技术不断发展，3D打印技术的应用可能性就越来越多。在汽车行业，轮胎制造商米其林运用该技术推出了使用寿命更长、针对性更强的全3D打印轮胎。在最近的2021年慕尼黑IAA商用车展上，米其林首次将3D打印轮胎（Uptis）用在了家用汽车上。他们在一辆Mini电动车上装配了这种轮胎，并提供给人们试乘。据反馈，3D打印轮胎的舒适度和普通轮胎没有什么区别。 这种轮胎采用复合橡胶和树脂嵌入式玻璃纤维的混合材料为主，其中46%为可持续材料，包含回收得来的143个酸奶杯和大约12.5个PET瓶，通过3D打印技术制造而成。 米其林的目标是，到2024年首批包含回收酸奶杯和PET瓶的轮胎投入生产，每年回收约40亿个PET瓶作为轮胎原材料，到2050年使用100%的可持续材料生产轮胎。 据介绍，3D打印的Uptis轮胎胎纹与普通轮胎类似，看起来并没有什么特别之处，但是没有侧壁，取代它的是一些镂空的波浪形缓冲结构。同时，轮胎配有一个特制的铝合金轮毂，可以像普通车轮一样安装在汽车上。虽然比传统的车轮重了约7%，但是抗冲击能力更强，使用寿命更长。 除此之外，轮胎抓地性能也没有太多改变。重要的是，从此车上再也不需要备胎了，因为它永远也不会爆胎，上尖角的马路边完全不用担心。甚至，开车压过钉子也毫发无伤，普通的小石子路况更是没问题。 据称，在这款轮胎在高速公路上跑完全没问题，最高速度可达210公里每小时。除了消除爆胎风险和定期检查轮胎压力以确保良好的操控性（以及防止不均匀磨损之外，米其林的无气技术还可以对环境产生重大影响。由于爆胎或其他问题，每年必须丢弃大约2亿条轮胎——相当于200座埃菲尔铁塔的重量。 尽管与传统轮胎相比，它需要更多的资源来制造，但当原始轮胎磨损时，通过在轮胎底部添加新胎面，Uptis也可以多次使用，从而限制其整体的环境影响。 目前，米其林已与通用汽车达成合作，设计并销售用于家庭乘用车使用的无气轮胎，2024年第一批产品有望推向市场，它们将可选地用于特定的通用汽车车型。 雪佛兰Bolt EV车已经安装了这种轮胎，正在密歇根州东南部进行测试。预计，也会在2024年上市。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.通过光束整形，3D打印更光滑、孔隙率更低的超高密度零件 2.从实验室走向生产线，3D打印的未来就是汽车轻量化的未来 3.德国推动汽车产业金属3D打印工业化集成 增强制造业强国地位 4.FDM 3D打印技术如何助力汽车行业应用

尽管基于激光的3D打印技术通过极大地扩展设计复杂性彻底改变了金属零件的生产方式，但不可否认传统上用于金属打印的激光束尚不完美，可能导致缺陷和较差的机械性能。劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员正在探索高功率激光打印（如粉末床激光熔融L-PBF）中常用的高斯光束的替代形状，以解决此问题。他们的最新研究被发表在《Science Advances》上。 传统高斯光束的缺点与贝塞尔光束 据LLNL研究人员称，在L-PBF 3D打印过程中使用高斯光束会导致激光与金属粉末相遇处产生较大的温度梯度和复杂的熔池不稳定性。传统激光光束会产生强烈的蒸气，并在构建过程中在金属基底中形成一个深腔，即形成钥匙孔。匙孔会在熔池中产生气泡，形成气孔，导致成品零件的机械性能下降。 近年来，该领域进行了大量研究以减少金属激光粉末床熔融过程中产生的缺陷，如使用LED光源代替激光器来熔化粉末、开发“智能”基板以及更好地平衡构建室内的热量以减少组件的残余应力和变形。 而LLNL 的团队在正在研究相对低成本的激光束整形方法来增强L-PBF打印工艺并减少打印金属部件的孔隙率。 高斯和贝塞尔光束形状的强度分布 LLNL研究科学家Tumkur Umanath表示，使用高斯光束特别像用喷火器来烹饪食物——难以很好地控制热量在目标材料周围沉积。而使用贝塞尔光束，则可以显著扩展激光扫描参数，避免传统光束带来的诸多问题。通过将一部分能量从中心重新分散出去，从而可以设计热剖面、降低热梯度，以助力微观结构晶粒细化，最终形成更光滑的表面、获得更致密的元件。 传统光束的另一个缺点是它们在传播时易衍射，而贝塞尔光束因其非衍射特性提供了更大的焦深。研究人员使用贝塞尔光束时观察到工件相对于激光焦点的贴装公差增加。对于工业系统来说，贴装是一项挑战，因为工业系统通常依赖昂贵且敏感的技术，在每层金属粉末沉积时，将其定位在聚焦光束的焦深内。 光束整形对熔池尺寸的影响（A - 高斯光束，B - 贝塞尔光束） Tumkur解释道，贝塞尔光束因其无衍射和自修复特性，已被广泛应用于成像、显微镜和其他光学应用中，但光束整形在激光制造应用中还未普及。这项研究解决了金属增材制造领域中光学物理和材料工程之间脱节的问题，通过整合、设计光束形状来实现对熔池动力学的控制。 3D打印表面更光滑、孔隙率更低的超高密度部件 为了获得贝塞尔光束形状，LLML研究人员将激光穿过两个锥形透镜进行整形，然后让它穿过其他光学器件和扫描器，在中心光束周围形成环状。研究人员使用实验室的商用3D打印机，用该实验装置从不锈钢粉末中打印出了立方体和其他形状。 轴棱锥对安装在聚焦光学元件之前，以在焦点（打印）平面上生成零阶贝塞尔光束分布 为了研究激光束整形实验的效果，研究人员使用了高速成像。对熔池动力学的观察表明熔池湍流显著减少，而飞溅（在构建过程中从激光路径飞出的熔融金属颗粒）也显著减少。飞溅往往会导致金属3D打印部件中的孔隙形成，因此减少这种影响的事实可能是改进L-PBF工艺的积极因素。 当使用贝塞尔光束进行打印时，熔池纵横比更大，并且在广泛的扫描参数空间中出现锁孔的倾向显著降低 单道扫描过程中，飞溅物的喷射速度 该研究的首席研究员 Ibo Matthews 表示，长期以来，业界一直在寻求提高对L-PBF 过程控制的能力，以最大限度减少缺陷。在激光传播路径中中引入复杂的结构增加了灵活性，可以精确控制激光与材料的相互作用、热沉积以及最终的打印质量。 