目前市面上的多喷头FDM 3D打印设备并不在少数，但多数无法实现多喷头同时工作。 还有一种形式，是在常规打印幅面内，塞下两个挤出机，但可以协同一起打印。采取这种模式的产品并不多，但却有典型的应用优势和场景。 先说功能。双打印头可协同工作的设备，不仅能在同一零件中实现双色和双材料打印；同时，双打印头能同时打印两个相同的模型，实现产能翻倍，大幅提升生产效率。 再说应用场景。左右脚矫形鞋垫、左右耳机壳、对称的机械夹爪、左右汽车后视镜外壳等，这些成对的产品，采用该双打印头并行制造，相比单打印头就有明显的效率提升。在小型矫形器生产工厂、打印服务农场、工装夹具和医疗器械定制领域，都有明显的效率优势。 左右打印头可打印同种或不同材料 3D打印技术参考注意到，此类产品的典型代表就是复志科技开发的E2和新一代E3 3D打印机。 其打印幅面为330×240×240mm，在双喷头模式下的制造尺寸为295×240×240mm。设备不仅支持常规的PLA、PETG、ABS等常规材料，还能够兼容碳纤维增强尼龙等高性能耗材以及TPU等柔性材料。 根据笔者对复志科技产品的了解，有不少朋友曾坦言，其设备在长时间工业场景应用的稳定性出类拔萃，而其近期公布的一个案例，对这一说法再次给出了佐证。 复志科技表示，其E3双挤出机3D打印机，尤其适合TPU等柔性材料的高效率、高质量稳定制造，支持范围从80A-95A的软弹性体以及邵氏D的硬弹性体。 TPU等柔性材料在采用FDM桌面机3D打印时，容易堵料、拉丝，长期连续打印的良品率往往不高，这为基于该技术的批量制造带来了很大障碍。 E3针对柔性材料专门优化了进料系统，复志专门开发了一个叫做FlexFeed的柔性材料辅助进料套件，结合“远端送料 + 近端挤出”的结构设计，有效提升了送丝的稳定性，卡料与堆积现象明显减少，能够实现长时间、连续稳定打印。 设备顶端为FlexFeed套件 重要案例：TPU柔性材料批量3D打印 该公司特地给出了一个客户案例，即上海虹交医疗科技有限公司采用E2和E3设备，批量3D打印个性化柔性鞋垫。 对于该用户以及所聚焦的领域来说，其交付的是能够直接使用的产品，且每个产品都不同，定制化属性强，对产品的精度、可靠性与交付时效要求高。 这类应用场景不仅要求设备具有更高的一致性、稳定性和可重复性，还须兼顾制造效率与质量。 该机构相关人员指出，其过于最头疼的就是无法同时打印多个模型，效率始终难以突破，而使用Raise3D的设备带来了显著变化。E3的双挤出机可以同步制造成对的鞋垫，生产模式从“单件制造”变为“并行生产”，整体效率提高了50%。 依托这两台设备的稳定成型能力，上海虹交完成了相关产品的系统验证和生产优化。 尤其是其中一款产品，它以热塑性聚氨酯TPU线材为材料，通过结合设计、材料自身属性以及高质量制造，为产品带来了耐久的功能性。据了解，该产品于2024年获得注册审批并投入应用。此外，该机构还用这两台设备打印PLA用于精确还原与该领域相关的结构。 如今，上海虹交使用E2和E3设备构建起了稳定的生产能力。设备每周的运行时间约12小时，已累计交付200件产品，3D打印机的使用正从验证逐步过渡到稳定生产。 生产应用与普通消费完全是不同的应用场景，对3D打印的设备要求也完全不同，一款好的产品就是要解决具体细分领域或者应用场景的迫切需求。 如产品定位多色、平民化，多喷嘴是更好的解决方案，例如Snapmaker U1，以及闪铸即将发布的C5系列。 而如果产品定位专业或工业应用，就要考虑实用性、长期运行的可靠性，减少非必要打印的配置，增加提升效率和批次一致性的侧重。在这方面，复志的E2和E3设备确实与众不同，同类产品不仅少见，而且在特定应用场景下具有明显优势。 笔者注意到，如今越来越多的医疗用户和小型工作室，甚至大型工业企业，将3D打印机搬进办公室和车间已经越来越普遍，这时候真的是考察谁家设备更稳定，更能解决实际问题的时候。更实在的产品，方能获得用户的青睐。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

3D打印技术参考注意到，华曙高科于2026年TCT亚洲展期间发布了其最新一代大尺寸金属增材制造系统FS812M-U。 这台设备集成了华曙最新的技术，如光束整形、少支撑、大幅面多层风场优化、多重光学冷却系统等，直接影响3D打印成型效率、质量、设备长时间运行稳定性以及零件后处理。 华曙高科表示，传统金属增材制造普遍面临多项难题，如成形效率低、批量生产质量不稳定、制造成本高、安全生产薄弱、全流程质量控制缺失以及关键部件依赖进口等。 FS812M-U旨在打破这一局面。作为该公司800级尺寸的旗舰机型，该设备的打印尺寸为810×810×1700mm（Z轴含基板厚度），搭载8台或10台500w，或10台1000w激光器，可实现钛合金、镍基高温合金等材料的大型复杂构件一体化制造，突破传统加工的尺寸与结构限制。 