近日，日本理光发布了一款采用自有工业喷墨打印技术开发的新型粘结剂喷射金属3D打印机，此举可谓出人意料。这台新机器旨在实现金属零件高速批量生产。重要的是，它将以稳定的方式支持各种材料，包括铝合金最终零件生产。 作为粘结剂喷射3D打印设备的核心部件，喷头是推动输出高质量、高性能零件的关键。当前，全球仅有10家喷墨打印头制造厂商，理光无疑拥有该部件的核心制造技术。 理光的喷墨打印头技术研发始于1985年，已拥有超过30年的喷墨技术研究和创新历程，其核心技术包括喷墨打印头及其控制技术、墨水和图像处理服务器。其推出的GEN5喷头已经非常成熟，对于生产型企业具有最佳的性价比；GEN6喷头在使用当前先进的增强粘合技术，耐用性和寿命相比GEN5喷头提升两倍以上，是目前使用最强粘合技术的产品。另外，理光致力于研发喷头的压电陶瓷核心技术，提升压电陶瓷的加工工艺，从而实现更强有力更精准的墨滴喷射效能。 在喷射类3D打印技术中，理光喷头的占有率非常高，能够喷射大尺寸墨滴的Gen4有非常大的应用前景， Stratasys的Polyjet技术的工业级3D打印机产品全部应用的理光喷头.然而在3D打印对喷头技术需求上，除了喷射大尺寸墨滴之外，现在还有高温环境使用的要求，理光也会针对3D打印推出高温3D打印喷头。 除了优秀的喷头研发技术&墨水技术，喷墨控制技术也十分重要。理光压电式喷墨技术可实现独特的动态可变墨滴技术，为高质量零件的打印提供了更多可能。 目前，已经有越来越多的公司在开发粘结剂喷射金属3D打印机，ExOne和Desktop Metal的设备已经推向市场，GE和HP也宣布将在年底实现商业应用。 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.惠普Metal Jet金属粘结剂喷射3D打印机计划明年进入中国市场 2.中文视频：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 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.基于粘结剂喷射和SLM的金属3D打印性能对比分析

鞋模制造作为传统加工行业之一，其完整工序包括设计、木模制造、铸造、模具制作、咬花、喷砂、电镀/喷铁氟龙防护处理等工序。整个加工过程非常复杂，周期长，成本高，需要耗费大量的人工及满足严格的绿色环保要求。在时尚界，鞋企产品的更新换代对于占领市场起到至关重要的作用。3D打印在鞋企的应用大大简化了鞋模的生产流程，大大提高了生产效率，不断提高产品更新速度。 在2015年前后，国内SLA厂商开始使用光固化技术替代传统木具加工，经过几年技术的不断迭代后，在鞋模行业取得不错的效果，尤其是成本优势和更精细表面纹路的呈现效果。但即便如此，依然需要铸造配合完成所有工序。 SLM技术直接金属3D打印成型，可免去木模、铸造和咬花等工序，实现更快的产品交付、更有立体感的花纹呈现效果和更环保的制造方式。金属3D打印成为各大鞋模厂商关注的焦点，纷纷加入了解、测试，并积极应用推广，金属3D打印技术势必掀起鞋模行业的革命和创新。 金属3D打印在鞋模行业的主要应用 金属3D打印技术在细节体现和制造精度方面的表现尤其适合鞋模直接制造，同时，该工艺提供了巨大的设计和制造自由度。即使是小批量，也可以以最高质量、快速且经济高效地设计和生产最复杂的形状。通过这种方式，金属3D打印技术为许多工具和模具制造商克服挑战提供了新的解决方案。 打印胶底（局部件） 铝合金测试数位花纹+实物 以鞋模案例做数据检测，样品总量减重后4.5公斤（一双），采用汉邦科技HBD-350T设备打印39小时，综合打印成本已经降至约1500元/公斤（自用设备情况下），并可在5~7天完成整套模具交付，对比传统加工方式效率得以明显提升，可以实现更加复杂、带防伪纹路的鞋模，并且对于精密铸造和CNC现场管理、节约人工等具有优势。 3D打印的鞋模数据 鞋模3D打印总处理时间 采用金属3D打印制造完成的鞋模 金属3D打印鞋模应用仍有不足 金属3D打印技术在鞋模制造领域的应用已有多年，虽取得了很大突破，但仍需要继续改善： 1. 鞋模打印的速度问题。鞋模具有复杂精细的曲面、花纹，不能过高追求打印层厚； 2.鞋模打印材料对于传统的A3钢，硬度对比偏高，一旦出现后期纹路的破坏比较难通过传统常规的咬花处理； 3.分模线不顺、鞋模字体和花纹底部悬空打印会有挂渣、塌陷等，模口位置若悬空面积过大，打印中可能会翘曲变形而影响模具的后期使用； 4.鞋模打印出来后如何控制精度的问题，鞋模热处理后在线切割时由于应力释放，造成鞋模整体翘曲变形而导致鞋模精度误差大。 关于鞋模应用的技术难点，近年来，汉邦科技通过钻研和探索鞋模行业的应用，经过不断的打印测试、应用效果分析，于2019年下半年推出HBD-350/350T鞋模专机，有针对的解决鞋模行业的诉求。 汉邦科技HBD-350/350T金属3D打印装备，成型尺寸：325*325*400mm，激光功率：500W/500W*2 HBD-350/350T金属3D打印装备具备更主流成型尺寸，兼容单/双激光配置，高效稳定的铺粉供粉系统，封闭式全自动粉末循环系统，独立长效多级净化系统，满足高效率、高强度、高质量、持续性生产需求。 