海绵状组织是阴茎的重要组成部分。具有完整海绵窦结构的健康海绵组织是维持阴茎正常勃起功能和泌尿功能的前提。作为末端器官，阴茎海绵体不能通过再生得到修复，而人工修复受伤海绵体往往会受到解刨学、美学、功能方面和伦理道德的挑战。因此，迫切需要探索一种有效的海绵体重建再生治疗方法。由于海绵窦的复杂结构和满足其生理功能所必需的特殊机械性能，用于海绵体修复的生物材料必须具有良好的加工性能，适当的机械性能和生物相容性。另外，海绵体的正常组织功能（例如勃起和射精），取决于海绵窦内微血管系统的正常循环和血液供应。因此微血管系统的重建在海绵体功能的恢复中起着至关重要的作用。生物工程血管化海绵体实现海绵体修复基于此，华南理工大学施雪涛教授和美国俄克拉荷马大学毛传斌教授构建了一种表面有肝素涂层的3D打印水凝胶支架，并向其中植入了缺氧诱导因子（HIF-1α）突变的肌源性干细胞（MDSCs），以制备生物工程血管化海绵体。将这种水凝胶支架植入海绵体缺损的兔模型中，显示出良好的生物相容性，无免疫排斥反应，支持血管组织向内生长并促进新血管生成以修复缺陷。对修复后海绵体组织的形态、海绵体内压力、弹性和收缩性的评价证明3D打印水凝胶支架不仅成功修复了阴茎缺损并恢复了阴茎勃起和射精功能，恢复了受伤雄兔的生殖能力。图1 兔海绵体损伤修复示意图生物工程血管化海绵体的制备鉴于调节血管生长因子的关键转录激活因子HIF-1α的表达对氧非常敏感，作者通过慢病毒转染基因突变技术制备了HIF-1α过表达的MDSCs（mHIF-1α MDSCs）。这种mHIF-1α MDSCs不仅在常氧和低氧状态下稳定且高水平地表达HIF-1α，而且在HIF-1α的调节下明显提高血管生成相关因子的表达，从而促进新血管的形成。此外，肝素是一种荷负电的多糖大分子，对血管生成因子具有良好的亲和力，可以通过结合血管生成蛋白，如血管内皮生长因子（VEGF），提高其稳定性，从而加速新生血管的形成。因此，作者首先利用2%甲基丙烯酸酯化透明质酸（HAMA）、15%甲基丙烯酰胺改性的明胶（GelMA）和0.5%光引发剂（12959）作为3D打印墨水，3D打印制备得到具有良好生物相容性和可降解性的3D打印水凝胶支架。然后利用聚赖氨酸（PLL）层层自组装的方式，将肝素沉积到3D打印的水凝胶支架上。最后将mHIF-1α MDSCs接种到肝素涂层支架上，再将其植入损伤的海绵体中（图1）。图2 细胞负载的3D水凝胶支架在裸鼠皮下植入的实验评价生物工程血管化海绵体促进血管再生由于3D打印水凝胶支架具有多尺度的多孔结构，类似于原始的阴茎海绵体组织。在植入后作者发现水凝胶支架材料与自体组织完全相容，无组织坏死（图2a）。作者进一步通过研究发现，负载mHIF-1α MDSCs和肝素的3D水凝胶支架中出现了最多的新生血管，并且在材料降解的同时，新生组织开始在整个支架上生长，填满支架的孔隙，从而保持甚至提高了支架的抗压强度。此外，3D打印水凝胶支架表面的肝素可以特异性结合血管生成因子，延长这些生长因子的有效时间，促进血管再生，增加组织中的血管密度（图2ef）。图3在修复的海绵体中检测ICP、MAP和器官浴试验生物工程血管化海绵体实现生理功能的恢复作者通过对3D打印水凝胶支架进行压缩试验和循环压缩试验发现，水凝胶支架的杨氏模量（40.14 ± 9.03 kPa）接近天然海绵体（〜20 kPa）。并且在20次循环压缩测试（应力高达40 kPa）后仍保持其原始机械性能，未出现任何损坏（在男性勃起功能中结构应力的升高范围为5.1-31.5 kPa）。证明阴茎结构应力的升高不会对植入支架造成损伤。此外，功能评价和组织学形态表明，HIF-1α变异MDSCs负载水凝胶支架可以实现受伤阴茎海绵体的修复，其腔内压力（ICP）和平均动脉压（MAP）均可类比于正常海绵体，并且相对最大收缩力（MCF）可达原体海绵体的77%（图3）。此外，被HIF-1α变异MDSCs负载水凝胶支架修复的雄性兔子通过交配在4个月内成功繁育出下一代（图4），而对照组的雄性兔子没有或只繁育出一只兔子，进一步证实其生理功能的恢复（包括勃起功能和射精功能）。图4 HIF-1α变异MDSCs负载水凝胶支架修复的雄性兔子生理功能的恢复总结与展望3D打印水凝胶支架成功修复海绵体缺损，恢复其勃起和射精功能，使模型兔恢复生殖能力。这种修复策略对于海绵体重建恢复男性生殖能力具有重要的价值。除了修复海绵体组织缺损外，这类3D打印支架还具有修复其他含血管组织的潜力（例如皮肤、鼻组织和心肌组织等）。来源：高分子科学前沿

由于工业应用领域的需求，3D打印材料的疲劳性能（尤其是超高周疲劳性能）和相应的疲劳机理成为增材制造研究领域亟待解决的科学问题之一。 在《EOS如何提高材料的疲劳性能》一文中，我们介绍了EOS通过优化的打印工艺配合热等静压来提高钛合金疲劳性能，而中科院力学所近期连发两篇论文不仅给出了增材制造零件特殊的疲劳机理，还从设计和制造两方面提出了提高疲劳性能的建议。本期，3D打印技术参考来介绍该研究的主要内容。 钛合金是工业应用的重要材料 中国科学院力学研究所金属材料微结构与力学性能课题组近期在增材制造钛合金(Ti-6Al-4V)疲劳特性上开展了系列研究工作。课题组对增材制造钛合金进行了疲劳性能测试，获得了材料高周及超高周疲劳性能。通过对疲劳断口观察，报道了增材制造钛合金高周及超高周疲劳裂纹均萌生于材料内部孔洞及未融合缺陷(与打印方向无关)，并形成“鱼眼状”断口形貌的新现象。