一种被称为快速液体印刷（Rapid Liquid Print)的凝胶/弹性体3D打印技术由麻省理工学院开发，可以使用行业标准材料（如软橡胶、硅胶和泡沫）生产柔性产品，无需重新加工或后处理。宝马使用该技术证明了该技术在汽车领域快速弹性体应用方面的巨大前景。近日，宝马公司风投机构BMW i Ventures牵头投资了该技术种子轮融资。 快速液体印刷是一种新的3D打印工艺，最初由麻省理工学院的自组装实验室开发，在凝胶悬浮液中以三维形式“绘制”液体物体。RLP团队获得了麻省理工学院的独家许可，其消除了设计限制，可以一次打印大尺寸的多个零件，并且比目前市场上的其他解决方案效率都高。。 △左右滑动查看更多 RLP可在几分钟内用橡胶、泡沫和塑料等高级材料生产大型物体，材料在打印时固化，然后只需最少的后期处理即可使用。传统的3D打印受到速度慢、构建量有限和材料质量差的限制，使其作为主流制造工艺变得不可靠。RLP技术可在几分钟内创建大型、弹性、密封和高质量的产品，从而改变了游戏规则。该团队目前在与世界各地的研究人员和行业领先公司合作，研究包括医疗设备、鞋类、家居用品、航空和汽车部件在内的应用。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.面向未来的战略技术：大型复合材料增减材一体制造及其关键要素 2.中科院化学所采用3D打印制备出极高性能的隐形眼镜结构 3.好打印机+好材料=好模型，最合适的3D打印材料应该如何挑选？ 4.从SpaceX到NASA，从赛峰到特斯拉，中国3D打印企业为何能走向世界？

飞机和航天器火箭发动机中的静态和旋转部件都受到极端性能要求和恶劣环境的影响，如高温、高压、腐蚀等条件。这些性能往往要求零件具备高度复杂的形状并由特殊材料制造，如压缩机叶片、涡轮叶片、导流器和叶轮等部件使用增材制造技术可以显著提高其性能。随着复杂性的增加，传统工艺的制造能力受到约束。而增材制造技术使设计师能够从使用传统制造技术常见的几何约束中获得更多的自由，从而允许设计更复杂的最终组件。 通用电气波音新型777X客机设计的下一代GE9X发动机，是有史以来最强大的商用喷气发动机。GE9X包含大量直接集成到发动机核心结构中的增材制造部件，其中228个低压涡轮叶片采用EBM工艺和TiAl合金制造，其重量是航空用传统镍基合金涡轮叶片的一半。对于GE9X发动机，这意味着与它的前身GE90相比，油耗降低了10%。 3D打印的GE9X TiAl合金叶片 西门子的一个案例研究强调了通过增材制造实现涡轮机械零件的可制造性。其在2009年对该技术进行了初始投资，2013年在燃气轮机中安装了第一个3D打印组件，2017年成功打印并安装了包含内部流道的燃机透平叶片。之后，他们继续评估使用3D打印技术（如L-PBF和EB-PBF）制造涡轮压缩机闭式径向叶轮实现商业应用的可行性。依靠成功的测试和监管部门的批准，径向叶轮在提高涡轮机械效率方面显示出了重要效果。虽然这些不是直接的航空航天示例，但它们很好地说明了高性能组件的制造潜力。 将近3000零件优化为68个3D打印的西门子燃气轮机演示器 发动机制造商Pratt&Whitney在过去25年中使用3D打印技术生产了超过10万个原型部件，目前为PW1500G发动机生产压气机定子叶片和环形同步支架，前者用于引导气流通过压气机。这些零件将用于庞巴迪C系列飞机发动机的制造。 晶格结构属于典型的轻量化设计手段，因此也引起了涡轮机械领域的兴趣。最近的一项研究表明，在压缩机叶轮上应用内部晶格结构可以减少质量和转动惯量。使用3D打印和Ti-6Al-4V制造的内部包含晶格结构的叶轮，可以通过减少打印过程中积累的残余应力来提高叶轮的性能。 包含晶格结构的3D打印叶轮 大型现代飞机发动机通常由数以万计的部件组成，虽然并非所有部件都可以通过3D打印技术制造，但除了核心涡轮和压气机叶片之外的许多部件都可以合理地使用该技术。霍尼韦尔航空航天公司完成了对其HTF7000系列飞机发动机应用的各种涡轮机械部件的研究。该研究不仅详细介绍了3D打印的高压涡轮应用，还详细介绍了机载喷射器、第二级高压涡轮喷嘴、雾化器护罩、进气增压耙和发动机支架的设计。这表明大量飞机发动机部件有可能使用3D打印制造。 航空航天领域最著名的3D打印应用仍然是通用电气LEAP发动机燃料喷嘴。截至目前，该喷嘴已经生产超过了10万个。由钴铬合金3D打印的燃料喷嘴已被安装于GE多种发动机上面。该应用取得成功后，GE在新的GE9X发动机上使用了数量更多的3D打印组件。GE9X发动机在七个多部件组件中拥有304个3D打印零件，因此，GE9X系列发动机上超过三分之一的部件是使用增材制造技术生产的。该发动机配备了28个LEAP发动机燃料喷嘴、228个低压涡轮（LPT）叶片、一个T25传感器外壳、一个燃烧混合器、8个气旋诱导器和一个热交换器，所有这些都使用3D打印技术制造。除LPT叶片和热交换器外，所有这些部件均采用L-PBF工艺由钴铬(Co-Cr)合金制成。 GE LEAP燃油喷嘴 能量沉积技术多被被用于制造大型金属结构。NASA使用该技术制造了重达2吨、高约2.8米、直径达2.43米的庞大火箭喷管，与传统的制造技术相比，3D打印使加工时间减少了50%以上。Relativity space则更加狂热，其开发了一种高度约9米的“Stargate”3D打印机，能够打印火箭燃料箱和发动机，借助一体化制造技术，它们所开发的火箭零件数量仅是同类火箭零件数量的1/100。 