END 3D打印确实在某种程度上正在改变全球制鞋业。对于快速原型制作，所有主要鞋类品牌如耐克、阿迪达斯、新百伦等都使用3D打印技术，进行鞋类或中底直接3D打印仅仅是一部分，创建更准确、更快的模具，并更快地将“传统”的新产品推向市场仍然是鞋类品牌工作的重点。 作为国内领先的工业级金属3D打印设备制造商，汉邦科技于2007年进入金属3D打印领域，专注于金属3D打印装备的研发、生产、销售及应用技术。汉邦始终聚焦技术创新及行业发展，凭借丰富的市场积累、应用深耕，结合对新技术、新工艺的极致追求，不断在科研能力和产品质量的提升上精益求精。依托强大的研发及先进装备设计与制造能力，汉邦将继续以用户需求为核心，以技术工艺创新为驱动，用优质的产品与专业的服务为教育教研、模具、汽车、航空航天、医疗等各行业客户提供各种金属3D打印应用解决方案，发挥金属增材制造优势，助力传统工业制造的数字化、智能化升级。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.汉邦科技金属3D打印助推高效换热器制造升级 2.基于SLM的增减材混合制造新形式：激光熔融与超快激光切割相结合 3.Science重磅：一种非常规的3D打印策略，创建超级钛合金结构 4.罗罗通过3D打印设计和制造有史以来最大航空发动机的关键结构

陶瓷增材制造是近年来增材制造领域的一个重要发展方向。北京十维科技是国内先进陶瓷增材制造领域的知名高新企业，公司成立于2014年，团队核心成员均来自清华大学，拥有自动化、机械、电子、材料等跨领域专业背景。2016年，十维科技在国内首次上市了性能卓越的光固化陶瓷3D打印解决方案，包括硬件、软件、材料、工艺等，攻克了传统陶瓷无法加工复杂结构、工期长、成本高、成品率低的痛点，相关产品广泛用于包括航空涡轮发动机叶片制造、骨骼植入体制造，以及化工和环保等科研及产业领域，获得了所有客户的一致好评。 十维科技陶瓷3D打印应用 2021年，十维科技推出了五款机型。从研发切入，公司在产品定型后依然可以在量产阶段施展拳脚，帮助客户生产性能稳定的产品，无缝对接研发和生产，推出了增材制造终极形态的高端多材料复合打印机。除了销售成品，十维科技也提供非标定制化服务，可以根据企业的需求，打造生产线，提供定制的3D打印解决方案，推出了面向科研实验室应用的桌面级高性价比打印机。 AUTOCERA系列设备 以升级版AUTOCERA-R为例，这是一款研发专用型陶瓷光刻3D打印机，能够更精准的匹配实验室研究的各种需求，性价比更高。其配备了专门为科研工作者浆料开发使用的模块。传统情况下测试一种浆料，需要准备几十毫升甚至数升之多，一旦有问题又需要全部清洗掉重新备料。消耗大，步骤繁杂，大大加重了研发的工作量，拖延了工作进度。 而升级版的AUTOCERA-R只需三滴浆料，三步操作即可完成浆料性能检测。操作方便，数据记录及时，参数调节直观快捷。人性化设计的远程监控和自动加料等辅助功能，能更好的减轻研发工作的繁重。 十维科技创始人、CEO万力介绍陶瓷3D打印机目前公司已经在三个城市进行了设备的现场展示活动，让客户能近距离亲身感受十维科技光刻陶瓷3D打印设备的实用性和易用性。活动得到了许多客户的支持和好评，也收到了许多反馈意见，有利于公司做好设备的进一步改进。 左右滑动查看更多巡展照片 如果您希望更多了解AUTOCERA，欢迎与公司联系。十维科技将尽快到达您所在的城市，与您共同探讨陶瓷增材制造的全新定义。 联系人：敖晖 销售总监 手机：13911524778 邮箱：nicole@10dim.com 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.陶瓷3D打印面临的挑战，一种增韧解决方案与未来市场 2.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 3.现在及未来，将受益于陶瓷3D打印的行业有哪些 4.生物医疗领域使用陶瓷3D打印面临的挑战

3D打印机，如同电脑一般，已然成为研发工程们的重要工具，可以实现“3D设计-3D打印-原型验证”的连贯工作流程，大幅缩短新品开发周期。 某安防公司的烟雾报警器研发人员，就用3D打印，2小时实现了从设计稿到实物的转变，提升工作效率的同时还实现了设计的保密性。 如今，研发工程师们都知道3D打印机能够帮助他提高工作效率，但是，市面上各具特色的3D打印机，并不是每一台都适合研发部门用。那么，研发工程师又该如何挑选？ 我们来分析下研发工程师对于3D打印机的核心要求。作为一个工具选项，研发工程师最基本的需求是“打的准”且“耐用”、“好用”，就如同好的工作伙伴，这台3D打印机要稳定输出高质量的打印产品，且不能掉链子。 那么，基于这三项核心要求，3D打印机需要具备怎么样的性能？ 1 “打得准”：这要求打印尺寸与设计尺寸一致，要求3D打印机具有高精度 2 “耐用”：即稳定性好，在参数表里可能无法直接看出结果，这个主要取决于光强系统的设计、设备硬件的选配以及散热装置的效用等因素 3 “好用”：即操作便捷，软件操作是否快捷，整理流程是否顺畅 综上，研发工程师在挑选3D打印机的时候，要考察的最基础的三个关键点即为高精度、稳定性、易用性。 