导读：当前，金属3D打印SLM用高品质纯钛粉末价格约3000元/Kg，而南方科技大学严明老师课题组采用价格仅200元/Kg的常规纯钛，实现了打印性能优于商业纯钛的效果。钛及钛合金具有优异的比强度、突出的生物相容性、良好的耐蚀性以及较低的杨氏模量，在生物植入材料和先进工程材料方面有着突出的竞争力，目前已成为金属3D打印最常用的材料之一。近些年来，使用3D打印进行钛及钛合金制造，在模具、航空航天、生物医疗等领域受到人们的广泛关注。钛合金医疗应用作为金属打印最为普及的SLM技术，对粉末球形度、粒度分布以及流动性等具有较高的要求。目前常用的钛粉制备方法有气雾化法与旋转电极法，制造工艺复杂，价格昂贵。高品质进口钛粉的价格超过3000元/Kg，国产粉的价格也在2600元/Kg以上。高昂的材料价格限制了钛和钛合金的3D打印应用。3D打印钛粉规格要求很高南方科技大学严明老师基于此开展了一项名为“表面改性开发低成本3D打印钛基材料”的研究。他们采用传统钛粉实现了比商业纯钛更优的打印性能，其价格仅是后者的1/10，这对于钛材料金属3D打印的广泛应用也许是一次机会。本期我们来详细了解这项材料改性技术以及它所配套的工艺方法。一种近球形钛粉制造工艺严明老师课题组采用的纯钛原始材料为通过氢化脱氢工艺制备的极度不规则、流动性极差的钛粉，这种材料无法实现均匀铺粉，不适合SLM打印。研究的目标是对这种造价低廉的粉末进行整形改性，提高球形度、改善流动性，使其适于激光粉末床成型。 氢化脱氢钛粉 GE增材使用的商业纯钛原材料的整形改性包括球磨和机械合金化，球磨可以改变粉末的形状，机械合金化对材料性能具有潜在的影响机制。实验采用的氢化脱氢钛粉平均粒径为35μm，按照10:1的球料比进行球磨，并通以氩气防止钛粉发生氧化。在球磨过程中还需加入少量硬脂酸（至关重要），它对粉末颗粒的粉碎具有助磨效应，可以减小粉末颗粒对球磨体的粘附程度。硬脂酸的熔沸点较低，在钛粉打印过程中可以挥发去除。球磨过后，粉体呈近球形，均一度较好，流动性得到较大改善。球磨后的钛粉形貌，平均粒径稍有增加机械合金化也发生在球磨过程中，由于磨球碰撞，氢化脱氢钛粉表皮脱落会引入磨球元素，进而实现对氢化脱氢钛粉的成分改性。在优选的实施方式中，还可以在球磨处理过程中，掺入第二相粉体，以优化氢化脱氢钛粉的改性过程，使得到的近球形钛粉性能更加优良。通过整形改性后的氢化脱氢钛粉在流动性和粒径方面是可接受的，已经具备了可打印性。一种高性能钛材料打印工艺金属SLM打印工艺的调整无非是调整一些激光参数，但严明老师课题组此次研究的重点除了参数优化之外，还对保护气体进行了调整，实现了成型钛材料更加优异的性能。试验用设备和气体研究发现，采用氮气与氩气的混合气体作为保护气体，相比于传统工艺中充入氩气作为保护气体，额外的氮元素能够强化钛材料，使成型的材料的力学性能明显更加优异。通过同一种商业纯钛的实验研究发现，当氮气比例为10％、氩气比例为90％时，对产品力学性能提升最优：屈服强度提升了50.38％，抗拉强度提升了32.57％，最大延伸率提升了25.12％，均显著优于纯氮气与纯氩气作为保护气体加工成型的产品。针对整形改性的氢化脱氢钛粉的打印工艺便是采用了这种混合气体保护气氛。打印性能采用整形改性后的氢化脱氢钛粉，最终SLM打印件的抗拉强度为900Mpa，延伸率20％，硬度也高于APC球形钛粉的打印件硬度，致密度也是当前SLM所能达到的数据（由于论文尚未刊出，具体数值和机理分析不在此表述）。笔者查找了EOS官方给出的商业纯钛打印性能数据：致密度>99%,拉伸强度660Mpa，屈服强度560Mpa，延伸率22%（非退火态），退火后硬度为195HV。结论从测试数据基本上可以认定，采用这种整形改性后的低成本钛粉打印出的零件性能要优于、至少不低于商业纯钛性能，这种性能的提升与混合保护气氛有重要关系。经过整形改性后的粉体售价在300-400元/Kg，相当于商业纯钛1/10的价格。随着研究的深入和拓展，也许这种工艺会成为包括钛粉在内的金属粉末实现3D打印成本降低的一种有效尝试。严明老师的目标是在南科大建立一个有特点（人员构成、研究方向等方面）的3D打印实验室，从相关的研究项目我们可以知道，他们在国内同行中已经独树一帜。注：本文所有数据均来自已公开资料，有兴趣的读者可以下载交流，论文尚需等待刊出。点赞转发TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。延伸阅读：宝马：自2010年以来制造了100万个3D打印零件俄科学家采用新技术为飞机“瘦身”约一吨您的下一航班将使用3D打印的引擎部件激光成型高温难熔金属材料的种类及应用长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology持续关注！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：南科大：一种将3D打印钛材料价格降低10倍的方法

