、高可靠性、智能化的五重“设计密码”，为空间站保驾护航。其中，轻量化是对3D打印技术的重要应用。 “天和”核心舱——未来空间站的指挥控制中心，航天员生活的主要场所（来自：火星学会MarsSociety） 研究团队指出，结构轻量化设计是空间站结构研制过程中始终坚持的设计思想，设计团队从结构参数优化、拓扑优化、轻型材料应用、3D打印工艺、多功能结构等多个方面开展减重工作。从直径4米的框体、壁板蒙皮、各类尺寸的支架，到蜂窝板里的一个金属埋件，对每一个零件进行减重设计，并提出了结构加工过程中的重量控制方法，将舱体结构成功瘦身，为其它设备和载荷提供了更多的搭载机会。 梦天实验舱段结构图 蒙皮点阵结构也已经成熟用于航天器结构产品。3D打印技术参考还于北京空间飞行器总体设计部在《机械工程学报》发表的一篇论文了解到，航天五院设计的一种封闭蒙皮包裹三维点阵层级结构的设备支撑结构，比采用传统设计及制造方法的结构减重46.4%，实物已应用于某型号卫星载荷支撑任务。封闭蒙皮包裹三维点阵的结构形式可以有效提高支架类结构的设计效率，在航天器结构轻量化方面具有推广应用前景。 3D打印技术参考注意到，梦天实验舱已于近日完成正样热试验 增材后处理工艺创新转型，卓越目标不变 西安航天发动机有限公司为此次发射提供了4组8台120吨液氧煤油发动机作为助推动力。其中也有增材制造相关技术的采用。 该公司增材制造创新中心磨粒流加工工艺的应用，使一级泵叶轮铸件流道表面粗糙度降低2倍以上，有效提升了铸件的防锈能力，使涡轮泵的性能更加稳定，发动机零部件交付质量也再上新台阶。增材制造创新中心陈振宇表示，“此次工艺转化，可以说是锦上添花，正是我们追求卓越的体现。” END 航空航天是当今世界科技强国竞相发展的重点方向之一，其发展离不开兼具轻量化、难加工、高性能等特征的金属构件。增材制造技术为高性能金属构件的设计与制造开辟了新的工艺途径，可解决航空航天等领域发展过程中对材料、结构、工艺、性能及应用等提出的新挑战。 与此同时，轻量化的材料+创新型的设计+3D打印，这种新模式为减重进一步释放了空间。材料和结构协同制造，使满足更高要求成为可能，这种模式的使用也罕见的被航天单位所报道。   本文所述3D打印技术的应用来源于航天五院总体部及西安航天发动机有限公司已公开内容。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请依据转载须知。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.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.考虑工艺约束的3D打印自支撑晶格用于中国新型超轻航天器结构 3.超大装备 | 国内8家多激光、米级SLM金属3D打印机汇总 4.轻量化的材料+创新型的设计+3D打印，新模式为减重释放空间

摘要：增材制造作为新兴的制造技术，应用领域不断扩展，成为先进制造领域发展最快的技术方向之一；增材制造产业的发展为现代制造业的培育壮大以及传统制造业的转型升级提供了宝贵契机。本文在分析全球增材制造技术发展态势与产业发展动态的基础上，全面梳理了我国增材制造技术与产业的发展态势，剖析了我国增材制造产业面临的共性技术研究及基础器件能力不足、面向国际市场的专利布局滞后、产业规模与产业集群建设有待深化等问题。着眼增材制造产业前瞻布局，论证提出了生物医药与医疗器械增材制造、大型高性能复杂构件增材制造、空间增材制造、基于增材制造的结构创新与新材料发明等重点发展方向。研究建议：建立增材制造协同创新机制并支持企业开展应用创新，围绕重大装备需求开展增材制造工艺变革专项技术攻关，深化区域性增材制造产业集群建设。本文内容选自《中国工程科学》2022年第4期，作者：王磊、卢秉恒，转自国家增材制造创新中心。 一. 前言 当前，以增材制造（亦称 3D 打印）为代表的新制造技术，其基础研究、关键技术、产业孵化等都在快速发展。增材制造技术完全改变了产品的设计制造过程，被视为诸多领域科技创新的“加速器”、支撑制造业创新发展的关键基础技术；进一步改变了产品的生产模式，驱动定制化、个性化、分布式制造；通过云制造并与大数据技术结合，加快传统制造升级，实现制造的个性化、智能化、社会化；对制造业起到巨大的推动和颠覆性变革作用，助推航空、航天、能源、国防、汽车、生物医疗等领域核心制造技术的突破和跨越式发展。增材制造的技术与产业研究是国内外热点课题。美国麦肯锡咨询公司认为增材制造是决定2025年经济发展的12大颠覆技术之一，发布的《增材制造发展的主流化》探讨了增材制造40年发展历程，作出了增材制造将成为主流制造技术的判断。中国工程院战略性新兴产业项目组近年来持续关注增材制造产业发展动态，研讨了面向“十四五”时期及中长期的增材制造产业路线图。有研究指出，增材制造技术作为面向材料的制造技术，在聚合物、金属、陶瓷、玻璃、复合材料中仍普遍存在打印精度、打印尺度、打印速度难以兼顾的矛盾；在比较分析国内外增材制造产业的发展概况、宏观策略、典型应用的基础上，探讨了增材制造相关的标准体系、人才培育、行业趋势等。世界经济论坛等机构联合发布了《增材制造突破：可扩展化与克服关键挑战的操作指南》，认为未来10年3D打印的工业部件将大规模用于生产制造，阐述了新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情防控与增材制造技术应用的关联性。 我国制造业面临着复杂的国际合作形势和激烈的产业竞争态势，高端装备制造产业发展难以避免地受到干扰，前沿技术与工程的自主发展面临潜在挑战；在进行高质量发展转型的过程中，需要坚定实施制造强国战略。需要注意到，尽管我国制造业对于以增材制造为代表的新制造技术推广应用具有较高的热度，但增材制造技术与产业相比世界先进水平仍有差距；国内多数制造企业还处于接触增材制造技术、开展探索应用阶段，没有达到全面掌握、转化应用、创造增量价值的目标；结合国情开展的增材制造技术规划与产业发展研究也不够深入和充分。针对于此，本文力求全面梳理增材制造技术与产业进展，剖析当前发展存在的问题，突出生物医药与医疗器械、大型高性能复杂构件、空间增材制造、结构创新与新材料发明等重点方向，以期为我国增材制造领域的技术攻关、产业升级、宏观策略等研究提供基础参考。 二、国际增材制造的技术和产业发展情况 （一）国际增材制造技术动态 世界范围内增材制造相关的新工艺、新原理、新材料、新应用不断涌现，4D打印、空间3D打印、电子3D打印、细胞3D打印、微纳3D打印等新概念层出不穷。针对工程塑料、陶瓷、树脂基纤维增强复合材料等的增材制造技术逐渐成熟，适用材料的种类与应用范围有所拓展，典型金属增材制造结构的力学性能趋于稳定甚至部分超过锻件性能（见表1）。高熵非晶合金等新种类合金材料的成分设计、材料基因组设计、多材料功能梯度结构、超材料结构、仿生材料及其结构、具有电磁屏蔽功能的复合材料结构、材料结构功能一体化设计、3D打印纳米结构、轴向立体光刻打印、4D 打印智能材料、活体细胞打印、极端环境下的增材制造及应用等创新型、交叉性技术研究进展明显。无支承金属成形、大幅面高能束密集阵列区域化选区熔化金属（或烧结尼龙）成型、金属摩擦沉积制造、混合制造、多机器人协作的大尺寸结构的增材制造等先进成形工艺获得突破。