3D打印技术还被广泛用于修复损坏的组件，这可以显著节省航空航天应用中常见的昂贵组件的维护和制造成本，还可以减少对备件库存的要求以及对新零件制造前期的投资。进一步的研究表明，与传统方法相比，通过3D打印进行零件修复对环境造成的影响也显著降低。恢复整体叶片转子（也称为整体叶盘）的结构完整性可提供成本效益，这些部件的制造成本可能高达数万甚至数十万美元。借助3D打印技术修复的叶盘，通过旋转和低周疲劳测试，显示出良好的冶金、拉伸和侵蚀质量，使其能够获得认证。 使用LENS修复过程，（A）LENS系统修复过程（B）前缘修复后的T700叶盘（C）完成后修复的叶盘 NASA已经在多种应用中证明了3D打印复杂涡轮机械零件的可用性。集成有3D打印叶轮、泵蜗壳、叶盘、涡轮定子、出口导向叶片和喷嘴的火箭发动机涡轮泵已经成功进行了验证。该部件的零件数量相比传统制造方法减少了45%，并完成了转速超过 90000 转/分钟的旋转和发动机测试。值得注意的是，这些3D打印组件需要改进工艺，包括表面处理、材料特性、构建过程中支撑结构的应用以及尺寸公差等。 NASA使用3D打印技术制造的涡轮泵 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。激光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。 增材制造技术在航空航天动静态组件上的成功应用，已经改变了该领域零部件传统的设计思路，它所带来的效益提升是空前的，已发展成为提升航空航天设计与制造能力的一项关键核心技术。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.航空航天领域增材制造四类典型结构及发展趋势 2.系统论述航空航天增材制造3类典型材料及应用挑战 3.几种主流陶瓷3D打印工艺的关键特点及航空航天应用面临的挑战 4.比钢强10倍，比铝高8倍|可用于航空航天结构件的3D打印连续纤维复合材料

2021年12月4日，西安铂力特增材技术股份有限公司顺利为上海峻宸集团交付一批金属3D打印设备。 “潮平两岸阔，风正一帆悬。”随着金属增材制造技术和设备制造产业的发展，模具和手板市场对增材制造接受度越来越高，其在行业应用的渗透率越来越强。峻宸和铂力特的此次合作正是发展趋势的证明。 峻宸集团是一家专注于三维打印服务及技术应用的高科技企业，拥有400余台工业级3D打印设备，包括专业设计和制造综合解决方案以及产品定制的批量打印服务，涵盖了数10种不同的打印工艺如SLA, DLP, Polyjet, MJF, SLM, SLS等。 峻宸集团执行董事长苏大威先生表示：增材制造具有数字化、无模具、高柔性等特点，技术已经成为手板市场首选的生产工艺之一，其质量和效率已经得到工业客户的广泛认可。随着3D打印材料应用的拓展和需求的挖掘，峻宸集团又一次新添工业级金属3D打印设备数台，能够快速响应市场需求，更高效地服务合作伙伴，加速工业制造业发展。 此次批量采购，是峻宸集团对铂力特高品质金属3D打印设备，高效率、高水平服务的认可。铂力特拥有完备的研发体系、严格的质量管理体系，设备满足航空航天的质量要求，已经广泛应用于航空航天、医疗、模具、手板、汽车、教育科研等行业。 未来，铂力特将秉承“让制造更简单，世界更美好”的使命，始终“敬畏市场”，成就客户，让金属增材制造技术为更多手板及模具用户创造价值。

铝合金具有良好的比强度，在航天器制造、机械装备、交通等领域具有广泛的应用。随着绿色环保与循环经济的发展要求越来越高，具有特殊性能的铝合金需求越来越旺盛，如耐高温、高强度、高韧性铝合金，在兵器、船舶、航空、航天、汽车等行业中具有广泛的需求。但传统的铝合金材料难以满足这些领域内耐高温、高比强等苛刻要求，开发符合高温服役条件的耐高温铝合金具有良好的发展前景。 在刚刚过去的11月，EOS推出了业内首款适用于3D打印的耐高温高强铝合金，来不及感叹差距，国内在同技术领域也有了重要突破。陕西兴华业三维科技有限公司通过对市场深度分析，潜心研发3年，开发出一款拥有自主知识产权的耐高温、高强、高韧3D打印铝合金——AK09系列，并与3D打印设备厂商北京易加三维深度合作，经过多次产品迭代，共同研发出针对该新型材料的专用打印设备和工艺。 通过该设备打印出的材料，其性能指标如下： • 室温性能：抗拉强度500MPa，屈服强度420MPa，延伸率17%； •250℃高温性能：抗拉强度290MPa，屈服强度280MPa，延伸率18%； •350℃高温性能：抗拉强度200MPa，屈服强度200MPa，延伸率11%。 对于耐高温铝合金而言，其核心目标是保持良好的高温强度。公司前期通过研发试制，材料性能稳定，目前已开始小批量生产交付。以下为该材料分别在室温、250℃和350℃条件下的检测报告： 左右滑动查看更多 一直以来，国内高性能的3D打印粉末材料大部分依赖进口，为研发、生产、制造带来了诸多不便，而有些材料甚至对中国禁售。研发具有自主知识产权的高性能材料迫在眉睫，其不仅涉及到3D打印技术的应用范围，更关系到新产品能否实现升级换代的关键。在国外刚刚推出了耐高温应用3D打印高强铝合金的背景下，这款AK09高强铝合金不可谓不及时弥补了国内空白。 与此同时，耐高温铝合金具有广阔的应用前景。但限于对其研究起步较晚，在材料的种类、品质以及工艺技术方面仍存在较多的技术问题需要去开发与研究。尤其是针对3D打印用耐高温铝合金，随着其在航空航天、交通等工业领域发挥着越来越重要的作用，耐高温高强铝合金的开发与应用必将引起足够的重视。 注：本文背景内容参考自《耐热铝合金的发展与应用》。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.新材料——EOS推出一种耐高温应用的3D打印高强铝合金 2.高强铝合金在增材制造应用过程中的主要局限性和缺陷类型 3.性能媲美锻造，西工大黄卫东教授团队开发3D打印高强、高韧铝合金 4.当前国内外3D打印高强铝合金种类、性能信息汇总