今天上午，2018年度国家科学技术奖励大会隆重召开。华中科技大学史玉升教授团队获得唯一3D打印相关国家科学技术奖励，由其领导完成的“复杂零件整体铸造的型（芯）激光烧结材料制备与控形控性技术”获国家科技进步二等奖。史玉升教授（左二）用3D打印改造和提升传统制造技术项目组采用选择性激光烧结（SLS）整体成形复杂型（芯），创新铸造过程调控方法，实现高性能复杂零件的整体铸造。项目包括三个创新点：1. 高性能型（芯）SLS粉末及制备方法；2. 复杂型（芯）SLS过程在线测量与形性调控方法；3. 复杂零件整体铸造的变形、夹渣和孔松等定量预测与工艺优化方法。基于上述创新成果，创建高性能复杂零件的整体铸造成套技术，突破了航空发动机机匣、航天发动机涡轮泵等高性能复杂零件的整体铸造难题。项目获发明专利24项、软件著作权13项。专家鉴定“总体技术达到国际先进水平，部分指标国际领先”。成果应用于中国航发、西安航天发动机等国内外数百家单位，取得了显著的经济和社会效益。获省部级一等奖2项，引领了我国铸造行业技术进步，大幅提升了国际竞争力。此前，史玉升教授团队已获得中国十大科技进展1项、国家发明二等奖1项、国家科技进步二等奖1项、省部级一等奖和二等奖各5项、国际奖2项。本次是其第二次获得国家科技进步二等奖。点赞转发TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：2018唯一3D打印相关国家科学技术奖励：华科史玉升教授团队

自上世纪八九十年代开始，3D打印技术已有30多年发展历史，然而直到2012年美国时任总统奥巴马在国情咨文中首次提到3D打印，该技术才开始成为全球科技界的热点。至此已经过去七年时间，3D打印已经诞生出众多的新工艺、新材料和新应用，技术的发展早已今非昔比；3D打印市场也经历了最初的火爆、炒作、冷却到如今踏踏实实的前行阶段，国际市场如此，国内发展亦然。在这风起云涌的时代，创新催动着技术不断进步，2019年3D打印与生活的结合将会更加紧密，应用将会更加深刻，传统制造行业已经到了再不主动接触新技术可能就会丧失竞争优势的一年。下面，我们从技术角度谈2019年3D打印的发展趋势。1. 速度和功能性将会获得更多关注传统行业在使用3D打印时无一例外要关注成本和速度。经过近两年的竞争，3D打印的服务价格几乎已经到达了极限，材料和设备成本也在开始下降，而速度问题一直未能获得有效的解决。随着国家对环保要求越来越严格，会有更多的传统制造产业转向3D打印，无论FDM、SLA还是SLM，速度问题都将成为研发人员无法避及的重要问题。能否使打印机的速度更具成本效益，将会影响到技术的应用广度。此外，3D打印产品的功能性也将获得关注。传统制造业等需求部门不会再仅仅满足于原型制造，随着如尼龙等塑料产品和金属打印技术的成熟，功能零部件的3D打印直接制造也将成为新的趋势。这将影响到3D打印的应用深度。2. 金属FDM打印技术将在国内获得广泛关注和研究金属FDM打印技术已在国外爆发两年，2018年底，随着如升华三维、百韧科技等企业相继实现技术突破，2019年针对该技术的设备和材料研发将会加速，会有更多的机构加入进来，国产金属线材预计也会在今年面世。然而针对新技术的应用探索，才刚刚进入尝试阶段。3. 4D打印技术将获得进一步发展经过近两年的研发和普及，4D打印的概念逐渐被人们所接受。在3D打印技术的基础上，4D打印加入了时间概念，使材料在一定刺激（如热，水，磁场，电流，紫外线等）下，可发生形状和功能的可编程变化。当前西安交通大学、香港科技大学、麻省理工学院等研究机构已经在该领域取得重要进展，从复合型形状记忆聚合物到可折叠陶瓷和磁性活化材料，相信4D打印在2019年会有更加引人注目的成果出现。4. AI驱动的生成式设计将会更加流行2018年，从通用汽车再造座椅支架，到NASA开发史上最复杂的行星着陆器，再到波士顿动力为机器狗SpotMini安装仿生手臂，我们看到了生成式设计和3D打印相结合的巨大应用潜力。这不仅是设计的变革，也是3D打印突出功能化和复杂化制造的重要趋势。2019年，设计将不再局限于人类经验。通过设计目标和材料参数的阐述，AI将驱动探索几乎无限的设计排列，设计将更加智能、快速和复杂，同时可以节省资金、提高效率、增强可扩展性。同时，3D打印的介入，使设计可以不再关注复杂性。国内对生成式设计的研究也将开始起步。5. 企业对技术更有信心，应用会更加实际，市场将进一步沉淀3D打印已经过了炒作期，经过2018年的沉淀，国内传统制造业已经开始关注或者已经主动使用3D打印，并已有传统非汽车制造行业体会到了3D打印所带来的竞争优势，然而由于国内企业核心竞争力的缺失，他们对3D打印的应用往往注重保密（信息来源：materialise）。2019年，除牙科、制鞋、珠宝等这些已经熟知的领域，其他行业生产线上的产品，大到一个结构件小到一个工装夹具和普通抓手，也将会有更多的企业主动寻求3D打印解决方案。所以，当犹豫要不要接触这项技术时，请考虑竞争对手是不是已经在使用了。对3D打印认知的提高，使传统制造业能够更加清醒的对待这门技术，有优势则用之，没优势则放弃，应用会非常实际。对于国内汽车行业而言，此前一直停留在原型制造和零件试制阶段，无论是传统的整车企业，还是“造车新势力”，都很少将3D打印融入目前的生产制造过程流中。然而随着国外如大众、福特、通用等应用案例的增多，以及这些公司规模化的布局和规划，国内车企会受到启发，对于技术的应用也到了不深入就落后的阶段。这不仅是对企业创新形象的提升，更是对新制造趋势的积极迎合。至于3D打印市场，专注应用，有研发实力才是根本，早不是靠炒作能活下去的年代。欢迎转发TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。延伸阅读：宝马：自2010年以来制造了100万个3D打印零件2018年3D打印有哪些突破性应用和代表性事件人工智能和3D打印：满足制造业的未来国产金属FDM打印系统，打破国外技术垄断，开始走向市场长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：从技术角度谈2019年3D打印会有哪些发展变化