为了减少研发工程师的试错成本，小编在这里要推荐一款适合研发工程师、兼具高精度和稳定性的3D打印机——AccuFab-L4K 高精度光固化3D打印机。 高精度 1 先临三维的光固化打印技术已在齿科领域得到广泛应用，精度水平得到认可； 2 L4K的精度水平也达到了IT7的水平（依据ISO286-1、GB/T1800.1标准）。 强稳定性 1 采用了定制开发的传感器，能够实时监测光强的强弱，并自动调节； 2 采用DCS散热系统，保证机身40℃以下的工作温度，大幅提高光学系统寿命； 3 硬件采用工业级器件，且经过21项严格出厂检验。 操作便捷 1 软件采用引导式操作，简单易用； 2 打印机可直接触屏操作，且打印完成快速去支撑，高效便捷。 高精度、强稳定性、操作便捷，L4K要做的是研发工程师的良好“工作伙伴”，配合其进行新产品的快速开发！ 不久的将来，正如文本打印从求助专业图文打印店到如今办公室随处可见可用的二维打印机普及一样，每个研发团队都将拥有放于办公室区域，触手可得的易用型专业级3D打印机，AccuFab-L4K将是您的理想选择。 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.美海军与Stratasys达成25台2000万美元的历史最大政府3D打印机购买交易 3.福特采用大幅面（1m³）3D打印机制造夹具和固定装置 4.世界知名工程机械制造商使用中国桌面金属3D打印机制造发动机支架

日前，香港城市大学刘锦川院士团队在”利用增材制造设计成分调制钛合金“方面取得重大进展，创建出了一种具有独特微观结构的钛合金，在保持高强度的同时显著提高了延展性，达到约1.3GPa的高拉伸强度、约9%的均匀伸长率和超过300 MPa的出色加工硬化能力。研究团队以“In situ design of advanced titanium alloy with concentration modulations by additive manufacturing”为题，在国际顶尖期刊《Science》上发表重磅研究论文。 论文链接： https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj3770 3D打印往往被看做是一种单纯的直接成型技术。然而很少有人会想到，3D打印过程中所蕴含的独特的物理过程在合金设计中同样可以发挥意想不到的优势。 在此，来自香港城市大学的张天隆博士在国际著名材料科学家刘锦川院士的指导下，创造性地提出了一种非常规的3D打印策略，即通过精心调控熔池中不同粉末的混合程度，设计出一种前所未见的微米级成分梯度结构，从而形成熔岩状组织并由此带来优异的力学性能。 通常而言金属材料中的成分不均匀性往往被看做材料内部的重大缺陷，是研究人员一直所努力避免的。然而，材料的成分不均匀性却很少被积极地利用起来作为有效的合金设计方法。一方面，这是由于人们对成分不均匀性的积极作用缺乏足够的认识；另一方面，也是因为传统的铸造、锻造等方法往往无法对材料内部的成分波动实现人为有效的调控。 图1 微米尺度成分梯度结构和由此产生的熔岩状微观结构 增材制造过程中所固有的金属粉末快速融化和凝固过程，以及超快的冷却速度，为研究人员提供了这样一种有效调控成分波动的手段。基于这种全新的思路，研究人员尝试在3D打印过程中采用两种常见合金粉末（Ti64和316L不锈钢）进行混合打印。通过精心选择的粉末种类，以及特殊的打印参数，在Ti-6Al-4V基础合金中，成功实现了以Fe元素为主的微米级成分梯度。 具体操作方法如下： •首先将Ti64和316L粉末在搅拌器中混合4小时。 •在氩气气氛下，采用EOS M290进行选择性激光熔化，并进行工艺分析。 •打印参数为：激光功率400W；扫描速度2500mm/s；扫描间距70μm；层厚40μm；基板温度35°C。S形扫描策略用于打印，在两个相邻层之间，扫描方向顺时针旋转90度。 •直接打印标距长度为32mm、宽度为6mm、总长为84mm的拉伸试样，用于拉伸试验和微观结构表征。 研究表明，打印完成状态的合金并不是两种原始合金的简单混合，也即合金中并不存在纯粹的Ti64合金或者316不锈钢区域。与此相反，在两种粉末的融化、混合过程中，所有合金元素都进行了有效的扩散和融合。不锈钢中的Fe、Cr、Ni、Mo等元素完全溶解在Ti64合金基体中，实现了原位合金化。更重要的是，经过特殊选择的打印参数可以有效控制Fe、Cr等元素的浓度梯度和空间分布。这是一种前所未有的成分梯度组织。 图2 Ti64-x316L的微观组织和力学性能：其中Ti64-(4.5%)316L合金具有良好的强度-均匀延伸率组合，抗拉强度高达1.3 GPa的同时具有9%的均匀变形能力 这种微米级成分梯度带来了三个有利影响。其一，合金元素浓度在空间上的调制带来了相稳定性以及微观组织在空间上的调制，从而形成了α’马氏体和亚稳定β母相在三维空间中的周期性分布，并形成了熔岩状的独特微观组织。其二，微米尺度上弥散且周期性分布的马氏体-亚稳态母相的特殊双相组织有效地提高了钛合金的力学性能。