在今年9月美国3D打印制造展览会（Rapid and TCT）和10月复合材料及先进材料展览会（CAMX）上，Thermwood公司展示了其大型增减材制造设备LSAM，并在现场成功打印出可用于航空航天复合材料成型的工装模具，向公众展示了其低成本快速响应复材制造的能力。 作为大型零件増材制造商，Thermwood开发了一种近净成形制造零件的方法，首先采用高速3D打印出尺寸比所需零件稍大的尺寸，然后裁剪到最终尺寸和形状。2017年，该公司与海军空中系统司令部的东部舰队备战中心签署了正式合作研究和开发协议，以合作开发大尺寸増材制造技术。2019年，Thermwood与美国空军研究实验室(AFRL)和波音公司合作开展研究项目——利用增材制造技术生产低成本快速响应模具，波音公司奥本工厂还拥有一台Thermwood大型聚合物增材制造系统，其具有6m的打印床，可以打印宽3m、长6m、高5 1.5m的零件。2021年，普渡大学建立了用于大规模3D打印的Thermwood LSAM研究实验室。 LSAM复合材料增减材设备及关键技术 LSAM是大型热塑性复合材料增减材制造设备，其标准型号配有固定的工作台以及可移动龙门架，在龙门架上安装有挤出式3D打印头和传统铣削头，使零件在同一设备上即可完成增减材制造，避免重新固定零件造成的误差。 LSAM 1540设备具有双龙门结构（工作台尺寸15英尺×40英尺，4.5m×12m） LSAM使用两步法的“近净成形”生产工艺。首先高速打印出比所需尺寸稍大的零件，然后通过精加工修整到最终尺寸和形状。这是3D 打印大型结构最快、最有效的方法。使用LSAM设备，可以在同一台机器上完成打印和精加工。若采用双龙门结构，可以在工作台的两端同时进行一个零件3D打印和另一个零件的铣削加工，从而进一步提高效率。 LSAM设备几乎可以加工任何热塑性复合材料零件，包括高温材料，如包括需在高温条件下成型的PSU、PESU 和 PEI等，这些材料非常适合必须在高温下条件下的模具和工具。系统集成了用于干燥和输送聚合物材料的液体冷却系统，以保持对重要系统的温度控制，这对加工高温材料尤为重要，因此能够生产高质量、完全融合的产品。这些材料也主要用于生产模具和工具，大部分用于航空航天和工业生产应用。 LSAM对两个零件分别进行3D打印和铣削加工 LSAM的关键技术包括以下几方面： 一是先进的打印系统设计。其打印头挤出机的大部分热量来自加热的机筒而不是螺杆旋转与打印材料产生的摩擦，与传统设计相比加热更为均匀且不需要更换螺杆来加工不同的复合材料；打印头使用特殊合金可支持高达450°C的加工温度；聚合物熔体泵由伺服驱动控制流量，形成均匀输出；其独特设计的压轮可实现打印层间无空隙，零件底部打印到特制粘板上，可消除冷却应力和零件翘曲。 螺杆挤出机 二是强大的控制系统。LSAM集成了一个控制系统，能够监控和调整实时温度，自动处理挤出和打印速度。当加载材料配置文件时，该聚合物的所有参数，如区域温度和压力限制都会自动设置；控制系统还能自动将熔体泵的输出与机器运动速度同步，确保尺寸绝对精确，无论机器加速还是减速运行； 温控压轮图 三是适用于大型零件增材制造的工艺软件。具有拐角回拉补偿等功能，可实现复杂零件编程并根据LSAM设备的打印特性进行自动调整。 特制粘板 LSAM独特的打印系统可生产高强度、完全融合、真空密封且几乎无空隙的零件。它不是实验室或演示机器，而是一个成熟的工业增材制造系统，完全能够用于生产大型组件。 波音验证LSAM可行性 近日，波音研究与技术实验室与Thermwood公司合作完成了一项由美国海军资助的项目，内容为应用大幅面增材制造工艺试制可适用于热压罐工艺的复合材料工装，验证其作为低成本、快速制造方式替代传统工装制造方法的可行性。所制造的热压罐需要足够耐用，能够承受180℃和586Kpa的多次固化循环。热压罐的尺寸约为1m x1m x 0.4m，波音公司采用LSAM1020设备和由碳纤维增强的PESU材料来进行零件打印，最红使用277kg的材料，用时7小时26分钟完成打印，并更换铣削头在53小时内完成最终加工，工装尺寸和表面质量达到了设计要求。经过多次热压罐工艺循环试验，工装的真空保持性、尺寸稳定性以及高温耐久性均可满足要求。该项目证明了LSAM设备在单一平台上进行增减材制造用于复合材料工装的能力，与传统制造方法相比，可节省约50%的成本，并将制造周期缩短65%。 LSAM设备打印可适用于热压罐工艺的复合材料工装 此外，Thermwood还层利用垂直层打印（VLP）专利技术成功打印出一个3.6米长的波音777x的修整工装，增减材制造总耗时约43小时，验证了LSAM设备的大尺寸低成本快速制造能力。