增材制件长周期服役的显微组织演变规律、人工智能检测成形过程缺陷、机器学习改进材料成分增强综合性能、耐高温合金材料组织 ‒ 性能的热处理调控工艺等前沿基础研究成果丰富。 在企业应用方面，增材制造技术赋予了零部件集成打印、轻量化、高效换热、新材料应用、多材料功能梯度结构设计等创新功能；正在规模化地集成到现有产品的制造流程甚至供应链中，革新传统制造方法并降低制造成本。一些优势制造企业建立了包括基于增材制造技术的创新结构（如拓扑优化、晶状点阵结构、结构功能一体化）设计能力，增材制造成形工艺控制、后处理及质量检测评价等在内的全流程技术体系。以德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会为代表的一批研究机构，持续深化增材制造的工业化生产和智能化技术研究。 在标准建设方面，传统制造强国在增材制造技术方面进展较快，较多采用政府部门、高校、科研机构、企业、标准化机构组成标准化联盟，以国防装备、工程化场景应用需求为牵引，注重标准类基础研究的发展模式；以发布增材制造标准建设路线图的形式来推动相关建设，如《增材制造标准化路线图》（美国）《增材制造标准领航行动计划（2020—2022年）》（中国）。美国还发布了《增材制造标准化路线图差距进展报告》，推动解决增材制造标准化的实施问题。截至2022年3月，世界范围内发布、在编、拟编标准超过200项，已发布的标准涉及增材制造技术的术语和定义、数据格式、设计、材料、成形工艺、零件检测、装备产品、人员操作、安全、评估、修理、行业应用等方面；在航空、航天、汽车、焊接、船舶、计量、检测、印刷电路板、消费类3D打印、医疗、安全等领域/ 方向也开展了标准研究与制定。值得指出的是，增材制造的标准建设仍处于初期阶段，明显滞后于技术自身发展和产业推广需求。 在技术路线图方面，传统制造强国积极研究并发布各自版本。美国国防部发布了《增材制造路线图》（2016年），分为设计、材料、工艺、价值链四方面，面向维修与保障、部署与远征、新部件/系统采办3类应用范围，为实施合作、协调投资提供了基础框架。在欧盟资助下，增材制造行业技能战略联盟发布了《欧洲增材制造技能路线图》（2021年），明确了2030年前的应用需求及技术挑战，从消除增材制造技术差距的角度提出了目标和举措。我国在2019 年发布了面向2035年的增材制造路线图研究成果，梳理了中国增材制造技术的中长期发展方向。近期，我国学者综述了增材制造的设计方法、材料、工艺与设备、智能结构、生物结构、极端环境应用进展，认为当前的增材制造技术不能全面满足传统制造业的标准化、规模化生产需求，阐述了未来10年增材制造技术的研究路线图。 在科技论文与专利方面，近年来国际上与增材制造相关的数量迅猛上升，中国、美国、德国、韩国、日本是增材制造技术研究最为活跃的国家 [19]。将全球增材制造专利申请按照发明人国别、优先权国别进行排序（见图1）可见，美国仍保持了增材制造原创专利产出的重要地位，在增材制造核心技术方面的创新能力较强。 （二）国际增材制造产业动态 面向未来产业布局，制造强国实施积极的增材制造产业政策。例如，美国着眼于持续增强制造业创新能力和竞争力，通过顶层设计、战略规划来引领增材制造产业发展；组建国家增材制造创新机构，发布《国防部增材制造路线图》《增材制造标准化路线图》《国防部增材制造战略》等，启动增材制造推进计划“AM Forward”，协调推动增材制造在国防装备、先进制造业中的示范应用并形成产业生态。 国际增材制造产业从起步期转入成长期。随着技术成熟度提升、单位成本降低、产业配套能力增强，增材制造已经逐渐成为工业领域的主流制造方式，以综合效益（如成本、周期、轻量化等）改善促进了下游应用发展。行业领军企业规划了多种增材制造技术发展路线，采取加大资金投入、设立研发中心等形式布局增材制造软硬件及创新网络平台，快速推进商业化应用；超前应对增材制造相关产业的潜在竞争，在专利、标准方面进行布局，力求把握新型制造技术制高点，在民用飞机、发动机、医疗器械等装备制造方面取得创新发展。 国际增材制造产业链不断拓展。航空、航天、航海、能源动力、汽车与轨道交通、电子工业、模具制造、医疗健康、数字创意、建筑等领域的企业和服务厂商不断涌入这一新兴市场。增材制造技术在航空/ 航天发动机制造方面获得广泛应用，如航空发动机燃油喷嘴、传感器外壳、低压涡轮叶片等零件通过了适航认证并批量应用到商用航空发动机，涡轮机部件具备了批生产能力且金属增材制件的成本接近铸造。在汽车行业，增材制造技术应用覆盖原型设计、模具制造、批量化打印零件等。在数控机床产业链中，出现了配套有3D打印头的数控机床和机器人产品，将增材功能模块与减材设备（机床）、等材设备（铸锻焊、热处理）配套，形成各类制造功能的复合化；同时将增材制造装备作为工作母机产业链的一部分进行推广。增材制造在个性医疗器械生产方面应用广泛，如新型3D打印医疗器械产品趋于多样化，从生物假体制造扩展至细胞、组织、器官的打印；还可用于制造医用机器人。优势企业将增材制造装备、高端机床、智能工业机器人引入生产线，部分实现了混线生产，在生产效率、质量控制、柔性生产等方面提高了市场竞争力。 国际增材制造产业增长态势良好，包括设备、材料、服务在内的综合增长率超过20%，金属增材制造的年复合增长率超过30%；2021年市场规模为152亿美元（同比增长19.5%），其中材料产业规模为26亿美元（同比增长23.4%）。增材制造市场竞争格局相对集中，美国、中国占据着主要市场（前者占比为34.4%，后者占比为10.8%）；预计增材制造装备市场仍将保持快速增长。 也要注意到，受国际形势、COVID-19 疫情、各国政策导向的影响，主要国家之间的高端装备制造业竞争格局正在出现调整；大型装备企业倾向于采用兼并收购、服务增值等方式提升核心竞争力，将促进形成增材制造新产业链格局。跨国企业主导区域内的供应链布局调整，供应链逐渐缩短将成为新趋势；各国应对气候变化、实施碳减排所采取的积极措施，也将推动全球范围内产业链加速重构，呈现产业链趋于完整、供应链多元化、产业分工区域化等趋势。未来15年，制造业各领域原有的供应链体系将被打断并进行重组，考虑到技术成熟带来的单位成本效益、本地打印制造的零件相比全球制造中心提供的零件更具成本效益，增材制造有望改变全球制造产业链的价值结构。因此，未来增材制造产业规模有望进一步扩大。 三、我国增材制造技术开发和产业发展的现状及面临问题 （一）我国增材制造技术进展 我国初步建立了涵盖3D打印材料、工艺、装备技术到重大工程应用的全链条增材制造技术创新体系，相关技术研究涉及从光固化材料的原型制造（产品开发）到大尺寸金属材料的增减材一体化制造（装备应用）的完整环节，包括各类工艺的增材制造装备与增材制造数据处理、各类成形工艺的路径规划软件、模拟增材制造过程物理化学变化的数字仿真软件、数字孪生体建模仿真、空间原位增材制造等。工程应用技术拓展至工业领域的产品装备创新、工业领域高价值部件的再制造修复、重大装备的原位修复与制造等。在医疗领域，生物医疗3D打印成为精准医疗、康复保健研究的前沿技术，相应产品以面向患者的定制化解决方案，增材制造的康复器具、手术导航以及医疗植入物等为代表，极具应用前景。 “十三五”时期以来，完成了10多类关键部件（如超高速激光熔覆头、电子枪、微滴喷射打印头）的技术攻关和自主生产，体现了核心部件的良好研制进展。