该团队还进行了各种机械研究和模拟，发现使用贝塞尔光束比传统高斯光束制造的零件更致密、更坚固，并且具有更强大的拉伸性能。 研究人员模拟了高斯和贝塞尔光束与金属粉末单道扫描过程中的相互作用，其中贝塞尔光束表现出比高斯光束更好的热梯度。因此，据估计这会促进更好的微观结构形成，同时避免产生“热点”——它是形成深熔池并形成孔隙的重要因素。 光束整形对机械性能的影响：用 ( A ) 高斯和 ( B ) 贝塞尔光束打印的立方体的平均表面粗糙度值 ( S a )，作为各自相对密度的函数。数据点颜色映射到入射能量密度 (Δ H / h s ) 值。BD 表示原理图中的构建方向。使用 ( C ) 高斯和 ( D ) 贝塞尔光束打印试样的屈服应力 (YS)（黑色标记）和均匀伸长率（UE） 通过结合简单的光学元件进行光束整形来提高L-PBF 3D 打印金属部件的质量，具有更高的成本效益。同时无需使用高斯光束构建的部件所需的昂贵且耗时的后处理技术。 “光束整形只是LLNL正在研究的提高3D打印金属零件质量的诸多途径其中的一个，该方法通过整合简单的光学元件，可以减少高斯光束制造零件通常需要的后处理技术所涉及的费用、缩短时间，比交替扫描成本更具明显优势。坚固且无缺陷的零件生产以及以经济高效的方式印刷大型结构是大势所趋。为了使3D打印真正与工业标准兼容、超越传统的制造方法、避免交替扫描技术带来的集成性挑战，需要不断探索光束整形，使其广泛应用于各种金属的印刷，并将其纳入商业3D打印系统。” END 该项工作表明，贝塞尔光束等替代形状可以缓解LBPF技术中的主要问题——激光与金属粉末相遇时会出现较大的热梯度和不稳定的复杂熔池。 作为与通用电气全球研发中心持续合作的一部分，LLNL的研究人员目前正在试验其他光束整形策略，并计划研究复杂的激光束和偏振整形方法，以更好地控制零件的质量。 文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abg9358#F6欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.GE增材：具有增强后处理和质量控制的金属3D打印 2.美奥本大学与EOS深入研究3D打印铝合金部件的结构完整性 3.多位知名学者联合综述：金属增材制造过程中的微观结构演变和多阶段控制 4.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

随着人类探索深空的脚步不断延伸，航空航天等高性能构件需要在更极端的条件下服役。为了获得更优更强的整体性能、更优更好的行业解决方案，航空航天构件发展向大型化、一体化、复杂化迈进。 金属3D打印实现了相关材料制件的高性能、高精度、复杂结构等成形要求，成形产品在表面特性、几何特性、机械特性等关键指标均处于行业先进水平，具有“大（成形尺寸大）”、“优（优化设计）”、“特（新材料和特殊结构）”、“精（高精度）”的特点。而这些特点在本次航展期间表现的淋漓尽致。本期，3D打印技术参考揭秘展会期间，铂力特所展出的大尺寸3D打印航空航天金属零部件背后的制造密码。 1.支架缩比件 材料：铝合金 尺寸：φ940mm×60mm 重量：36kg 机时：36h 设备：W2520A 技术说明：针对支架尺寸大、轻量化、减振等需求，采用电弧增材制造技术一体打印支架优化结构，并结合减材加工保证产品精度。该支架缩比件直径940mm，在实际生产中，铂力特可打印出直径数米的支架。 该结构具有大幅面的薄壁筋结构，打印时易产生变形，导致尺寸加工余量不足；而且工艺上，成形路径复杂，易产生未熔合，弧坑、裂纹等缺陷，导致性能降低或不达标。针对这些问题，工艺人员提出了具体的解决措施：1.利用基材的尺寸对零件进行刚性约束；2.对零件基材进行适当预热，减少温度梯度；3.对零件结构进行分区，合理规划打印方式减少应力叠加产生的变形；4.打印策略优化，通过分块，分区扫描策略优化。通过以上措施，有效控制了整体变形情况。 2. 发动机集成件 材料：高温合金 尺寸：820mm×820mm×400mm 重量：567kg（零件+基材），27kg（零件） 设备：BLT-S800 机时：175h 技术说明：该产品以航空发动机为基本构型载体，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，集成了典型轻量化特征、空间多尺度结构、异性曲面及流道等复杂特征，并实现了大尺寸部件与局部灵活可动性特征的整体制备。 该产品充分体现了增材制造产品的创新性设计理念及BLT大尺寸复杂多特征部件的加工工艺能力，展现了金属3D打印在航空航天领域的集成化、轻量化创新性设计及工程应用方面的突出优势。 3.长征五号缩比模型 材料：钛合金 尺寸：400mm×400mm×1400mm 重量：55Kg（零件+基材）12Kg（零件） 设备：BLT-S500 机时：150h 为庆祝长征五号顺利升空，铂力特以长征五号为灵感，对其外形做相关优化设计，利用BLT-S500一次性打印成功。 技术说明：该模型是在长征五号外轮廓基础上重新设计的优化结构零件，将典型的优化设计结构集合在同一个零件上，具有大尺寸、薄壁等特征。零件总高度1400mm，表面由格栅框架和连续曲面构成，内部附有异形管路，外部带有不同特征舵翼结构。 该零件一体化打印成形，整个零件高1400mm，重量仅有12kg，充分体现了铂力特拥有大尺寸高精度结构突出的实现能力。 4. 动舵面（局部） 材料：高温合金 尺寸：690mm×110mm×48mm 重量：12.5kg 设备：BLT-S600 技术说明：采用SLM工艺整体制造，内部采用点阵结构填充，零件减重的同时满足强度的要求。 5.石油钻探岩密探头 材料：不锈钢 尺寸：Φ90mm×812mm 重量：20.534kg 机时：327h 设备：BLT-S511 技术说明：岩性密度探头尺寸较长且结构不规则，采用增材制造SLM工艺可将探头一次成形，大幅降低后续加工量和加工难度。加工方式的升级，至少可节约60%以上的加工周期以及20%的加工成本。