在波音公司奥本工厂，还安装了一台具有6m的打印床的Thermwood大型聚合物增材制造系统。 波音777x的修整工装 END 复合材料制造是未来平台的一项战略技术，开发更具成本效益的工具解决方案将大大有利于生产制造。Thermwood凭借其3D打印的专利技术以及增减材一体的设计思路，提供了在一台设备上完成零件3D打印与精铣的能力，具有低成本和短周期的制造优势。凭借与此，该公司开发了当今行业中最大的复合热塑性增材制造系统，在航空航天、军事和国防、海洋与造船等行业获得应用。 注：本文内容来自航空制造网《前沿 | 新技术助力大型复合材料增减材制造》，作者：泊森。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.连续纤维+热塑性塑料，空客正在开发代替钛合金的3D打印高强复合材料支架 2.一种纤维铺放3D打印系统在速度、可靠性和性能方面处于行业领先 3.比钢强10倍，比铝高8倍|可用于航空航天结构件的3D打印连续纤维复合材料 4.超越PEEK，3D打印的碳纤维增强尼龙有怎样的性能和应用潜力

在刚刚过去的Formnext展会上，EOS推出了一种新型铝合金材料Al 2139AM，该合金专为增材制造而设计，可在高达200ºC的高温下提供卓越性能，是EOS推出的强度最高的3D打印铝合金，超过了目前市场上的许多类似材料。改进的强度特性为客户带来了新机遇，可以在不影响强度的情况下显著减轻零件重量。 在热处理状态下，3D打印的Al 2139AM的屈服强度和拉伸强度约为500Mpa，具有高达200°C的高温耐受性和良好的耐腐蚀性。EOS指出，该材料具有快速简单的一步热处理特点，能够减少88%的热处理时间，从而能够更快的得到最终零件。同时，3D打印的Al 2139AM零件可以进行电解抛光和阳极氧化处理。 EOS推出新型适用于高温应用的高强3D打印Al2139铝合金 Al 2139AM的低密度和强度相结合，使其适用于航空、运输、赛车和航天工业等许多要求严苛的高性能应用，同时还能够为制造业提供灵活性、更好的材料管理以及生产成本管理。EOS指出，Al 2139AM及其3D打印工艺将于2022年第一季度发布。 长期以来，铝合金一直被认为是增材制造领域中的重要材料。这是由于它重量轻、强度大和耐化学性好的特点可用于许多领域，尤其是航空航天和自动化领域。根据已经明确的案例，3D打印铝合金已被美国空军、波音、梅赛德斯-奔驰、空中客车公司所采用。 EOS 3D打印的Al2139铝合金零件 EOS这种最新材料专为增材制造而设计，优于该公司的其他3D打印铝合金，如F357。实际上，铝合金高强度的获得与热处理工艺密切相关，市场范围内多种牌号的高强度铝合金莫不如此。适当的热处理可用于满足各种应用需求，如减少各向异性。空客公司开发的世界上第一种增材制造专用高强铝合金粉末材料Scalmalloy，经热处理后室温拉伸强度达到520MPa、屈服强度480 Mpa，均高于打印态；英国铸造公司Aeromet International推出的A20X铝合金粉末经热处理后拉伸强度为511 MPa，屈服强度440 MPa，伸长率为13%；中车工业研究院开发的3D打印铝合金经特定的热处理工艺，拉伸强度稳定超过560MPa，屈服强度超过500MPa，延伸率超10%。经热处理后的EOS Al 2139AM，屈服强度和拉伸强度也达到500Mpa，与当前市场的其他高强铝合金相比处于相近水平，超过传统使用的AlSi10Mg等普通铝合金。 Al 2139的化学成分及其在搅拌摩擦焊制备后，经不同热处理所达到的性能 搅拌摩擦焊制备的Al2139经T3热处理后不同温度下的机械性能 根据3D打印技术参考查阅到的有关资料，Al 2139是一种是在Al-Cu-Mg合金基础上，通过添加微量Ag元素而开发出来的一种2000系铝合金，其具有良好的损伤容限性能、耐热性能和抗弹性能，有可能被用于下一代超音速飞机蒙皮和战车装甲等领域。NASA针对该材料的技术资料显示，Al 2139合金可通过常规应力消除和人工时效方法进行加工，但不需要像常规2XXX合金那样进行冷变形处理，可以开发具有吸引力的强度、韧性和抗疲劳裂纹扩展能力的应用组合。与此同时，该合金的性能在所有厚度下都保持不变，这与在比较中观察到的其他合金不同，因此对于在地面、飞机和航天器中的广泛应用具有重要价值。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.国产「高流动性」3D打印铝合金粉末获批量应用 2.铝合金大尺寸构件3D打印一体化制造的需求、限制因素及进展 3.高强铝合金在增材制造应用过程中的主要局限性和缺陷类型 4.当前国内外3D打印高强铝合金种类、性能信息汇总 EOS 高强铝合金 高温应用 Al 2139