开发的光内送粉等20余种规格的激光熔覆喷头，适用于1~20 kW激光直接能量沉积，在电机转子、风机转子等动力部件的增材修复中获得应用。激光加热阴极电子枪、大尺寸数字式动态聚焦扫描系统、在线检测系统等打破了国外公司的技术壁垒，国产3kW六硼化镧单晶阴极电子枪的阴极寿命提升至800h；相关的电子枪及动态聚焦扫描系统配置于国产大幅面阵列式电子束选区熔化装备。 通过持续努力，我国增材制造技术研究在工艺与装备稳定性、精度控制、变形与应力调控等方面取得良好进展，大幅面动态铺粉的旋转粉末床增材制造装备、新一代高性能难加工合金大型复杂构件增减材制造装备等系列产品研制成功并投入应用。目前，增材制造技术在航空、航天、动力、能源领域的高端装备制造方面获得了广泛认可，如采用激光熔覆沉积技术实现了投影面积达到16㎡的飞机发动机承力框、起落架的增材制造，解决了传统方法难以处理的复杂结构、功能集成整体制造难题；采用多丝协同的电弧熔丝增减材工艺装备，实现了10m尺寸级高强铝合金运载火箭连接环样件制造；开发了“融铸锻焊”一体化的创新工艺。此外，工业级颗粒料熔融挤出成型、树脂及陶瓷浆料的光固化成型、金属激光熔融沉积成型 [23]、等离子束/电弧熔丝成型、大幅面激光选区熔化成型、增减材混合制造等装备实现了稳定的工业级应用；金属黏合剂喷射3D打印技术能够改善自身结构力学性能的不足，有望走向低成本、批量化应用。 科研院所、装备制造企业与下游用户组成“产学研”联合体，协同开展大尺寸金属增材制件的成形工艺与装备、检测技术、标准的研制。装备企业积极推动增材制造技术在结构优化设计、材料、装备、工艺、检测评价等环节融入现有制造体系，提升新型号制造保障能力；开展复杂异形构件研制及批产工作，带动成熟的航天动力型号演进升级。以火箭发动机部件的增材制造为示范，掌握了钛合金、高温合金、不锈钢、铝合金、铜合金5类合金共16种牌号材料的应用特性，实现了材料经热处理后5类力学性能指标与同成分锻件水平相当的目标；研究的材料种类覆盖70%以上的常用铸/ 锻件难加工材料，实现了200余种产品的增材制造成形（含通过试车考核的90余种构件、批量交付的30余种构件）。 （二）我国增材制造产业进展 我国形成了国家级、省级、重要行业的增材制造创新中心协同布局，骨干企业率先发展的创新网络与产业生态体系；增材制造产业链的各环节，包括原材料、关键零部件配套、装备研制、共性技术研发平台、应用服务商以及各应用领域，都在快速发展。我国消费级增材制造产业规模全球领先。在高性能金属增材制造原材料及其生产装备方面，基本实现了国产化替代，具有批量化供应和成本竞争优势；核心器件及零部件的国产化进程加速，在国产中低端装备上实现了规模化配套；高性能金属增材制造装备基本突破了规模化、产业化瓶颈，5轴增减材混合制造装备已实现商用。增材制造砂型成为铸造行业转型升级突破口，建成万吨级铸造3D打印制造工厂；实现新型飞机研制过程中的增材制造结构件占比超过3%，建成火箭发动机零组件的智能生产车间。此外，国家药品监督管理局成立了医用增材制造技术医疗器械标准化技术归口单位，围绕增材制造医疗器械软件、设备、原材料、工艺控制等，制定标准和规范，保障产业发展；针对多款增材制造产品批准了医疗器械注册证，医用增材制造产品的临床应用案例超过1×10000个，一批医用增材制造产品（如3D打印可降解支架）进入了动物实验、个例临床试验阶段。 我国增材制造产业规模稳步增长。中国增材制造产业联盟数据表明，2021年我国增材制造产业规模为265亿元，30%的增速超出世界平均水平约10个百分点。增材制造产业链上的大、中、小企业融通发展格局显现，国内增材制造设备供应商积极从跟随状态转向自主创新发展，龙头企业具备了参与国际市场竞争的技术能力。以京津冀地区、长江三角洲（长三角）地区、珠江三角洲（珠三角）地区为核心，中西部地区为纽带的增材制造产业发展的地域空间格局基本形成，区域性产业链集聚优势逐步体现。 为应对国际市场与技术交流的形势变化，促进我国增材制造产业链的健康发展，产业界积极推动增材制造“产学研用”协同发展模式，补齐产业链薄弱环节，突破关键技术瓶颈。增材制造产业链的上、中、下游机构与企业紧密合作：下游的用户从需求出发解决了合适的技术来源，上游的增材制造原材料生产与销售商、中游的增材制造设备与打印产品服务厂商明确了技术开发重点及市场方向。例如，航空、航天、核电、医疗领域的用户，与国内相关企事业单位组成技术攻关联合体，开展增材制件的实验验证与认证工作，实现国产材料、工艺装备在各领域的“能用、敢用、规模化应用”。 未来经济发展的良好预期以及超大规模的内需市场，是我国战略性新兴产业发展的根本动力。“3D打印+”正在向汽车、模具、精准医疗、新能源、再制造等制造业的细分方向、社会生活的多个方面深入发展。随着增材制造技术成熟度的提升，材料及生产成本的持续下降，增材制造技术的应用范围及产业规模有望进一步拓展，增材制造、减材制造、等材制造将逐渐在制造业价值链上形成“三分天下”格局。 （三）我国增材制造技术与产业发展存在的问题 1.共性技术研究及基础器件能力存在不足 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。我国增材制造产业尽管增速较快，但原始创新能力依然不强，基础共性技术、基础器件配套能力、产业前沿技术研究差距客观存在，工业软件及核心器件的国产配套能力不足，部分核心关键技术受制于人。高端增材制造装备使用的核心元器件（如打印头、激光器、长寿命电子枪、扫描振镜、微滴喷头、精密光学器件等）、关键零部件、商业化工业软件较多依赖进口；部分激光器、扫描器件已完成自主研制，但配套应用规模较小，品质与可靠性有待提高。国产高端金属成形装备在专用工艺包开发与成型精度方面较世界先进水平仍有差距。 增材制造行业的共性关键技术支撑能力有所不足，成为规模化应用的瓶颈环节。增材制造涉及学科众多、应用领域宽广，导致基础理论研究、应用基础研究、学科交叉研究繁重而迫切。尤其是在民航、轨道交通、核电、医疗等行业，因严格监管而面临严格的产品准入要求，但面向产品全生命周期（设计、制造、经销、服役用、维修保养、回收/再用处置）的质量保证与认证研究仍处于初期阶段，不利于增材制造技术及产品的推广应用。与基础数据缺乏、标准建设滞后的整体态势类似，增材制造高性能专用材料及其成形工艺包等基础数据的积累较少，标准及质量评价体系不完整。特别是面向各领域应用的缺陷检测及质量评价技术研究不足，导致增材制件在复杂工况/环境服役的可靠性数数据偏少，增材制件在高温、超高压、深冷、复杂腐蚀等极端条件下的缺陷检验检测与临界失效预测预警技术，系统工程风险评估技术，超期服役、长周期运行的结构完整性评价技术等均有待突破，制约了增材制造产业的规模化发展。 2.面向国际市场的专利布局滞后 面向国际市场开展专利布局，才能保障我国增材制造产业的未来竞争力。美国、德国、日本、韩国都高度重视专利布局并偏重国际市场，如德国籍专利发明人申请的专利有66.2%的在国外申请，日本的海外专利占比达到48.4%。相比之下，我国专利申请人的专利布局重点仍局限于本土，如国内申请的专利占总量的97.8%，即仅有2.2%的专利瞄准海外布局。因此，发达国家构建的专利壁垒对我国企业在增材制造、激光制造领域的投入及研究产生了明显干扰。拥有核心自主知识产权体系，是打破国外技术壁垒与封锁的依托，也是壮大国内增材制造产业的核心环节。