因设备与材料不同，提升效率存在差异 光束整形技术再次被华曙高科集成到了该大尺寸装备中。与传统高斯光斑相比，环形光束具有更大的光斑和更均匀的能量分布，能有效减少飞溅、减少成型缺陷，并提升打印效率。华曙指出，采用环形光斑，可在150μm层厚下打印TC4钛合金，10激光协同成型效率可达900cm³/h。 华曙高科光整整形技术打印产品 华曙高科光整整形技术打印产品 华曙高科少支撑技术产品 在质量保障方面，华曙高科也做了多项保障。 首先是多重光学冷却系统，来解决设备长时间运行时振镜的热漂移问题，确保光束质量和定位精度； 其次是大幅面多层风场优化，它采用双层吹吸风设计，提升打印的均匀性；优化的铺粉刮刀结构，进一步提升了铺粉质量。 华曙高科对全幅面力学性能测试显示，单激光区与多激光搭接区，试样抗拉强度、延伸率数据高度稳定，显示出打印的均匀性。 长效过滤系统能支持数百小时连续不间断打印，并配有多种传感器及全流程异常监控报警机制，让整个量产过程稳定、可靠、省心。 另外，该设备的占地面积相比上代产品减小了41%。华曙表示，与同级别产品相比，其占地面积也减少了19.1%，这意味着同一厂房只要设备布置的更为科学，即可安装更多装备，提高空间利用率。 不过，目前尚未看到该最新装备的应用案例，但从华曙的介绍中可以看出，该设备不仅能用于大尺寸零件制造，还适用于批量打印。 FS621M打印的镍基高温合金飞行器部件 华曙高科在tct亚洲展上展示了几款大尺寸的金属3D打印复杂零件，它们虽不是由FS812M-U打印，但同样代表了制造能力。 其中一款镍基高温合金飞行器部件，具有典型的薄壁结构，采用华曙大尺寸的FS621M打印，实现了一体化成形。 另一款带有螺旋管的零件在现场引起了大量讨论。这是一款换热装置，内部有多圈紧密排列的螺旋形管道，结构设计紧凑，适用于对空间有严格要求，且需要高效热交换的场合。该产品显示出了3D打印在结构集成、复杂结构与轻量化制造方面的重要优势。 FS721M批量3D打印的移动锁定调节器 铝合金轴承堆叠打印件 在批量打印方面，华曙高科的典型案例是使用FS721M设备批量打印的移动锁定调节器，一次打印就制造了超过21000个组件，而且均采用无支撑结构方式。 当前，金属3D打印正在进入新的应用阶段，下游用户开始更为侧重直接采购金属3D打印零件，而非设备本身。 大尺寸装备在批量打印方面的优势也开始显现。搭配最新的光束整形以及多激光技术，可以综合提升制造效率，让单件成本更低，从而降低用户的接受门槛、提升竞争力。但同时，设备长时间运行的稳定性、后处理的繁易也将由品牌自身承担。这些因素均将推动金属3D打印技术的进一步发展。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

在激光粉末床熔融金属3D打印过程中，当零件在建造方向上的横截面积发生剧烈变化时，在零件外表面会形成凹陷形缺陷，它被称为收缩线、收缩棱或变截面收缩棱。 相关研究证实，这种缺陷不仅影响产品外观和尺寸精度，还会降低疲劳寿命。收缩线处的显微硬度会降低2%-9%，对疲劳性能敏感的应用需要特别关注。 而笔者在向国内头部企业的工程师请教时发现，如用户对产品的尺寸、性能要求很高，就得想办法避免它的出现。而如果没有办法规避，就要想办法补偿。 收缩线的产生与两种情形相关。 首先是打印中断。这种情况造成零件的热历史不持续，零件经历了冷却后再被加热，在续接位置累积应力引发了变形。 另一种则与结构特征相关。当相邻层的截面积出现剧烈突变时，热梯度、能量输入与散热以及冷却收缩时的向内扭曲等因素，都会造成收缩线的产生。 对于第二种情形，能否凭借截面变化就能判断收缩线的位置？研究显示，当相邻层的截面积变化超过约15%时，就会形成收缩线。对于简单结构，这或许容易判断，但对于复杂结构，尤其是那些合并了大量零件的一体化结构，零件内部是否会产生收缩线就很难或全面的判断。 因此，靠人力或经验判断收缩线的位置就存在一定困难。 笔者注意到，国内3D打印数据准备软件开发商漫格科技表示，其推出的VoxelDance Engineering工艺仿真模块，能够预测收缩线的位置。 该仿真模块在虚拟环境中重建了打印过程的温度场与应力场。其可在关键位置对网格进行细化，对实体与支撑分别设置不同材料参数，真实反应热传导与力学响应差异。 笔者从给出的仿真结果发现，截面出现剧烈变化处，上下部零件的应力云图明显不同，这预示着在此处将会出现收缩线。而实际打印的结果，与仿真结果相吻合。 仿真可以让工程师提前了解甚至理解金属3D打印过程中的热力学变化，如温度如何分布，热量如何累积，应力如何产生与释放等。 仿真的结果将帮助工程师优化设计和调整打印方案。如调整结构使应力分布更均匀，采用不同的扫描策略来优化热应力分布，还有调整零件摆放方向，规避收缩线等。 