点击上方「3D打印技术参考」快速关注官方网址： 3D打印的一大优势是可以实现多部件集成为一个单独的部件进行制造，可大大减少零件数量。美国宇航局和其他研究人员的公开研究表明，在火箭发动机中，可以将80个部件可以减少到三个；同样，通用电气将Catalyst 涡轮螺旋桨发动机的855个零件经过结构优化减少为12个部件。 零件的减少将带来一系列效应，外媒专门总结了因此而带来的60余项影响。本期，3D打印技术参考对其介绍如下： 1. 由于更少的紧固件和功能的集成，零件数量的减少意味着组件的整体重量将更轻； 2. 反过来，集成化会以多种方式改变制造方式，可以以更低的成本打印组件，花费的时间也更少； 3. 零件组合和集成化制造，使3D打印这种制造方式的优势更加明显而有效； 4. 使用3D打印制造新零件的成本将逐渐降低； 5. 使用3D打印进行设计迭代或开发新设计将更便宜，同时也更快； 6. 存储零件所需的空间减少为单个零件的存储空间； 7. 所有零件都可以作为一个整体而非单个零件进行专门制作，可以达到最好的效果； 8. 更少的零件作为一个整体也减少了许多其他变量，例如更少的表面积和更少的整体后处理表面； 9. 减少处理成本； 10. 减少机器工作时间，进而降低成本； 11. 减少QA和QC过程中的处理环节； 12. 需要测试的零件更少，从而降低成本并加快测试过程； 13. 需要更少的工具； 14.购买与飞行比率将得到改善，因为总体而言需要的材料更少，由于需要更少的组件，因此这种影响更加复杂； 15. 通过移除紧固件、整合功能和改变零件结构，可以从根本上改变外形； 16. 由于零件更少、质量更轻和制造集中化，因此降低了运输成本； 17. 由于更少的材料使用和减少了机器工作时间，并减少了运输成本，可能会减少碳排放并消耗更少的能源，从而提高整体可持续性； 18. 更少的零件、更少的工具和更少的材料总体上会显著降低存储成本； 19. 存储带来的变化，有利于提高工厂的运行效率； 20. 存储带来的变化，有利于降低厂房成本； 21. 存储带来的变化，有利于降低建筑规模和辅助费用； 22. 存储成本和存储材料占用的资金减少，这可能会为一些公司节省数十亿美元； 23. 在新产品问世之前，在工具上占用的资金更少； 24. 更少的资金用于备件和保留工具以备不时之需； 25. 更少的资本被用于备件，包括仓库、人手等； 26. 零件可以更快地重新设计； 27. 重新设计零件可以更便宜，不必更改工具； 28. 集成功能和更少的零件意味着需要存储的零件更少，从而简化了物流； 29. 集成功能和更少的部件意味着部件更大，也可能更复杂，因此当它们损坏时，可以为它们收取更多费用； 30. 集成功能和更少的零件意味着零件更大，也可能更复杂，进而更易于MRO和备件服务操作； 31. MRO和备件服务可以通过销售更昂贵的零件和更简单方式来进行，从而赚取更多利润； 32. 设计更改更易于执行； 33. 设计变更的执行速度更快； 34. 迭代更容易进行，特别是因为在一个新的部分中可以处理对其他部分的连锁反应； 35. 运输成本更低； 36. 更少的零件意味着来自供应商的订单风险更小； 37.…

核工业与航空航天工业都需要高质量、高强度的零部件。在航空航天业，3D打印技术已经被证明从防燃的塑料件打印，到飞机隔离舱的金属结构件打印，再到喷油嘴这样的功能部件的打印是可靠、而且可行的。同样，3D打印技术在核工业领域具有不容忽视的潜力。 国外橡树岭实验室、西屋电气公司、法马通公司等核电巨头都在积极研发3D打印技术，中国中核北方核燃料元件有限公司、中国核动力研究设计院等也在致力于该技术的核工业应用。本期，3D打印技术参考介绍增材制造技术在核工业领域的研究与应用情况。 1. 美国橡树岭国家实验室 美国橡树岭国家实验室(ORNL)正在牵头实施“转型挑战反应堆”(TCR)建设计划。TCR计划于2019年启动，目标是集成3D打印等先进制造技术、新材料、计算科学等领域的最新研发成果，将于2023年建成一座微型反应堆。该计划将充分利用橡树岭在设备制造、材料、核科学、核工程、数据分析及相关领域的创新能力。 TCR的3D打印 橡树岭表示，TCR将使用新型先进材料，并采用一体化的传感器和控制部件，建设一座先进反应堆，目标是依靠科技进步降低反应堆造价，并为反应堆的设计、制造、取证和运行开辟一条新的道路。TCR计划完成多项基础实验，包括堆芯设计的选择以及为期三个月的“冲刺”。后者的主要目的是证明将3D打印技术用于快速制造原型堆芯的敏捷性。研究人员未来将进一步优化已选定的设计和流程。 TCR打印的模型 TCR堆芯位于使用传统技术制造的不锈钢压力容器中。堆芯由氮化铀三元结构各向同性燃料和堆芯结构件组成，堆芯结构件使用3D打印技术制造，材料为碳化硅。燃料块布置在不锈钢结构中，并与氢化钇慢化剂混合在一起。氢化钇慢化剂能够最大限度地减少实现临界所需的高丰度低浓铀数量。TCR将成为橡树岭建设的第14座核反应堆。 TCR团队对堆芯进行神经网络分析  2020年5月，橡树岭国家实验室宣布：核电反应堆核心3D打印技术取得了阶段性突破，后期，实验室的研究人员不断改进设计，优化工艺，并论证打印部件的一致性和可靠性。ORNL实验室主任表示：挑战3D打印反应堆组件是以前从未有过的方式，是制造学、材料学、核科学、核工程、高性能计算、数据分析与其他相关领域共同合作的成果。 这张照片显示了具有双壁包层和冷却通道的燃料元件，其中包含高表面积和螺旋形导向装置 TCR技术总监表示：目前的核形势非常严峻，此类3D打印技术可以为核领域的快速创新提供帮助。3D打印核反应堆作为TCR部署计划的一部分，将为先进核能系统的加速部署提供一个新的模式。除此之外我们还将创建一个数字平台，帮助将技术移交给其他工业，方便用此类技术快速制造零件。BWXT核运营集团有限公司已获得美国能源部橡树岭国家实验室的合同，生产TRISO核燃料，以支持“转化挑战反应堆”(TCR)的持续开发。 