将3D打印技术用于民航飞机备件生产已有多年时间，但绝大多数是塑料制成的，金属部件甚至是承重部件则受到严格管制。近日，3D打印技术参考获悉，欧洲航空安全局批准了第一个在飞机上使用的3D打印承重金属部件——用于IAE-V2500发动机防冰系统的“A-Link”，该发动机为空客A320提供动力。 A-Link（A形连杆）由3D打印服务提供商Lufthansa Technik和空客子公司Premium AEROTEC开发，其作用是在发动机进气罩上固定一个环形热空气管道，后者可防止在飞行操作期间结冰，一台发动机上总共有九个A-Link零件。然而，发动机在运行过程中发生的振动会导致A形连杆在其安装孔处磨损，因此每隔几年就需要更换备件。 由于A形连杆需要暴露在高达300摄氏度的温度下，因此采用钛合金制成。最初，该组件通过锻造工艺制造，以满足对材料性能的最高要求。然而，制造团队所开发的新制造方案通过激光粉末床熔融金属3D打印逐层制造，在生产时不需要夹具或模具。此外，该过程可以节省材料，在3D打印之后，仅需要在某些功能表面上进行非常小程度的材料去除。 在金属增材制造方面，零件的机械性能受到打印参数的严重影响，因此，工艺认证是一项复杂但至关重要的过程。为了验证A形连杆的3D打印工艺，Premium AEROTEC使用原型样本进行了“大量”打印测试，以微调构建的可靠性和可重复性。在增材制造中，相同部件之间的尺寸差异始终存在问题，但欧洲航空安全局认为A-Link在这方面是安全的。测试的目的之一是与锻造工艺的性能相匹配，Premium AEROTEC所打印的零件最终证明抗拉强度优于传统制造的同类产品。 作为认证过程的一部分，Lufthansa Technik扩展了其为欧洲航空安全局提供服务的能力，其中包括金属3D打印。Premium AEROTEC首次向空客集团以外的客户提供系列3D打印组件——第一批A形连杆零件将用于汉莎航空机队。 汉莎航空技术公司首席运营官表示，多年来他们一直在使用3D打印为飞机机舱生产部件，其中绝大多数是塑料制成的。使用金属3D打印零件用作飞行承重部件则是首次，通过这种方式，不仅节省了相关组件的成本，而且还定义并验证了将这种开创性制造方法应用于结构相关金属部件的所有必要流程。 因为A形连杆零件的几何形状仍与原始零件基本一致，因此，承重金属备件的首次航空认证目前仅代表双方合作的第一步，未来还将利用增材制造的优势对几何形状进行有针对性的优化。从理论上讲，增材制造组件的成型没有限制，因此它们可以更容易地生产，使用更少的材料，同时保持相同的强度和功能。双方都打算在不久的将来进一步开发这些可能性。 注：本文内容来由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.年消耗5.4吨钛合金，成功用于陆、海、空、太空的金属3D打印解决方案 3.南洋理工综述：金属增材制造资质鉴定与认证 4.看东方航空如何将增材制造运用到民航维修改装领域

钛合金由于其比强度高、耐腐蚀性好等优点被广泛应用于航空航天领域。本文介绍了近年来主要钛合金的显微组织和力学性能特点，包括高强高韧型钛合金（β型或亚稳β型，Ti-1023、Ti-15-3、β21S和BT-22）、高温钛合金（500℃以上，近α型， IMI834、Ti-1100、BT36和Ti-60）、损伤容限钛合金（α+β型，TC21和TC4-DT）和阻燃钛合金（Alloy C、BTT-l和BTT-3）四个方面。 根据对β转变温度的影响，钛的合金化元素可分为中性元素、α相稳定元素和β相稳定元素。α相稳定元素将α相区扩展到更高的温度范围，而β相稳定元素则使β相区向较低温度移动，中性元素对β转变温度影响很小。 2014-2027年钛合金3D打印粉末总消耗量预测 （来源：SmarTech） Al是最重要的α相稳定元素，间隙元素O、N和C也属于这一类。β相稳定元素可细分为β同晶型和β共析型元素两类，Mo、V和Ta属于β同晶型元素，在β钛中溶解度很高且非常重要；Fe、Mn、Cr、Co、Ni、Cu、Si等属于共析型元素，易与Ti形成金属间化合物；Sn和Zr是中性元素，但可以显著强化α相。 随着钛合金研究与应用的发展，特别是热处理强化钛合金，经常遇到非平衡态组织，因此按亚稳定状态的相组成进行钛合金的分类更为可取。根据钛合金从β相区淬火后的相组成与β稳定元素含量关系，可以将钛合金划分成α型、近α型、α+β型、亚稳β型、稳定β型等几种类型。 钛合金淬火后的相组成与β稳定元素含量关系 各类钛合金的主要性能，以Ti-6Al-4V为准，向右侧，随着β稳定元素的增加，合金的加工能力、应变速率敏感性、热处理强化效果和室温强度不断提高；向左侧，随着β稳定元素的减少，合金的β转变温度、流动应力，可焊性和高温强度有所增加。 