这些决策大大增加打印成功率，且这种方式并不建立在过度依赖工程师的经验，而是仿真结果上的。 漫格表示，其仿真模块就是为了解决打印过程中易出现的问题而开发。 它还使用了GPU并行加速技术，相比传统的有限元（FEA）求解器运算效率实现了5-10倍的提升。这也使得仿真不必经历漫长的等待，工程师可以在极短的时间内完成高精度的工艺验证。 据笔者了解，漫格VoxelDance Additive软件整合了设计、工艺仿真与制造模块，数据流转无需反复导出与导入，可直接根据仿真结果在同一平台中实现设计迭代与再仿真，这也使得工作效率更高。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

随着新能源汽车的功耗持续上升，高效散热已成为汽车设计中的关键工程挑战，尤其是在系统变得更加紧凑和强大的情况下，汽车生产商也开始寻找新的解决方案。 3D打印技术参考注意到，希禾增材展示了多件采用绿激光3D打印重新设计的电动汽车功率模块热管理部件，显示了「绿激光3D打印+纯铜+先进设计」在汽车散热领域的应用前景。 ➡️ 电车控制模块TPMS散热器（一） 其中一款散热器结构融入了先进的TPMS（三周期极小曲面）晶格，实现了复杂结构集成、优化了冷却液流动，并实现了均匀散热。 该器件使用希禾增材绿激光3D打印设备XH-M160G打印，材料为纯铜，零件尺寸为122.5x66.5x15mm，重量540克。 散热器件具有不规则的凹面和凸面复杂纹理，以及更密集的螺旋和锥形柱，将多类结构集成在一个零件中，自由制造的特性完全超越传统加工技术。 在此基础上，设计师还优化了同一空间内的流体动力学，该设计显著提升了散热效率。先进的几何结构确保温度分布均匀，降低局部热疲劳风险。 这种结构优化带来了显著的换热效率提升，同时保持了原有的安装空间。 ➡️ 电车控制模块TPMS散热器（二） 另一款散热器同样将三周期极小曲面晶格（TPMS）集成到其中，显著提升了表面积与体积的比值，同时优化了流体压降，该结构几乎无法采用传统减材加工技术制造。 这款高度复杂的散热器同样采用纯铜打印，尺寸为110x55x30mm，重量350克，打印时间4小时。 从该产品可以看出，其将冷却液接头与散热部分直接一体成型，避免了传统加工中的焊接，减少了制造环节与漏液风险。 从打印时间可以看出，3D打印能够快速实现设计验证，助力迭代出更加强大的产品。 ➡️ 从熔融过程阐释绿激光的优势 激光束与金属粉末的在相互作用涉及复杂的物理和化学变化，如熔化、凝固、蒸发、烧蚀、氧化和飞溅。这些相互作用会影响最终产品的密度、孔隙度、表面粗糙度和机械强度。 而影响这些变化的，是金属对激光的吸收率。与不锈钢、钛合金等主流金属对常规使用红外激光的商用3D打印机来说，铜及其合金对该波段的吸收率极低，导致大部分激光能量被反射。 这就需要高功率激光和较长时间的照射，才能实现足够的加热和熔融，这可能导致较大的热影响区以及潜在的热损伤或变形。该问题通过模拟显示，多层打印时散热不足可能导致裂纹等缺陷。 希禾增材采用532nm波长的绿激光代替传统的红外激光，将纯铜的吸收率提升了约40%，材料吸收大部分激光能量，从而实现快速加热和熔化，激光功率更低，照射时间更短。这使得热影响区更小，从而能够减少热损伤和变形，从根本上解决了3D打印过程中的熔融缺陷。 讨论 散热行业的兴起使该赛道注意到3D打印技术，尤其是绿激光这一细分品类。 对于电动汽车行业而言，集成化的功能离不开高算力芯片以及其他高功率模块，这就需要在空间有限的位置实现更加高效的散热。 那么传统的散热器件制造就只能改设计，这就跟传统加工技术的制造能力相冲突。3D打印纯铜散热器，因为材料的高导热特点、可制造复杂结构的能力，确实为制造更加高效、更为紧凑和更加可靠的下一代散热器带来了解决方案。 集成微通道、极薄壁鳍片与仿生结构，这些设计能够让散热能力倍增；而无焊缝、无接头的一体化制造特点，从根本上杜绝漏液风险；绿激光的高质量制造特点，则从根源上解决了打印质量问题。 这种「绿激光3D打印+纯铜+先进设计」的组合方案，正在撬动新能源汽车等多行业的散热市场。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#绿激光 #3D打印