宝马集团在3D打印应用领域有着超过 25 年的历史。在过去十年中，他们已经利用该技术生产了超过一百万个汽车零部件。随着3D打印技术的成熟，宝马公司仅在2018年3D打印的零部件就超过20万个，相比去年增加42%。宝马集团增材制造中心负责人表示，在目前车辆批量生产中，3D打印零部件的应用正在大幅度的增长，公司也在密切关注最新3D打印技术的发展并且有针对性地进行技术探索和创新性生产系统的评估。本期我们来了解宝马集团如何看待3D打印技术，又如何使用这项先进制造技术在新一轮汽车制造竞争中取得竞争优势。在批量生产和个性化方面巨大潜力宝马集团认为，增材制造是其生产工艺不可分割的一部分，该技术在批量化和个性化生产方面潜力巨大。前不久，宝马公司推出了第一百万个3D打印的组件—i8 Roadster敞篷跑车的窗户导轨。该部件开发时间仅用5天时间，并使用惠普多射流熔融技术进行批量制造，在24小时内生产了多达100个导轨。 i8上面的3D打印组件：窗户导轨和软顶支架i8 Roadster上面具有两个3D打印的零部件，包括此前已经获得使用的软顶支架，也由宝马集团位于慕尼黑的增材制造中心生产。该部件由铝合金打印，重量比往常使用的注塑塑料零件减轻44%，但强度更高，能够使软顶快速升高和降低。通过拓扑优化，铝合金支架结构复杂，使用传统铸造无法实现，其制造部门因此获得了用于表彰企业在子系统和零部件制造领域的轻量化创新成果Altair Enlighten奖。软顶支架迭代过程1230万欧元建设全新3D打印研发和生产中心2018年4月，宝马宣布投资1000余万欧元建设增材制造园区，面积超过6000平方米，能够容纳多达80个商业伙伴，并将配备30多套工业增材制造系统，用于生产金属和塑料零件。增材制造园区预计将于2019年初开业。宝马增材制造园区在宝马集团的生产网络中，3D打印研发和生产中心将与现有试验工厂拥有类似功能，致力于零部件原型制造、批量生产和定制解决方案，推进3D打印领域的最新技术发展，将其用于宝马集团的生产网络之中。全新中心还将为宝马的工程师和设计师提供全新级别的跨学科协作和培训学习平台。分散生产：未来数字化生产的新方向3D打印，是宝马集团生产工艺中非常重要的组成部分，在大批量生产方面拥有巨大潜力。作为汽车行业内应用3D打印制造技术的先锋，宝马公司从1991年起就一直将3D打印零部件纳入概念车研发体系之中。如今，全新劳斯莱斯幻影已使用了超过一万件通过3D打印生产的部件。除此之外，宝马集团也是第一家利用3D打印技术批量生产上千个金属零部件的汽车制造商。3D打印参与制造的宝马S1000RR摩托车在专属定制方面，3D打印制造技术同样也扮演着越来越重要的角色。全新的MINI Yours个性化定制产品系列，使客户能够个性化设计选定部件，例如侧舷窗和内饰饰条，如今均可通过3D打印生产。独一无二的MINI个性化定制部件在全球，宝马集团已经在美国斯帕坦堡，泰国的罗永府和中国沈阳，利用3D打印技术生产原型车部件，迈出了3D打印应用于全球生产网络本地化生产的第一步。展望未来，宝马希望将这项技术更充分地整合到当地生产体系中，在保证成本效率的前提下用于小批量生产、专供车型和可定制组件的生产，成为现有生产体系的有益补充。投资未来，着重创新数字化技术发展宝马集团还坚持对各领域有潜力的新兴科技公司进行战略性投资，这代表了宝马集团所坚持的可持续增值战略。2016年9月，宝马集团投资Carbon公司，其连续液面成型技术可以生产具有高质量表面零件的创新产品，成型速度也高于传统的SLA技术。Carbon和宝马集团自2015年以来一直是合作伙伴。2017年2月，宝马投资Desktop Metal，该公司专门从事高效、创新的桌面型和批量制造型金属部件增材制造工艺，如今已与宝马集团3D打印设计和生产中心展开了密切合作。2017年6月，宝马集团投资Xometry网络平台，以能够将来自不同行业的供应商和制造商彼此联系起来。试点项目已经在包括备件制造在内的一系列领域进行。除了上述动作之外，宝马还与惠普、汉高、EOS等企业紧密联系，与这些创新企业的合作，加速了它们在汽车制造领域使用增材制造技术的广度和深度。欢迎转发TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。延伸阅读：福特汽车：借助3D打印技术重塑汽车生产线大众汽车：在生产线上使用3D打印机进行车辆生产奥迪实现高效3D打印产出的应用经验增材制造如何重塑汽车产业汽车零部件增材制造工艺链详细探讨长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：宝马：自2010年以来制造了100万个3D打印零件

1. 嫦娥四号中继星发射成功，中国实现3D打印在轨应用2018年5月，载有众多3D打印零部件的嫦娥四号中继卫星发射成功，其中包含中国航天科技集团五院529厂采用3D打印技术研制的多个复杂形状铝合金结构件。嫦娥四号中继星的成功发射和入轨运行，标志着我国3D打印技术和产品首次实现飞行验证，首次获得在轨应用，具有重要的里程碑意义。2. 西门子3D打印燃气轮机燃烧室成功运行8000小时2018年9月，西门子表示，世界上第一台用于工业燃气轮机的3D打印燃烧室已成功运行一年，没有出现任何问题。西门子于2017年生产了首台采用选择性激光熔化技术制造的燃烧室，将燃烧器头部的13个零件合而为一，实现一体化制造，提高了燃烧室的耐温能力，并延长了燃气轮机的使用寿命。8000小时的无故障运行，证明了3D打印零部件性能的可靠性。3. GE航空3D打印燃油喷嘴超过30000个2018年10月，GE航空集团庆祝第3万个3D打印的燃油喷嘴成功出货。这意味着增材制造正在批量生产中发挥作用，同时也证明了3D打印的零部件性能的可靠性。截至目前，3D打印的燃油喷嘴头总数已超过3.3万个，它将用于商用喷气式飞机的涡轮风扇发动机，如波音737等。