各类钛合金的主要性能特征 传统的钛合金显微组织是α相和β相两个基本相（即以α钛为基的α固溶体和以β钛为基的β固溶体）的尺寸及其排列方式来描述的。钛合金的性能主要取决于α和β两相的排列方式、体积分数和各自的性能。与体心立方的β相相比，密排六方的α相具有更高的堆积密度和各向异性的晶格构型，因此α相的塑性较差、扩散速率低和抗蠕变性能高。因此，不同类型钛合金的物理、力学和工艺性能的主要差别如下表所示： 不同钛合金类型与主要物理、化学性能的关系注：О表示无影响；＋表示性能提高；－为性能降低 α钛合金一般为单相合金，具有中等强度；而α+β两相和亚稳β钛合金可以分别强化到较高和很高的强度水平。亚稳β钛合金以低塑性为代价获得很高的强度，如果不进行时效强化，亚稳β合金具有类似α和α+β相对较好的塑性。 由于钛合金的断裂韧性与显微组织和时效条件密切相关，所以钛合金的成分与断裂韧性之间不存在明确的关系，但粗大层片组织的断裂韧性要高于细小的等轴状组织。这是因为层状组织可以使扩展裂纹沿不同取向的板条束发生偏斜，导致裂纹前沿钝化，从而吸收额外的裂纹扩展能量。 密排六方晶体的原子扩散能力和变形能力相对较低，这导致了α相具有优异的抗蠕变性能。钛与氧原子的亲和力很高，这意味着在室温大气中钛合金表面也能形成一层非常薄的致密氧化层(TiO2)，这也是钛合金抗蚀性优异的原因。α钛合金的变形能力极为有限，且加工硬化能力很强，这意味着α和α+β合金只能在高温下加工。 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.Ti-6242 | 一种用于关键任务应用的高性能3D打印钛合金 2.增材制造用钛合金的种类、应用、粉末制备技术，及市场用量情况 3.年消耗5.4吨钛合金，成功用于陆、海、空、太空的金属3D打印解决方案 4.铝和钛：航空航天增材制造的绝佳选择

6月8日，美国商务部暂停三家总部位于美国的公司180天出口特权，理由是他们向中国非法出口卫星、火箭和国防技术。 官方文件指出，Quicksilver Manufacturing Inc、Rapid Cut LLC 和 US Prototype Inc三家公司在收到美国客户的技术图纸后未经授权将其发送给中国制造商，用于3D打印卫星、火箭和国防相关原型。由于这类信息对美国国家安全的敏感性和重要性，因此受到严格的出口管制。 美国商务部相关文件 负责出口执法的商务部助理部长MatthewS.Axelrod表示，“将太空和国防原型的3D打印外包给中国会损害美国的国家安全，由中国提供制造服务，这些公司可能会节省一些成本，但这样做是以牺牲美国军事技术为代价的。” 中国驻美大使馆发言人刘鹏宇则表示，美国利用出口管制作为经济霸凌的工具，这种行为破坏了国际贸易和自由贸易规则，对全球供应链构成严重威胁。 相关文件指出，这三家公司从其国内客户处收到了3D打印所需项目的出口管制图纸，在未经客户事先同意或知情的情况下，这些图纸被提供给中国制造商，以便在未经美国政府授权的情况下进行3D打印。这些物品随后被进口到美国，提供给订购客户。 NASA 3D打印的未来太空无人机零件 根据商务部的中止出口特许命令，一家美国航太与全球国防技术公司曾在2020年2月通知商务部，有第三方供应商在未经授权的情况下出口管制性的卫星技术。Quicksilver于2017年7月获得这家航太公司的太空卫星原型零件订单。为了制造零组件，Quicksilver取得十多张工程图和3D图像/电脑辅助绘图档案。该公司未申请许可就于8月完成了订单，出货单还注明产品是从中国发货。 3D打印技术参考了解到，中国制造商给美国客户提供3D打印服务已经不是什么新鲜事。但美国同样拥有3D打印技术服务网络，却千里迢迢发到中国来打印，看来在新技术制造领域，中国的制造成本相比美国还是低。可惜的是，美商务部并未指明这3家公司的外包商名称。 注：本文内容来由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.增减材混合增材制造被美禁运，国内也已将其纳入“限制出口目录” 2.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 3.美国白宫发布更新版《关键和新兴技术清单》，3D打印再入其中，确保持续领先 4.分责任，抓落实！美国防部发布使用增材制造的官方政策