3D打印技术参考注意到，来自中科院长春光机所、中国科学院大学以及中科院空间应用技术与工程中心的研究人员，近日在采用粘结剂喷射3D打印技术制造碳化硅反射镜研究方面取得新进展。 研究人员开发出一种能够低成本、高效率制造复杂结构、高性能SiC光学反射镜的可行方法。 Si/SiC反射镜，分别为抛光后、表面形状精度、表面粗糙度 碳化硅（SiC）因高比刚度、低热膨胀系数和高导热性，成为高性能空间光学反射镜的主要材料。然而，随着光学系统对轻量化和复杂几何形状（包括三重周期极小曲面TPMS、拓扑优化和晶格结构）的需求不断增长，传统的制造方法（例如压模成型和注浆成型）难以实现这些设计。 增材制造技术无需模具或大量机械加工即可生产复杂的陶瓷结构。对于碳化硅（SiC）反射镜而言，这通常涉及先制备预成型坯体，然后通过反应熔渗工艺使其致密化，最终得到Si/SiC复合材料。 SiC反射镜（图文无关） 研究首先介绍了SiC反射镜的传统和增材制造技术分类。传统上，SiC首先通过粉末模压成型获得坯体，再经烧结或反应性熔渗使其致密化。而增材技术则有多种工艺类型可以实现第一步的成型，如光固化、粉末床烧结、粘结剂喷射以及材料挤出沉积。 文章指出，光固化工艺可以制备高精度且结构复杂的Si/SiC陶瓷，但性能不佳的问题需要解决。粉末床烧结工艺中激光加热引起的快速熔化和凝固过程容易导致部件变形。与光固化技术相比，材料挤出沉积制备的Si/SiC性能优异且残余Si含量低，但该工艺无法制备悬垂、弯曲结构等。 SiC光学结构，来自avantierinc，图文无关 在这些增材制造技术中，粘结剂喷射（BJ）工艺近年来因其高精度和高效性而发展迅速。 笔者查询到，反应性熔渗的过程，是将SiC坯体与过量硅粉一起加热到硅熔点（>1410°C）以上，液态硅通过毛细管力渗入多孔坯体，填充孔隙。然而，BJ制备的SiC坯体孔隙率高、密度低，导致反应性熔渗后的残余硅含量高，材料整体性能不足。 从原理上来说，只要增加反应中的碳，就可以消耗游离硅。目前的解决方案之一是采用碳前驱体渗透+热解，但这种方式在面对BJ打印的坯体时会发生渗透不均匀，仍然不能很好的解决问题；另一种方式是在前述方法的前一步，先改善坯体的孔隙结构（如孔隙尺寸或降低孔隙率），其手段是优化SiC粉末的特征和粒度分布，但距离实用还有距离。 烧结工艺：a脱脂和碳前驱体渗透+热解；b反应熔渗 来自中科院的团队探索了复合粉末优化策略。研究的重点是通过提高预制体中的碳含量来减少残留硅。 虽然碳前驱体浸渗和热解技术此前已被用于实现这一目标，但BJ工艺打印的坯体中较大的孔径会导致反应不完全和残留碳，从而对光学性能产生负面影响。 研究人员提出了一种石墨添加方法，将纳米级、微米级、片状和纤维状等不同形态的石墨掺入碳化硅粉末原料中。石墨发挥双重作用：一方面改善BJ打印过程中粉末的流动性；另一方面作为碳源，促进反应性熔渗过程中残余硅转化为二次SiC。 采用3D打印技术制备的Si/SiC反射镜：a) 具有TPMS结构b) 具有拓扑结构c) 研磨后d) 薄膜厚度测量示意图e) 薄膜厚度测量结果 在所评估的石墨类型中，片状石墨效果最佳。研究指出，粉末的流动性有明显改善，预成型体的密度从1.24 g/cm³提高至1.34 g/cm³。 坯体密度的提高使浸渗过程中的反应更加充分，残余硅含量降低了18.18%，而整体密度提高了近6%。 机械性能和热性能也得到提升，其弯曲强度达到268MPa，弹性模量达到330GPa，热导率为127W/(m·K)。 对制备的具有复杂几何形状的反射镜进行光学测试，结果表明，精加工后的表面粗糙度为0.772nm RMS，形状精度为12.05nm RMS，表明其适用于高性能光学应用。 粘结剂喷射3D打印 研究人员表示，这项研究进一步证明，粘结剂喷射成型和反应性熔渗工艺组合，能够实现极高的尺寸控制精度，偏差低于0.5%，且样品间的孔隙率水平一致。 研究总结道，该方法为Si/SiC光学反射镜提供了一种可行的近净成形制造路线。这项研究以“Binder jetting additive manufacturing of high-performance silicon carbide optical mirrors via graphite addition method"为题，于2026年3月发表在Light: Advanced Manufacturing。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

3D打印技术参考注意到，来自西安交通大学、北京动力机械研究所的研究团队，近日在3D打印晶格结构领域取得新进展，他们提出了一种非均匀的共形晶格拓扑优化方法，能够生成具有空间密度和大小变化的参数晶格结构，克服了与均匀假设相关的制造限制。 增材制造的快速发展扩大了设计自由度，使复杂结构的集成制造成为可能，从而加速了轻量化结构的研究和应用。 近年来，研究人员积极探索新型设计策略，进一步提升晶格结构的结构性能。例如，机器学习算法与晶格构型设计的结合，为开发适合增材制造的多尺度晶格结构开辟了新的研究方向。在此背景下，拓扑优化起着基础作用，因为它能够识别最优材料分布。 非均匀共形晶格结构的拓扑优化设计策略，考虑了3D打印的可制造特征尺寸 文章指出，晶格结构的拓扑优化方法目前已经非常成熟，但这些方法主要适用于常规设计领域。