4. 仿生设计与3D打印结合开始发挥重要作用2018年11月，NASA宣布他们与Autodesk合作，借助AI和3D打印两项先进技术打造了史上最复杂的行星着陆器“spider”，从而使外部结构质量减少35％，性能提高30%。NASA借助AI和3D打印在零风险和使用潜力之间取得了平衡。同月，波士顿动力公司为机器狗SpotMini安装了仿生手臂，该手臂采用仿生学设计，借助3D打印制造，采用微处理器和伺服电机控制每根手指的运动，实现仿生手臂像人的手臂一样灵活，极大提高了其进行实际操作的能力。5. 惠普正式发布金属3D打印机，价格将低于274万人民币2018年9月，惠普官方宣布推出基于粘结剂喷射的金属打印系统，该系统能够实现金属部件高效率、低成本、高品质制造，并能推动金属3D打印大规模批量化生产。目前，惠普已与GKN和Parmatech合作，并在他们的平台上安装了HP金属3D打印机，开始为强生、大众、威乐等企业批量生产金属零件。6. 国内清锋时代推出极速液态成型技术及高性能光固化弹性材料继推出了可实现超快速3D打印生产的LEAP技术后，清锋时代在2018年10月发布其自主研发的可量产高性能弹性材料EM-11。该材料在拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、回弹率和耐弯折等关键性能指标上实现了超越，完全达到并超过运动鞋底对材料的要求。这也意味着， Carbon 3D公司的CLIP技术和材料正在被国内企业所赶超。7. EOS采用二极管激光阵列代替传统 CO2 激光器提高生产效率2018年11月，EOS推出 LaserProFusion技术，采用多达100万个二极管激光器组成的阵列替代传统使用的单个CO2激光器，最高可实现5KW的功率输出。这与此前由点到线，再由线到面的技术相比可显著提高烧结速度。8. 国产金属FDM打印机及材料研发获得突破性进步在国外Markforged和Desktop Metal的金属FDM打印机尚未真正在国内落地之际，2018年12月，包括升华三维在内的企业纷纷宣布国产金属FDM打印机及材料研发成功。国产相关技术的突破，弥补了国内在该领域发展的技术空白。而2019年将成为该技术的竞争元年，基于FDM的金属3D打印机及材料（线材）升级版本，将陆续面世。9. 汽车企业斥巨资建设增材制造产业园，推动3D打印批量化生产4月，宝马集团宣布投入1200万美元用于增材制造产业园建设。宝马增材制造中心每年处理大约3万个原型设计项目，生产超过14万个组件。而今年宝马集团3D打印的零件数量有望超过20万件，总数量已经超过100万件。12月，福特投资4500万美元开设先进制造中心，与包括HP、EOS、Stratasys在内的10家增材制造公司展开合作，探索和利用新技术来重振汽车生产。同月，大众汽车在沃尔夫斯堡的生产工厂开设了先进的3D打印中心，开始转向大规模定制，每年的目标是制造超过10万个3D打印零部件。10. 美国将3D打印列入出口管制技术，中国战略性扶持2018年11月，美国将3D打印列为限制性出口技术；同月，中国将其列为战略性新兴产业。11. 2018年中国企业获得的投融资行为武汉易制科技获点亮资本500万天使投资，专注粘结剂喷射3D打印技术。黑格科技获3.25亿元A轮融资，将加强在3D打印研发和生产，推进3D打印产业链以及企业人才布局，打通生产-商业-用户之间的商业链条。华曙高科获国投创业A轮融资，金额未透露。先临三维拟募集3亿元资金，力推扫描仪、齿科数字化、产业园建设。巴斯夫投资上海普利生LCD光固化技术，为其产品开发及相关研发加速，使其扩大市场影响，并有机会进入全球市场。END2019年，竞争会更加激烈，新产品、新技术将日益繁多。欢迎转发TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：2018年3D打印有哪些突破性应用和代表性事件

1.2018 TCT 应用篇2.金属增材制造技术系统梳理3.多光束下的激光打印系统4.3D打印如何融入教育领域5.金属打印成本结构分析（上）6.人工智能和3D打印：满足制造业的未来7.医疗奇迹：3D打印如何改善我们的生活8.深度阅读：看3D打印如何助力世界最先进机器人9.正面PK：HP Metal Jet和SLM谁更快，更具性价比10.基于粘结剂喷射和SLM的金属3D打印性能对比分析11.GE喷嘴真相：3D打印制造的仅是喷嘴头，但效益空前巨大12.国产金属FDM打印系统，打破国外技术垄断，开始走向市场3D打印技术参考自2017年8月注册，至今未曾停止更新。一年过得很快，感谢朋友们的支持和持续关注。本篇仅将部分精彩文章予以展示，更多专业内容还须查看往期。2019年，希望大家多多批评指正，笔者将继续努力。欢迎转发TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：2018年3D打印技术参考高分文章汇总