这和传统锻造金属材料的疲劳特征与裂纹萌生机理大不相同。 高周、超高周疲劳测试试样   S-N曲线、超高周疲劳强度统计分布 根据裂纹源尺寸的分布特征，构建了疲劳性能与裂纹尺寸之间的统计关联。基于材料疲劳寿命数据和疲劳裂纹缺陷尺寸，进行了概率统计分析，得到该材料的高周、超高周疲劳失效概率与疲劳寿命、外加载荷的关系。此外，为进一步探索疲劳裂纹扩展特性，课题组利用原位疲劳加载装置，获得了不同温度下、不同制备取向的Ti-6Al-4V裂扩展速率，揭示了不同取向增材制造钛合金疲劳裂纹扩展的机制。 不同温度、不同制备取向，裂纹长度随疲劳周次变化 主要结论 1. 发现材料的疲劳性能与打印方向有关，水平打印试样的疲劳性能优于倾斜45度和垂直打印的试样，后者相比水平样品有更多和更大的缺陷和未熔颗粒。 2. SLM过程中形成的缺陷会影响裂纹的扩展行为，局部结构如缺陷和夹杂的不均匀性改变了裂纹扩展路径，降低了裂纹扩展速率。 3. SLM制备的Ti-6Al-4V试样的裂纹扩展速率随温度的升高而增大。高温下裂纹扩展过程中会产生大量二次裂纹。二次裂纹的分支释放了裂纹尖端的能量，从而减缓了裂纹的扩展。 采用SLM制造的复杂结构零件经常受到循环载荷的作用，疲劳强度是工程应用的一个基本特性。基于以上发现，为了提高零件的疲劳强度，首先要用有限元法进行力学分析，找出结构中的薄弱点，然后根据本研究的结论，选择有利于薄弱位置的打印方向，那么整个复杂零件的疲劳强度都会得到提高。 本项研究的结果为从构建方向的角度设计结构提供了一个方案，在更深入的研究中，还会涉及到结构设计优化的问题，这需要进一步的精确研究。 END 该研究不仅为增材制造钛合金的工程应用提供了有效的疲劳性能数据，同时，对于探索增材制造钛合金的裂纹萌生及扩展机制奠定了理论基础。 此外，该研究得到了国家自然科学基金重点项目、中科院率先行动计划项目支持。相关工作近期发表在疲劳研究领域期刊International Journal of Fatigue，并得到国际同行的高度评价，作者为钱桂安研究员。 注：部分内容参考自中科院之声，研究原文已上传。 欢迎转发 联系笔者：2396747576;技术交流和资料下载群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.看EOS如何提高材料的疲劳性能（内附一种无支撑工艺方案） 2.北航最新Science: 3D打印抗疲劳高性能材料—镍钛合金 3.今日Nature：新型3D打印超强材料—钛铜合金 4.快速热处理 | 可平衡3D打印钛合金的强度和延展性，大幅提升塑性

北京时间2020年5月31日03时22分，美国太空探索科技公司SpaceX用自家猎鹰9号火箭搭载“龙飞船”2号成功将两名宇航员送入太空，一级火箭成功回收。这是美国自2011年航天飞机计划结束以来，时隔9年再次成功发射载人飞船，SpaceX自此成为世界载人航天的第四位玩家，创造新历史。 本次发射的重要意义有两点： 自2011年美国航天飞机执行完最后一次任务退役后，美国失去了从本土出发的载人航天能力，只能依靠俄罗斯联盟号飞船前往国际空间站。SpaceX此次发射是非俄罗斯飞行器近十年首次进行载人飞行，不仅标志着美国载人航天能力的恢复，也标志着人类载人航天一个崭新时代的开始，SpaceX已独立并全面掌握了载人航天最重要的运载火箭、货运飞船和载人飞船等环节。 本次发射是NASA与SpaceX签订的“商业载人项目”的组成部分。这意味着此次的发射成功正式揭开了商业载人航天的大幕！ 猎鹰9号火箭和载人“龙飞船”上的3D打印技术2013年，马斯克介绍了公司计划如何使用Leap Motion控制器，Oculus Rift虚拟现实耳机和高端金属3D打印机为其Merlin火箭发动机制造零件。2014年，SpaceX开始在太空飞行硬件上使用3D打印技术。当年1月，该公司透露，猎鹰9号火箭装有3D打印的主氧化阀部件，这是SpaceX首次使用3D打印部件。该部件在高压液态氧下正常运行，并且能够承受高振动和低温。 猎鹰9号运载火箭9台发动机布局 载人“龙飞船”由美国宇航局委托SpaceX公司打造，高约6米，宽约3.7米，共4个舷窗，可以搭载7名宇航员，具有可重复使用、乘员运输能力强、内部空间大等特点。龙飞船自备动力逃逸，飞船侧壁安装有8台超级天龙座发动机系统（Super Draco逃逸发动机），两个为一组，互为备份，一旦发现火箭出现故障，“龙飞船”能瞬间被弹向安全区域后返回地面。 龙飞船 值得注意的是，Super Draco发动机的关键部件采用3D打印制造，借助该技术的复杂制造和集成制造优势，将之前几十个不同零部件缩减为三个，由镍基超合金通过激光3D打印制造而成，大大缩短了整个发动机的设计和制造周期。 马斯克公布采用3D打印制造龙飞船发动机 Merlin和SuperDraco发动机的开发对于SpaceX航天器的发展至关重要，它们成功的将宇航员送入了预定轨道。 在宇航服方面，此次载人“龙飞船”的宇航服重18斤左右，比普通宇航服减负1/3。外观为简约又大气的黑白拼接样式，大片感十足。黑色部分运用了聚酰胺纤维制成——弹性、柔韧性一流，这可使得宇航员不像以前一样被服装限制行动。白色部分运用了强化玻璃纤维制成，其特点为耐火耐高温，且抗酸碱性极强。 