在先进工程设计中，拓扑优化和点阵结构经常会被同时考虑。近年来，以nTopology为代表的场驱动设计概念使工程师能够实现更高的设计自由度。然而，如何正确使用各种场驱动设计方法却尚无定论。 基于面的点阵结构（如gyroids和其他TPMS结构）具有较高的比刚度，且非常适合增材制造工艺。此外，点阵结构还具有许多其他的性能优势，如较高的换热系数、较好的减震性能和易于控制的刚度。 利用点阵结构的这些优势，我们可以设计出比传统拓扑优化更优的部件。由于目前还没有太多文献清晰并定量地描述点阵结构的功能优势，本文介绍了一种优化点阵结构刚度的方法。 拓扑优化和点阵结构相结合的设计可以使零部件具有更高附加值。在本文中，雅马哈电机的研发工程师长本弘治介绍了如何有效地使用这两种先进的工程设计技术，并通过展示一些简单的例子阐述在实际设计和制造过程中应考虑的因素。 点阵结构分析工具 随着增材制造领域中3D打印技术的快速发展，增材点阵结构在航天航空、船舶、汽车、体育和医疗等行业得到了广泛应用，点阵结构作为一种新型的结构设计，除轻量化特点外，同时还具有优良的比刚度/强度、阻尼减震、缓冲吸能、吸声降噪以及隔热隔磁等功能性特点。 点阵结构及其应用 由于点阵含有大量复杂的微观结构，包括胞元类型和几何尺寸等参数，导致仿真计算工作量巨大，传统有限元分析已经无法适用。因此，经过多年的仿真计算积累和努力探索，安世亚太自主开发了一款专业用于增材点阵结构仿真分析的软件，即Lattice Simulation。 Lattice Simulation是一款用于增材点阵结构分析的工具，具有用户自定义和内置点阵结构设计两种方式，已集成在ANSYS add-in扩展工具中。基于多尺度算法，用户可以采用等效均质化技术对点阵结构进行有限元分析。并且提取非均质化点阵结构的等效材料参数，在均质化等效实体模型宏观力学分析后，可以通过局部分析对胞元结构进行详细的应力校核。 Lattice Simulation仿真分析流程 Lattice Simulation提供增材点阵结构在有限元仿真中涉及的相关分析功能： 均质化分析：基于胞元结构类型及在空间上的周期排列特性，进行均质化计算，提取等效实体的材料力学特性。 宏观分析：采用均质化分析得到的等效材料数据，并对等效实体点阵结构进行力学分析，校核点阵结构刚度性能。 细观校核：考虑胞元外部边界条件（采用应变加载），对其进行详细的应力分析，校核点阵胞元结构强度性能。 Lattice Simulation典型案例 （1）某点阵结构支架仿真分析 （2）某点阵轻量化结构分析 （3）某压力容器优化设计 案例演示-梁的优化 我们通过一个简单案例来展示nTop设计工具的功能优势。假设有一根载荷均匀分布、两端固定的铁梁。 1、拓扑优化 首先，基于变密度方法进行拓扑优化。设置相对密度阈值为ρ = 0.5并输出形状。然后使用 nTopology 中的Smooth Body模块块进行。此时零件体积为3990 mm^3 接下来，我们通过静力学分析确认拓扑优化形状的刚度。我们使用与拓扑优化步骤相同的负载和边界条件设置参数。承载方向的最大位移为 2.152e-2 mm。 2、基于拓扑优化的功能梯度点阵结构 最后，我们将拓扑优化结果与功能梯度点阵结构的刚度进行比较。 在检查点阵结构时，我们采用了“壳和填充（shell and infill）”方法。该结构由外壳和内部点阵结构组成。这是一种仿生学设计，类似于骨骼结构，以提高刚度。 下图显示了一种典型的结构。在这个案例中，拓扑优化阈值设置为 0.4，外壳厚度设置为 t = 0.6 mm。我们使用gyroid单胞，大小为3mm。 gyroid单胞的厚度由拓扑优化的中间密度控制（使用nTopology 中的Ramp模块），在承载较高的部分，厚度逐渐从0.25mm增加到1.57mm。最终的体积几乎与传统拓扑优化获得的体积相同。 结构的刚度分析结果表面，承载方向的最大位移为 2.008e-2mm。通过对比传统拓扑优化的结果，我们可以看到刚度提高了约7%。 设计考虑因素 下面是一些实际应用中的设计和制造考虑因素，可以帮助我们扩展这个简单的结构模型，并将其用于其他案例中。 1、自动参数优化 点阵结构的刚度性能取决于许多设计参数：拓扑优化密度阈值、选定的点阵单胞、细胞大小、杆的直径、外壳厚度。 参数优化的作用是找到它们的最佳组合。nTopology具有command-line接口 （nTopCL），可以与modeFrontier等工具连接来执行优化计算。 2、模拟结果与实际产品的偏差 模拟结果表明，点阵结构具有优越的比刚度。然而在现实中可能会出现一些偏差，导致制造零件的刚度不同于分析的结果。这种差异主要是由增材制造过程中的内部缺陷引起的。 这种偏差在基于面的点阵结构（如gyroids和其他TPMS结构）中尤为明显。研究表明，SLM方法制造的测试件的实际刚度约为分析结果的30%至56%。 因此，有必要修改设计，以处理制造偏差问题，以确保实际产品的刚度。一般采取的措施是通过提高相对密度，以及更严格的质量控制减少制造过程中的缺陷。 3、拓扑优化是否是最正确的工具？ 关于计算方法，一些研究人员指出虽然基于变密度方法的拓扑优化提供了较为合理的结构形式，但从数学上讲，它并不严格正确。随着先进的工程设计工具和增材技术的发展，现在可以设计和制造密度介于0到1之间的区域密度。因此，可能需要基于同质化方法的拓扑优化算法，从而获得真正最佳的解决方案。 