金属FDM技术似乎具有比较高的门槛，在业内人员的印象中，FDM即输出丝材，而金属丝材印象里似乎无法挤出成型。此前，金属桌面打印技术被美国Markforged以及Desktop Metal两家公司所独有，但由于供应能力和应用所限，真正交付客户使用的设备非常少。这给了国内金属桌面打印技术发展的空间。国产升华金属FDM打印机及其产品当前国内至少有两家公司正在研发或者已经研发出金属桌面打印技术，他们都为国内技术的发展做出了贡献。本期的主角是一支叫做升华的团队，他们具备深厚的专业知识和显著的技术特色。接下来笔者将对他们的研发团队、技术形式、产品性能等给予详细分析。研发团队深圳升华三维科技有限公司，核心成员均来自中南大学粉末冶金研究院，材料届皆知，它是粉末冶金界的“黄埔军校”、国内最为知名的粉末冶金机构。而黄伯云院士曾担任粉末冶金研究院的院长。技术方案当前国内外金属桌面打印技术，均是基于烧结的3D打印成形和粉末冶金的间接解决方案。3D打印首先完成具有一定强度的高精度生坯制备，后续通过脱脂、烧结等粉末冶金工艺获得性能一致的产品。在打印过程中，升华团队将金属粉末与高分子粘结剂以一定比例混合均匀，通过恒压挤出进入喷嘴，高分子材料在喷嘴中加热熔化粘结金属粉末并挤出成型。打印过程我们将该团队包含打印、脱脂和烧结的工艺称为P-MEM工艺，并与Markforged以及Desktop Metal放在并列的位置进行比较：P-MEM工艺使用的材料为金属粉与粘结剂的混合粉材；Markforged将两者做成了丝材；Desktop Metal将其做成了棒材。简言之，三家技术形式一致，材料组成一致，材料形式不一致。笔者认为，混合粉材对设备的适应性和拓展性更强。技术特点P-MEM技术利用了已发展超过30年、早已大规模应用的粉末注射成形技术（MIM），它使用3D打印机来替换需要模具的注射成形设备，通过3D打印直接实现零件成形；同时借助粉末注射成形技术在材料开发和脱脂烧结阶段成熟稳定的技术体系，最终实现高质量金属部件的输出。与SLM、LENS技术相比，这种间接成型的工艺系统组成包含打印机、脱脂机和烧结炉，然而设备总成本更低，材料体系更广泛、适应性更宽，产品性能的一致性也更好。陶瓷产品上文笔者提到，基于混合粉材的P-MEM工艺设备拓展性较强，主要在于成型材料的广泛性。凡是可进行烧结的粉体材料，从不锈钢、模具钢、高温合金、钛合金、难熔金属等金属材料到氧化锆、氧化铝、碳化硅等陶瓷材料，均可实现成型。当前，该团队已经实现17-4PH、304、316L不锈钢系列，钛及钛合金，以及ZrO2陶瓷的稳定成型和烧结；而模具钢、氧化铝、碳化硅、氮化硅等材料正处于工艺测试阶段。技术门槛基于烧结的金属（陶瓷）FDM技术，挤出工艺不难，难在打通材料（配方）、打印、脱脂、烧结整个工艺链，哪个环节有问题、技术没有解决，都要从头再来。同时不同的材料，它们的整个工艺体系及参数都不一样，这需要大量的实验数据积累。产品性能升华金属FDM部分金属部件性能材料烧结密度 g/cm3烧结收缩率抗拉强度MPa 屈服强度MPa 伸长率硬度 HRB 316L不锈钢7.84216% 498 207 58% 64 纯钛4.3317%661 - - -这是笔者第一次看到基于烧结工艺的金属桌面打印制件性能数据，可以看出零件性能高于传统铸件，略低于SLM，能够满足大多数应用需求。升华团队针对其它材料的数据正在检测中。从升华团队提供的产品表面粗糙度Ra检测数据得知，在最佳打印层厚时，生坯的表面粗糙度为5μm，烧结后的产品表面粗糙度为2-4μm。如此小的表面粗糙度，使得烧结后的产品进行粗略抛光后即可得到镜面效果，减少了后处理的麻烦。笔者亲测，烧结完可装配烧结后的粗糙度小于SLM，简单抛光可达镜面效果在陶瓷打印方面，采用升华团队研发的桌面打印机，更换材料及喷头之后即可打印陶瓷产品。同样的，成型材料使用陶瓷粉末和粘结剂混合而成。下图是采用打印并烧结完成的氧化锆陶瓷产品，孔隙最小尺寸可控制在50um。氧化锆陶瓷产品打印系统介绍UP-R200正是深圳升华三维科技有限公司自主研发的采用P-MEM技术的3D打印机，配套金属3D打印专用脱脂炉和烧结炉，构成一套完整的金属间接3D打印技术解决方案；配套陶瓷排胶炉和高温烧结炉，则构成一套完整的陶瓷间接3D打印技术解决方案。UP-R200型3D打印机，操作方便简洁，主要面对高职院校、科研院所和粉末冶金领域的客户，适用于金属或陶瓷间接3D打印技术开发、材料开发和产品快速原型制造。金属FDM技术的优势金属桌面打印系统改变了以往金属打印和传统制造的规则，是一种先进的创新解决方案。该技术可以降低成本，显著提高速度、安全性和打印质量。同时，它也是一款适用于快速原型制作的办公友好型金属3D打印系统，比现有激光金属打印技术便宜5倍以上（仅打印机），拥有完整的工作平台，可制作形状复杂和各向同性的金属零部件。与现有的SLM技术相比，金属FDM技术包含以下优势：●无需昂贵的工业设施确保安全运行：该工艺几乎不会造成粉尘污染，也不需要激光和线切割工具。仅需使用配备的材料和工艺即可制作高精度可重复的部件，其安全性更接近于传统的塑料FDM技术。●使金属打印变得简单：提供专用切片软件，简化整个工作流程，使工程师可以直接从计算机辅助设计（CAD）软件转到打印部件。同时，减少了对支撑设计和工程经验的需求，轻松移除支撑结构。●提高原型设计的多功能性：旨在支持数百种用于批量生产的零件和原型制造材料。背后故事对于美国Desktop Metal公司，升华团队一直对其保持好奇，究竟什么样的技术可以直接冠名“金属桌面”3D打印？ 2017年4月，美国Desktop Metal公司公布其技术及工艺特征，终于揭开其神秘面纱，恰好与升华团队的技术路线一致！升华团队在深感震惊的同时，也有一分庆幸，一分自豪。这说明了在原创性技术创新上，国内并不落后于国外，他们对金属3D打印技术发展的思路和方向是正确的，同时也更坚定了走这条路的决心。市场竞争目前国内外越来越多的公司和团队加入这种间接3D打印技术的开发和应用，技术路线看似简单明了，但却有着并不容易解决的技术难题。可以预见的是，2019年这种快速原型设备的市场竞争将会日益激烈。面对日新月异的3D打印新技术的涌现，如何在新技术的洪流中徐徐前行，值得每个公司去思考。升华团队认为在保证产品质量的前提下，一个公司的技术储备及科研实力，更大程度上决定了一个公司能走多远。