在增材制造领域日益激烈的国际市场竞争背景下，我国增材制造技术专利的保护力度相对不足，信息与技术的市场化共享渠道不畅；应把握增材制造技术的国际制高点，以更大力度实施相关专利的海外市场布局，化解增材制造产业国际化的发展风险。 3. 产业规模与产业集群建设有待深化 我国增材制造产业初步形成了完整的生态链，构建了产业链、供应链风险的应对机制，但客观来看仍存在分布不集中、企业规模小、综合竞争力弱等问题。“专精特新”企业数量少、成立时间短，研发强度和市场竞争力在短期内离不开产业政策扶持；各应用领域的示范推广和商业应用规模仍待发展，国际化仅处于起步阶段。工业企业除了因成本控制而限制推广规模之外，对增材制造技术的认识仍不够深入，实施创新应用的开拓能力不足；多是沿用国外案例经验或由市场竞争倒逼，偏好短期规模效益、跟随市场热点进行重复投资，而对技术创新难度大的产品缺乏持续投入动力。现有的增材制造产业集群呈现“小集中、大分散”分布特征，产业链过于围绕中游（增材制造装备）展开；通用技术薄弱、创新能力体系不强、人才与研发经费保障不充分、行业利润不足以支撑可持续发展，成为增材制造行业面临的共性问题。 跨部门和区域的协调发展机制不完善，各省份的产业链规划互补性弱，部分增材制造产业园区同质化竞争现象严重；地区之间的抢链风险和局部市场壁垒问题，阻碍了增材制造产业链的优质发展。在区域内，大型企业的独立性较高，业务覆盖原材料、装备、应用等环节，几乎包揽所有研发与生产任务，小型企业尤其是初创公司难以参与配套的发展模式有待革新。国有企业在设备采购中过分强调业绩记录，导致自主创新技术不易获得应用实践机会。因此，增材制造产业集群的发展水平和发展质量不平衡问题较为突出，亟待破解。 四、面向未来的增材制造技术与产业前瞻布局 （一）生物医药与医疗器械增材制造 生物医药产业、新型治疗技术的发展，对生物医药与医疗器械制造技术提出更高要求。增材制造是实现个性化诊疗方案与植入物制造的关键技术。在当前3D打印应用于精准医疗的基础上，继续完善医用增材制造产品的认证标准、法规、评价体系，创新发展高效增材制造的新工艺、新技术、新装备：基于3D打印技术，发展受控释放的药物制剂打印产品，制造满足生物相容性的骨科植入物以及基于可降解材料的打印产品；发展基于生长因子的3D打印技术，形成人体器官再造的重大突破；探索体内原位打印修复技术，为骨缺损临床修复填充、部分功能器官修复提供新手段。针对社会老龄化现象，基于增材制造技术研究人体老化器官功能再生方案，延长人类的健康寿命、提升人类的生活质量，从而取得生命科学的重大创新成果，开创规模化的新兴产业。 （二）大型高性能复杂构件的增材制造 瞄准航空、航天、船舶、核能等领域重大装备的发展需求，突破大型复杂精密构件研发生产的“卡脖子”技术环节，如高性能铝合金、钛合金、船用钢、高温难熔难加工合金、复合材料等材料的大型复杂构件高效增材制造工艺，系列化的工程成套装备性能控制及质量评价、检测标准认证与工程化应用等；重点攻关大型高性能复杂构件制造的组织性能调控、在线质量检测、服役性能预测、装备集成与可靠性等技术。以增材制造技术的应用提升来推动重点工程、重大装备的建设突破，提升相关产品的研制水平和更新换代能力。 （三）空间增材制造 在形成空间新材料、新装备、新工艺、新应用，提高空间活动能力，增强空间开发利用优势方面具有重要价值。面向工程实际需求，针对宇航器、空间站、卫星的在轨制造与维修，太阳能电池阵列、天线、光学系统等大型空间结构的在轨制造与组装，外星球基地建设等长远发展规划，着力提升空间增材制造技术。系统级的研究布局有舱内微重力环境下的增材制造技术与装备、适应舱外极端环境的新材料成形技术与装备、空间巨型结构的多方位增材制造技术、在轨制造工厂。突破真空微重力环境下的金属冶金与部件原位修复，轻质金属及新合金的原位增材制造，复合材料空间增材制造，多材料、多功能器件的空间增材制造，生物器官的空间增材制造等技术，构建在轨制造技术体系。此外，利用外星物质进行新合金原位冶金及增材制造、月壤基地3D打印等也是亟待发展的大规模空间开发支撑技术。以空间增材制造技术的基础研究为突破口，快速转化应用能力，探索商业应用示范。未来结合民用、商业、国防需求，开辟新的制造体系、人类新的制造基地，为解决地外资源原位利用、拓展人类地外持续生存与活动能力提供战略性保障。 （四）基于增材制造的结构创新与新材料发明 面向能源领域发展需求，基于增材制造技术的创新设计将显著缩小换热器结构，支持小型化、模块化、可移动的核电小堆装备工程化开发，为核电安全性提升及潜在的电力供应安全提供保障；研究堆芯燃料组件、核主泵、换热器、热电转换等关键结构的创新设计，新材料及相应的增材制造技术，探索增材制造在线增强增韧技术，提高增材制件的复杂工况服役性能，超前布局并构建核电行业增材制造标准及质量评价体系。针对前沿新材料，发挥增材制造技术在材料基因组设计新合金、多材料及功能复合材料构件制造方面的平台技术作用，研究基于增材制造的新材料合成技术、新材料增材制造工艺及其应用，形成高端装备用特种合金、电子打印材料、生物医用材料、智能仿生材料、高性能纤维复合材料、高性能陶瓷基复合材料、新型合金材料等；依托增材制造技术，构建新材料发明的创新体系，提升材料研发能力和新材料产业竞争力。 五、我国增材制造技术与产业发展建议 （一）建立增材制造协同创新机制并支持企业开展应用创新 建议以国家整体目标、产业发展需求为导向，统筹正在规划建设、以各类创新中心为代表的国家战略科技力量；在增材制造重点领域给予连续性政策支持，借鉴国际先进科研机构的管理模式与经验，构建稳定适用的团队管理模式，兼顾科研团队的稳定发展与分工协同。建立由国家级科研机构、产业联盟、第三方机构组成的产业链安全预警机制，加强增材制造前沿技术与产业发展的战略研究，制定增材制造工业基础能力与关键共性技术提升计划、发展目录、标准开发以及增材制造技术与产业发展路线图。建设各类科研机构、科研项目的协同机制，开展增材制造产业基础与关键共性技术研究，支持解决前沿技术和创新成果的工程转化难题，为装备制造行业的产业链高级化、产业链现代化提供坚实支撑。 建议制定鼓励企业应用自主技术产品的奖励和补助政策、符合技术创新规律的新型科技机构考核与管理办法。明确考核导向，提高技术创新在考核中的比重，分类考核长期研发投入和产出，形成长期扶持、鼓励创新、宽容失败的考核机制，激发企业创新动力；引导企业从依靠过度资源消耗、低性能/低成本竞争模式转向依靠技术与应用创新、实施差别化竞争模式，提升中国制造行业的国际竞争力。 （二）围绕重大装备需求开展增材制造工艺变革专项技术攻关 围绕国防重大战略需求、国际前沿竞争需要，开展重大装备发展的顶层设计，从原始创新、新材料、核心器件、工业软件、高端装备、创新应用等方面着手，强化增材制造技术创新体系。建议设立增材制造工艺变革科技专项（简称“科技专项”），建设用户牵头、多元主体参与的协同机制并形成“产学研用”联合体；建设增材制造产业链的产品质量保障体系，覆盖原材料规范、成形精度、生产效率、专用软件、制造装备、后处理、检测检验、标准等；破解增材制造产业链的技术瓶颈环节，为重大装备制造提供配套技术支撑。 科技专项将重点支持增材制造在重大装备研发与生产单位中的技术扩散和产业化应用，推动国产的材料、软件、器件、制造装备、应用工艺流程等全链条技术在大型飞机及无人机、航空/航天发动机、重型运载火箭、空间飞行器、汽车、医疗器械、海洋装备等工程装备及关键部件整体化制造中的应用示范，培育并提升中小企业在增材制造产业链中的参与程度。