仪器产能可提高60%-70%，探头表面硬度可提高5%-6%，显著提高产品功能和经济效益。 6. 钛合金框 材料：钛合金 尺寸：1200mm×800mm×150mm 重量：45kg 机时：120h 设备：LSF-XA-BLT-VI-003 技术说明：零件为复杂框板结构，基于激光送粉成形技术成形。相比于传统制造工艺，激光送粉打印技术可实现零件生产周期短、生产成本低、材料利用率高等优点。且各项力学性能均符合锻件指标，可达到使用标准，对提升我国高端装备制造技术水平和国际竞争力具有重要战略意义和社会经济效益。 然而，激光同轴送粉打印柜板类大尺寸钛合金并非容易，其存在两个主要难点：其一，打印过程中产生的内应力大，导致零件变形，甚至开裂。其二，打印过程中，非平衡凝固组织的控制及内部冶金缺陷的控制。 针对以上情况，铂力特通过优化激光的扫描策略进行一级打印模型的处理，可实现降低打印过程产生的内应力，降低变形开裂的风险；然后通过优化打印的工艺参数，可控制凝固组织的晶粒形态一级内部的冶金缺陷，结合特定的热处理制度，最终可获得综合力学性能与锻件相当的钛合金零件。 7. 创新设计树 材料：钛合金 尺寸：400mm×400mm×1100mm 重量：2kg 机时：192h 设备：BLT-S500 技术说明：该产品基于功能优先的3D打印优化设计，充分展示了3D打印在集成设计方面的优势：功能优先、集成设计、仿生设计、减重能力、极限结构成形能力等，在航空、航天、汽车等领域的应用有广泛的应用前景。 END 在往期文章中，我们已经证明3D打印技术在我国运载火箭、航天器产品的制造过程中发挥的重要作用，以及航天科技集团旗下多个单位为实践该技术所付出的努力与取得的成果。作为国内仅有的科创板增材制造企业，铂力特是我国航空航天领域强有力的金属3D打印机制造商与服务提供商。 在探索3D打印应用范围广度的同时，铂力特也在探索零件成形尺寸的极限，力求为大尺寸零件提供金属增材制造解决方案。所生产的BLT-S500、BLT-S600等大型SLM设备解决了我国大型航空航天精密复杂构件的生产制造瓶颈问题；BLT-S310型号设备也通过了空中客车公司认证，成为空客A330机型增材制造项目主要设备；2021年，铂力特更是推出了十激光器大幅面金属3D打印机BLT-S800，为支持航天制造提供了更多的可能性。 未来，3D打印技术将更快的推动航空航天产业的发展与进步。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址：延伸阅读： 1.突出3D打印对航天制造的重要性：卢秉恒院士出席中国航天先进制造技术与装备发展论坛 2.“铂”之重器——铂力特推出十激光器BLT-S800 金属3D打印机 3.波音的采购合同——成为大尺寸金属3D打印制造商迈入航空航天领域的第一步 4.铝和钛：航空航天增材制造的绝佳选择

据中国航天科技集团9月24日消息：9月18日，中国航天科技集团有限公司一院与海南省国防科技工业办公室在海南海口联合举办第三届中国航天先进制造技术与装备发展论坛。 中国工程院院士卢秉恒、谭建荣，集团公司首席信息官王国庆等11位院士专家进行交流研讨。值得注意的是，卢院士的名字确实是排在首位的，因此可以看出航天科技集团对增材制造技术的重视程度。 集团公司党组成员、副总经理李洪表示，进入新发展阶段，航天制造要瞄准世界一流，在航天制造技术和航天制造装备上有新突破，在航天制造核心领域实现技术与装备的更新换代；要推动质量效益变革有效落地，以数字航天制造为途径，构建航天核心产品基于模型驱动的全三维全数字的制造体系；要实现航天制造模式转型升级，构建高效协同、开放共享的航天制造新体系，全面支撑航天强国建设战略目标的实现。 卢秉恒院士围绕着“3D打印在航天领域应用的前景”主题分享了他的想法。 近年来，3D打印技术已经在我国运载火箭、航天器产品的制造过程中发挥重要作用，一院211厂、三院159厂、三院31所、五院529厂、六院7103厂等均是该技术应用的典型代表。 2020年5月5日，中国航天科技集团长征五号B运载火箭首飞取得圆满成功，同期航天一院211厂研制的全3D打印芯级捆绑支座顺利通过飞行考核验证。捆绑支座是连接火箭芯级和助推器用于传导助推器巨大推力的关键产品，飞行时承载200余吨集中力。这是航天领域迄今为止集中力承载环境最“恶劣”的3D打印产品，也标志着211厂又一增材制造技术方向实力跃居国内先进行列。 航天五院529厂近年来针对“嫦娥”系列、火星探测器等新一代轻量化航天器发展需求，积极开展3D打印技术的研究与应用，取得了较好的效果。该厂采用3D打印技术制备的星敏支架、斜撑支架、主承力大底结构等产品，如今已经通过了地面测试和各项环境考核，逐步应用于空间站、深空探测航天器、运载火箭。利用3D打印技术，该厂已经完成20多个型号共计500余件产品的交付使用，有力地支撑了型号复杂形状结构产品的快速研制。 珠海航展上的航天产品（来自中国航天报） 航天六院7103厂(西安航天发动机厂)增材制造创新中心近日宣布突破航天液体动力领域3D打印全流程技术，实现了230余种复杂精密构件3D打印成型。其中，90余种构件通过整机热试车考核，30余种构件实现不同批量交付，已应用于长征系列运载火箭50余次发射任务和飞行试验，为我国“祝融号”火星车软着陆、载人空间站、月球探测和北斗导航等航天重大工程的实施提供了技术支持和保障。 在民营航天方面，2020年3月，北京宇航推进科技有限公司自主研制的沧龙一号液氧/LNG液体火箭发动机（CL-1）全尺寸涡轮泵完成装配及交付；2020年12月，零壹空间新型智能火箭姿控动力系统实验取得圆满成功，验证了3D打印技术一体化结构方案的合理性；2021年7月，国内首型使用3D打印技术制造的针栓式电动泵液氧煤油发动机——深蓝航天“星云-M”1号试验火箭完成首次垂直起飞和垂直降落的自由飞行试验，任务圆满成功。 蓝箭航天TQ-12火箭发动机在制造中也采用了3D打印技术 在空间在轨增材制造方面，2020年宇航领域十大科学问题和技术难题发布，面向空间超大型天线结构的在轨增材制造技术与超大型空间光学装置在轨组装和维护技术被纳入其中。