在航空航天等特殊应用场景，需要面对空气动力学形状、承载和减重等特殊要求，设计空间可能很狭窄，也可能遇到的是薄壁结构，在设计时就存在很大的限制性。 而以往的晶格结构填充，往往是规划规格统一的晶格，然后使用布尔运算进行修剪，再将晶格与结构复合，这种方法会在边界处会产生大量的不完全单元，导致晶格结构性能降低。 非均匀共形晶格的生成原理与实现机制 为解决这个问题，目前已经有大量关于生成共形晶格结构的方法，但大多数仍依赖于均匀单元的假设，在面对工程应用时的实用性不强。 来自西交大等的研究团队，改变了这种“一刀切”的做法，让晶格结构能够“顺势生长”，在需要强度的地方分布密实，在次要区域保持稀疏，同时还能完美贴合零件的外形。 这就是其所提出的一种面向空间受限的复杂几何形状非均匀共形晶格结构拓扑优化方法，它克服了均匀单元分布的局限性。 研究人员分四步来实现这一设计过程，分别是参数化建模、性能等效快速评估、拓扑优化、几何重构生成最终模型。 首先是使用参数化建模来构建三周期极小曲面(TPMS) 晶格，通过调整参数可灵活控制晶格的密度分布和单元大小。 第二步是力学仿真。对晶格结构做力学仿真会非常耗时，该研究采用了一种叫均匀化映射的方法，直接用等效材料的属性来代替复杂的晶格，大大提升了效率。 非均匀共形晶格结构拓扑优化流程图 第三步是拓扑优化，它是整个设计的核心，它通过设定目标、迭代计算、重新分配和保证可制造性来实现。在迭代过程中，算法会监控晶格单元支柱直径，一旦支柱直径低于打印机的制造极限，多个小单元就会合并，确保生成的结构能打印出来。 优化完成后会得到一个理想的材料分布框架，然后利用第一步的数学函数，重新生成一个内部晶格密度和大小都连续变化的完整结构，确保不同区域之间过渡连续且平滑，避免产生应力集中的弱点。 设计与模拟雷达罩的密度梯度共形晶格和非均匀共形晶格 在案例展示环节，研究人员以半球形天线罩、返回舱防护结构、涡扇发动机叶片、飞机方向舵为案例，考察了上述方法在复杂工程结构中的适用性。 这些示例在形状和尺寸上差异较大，文章指出，他们所提出的非均匀共形晶格设计可以从简单的标准构件扩展到具有复杂几何边界的实际工程部件。这证实了该方法在轻量化且性能定制化的增材复杂结构设计中的多功能性、灵活性和实用价值。 这项研究以“Topology optimization of non-uniform conformal lattice structures with feature size in additive manufacturing”为题，于近日发表在Additive Manufacturing。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

3D打印技术参考注意到，来自西北工业大学、加拿大滑铁卢大学等的研究团队，近日发表了一项将拓扑优化技术融入支撑设计的研究。 与传统支撑相比，优化设计将支撑材料的使用量减少超过50%，切割后变形减少超过30%，同时保持了优越的精细微结构特征。该研究展示了利用残差应力感知拓扑优化在提升LPBF零件质量和制造效率方面的实际优势。 激光粉末床熔融3D打印技术使得制造复杂结构、功能完整的金属部件成为可能，且后处理过程极少。在LPBF工艺中，高功率激光器选择性扫描粉末床，逐层熔融和固化金属粉末，期间的热梯度和循环的加热-冷却不可避免地产生残余应力。为了确保结构的稳定性和制造精度，支撑结构至关重要。 这些支撑结构具有三个关键功能：为悬出几何形状提供机械支撑、导热，以及将零件固定在基板上以抵抗残余应力引起的挠曲。 合理的支撑结构设计和工艺选择，有助于减轻零件变形并降低后处理成本。支撑设计不充分可能导致过度变形、残余应力积累以及制造成本增加。因此，开发成本效益高、能在保持机械和微观结构完整性的同时减少材料消耗的支撑结构，仍是一项重要挑战。 当前的LPBF流程通常依赖于商业软件的预定义支持结构，这些结构种类有限，高度依赖用户专业知识，主要关注结构上的悬垂约束，减轻残余应力引起的变形则很少被明确集成到支撑设计中。 拓扑优化已被证明能够在设计空间内实现材料的自动重新分配，实现最小顺应性、减少应力集中和减少材料使用，从而设计高性能支撑结构。但是，现有的研究缺乏对残余应力的考量以及对零件整体质量的系统性评估。 本研究采用了两种支撑拓扑优化策略，即仅考虑重力的拓扑策略（GraOnly），和重力与参与应力联合加载（GraAndISM）的策略。将优化后的支撑结构，与常规支撑设计以及全实心支撑进行对比。 所采用的材料为In718，均采用LPBF工艺打印，随后分别表征零件的变形情况、残余应力分布、微观组织特征和显微硬度。文章指出，选用In718的原因是其机械强度高，在高温下的强韧性、抗疲劳性能、抗氧化性都很出色。 