相比于传统增材制造钛合金而言，具有微米级成分梯度的钛合金一方面在拉伸过程中，亚稳定β相发生明显的应力诱发马氏体行为和相变诱导塑性，从而极大地改善了增材制造钛合金的均匀变形和加工硬化能力，均匀延伸率提高了一倍以上；另一方面，高度弥散分布的超细马氏体组织有效地维持了材料的高屈服强度（~1GPa），避免了传统TRIP钛合金低屈服强度情况的出现；其三，Fe、Cr等元素的添加对于增材制造钛合金的晶粒细化起到了明显的作用。这些合金化元素可以有效提升钛合金凝固过程中的成分过冷能力，阻止了常规粗大柱状晶的形成。因此打印态的TI64-(4.5%)316L合金的晶粒尺寸只有约16微米，是目前所有增材制造钛合金中所能实现的最小晶粒尺寸之一。 图3 Ti64-(4.5%)316L合金在拉伸过程中产生应力诱发马氏体，极大地提升了合金的加工硬化能力和均匀变性能力 图4 合金元素对材料成分过冷能力的影响：Ti64-(4.5%)316L合金的晶粒尺寸远远小于普通增材制造Ti64合金，有效防止了粗大柱状晶粒的产生 综上所述，研究者创造性地将成分调制的概念和3D打印结合起来，另辟蹊径地设计出具有微米级成分梯度结构的合金设计策略。本研究工作不仅将增材制造原位合金化中的成分不均匀性变废为宝，成功用来设计成分非均匀的高性能合金材料，更是极大地开拓了增材制造技术的想象空间，使得这项技术不仅仅被用作复杂构件的成型技术，更可以被开发为一种全新的合金设计和制造方法，从而有力地推动增材制造技术实现“材料-结构-性能”一体化智能设计的梦想。 刘锦川院士：现任香港城市大学杰出教授，美国工程院院士，中国工程院外籍院士，美国橡树岭国家研究院资深院士，美国橡树岭国家实验室金属与陶瓷部合金行为与设计组前组长。刘锦川院士主要从事材料科学与工程和先进金属材料的研究工作，在金属间化合物、高熵合金、贵金属合金设计、大块金属玻璃材料、钛合金和增材制造等领域均做出了开创性的贡献, 是国际材料界具有重要影响的杰出科学家。先后荣获美国能源部（US-DOE）能源技术重大影响奖，美国能源部劳伦斯奖（美国总统奖），中国政府友谊奖以及中国国际科学技术合作奖等重大奖项。1995年被评为全球材料科学与冶金学术期刊被引用最多的前五位作者之一。2003年，被国际科学资讯（ISI）评为材料科学领域世界高引用科学家，并当选世界科技联席组织院士会员。近三十余年来，刘锦川院士一直致力于加强中美的学术交流与技术合作，特别是推进在高温结构材料、高熵合金、块状非晶及高性能钛合金设计与制造等尖端领域的科学研究，为中国科学家在相关课题与领域的研究迅速进入国际先进水平做出了突出贡献。 张天隆博士：现任职于香港高等研究院(HKIAS)。2015年获西安交通大学理学学士学位，2021年获香港城市大学哲学博士学位。师从国际著名材料科学家刘锦川院士和王云志教授。张天隆博士近年来从事先进钛基合金的成分和结构设计，并在材料计算模拟-实验表征等交叉学科领域具有广泛的研究兴趣。主要研究方向包括基于增材制造(3D打印)的先进高性能合金设计；金属材料微观组织演化和相变路径的实验表征-相场动力学研究；以及亚稳态合金的力学响应和相变行为等。已在Science, Acta Materialia和Scripta Materialia等国际权威学术期刊上发表研究论文15篇以上，并申请2项相关专利和软件著作权，同时先后担任多个国际期刊与杂志的审稿人。 注：本文内容来自材料科学与工程，3D打印技术参考进行补充，研究方法已上传QQ群。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.金属顶刊《Acta Mater》：增材制造高强铝合金的疲劳与动态时效！ 2.基于桌面金属3D打印的Ti64钛合金材料和工艺被突破，细数其难点和应用 3.北航Science: 3D打印抗疲劳高性能材料—镍钛合金 4.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

10月19日，英国航空发动机制造商罗罗公司宣布，其正在通过3D打印技术设计和制造新型UltraFan发动机演示样机的关键结构，该发动机是罗罗未来民用航空发动机的标志性技术，将有助于重新定义未来数十年的可持续航空出行。 此次3D打印制造的结构为尾部轴承座 (TBH)，它是发动机内的关键结构部件，也是将发动机连接到飞机并承载所有相关载荷的两个部件之一。 3D打印制造的尾部轴承座 (TBH) UltraFan发动机演示样机是未来发动机系列的基础，具有增强的核心能力和新的齿轮结构，其效率将比第一代遄达发动机高25%。罗罗子公司ITP Aero使用增材技术为第一台UltraFan演示发动机设计并制造了尾部轴承座，采用自己的设计和制造标准使其能够更好地利用能源和原材料，与当前一代的生产流程相比，其制造成本节省了 25%。 TBH是一种关键结构部件，旨在承受所有操作条件下的负载。它包含支撑风扇轴的部分轴承，而风扇是发动机的主要推进元件。UltraFan TBH的可拆卸消音板也通过3D打印制造，可将涡轮机的声噪降低50%，降噪将成为未来技术的关键驱动力，罗罗计划在2050年实现约65%的降噪目标。 除了尾部轴承座采用3D打印技术之外，UltraFan发动机的中间压缩机壳也采用3D打印制造而成，GKN旗下航空航天公司负责设计和制造了该结构。 3D打印的UltraFan发动机中间压缩机壳 然而，罗罗并未公布3D打印零件的具体尺寸、材料以及打印机信息，但从结构上看，无论是尾部周承座还是中间压缩机壳，都属于多部件集成而来的一体化、大尺寸零件。