科技专项将重点引导增材制造技术在真实场景中的加速应用及技术迭代，建设面向应用对象的增材制造全工艺流程基础数据库，适应技术研究、性能验证、产品研制的实际需要；在深层次解决国产材料、关键功能部件、工业软件等产业配套问题的同时，实质性提升增材制造关键技术与装备的国产化能力及国际市场竞争力。 （三）深化区域性增材制造产业集群建设把握国际高端装备产业创新发展趋势与规律，立足国情实际与装备需求，优化顶层设计并统筹区域性增材制造产业发展规划。针对增材制造创新链和产业链的技术密集、资金密集、人才密集特点，建议整合各地区的优势科技资源与先进制造产业链资源，高效推动“3D 打印+”细分行业的协调发展。围绕世界级产业集群建设目标，以京津冀地区、长三角地区、珠三角地区、中西部地区的增材制造产业优势聚集区为基础，推进增材制造技术与各地区优势产业链、供应链的深度融合；打破不合理的地区限制和隐性壁垒，推动产业链、供应链的跨区域协同发展，形成具有国际竞争优势的中国增材制造产业链生态。 建议成立由管理部门、创新平台、企业用户共同参与的增材制造产业链“双链主”，在整机及关键功能部件、应用创新方面提供必要支持，实施技术攻关和应用示范，实现增材制造产业链与区域内各应用行业产业链的协同发展。合理给予税收优惠或金融支持，引导中小企业向“专精特新”方向成长，支持深耕基础零部件、材料、元器件、传感器、工业软件、专用装备等细分领域，以差异化发展实现产业链提升。鼓励各类企业采取投资入股、联合投资等方式，与增材制造创新平台开展深度合作，实现创新资源高效整合、创新驱动产业发展。推动各领域的重点企业加大国产增材制造装备、国产器件的应用力度，推动军民技术的一体化发展，以应用创新促进能力提升。 注：本文内容来自国家增材制造创新中心。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.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！…

铜及铜合金材料是一种重要的工业材料，具有优良的导电、导热和耐腐蚀性能，且具有良好的力学性能和加工成形性，是人类最早使用的金属材料之一，曾创造了青铜器时代的辉煌。随着高新技术产业的飞速进步，新材料朝着超高性能、高纯度、高迭代的方向发展。纯铜因其优良的导电性和导热性而闻名，是电路布线、热交换器、管道和散热器等传热部件材料的理想之选。 △由UPS-250打印加工完成的纯铜样品 突破传统3D打印可快速成形 纯铜具有较大的发展潜力和应用前景，但是随着应用端对复杂结构零部件的需求增多，传统制备纯铜部件的工艺已无法满足全部需求。相较于金属粉末注射成形技术（MIM），3D打印散热器或热交换器组件不仅可以更大程度地满足大尺寸的产品成型，而且还满足了产品趋向紧凑型、高效性、模块化、多材料的发展趋势，特别适用于异形、结构一体化、薄壁、薄型翅片、微通道、复杂形状、点阵结构等加工，可见，3D打印具有传统制造技术所不具备的优势。 △升华三维间接3D打印流程 SLM、EBM遇难题纯铜3D打印挑战重重 同时，也由于铜的导热性和反射性高，使选区激光熔化技术（SLM）在进行铜合金零件3D打印时充满挑战。铜在激光熔化的过程吸收率低（铜对1050nm波长的高功率激光吸收率只有2~3%），激光难以持续熔化铜金属粉末，从而导致成形效率低，冶金质量难以控制。此外，铜的高延展性给去除多余粉末这样的后处理工作增加了难度。因此纯铜也极难使用基于激光的3D打印系统来加工。目前的解决方法一是利用短波长激光，如采用绿/蓝激光来完成该材料制作，另一个是提高功率，常规激光器功率为200W，针对铜的SLM打印，激光功率则需要1000W，然而这对设备本身要求很高，激光器也因为反射率高容易损坏。 针对铜零部件的3D打印，其实电子束熔化技术（EBM）也算稍具优势，由于其使用的是电子束为热源，不会受到SLM激光高反射因素的影响。但因铜具有高导电率，EBM打印过程会很短；又因铜的高导热率，会导致打印的模型尺寸精度和力学性能各方面的可控性较差，打印的铜零件表面质量不佳，这又将为铜感应线圈等应用的后处理带来不便。 △升华三维3D打印纯铜换热器      别有天地PEP技术+纯铜=无限可能 显然，纯铜3D打印技术的研究与开发面临重重困难。国内金属·陶瓷间接3D打印引领者深圳升华三维科技有限公司的研究人员，通过自有专利，用独有方式正在通过粉末挤出打印技术（Powder Extrusion printing，PEP），克服纯铜材料3D打印制造领域的挑战。在纯铜3D打印上，升华三维一举填补国内空白，首创的PEP技术以间接3D打印的方式完美驾驭纯铜材料，自由打印出纯铜部件。 △由UPS-250打印加工完成的RF器模型 基于PEP技术，升华三维纯铜3D打印不需要高能激光束，巧妙地避开了纯铜打印过程中的高导热率、高反射率的问题，通过先打印生坯，然后再经过脱脂、烧结，得到纯铜零件。在打印过程中，想要获得高致密度或高导电导热纯铜制件，其纯铜打印材料配方和脱脂烧结的工艺要求也非常高，升华三维纯铜颗粒料UPGM-CU则十分适配于纯铜3D打印，其保持原料高纯净度的同时还具有更易实现致密化的特性，能满足不同铜零件的打印需求。 △由UPS-250打印加工完成的换热器模型 升华三维自主研发的3D打印设备，可以加工纯铜及其合金材料以制造致密的部件，目前已经广泛应用于热交换器、散热器和电感应器的产品开发中。例如，PEP这一技术在冷却流道制造中的应用，升华三维通过提供完善的冷却流道解决方案，将助力纯铜零部件的性能提升到最优。在此方案中，纯铜3D打印冷却流道的优势在于可以为产品设计带来更高的自由度，使设计师可以尝试具有更高热传导能力的先进结构，创建高度集成、复杂、更贴合零部件表面的随形冷却通道，打印出结构紧凑、流体通道复杂、重量更轻，尺寸更小、效率更高的产品零部件，实现高性能纯铜组件制造的新可能，而这也正是航空航天和国防建设中所需要的。

导读：2022年7月，施乐液态金属3D打印机被安装在美军黄蜂级两栖攻击舰第2号舰上——这是美国海军舰艇上部署的第一台金属增材制造装备。它的部署，是美国海军使用增材制造提高舰队战备状态战略的最新一步。 施乐液态金属3D打印解决方案通过将铝合金焊丝熔化，借助磁场精确的将液滴沉积在构建平台上并凝固，实现零件的叠层制造。其推出的3D打印机构建尺寸为300x300x300mm，最小层厚为0.24mm，铝合金零件的致密度超过99%。 这是一种基于熔融金属磁流体动力喷射的打印方法，通过利用磁场感应的压力梯度喷射液态金属液滴。根据3D打印技术参考查询到的资料，打印机控制器以预定的速率将金属丝送入陶瓷喷嘴，陶瓷喷嘴被电阻加热将铝丝熔化并在喷嘴中储存；喷嘴的周围围绕了电磁线圈，将电流脉冲施加到铜线圈上，可产生瞬态磁场，场感应与循环电流耦合，产生洛伦兹力，对熔融金属产生的压力可使液滴从喷嘴中喷出。 ‍ 整个熔化和喷嘴部分被Ar气保护，可防止氧化并对从喷孔喷出的金属液滴流提供方向稳定性。具有数字设计的计算机控制器控制加热基板在三个方向运动，热熔滴沉积到该基板上实现层层打印。 喷嘴与基材之间的距离是一个重要参数，如果喷嘴和基板太靠近，则液滴在撞击基板之前可能没有足够冷却；如果喷嘴和基板相距很远，液滴会在撞击前就已经凝固。 