而他们从设备、材料到软硬件及前后端均积累了足够的技术和经验，已经走在了技术发展的前列。笔者点评在国内3D打印当下的发展阶段，不少企业消亡和兴起此起彼伏，很多人会无视一个从未听说过名字的企业。而恰恰有那么一些怀揣真才实学，有着深厚技术积累的团队，在技术尚未发生深刻变革之前，砥砺前行，补足国内发展的欠缺。就笔者与升华团队的接触来看，他们恰恰是这样一支怀揣梦想、有专业知识和技术积累的年轻团队。他们开发的产品不是空壳子，也不是花样版，真正实现了质量保证，这为国内相关技术的发展开辟了一条道路，相信他们一定能从容应对2019年的市场竞争。欢迎转发TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。延伸阅读：基于烧结工艺的金属增材制造工作原理基于烧结和熔化工艺的金属3D打印成本结构对比被状告的Markforged打印机是如何工作的Desktop Metal金属桌面打印机---DM STUDIO解析底部广告招商 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：国产金属FDM打印系统，打破国外技术垄断，开始走向市场

2018年年初，笔者在一篇文章中介绍了布加迪正在采用3D打印技术制造新款凯龙制动钳，这款产品具有广泛的社会影响力，并引起了不小的轰动。从上半年开始，布加迪开始对其进行测试，探究物理极限及其安全性，并为批量生产铺路。作为大众旗下品牌之一，布加迪在设计3D打印部件方面经验丰富，公司正推进其首批用于批量生产的3D打印部件，并已进入测试阶段。本期我们来了解这款制动钳的测试过程并回顾它的制造之路及其广泛的社会效益。 3D打印的布加迪制动钳测试过程上面的视频就是这款制动卡钳的测试过程。工程师将一个圆盘和刹车片卡钳放置在一个模拟速度高达每小时249英里(约400公里)的支架上，模拟高速运行的汽车制动过程。在如此高速的情况下完成制动对于卡钳是一项巨大的挑战，工程师对钛合金卡钳的耐久性与传统铸铝卡钳的耐久性进行了比较，在完成所有操作后，钛合金卡钳仍保持完整，承受温度接近1000摄氏度，性能优于铸铝卡钳。测试过程刹车盘完全是在燃烧3D打印如今已经成为汽车行业的一个重要尝试。布加迪卡钳的生产时间仅45小时，但与威龙目前使用的常规卡钳相比，3D打印制动卡钳的最大优势在于其重量，通过结构优化，钛合金卡钳轻了近两倍。布加迪目前正在研究如何更快地生产3D打印部件，此后，该制动卡钳将与其他部件一起在大众汽车新的3D打印中心批量生产。接下来我们回顾其设计及制造过程。3个月开发，45小时制造，10小时去应力退火布加迪制动钳的开发时间非常短，从第一个想法到第一个3D打印组件，只花了大约三个月的时间。布加迪将其基本概念、强度和刚度要求以及设计图纸作为一个完整的数据包发送到制造机构。后者对其进行了工艺模拟、支撑结构设计、实际3D打印和零部件后处理工作。 布加迪卡钳打印过程制动钳采用SLM工艺制造，打印过程总共花费45个小时，总层数为2213层。热处理温度为700℃，在此过程中消除残余应力并确保尺寸稳定性。最后，去除支撑并进行基板分离。表面处理完成表面处理结合了机械、物理和化学过程，旨在改善部件疲劳强度和使用过程中的耐久性。装配完成最后，功能表面（如活塞接触表面或螺纹）的轮廓通过五轴铣床加工，该过程需要11个小时才能完成。长410mm,宽210mm,高136mm最终部件由传统铝合金的4.9公斤减少至2.9公斤，减轻40%；最小壁厚1mm，最大4mm，结构强度可保证每平方毫米承受超过125kg的力而不会发生损坏。取得的社会效益新型八活塞单体制动钳世界上第一台由3D打印生产的制动钳汽车行业最大的制动钳与德国研究机构合作，推动全球创新法国超级跑车品牌在使用3D打印这一面向未来的技术发展中达到了新的里程碑作为大众集团的技术开发实验室，布加迪在3D打印领域处于领先地位，是全球创新的推动者3D打印的制动卡钳将批量生产布加迪获得的经验可用于大众汽车集团及其品牌研发项目END凭借威龙和凯龙超级跑车，布加迪在过去几十年中已经成为汽车行业极端性能领域新技术发展和创新的先锋，并创造了惊人的性能数据和记录。布加迪3D打印制动钳的测试成功，对于整个大众集团3D打印功能部件的制造具有引领作用，同时也将推动国际汽车行业进一步采用3D打印实现创新。欢迎转发TCT Asia 2019 ，预登记免门票，帮笔者完成任务欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。延伸阅读：案例探究：3D打印提升汽车性能 加速设计迭代大众汽车：在生产线上使用3D打印机进行车辆生产福特汽车：借助3D打印技术重塑汽车生产线奥迪实现高效3D打印产出的应用经验底部广告招商 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：布加迪极限测试3D打印制动卡钳 为批量生产铺路