这两项技术，均属于空间在轨制造范畴。随着我国空间站逐渐建造完成，中国擎天巨臂”——空间站机械臂将为在轨增材制造创建无限可能。 在航空方面，我国新一代军机普遍使用3D打印技术。从C919民航客机到翼龙无人机、运20大型运输机，再到歼20、歼31等战斗机，3D打印技术的应用覆盖研发到制造的整个过程。有关资料显示，3D打印服务制造商光韵达通宇航空是成飞的外协供应商；而沈飞则已经将该技术的应用达到了规模化的程度。 END 航空航天领域作为工业综合体系的象征之一，也是国家科技与军事的重要体现形式之一，因此世界各主要大国在这一领域的竞争十分激烈，都试图以更快的速度研发出更加先进的航空航天装备，使自己在竞争中处于不败之地。而3D打印技术让高性能金属零部件，尤其是高性能大构建的制造流程大为缩短。无需研发零件制造过程中使用的模具，这样就可以极大地缩短产品研发制造周期。 在未来，3D打印技术在航空航天领域的应用将在逐步完善法律法规与行业标准的基础上，更多以技术渐进式发展的方式推动航空航天产业的进步。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.与航空航天用户绑定，3D打印服务商获发展契机 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.航空航天领域增材制造四类典型结构及发展趋势 4.系统论述航空航天增材制造3类典型材料及应用挑战

粘结剂喷射技术诞生于上世纪90年代，其在制造速度和制造成本上都具有显著优势。该技术领域的独角兽企业Desktop Metal，自2015年成立以来不断凭借独特的技术特点和宣传能力成功造势。尤其是一段Production System™的运行视频，让整个3D打印制造领域印象深刻。 Production System™ 通过一种称之为anti ballistics的技术、打印条冗余和实时光学监测，实现零件质量的均一性和可重复性。结合视频内容及DM管网，3D打印技术参考对这些技术进行简要介绍。 1. 质量一致的粉末 无论粉末床熔融技术还是粘结剂喷射技术，都讲究粉末质量的一致性，它对于铺粉的均匀性以及零件的打印质量都会造成影响。 2. 振动式铺粉 粉末从料斗中洒落在粉床表面，然后由滚轴铺设并对粉床压实。官方指出，获得专利的anti ballistics技术旨在减少粉末床的干扰，大大减少3D打印过程中的可变性，同时增加了打印杆的使用寿命。这种专有的铺送粉过程保证了打印过程中粉末床的一致性并提高了整个粉末床的密度均匀性，从而保障了在单次和多次打印中零件质量的一致性。 恒定的铺粉过程保证打印床的一致性 获得专利的anti ballistics技术 - 旨在减少粉末床干扰 减少3D打印过程中层移和拖尾的方法 3. 打印条冗余 使用反捆扎机制（anti-banding）实现完全打印条冗余，打印条在各打印层之间重新对齐，确保可靠的粘结剂沉积避免打印过程中出现缺陷。这种机制消除了对基于喷嘴的硬冗余的需求，同时提高了可维护性。 打印条在层之间重新对齐 4. 实时打印床检查 顶置摄像头使用多角度成像监控每一层打印过程，包括打印缺陷和喷嘴性能，以此判断何时需要自动清洁打印头，最大限度地减少和防止每个构建过程中的零件缺陷。也有资料指出，这是喷头堵塞实时监测，喷头堵塞会造成产品中的缺陷，而实时的检测可以有效的避免这一缺陷的增加。 实时监控喷头状态避免缺陷产生 END 由于金属粉末并不会像在激光成型中那样容易粘附在零件表面，所以粘结剂喷射成型的金属零件无论上表面还是下表面均具有相同的表面质量，这对于零件的设计约束得到了进一步释放。可以说，粘结剂喷射技术所能成型的零件在复杂程度方面比粉末床熔融工艺可以更具灵活性。 然而，金属粘结剂喷射技术对材料、粘结剂以及打印工艺（包括粘结剂的喷射量、粉末中的压力分布、沉积时间等）、烧结制度、零件设计等等都有着重要的依赖关系。更多内容可参考《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》一文。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.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 2.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 3.基于粘结剂喷射和SLM的金属3D打印性能对比分析 4.ExOne、DM同时宣布突破铝合金粘结剂喷射3D打印

导读：3D打印技术作为现代工业4.0发展的代表之一，让传统制造业的“智能化”又上了一个新的高度。在齿科细分领域，3D打印智能制造满足了齿科产品高度定制化的属性，一种高效、灵活的数字化生产服务模式油然而生。 随着口腔产业数字化深入，处于信息加工环节的齿科技工厂往往最先面临转型挑战。但目前来看，业界对数字化的理解和实践进程仍然参差不齐。 当前，美国整体口腔市场规模约占全球口腔市场规模的55%，义齿行业的数字化进程走在最前沿，已从对齿科3D打印应用的摸索，逐步进入到了快速规模化的阶段。 ▲2015-2030（估计）年美国及国内齿科护理服务市场规模（十亿美元） 美国技工厂经历了硬件的可行性筛选阶段，对于3D打印已有深度理解，选择变得更为理性，以诊所需求、高还原、多应用、可靠性、高效率等多维度导向，开始从单一应用向数字化流程变革转变。 据2021年上半年口腔医疗企业财报，义齿加工龙头企业“现代牙科”表现十分亮眼，上半年公司全球总收入约14.5亿-14.9亿港元，同比增长约61.7-66.1%，净利实现了500%的涨幅，数字化浪潮下的黄金发展机遇可见一斑。 Microdental laboratory，就是现代牙科在北美市场的技工厂之一，经过多年的摸索，产品不断开发与迭代，从曾经的3D打印“小白”，逐渐成为了如今精通齿科数字化的专家。 2020年，新冠疫情危机与数字化机遇共存。