用于法马通沸水反应堆燃料组件的3D打印通道紧固件由ORNL制造 2020年12月，TCR项目制造的3D打印槽形通道紧固件首次装入位于华盛顿州Richland的法马通核燃料制造工厂的Atrium 10XM沸水反应堆上，用于将燃料通道固定到组件格栅。除此之外，美国阿拉巴马州田纳西河谷管理局 (TVA) 布朗斯费里核电站 2 号机组也已经安装了四个3D 打印燃料组件通道紧固件。这些组件都是在橡树岭国家实验室的制造示范设施中生产的。2. 西屋电气公司除了橡树岭国家实验室外，美国西屋电气公司(Westing house)2020年5月4日宣布，在2020年春季停堆换料期间，拜伦1号机组已成功安装使用3D打印技术制造的顶针堵漏装置。这是全球首次在反应堆堆芯安装3D打印构件。 拜伦1号机组中的顶针堵漏装置  SiC燃料棒通常具有非常粗糙的表面，对于水平凹坑设计，尤其是在大多数压水反应堆网格中通常使用的水平凹坑设计，存在潜在的损坏隐患。西屋电气设计了一种新的燃料组件隔离栅设计，并通过3D打印一次性将结构作为一体化组件制造出来。西屋电气设计的间格栅具有沿着细长燃料组件的竖直轴线的轴向尺寸，核燃料组件格栅包括多个管状燃料棒支撑单元，具有四个横截面通常为正方形的壁。在相邻的燃料棒支撑室或控制棒支撑室中，每个壁有内部支撑垂直弹簧。西屋电气还考虑了一种混合叶片，该混合叶片在燃料杆支撑单元之间的区域中，连接至燃料杆支撑单元的外部。 西屋公司3D打印制造的燃料格栅  通过引入3D打印技术，可以在不进行进一步组装或焊接过程的情况下打印西屋电气开发的格栅。与现有的格栅设计相比，新的设计允许SiC型燃料棒的平滑插入，同时还带来低压降。增材制造技术使得格栅设计允许：1)实施高度精细但完全集成的混合功能，从而增强热和水力性能;2)最小化总压降;3)提高整体网格强度以应对震动。 3. 中国核动力研究设计院 中国核动力研究设计院是国家战略高科技研究设计院，被喻为中国核动力的工程摇篮。该院于2015年已经对ACP 100反应堆压力容器实现了3D打印制造，然而中国核动力研究院的何戈宁主任指出，到目前为止，核级的3D打印部件在中国国内鲜有应用。经过多年实践，该院总结出3D打印技术应用的三个痛点：1)DFAM缺乏：基于3D打印设计的缺乏。之前的尝试是快速原型，有什么打什么。2)系统性规划的缺失：对于整个3D打印应用的价值规划产业规划都是缺失的，做了一些零敲碎打的工作，很难实现批量化的应用。 3)标准规划的缺位：核能领域是个特殊的领域，核安全和传统的工业安全相比，对于国家、国民经济的重要性是不一样的。怎样能够建立一套标准规范体系，在这个标准规范体系下来推进3D打印的应用，是需要重点关注的内容。 3D打印的工艺样件试验件 在以往工作的基础上，核动力研究设计院选择了换热设备作为代表，系统性的开展了DFAM的设计，并希望能够以这个点来个撬动整个3D打印在核能领域的应用。该项目拿到了工信部一条龙的应用示范。基于3D打印思维完成了模块化、高效换热设备的设计，与传统的换热设备相比，重量、体积、零部件数量、制造周期均减小90%，制造成本降低了50%。根据核动力研究设计院的梳理，3D打印在核能领域的应用前景非常的广阔，包括用3D打印来做减隔振、高效泵阀部件。对于一些结构件的一体化设计、减重设计，燃料组件等一些关键功能部件也可以用3D打印来实现性能提升。未来，核动力研究设计院希望能够与增材制造产业链上的各个优秀企业深入合作，推进3D打印在核能领域的应用。 除核动力院之外，2020年上海航天设备制造总厂激光增材制造团队完成了核电站堆内关键构件增材制造。据悉，此为世界上最大尺寸的增材制造核电站堆内关键构件，突破了大尺寸构件增材制造应力变形控制核心技术，形成了一套成熟的工艺规范，实现高效率高质量成形，展现了增材制造技术的应用潜力和团队技术实力。4. 法国法马通公司2015年，法马通公司(Framatome)在德国埃尔兰根实验室启动增材制造项目，项目重点在于使用3D打印技术制造不锈钢和镍基合金燃料组件。来自法国、德国和美国的燃料专家参与了该项目，欧盟及美国能源部也对该项目予以支持。法马通计划使用增材制造技术为压水堆、沸水堆和VVER机组生产燃料组件。法马通强调，该技术还可用于其他核燃料方面的应用，包括快速成型、试验组件和燃料生产线工具制造、堆内燃料检查和服务工具修复等。 瑞士戈斯根(Gösgen)核电厂 2020年11月，法马通突破性的3D打印核燃料元件完成了反应堆的首个辐照检测周期。这些实验性不锈钢和镍基合金部件于2019年载入瑞士的戈斯根核电站，这些部件一共需要通过五个辐射检测周期，从而确认这些组件在实际操作条件下的性能表现。后续将对辐照后的燃料组件实施进一步检查，从而确认其在实际运行工况下的性能。5. 俄罗斯原子能公司俄罗斯国家原子能公司(Rosatom)计划将先进3D打印技术作为其非核心业务战略的一部分，根据该公司的计划，其最新的3D打印业务将首先用于其核电领域，然后再延伸到其它业务部门，而且这一3D打印业务将使用由其自行开发的创新金属粉末材料和工业级3D打印机，该公司的很多部门都提出了在本部门中可以使用3D打印技术制造的零部件种类。截至2020年，3D打印已经成为了Rosatom非核业务的领先技术之一。Rosatom拥有提供增材制造服务的所需要的大部分专门知识技能，制订了关于设备、材料和技术的计划，来帮助将任何设计思想变成最终的产品。