3D打印为生产型企业开辟了很多可能性，无论是原型制作还是零部件直接制造，几乎所有行业都可以使用这一尖端技术。上个月，国外家电制造商惠而浦宣布开始使用3D打印来制造过时或停产的部件；而在此前，汽车品牌保时捷早已使用该技术进行稀有配件的生产。我们意识到，3D打印正在成为传统行业响应售后低体量需求、实现按需制造的新途径。FDM在制作备件方面具有很强的实用性使用3D打印来制造备件，在很多领域具有迫切性的需求，例如远洋航行中缺少备件，宇航员在太空中缺少备件，军事训练中装备零件损坏，等等情况下，3D打印将凸显无以伦比的作用。在远洋航行中使用3D打印生产备件已经用于探索但需要明确地是，3D打印不是批量生产备件，而是按需生产。接下来我们介绍传统备件供应面临的困扰，以及使用3D打印所带来的多方面优势和零部件的数字化趋势。3D打印将解放库房压力当前备件生产面临的困扰及3D打印解决方案1. 对于制造商来说，备件成本可能很高在传统的供应链中，制造商倾向于批量生产制造备件，这样可以节省生产成本并缩短交付周期。之后，他们会将所有零件存储在中央仓库中以降低库存成本，但这会导致交货时间延长；或者他们将零件保留在区域仓库中以确保快速交付给客户，但这样会使库存成本倍增。有时配件可能在全球间传递，飞机配件尤其如此重要的是，有些零件在仓库中储存了很长时间才用到，而有些备件则从来都用不到。这些部件主要是一些面临淘汰的和小批量生产的部件。厂家无论重新制造，还是采用传统的方式定制，都会涉及到制造零件所需的所有工具，除此之外，人力成本和维护成本也非常昂贵。2.对产品定制和快速交货的需求不断增长由于电子商务的推动，客户如今拥有无数的购买选择，它刺激了对更加个性化或定制化产品的需求。良好的客户体验更多地归功于公司提供的服务质量，而不仅仅是产品本身。在满足客户需求的过程中，提供专业、实用和定性的服务，对培养客户忠诚度具有重要意义。宝马mini定制化汽车内饰采用3D打印制造货物交付的及时性是影响客户体验的最重要因素之一，客户希望他们的订单在一两天甚至更短的时间内交付。同时，他们还需要端到端的支持，如通过数字渠道进行实时和最新的货运跟踪。这些需求的增长，使传统的备件供应方式跟不上发展的节奏。3. 零件数字化趋势及3D打印备件解决方案3D打印是一种经济高效的制造手段，它为众多行业带来了很多契机，大规模定制便是最大优势之一。当制造商对那些已经无法再找到的零件产生需求时，3D打印的定制化便展现出其优势。3D打印可实现按需制造3D打印通过将零件数字化，并通过临近客户所在地3D打印直接制造来降低运输成本，从而消除高库存及所带来的成本问题。基于数字化生产条件下的去库存正在成为一种新的解决方案。同时，增材制造不涉及任何工具或生产线，因此非常适合按订单生产的策略，不会延长交货时间。此外，3D打印同时解决了备件供应链的问题。(国外已经出现了在线的零配件模型商城)3D打印将彻底改变零配件的供应方式借助3D打印，按需获得部件，正在受到越来越多零部件供应商的重视。而3D打印服务商数量的增长，也使本地化生产的可能性能够逐渐成为现实。当前，采用3D打印制造产品备件，已经在汽车修复、家电生产，甚至工装工具以及各类型的机器设备中获得使用。采用3D打印制造产品备件应用案例惠而浦美国跨国家电制造商惠而浦与新加坡Spare Parts 3D达成增材制造合作关系，一同致力于将惠而浦的零件数字化，以应对零件过时和部分短缺问题。实际上，当前很多制造商都在将其零件目录数字化，以应对数据丢失，并实现零件和材料的并行设计和制造。惠而浦3D打印备件惠而浦公司生产大量的家电产品，因此拥有庞大的零件目录。各种机器的淘汰导致产品备件无法一直生产，3D打印能够使惠而浦以更低的成本按需生产足够的产品备件。保时捷3D打印也是制造汽车备件的理想选择。对于老款车型来说，尤其难以找到零件备件。但是结合3D扫描、逆向建模和3D打印，可以直接生产汽车的稀有备件。保时捷959保时捷曾推出多款经典车型，如356、959以及Carrera GT等等。为经典古董车更换零件一直都很困难，因为车辆本身就是限量销售，部件更是稀少。2018年，保时捷提出为一些经典车型制造限量的3D打印零部件，目前总计推出9种3D打印零部件，且正在检验能否制造20种或更多。3D打印生产的经典车型配件对于经典车型来说，制造全新部件成本高昂且效率低下，这就推动了3D打印的进程。3D打印的部件必须符合原始部件的要求，还必须通过出厂测试。戴姆勒戴姆勒是梅赛德斯-奔驰的母公司，其商用车部门将3D打印技术完全整合到了汽车开发和零部件批量生产的工作流程中。该公司每年为各个部门生产超过10w个原型零件，并利用3D打印为奔驰卡车按需提供备件，满足客户更换零件和小批量生产的需求。3D打印生产的戴姆勒巴士塑料备件奔驰卡车金属3D打印配件戴姆勒公司推出了数字仓库计划，任何可以进行3D打印的零部件都将存储在数字仓库中以便根据需要快速打印。按需3D打印意味着像戴姆勒这样的公司将不再需要保持库存，这同时也省却了更多的维护成本。作为计划的一部分，戴姆勒将邀请技术人员和使用3D打印备件的客户给予反馈，公司将收集零件的性能数据，并确保未来的不确定需求。大众大众汽车已经将3D打印深刻应用到了汽车制造的生产线，我们已经提到过大众旗下的奥迪如何使用3D打印，如今他们不仅使用该技术加速研发，也用来制造备件。奥迪W12发动机的金属3D打印水接头2017年，该公司透露了试点3D打印备件计划的细节。同年，该公司的豪华汽车品牌奥迪和保时捷展示了他们对3D打印“按需复制”的推动。如此可以看出，汽车制造商是真正在不同层面上充分利用3D打印。END正如这些案例所展现的，3D打印用于备件生产主要用于汽车领域，但它的应用完全可以拓展，就如惠而浦用于家用电器零件的生产一样。3D打印生产备件，对所有行业的制造商来说都是有前途的。欢迎转发TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票资料下载请加入3D打印技术参考QQ群：867355738在校生3D打印专业知识交流与分享，寻找工作机会，请加入高校人才社区交流群：942944143延伸阅读：增材制造如何重塑汽车产业汽车零部件增材制造工艺链详细探讨福特汽车：借助3D打印技术重塑汽车生产线大众汽车：在生产线上使用3D打印机进行车辆生产底部广告招商 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：零件的数字化趋势及采用3D打印生产备件的优势与应用案例