追寻Microdental laboratory在这之中的发展轨迹，解码其与中国3D打印行业独角兽企业黑格科技的“化学反应”，探究数字化转型道道难关如何突破。 1. 角色转换，找准定位 Microdental laboratory目前拥有夜磨牙垫、数字矫治器、颌垫、数字化全口义齿、种植模型等成熟的数字化业务，经过一步步的摸索和验证，摸清了3D打印各项技术工艺，对市面上的设备、材料厂商做了深入的研究。 如今，Microdental laboratory已与刚接触3D打印时不同，只关注打印精度、效率、材料、便捷性等产品属性，而是从业务需求出发，逐渐明白什么才是最适合自己的，找准“增长密码”。 • 高精度、高细节还原度，齿科未来升级风向 一直以来，齿科行业的质检难关就在于原始数据的精确度。最大化还原患者口腔环境和设计结果，才是提高货品质量的根本。尤其是今天，临床患者的个性化需求更加多元，对Microdental laboratory的柔性制造能力、出品还原度提出了更高要求。 •更大比重转数字化量产，已成全局规划考验 随着业务的扩张，Microdental laboratory不仅需要提升现有应用的生产效率，还期望实现拓展其他多应用线的批量生产。如今，“批量化”已经不是增加几十台、几百台打印设备，投资更多的人员和物理空间就能实现，而需要解决材料、后处理、市场需求协同性成长问题。关键难题在于：从生产平台、生产管理系统、到整个工作流的运作，是否能够支撑更多细分应用的量产需求？ •精度、效率双向均衡，技术升级成必然 Microdental laboratory曾使用美国本土市占率较高的3D打印机，以透氧膜来改善反复剥离的效率低问题。 然而，打印速度只是生产过程中的一个环节，酷炫的技术并没有带来整体效率的提升，货件的精度、细节度也无法达到满意的效果。 2020年，黑格科技推出大幅面、高精度DLP打印机——A2D 4K，正迎合了Microdental laboratory兼备精细化质量与高产能的需求。 A2D 4K打印机具有±26.8um极致精度，像素点逾800w，细节还原度达到微米级，打印成品表面细腻，这使All-on-6导板等多种复杂应用的落地成为可能。 ▲1k打印机与4k打印机的细节度对比 同时，206 X 116MM的超大幅面，满版打印数量更多，实现了高精度和高吞吐量之间的平衡。Microdental laboratory认为：“在材料及系统稳定性方面，黑格科技的解决方案更有优势，成品质量可靠，缩短了制作周期，确保客户的整体交付时效性，帮助我们率先实现了数字化小批量到大规模的量产转型。” ▲A2D 4K打印牙模矩阵 2. 危中“求变”，强势破局 2020年正值美国新冠疫情肆虐，口腔医疗行业受创严重，行业遭遇系统性洗牌，人力、技术、资本通通遭遇瓶颈，齿科技工厂面临市场利润萎缩的生存难题。 此时，Microdental laboratory也遭遇了前所未有的危机，短短几个月内陆续有员工感染、隔离，反复的停工停产，生产节奏被迫打乱；同时，在美国政府派发疫情失业补贴的背景下，新员工的招聘变得尤为艰难。 随着在岗的生产人员越来越少，货件出品的压力越发增大，加剧了业务运作的不稳定性，但存量的市场竞争并没有因为疫情而停下。 对Microdental laboratory而言：明天和意外，不知道哪个会先来。 此时，Microdental laboratory选择使用A2D 4K搭配自动化生产HiVE模组，成为了危机中的突破口。 ▲Microdental laboratory的A2D 4K+HiVE生产系统 A2D 4K+HiVE自动化生产系统，具有夜间无人化生产功能，可实现7*24小时不间断生产，1台A2D 4K能达3台A2D 4K的工作量，确保工作流高效稳定。 以往，Microdental laboratory员工需要在凌晨4-5点上班，生产牙模以推进下一步工序，加急件的情况下，甚至需要在前一天夜晚安排人员值守打印。利用HiVE模组夜间无人化生产，可将更多工作前置，员工下班前，根据业务量调整夜晚自动打印时间段，无需人工值守，第二天即可轻松验收。 Microdental laboratory倚靠确定性强的自动化系统，让数据流程取代人工的重复、低效性工作，不仅实现对医疗品质的精益求精，更是一种行之有效的系统管理方式。 在增强生产抗风险能力的同时，危机也能转化为转机。当市场大范围生产节奏停滞的情况下，Microdental laboratory的自动化系统依旧能够稳定量产输出，实现逆向超越竞品。 3. 洞察未来，乘势而赢 齿科数字化的赛道，拼到最后大程度拼的是系统组织能力。 对于Microdental laboratory来说，积极求变，不断满足医生端的日新月异的诊疗需求，才能保持领先，不仅限于业务层面，更是对赛道趋势变化的思考。 如今，黑格A2D4K+HiVE自动化系统已帮助Microdental laboratory实现3D打印的量产过渡，未来还能够平滑进行升级，承接更多应用，确保业务的可拓展性。 此外，黑格科技强大的生态系统，从材料、生产、技术到运维服务全链条的闭环解决方案能力，也是取得Microdental laboratory信任的重要原因。Microdental laboratory可依据黑格产品链条生态迭代升级，实现业务扩张转型，无需耗费重新试错的精力和成本，确保自己始终处于齿科技术的前沿。 ▲黑格科技数字化齿科全链条生态 齿科数字化浪潮已至，转型升级路上，道道难关道道过，齿科企业若不能及时跟上步伐，将意味着被超越，被边缘化，甚至被淘汰。 目前在北美市场，现代牙科旗下两家义齿技工厂已配备了6台A2D…