3D打印在该领域能够发挥重大作用，能够将几十上百个零件合而为一。以GE Catalyst发动机为例，它是世界上第一台采用3D打印组件的涡轮螺旋桨发动机，新型的结构设计因为3D打印降低了制造复杂性，将此前通过传统工艺制造的855个零件经过结构优化减少为12个部件。零件数量的减少极大提高了生产效率，并将发动机的重量减少了5％，燃油效率提高了1％，显示出3D打印集成制造优势。 GE 3D打印的中框结构 传统上，此类部件过去多由多个零件通过焊接、螺栓连接等方式组装而成。如今，工程师通过结构优化，能够将该原来的零件集成在一起，形成一个复杂的单一零件结构，它无法通过传统铸造或机械加工制造，只有3D打印能够实现一体成型。由此产生的结果在于该部件不再需要装配，不仅减轻了重量，更排除了磨损的可能性。 一体化结构实现带来的制造效率和供应链结构优化效应同样非常明显。以GE Catalyst中框组件为例，在传统制造过程中，中框组件的300个零件需要50家供应商提供，然后由至少60名工程师先将其组装成7个组件，再装配成一个部件，维修点达到5处；而通过优化后采用3D打印制造，仅需要1台设备就可实现整个部件的直接制造，最多8名工程师便可实现最终部件的处理，维修点也变成了零件本身。 由此导致的制造效率提升是显而易见的，对于正在研发过程的罗罗UltraFan发动机尤其如此，3D打印将加快其研发速度。关于3D打印的使用以及在UltraFan计划中的作用，ITP Aero技术与工程执行总监表示，“通过对增材制造技术使用完善了我们专注于数字化制造的进程，并使ITP Aero成为更灵活、更有弹性和可持续发展的领导者，我们很自豪能够将这项技术应用于UltraFan等项目。” 铂力特大尺寸演示样件（820×820×400mm） 大尺寸零件的高精度3D打印不仅需要集成化的设计，同样离不开如今新一代的大型3D打印机。目前国际范围内可知的商用机型包括： GE：Concept Laser X Line 2000R，打印尺寸为800 x 400 x 500mm；SLM Solutions：NXG XII 600，打印尺寸为600 x 600 x 600mm；易加三维：EP-M650，打印尺寸为655 x 655 x 800mm；铂力特：BLT-S800，打印尺寸为800 x 800 x 600mm；华曙高科：FS721M，打印尺寸为720 x 420 x 420mm。融合增材制造高柔性设计优势与增材工艺适应性原则，通过整体化设计，集成典型轻量化特征、空间多尺度结构、异性曲面及流道等复杂特征，3D打印能够实现大尺寸部件与局部灵活可动性特征的整体制备。未来，将在航空航天和汽车制造领域发挥重要作用。 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.大型零件增材制造整合设计，看GE增材高级设计工程师如何说 2.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 3.视频回放：如何使用nTopology智能平台助力增材设计 4.增材制造用铜及铜合金材料发展现状概述

中国科学技术大学（以下简称“中科大”）是中国科学院所属的一所以前沿科学和高新技术为主、兼有医学和特色文科的综合性全国重点大学。学校于1958年9月在北京创建，郭沫若任首任校长。 过去，制度与理念的创新让中科大汇集了严济慈、华罗庚、钱学森、赵忠尧、郭永怀、赵九章、贝时璋等一批著名科学家；而现在，3D打印带来的教学方式的创新让中科大成为多项荣誉的青睐者，并为教学实力强力背书。 中国科学技术大学 研究时效缓慢催生3D打印技术引进 因为中科大的工程科学学院经常参加机器人领域的比赛，许多特制的零部件就需要委外加工，而委外加工的保密性暂且不说，光时效性与成本花费上就让人头疼。这些问题都不得不让中科大的老师寻找较好的替代方案，直到遇见了Rayshape 3D打印机。 中科大引进的部分Rayshape 3D打印机 2020年，中科大陆续引进了4台Rayshape Shape 1系列3D打印机，内含Shape 1和Shape 1 HD两种型号的设备。时尚的外观，优秀的性能，便捷的操作……都让学校老师们觉得相见恨晚。除工程学院用设备打印一些机器人零部件当做终端部件使用外，学校的其他学院也开始关注并试水Rayshape 3D打印机。 Rayshape 3D打印助力荣誉青睐 由于3D打印机的引进，中科大在2020年“中国高校智能机器人创意大赛”上的作品《吃药小帮手》突出重围，摘得桂冠。 中科大在2020年“中国高校智能机器人创意大赛”上摘得桂冠 “除了学生们的巧思妙想外，这些荣誉也与3D打印的引入分不开。”叶老师坦言，机器人设计领域基本上是数字设计主导的领域，3D打印工艺可以打印出无法通过机加工制作的零件，这是让“梦想照进现实”的真实写照。 中科大师生学习如何使用Rayshape 3D打印机 除此以外，3D打印提升了零件加工效率，降低了加工成本，让研究变得更加轻便经济，这些好处都让中科大的老师和学生们，一而再再而三的尝到甜头。 中科大使用3D打印的成本核算 叶老师算了一笔账，以机器人的一个小臂关节为例，机加工成本为800~1500元，时间为两周。