简洁的宇航服设计，科技含量无限 其中，宇航员的头盔使用3D打印技术定制制造，遮光罩、通风降温系统、耳机麦克风等都被隐藏其中，在保证安全可靠的前提下，不仅减轻了重量，也将成本压缩到极限。 宇航服对比 纳入Velo3D无支撑金属3D打印无论是在地球上还是在轨道上使用3D打印技术，SpaceX都没有丝毫放缓的迹象，并且专注于可扩展性和降低成本，这可能成为SpaceX工程学的一个重要组成部分。就在上个月，SpaceX的主要3D打印机供应商之一Velo3D暗示，SpaceX已开始将其机器用于特定组件生产，而这些组件在使用以前的技术制造时会遇到很大的问题。该公司进一步声称，SpaceX为火星星际飞船而开发下一代发动机的某些组件，将可能采用Velo3D的设备生产。 ‍Velo3D无支撑金属3D打印 与传统的SLM技术不同，Velo3D能够接近实现无支撑制造，实现在现有的金属3D打印机上无法制造的几何形状。其通过软硬件组合方案解决粉末床激光熔融技术所固有的许多挑战，包括设计限制、过程控制和一致性。此前已有霍尼韦尔等航空航天公司开始采用Velo3D的解决方案，SpaceX的大力加持，无疑证明了Velo3D的技术实力。 与传统制造方式相比，3D打印技术不仅可大幅度降低生产成本，还突破了传统制造工艺对于复杂形状的限制，它带来的是生产加工观念的革命性转变，对推动全球航空航天领域的发展起到了重要作用。 END SpaceX载人飞船的发射成功，对NASA也有着举足轻重的意义，预计一次载人任务的报价预计仅在1.6亿美元级别，单座位报价远低于俄罗斯和美国新一代飞船。曾经烧钱维持国际空间站载人航天发展的局面将得到一定改善，可节约一部分资金，支持更多商业航天发展，也为下一步着重从事的深空探测储备力量。 同时，随着世界三大载人航天大国进入新一代载人飞船同台竞技阶段，目前仅有美国和中国实现了共计三型飞船实际入轨测试，SpaceX的龙飞船、波音的星际客机(并未完全成功)和中国新载人飞船。但随着SpaceX实际载人任务的成功，美国在这一领域再次保持领先优势。不过需要说明的是，目前的SpaceX龙飞船主要定位于近地空间载人任务，和能够进一步执行深空载人任务的中美俄新一代主力载人飞船还有一定的技术差距。 注：本文部分内容参考太空精酿《SpaceX 首次发射载人火箭成功的意义与亮点》欢迎转发 联系笔者：2396747576;技术交流和资料下载群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.为规避SLM的制造局限性，航空航天公司选择新型金属3D打印机 2.梳理：新一代载人飞船试验船上的3D打印应用及技术来源 3.美国航空业成就GE增材，中国航天崛起能否再造铂力特？ 4.中国航天日 | 回顾2019年中国航天3D打印应用成就

2020年5月29日下午，中国载人航天工程办公室和中国航天科技集团有限公司在京举行新一代载人飞船试验船返回舱开舱仪式，与研制单位和搭载单位一道，共同见证搭载物品出舱。 此次搭载的货物达近千种，是载人航天工程历次任务中搭载物种类最多、重量最大的一次，其中包括陶瓷材料和纤维增强复合材料3D打印系统、3D打印的立方星部署器等。中国航天科技集团党组成员、副总经理杨保华宣布开舱，北京市方圆公证处对开舱仪式进行了现场公证。 在开舱仪式活动现场，载人航天工程总设计师周建平、副总设计师杨利伟，中国载人航天工程办公室主任郝淳，航天科技集团党组成员、副总经理杨保华等，向巴基斯坦驻华大使移交了搭载的巴基斯坦国旗，向阿根廷驻华公使移交了搭载的阿根廷国旗，向中科院空间应用工程与技术中心移交了陶瓷材料3D打印装置，向航天育种产业创新联盟移交了搭载的农作物、中草药等种子，向云南、宁夏和内蒙古移交了搭载的特色作物种子。 现场移交的还有时间触发控制电子系统试验装置、立方星试验部署器、采油微生物菌种和青少年科普试验物品等。 杨保华向五院502所移交搭载的时间触发控制电子系统试验装置。新飞船试验船在轨飞行期间，上述设备成功进行飞行试验。开舱之后，科研人员将对装置和数据进行分析，为后续科研提供支撑。 此外，五院研制的泄露碰撞检测系统和纤维复合材料太空3D打印系统也将在开舱后进行数据分析。 新飞船试验船返回舱开舱后，根据安排将取出“黑匣子”。这个“黑匣子”里面存储了涵盖整个飞行任务的大量数据，能够全面反映返回舱再入返回状态，是研制团队最期待获取的数据，对后续新飞船研制起到非常重要的作用。 新飞船的返回舱兼具载人和载货两种功能。此次试验船的返回舱，舱门右侧安装货架，能够验证部分载货设计技术；舱门左侧设有就餐区和卫生区，能够验证部分载人设计技术。 返回舱内的结构、材料都是为适应航天员长期在舱内生活设计、采用的。开舱后，设计人员将对相关区域进行检查，对微生物情况进行检测，为后续改进设计提供参考。 试验船返回舱开舱后还将进行首次返回舱返回后的加电测试，验证返回舱部分设备是否可以正常运行，为后续可重复使用提供相关数据支撑。 此外，新飞船试验船首次将高价值的星敏感器、星载计算机放入返回舱内带回地球，开舱后，科研人员将对这些设备进行检测，验证是否能正常使用，为后续可重复使用奠定基础。 中国载人航天工程立项实施至今，一直高度重视服务国计民生、提升综合效益。自神舟一号飞行任务开始，在历次任务中都搭载了具有科研价值或社会效益的公益项目，在带动科学研究、农业发展、产业升级和精准扶贫等方面发挥了积极的促进作用。 