9月23日，《Nature》官网发布了上海交通大学医学院附属第九人民医院戴尅戎院士王金武教授团队的生物3D打印项目专访。该团队长期致力于医学3D打印研究，包括3D打印术前模型、手术导板、植入物以及生物打印关节假体。他们的工作旨在改善中国估计1.4 亿关节疾病患者和每年约70万例关节置换手术的医疗效果。 戴尅戎院士与王金武教授 传统关节假体可能在10年内发生松动、断裂和感染等，从而导致假体失效和翻修手术。“生物3D打印在创造具有生理结构功能并能自我修复的组织器官方面，已经成为了一个极富有临床转化前景的工具，” 王金武教授介绍说， “然而目前也存在很大的挑战：除了高精度打印的要求外，还需制备优良特性的生物墨水以及构建生物活性微环境。”王金武教授牵头的科技部国家重点研发计划-生物3D打印项目包括了血管化仿生人工关节的研究，并准备进一步开展相关的临床试验和转化应用。该国家项目汇聚了来自全国各地的生物材料、打印设备和临床医学等研究方向的专家，涉及全国16个研究所的5个调查组。3D打印生物关节的兴起戴尅戎院士团队在2003年获得中国第一张个性化人工关节假体注册证，此后，新的个性化关节植入物迭代研究开始向更高的耐用性和生物活性方向发展，其中面临着血管化的难题——无血管长入导致细胞凋亡，是传统组织工程生物型关节假体失效的常见原因之一。王金武教授团队2021年在《Advanced Functional Materials》发表了一项研究表明，使用聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)、甲基丙烯酸明胶(GelMA)制造热响应性水凝胶支架，该支架在体温环境下收缩，无需复杂操作流程即可有效触发微尺度脉管系统的产生，最小直径可达50微米，确保了氧气和营养物质交换。 3D生物打印的关节实现血管化 类似的研究成果得益于该团队持续开发用于支持再生组织和器官的生物反应器。体内生物反应器可以在更大程度上模拟体内组织和器官环境，特别是在血管化关节方面。随着打印技术的发展、材料科学的整合和细胞生物学的推动，该团队致力于探索理想的生物3D打印支架，并优化细胞的微环境以促进血管生长。 3D生物打印的关节实现血管化 克服医疗植入挑战 在医学转化与临床应用方面，上海九院成立了中国第一个3D打印接诊中心，研究人员多方面自主构建并实现了世界领先的技术平台，包括数字仿生模型的建模软件、适用于不同组织的生物墨水、生物打印骨与软骨细胞存活维持系统等。 戴尅戎院士王金武教授团队在2018年牵头制定并发表了涵盖3D打印医疗器械的设计、制造和使用的专家共识。然而，临床转化的最后一公里不仅牵涉到创新技术应用的风险，还会受到尚未及时更新的医疗器械注册法规的阻碍。在2019年，该团队获得了注册人制度下第一张隶属上海交通大学的科研型企业转化的3D打印医疗器械注册证，由此成立上海交大创新器械注册中心以服务科研转化。 生物3D打印中心开发的机器人 为未来制定蓝图 通过政府、大学、医院和行业之间的协同合作，王金武教授团队正在构建一个由3D打印个性化医疗数据驱动的云平台，预计将为至少25000例患者提供服务。 除了生物打印机和原位打印机器人的研制外，该团队还开展实时细胞活动监测、支持细胞发育的细胞存活维持系统以及用于体外药物筛选的生物打印组织模型的研究，这些研发得到了国家重大科技基础设施（上海）的支持，该中心作为大型高端医疗设备关键技术转化的综合研究机构，可同时容纳100个研究小组进行药物和设备的研发。 该3D生物打印机配备了针对不同组织类型的喷嘴 临床转化型科学研究虽由创新驱动，但须符合伦理和临床安全要求，该团队已牵头制定了包括生物打印医疗器械在内的多项医学3D打印的相关标准，可作为安全和功效管理的国际参考，此外标准制定还须面向未来，以符合快速的技术创新要求。 国家医学转化中心 专家介绍 王金武，主任医师，医学博士，主任医师，教授，博导。现任上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科主任医师，上海交通大学生物医学工程学院教授，教育部数字医学临床转化教育部工程中心副主任，民政部智能控制与康复技术重点实验室副主任，转化医学国家重大科技基础设施（上海）创新医疗器械注册研究与临床转化服务中心主任，转化医学国家重大科技基础设施（上海）-数字医学与生物3D打印实验室主任，上海市卫计委骨与关节康复医学科重点学科带头人，上海交通大学康复辅具创新中心主任，十三五科技部国家重点研发计划首席科学家，上海市优秀技术带头人，中华医学会上海数字医学专科分会候任主委。先后承担了包括科技部重点研发计划（生物3D打印）、科技部“863”（高精度3D打印装备制造）与“973”（多级微纳骨修复生物材料）子课题、国家自然基金在内的国家级课题7项，省部级课题16项；同时领衔民政部3D打印康复辅具标准研究课题和上海市人民政府康复辅具产业发展策略研究课题各一项，参编专著20部（主编1部，副主编5部），在上海交大设立数字医学与3D打印前沿医工交叉转化研究生课程，第一作者发表包括SCI论文70余篇（其中Nature与Science旗下子刊共3篇）。 在戴尅戎院士的指导与支持下，率先申请到国内第一个3D打印医疗器械注册证，也是注册人制度下科研机构申请到的国内首张医疗器械注册证。 专长：复杂的肩关节周围骨折的微创治疗；肩关节镜下肩袖损伤与肩关节不稳的微创治疗；肩肘关节置换；3D打印康复辅具与骨关节内植物3D打印的临床转化，通过显微外科和定制式人工关节技术进行肩关节肿瘤的保肢治疗。 注：本文内容来自nature官网、九院3D打印中心王金武团队。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.生物医疗领域使用陶瓷3D打印面临的挑战 2.3D打印技术成医疗爆点，今后会如何发展？ 3.苏州纳米所在生物3D打印用于脊髓损伤修复研究方面获重要进展 4.3D生物打印的革命：会跳动的心脏，会呼吸的肺和会生长的骨