nTopology隐式建模公开课 本文通过一个简单的示例表明，我们可以将拓扑优化和点阵结构相结合，创建具有更好刚度性能的结构模型。 因为基于面的点阵结构具有较高的比刚度，同时可以体现中间密度单元的可重复性，所以我们可以创建一个比变密度拓扑优化方法更好的结构。预计在不久的将来，上述DfAM技术将用于在各行业，设计出更多的创新产品。 这主要归因于设计工具的发展，比如nTopology，工程师可以快速设计出这种复杂的点阵结构。 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.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 2.增材制造研究机构鲁汶大学使用集成化的3DXpert来减少对其他软件的依赖 3.中科院研究：晶格结构的性能差异，材料、3D打印与传统加工工艺 4.3D打印点阵结构：材料疲劳容限设计与制造的力学性能综述

针对想要将增材制造融入到工厂车间生态系统的需求，3D Systems推出的新品选择性激光烧结3D打印机SLS 380结合软件、材料处理和后处理解决方案，能够以经济实惠的方式批量生产部件，实现更有效和更高效的数字化制造。 SLS 380采用生产级品质尼龙材料，可生产持久耐用的功能性部件，可与使用传统制造方法生产的部件相媲美。 技术规格 最大成型尺寸（长 x 宽 x 高）：381 x 330 x 460毫米 层厚范围：0.08-0.15毫米 体积建模速率：2.7升/小时 高性能DuraForm尼龙热塑塑料应用 耐冲击耐高温零件挡板/外壳/外罩夹具和固定装置轻量化生产部件旋钮、手柄和其他仪表板/内部部件带有卡扣连接和活动铰链的零件机械部件复杂管道件 优势 更快制造强大的最终用途零部件和功能型原型轻松打印各种设计，无需使用支承结构或后处理提供专家应用程序支持的集成解决方案全自动化材料处理，释放宝贵资源使用自动化生产工具简化工作流程凭借高吞吐量和材料效率降低拥有成本平滑的表面光洁度、极高的分辨率和边缘清晰度 SLS 380工作流程 特性 利用尼龙热塑塑料增材制造坚固、自支撑的特性，通过更复杂和功能更强大的设计来提高部件性能，同时缩短交付时间并降低制造成本。 打造表面平滑、性能出色的热塑塑料部件 与其他技术相比，3D Systems提供的大尺寸SLS尼龙部件具有更高的质量、打印机打印的卓越表面光洁度和较高的各向同性强度。 易于与传统制造集成 SLS 380配备的一系列先进热塑塑料尼龙材料无需支撑结构，交付中批量到大批量部件时无需额外的劳动力和材料。SLS打印的部件是与传统制造集成的理想选择，并且兼容与注塑成型部件相同的二次加工。 保持长期的出色机械性能和环境稳定性3D Systems的一系列耐用尼龙热塑塑料可长期提供均衡的机械性能和环境稳定性，根据ASTM测试方法得出的室外和室内机械性能和环境稳定性分别达到1.5年和8年。 部分材料： DuraFormPAxNatural 生产级品质、高抗冲击强度的尼龙共聚物，可替代注塑成型部件。具有高伸长率和长期稳定性的特性，适用于制造硬质塑料部件。 DuraFormProXPA 一种坚固耐用的热塑塑料材料，能够承受长期实际使用，代替传统注塑成型制品。 DuraFormProXHST 一种纤维增强工程塑料，具有出色的刚度和耐热性。不导电且射频透明。可在恶劣环境下进行测试和使用。 每秒100,000个热数据样本 该算法管理八个单独校准的加热器，以及一个每秒可捕获超过 100,000个建模室内热数据样本的集成式高分辨率 IR 摄像头。这些数据与 IR 传感器相结合，在构建过程中共同保持各部件构建层的热均匀性。 通过在构建过程中保持更加一致的热均匀性，制造商可交付尺寸更稳定、机械性能更好、可重复性更高和产量更高的部件；所有这些都将减少人为干预并降低总体运营成本。 扫码下载电子书 了解SLS 3D打印新型部件解决方案 下载【SLS 380工作流程指南】&【工程师对工程师：SLS应用和设计技巧】，了解以下方面信息： • 集成式工作流程组件• SLS 380 如何保持热均匀性，以高重复性和高产量制造尺寸稳定的部件• 适用于自动粉末混合和回收的材料管理选项• 从去粉到蒸汽珩磨，可用的后处理解决方案• 软件功能、兼容材料、技术规格等 如何确保成功构建更优质部件的具体详细信息，如轴、构架、复杂管道、 活动铰链、夹扣及其他部件。 这些新的设计和制造选择为以下领域打开了大门： 经改进的产品 新设计 新商业模式 新市场 SLS 部件可以在设计时考虑到部件整合，从而无需传统制造中常见的装配流程。工程师们现在可以设计其他技术均无法实现的生产用几何形状，从而节省了时间和费用。 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.工业聚合物3D打印工艺对比：HSS高速烧结、MJF多射流熔融和SLS激光烧结 3.重磅：华科史玉升教授团队开发出能3D打印PEEK的激光烧结SLS设备并成功实现临床应用…