此次利用新一代载人飞船试验船飞行试验机会，搭载了有源科学试验、航天育种和空间生物实验，以及航天文化相关的近百个项目。 新一代载人飞船试验船，是我国面向空间站运营和载人月球探测任务全新研制的航天器，于5月5日由长征五号B运载火箭在中国文昌航天发射场发射升空，5月8日顺利返回东风着陆场，5月15日运抵北京。火箭和飞船分别由航天科技集团一院、五院抓总研制。 欢迎转发 联系笔者：2396747576;技术交流和资料下载群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.梳理：新一代载人飞船试验船上的3D打印应用及技术来源 2.迄今为止集中力承载环境最“恶劣”的航天3D打印应用通过飞行考核 3.关键结构件3D打印技术在新一代载人飞船中的应用 4.重磅：我国首次完成太空3D打印

近期，EOS开发了新的Ti64增材制造工艺，该工艺与热等静压热处理相结合，可产生出色的疲劳性能。该项目的目的是在实际的植入物设计中突出并测试这些疲劳特性，并将结果与传统锻造的Ti64股骨柄进行比较。 此外，EOS希望尽可能地促进后期处理的可操作性，并在打印策略中考虑这一目标，其开发了一种无支撑设计方案，值得我们思考和借鉴。 首次在3D打印的植入物上测量到如此高的疲劳性能疲劳测试根据ISO7206-6的要求，对股骨柄的颈部疲劳特性进行5340N负载下1000万次循环测试。在这项研究中，对2个增材制造的股骨柄进行了测试，并且都通过了1000万次循环。这表明这些3D打印的植入物在疲劳性能方面至少与传统锻造的Ti64股骨柄性能持平。这是首次在3D打印的植入物上测量到如此高的疲劳性能。 下面我们具体了解一下EOS如何实现骨科增材制造的技术飞跃。 一种免支撑的工艺设计策略为避免添加支撑并方便从基板上取下植入物（零件），工艺人员在股骨柄下端周围设计了“固定件”。该固定件的主要功能是对抗刮刀铺粉产生的作用力，对植入物起到保护（为了获得最高的力学性能，使用了HSS不锈钢刮刀以确保最佳的产品性能和始终如一的铺粉性能）。 固定件和股骨柄之间没有连接，留有0.2-0.3mm的间隙 该设计的重点是固定件和股骨柄之间没有连接，而是留有0.2-0.3mm的间隙。通过DOE试验确定了理想的间隙宽度。间隙的大小是在易于拆卸和牢固防止股骨柄因刮刀摩擦振动之间的权衡。由于固定件、粉末和股骨柄之间的摩擦力，股骨柄可以顺利打印。 3D打印技术参考此前曾介绍过EOS“圣诞树无支撑打印”技术，本研究就是基于此获得的灵感。在实际应用中将这些创新想法变为现实是非常有益的（可点击深色字体查看）。 在开始打印之前，研究人员首先对设计策略进行了仿真分析，包括检查刮刀的碰撞问题、可验证变形是否在公差范围内以及热应力，最终确认该设计切实可行，不会出现任何问题。 EOS采用Amphyon软件对股骨柄进行预变形仿真在开始打印任务之前进行模拟分析可避免“试错”，确保高质量打印，从而降低成本并缩短交货时间。 优化工艺+热等静压，提高疲劳性能股骨柄使用 EOS Titanium Ti64 Grade 23级粉末，40μm 层厚的工艺参数，在 EOS M 290 上制造。M290是是市场被认证过次数最多的工业级增材制造系统，设备的可靠性和可重复性正是具备优异疲劳性能所必须的，任何缺陷都会显著降低疲劳性能。EOS将来有可能进一步优化工艺以进行批量生产，考虑到股骨柄应用的独特要求，可能会提高制造速度和稳定性。 结合优异的增材制造工艺和优化的热等静压热处理，成品最终获得了出色的疲劳性能。常规的热等静压热处理是为了改善铸件或类似铸件的质量和显微组织的力学性能。采用3D打印制造的产品质量远高于铸件，EOS 基于增材制造的独特微观结构专门开发了一套热等静压热处理工艺。 常规的Ti64热等静压工艺为在 920°C、100 MPa 下保温 2 小时，该工艺在不同领域广泛应用。EOS 开发的处理工艺是在 800℃、140 MPa 下保温 2 小时，该工艺与 EOS SLM工艺相结合，可实现1000万次循环中 795 Mpa 的疲劳强度。 最终植入物 零件的后处理也相当简单，它采用与传统制造的股骨柄相同的后处理步骤，因为无需去支撑，可直接对股骨柄锥形部位进行机加工，对股骨柄的颈部进行抛光，以实现最佳的疲劳特性。 在增材制造实际应用中可以实现锻件力学性能这一事实，是骨科增材制造领域的巨大飞跃。 本期上传：《缺陷对增材制造Ti6Al4V疲劳性能的影响》 欢迎转发 联系笔者：2396747576;技术交流和资料下载群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.一种可在线切换喷头的高速柔性材料3D打印机 2..金属3D打印最优前沿(三)：大水平面无支撑工艺探索 3.VELO3D无支撑金属3D打印材料性能数据报告