而使用了3D打印后，成本缩减到80~150元，时间更是锐减到15小时内。 机器人小臂关节成本对比 因为Rayshape采用的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，这与FDM、SLA的3D打印技术相比，成型速度更快，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。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。 Shape 1系列的特性 Shape 1系列产品基于 DLP 技术打造，具有高速度和高可靠度的特点，除了可以以更快的效率达成设计验证，更吸引人的地方在于，该系列产品配备了高性能的光敏树脂体系，可以以专业级 3D 打印机的投入，获得工业级解决方案的零件性能，将应用边界由外观原型，拓展至功能原型、模具、夹治具，甚至小批量终端部件的加工，应用点更多，投资回报率更高。 Shape 1系列 Shape 1 系列包括 Shape 1和 Shape 1 HD两款机型，前者成型尺寸大，后者则更为精密。如果不满足于打印外观样件，但又希望以较低的投入，实现更深度的 3D 打印应用，那么，Shape 1系列是上佳选择。 3D打印在教育领域的市场机遇 作为高科技的代名词，3D打印技术近年来先后在一、二线城市被引进科研高校甚至中小学教育，开展3D打印教育，无论对3D打印公司还是学校来说，都是非常有利的。前者可以从打印机和服务中获利，而后者可以更好地培养青少年的实践能力，这是双赢的战略。 左右滑动查看更多Rayshape 3D打印助力校企合作图片 3D打印将颠覆传统的教育方式，英国著名教师戴夫怀特曾说过：“如果你能抓住学生的想象力，你就能抓住他们的注意力!”毫无疑问，3D打印可以帮助老师们做到这一点。 科技技术的进步与突破，首先需要有一大批感兴趣的人，学生无疑是最好的群体。他们颇具好奇心与创造力，通过对技术进行渐进式研究，提出自己的想法和创意，再加上不断发展技术的力量，这必将促进3D打印技术的进一步发展。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.低成本，高效率丨DLP 3D打印高强复杂结构最终用途部件 2.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 3.视频解读：如何应对大尺寸高性能材料3D打印带来的挑战 4.以面成型：让液态树脂、高分子粉末和金属材料3D打印的速度和规模呈百倍增长

nTopology是一款面向增材制造的高效设计平台，自推出之后获得了来自航空航天与国防、医疗、汽车以及消费产品领域的广泛用户。作为nTopology的大中华地区建立独家战略合作伙伴，安世亚太将于2021年10月14日组织召开“nTopology助力DfAM设计线上研讨会”，带来更直观的产品和技术体验。 基于增材设计思维创造的产品通常具有非常复杂的结构，设计仿真过程中会遇到很多问题和挑战。例如应用传统CAD软件生成复杂晶胞过程存在结构困难、模型修改过程重复劳动、点阵结构存储时数据量庞大、设计模型与打印设备之间需要数据格式转换等等问题。全面解决增材设计过程各种难题的增材设计平台nTopology应运而生。 nTopology是一款面向增材制造的高效设计平台，拥有超高的鲁棒性和响应速度。平台预置了大量增材制造常用设计工具包，工程师通过调用若干个预置工具包、或自主开发定制的工具包，建立一个工作流，实现复杂几何结构的参数化设计。nTopology集合了的强大几何建模和仿真分析功能，并充分考虑增材制造的工艺特点，帮助工程师快速掌握面向增材制造的设计方法，充分发挥增材制造带来的广阔自由度，同时可重复使用的工作流使得设计流程自动化，大大提高设计效率。有了nTopology技术的补足，DfAM增材制造设计底层技术也更趋完整。 2021年10月14日，“nTopology助力DfAM设计线上研讨会”欢迎更多关注增材技术发展，有增材设计需求的设计、科研人员及管理者免费参与，一起了解增材设计思维新的技术应用工具和方法。1会议时间10月14日 14:00-15:002会议日程 主题 时间 主讲人 1 DfAM设计方法及软件工具经验分享 10分钟 寿晓星 报告摘要：报告将分享安世亚太对DfAM设计方法的理解及现有面向增材制造的软件工具。 2 nTopology的功能及算法介绍 30分钟 朱志达 报告摘要：报告将分享nTopology的概要介绍，面向增材制造的功能与优势，以及客户价值。 3 nTopology的案例演示 10分钟 朱志达 报告摘要：将演示轻量化设计、表面纹理、拓扑优化及工作流。 4 线上答疑 3参会方式方式一：方式二：查看文末海报获取直播间地址；还可以加入申请试用群，会议当天可申请为期30天的nTopology免费试用！4演讲人 寿晓星，法国化工过程硕士学位，安世亚太DfAM赋能业务部负责人。主要负责公司在增材赋能领域的业务推广工作。17年参与集团增材板块业务孵化及技术、业务推广、运营管理等工作。拥有10余年石油化工、核、机械行业工程咨询经历。荷兰海洋工程公司、英国咨询公司工作经历。 