使用不同网格尺寸优化支撑结构的效果 传统支撑与实体支撑 支撑结构结果：（a）仅GraOnly（b）GraAndISM（c）传统支撑（d）实心支撑结构 实际打印结果 变形的模拟结果（a） 切割前（BC）（b） 切割后 通过数值模拟和对In718弧桥标本的实验特性进行严格评估，主要发现总结如下： 1. 与传统晶格支撑相比，GraAndISM支撑策略在切割后，零件变形量降低了30%以上，同时支撑材料消耗减少了超过50%。 2. GraAndISM支撑在变形控制方面接近全密度固体支撑，但所需材料显著减少，体现了机械效能与制造效率之间的有效折中。 3. 支撑移除后，支撑内部会产生压应力，并且出现显著的应力释放，这表明考虑残余应力的感知支撑，除了能够起到传统支撑的作用外，还主动参与了应力调控。 4. 微观结构表征表明，拓扑优化支撑相比仅重力拓扑支撑和固体支撑，能够获得更细的晶粒结构、减少晶格畸变，并具有更强的动态恢复能力。 5. 所有试样的微观硬度保持一致而且稳定，证实优化支撑策略不会损害LPBF制造的In718组件的整体机械性能。 总之，这项工作表明，将残余应力效应纳入LPBF支撑结构的拓扑优化中，显著提升了尺寸精度、微观结构质量和材料效率。它为金属零部件的增材制造提供了一条更高质量、更具成本效益的制造方案。 推荐阅读：Effect of topology-optimized support structures on the quality of Inconel 718 parts made by laser powder bed fusion additive manufacturing 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

3D打印技术参考注意到，清华大学近年来已经在国际顶级期刊《science》和《nature》发表了多篇有关3D打印技术的研究，其中发明的新工艺就有三种。本期内容，我们就来回顾国内顶尖团队发明的这些新技术。 ➡️ 半导体量子点3D打印技术 2022年，清华大学孙洪波院士与林琳涵副教授课题组，发明了一种名为“光激发诱导化学键合实现半导体量子点3D纳米打印”的新技术。该技术能够实现无聚合物、超高纯度、三维任意构型的量子点纳米级3D打印，为前沿光电子器件的发展提供了重要工艺基础。 该研究以“3D nanoprinting of semiconductor quantum dots by photoexcitation-induced chemical bonding”为题发表在Science。 为了让纳米尺度的量子点结合在一起创建出结构，传统上需要用到有机聚合物，这会导致最终产品的纯度和性能。这项研究完全抛弃了聚合物，利用激光激发量子点内部产生高能载流子，这些载流子会移动到量子点表面，剥离其保护配体，导致量子点之间可形成化学键，实现牢固结合。 这一全新的物理机制解决了多个传统制造中的痛点，实现了几乎100%的材料纯度、突破了极限打印的分辨率，并在大规模阵列化加工时保持优良的均一性，而且该技术还具有强大的三维与多材料加工能力。 报道指出，该研究开辟了纳米器件制备工艺的新途径，在光电器件集成、高性能近眼显示等领域具有重要的应用前景。 ➡️ 无机纳米材料3D打印技术 2023年，清华大学化学系张昊副教授、李景虹院士与精仪系孙洪波院士、林琳涵副教授团队，发明了一种名为“3D Pin”的新技术，它的重要突破在于，不需要依赖聚合物，就能实现对多种无机纳米材料的高精度、高纯度、普适性直接3D打印。 这项成果以“3D printing of inorganic nanomaterials by photochemically bonding colloidal nanocrystals”为题发表在Science。 纳米级分辨率的无机材料3D打印为探索新兴功能器件提供了一种不同的材料加工途径。然而，现有技术通常需要使用光固化树脂，这会降低材料纯度并损害其性能。 清华团队找到了一种全新的化学机制来打印结构。所配制的墨水只用少量交联剂，在飞秒激光扫描下，就能触发纳米颗粒之间直接形成共价键，打印完之后通过温和的热退火或化学处理可将剩余的少量有机组分彻底去除，几乎不损害结构完整性。 该技术在打印无机材料时具有通用性，研究团队验证了十余种半导体、金属氧化物、金属及其混合物。这种无需树脂的键合过程，可以以纳米级分辨率3D打印出众多无机纳米材料及其混合物的复杂结构，且打印结构具有较高的无机物质量分数（~90%）和高机械强度。 这项研究可为构建微纳功能材料、光电集成器件、生物芯片等提供新的手段。 ➡️ 计算全息光场3D打印技术 2026年，清华大学戴琼海院士所带领的成像与智能技术实验室研究团队，发明了一种“通过合成全息光场实现亚秒体积3D打印”的新技术，将传统体积3D打印的曝光速度提升了数十倍，毫米级尺寸的高分辨率复杂结构的3D打印仅需0.6秒，打破了制造速度、尺寸、精度不能兼得的限制，创下了该技术的世界纪录。 