近日，传热专家Conflux Technology宣布推出其首款热交换器3D打印产品——一款优质、可扩展、可配置、超高性能的水增压空气冷却器，其性能相比传统产品大大领先，适用于赛车运动和高端汽车市场。Conflux针对特定客户的要求进行配置，并以性能、有竞争力的价格和快速交付为突出特色。 建立在Conflux 先前的热交换器研发的基础上，其水增压空气冷却器旨在冷却进入用于增压某些汽车发动机的涡轮增压器的空气。据称，利用3D打印技术，该公司不仅能够优化设备的重量和性能，还能够扩展其尺寸，使其能够融入高端汽车制造商的现有设计。 与领先的微管相比，Conflux 的水增压空气冷却器的核心体积减少 15%，空气侧压降减少24%，冷却剂压降减少82%，湿重减少39%，干重减少31%。 传统制造无法实现的复杂几何形状和微观特征推动了3D打印热交换器的发展，翅片和薄壁设计可适应整个热交换器中不断变化的流体动力学。通过在通道内添加或减少翅片和混合结构来改变表面积密度可以微调性能，并且由于向热交换器供应流体的管道是圆形的，因此环形设计确保整个交换器的流动均匀。同时，通过优化流体分布和流动的整体设计增强了堆芯内部的高表面积与质量比，每单位重量或体积提供更多的热交换。 更薄、更精简、高性能 热交换器的性能随着壁的变薄而提高。薄壁允许在不增加阻塞的情况下增加表面积，或者在不增加压降的情况下保持表面积并减小零件尺寸。薄壁也意味着较低的零件质量，这是许多客户的关键考虑因素。激光粉末床熔融技术可以制造厚度不到1mm的薄壁结构，使热交换器的性能提高成为可能。 环形设计的复杂几何形状给仿真带来了沉重负担，在软件性能和计算能力方面造成了另一个瓶颈。考虑到SLM技术制造零件的表面粗糙度，工程师需要准确预测结果，特别是给定几何形状的压降。表面粗糙度通常通过增加混合和表面积来提高传热性能。然而，在小的特征距离处，它会增加压降。3D打印技术参考也曾介绍过当前该技术制造零件所存在的固有缺陷将对热交换器的性能产生影响。 工程师通过从其他热交换器的测试中建立一个大型相关数据库来实现预测的准确性，然后将这些数据带回模拟以查找结果之间的差异。这种方法能够模拟优化基本核心设计，并确保与实际结果密切相关。 环形热交换器制造成功的关键 3D打印技术参考了解到，环形热交换器制造成功的关键还在于创建可靠的参数集、3D打印工艺配置，以实现一致的厚度和气密结构。使用SLM技术，粉末残留不可避免，鉴于圆环的复杂几何形状，需要找到一种方法来完全去除，否则残留粉末会阻碍流体流动。 热交换器的性能是通过两个流体通道之间的热传递来衡量的。无论是冷却还是加热流体，出口温度都会量化热交换效率。目标是满足尽可能高的热交换和尽可能低的压降，以最大限度地提高性能。 除了热交换和压降之外，制造最小、最轻的部件在工程中通常非常重要，特别是对于赛车运动和其他要求苛刻的应用。 注：本文内容来由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！ 2.3D打印复杂结构热交换器并将其一分为二 3.美国家增材创新中心：借助衍生式设计平台能创建出怎样的高级热交换器 4.3D打印的固有制造缺陷使其还无法完全替代热交换器的传统制造技术

GE Additive于2017年就已经宣布开发粘结剂喷射金属3D打印技术，但直至今日，其设备仍然没有上市，而是推出了测试伙伴网络计划，与不同垂直领域的主要客户进行战略推广：如康明斯用于发电和汽车，西屋制动用于铁路，山特维克用于采矿，肯纳金属用于对耐磨和耐腐蚀至关重要的石油、天然气等工业应用。外媒指出，像“通用电气这样大的公司不一定会将其粘结剂喷射3D打印机出售给所有感兴趣的客户”。 GE Additive第三代粘结剂喷射金属3D打印机 GE Additive Binder Jet产品线负责人Brian Birkmeyer表示，“对我们来说，整个测试活动的关键是不同的行业或客户拥有不同的最终应用，而且在许多情况下，需要使用不同的材料。与肯纳金属的合作真正令人高兴的是，他们具有专业的材料知识，所开发的材料能够在平台上进行测试并增加应用范围。测试合作伙伴网络使我们专注于那些真正希望将该技术投入生产的客户——那些真正希望推动该技术应用向前发展并真正着眼于将组件或材料投入规模生产的公司。” GE Additive的这一商业逻辑解释了其为什么一直未急于推出基于该技术的设备。当前市场范围内，很多客户对粘结剂喷射技术充满期待，但并不非所有客户都有计划将其纳入生产体系。