朱志达，中南林业科技大学热能与动力工程学士学位，安世亚太创成式设计工程师。着力于表面纹理、随形流道的创成式设计研究。2年内燃机研发经验，3年电子产品结构设计和热设计经验。熟悉产品开发流程，曾参与和领导多个产品的开发全流程。 10月14日“nTopology助力DfAM设计线上研讨会”，会议当天还可申请为期30天的nTopology免费试用~详情见图内！ 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.一款小程序，用于评估工业零件的增材制造潜力及工艺可行性 2.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 3.大型零件增材制造整合设计，看GE增材高级设计工程师如何说 4.贯通材料、设计和速度，打开3D打印应用的大门

奥地利工程公司和OEM初创公司Incus已与欧洲航天局（ESA）建立合作伙伴关系，探索如何处理月球表面可用的废金属用于制造月球站3D打印备件。 陶瓷3D打印专家Lithoz和德国航天技术集团（OHB）也将参与这个为期18个月的项目。在此期间，合作伙伴将在微重力环境中共同开发和测试Incus基于光刻的金属制造(LMM)3D打印技术，并评估处理月球表面可用废金属以生产高质量零件的可行性。 自给自足的备件供应能力促使欧空局调查从生产废料和报废部件中提取的现有月球表面材料的使用和再利用可能性。能够使用这些资源为月球航天器等制造备件，可以显著降低来自地球的货运任务的成本和数量，同时最大限度地减少生产浪费。 基于LMM工艺的3D打印材料 Incus基于光刻的LMM金属3D打印工艺，根据光聚合原理生产高精度零件生坯，其原料为金属粉末和光敏聚合物的混合体。通过掩模曝光，可以精确快速地成型整个层面，聚合物粘结剂选择性的在局部交联，将金属粉末粘结在一起；打印完的生坯经历脱脂和烧结后可以形成致密化的零件。Incus的技术能够处理“不可焊接”金属，粉末颗粒的尺寸可小至20µm。 该工艺所生产的零件具有与金属注射成型制造的零件相似的材料特性和“出色”的表面质量。现在，通过与ESA、Lithoz和OHB的最新合作，将在微重力环境中探索该工艺生产空间站或月球站备件的使用潜力。 通过LMM工艺生产的3D打印部件 Incus的LMM技术被选择用于该项目，因为它能够从回收的金属废料中生产备件。合作伙伴希望这种能力可以潜在地利用月球上可用的废金属回收粉末，该项目将测试LMM技术在太空中的使用能力。 除此之外，LMM工艺使用糊状物或悬浮液作为原料，不依赖于使用高度球形的气体雾化粉末或支撑结构，与此同时，打印的组件不需要复杂的后处理过程，增加了工艺的易用性。 Lithoz材料开发主管表示，Incus和Lithoz开发的光刻技术允许将高精度3D打印与高性能金属和陶瓷相结合，同时仍然保持极高的资源效率。虽然这些技术在地球上能够成功应用，但该项目对于填补技术空白和在太空环境中实施增材制造至关重要。 通过LMM工艺生产的3D打印部件 该项目的最终目标是评估如何通过LMM技术处理月球表面可用的废金属，以在零废物过程中生产高质量零件。在18个月的时间里，合作伙伴将探索太空环境的限制（例如金属粉末可能被月球尘埃污染）如何影响打印过程。 该项目还将评估杂质对烧结和打印部件最终微观结构的影响，以确定微重力下LMM工艺的最佳粘结剂含量和类型。通过这种方式，合作伙伴将寻求在空间中为备件生产开发可持续的制造链。 OHB系统载人航天系统的相关人员表示，“通过利用现有的月球表面材料和回收月球基础废金属来减少我们对地球的依赖是保证可持续定居的唯一解决方案。该项目和LMM工艺便是为此进行的探索，并有机会获得成功。” END 近年来，多个国家航天机构在寻求在月球上建立永久存在时，增加了对增材制造的兴趣。因此，关于如何利用风化层等现场材料制造相关结构的研究工作已经升级。 来自布伦瑞克技术大学的科学家探索了在零重力下使用月球风化层进行3D打印的可能性；而美国建筑公司ICON近期获得了NASA的合同，以开发太空结构3D打印机；俄罗斯航天局已经试验了由月球材料制成的3D打印结构；美国宇航局正在进行采用月球风化层3D打印建筑结构的可行性。 未来，中国也将建立月球永久基地，而此前由嫦娥五号带回的月壤将成为我国开展相关3D打印研究的重要基础。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.基于立体光刻的超精密金属3D打印技术 2.迄今最高：立体光刻3D打印强度超1GPa的氧化铝陶瓷 3.专访中科院太空制造技术团队：介绍太空立体光刻3D打印的意义 4.金属3D打印工艺的发展：从SLM、3DP、FDM到DLP