在高性能材料FDM技术3D打印领域，远铸智能（INTAMSYS）一直处于国内领先地位，旗下多款产品远销海外，在航空航天、汽车、医疗康复等领域获得广泛应用，成为国内先进3D打印技术的优秀代表。5月25日，远铸智能继推出航空航天生产级别应用FUNMAT PRO 610 HT打印机后，又发布一款针对柔性材料生产的高速FLEX 510打印机，该设备主要聚焦体育用品、医疗康复器具、工装夹具等行业应用，可实现智能打印。本期，请跟随3D打印技术参考来了解这款打印机有何先进之处。 FLEX 510打印机的突出特点主要在于采用了特制高速柔性材料打印喷头以及独有的智能喷头库技术，可支持在线切换喷头，最多可打印四种不同类型或颜色的材料。 智能化设计，减少人工干预 FLEX 510采用主动自动调平技术（AALTM: Active Automatic Leveling），客户无需在调整平台参数上花费宝贵时间，同时也保证了打印产品的品质和速度，降低了使用者的技术门槛，尤其适合工厂技术工人操作。 FLEX 510采用主动自动调平技术 高速柔性材料挤出，突破生产效率瓶颈 FLEX 510受益于远铸智能研发的高速柔性材料挤出技术-HSFETM（High Speed Flexible Material Extrusion）, 解决了因柔性材料过于柔软引起的进给速度慢的行业难题，可使打印效率提升5倍以上。独立双喷头配置，可实现复制打印或者镜像打印，加上超快的打印速度，解决了3D打印用于生产的效率制约瓶颈问题。 远铸智能高速柔性材料挤出技术 智能喷头库，在线切换喷头 现有的FDM 主流3D打印设备一般为单喷头，双喷头或多种材料混型喷头，打印的模型最多只能兼容两种材料，无法满足多种颜色，多种材料模型的打印需求。 远铸智能INTAMSYS独创的智能喷头库技术（SXBSTM: Smart eXtruder Bay System）, 多达四个喷头的喷头库管理系统可以实现打印过程中的喷头在线任意切换，可同时打印四种不同的TPU材料或者四种不同的颜色，让整个打印在满足打印效率的同时呈现远超双喷头配置的效果。 智能喷头库，在线切换喷头 对于设计师来说，能够尽快实现并迭代设计，就可以更快的将产品打入市场，特别是对于产品迭代较快的体育用品行业。FLEX 510的创新打印技术便是帮助设计师和工厂很好的应对这些挑战的强大工具。 INTAMSYS FLEX 510打印的产品 INTAMSYS 市场总监费腾介绍，“INTAMSYS FLEX 510是增材制造行业又一突破性的3D打印解决方案，FLEX 510解决了柔性材料难以高速打印的行业难题，并聚焦行业客户需求，创造性的采用了智能喷头库技术，让设计和制造无缝衔接。柔性TPU材料结合了塑料和橡胶的特性，可以制造出具有弹性、高度耐用、可弯曲或压缩的部件，是运动装备设计，时尚设计和医疗康复应用的最佳选择。相信FLEX 510的推出必将加速行业设计与制造工艺创新，推动相关行业加速走向定制化智能制造。” 关于远铸智能（INTAMSYS） 远铸智能 (INTAMSYS)是一家快速成长的工业级3D打印设备制造商和增材制造解决方案供应商。远铸智能INTAMSYS 3D打印设备兼具智能性和易用性，可为多种高性能材料3D打印提供一体化解决方案。包括PEEK， PEEK-CF，PEKK， ULTEM，PPSU以及其他工程材料如TPU, TPE, PC，PA，PA-CF，ABS等。可完美应对小批量连续生产，并可为航空航天，汽车工业，工装夹具，医疗康复，研究开发等多种应用场景提供解决方案。获取更多信息：www.intamsys.cn 。欢迎拨打18321552075 陈经理咨询有关FLEX 510的产品性能和价格。 INTAMSYS独有的技术创新将给设计师带来无与伦比的设计自由度和灵活性，让设计与制造无缝衔接，加速推动3D打印走向批量定制化制造。 欢迎转发 联系笔者：2396747576; 技术交流和资料下载群：867355738；网址：  延伸阅读： 1.先进材料正在塑造聚合物增材制造的未来 2.PEEK特种塑料应用实例及当前打印工艺 3.中科院空间应用中心碳纤维/PEEK复合材料FDM 3D打印研究取得重要进展

多年来，塑料和金属一直是3D打印业内最主流的材料，陶瓷3D打印技术的应用远没有其他技术那样迅猛。但陶瓷3D打印市场仍然发展迅速，其规模在2017年已经达到9800万美元，到2024年可能超过10亿美元。 此外，据SmarTech分析公司发布的最新《陶瓷快速成型零件生产：2019-2030年》显示，陶瓷3D打印市场将在2025年后迎来一个拐点，届时，一大批公司和行业将受益于该技术。本期，3D打印技术参考介绍的重点就在于这些将受益的行业。 光固化陶瓷3D打印技术的一般流程1.医疗保健医疗行业一直热衷于采用3D打印技术。增材制造的速度和多功能性是从假肢到植入物等一系列医疗应用的理想选择。 传统的医疗植入物制造方式既昂贵复杂，花费时间又很长。3D打印则提供了更加便捷、低成本、个性化的制造优势，而且陶瓷具有类似人体骨骼的多孔表面，在医疗植入方面能够达到更优异的治疗效果。 3D打印的陶瓷医疗植入物 与金属不同，陶瓷没有关于离子释放或腐蚀的争论，它们在软组织和硬组织中都具有长期稳定性。因此，陶瓷材料在制作长期看来尽可能自然的修复体时显示出显著的优势。 除了骨科植入物，牙科是陶瓷3D打印另一个重要的医疗应用。随着美学和性能要求的提高，陶瓷3D打印作为一种解决方案应运而生，可以满足牙科领域的挑战。它提供了新的设计自由度，同时可以克服标准陶瓷工艺的技术局限性。 牙科陶瓷3D打印 2.航空航天 高温陶瓷是一类应用到航空航天领域很有前景的材料：强度高、密度低、高温性能好，可显著减重、提高燃油效率、延长使用寿命，大大降低成本。陶瓷基复合材料（作为高温合金的替代物）以及先进陶瓷（作为飞机或者火箭发动机的高温结构组件）在航空航天领域具有重要的应用潜力。 