GE Additive坚持技术用于最终生产应用，培养的每一个客户都有影响一个产业的潜力，在如今该技术风靡3D打印及传统制造业的情况下，这一布局可谓将影响技术最终落地应用的口碑——让行业领袖接受一项技术的优势与不足，深入获取如何使用、用于哪里的专业知识。 3D 打印的碳化钨零件，展示了零件复杂性和减轻重量的可能性 用于石油和天然气或采矿的3D打印碳化钨钻头 任何一项技术都不会完美，粘结剂喷射技术更不会像很多客户想象的那样什么都可以做，GE Additive的商业思路有助于让客户对技术保持清醒的认识，并与客户一起推动实际应用。 基于此，GE Additive团队无法给出基于该技术的设备发布的确切日期，而是一直承诺“即将推出”。然而，康明斯已经将采用该技术制造的发动机部件商业化。2021年，发电机和发动机公司康明斯推出了采用粘结剂喷射金属3D打印制造的大功率柴油发动机喷枪头适配器，其优化的几何形状可以使喷油器更有效。在这种情况下，尽管我们尚未看到该平台在全行业范围内推出，但可能已经感受到了它的影响。 康明斯采用粘结剂喷射金属3D打印技术制造的发动机零件 GEAdditive粘结剂喷射金属3D打印烧结炉 不过，GE Additive的这一商业策略并不适用于从事该技术开发的所有公司，不是所有企业都能够像它一样拥有雄厚的财力以持续支持技术开发。 目前， 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。目前，GE Additive的粘结剂喷射技术主要与不锈钢和铜合金以及新开发的碳化钨等材料搭配使用，未来的路线图在很大程度上受到其测试合作伙伴的需求影响。 注：本文内容来由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 Additive迎来新合作伙伴，专注粘结剂喷射金属3D打印技术 3.Digital Metal推出批量制造级粘结剂喷射金属3D打印机 4.重磅：富士康宣布开发粘结剂喷射金属3D打印系统

液体火箭在工作过程中，会将推进剂燃料通过喷注器推进入燃烧室，通过雾化、混合、燃烧，产生高温高压燃气，将化学能转化为热能，再转化动能，产生推力。燃烧室喉部燃烧温度高达3500℃，内壁温度超过1000℃，任何金属材料在此温度下都已接近熔化，而且材料还要经受腐蚀性高压高速燃气的侵蚀。 为了有效的将热量导出，正常发挥效能，推力室的结构设计和材料选择就非常重要。液氢液氧火箭发动机推力室采用再生冷却式结构，结构由内、外两层壁构成冷却夹套，约有360个冷却槽。发动机工作时，内衬一侧为高温燃气，另一侧为装载液氢液氧的冷却管道，通过液氢液氧降低火箭发动机燃烧室内壁温度保持在熔点以下，以保证材料能正常服役。推进剂组元流经冷却套冷却壁面，自身受热升温后流出冷却套，再经喷注器进入燃烧室，使通过内壁传出的热量又回到燃烧室得以“再生”，故称再生冷却。 推力室再生冷却结构形式多样，随着发动机技术及制造工艺的不断发展，推力室从最早的双层夹壁结构发展到变直径、变厚度的管束式结构以及波纹板钎焊夹壁结构，然后采用锆铜合金铣槽内壁、电铸或钎焊成形的外壁结构，使得推力室推力逐渐增大。 再生冷却推力室 推力室制造工艺经历了由钎焊发展到内壁沟槽结构的数控铣切、外壁电铸镍以及管束式液压填充冲压成形和高温真空钎焊等制造技术，使推力室内壁的冷却效果逐步提高。在工艺选择上，欧洲火神系列低温发动机的推力室采用在铜内衬上铣削冷却通道，然后用电铸工艺覆盖通道，而俄罗斯是用钎焊工艺密封通道。美国和日本除采用整体结构之外还采用管状结构，如冷却结构是由液压形成和捆扎管组成，电铸或钎焊技术覆盖冷却通道用做承受载荷的附加装置，这点与俄罗斯和德国相同。 神州十四号发射 如上文所述，传统的推力室再生冷却结构制造工艺看起来很细致，同时又很复杂。其制造过程动辄数月甚至更长时间，并且容易导致不同部件的质量水平不同。高昂的制造成本以及漫长的等待时间让航天发射对增材制造的关注越发迫切。 2015年，NASA通过3D打印制造了第一台全尺寸的火箭发动机；2017年，私人空间探索公司Aerojet RocketDyne发布SLM制造的RL-10火箭推力室；2018年，航天初创公司Launcher成功发射EOS为其打印的火箭发动机，2022年4月，Launcher 3D打印的E2火箭发动机完成新一阶段测试；2019年2月，欧洲航天局ESA完成了全尺寸3D打印火箭引擎的第一次试运行；此外，NASA在RAMPT的项目支持下，采用激光能量沉积3D打印技术制造了直径1米、高度0.9米的一体化冷却通道推力室。 采用3D打印制造带有复杂冷却流道的推力室，同时满足了对复杂设计、低成本和快速交付的要求。采用多种优化的材料和增材制造技术相结合生产火箭推力室，体现了3D打印的巨大生产优势。它将推力室的制造时间由数月缩短到了几周甚至几天，而且对于制造满布冷却流道的结构更具优势，成本也具备经济性。航天部门无法拒绝它兼具效率和经济性的制造特点，而一系列的测试也将其安全性不断向前推进。 关注视频号了解最新技术应用注：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解锁增材智造新技能！ 2.视频：国家增材院10米超大型铝合金火箭连接环3D打印制造技术 3.美军工商将3D打印用于最新高超声速武器和新型太空发动机关键部件制造 4.为大型、重型3D打印零件自动清粉，国产解决方案比人工省时90%