这项研究成果以“Sub-second volumetric 3D printing by synthesis of holographic light fields”为题发表在Nature。 传统的体积3D打印包括“交叉光刻”和“计算轴向光刻”等，虽已经大幅提高了3D打印的速度，要么材料受限，要么难以保证尺寸和精度。而清华大学推出的这一新技术，转换了体积3D打印的思路，变旋转树脂容器为旋转光场，将打印速度再度提升了几十倍、能够以更高精度打印更大尺寸的零件，且打印的材料更为多样。因此，该技术一次性同时解决了速度问题、材料选择问题以及制造精度问题。 这一技术的成功开发，是多学科交叉研究的成果。研究团队基于在计算光学的深耕实践，发现计算光学可操纵高纬全息光场构建三维实体，历时五年攻关，攻克了多视角光场的高速调控，拓展景深的全息图案优化算法设计等系列难题，最终创造出“数字非相干合成全息光场（DISH）3D打印技术”。 清华大学指出，该技术将为生物医学、柔性电子、微型机器人、微纳光学器件相关领域技术升级提供新的解决方案。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

孔隙通常被认为是LPBF金属3D打印的缺陷，但在透气钢、过滤、催化等领域却是一种有益结构。 3D打印技术参考于近日注意到，这一所谓的缺陷，竟然在旋转爆震发动机上也实现了功能性应用！要知道，此类发动机在火箭领域可是属于前沿颠覆性的技术。 航空航天企业Astrobotic与金属3D打印材料开发商Elementum 3D合作，开发出一种名为PermiAM的新型金属3D打印工艺，所使用的材料为铝合金和铜合金。 它基于传统的LPBF工艺，能够在一个制造过程中，既能保持材料整体致密度，又能在指定位置原位获得开孔孔隙结构，而且这些孔隙的大小、形状、连通性均能按照工程需求进行精细调节。 双方表示，这项技术对于超音速应用和火箭发动机喷注器制造尤为关键。他们指出，在生产过程中控制部件的孔隙率，使工程师能够构建针对极端应用优化性能的定制化流体控制系统，同时简化设计步骤并降低成本。 日前，基于PermiAM技术的3D打印燃料喷注器已成功通过热火测试，充分验证了该技术的可行性。 开发团队的目标是制造具有“面冷却”能力的复杂结构火箭发动机喷注器。他们测试了三种材料（两种铝合金和纯铜），进行了多种样品验证和22次发动机测试。 样品测试包含不同参数打印的立方体和30个测试圆片。其中，立方体由A1000-RAM10铝合金3D打印，用于测试孔隙生成情况；30个测试圆盘用于评估气流。 研究人员使用三种不同扫描参数制造了三种具有不同内部结构的立方体样品，分别为：相对密度为74.7%，开孔率为13.2%；相对密度为88.3%，开孔率为5.4%，零件内部含狭窄的通道；相对密度为76.5%，开孔率为17.2%，零件内部包含更为曲折的通道。 这意味着研究人员成功实现了对内部孔隙的精准调控，既能够打印出高强度、小流量、笔直通道的结构（中），也能打印出高孔隙率、大流量、迷宫式曲折通道的结构（右）。 工程师因此能够根据火箭发动机不同部位的需求，设计和制造出具有不同功能需求的结构，这很像是国内毅速科技的随形透气结构。 此外，研究人员还特别指出，在高孔隙率结构样品外围的支撑环能够可靠稳定的实现高致密度成型，这对于喷注器面板至关重要，它除了能用于制造火箭发动机结构，还能为喷气发动机涡轮叶片和流体过滤组件等部件带来益处。 热试车实验表明，喷注器正常工作时端面的温度不超过50℃，而且经常低于10℃，这验证了“面冷却”的效果非常有效；此外，喷注器能承受超过5.52MPa的腔室压力，表明其即便存在大量孔隙，仍能保持整体强度。 基于以上两点表现，开发人员认为PermiAM技术完全能够满足NASA或其他商业航天项目的要求。 而最新的测试是，Astrobotic于近日对两台旋转爆震发动机原型机进行了八次测试，总时长470秒，其中包括一次长达300秒的连续燃烧。发动机的关键部件就使用了PermiAM技术。 报道指出，工程师在单个组件中结合了高密度区域来增强强度，在需要冷却和流体流动的区域设计了高孔隙率。 对火箭发动机而言，热量和流体流动难以控制，传统制造工艺通常需要多个零件、复杂的内部通道和组装步骤。而3D打印技术可以将这些特性直接集成到单个部件中。在此，控制金属内部的孔隙率有助于散热、提高稳定性并提升效率，这三点正是先进火箭发动机面临的最大挑战。 测试发现，每台发动机均产生了超过1.8吨的推力，且运行稳定，试车结束后发动机无明显损坏，后续将重点改进冷却、节流能力并减轻重量。 3D打印技术参考查询到，Elementum 3D开发了能够用于发动机的铝合金，并与Nasa在2023年就合作就开展了热火测试。 在应用方面，Astrobotic的旋转爆震发动机瞄准月球着陆器、空间飞行器等太空运输服务。 从毅速科技将3D打印孔隙在注塑领域发挥作用，再到Astrobotic将3D打印孔隙用于航天发动机部件制造，就可以看出这一常规被认为是缺陷的特征只要用的好，就能化劣势为优势！ 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#孔隙 #3D打印 #发动机