此外，液态金属打印中的温度梯度和冷却速率并不像基于激光和电子束的3D打印工艺中那样极端。由于喷嘴和基板之间的间隔很小，液滴在撞击前有时间冷却。与后两种工艺相比，较小的温度梯度和冷却速率可能意味着遇到的缺陷更少，如孔隙率。 然而，对于液态金属3D打印，仍然需要进行优化，以实现成本、分辨率和构建时间等因素的最佳组合。需要调整的参数包括温度、喷嘴尺寸、喷嘴与基板之间的距离。此外，还需要进行后处理来获得所需要的表面特征。构建的分辨率受液滴大小等因素的影响，影响液滴大小的因素又包括喷嘴的大小或直径、液滴喷射的速度以及单次射流是包含一个液滴还是多个液滴。 2019年2月，施乐收购这项技术的发明者Vader Systems。 2021年2月，施乐和美国海军研究生院宣布了一项战略合作，重点是推进增材制造研究，这有可能极大地改变军队供应其前沿部署部队的方式。作为合作研发协议的一部分，海军研究生院于上一年12月率先在大学校园安装了施乐ElemX™液态金属打印机。 2022年7月，施乐液态金属3D打印机被安装在美军黄蜂级两栖攻击舰第2号舰上——这是美国海军舰艇上部署的第一台金属增材制造装备。该装置是美国海军使用增材制造提高舰队战备状态战略的最新一步。 施乐液态金属增材制造技术使用标准铝合金焊丝，与其他金属3D打印技术不同相比不需要金属粉末，也不需要特殊的设施改造或个人防护设备来操作机器。该工艺需要的后处理也较少，因此提供了更快的部件制造效率时间。这种按需生产可靠替换零件的能力减少了部署部队对复杂的全球供应链的依赖。 为了应对军舰遇到的各种海况和环境挑战，打印机被安装在一个工业集装箱中加固。舰船上的一个团队将设计和3D打印舰载物品，并向海军研究生院和太平洋海军水面部队指挥官提供反馈。 关于液态金属3D打印的工艺方案还有多种，具体可参考下文： https://doi.org/10.3390/jmmp5020031 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请依据转载须知。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.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.分责任，抓落实！美国防部发布使用增材制造的官方政策 3.美国防部授予ExOne粘结剂喷射3D打印移动方舱制造合同 4.拜登政府启动AM Forward计划，亲自为3D打印推动美国制造业发展站台

深圳国际增材制造、粉末冶金与先进陶瓷展览会（Formnext + PM South China）致力为业界捕捉市场趋势，开拓高端制造业的巨大商机。目前已有超过150家优秀参展企业报名参加2022年展会，共同探索蓬勃发展的中国市场、拓宽业务版图。结合亮点纷呈、干货满满的会议论坛，展会将再次成为业内人士挖掘增材制造、粉末冶金和先进陶瓷等领域创新成果和前沿趋势的高效平台。增材制造、粉末冶金和先进陶瓷行业年度盛会 —— Formnext + PM South China由广州光亚法兰克福展览有限公司及新之联伊丽斯（上海）展览有限公司联合打造，并将于9月14至16日在深圳国际会展中心举办。届时，来自国内外的领军企业将带来涵盖涵盖增材制造、粉末冶金、先进陶瓷三大领域的高性能原材料、创新成型解决方案、烧结及后处理技术、检测设备、高精密零部件产品等一系列前沿技术和设备。即将首次亮相的领先品牌包括： 增材制造： 一胜百、巴斯夫Forward AM、Digital Metal、中科三维、赢创、非白三维、有研增材、汉邦科技、普罗森科技、融跃电子、光韵达、十维科技 粉末冶金： 安泰科技、久压久、晨华、骅骝、迪富爱科、科尼乐、黛丝、金炉、瑞科、金开源、银轩 先进陶瓷： 艾普诺、驰顺、卡贝尼、德龙、鼎晟、东啟、卓瓷、福瑞思、弘创、鸿锦泰、鸿凯智能、煊廷、华翔、晶彩、晶玺茂、竣工、凯诺、科瑞、北方华创、东方锆业、宇宸、萨科米、三元华鑫、盛澳、盛浩、瑞德尔、永祥、御湃、众基 行业精英汇集同期活动 拓宽人脉共享丰富资源 作为展会的重要一环，Formnext + PM South China将继续举办丰富的同期活动， 助力与会者掌握市场资讯和促进业界的互动交流，打造成为全方位的商贸盛会。一众来自龙头企业的制造和成型专家将聚焦增材制造、先进陶瓷和粉末冶金等领域的前沿技术和设备，并通过不同形式的论坛和活动，介绍各项推动产业发展的技术。焦点主题将包括： 增材制造Binder Jetting 粘结剂喷射成形技术论坛 粘结剂喷射成形技术是连接增材制造与金属粉末注射成型技术的重要补充工艺。该技术在规模批量生产金属零件上有着巨大的成本和效率优势，现正逐渐成为备受国内汽车等工业领域重视的制造解决方案，发展前景非常广阔。顺应市场需求，该论坛将于9月15日在Formnext + PM South China首次登场，来自领先企业的专家讲者将分享其最新的研究成果与技术产品，推动粘结剂喷射成形技术快速落地。部分演讲嘉宾阵容和热门议题包括 ： ·提高BJ金属零件性能和精度的关键技术 武汉易制科技有限公司，董事长，蔡道生先生 ·德国维捷助力增材制造喷墨打印材料开发和批量化生产 维捷中国， 董事总经理，金天拾先生 ·批量化金属粘结剂3D打印发展现状 德亿纬三维打印科技（太仓）有限公司，Desktop Metal & Exone经销商，总经理，邹超先生 ·惠普Metal Jet新一代粘结剂喷射技术在全球的应用回顾及展望 惠普3D打印与数字制造集团，中国区业务负责人，赵华先生 ·面向批量化生产的增材制造技术 – 粘接喷射金属打印 ·BJ金属增材制造的产业化应用 北京隆源自动成型系统有限公司，董事长，赵浩先生 3D打印行业风投大会 近年来全球资本市场热衷投资先进科技和数字化制造服务，增材制造技术在制造业界的重要性愈发凸显。为了进一步推动制造产业的发展，主办方将联合广东材料谷和中大创投于9月14日举办3D打印行业风投大会，获选的3D打印创新企业将在会上介绍其增材制造优质项目，与一级市场的专业投资机构进行面对面交流，推动增材产业更加全面、蓬勃发展。 深圳国际陶瓷3D打印暨医疗行业应用高峰论坛 来自知名院校、研究机构和龙头企业的专家讲者将齐聚一堂，分享有关陶瓷3D打印在医疗行业的最新发现、产品技术和市场发展状况。即将参与9月15日论坛的学术机构演讲嘉宾和相关议题包括： ·陶瓷3D打印研究与应用进展 深圳大学，增材制造研究所所长，陈张伟教授 ·3D打印用陶瓷粉体产业化技术及其在医疗领域应用 山东省先进陶瓷技术创新中心，主任，李伶女士 其他主题包括： ·新能源汽车增材技术应用高峰论坛·未知大陆3D打印用户大会·发现3D打印之旅 – ACAM 为复杂的增材制造导航·华南注射成形及增材制造技术与应用高峰论坛·陶瓷基板与半导体封装应用产业发展高峰论坛·3D打印模具应用论坛·深圳国际汽车材料及零部件产业创新应用高峰论坛·深圳国际电子元器件技术产学研高质量发展高峰论坛Formnext + PM South China – 深圳国际增材制造、粉末冶金与先进陶瓷展览会，属于一系列国际性行业展会的成员之一，其他展会包括法兰克福国际精密成型及3D打印制造展览会（Formnext），广州国际模具展览会（Asiamold）。下届Formnext将于2022年11月15至18日举行，Asiamold将于2023年3月1至3日举行。 观众预登记已经启动，立刻扫码登记吧 欲了解更多有关2022年展会和高峰论坛的详情，请浏览www.formnext-pm.com或电邮至formnext-pm@china.messefrankfurt.com。 欢迎转发…