2013年，麻省理工学院Skylar Tibbits等人首次提出了4D打印的概念，即在3D打印的基础上增加了时间维度，使三维物体的形状、功能等特性能够响应外部刺激而随时间发生变化。顾名思义，微纳4D打印是一种将微纳尺度3D打印技术与智能响应材料结合，用于制备亚毫米直至纳米级的刺激响应动态器件的先进制造技术。从宏观到微观，由于物理尺度的急剧缩小，微纳器件对外部刺激的响应形式、响应程度和灵敏性等都展现出与宏观器件的显著差异，因此这一新兴领域受到了研究人员的广泛关注。华中科技大学熊伟教授课题组面向微纳4D打印领域，从刺激响应类型的角度出发，综述了该领域的最新研究进展，展示了微纳4D打印技术的部分应用，并对该领域的发展进行了总结和展望。 微纳4D打印致动方式 1)磁响应磁响应因具有穿透能力强、驱动距离远和可控性好等优点被广泛应用于微纳机器人的驱动和控制。近年来，随着材料成型和磁场控制技术的进步，利用磁场实现结构形变成为一个新的发展方向。这种磁致形变过程中结构受到外加磁场的非对称磁矩作用，自身产生形状改变，赋予了磁响应器件更多的控制维度，如图1所示。 图1 磁致形变微结构。（a）单向磁场驱动的仿生纤毛微型机器人；（b）预编程的纳米磁性微型机器人在特殊的磁场序列下产生的形状变化 2)溶剂响应 微纳4D打印得到的结构通常工作在液体环境或在液体环境下制备而成，溶剂环境本身会对微结构产生直接影响，近年来也有一些科研人员针对4D打印的微纳结构在不同种类溶剂中所引起的响应进行了研究。由于聚乙二醇链与水分子间的氢键作用，聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）水凝胶展现了水/空气环境下的溶胀/消溶胀特性。2019年华中科技大学邓春三等人基于PEGDA复合水凝胶，通过双层结构的不对称性实现了水环境下仿生含羞草、六叶花瓣微结构的可控形变，如图2所示。 图2 水环境下仿生微结构六叶花瓣和含羞草结构的可控形变 单一溶剂控制微纳结构的形状转换往往会限制其适用范围和功能多样性，而一些丙烯酸酯类聚合物在具有不同Hildebrand溶解度参数的溶剂中可以呈现不同的溶胀响应状态。据此，2019年吉林大学Zhang等人基于双重编程的飞秒激光直写技术设计并制备了在丙酮中溶胀、正己烷中收缩的刺激响应性结构。 3)pH响应pH刺激响应微纳致动在微纳4D打印中具有毫秒级的高响应速度和优异的致动幅度等优点，pH变化诱导结构形变的主要原因是材料中的羧基在酸性溶液中的去离子化或在碱性溶液中的离子化引起了聚合物链静电力，从而实现了体积的膨胀或收缩。 图3 基于可控微关节结构的4D打印仿生微爬行器 2020年，北京大学Huang等人基于飞秒激光直写技术实现了微型笼、微型伞等可重构复合微机械的4D打印。进一步，该课题组提出了模块化微积木组装的4D打印方式，并实现了蜂窝状、卷状和波浪状等复杂三维结构的原位pH响应致动。在原位运动的基础上，该课题组通过对结构关节进行功率密度编码，构建了以尺蠖为原型的仿生微爬行器，实现了二维平面内的爬行运动，如图3所示。4)温度响应温度刺激响应因具有候选材料众多、温度场控制简便等优势而被广泛研究，是目前应用范围最广的一类物理刺激形式。根据响应原理的不同，现有基于温度响应的微纳4D打印的工作可分为以下三类：水凝胶相变、液晶相变和材料热膨胀形变。 图4 温度响应微结构。（a）水凝胶致动器折叠和展开；（b）液晶弹性体的双臂梁旋转；（c）金纳米晶/钛块体材料弯曲变形 水凝胶相变的典型材料是聚异丙烯丙基酰胺（PNIPAM）。在相变临界温度以下时，PNIPAM分子链上的酰胺基与外界水分子存在氢键作用，体系吸水膨胀；在相变临界温度以上时，PNIPAM分子链上的异丙基起主导作用，凝胶表现为疏水性，体积收缩。而液晶弹性体的相变原理不同于水凝胶，提高温度将会使液晶分子由有序的液晶态转化为无序的各向同性态，在液晶指向矢的方向收缩，垂直于指向矢的方向膨胀。材料热膨胀性质的不同也可以诱导温度刺激响应。典型如双层梁结构，加热一对具有不同热膨胀系数的薄层粘接结构可使带状结构弯曲形变，如图4所示。 5)光响应利用光诱导4D打印结构进行致动是近年来一种新兴的控制手段，光响应以其高精度、多参量可调等优势迅速成为微纳4D打印领域的研究热点。光刺激响应通常是利用光束精准激发材料的物化效应来诱导结构致动，常用的有光热效应、光化学效应、光电效应和光学力等。