公司还专注于测试3D打印部件以确保其可靠性和安全性，这样它们才能够抵御很高中子通量的辐射。6. 其它机构2016年6月份，通用电气和日立核能(GEH)联合启动了用3D打印来制造核电厂所需零部件的项目。这些零部件诞生后会被送到美国爱达荷国家实验室(IDL)接受核辐射测试，然后与未受辐射的材料进行比照。由于极具前景，这个项目已经获得了美国能源部200万美元的资金支持。 西屋公司3D打印制造的核电零件 GEH发言人表示，在这个项目中，3D打印技术带来的好处显而易见，比如能大大简化零部件制造流程从而将制造时间缩短十倍左右。虽然受限于3D打印机的尺寸，GEH目前能实现的最大构建体积只有400立方毫米左右，但对于一些小尺寸部件，比如碎片过滤器、沸水反应器，以及抗震动喷射泵来说，这已经足够了。另外，对于新建的核电厂来说，3D打印技术还可用于制造精细运动控制棒驱动器。通用电气利用3D打印技术进行原型设计，设计了GNF2核燃料组件，如下图所示，该组件改进了杂物滤网，显著降低碎片接触燃料棒的概率，提高了可靠性，并降低运营成本。 GNF2 燃料组件 GNF2核燃料组件及其杂物过滤网 德国西门子公司(Siemens)2017年将3D打印消防泵叶轮安装在斯洛文尼亚克尔什科核电厂，至今一直持续安全运行，实现3D打印设备在商业核电厂的首次应用。3D打印核电站消防水泵用叶轮2019年早些时候，瑞典两家3D打印企业Additive Composite公司和Add North 3D公司联合发布了适于核工业辐射屏蔽应用的新型碳化硼复合丝，可以用来作为核电站的屏蔽材料。结语3D打印是近几年兴起的一种新型制造技术，在核能领域有着广阔的发展前景。国外核电巨头都开始积极布局，并生产了部分3D打印部件用于核反应堆。未来，海陆空天都可能对先进核能有应用需求，对于装备的高效、紧凑、小型提出了前所未有的挑战，这些特点却是3D打印技术的优势。注：本文主要内容来自高端装备产业研究中心，3D打印技术参考补充，转载已获授权。欢迎转发 主编微信：2396747576; 硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.深圳大学&核工业西南物理研究院 | 采用3D打印制造核聚变陶瓷部件 2.3D打印在航空领域的最新应用案例 3.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 4.美空军和GE公司的金属3D打印探路者计划达成下一个里程碑

随着数字化齿科技术的普及，目前很多口腔诊所与加工厂都配备了齿科3D打印机。然而，购买一套优秀的3D打印系统，除了关注打印机软硬件之外，还需要谨慎挑选打印材料。 全新升级的SHINING DENT 如果说3D打印设备是基础，那打印材料则是关键一环！为不断优化升级现有的SHINING DENT材料梯队，先临三维不断加强技术研发，参考15项ISO标准、建立9个测试大类、借助16类测试仪器，持续探索更为适合齿科应用的3D打印材料。此次DenTech，先临齿科隆重发布了SHINING DENT种植模型、工作模型、正畸模型3款全新材料，不同模型对应不同材料，不同材料具有不同特性，今天我们就来了解下打印材料该如何挑选。 ▼▼▼ SHINING 3D 三位新成员各有各的“爆点” 先临三维 新款工作模型材料（DM15） 新款工作模型材料（DM15），灰色美学模型材料，高度模拟石膏模型性能，高强度、抗变形、视觉效果佳、细节表现力强，推荐打印不分模模型和戴牙出货模型。【材料特性】•戴冠更美观 •材料强度高 •稳定抗变形（放置14天，尺寸精度保持＞80%） 【材料应用】不分模模型、戴牙出货模型 新款种植模型材料（DM05） 新款种植模型材料（DM05），哑光黄色材料，颜色耐看、韧性好、耐磨度高、间隙容错性能佳，尤其推荐打印插拔模型、种植模型。 【材料特性】•摔打不易碎 • 强大抗压力 •拉伸延展性好 •容错性能佳（前牙后牙一致性高，松紧适度不掉落） 【材料应用】 种植模型、插拔模型 新款正畸模型材料（OD02） 新款正畸模型材料（OD02），耐高温、低变形，推荐用于正畸模型的打印。【材料特性】• 抗压性能强（弹性模量：2477Mpa 弯曲模量：3217Mpa） •耐温（HDT热变形温度：94.5℃ • 高温低变形 左右滑动查看更多 【材料应用】正畸模型 正畸就用这一套！ SHINING 3D 关于先临三维3D打印解决方案 先临三维 齿科行业作为一个个性化与定制化并存的行业，在向数字化转型的过程中与3D打印有着密切的关系。先临三维提供从数据采集-CAD设计-3D打印的智慧口腔解决方案——云舒植™种植解决方案、数字化美学解决方案、技工数字化解决方案都解决了临床及技工的实际需求。同时，又辅以开发高性能专用打印材料，真正意义上建立了数字化齿科的应用生态闭环。 打印材料的研发是战略性、基础性的产业，也是高技术竞争的关键领域。新技术的突破和新材料的创新，是先临齿科跨越式发展新的增长极，也是先临抢占齿科赛道的重要动作之一。 SHINING 3D 配套齿科3D打印机推荐 先临三维 -点击图片查看更多- -点击图片查看更多- -点击图片查看更多- 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.先临三维重磅推出高精度光固化3D打印机，助力原型设计和柔性生产 2.先临三维发布自有品牌高端三维设计软件——SHINING3D Design 3.减少试错成本，研发工程师选择3D打印机要看哪些关键点 4.3D打印迎来新机遇，全球化齿科头部企业如何借势腾飞？