2021 年 11 月 9 日，GE宣布计划到2024年成立三家专注于航空、医疗保健和能源的上市公司。2022年7月18日，3D打印技术参考注意到，GE发布了其计划通过分拆组建的三家全球领先的投资级上市公司的全新品牌标识。 全新品牌标识（来自GE中国）GE目前的子公司包括GE Additive、GE Aviation、GE Research、GE Capital、GE Healthcare、GE Digital、GE Power和GE Renewable Energy（可再生能源）。近年来，通用电气参与了其许多业务线和企业的一长串衍生业务。按照计划，GE Healthcare将于2023年初以免税形式分拆；GE Renewable Energy、GE Power和GE Digital将合并为能源板块，并在2024年初分拆；其他子公司将合并专注于航空业务。这也意味着，专注于3D打印的GE Additive将划归航空板块。 实际上，GE Additive对推进航空航天领域对金属3D打印技术的应用贡献巨大。它开发了世界上第一个被航空领域批量制造和应用的发动机燃油喷嘴，使制造业认识到金属3D打印可以被批量、安全、高可靠的应用，并带来极大的制造流程简化和效率提升。可以说，由其塑造的这一成功案例，使世界范围内航空航天领域对金属3D打印技术的重视程度得以加深，与之相关的更多应用开发得以开展并加速。这对金属3D打印技术的发展和应用推广影响深远。 GE Additive的诞生之路 GE航空集团于2010年成立增材制造部门，并在2012年成功用增材制造的方式生产了第一个燃油喷嘴。为了保证服务稳定性，财大气粗的GE开启了在3D打印领域的疯狂收购。 2012年，GE先是收购了最初的燃油喷嘴加工服务商Morris Technologies，使公司初步具备了一定的3D打印技术服务能力；2013年，收购意大利航天公司AVIO，掌握了“电子束选区熔融技术”，并用于制造钛铝合金低压涡轮机叶片； GE Additive发展历程（到2018） 激光粉末床熔融技术制造燃油喷嘴 GE增材将300个零件合并为一个，3D打印的发动机中框结构 电子束粉末床熔融3D打印的叶片 2016年，GE先后斥资6.85亿美元以及5.99亿美元收购了两家世界领先的金属3D打印公司——瑞典Arcam与德国Concept Laser。随后，在整合了行业众多优质资源后，GE Additive公司正式成立。 至此，GE一跃成为全球最大的3D打印厂商，也完成了从增材制造应用向增材制造装备及服务供应商的转变。2017年，奥本工厂交付的燃油喷嘴数量为8000个；2018年10月，交付总量达到3万个；截止到2021年8月，3D打印技术参考注意到，GE Additive已经打印了超过10万个航空发动机燃油喷嘴，并实际应用于其最先进的LEAP和GE9X中，涉及的机型包括空客A320 NEO、波音737 MAX、波音777X和中国国产C919大型客机。 挖掘传统3D打印技术潜力，同时开发新技术 通过收购，GE Additive获得了领先的激光和电子束粉末床熔融3D打印技术，在成功应用与航空和医疗领域的同时，该公司还在验证金属3D打印工艺替代的传统制造技术的潜力。 2021年，GE航空展示了金属3D打印如何低成本代替铸造工艺、生产传统无创新设计部件的案例。通过与GE Additive的项目合作证明，金属增材制造可以与传统铸件的价格持平，其成功制造的四个3D打印部件将削减多达35％的成本，这足以让管理部门淘汰旧的铸模。GE 航空的增材制造部门负责人表示，这是他们第一次发现金属3D打印比铸造还要便宜，即便在有外部供应商报价的情况下，金属3D打印仍然具有成本优势。GE Additive的高级技术负责人也表示，GE 航空及其增材制造工厂从业务的角度展示了他们所不具备的实力。 即便已为铸模付出了巨大成本，但选择金属3D打印依旧经济可行 为提高3D打印技术的规模化制造能力，2017年，GE Additive宣布开发粘结剂喷射金属3D打印技术。截止到2022年5月，3D打印技术参考了解到，GE Additive已经推出了第三代粘结剂喷射金属3D打印系统。相关资料指出，其成型尺寸达到390*390*267mm，已通过UL和CE认证，具有惰性和密封环境，无粉末暴露（闭环），完全能够处理反应性和易燃粉末。 GE Additive第三代粘结剂喷射金属3D打印机 GE Additive粘结剂喷射金属3D打印技术GE Additive对这项技术的开发获得了GE旗下多部门的支持。其第一种粘结剂用于成型高端镍基合金，并与GE能源部门合作开发燃气轮机零件，还与GE航空部门合作开发部分组件。GE的其他业务部门也发挥了关键作用，他们帮助GE Additive将需求与彼此的制造经验、零件设计和专业知识联系起来并发挥了关键作用。 基于此，GE Additive的粘结剂喷射技术已经开始产生价值。目前，GE Additive已经可以采用粘结剂喷射技术打印航空、能源、汽车和其他工业领域使用的多种合金，不断开发的新材料和形状解决方案，能够满足客户的各种应用需求。除此之外，它还推出了测试伙伴网络计划，与来自汽车、能源、铁路、采矿等不同垂直领域的主要客户进行战略推广。 END 虽然，大规模的收购让GE快速切入金属3D打印领域，并成为这一领域的领头企业，但这一切的背后，GE航空功不可没。 GE航空是世界领先的民用、军用、公务和通用飞机喷气及涡桨发动机、部件和集成系统制造商，全球每2秒钟就有一架应用GE发动机技术的飞机起飞。得益于百年资源积累，让GE Additive能够与自身产业快速融合，与其他金属3D打印公司为了业务四处奔波不同，仅仅是来自GE航空的需求就足够竞争对手“眼红”。分拆在即，GE Additive归属航空业务，也是理所应当。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请依据转载须知。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.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.GE 增材：连续增材生产是一场马拉松，而非短跑冲刺 3.GE增材：四年来，通用旗下多部门支持转向粘结剂喷射金属3D打印技术 4.GE公司的新尝试：采用金属3D打印代替铸造，发现成本更加经济