GE在LEAP系列和GE9X发动机上大量使用陶瓷基复合材料 相比传统工艺，陶瓷3D打印可以更轻松地自定义零件。由于该过程是在添加材料而不是将其切除，因此制作独特的形状并节省昂贵材料的使用并不具有挑战性。对于需要高度专业化组件的航空航天工程，陶瓷3D打印是一项理想选择。 陶瓷基涡轮叶片 美国HRL研究室使用3D打印制造出的超强陶瓷材料不仅拥有复杂的形状，还能耐受超过1700摄氏度的高温。一些成熟的陶瓷3D打印公司则已经制造出了具有复杂结构形状的陶瓷叶片型芯、叶片、叶轮等产品。 3. 能源与电子 当前，电气和电子领域对采用3D打印生产复杂形状和微机电系统以及压电元件，这些难以用其他技术制造的元件越来越感兴趣。陶瓷不仅有助于提高系统的可靠性，它的耐磨性、电绝缘性和刚性机械性能使其能够在恶劣环境中（如熔炉中的传感器）正常工作。3D打印还可以使用多种不同的陶瓷材料，生产具有多功能性的定制陶瓷，从而满足不同的使用需求。 3D打印的无铅陶瓷材料可用于压电器件制造 3D打印的其他属性，例如构建具有定制孔隙率和成分产品的能力，正在促进其在基材制造、电子设备包装和陶瓷绝缘器件中的应用。3D打印的氧化铝已经用于生产电路和天线基板。在天体物理学中，3D打印被用于天线的碳化硅微波馈电喇叭开发，从而提高了通过空间传输的信号信噪比。 具有高质量的3D打印陶瓷产品 在光学和光电子领域，3D打印陶瓷可用于激光、医学成像设备和梯度折射率光学器件，以及滤光片支架、平移台、运动镜/镜头安装架等机械组件的生产。 此外，陶瓷3D打印还可用于生产锂离子电池、固体氧化物燃料电池和核反应堆的组件。 4. 汽车制造 陶瓷的硬度和韧性在汽车制造领域有重要应用，它能很好的平衡各种温度波动、振动，并能在潮湿和各种化学物质的环境下工作。尤其是氧化锆陶瓷，其优势在汽车上发挥的作用淋漓尽致，汽车的发动机、传感器、制动器、减震器等重要装置中都有涉及。 汽车上的高性能陶瓷产品 在汽车发动机舱中，采用3D打印可以生成各种耐热组件，如阀门和燃油泵组件，研究部门还可更方便的对耐热成分进行分析。这些部件可以降低发动机噪音水平，实现更高的效率并减少磨损。 在气体或液体回路中以及在发动机系统中，对存储、密封和滑环的要求特别高。在各种侵蚀性环境中，3D打印的氧化铝和氧化锆陶瓷能够耐高温并具有出色的耐磨性和高弹性。 3D打印的陶瓷产品 在排气阀门的应用中，3D打印的氧化锆陶瓷经受住了传统元件因为寿命短而失效的考验。由于其较低的弹性模量、高强度和耐磨性，出色的表面性能以及与钢相对应的热膨胀系数，氧化锆是3D打印制造排气阀的理想选择。 5. 军事和防御 同航空航天领域一样，国防部门也是陶瓷3D打印的领先采用者之一。陶瓷材料的高比刚度、高比强度以及相对于金属的低密度、高硬度和高抗压强度，使其在大到装甲系统、小到防弹衣上的应用非常广泛。 传统的陶瓷制造方法无法像3D打印那样快速或经济地生产定制零件。增材制造可使国防机构尽快生产出独特而有弹性的陶瓷件。2019年，美国陆军研究实验室就已在鲍鱼壳的启发下开发出了3D打印陶瓷装甲/防弹衣。由3D打印制造的碳化硼和碳化硅材料，具有梯度或内部结构，这是传统陶瓷成型技术无法生产的。 碳化硅陶瓷装甲 除了极强的机械性能外，陶瓷的耐高温性能可用于制造超音速导弹的高温部件。由于与空气的剧烈摩擦，高超声速飞行器的表面会产生极高的温度和压力，因此可以采用高温陶瓷制造整个外壳。3D打印的自由成型能力相比于传统成型技术更可以制造出形状复杂的零件。在上文中我们已经提到美国HRL已经开发出了能耐1700℃的3D打印陶瓷，此举获得美国空军相关部门的合作。 HRL开发的3D打印陶瓷耐高温达1700℃ END 陶瓷3D打印技术的发展在近几年可谓迅速，其背后的主要驱动力是对零件更高耐热性、强度和韧性不断增长的需求将金属推到了性能极限，而工业陶瓷则具有更优异的表现。陶瓷3D打印工艺和材料也更加多样化，此前昂贵的技术正在变得可以承受。 总而言之，陶瓷3D打印技术正在变得日趋成熟，那些最初采用塑料或金属增材制造技术的医疗、能源、汽车等行业，已经开始发展陶瓷3D打印，这也预示着，该技术的市场应用开始初露端倪。 本文来自微信公众号“3D打印技术参考”。谢绝转载至微信以外其他平台。欢迎转发 联系笔者：2396747576;技术交流和资料下载群：867355738；网址：网址： 延伸阅读： 1.陶瓷3D打印技术汇总 2.2019年3D打印材料市场的演变：趋势和机遇（陶瓷金属篇）

5月5日，中国航天科技集团有限公司抓总研制的长征五号B运载火箭首飞取得圆满成功，同期一院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。研制过程中，为了大幅度减重，设计人员对捆绑支座这一关键主承力构件进行了系统优化，最终选用了以最优传力路径设计的钛合金构件，可有效减重200千克。然而，用传统方法制造的钛合金关键承力件，其可加工性、组织性能一致性、制造周期等不能满足型号需求。为此，型号队伍首次采用3D打印技术研制这一主承力件。面对大尺寸、高精度、高性能要求的零件，211厂增材制造中心从确保产品整体质量可靠性出发，放弃惯常采用的复合3D打印方案，选择了技术难度更高的全3D打印。同时，为进一步提高产品性能，该中心选择了工艺控制难度更大的极远离平衡态成形方法。经过近4个月的工艺摸索，增材制造中心解决了大尺寸零件成形易开裂等难题，于2018年3月成功研制出首件全3D打印芯级捆绑支座产品。随后，该中心加速推进工程化应用进程，全面掌握全流程制造关键技术，产品先后通过300吨级、400吨级的全面地面考核，充分验证了产品的可靠性，具备批生产条件。2019年3月，正式产品交付。产品性能检测结果显示，经全打印的钛合金材料静载屈服强度略优于、延伸率远优于国内同期工程应用水平，强塑积提升一倍以上，全产品剖切性能离散度达到锻件水平要求。据悉，211厂将持续提升该产品的批生产效率，并推进该技术在未来航天型号大型集中传力机构中的应用。