早在20世纪80年代，福特就认为3D打印将成为未来制造业的大趋势，将给汽车行业带来重大影响。1988年，福特公司购买了当时世界上第三台3D打印机，开展实验，试制车辆部件。随后在美国和欧洲建立了五大3D打印原型制造中心，并在30多家工厂安装3D打印设备。在今年的最后一个月，福特投资4500万美元开设先进制造中心，试图将汽车行业推向一个新时代，而这仅是福特汽车5年期45亿美元雄心计划的一部分。本期，我们来了解福特汽车如何借助增材制造技术推动汽车制造变革。联合Carbon CLIP技术加速3D打印量产2014年12月，福特与Carbon 3D公司展开合作，使用3D打印技术生产高质量的汽车部件，加速车辆从设计到量产的过程。Carbon公司勇于创新，在大部分工艺只能打印原型产品时，推出了具有革命性意义的连续液面制造技术（CLIP）。该技术的打印速度比传统3D打印工艺快25-100倍，能兼容多种材料，可实现3D打印量产。 福特使用Carbon clip技术打印产品作为对质量有着严格要求的汽车制造商，福特尤为关注3D打印配件的性能，他们对该技术打印出的配件进行全程监控和测试，最终发现这一技术打印出的产品完全满足需求。福特员工操作Carbon 3D打印机最初CLIP技术被福特用于生产弹性车体垫圈以及连接阻尼的缓冲部件，随后福特公司自己研发了具有机械强度的纳米颗粒增强树脂，并着力研究导电和导热树脂，用于制造未来更高性能的汽车部件。使用Stratasys 3D打印技术制造大型一体式汽车零部件Stratasys Infinite Build 3D打印系统能够打印几乎任何形状或长度的汽车零部件，以更经济有效的方式生产需求量较小的模具、原型车零件或组件，该系统有可能成为汽车制造业的突破性技术。2016年，福特汽车作为第一家使用Infinite Build 3D 打印机的汽车制造商，开始探索如何使用3D技术打印汽车扰流板等大型一体式汽车零部件，并将其用于原型车和未来车辆制造。 福特使用Stratasys 3D打印技术生产汽车配件福特增材制造技术负责人 Ellen LEE 表示，借助 Infinite Build 技术，福特可以打印大型模具、卡具和零部件，从而使设计迭代更加灵活。福特率先将该技术投入使用，这有助于推动这种适用于汽车应用和需求的大规模打印技术的发展。此外，在生产需求量较小的原型车和赛车专用零部件时，3D打印技术具有更好的成本效益。福特3D打印的大型组件福特还使用Stratasys Fortus 380mc打印机，使工人能够更快更便宜地制造零件和工具。过去，福特公司在生产原型零件时需要8-16周的时间，仅在工具上就要花费25万美元，而如今使用3D打印制作类似的零件仅需要几天甚至几个小时，花费只需几百到几千美元。投资Desktop Metal公司，推进金属3D打印批量化制造Desktop Metal成立于2015年，率先开发了第一套涵盖从原型设计到批量生产整个产品周期的金属3D打印系统。今年3月，Desktop Metal获得6500万美元额外投资，由福特汽车牵头的这轮投资将该公司总投资额提高至2.77亿美元。福特汽车高级工程副总裁兼首席技术官Ken Washington博士被任命为Desktop Metal董事会成员。 Desktop Metal 3D打印系统福特汽车将利用Desktop Metal先进的桌面型Studio系统改变金属零件的设计流程，并借助其高分辨率Production系统实现金属零件大规模3D打印制造。福特工程师使用Desktop Metal金属桌面打印机Desktop Metal的创新3D打印系统将改变3D打印行业的规则，为客户提供整合金属AM的能力，而无需花费数十万美元购买最先进的设备，这无疑会增强福特汽车在金属3D打印应用方面的实力。斥资4500万美元开设先进制造中心本月初，福特在底特律投资4500万美元开设先进制造中心，旨在加速3D打印、虚拟现实及机器人技术在原型设计中的应用，并计划在全球各地工厂中制定流程标准。福特试图将汽车行业推向一个新时代。福特先进制造中心先进制造中心配备23台3D打印机，与包括HP、EOS、Stratasys在内的10家增材制造公司展开合作，并将约100名技术专家集中在一起，专注于在未来竞争中保持领先。福特先进制造中心涵盖3D打印、虚拟现实及机器人等先进技术福特为推动汽车行业3D打印的未来，计划利用该技术改善制造流程，同时节省公司资金。新款GT500将于明年1月在北美国际车展上首次亮相，该车将配备两个3D打印的制动部件。福特汽车认为，随着3D打印成本的降低，3D打印零件将变得更加普遍。END100多年前，福特率先推出了移动装配线，彻底改变了大规模汽车生产的方式。而如今福特正在打造明日装配线，开发梦寐以求的大屏技术，提高制造效率和加工质量。福特集团全球产品开发副总裁表示，“我们推动创新的能力取决于从概念到量产有多快。3D打印技术能够快速将产品从原型概念转变为实际产品，甚至能够直接量产，高于之前的任何方法，我们能够借助该技术最快地将最新车型提供给消费者”。欢迎转发动动手指，提前注册，帮笔者完成任务量欢迎材料、机械、设计、控制等专业的学生及技术人员加入3D打印技术参考QQ群：867355738。本群将提供技术交流、工作机会以及资料分享。延伸阅读：奥迪实现高效3D打印产出的应用经验大众汽车：在生产线上使用3D打印机进行车辆生产您的下一航班将使用3D打印的引擎部件视频案例：3D打印、区块链和人工智能如何融入实际生产长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：福特汽车：借助3D打印技术重塑汽车生产线