在《金属增材制造过程中的缺陷种类及产生原因》一文中，3D打印技术参考介绍了香港理工大学、西北工业大学和香港中文大学的研究人员提出的粉末基增材制造金属和合金中多尺度缺陷的类型，包括尺寸缺陷、表面质量缺陷、显微组织缺陷以及成分缺陷。为进一步提升PBF金属部件机械性能及表面质量，本文将对这些缺陷对性能的影响及控制方法进行阐述。 不同缺陷对性能的影响 1. 宏观残余应力的影响 残余应力引起的零件变形将直接影响零件性能、使用性能，并可能进一步影响3D打印零件和结构的关键应用。打印过程中出现局部变形，可能导致粉末无法均匀铺展，甚至在打印过程中损坏刮刀及整个部件。此外，即使变形值在允许范围内，宏观残余应力仍可能使材料的力学性能和部件的性能变差。此外，在部件的长期使用过程中，残余应力会导致疲劳裂纹、脆性断裂和应力腐蚀失效。 (a, b) SLM打印的Ti6Al4V 和 (c, d) SS316L 在不同条件下的裂纹扩展曲线，裂纹扩展方向 (a, c) 垂直于BD，(b, d) 平行于BD残余应力对SLM打印的Ti6Al4V疲劳裂纹扩展行为的影响研究发现，由于存在拉伸残余应力，打印部件的疲劳裂纹扩展速率更大。相比之下，铸造、β-退火和锻造材料中存在较低甚至没有残余应力，疲劳裂纹扩展速率较低。在800°C下对SLM打印的TiAl6V4进行热处理，发现残余应力从打印状态下的超过200 MPa大大降低到小于10 MPa。同时发现，残余应力对拉伸性能没有显著影响，热处理后疲劳裂纹扩展行为明显改善，强调了残余应力的作用。然而另有研究发现，由于材料的高延展性，高周疲劳状态下的疲劳行为和SLM打印的316L的疲劳裂纹扩展不受工艺引起的内应力的明显影响。这两个相互矛盾的发现表明残余应力对疲劳寿命的作用一般由基材的性质决定。 2. 表面缺陷的影响 尽管3D打印的医疗植入物较高的表面粗糙度可以促进骨骼生长，但由于应力集中和裂纹萌生，打印部件的机械性能，尤其是疲劳性能，可能会恶化。多项研究发现，表面粗糙度是对3D打印部件疲劳性能产生影响的主要因素。 研究人员对EBM和SLM打印的Ti6Al4V疲劳寿命研究发现，平均疲劳寿命随着最大表面粗糙度的增加而降低。电火花加工后的样品显示出降低的表面粗糙度和提高的疲劳寿命。此外，EBM由于表面粗糙度最高，材料的疲劳寿命最低。 表面缺陷对扭转或多轴疲劳行为的作用也较为关键。研究表明，打印部件的粗糙表面对多轴载荷条件下的疲劳寿命有不利影响，包括轴向、扭转和扭转-轴向组合情况。表面加工可以显著提高疲劳寿命。然而，在某些情况下，由于部件过于复杂，机加工等手段几乎不可能使粗糙表面变光滑。因此，控制3D打印工艺来优化表面质量显得尤为重要。 3. 微观结构缺陷的影响 普遍认为，内部裂纹和气孔对机械性能有害。该规则适用于传统铸造工艺和现代增材制造技术。3D打印金属部件中的热裂纹和固态裂纹都不适用于工业应用，因为这些裂纹可能会在静态或动态加载条件下引起过度的应力集中，导致裂纹的生长和扩展，使抗拉强度和抗疲劳性变差。然而，目前缺乏工艺诱发裂纹对零件性能影响的定量研究，这可能归因于其他固有缺陷的共存，如内部孔隙。 (a)具有不同设计孔径的SLM制造SS316L的延展性 (b) Ti6Al4V极限抗拉强度(c)气孔和 (d) LoF孔引起疲劳的证据对于内部孔隙，有研究认为当孔隙由小孔模式熔融引起，且孔隙率小于1%时对力学性能无害。然而，孔隙率进一步增加往往会导致部件的屈服强度和伸长率降低或分散，这已在研究界得到广泛认同。此外，有学者表示，单独的孔隙率指标不能很好地与3D打印金属部件的拉伸性能产生直接关联，孔隙的频率、尺寸、形态和方向对零件的拉伸性能都有关键影响。 另一方面，内部孔隙对3D打印金属部件的疲劳性能也有明显影响。由于缺陷尺寸不同，未熔合孔隙比气孔对疲劳寿命的危害更大。研究发现，铝合金的疲劳强度高度依赖于孔隙率和未熔合缺陷，疲劳寿命受垂直于加载方向的裂纹状孔隙控制，这些孔隙可能会受到应力集中并引发疲劳裂纹。总之，内部气孔的存在促进了疲劳裂纹的萌生，降低了疲劳性能。然而，内部孔隙，尤其是气孔，是增材制造工艺的固有特征，难以完全消除。柱状晶粒对性能的影响发现，机械性能的各向异性可能源于柱状晶粒，这对施加多向应力的应用是有害的。SLM制造的垂直试样的屈服强度低于水平试样，相比之下，垂直试样的延展性明显高于水平样品，这是因为沿垂直排列的晶界可以容忍更多的损伤，导致更大的塑性变形。 (a) SLM垂直和水平打印SS316L的应力-应变曲线(b)应变硬化行为；(c)载荷沿BD方向和(d)垂直于BD方向EBM打印的In718的低周疲劳行为；（e）垂直BD方向加载和（f）平行BD方向加载条件下的损伤容限示意图 此外，织构柱状晶粒引起的疲劳性能也显示出各向异性，具有柱状晶粒的不同材料零件疲劳裂纹扩展速率具有不同趋势。目前对由柱状晶粒引起的各向异性疲劳裂纹扩展行为的潜在机制的理解仍然模棱两可。 4. 成分缺陷的影响 微偏析也会对机械性能造成不利影响。由于偏析导致的非期望相在 出现在材料中，会导致疲劳性能下降等，对机械和功能性能产生负面影响。 (a) SLM打印的SS316L与铸造和锻造样品相比的应力-应变曲线；(b)不同微观结构特征对打印态和退火的SLM SS316L硬度的贡献；(c) SLM打印的SS316L的屈服强度作为相场模拟预测的Cr浓度的函数；(d) DED SS316L的估计屈服强度作为 GND 密度的函数，以突出微偏析的贡献 不过，微偏析和位错单元可能共同形成独特的蜂窝结构，这对力学性能有时有益，特别是对屈服强度和延展性。高密度位错可以通过捕获位错滑移和变形缠绕来明显强化材料。此外，隔离区域中的化学错配会产生相干应力，这也会阻碍位错运动。 对不同缺陷的控制方法 1. 残余应力控制 控制成形部件内部的残余应力和变形可有效提高成形部件的精度和质量。残余应力消除主要通过热处理来实现，热处理按照其加工过程可分为：(1) 原位热处理；(2) 传统热处理。 原位热处理主要是通过设置更为合理的过程参数 (如改变扫描策略)，降低成形过程熔池与凝固组织间的温度梯度和冷却速度，在成形平面产生更为均匀的热分布。此外，传统热处理也可被用来消除成形部件内部的残余应力和提高孔隙率，但在处理过程中应注意设置合理的保护气氛以防止活性金属氧化。此外，近年来有研究人员将超声强化、激光冲击强化等新型手段与增材制造相结合，促使成形部件内部残余应力转变为有益的拉应力，极大地增加了金属部件的疲劳性能。 2. 表面缺陷控制 降低铺粉层厚可有效减少台阶效应对于成形部件表面精度的影响，但同时会延长打印时间，增加打印成本。此外，打印过程中合适的摆放位置。现有研究表明成形方向与打印生长方向夹角小于30°可有效抑制台阶效应对于成形样品表面精度的影响。未熔粉末和球化效应所引起缺陷可通过调控过程参数来进行调整和优化。为提高表面光洁度，可筛分出粒度分布较为集中的粉末颗粒进行打印。采用较低的扫描速度和较高的激光功率可有望实现粉末完全熔化，消除球化缺陷，降低表面粗糙度。然而，过多的能量输入也可能导致热应力和冷却速度不均匀造成部件变形等缺陷。因此，需对工艺参数进行广泛研究，优化各种工艺参数，包括激光功率、扫描速度和舱口距离等，以达到粉末完全熔化条件。   (a, b) 表面粗糙度作为分析粗糙度模型预测的倾斜角和颗粒分数的函数；(c) 多层 PBF 工艺模拟的侧面，以及 (d) 实验和预测侧面粗糙度的比较 此外，为降低金属增材制造部件表面粗糙度，对于结构简单的金属部件，可采用常规机械光整加工方法对于成形部件进行加工处理，如：机械抛光等。但传统加工技术难以对增材制造复杂结构部件表面进行有效处理。对于具有复杂结构的异形金属部件，常采用化学抛光、磨粒流抛光等先进物理、化学抛光方法进行处理。 3. 微观组织缺陷控制 微观组织缺陷控制主要通过合金成分设计和过程参数控制来实现。通过在打印体系中添加新型合金元素或增强相颗粒，可有效改善部件加工性能，消除缺陷，提高打印质量和材料性能。目前，用于裂纹敏感合金的附加陶瓷颗粒包括氧化物( Al2O3 ,…