3D打印技术参考注意到，英伟达已经投资两家3D打印企业，推动基于AI的3D打印质量检测进一步发展。 2026年1月，金属3D打印设备商Precision Additive宣布与英伟达合作，推出了首款基于AI架构的LPBF金属3D打印机，它能够实时监控打印过程并纠正偏差，确保每次打印结果的一致性和可重复性。 2026年2月，英伟达旗下NVentures加注投资Freeform，后者已将英伟达先进的H200 AI芯片部署到其制造中心，用来处理金属增材制造过程中的热力学和材料动力学数据，进而保障金属3D打印质量。 从这两个案例可以看出，英伟达正推动将AI技术融入3D打印质量检测。笔者注意到，不仅仅是国外，国内也有重要进展。 金属3D打印质量智能控制国内案例 铂力特于2025年推出的BLT-PrintInsight全过程智能监控系统，就融入了AI智能分析技术。它包含铺粉在线监控和扫描过程在线监控模块，通过多源数据，能够自动识别缺陷，从而减少人工检测成本。检测到的缺陷样本，还可以反哺给系统再训练，从而实现模型持续迭代优化。 西空智造在该技术领域也有重要进展。2026年，该公司宣布推出新一代激光熔池强度监控系统，它能够对打印过程进行实时监测、异常诊断及调控修复。该系统也是国内首款声称可以在打印过程中实时调整参数的闭环调控平台。 中瑞科技与南方科技大学于2025年合作推出的方案，使用两台高精度工业相机加一台工业投影仪，通过原位视觉识别粉末铺展缺陷（不平整、刮痕、团聚等），该方法不仅能进行自动检测缺陷，还可以精确定位缺陷位置。 来自中瑞科技 其他商业化的AI质量检测工具 笔者查询到，瑞典企业Interspectral开发了一款名为AM Explorer的软件，它能通过AI技术进行金属3D打印原位监测和后成型检测。这款可视化的软件能够深入分析仿真数据，帮助用户更好的控制整个增材制造流程，并获得可靠的零件质量。 冰岛初创企业Euler于2026年推出Euler Viewer，无需配置额外的数据处理模块，它会读取打印机已生成的层图像并进行实时显示。该公司提供的付费软件，能基于采集的图像进行自动缺陷检测、预测性故障警报，还可以对打印过程生成可视化报告。 Phase3D推出的Fringe Qualification，使用结构光相机逐层监测熔化前后的粉末床形貌，能够及时发现打印件与CAD模型的差异，如果存在差异，就能指导设备在对应层进行补足，这样能避免成型后再进行后处理，从而缩短生产时间。不过，该系统并未集成AI，Phase3D也未显示出AI的依赖度。 技术发展：多模态感知+AI分析 江苏大学机械工程学院4月20号发表的综述论文，系统讨论了机器学习在增材制造质量监控中的应用。 该研究从对过程信息的多模态（光学/热/声学信号）感知讲起，文中包含了基于原位测量，进行打印件缺陷（气孔、裂纹、球化等）、性能评估、闭环控制，以及使用人工智能进行工艺参数（激光功率、扫描速度等）的优化案例。 来自西空智造 原位监测技术包括通过光、热、声、振动等多源信号进行的实时感知，可用于对熔池动力学、缺陷产生机理及演化规律的实时捕捉与分析，从而为早期缺陷识别、工艺参数优化和智能质量控制提供数据支撑。 但多元信号整合是很大的挑战。而近年来的新技术，则采用了多模态感知与人工智能技术相结合，来增强智能原位监测能力。 众多使用原位监控+机器学习提升增材制造工艺的稳定性和一致性以及成型零件质量的案例，可用下图描述增材制造中的智能闭环控制系统架构。 来自Research progress and challenges of intelligent in situ monitoring for laser additive manufacturing processes based on machine learning 物理层对应正在进行的打印过程，产生熔池、热场及潜在缺陷，还包括层间的铺粉过程。感知层包括采集熔池形貌、飞溅图像的光学相机，采集温度场分布的红外传感器及采集过程噪声与结构振动信号的声音及振动传感器。 之后的决策层会实时判断当前层是否存在异常，或预测当前工艺参数下的打印质量。更进一步，决策层还可以用机器学习模型预测最优参数调整量，根据历史工艺数据与当前打印参数输出下一层打印的控制指令。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印