铜及铜合金是一类有重要应用的关键材料。由于具有优良的导热、导电、延展、耐腐蚀等特性，铜在航空航天、武器装备某些应用场合是必选材料。在增材制造中，铜材料应用较晚，但近年来呈现快速发展趋势，尤其国防军工领域铜合金增材制造应用不断取得重要进展，更促进了铜材料增材制造的发展。近两年增材制造行业能够明显感受到铜合金需求的增长，不断有新用户着手开发铜合金增材制造应用，材料也从早期易于成型的铸造锡青铜转向纯铜和各类高强高导铜。有研究报告称，2019-2027年期间，全球铜增材制造市场将以51%的年复合增长率增长。尽管当前铜合金打印还存在诸多工艺和材料问题，但可以预见，铜在金属增材制造中将占有一席之地。 2020年按市场分布的铜粉出货量占比（公斤）（来源：SmarTech） 目前许多国外知名增材制造厂家已经将铜材料纳入到自己的产品目录当中。比较有代表性的是EOS在2020年公布了纯Cu和CuCrZr的数据手册，2021年又推出两类材料的AMCM（EOS旗下子公司，生产定制设备，Additive Manufacturing Customized Machine）版本。SLM Solutions陆续上线CuSn10、CuCrZr产品数据，2019年该公司推出兼顾强度和导电导热性的CuNi2SiCr产品，可用于模具和电气领域，成为增材制造铜合金材料中一项重磅产品。材料厂家TLS Technik、m4p、Sandvik、Makin等公司都公布有自己的增材制造铜合金产品。目前增材制造用铜及铜合金材料集中于纯Cu、CuSn10、CuCrZr和CuNi2SiCr，虽然CuNiSn、CuCr、CuCrNb、CuAlFeNi等材料也有相关增材制造研究与应用，但应用程度还不及前四类产品。有研粉末新材料股份有限公司（简称“有研粉材”，股票代码 688456）是国内最大的铜粉供应商，年销售各类铜及铜合金粉末超3万吨，旗下子公司北京康普锡威在国内较早开展了增材制造用铜及铜合金粉末的研究与应用，目前已形成较全系列的增材制造专用铜及铜合金粉末产品，包括纯Cu、CuSn10、CuCrZr、CuNi2SiCr、CuAlFeNi等，在航空航天、模具、电气等领域取得了重要应用。 1、纯Cu 相对于铜合金，纯Cu的优势是其导电和导热性，因为各类铜合金在铜中添加元素后必然会损失导电导热。由于纯铜在常规1064nm波长即所谓红光波长下吸收率较低，不易实现致密，因此纯Cu打印一直是一个难题。目前的解决方法一是利用短波长激光，如TRUMPF的515nm绿光激光设备，另一个是提高功率，如EOS的AMCM设备搭载了1Kw激光器用于纯铜打印。无论是哪种类型设备打印，想要获得高致密度或者说高导电导热纯铜制件都需要原料粉末保持高纯净度的同时还具有更易实现致密化的粉末特性，如粒径分布合理，流动性好，松装密度高等特点。就纯铜粉末制备而言，保持材料高纯度同时保持高球形度是追求目标。 2、CuSn10 CuSn10作为一种铸造锡青铜易于成型，很多涉及铜材料的模型或工艺品打印选用CuSn10材料。CuSn10合金强度较高，耐磨和耐腐蚀性能优良，可以用于制造叶片、齿轮等耐磨零件，但其导电导热性能不高，因此对于有导电或导热要求一般不选用CuSn10。CuSn10属于目前增材制造铜合金材料中的常规产品。 3、CuCrZr 火箭发动机是铜合金的典型应用场景。发动机内衬及相关零部件材料要求极高，一方面由于燃烧室燃烧温度极高（超过3000℃），另一方面高温高压及高速燃气对材料有很强的侵蚀。CuCr合金是一种典型的沉淀强化型铜合金，而Zr元素的加入可以促进Cr相析出，改善析出相分布，同时Zr与Cu形成的铜锆化合物可起到沉淀强化的作用，因此CuCrZr合金力学性能优异，可以用于火箭发动机零部件制造。近年来国内航天单位围绕火箭发动机推力室零件的增材制造开展了较多研究和开发工作，CuCrZr是当前可选材料。值得一提的是，火箭发动机零件用铜合金材料仍在不断更新迭代之中，CuZr、CuCr、CuAgZr、CuCrNb等材料陆续都有应用研究，尤其是美国NASA正在进行增材制造验证的GRcop-42（Cu-4Cr-2Nb at%），有望将火箭发动机燃烧室材料提升至新的等级。 4、CuNi2SiCr SLM Solutions公司于2019年推出CuNi2SiCr铜合金材料产品，该材料是一种可热处理硬化合金，具有高强度以及电导率和导热率的平衡组合，同时合金中包括镍和硅成分，具有很高的耐腐蚀性和耐磨性。CuNi2SiCr本身不是一个新成分，该材料对应美标C18000合金，SLM Solutions公司率先将该材料用于增材制造并开展了材料鉴定和参数验证工作，为增材制造铜合金家族增加了一项重要成员。CuNi2SiCr热处理后的强度明显高于CuCrZr等材料，同时还能保持一定的导热率和导电率，已经能够满足部分模具制造要求和导电件要求，因此在模具和电气领域将有重要应用。 END 相对于如钛、铝、高温合金等产品，铜及铜合金的增材制造还不成熟。EOS自2019年为材料产品引入类似技术储备水平（TRL，Technology Readiness Level）的概念，目前两类铜材料标记为3级，属于验证通过水平，而IN718、AlSi10Mg等产品一般为7-9级。现阶段增材制造已经从模型验证逐渐转向产品制造，增材制造材料将进入根据应用选择或设计材料的阶段，铜及铜合金材料的更新迭代体现更为明显。可以预见随着工艺和材料的不断进步，铜材料的增材制造应用将会提升至一个新的水平。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.铝和钛：航空航天增材制造的绝佳选择 2.Inconel 718：用于增材制造的主力材料 3.延伸率32.4%，无须热等静压，一种专有的铜合金3D打印技术 4.纯铜3D打印工艺的发展：从SLM、3DP、FDM到DLP