近日，由奥本大学和EOS北美工程师组成的研究小组，深入研究了构建方向对3D打印铝合金部件结构完整性的影响。 该团队对五种最流行的铝合金粉末进行了测试，包括AlSi10Mg、Scalmalloy、F357以及QuesTek和Addalloy® 5T (AD1) 公司生产的铝合金粉末。使用粉末床熔融3D打印技术，他们研究了构建方向如何改变部件微观结构、材料孔隙率和疲劳行为，这些属性都是材料是否适合高应力工业应用的影响因素。研究显示，铝合金在增材制造中的使用受到了极大关注，特别是在航空航天工业中，这使得越来越多与增材制造工艺更兼容的新型高强度铝合金不断涌现。但是，在将这些新开发的铝合金用于安全关键承重应用之前，对其结构完整性进行全面研究至关重要。 所研究铝合金的成分组成 五种铝合金粉末3D打印之后的SEM图像 铝合金在增材制造应用中的兴起 随着金属3D打印技术迅速成为汽车、国防和医疗保健等行业的战略应用技术，新材料创新不断涌现。尤其是铝合金，凭借高强度重量比、淬透性和出色耐腐蚀性的特点，使其成为航空航天和赛车运动领域各种应用的首选。 然而，奥本大学的研究人员表示，3D打印铝合金通常比其他材料更具挑战性。此类材料粉末颗粒轻、流动性差、易吸潮、导热性高，且极易氧化，这一系列问题增加了3D打印铝合金出现缺陷的风险——这些问题对任何材料的机械性能（尤其是疲劳性能）都是有害的。3D打印技术参考也曾在《制约铝合金3D打印应用的六大因素及国内外高强铝合金的商用进展》中进行了详细解读（链接http://amreference.com/?p=6566）。 当前已经证明，零件的构建方向是产生缺陷的类型、大小和频率的主要影响因素。这归因于不同构建方向下零件经历的热历史变化，因此有必要评估构建方向如何影响3D打印铝合金部件的疲劳行为。 由 Scalmalloy 制造的空气动力学赛车小翼 构建方向对结构完整性的影响 该研究在垂直和水平方向上3D打印了AlSi10Mg、Scalmalloy、QuesTek Al、AD1和AlF357样品。 首先，构建取向对铝合金部件的晶粒结构没有显著影响。然而，构建方向对缺陷具有明显的影响，水平试样的体积缺陷水平比垂直试样高得多。Scalmalloy 和AD1在垂直和水平构造方向之间的缺陷密度变化最小，这是由于这两种合金的热导率相对较低所致。 不同铝合金3D打印完成之后的热处理条件   LB-PBF铝合金的拉伸性能 将这些合金相互比较，无论构建方向如何，AD1铝合金在疲劳性能方面都优于AlSi10Mg、QuesTek Al和Al F357。这是由于AD1较低的缺陷密度、较高的拉伸强度和较高的伸长率所导致的结果。虽然水平方向构建的Scalmalloy零件的疲劳性能略低于水平方向AD1零件，但两种合金的垂直试样的疲劳寿命相当。 该研究总结道：“虽然这项研究并未提供整体疲劳性能，但五种不同方向制造的LB-PBF铝合金所得到的数据和知识可以帮助用户选择合适的铝合金种类。 五种合金水平结构的孔隙率明显高于垂直结构 END 根据SmarTech的介绍，铝合金占金属3D打印中所有金属粉末的消耗量（按体积计算）将从2014年的5.1%逐渐提高到2026年的11.7%左右。铝合金正在追赶上钛、镍和钢等材料，成为支持增材制造下一代发展的重要机遇。 更多内容客查询文章《Structural integrity of additively manufactured aluminum alloys: Effects of build orientation on microstructure, porosity, and fatigue behavior》，也可在QQ群下载。 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.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 2.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 3.国产「高流动性」3D打印铝合金粉末获批量应用 4.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

本文核心数据：3D打印产业规模、3D打印设备销售额、3D打印机销量、3D打印服务销售额、3D打印材料销售额、全球各国3D打印产业规模、全球主要3D打印企业出货量占比等。 1、市场规模：全球市场规模超120亿美元 Wohlers Associates是权威的全球3D产业研究机构，通过总结全球261家服务提供商、系统制造商和材料生产商的数据，《Wohlers Report 2021》指出，2020年全球3D打印市场规模达到127.58亿美元，相比2019年增长7.5%，低于此前21.2%的增长率。 主要是因为2020年全球范围内众多公司受到疫情影响，裁员、削减支出更是普遍，其中以业内最大的两家公司Stratasys和3D Systems最为典型。2020年，两家公司在整个行业所占比重为8.5%，而2019和2018年分别是10.7%和13.8%，呈现逐年下降的趋势，这也意味着，业内其他设备制造商正在崛起。 2、全球3D打印细分市场：服务成3D打印行业主要推动力 设备市场需求较稳定 ——3D打印产业结构：3D打印设备及服务占据主要市场 据《Wohlers Report 2021》数据，2020年，全球3D打印产业结构中，来自3D打印服务的收入约74.54亿美元，占比达59.29%，同比增长了20.3%;全球3D打印设备实现销售额30.14亿美元，占比达23.97%，与2019年的30.13亿美元基本持平;全球3D打印材料销售额为21.05亿美元，相比2019年的19.16亿美元，增长9.9%。 ——3D打印服务市场：3D打印服务及产品收入逐年上涨 据Wohlers Associates报告，2017-2020年全球3D打印服务市场规模不断增长。2020年3D打印服务市场规模约为74.54亿美元，比2019年的68.23亿美元增长了9.2%，该细分市场在2019年增长20.3%，2018年增长35.0%。同时，这一数值相当于整个市场规模的58.4%，也意味着服务已经成为行业发展的重要推动力量。其中，排除类似Stratasys或3D Systems等设备商的服务收入后，由专业服务提供商产生的收入为52.77亿美元，占服务总收入的71%。 