施华洛世奇是全球首屈一指的光学器材及精确切割仿水晶制造商，为时尚服饰、首饰、灯饰、建筑及室内设计提供仿水晶元素。10月17日，3D打印技术参考注意到，该公司正与Xolo合作开发新的水晶玻璃生产方法。目的是借助后者的Xolography体积3D打印技术，为定制水晶产品的制造设定新的精度与速度标杆。 Xolo的xolography体积3D打印技术，是一种创新的3D打印方法，它使用两种不同波长的光在树脂中精确地固化出高分辨率的结构。这种技术能够实现快速、高分辨率的打印，且打印出的物品表面异常光滑，无需后续的抛光处理。Xolography技术通过使用高粘度材料和双色光引发剂，能够在连续运动中创建整个物体，而非逐层构建，这样可以显著减少打印时间，同时保持打印物体的高分辨率和细节。 根据资料，施华洛世奇水晶并不是真正的水晶，而是一种高品质的含铅玻璃，这种玻璃因其独特的配方和精湛的切割工艺而闻名，能够展现出类似水晶的闪耀效果和折射率。尽管施华洛世奇水晶在成分上与天然水晶不同，但它在珠宝和时尚饰品中的应用非常广泛，以其独特的美学和品质受到消费者的喜爱。 Xolo公司首席执行官表示：“能够与施华洛世奇这样的知名公司携手合作，不仅是对我们实力的认可，更是展现Xolography技术在新兴领域无限潜力的绝佳舞台。” 体积3D打印带来了制造速度的革命性发展，能够在单一、无层的过程中构建，在几秒内打印复杂结构设计，从而提供显著的速度和材料效率优势。Xolography第一代工艺的分辨率大约是没有反馈优化的计算轴向光刻的十倍，以Xolography这一新技术为突破口，Xolo希望为3D打印开辟全新的应用领域，包括医疗技术中的器官复制和光学行业的高精度镜头制造，其他领域的应用还包括牙科和声学。 2020年，Nature发表了关于xolography体积3D打印技术的研究成果。这项被称为“X射线照相”的技术使用具有两种不同波长的光束先后与树脂中的光引发剂发生反应，从而在受限体积内引发局部聚合。在整个过程中，两台光束发生装置以相交位置固定放置。第一束光用来“激活”一个区域（切割光圈范围内光引发剂分子主链上的一个分子环），然后第二束光（包含切片图像）将被激活的树脂聚合、固化。随后，树脂相对于第二束光（切片图像）位置反向移动，树脂被激活区域相对已固化区域前置，连续投射的切片图像不断在新激活区域发生聚合反应，最终零件制造完成。 该过程的优势在于，相比于此前的体积3D打印装置来说，确保了曝光区域一直被限制一定区域之内（光束交叉位置）中，所有特定体素在固化光下只暴露一次。这将使零件的分辨率显著提高，通过从多个侧面激活打印区域和在容器周围旋转规定强度分布的光片，可以实现更深的打印量和更高的打印速度。 Xolo体积3D打印机结构 据3D打印技术参考了解，Xolo于今年9月刚推出了Xube² 3D打印系统，也即该公司第二代体积3D打印机。新机器打印速度更快，分辨率和精度更高，灵活性更强，专为学术和工业研究而设计。 该机器特别适合于高度定制化的光学元件制造，在传感器、内窥镜、增强现实/虚拟现实技术及视力矫正领域扮演着举足轻重的角色。然而，传统的光学制造方式不仅劳动密集且成本高昂，而现有的增材制造技术又难以达到光学制造所需的精度与速度，往往需要对光学表面进行繁琐的后续加工。Xolography技术标志着一次范式转换，它能够在短短几分钟内实现复杂光学元件的增材制造，并且这些元件的光学级表面可直接从打印机中取出，无需额外处理。 通过xolography打印制备的结构化叶子 施华洛世奇正致力于通过融合传统工艺与前沿技术，实现水晶制造领域的突破。XOLO的xolography技术理论上可以用于制造具有复杂几何形状和高细节度的水晶玻璃产品。这种技术的应用可能会为水晶玻璃制造带来革命性的变化，使得生产更加高效，设计更加多样化。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。

3D打印技术参考注意到，曾担任国内某工业级龙头3D打印企业欧洲业务的增材制造专家Dirk Simon，于近期发表了题为“China’s Globalization of AM – Concepts to Avoid Becoming Victims”的演讲。这似乎很有批判性，但其中不乏对中国增材制造行业的专业观察，其建议欧洲同行应当追求双赢，在合作中相互理解，找到共同的利益，进行有效地合作。 认可中国增材制造行业的壮大 Dirk Simon在2018-2023年于欧洲负责中国业务长达5年之久，对中国的增材制造领域有着丰富的工作经验，其分享了对中国增材制造行业看法。其强调了中国增材制造行业的强大以及中国同行正如何努力提高与传统制造业相比的竞争力。