光热效应诱导4D打印结构致动是光响应中一种常见的控制方式。通常研究人员加工出具有交联密度梯度的聚合物结构，然后以激光作为热源精准地加热材料诱导结构致动。在聚合物材料中掺杂碳纳米管、金属纳米颗粒等功能性材料可有效提高光-热转化效率，缩短响应时间，如图5所示。 图5 光响应致动微结构。（a）光热响应致动微结构；（b）掺杂Fe3O4纳米颗粒的水凝胶微致动器近红外光响应 光化学效应也是光响应中一种常见的控制方式，通常被应用于掺杂偶氮苯染料的液晶弹性体材料。通过紫外光辐照，偶氮苯发生反式-顺式的异构化反应，带动液晶分子从有序的液晶态转化为无序的各向同性态，从而引发液晶弹性体发生形变。近年来报道的一些新颖的光响应致动微纳器件，例如由光电效应激发新型的表面电化学致动器，以及由马兰戈尼效应与光热效应联合驱动的透明水凝胶致动器等。上述器件所展示的控制方法与机理进一步丰富了光响应的控制维度，增强了光响应的致动性能，拓展了光响应的应用范围。 微纳4D打印技术的应用 近年来涌现的新型驱动方式实现了微纳器件更为高效复杂的形变，推动了微纳4D打印实用化的进程。 图6 微纳4D打印技术的应用。（a）用于靶向药物递送的微型载药小鱼；（b）仿生四足微步行器；（c）可调焦距与视场的人工复眼结构 在生物医学领域，可以在外场作用下实现细胞运输、靶向药物递送等功能；在微机械领域，可以实现步态行走、蠕动等仿生运动以及目标识别抓取、转运等功能性操作；在光学领域，可实现可调谐环形谐振器、可调焦距与视场的人工复眼等结构，如图6所示。 总结与展望 微纳4D打印是目前最契合动态响应微纳器件需求的一项先进制造技术，丰富的材料体系和多样化的控制手段，在生物医学、微机电系统、柔性电子、可重构表面和超材料等众多前沿领域都有着巨大的应用前景，因此发展微纳4D打印技术具有重要意义。综上所述，微纳4D打印在动态响应微器件的开发上展现了巨大的应用前景，同时也存在着巨大的挑战。未来的研究可以从以下几个方面进行突破：1）发展更高精度和更高效率的微纳加工方法；2）开发高性能、良好生物相容性的响应性材料；3)发展和优化多维度驱动控制手段，实现更高效、更精准的个体控制以及更智能化的集群控制；4）强化从实验室研发到实际应用场景的衔接，实现微纳4D打印技术的落地应用。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.清华智造大讲堂：史玉升教授——从3D打印到4D打印 3.4D生物打印是噱头吗？看4D Biomaterials创新材料4Degra的应用 4.史玉升教授：4D打印智能构件的增材制造技术及应用领域

再生医学植入物科技公司3DBio Therapeutics昨日在一份新闻稿中宣布，已经有医生成功将一个由人类细胞制成的3D打印耳朵移植到一名天生患有罕见耳畸形的妇女身上。这次移植是该技术首次临床试验的一部分，它的成功标志着组织工程向前迈出了一大步。 "如果一切按计划进行，这将彻底改变器官移植的方式，"领导团队进行该手术的耳朵重建外科医生Arturo Bonilla告诉《纽约时报》。 每年在美国出生的约1500名婴儿患有小耳症，这是一种一侧或双侧耳朵发育不全或完全缺失的疾病。3DBio Therapeutics公司正在进行一项临床试验，有11名参与者在测试其AuriNovo耳朵，这是一种个性化的组织植入物，用于替代这些患者的缺失耳朵。 通常情况下，小耳症患者的耳朵由肋骨移植或合成材料制成。相反，这个实验过程包括从患者现有的耳朵上取下活体组织，取出软骨细胞。然后，这些细胞被培育并3D打印成患者耳朵的形状。该公司告诉《纽约时报》，在患者的一生中，耳朵会不断地再生软骨，而且由于是由他们自己的细胞制成的，所以不太可能出现排异反应。 2022年是器官移植技术进步的重要一年。今年1月，医生为一名患者进行了猪心移植手术，尽管该患者几个月后就去世了。还有研究小组正在研究3D打印的肺和3D打印的血管。3DBio Therapeutics公司的高管表示，未来他们发展的技术有可能打印出其他身体部位，如鼻子和肩袖，并最终打印出肝脏和肾脏等复杂器官。 "耳朵比内脏器官要明显来得更简单，而且与肝脏不同，并不是维持人的生命所必需的，所以走向这个潜在的未来将是一条漫长的道路。"卡内基梅隆大学生物医学工程和材料科学与工程教授亚当-费恩伯格告诉《纽约时报》："但如果你有了耳朵，这就更现实了。" 注：本文内容来自cnBeta.COM 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！ 2.4D生物打印是噱头吗？看4D Biomaterials创新材料4Degra的应用 3.上海九院郝永强教授：生物医用3D打印临床应用痛点及应如何落地 4.重磅：上海九院首创新型生物3D打印技术，全球仅临床3次，均在中国