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。 时值激光器诞生60周年，《中国激光》编委、南京航空航天大学材料科学与技术学院顾冬冬教授受邀撰写《航空航天高性能金属材料构件激光增材制造》长篇综述论文，系统论述了航空航天领域3类典型材料、4类典型结构的激光增材制造及航空航天应用进展，并对激光增材制造技术在材料-结构-工艺-性能一体化方向进行了总结和展望。本期，3D打印技术参考对综述内容材料部分的重点内容进行摘编介绍。激光增材制造铝合金及铝基复合材料铝合金及铝基复合材料对于激光增材制造是典型的难加工材料，这是由其特殊的物理性质(低密度、低激光吸收率、高热导率及易氧化等)决定的。从增材制造工艺角度看，铝合金的密度较小，粉体流动性相对较差，在SLM成形粉床上铺放的均匀性较差或在LMD过程中粉末输运的连续性较差，故对激光增材制造装备中铺粉/送粉系统的精度及准确性要求较高。 相对于钛基、镍基等对SLM和LMD两种工艺表现出的广泛适用性，铝基材料激光增材制造的研究工作及应用验证较多集中在SLM工艺上。目前基于SLM成形的铝合金及铝基复合材料达10余种，且多为Al-Si系，此类合金因其铸造铝合金的材料本质，即便采用优化工艺制备，抗拉强度也很难突破400MPa，从而限制了其在具有较高服役性能要求的航空航天承力构件上的使用。   激光增材制造铝合金及其复合材料的力学性能 为获得更高的力学性能，近年来Al-Cu、Al-Mg和Al-Zn等体系也被用作SLM成形材料，但这类铝合金中较高的合金元素含量和较宽的冷却凝固温度范围，使得沉淀强化合金在激光增材制造过程中易形成裂纹甚至发生开裂；且相对于铝元素，镁和锂等元素更易在高能激光的高温作用下发生气化蒸发，从而影响成形件的成分稳定性及力学性能。因此，对于激光增材制造高强铝合金而言，成分、物性参数、相变的设计及调控尤为重要。近年来，人们设计了专门面向激光增材制造的稀土元素钪改性增强的Al-Mg-Sc-Zr合金粉末，经增材制造并辅以适当的热处理工艺，其综合力学性能可显著提升（抗拉强度高于500MPa，延伸率超过10％）。 制备铝基复合材料是铝合金强韧化的重要途径。铝基复合材料兼具轻合金与陶瓷、纤维等增强体的优良特性，具有高的比强度、比模量及体积稳定性，并具有耐高温、抗磨损及抗氧化等优异的性能以及材料可设计性。激光增材制造铝基复合材料在选材上突出“多相材料可设计性”，在增材制造工艺上强调“高可控性”，在使用成效上则凸显“高性能/多功能”，这也代表了增材制造技术的重要发展方向。纳米陶瓷增强和原位陶瓷增强可有效改善陶瓷/金属界面的润湿性及结合性，抑制界面上的微观孔隙及裂纹，提升激光成形件的力学性能。 激光增材制造钛合金及钛基复合材料钛基材料因具有优异的比强度、耐蚀性和生物相容性而被广泛应用于航空航天、生物医疗、食品化工等领域，是增材制造领域经常采用的材料。目前激光增材制造钛基合金的挑战在于: 1 )激光增材制造成形完全致密的复杂结构钛基构件尚存在难度，成形过程中构件易产生气孔、裂纹及表面球化等加工缺陷，这些加工缺陷往往会成为绝热剪切带和裂纹萌生源，降低成形件的力学性能和服役性能。 2 )激光增材制造过程中极大的冷却速度和温度梯度将诱发马氏体相变，使构件内部产生较大的残余应力；随着加工层数增加，残余应力逐渐增大，从而导致热裂纹形成，并且成形件易发生翘曲，这种加工缺陷积累至一定程度时会导致成形件发生开裂，并严重降低零件的塑性和韧性。   3 )在激光加工过程中，热流主要沿着平行于增材制造的方向传导，易形成粗大的柱状晶组织，从而导致构件的显微组织和力学性能具有很强的各向异性。 激光增材制造钛及钛合金的力学性能 钛基材料对SLM和LMD两类激光增材制造工艺均表现出了较强的适用性。目前用于激光增材制造的钛合金主要集中在工业纯钛(CP-Ti)及TC4等传统钛基材料上。激光增材制造构件的显微组织调控是其力学性能提升的基础，组织演变又受控于工艺，故高性能构件激光增材制造需要建立材料-组织-工艺-性能的一体化调控理论及方法。 由于激光增材制造过程中熔池的冷却速度较快，且沿着增材制造方向具有较大的温度梯度，故而钛合金的凝固组织往往呈柱状晶结构，导致了成形件力学性能的各向异性。为改善钛合金激光增材制造过程中产生的各向异性，提高力学性能，可从材料设计（如合金化）和工艺优化（如施加复合能场）两方面加以改进。 除了合金化的思路来研发激光增材制造新型钛合金外，制备陶瓷增强钛基复合材料也是提升钛基构件力学性能的重要手段。钛具有很强的化学活性，激光增材制造过程中钛组元易与其他组元发生原位化学反应，显著增大了激光成形材料物相和组织的调控难度，故对于钛基复合材料陶瓷增强相的选择上需慎重。 