在粘结剂喷射金属3D打印过程中使用超细粉末是获得高质量最终零件的重要保障。因为粉末越细，越有助于有助于颗粒之间充分烧结，形成致密、均匀的微观结构，从而获得可靠的形状和性能。 然而，处理超细粉末存在很大挑战。首先，很难将它们均匀地铺展在粉床上，这些细小的颗粒很容易堆积结块；其次，当粘结剂沉积在粉床上时，还会出现波纹或者移位；此外，要覆盖的表面积越大，创建统一的打印环境就越困难。ExOne指出，在使用粘合剂喷射技术进行金属零件3D打印时，必须严格控制铺粉过程。3D打印机的稳定性将会在烧结后的零件中充分显现出来，同时会暴露粉末熔融过程中的所有缺陷。 ExOne指出，使用粘结剂喷射金属3D打印技术必须保证以下几点： • 打印机必须保障能够铺设薄而致密且均匀的粉末层； •打印头必须将粘结剂精确地沉积在需要发生颗粒结合的粉末床上； •在开始下一层之前，已打印层必须足够干燥，以便所需的颗粒部分粘合在一起，并且打印区域不能太湿。 本期，3D打印技术参考主要介绍ExOne如何控制超细金属粉末良好分配、均匀摊铺和压实粉末床，这些因素是ExOne实现高质量零件和可重复性制造的重要因素。ExOne获得专利的三重压实系统解决了三个最重要的问题：对粉末进行分配、摊铺和压实，以创建薄而均匀的粉末层。这是一个三重解决方案，其每个功能在设计上都是独特的。 1. 粉末沉积—独特的超声波料斗 为解决粉末结块和粉末扬尘问题，多年来ExOne使用了几种不同的沉积方法。最初，机器使用并排的盒子系统，垂直分配粉末，然后将粉末散布在打印区域。 为了取得最佳效果，ExOne工程团队研究了其他细粉加工行业使用的粉末处理技术。他们发现使用震动和脉冲系统，以特定的节奏来管理和移动细粉。但这种方法也有局限性：大多数粉末沉积系统用于将粉末放置在一个狭窄的位置，而不是整个打印区域，因此ExOne发明了一种独特的解决方案。 超声波料斗的运行过程 ExOne开发并改进了Triple ACT系统的第一部分：料斗设计。当粉末快速穿过打印床的跨度时，超声波振动释放高度受控的粉末量，该步骤旨在大的构建区域范围内释放出足够的粉末颗粒。之后，会进入到系统的第二部分功能，均匀铺展粉末。 2. 粉末铺展—具有滚花设计的新型辊筒 ExOne过去在小尺寸设备上一直采用传统的铺粉滚将粉末摊铺并压实，这种结构取得了有限的效果。但随着成型尺寸扩大，该装置确实仍在一定程度上有助于粉末的均匀分布，但它实际上对将粉末压实更有效。因此，传统的铺粉机构在大尺寸打印范围内无法实现均匀一致的粉末铺展效果。 带有滚花设计的新型辊筒 滚花设计有助于粉末传动 因此，ExOne的团队决定将粉末摊铺和压实功能分开，为每个步骤使用两种新的辊筒设计。新的铺粉辊具有特殊的滚花设计，能够增加与粉末表面的摩擦和接触。这种特殊的表面有助于在一定的高度设置下以一致的方式均匀地拾取和摊铺粉末，确保粉末以一致、均匀的方式铺展。 3. 零件致密化的最后一步—粉末压实 三重压实系统的最后一步就是压实上一步均匀铺设的粉末。目标是将颗粒紧密地压在一起，这样当喷头将粘结剂喷射进入颗粒之间时，它可以形成最致密的粘合。 但是，压实的压力也不能太大，否则可能会损坏上一层刚刚打印完、尚未完全固化的图层。虽然每层都会在喷射粘结剂后进行加热，但在铺设新的粉末层之前，该层并未完全固化或干燥。 粉末压实辊 三重压实系统的整个铺粉过程 打印、烘烤与铺粉 就比如，在海滩上的潮湿沙堡中添加一层新沙子，然后用辊子将其压平，必须使用刚好足够的力来压实，否则下层就会被压碎。在粘结剂喷射中，这些已经打印的层对X、Y和Z方向的破坏非常敏感，压实力以及在压实作用下Z轴的精度必须严格控制。 此外，ExOne的三重压实系统还有助于获得更好的表面质量，避免了粉末分散和移位。 ExOne采用粘结剂喷射技术完成烧结的金属零件 关于铺粉过程对零件质量的影响，滑铁卢大学进行了相关研究，并发表在杂志《Additive Manufacturing》上，证实了铺粉辊系统对粘结剂喷射流金属3D打印部件增加生坯密度及提高质量是至关重要的。同时，粉末层的压实也有助于最大限度地减少液体粘结剂在零件区域外的渗出，这种渗出效应可能是有害的，因为它可能会导致层移。 END 综上所述，ExOne的精细粉末分配、摊铺和压实系统提供了业界领先的零件密度和生产3D打印所需的可重复性，尤其适用于在更大的构建区域内进行生产。 ExOne的三效系统可实现97%或更高的密度，并且在整个制造区域的零件密度变化仅为0.3%——相比ExOne带有传统的铺粉机构的系统提高了90%。 参考文献：https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.10.015欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.Desktop Metal如何保障粘结剂喷射金属3D打印质量的均一性和可重复性 2.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 3.粘结剂喷射3D打印：高DPI并不意味高精度，五个因素是关键 4.金属粘结剂喷射3D打印：在尝试使用该技术时须考虑整个工艺链