据Wohlers Associates报告，2017-2020年全球3D打印产品市场规模不断增长，2020年，全球3D打印产业结构中，来自增材制造产品的收入是53.03亿美元，同比增长了5.1%。 ——3D打印设备市场需求稳定，仍有较大增长空间 根据《Wholers Report 2021》数据显示，2020年全球3D打印设备市场销售规模达到30.14亿美元，与2019年的30.13亿美元基本持平，主要系2020年全球在新冠疫情冲击下，销售渠道收到影响，全球打印设备市场规模增速有所减缓，随着疫情好转，全球经济稳步复苏，未来3D打印设备市场将快速增长。 近年来，金属3D打印机的工业应用增长迅速，根据Wohlers Associates发布的《Wohlers Report 2021》数据，2015-2019年全球3D金属打印机和桌面型打印机数量不断增长，2020年受疫情影响，有小幅下降。2020年销售了大约2169台金属打印机，同比下降6.8%。 近年来，3D打印设备制造商的数量增长迅速。2020年，全球有228家制造商生产和销售工业3D打印系统(价格高于5000美元)，与2019年相比，增加了15家，自2012年以来，工业系统制造商的数量增长了近7倍;2020年有37家公司的工业3D打印系统销量超过了100套。 228个系统制造商分布在世界各地，对比Wohlers报告2020和2021版，美国制造商数量保持47家不变，排名第一;德国增加2家到27家，排名第二;中国制造商的数量则减少7家下降至25家，排名第三。 ——3D打印材料市场规模快速增长 打印材料类型逐渐丰富 据wholers数据，2020年全球3D打印材料市场规模估计为21.05亿美元，包括工业和桌面系统的材料，不限于金属和高分子粉末、液态树脂、丝材和粒料等，该市场相比2019年的19.16亿美元增长9.9%。 其中，光敏聚合物的市场为6.349亿美元，相比2019年增加了3.8%;用于粉末床的热塑性聚合物市场为6.292亿美元，比2019年增长16.7%，这包括用于激光和高温粘结剂喷射成型工艺的粉末。两组数据对比发现，使用最多的3D打印材料可能将在未来几年内发生变化，高分子粉末即将超越光敏树脂成为最受欢迎的3D打印材料。 热塑性塑料丝材的销售额达到4.141亿美元，相比2019年的3.943亿美元，增长了5.0%;金属3D打印材料的收入增长了15.2%，达到约3.834亿美元，高于2019年的3.327亿美元。 3、全球3D打印市场竞争格局集中 中美占据主要市场 ——美国与中国市场规模占比合计接近50% 从图中可以看出，2019年美国3D打印产业规模占全球比重34.4%，中国为10.8%。作为3D打印起步较晚的中国，近几年，抓紧自主创新和研发，虽然和国外的技术还有一定差距，但也一步步朝着精细化和专业发展。当然，国内巨大的市场潜能，也吸引了不少国外3D打印行业巨头的目光和投资，进一步推动了中国3D打印产业的发展。 注：截止2021年7月5日，相关官方机构未披露2020年数据，因此上述3D打印产业区域结构情况仅结合2019年数据分析，仅供参考。 ——3D打印头部企业集中在美国 中国企业逐步抢占市场 在产品出货量方面，2019年全球工业3D打印企业一共销售了超过2.2万台工业3D打印系统(售价高于5000美元)，比2018年增长了14.7%。并且列出了工业级设备出货量排行榜，可知美国Stratasys公司的出货量占据榜首，来自中国大陆的联泰科技(Uniontech)、先临三维(Shining 3D)，来自中国台湾的XYZprinting入选。 注：截止2021年7月5日，相关官方机构未公布2020年数据，因此上述3D打印企业出货量情况仅结合2019年数据分析，仅供参考。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2020年全球3D打印市场规模（设备、材料、服务）发展情况 2.2020年3D打印10大应用、研究和重要事件 3.3D打印助力后疫情时代，梳理全球企业资源图谱，解析百亿美金市场现状 4.2021 TCT 3D打印展精品展品（二）：性能高，结构复杂，功能强大

据新华社官微报道：近期，中国科学院上海微系统所陶虎团队与上海交通大学夏小霞、钱志刚合作，成功用基因重组的蜘蛛丝蛋白3D打印出纳米机器人。相关研究成果被发表于《Nature Communications》。 据介绍，该技术加工精度可达14nm，接近天然丝蛋白单分子尺寸（~10nm），较之前技术提升了1个数量级。 蜘蛛丝蛋白是具有极好的弹性和强度的蜘蛛丝的主要构成成分，包含甘氨酸、丙氨酸以及少量的丝氨酸，加上其它氨基酸单体蛋白质分子链构成。 蜘蛛丝中的不规则的蛋白质分子链（非晶区），使蜘蛛丝具有弹性；蜘蛛丝中规则的蛋白质分子链（结晶区），又使蜘蛛丝具有强度。 实验表明，一束由蜘蛛丝组成的绳子比同样粗细的钢丝绳还要坚韧，它能够承受比钢丝绳还多5倍的重量而不会断裂。 蜘蛛丝蛋白优异的机械强度为复杂三维纳米结构提供了关键支持，良好的生物相容性允许进一步通过功能化，实现可载药、可驱动、可降解的4D纳米功能器件（时空可变形），在智能仿生感知、药物递送纳米机器人、类器官芯片等研究领域具有明确的应用前景。 由于在自然界中获取大量蜘蛛丝非常困难，该团队创新开发基因重组蜘蛛丝蛋白光刻胶，通过优化重组蜘蛛丝基因片段和分子量，结合基于百万级数量电子的大规模仿真模拟，实时控制加速电压调控电子在丝蛋白光刻胶里的穿透深度、停留位置和能量吸收峰，实现了分子级别精度的真三维纳米功能器件直写。   据悉，该技术成果加工精度达到14纳米，这一技术有望用于智能仿生感知、药物递送纳米机器人等领域。 注：本文内容来自镁客网。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.结构易仿、制造不易、科学更难 | 史玉升教授团队的4D打印研究进展 2.史玉升教授团队顶刊综述：超材料的增材制造技术与发展趋势 3.美大学借助3D打印开发出新型轻便、可防止变形失效的超材料 4.装备：实现新型仿生/梯度结构设计，催生新概念武器装备