激光增材制造镍基高温合金及其复合材料镍基高温合金自身含有较多的合金元素，其在激光增材制造过程中普遍存在裂纹敏感性强、元素偏析严重、显微组织各向异性显著、力学性能可控性差等问题。一方面，镍基合金中亲氧能力较强的铬、铝元素易在高温作用下与成形气氛中的氧元素发生作用，形成微细氧化物夹渣，然其与基体界面间的润湿性较差，从而导致裂纹产生并降低力学性能；另一方面，碳、铌、钼等元素易在晶界聚集，显著增加低熔点共晶相的含量，加剧了热影响区热裂纹的形成。此外，各类晶界析出物会消耗镍基体中的强化相形成元素，显著降低激光增材制造镍基构件的力学性能。 当前，镍基高温合金激光增材制造主要集中在Inconel系列合金上，其中沉淀强化型Inconel718和固溶强化型Inconel625的可焊接性强，亦适用于基于粉末熔化/凝固冶金过程的激光增材制造工艺。激光增材制造镍基高温合金的显微组织调控主要是通过优化工艺参数进而改变熔池的温度梯度、凝固速度和冷却速率来实现的，然后结合后续的热处理工艺来实现晶粒形状、尺寸以及析出相形态、含量及分布的调控。此外，采用优化的激光扫描策略也可改变晶粒的生长织构，获得高强韧镍基合金材料。 激光增材制造镍基高温合金及其复合材料的力学性能 热处理可实现激光增材制造镍基高温合金的强化，但会在一定程度上牺牲材料的韧性；同时，后处理需要合理调控加热温度、保温时间、冷却介质及热等静压的压力等参数，成本较高，工艺较复杂，缺陷形成概率也较大。基于高温高压处理的热等静压(HIP)技术可以消除激光增材制造镍基高温合金构件中的残余孔隙，抑制裂纹萌生及扩展，进而提高成形件的力学性能。 制备陶瓷增强镍基复合材料是镍基高温合金力学性能提升的另一个重要途径，可使复合材料在韧性不降低的前提下具有更高的比强度、比刚度及耐热性。 总结 总的来说，以铝、钛合金为代表的轻质高强合金，以及以Ni基高温合金为代表的承载耐热合金，是各国新材料研发计划中重点发展的材料之一，也是激光增材制造中重要的应用材料。关于增材制造材料研发的特点可以归纳为三点： 研制新型高性能材料是激光增材制造构件力学性能及应用水平提升的基础保障。 纳米复合、原位增强及梯度界面设计是提升传统金属激光增材制造强韧化的有效途径。 激光增材制造工艺调控及技术创新是金属构件显微组织改善及性能提升的根本手段。 篇幅所限，本篇只介绍航空航天增材制造的3类典型材料。 注：本文主要内容来源于顾冬冬《航空航天高性能金属材料构件激光增材制造》，部分内容参考自《中国激光》。 欢迎转发 联系笔者：2396747576;技术交流和资料下载群：867355738；网址：网址： 延伸阅读： 1.【高被引综述】增材制造制备新材料的研究进展 2.调整增材制造工艺参数，控制材料凝固过程，实现性能可控

2020年5月18日，在Stratasys南亚区总部召开了大中华区Stratasys全彩3D打印小批量生成技术研讨会。来自科恒、汇通等手板模型行业超过25家3D打印服务厂商早早预订了席位并前来参加此次研讨会。 从2011年开始，全球便掀起了3D打印的热潮，经过10年的发展，3D打印服务在航空航天、汽车、医疗等领域的应用取得了阶段性的进展。目前全国已经超过1万台3D打印设备用于3D打印服务。 2020年4月30日，Stratasys在全球发布了J55新产品，希望与3D打印服务商一起将全彩3D打印发展到全面普及化时代，随时随地完成设计想法，无缝链接从设计到终端产品的所有流程。 会议上南亚区总裁安志杰先生及中国区销售总监汪成功先生对于本次各位的到来表示欢迎。并分享了Stratasys这些年在中国的发展以及未来的发展方向，Stratasys将会在华南、华东地区进行3D打印服务行业的深度拓展，与全国各地知名3D打印服务商，共同开发一个全新的全彩3D打印小批量、定制服务市场。 Stratasys 南亚区总裁安志杰先生与中国区销售总监汪成功先生 会议上，Stratasys手板行业经理吴利鹏对整体行业的发展计划做了具体分享。同时，对Stratasys下半年高速尼龙3D打印机的新品发布做了简要介绍。为接下来小批量、功能件生产服务提供了更多想像空间，提出了与友商共同帮助3D打印服务商开拓更大的尼龙打印服务市场的愿景。 Stratasys手板行业经理吴利鹏 企业的发展离不开品牌形象，行业的深挖离不开成功的市场推广。会议上，Stratasys 大中华区数字营销经理沈轶鑫以全渠道整合营销为切入点，为在座的企业负责人分享了如何打造品牌影响力以及完善的营销自动化体系。 Stratasys大中华区数字营销经理沈轶鑫 Stratasys南亚区应用工程主管梁柱则对Stratasys的FDM及PolyJet技术的应用案例做了详细的介绍 Stratasys 南亚区应用工程主管梁柱 之后，Stratasys南亚区应用工程师李清淏为在场与会人员详细介绍了J55的应用讲解及性能介绍。 Stratasys南亚区应用工程师李清淏 Stratasys此次涉足3D打印服务行业预示着Stratasys愿意成为在中国下一个3D打印工业“前浪”中的一员。Stratasys完全看好中国的发展以及新基建的概念，同时，也有信心能够将更多创新的研发技术及产品带向中国市场，与中国市场的合作伙伴一起共同推动整个的行业发展。 研讨会之后，科恒、汇通、峻宸等多家3D打印服务商达成了深度合作意愿，更表达出愿意与Stratasys一起共同开拓新市场的决心。