如西安铂力特、华曙高科等中国公司，通过建立闭环粉末处理、多激光器和更简单的校准等方法，显著降低了3D打印部件的成本。部件质量的提高来自于在线监测、软件进步和扫描路径优化。最后，提高机器的用户友好性也提高了效率，节省了成本。 华曙高科鞋模行业产业化合作伙伴：广东站胜数字化模具科技有限公司，是通过3D打印技术成功实现鞋模数字化智造升级的产业化先锋企业，配备30+台华曙高科金属增材制造设备FS350M、FS200M，已实现金属3D打印鞋模规模化量产 上述公司现在正进入大规模系列生产阶段，这将大幅降低机器价格。中国不仅在成本上具有竞争力，而且在创新方面也非常活跃，专利申请数量不断上升。数据显示，2022年中国的专利申请量为160万，而美国为60万，德国为5.7万；仅铂力特就提交了数百项专利申请。Dirk Simon表示，“在中国增材制造领域，我们认识到有价值的创新正在迅速推动市场发展。” 中国国内很多3D打印服务商不仅在国内提供相关制造服务，并已经在开展海外业务。铂力特已经扩大了金属零件制造的能力，并已经开始向空客出口金属零件，用于飞机制造。这些发展表明，中国在增材制造方面的优势可以在全球范围内带来好处，特别是在增强增材制造的经济和生态优势方面。 图为空客团队部分成员合照（来自铂力特） 重视与中国的合作，同时提出挑战性的任务 Dirk Simon表示，“我们可以通过与中国增材制造公司建立合作伙伴关系，从这些优势中受益。”但其仍然强调，与西方的合作，可以提升中国企业的全球形象。中国企业通过自身努力提升自身的全球竞争力是自然的结果，其这种表述则略有一些傲慢。 在与中国增材制造行业同行合作时，Dirk Simon建议要为风险做好准备。他表示，西方公司可以根据中国文化在这个过程中建立信任，并在涉及公开认可的情况下提出具有挑战性的任务。他还为销售合同提供了具体建议。例如，要求提供一封关于在欧洲不侵犯专利的无害信函，涵盖机器性能规格，如部件质量和整体设备效能，以及付款条款。这些要求，实际上也应引起国内制造商的关注。 此外，他还谈到了确保即使在来自中国的供应链中断的情况下，通过适当的维护、获取备件和解决软件问题，也能继续运营的重要性。最后，Dirk Simon总结道，现在是时候向中国学习了，商业是艰难的，但双赢的局面是可能的。 总的来说，这位熟悉中国增材制造行业的欧洲专家，提供了对中国增材制造行业的深入分析，以及如何与该行业合作的实用建议。Dirk Simon通过自己的经验和观察，描绘了一个既具有挑战性又充满机遇的中国市场。他强调了中国在增材制造领域的创新和竞争力，同时也指出了挑战。他提倡的合作方式强调了建立信任和理解的重要性，以及在合作中寻求双赢结果的必要性。 中国3D打印设备商出海规模显著增长 在即将于德国举办的Formnext展会，中国展商数量超过了100家。这一现象反映出中国3D打印行业的快速成长和国际影响力正在显著提升。随着技术的不断进步和创新能力的提升，中国企业在增材制造领域已经具备了较强的竞争力，能够提供高质量的产品和服务，这吸引了国际市场的关注和需求。此外，这也表明中国企业正积极参与国际交流与合作，通过国际展会这样的平台来展示自身的实力，拓展全球市场，寻求更多的商业机会和合作伙伴。 同时，这一参展规模也体现了中国3D打印企业对国际市场重视程度的提升，以及对品牌国际化战略的积极实施。通过参与Formnext这样的国际专业展会，中国企业不仅能够直接与全球客户和潜在合作伙伴进行交流，还能及时了解行业的最新动态和趋势，从而更好地调整和优化自身的产品和市场策略。这对于提升中国3D打印行业的国际地位，推动全球增材制造技术的发展和应用具有重要意义。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。

2023年，科技部公布的“十四五”国家重点研发计划将纤维增强热塑性复合材料增材制造技术与装备研究纳入其中，并特别强调研制纤维增强热塑性复合材料多丝束挤出增材制造装备。3D打印技术参考注意到，主持相关项目研究的同济大学团队在2024年7月发布了最新成果，成功应用连续碳纤维增强树脂基复合材料3D打印技术制造的国内首架全碳纤维复合材料3D打印技术验证机“同飞一号”试飞成功。 同济大学国内首架连续碳纤维复合材料3D打印的无人机试飞成功（来自同济大学新闻网） 纤维增强复合材料因具有优异的质量强度比而备受关注，采用3D打印技术将纤维增强材料通过连续或短切的形式与传统高分子塑料复合，可显著提高零件的强度、耐热性及抗冲击性。在航空航天、汽车和制造行业，3D打印的纤维增强部件正在迅速取代模压纤维和金属部件高性能原型和最终用途零件。当前纤维增强3D打印技术主要分为短切碳纤维混掺尼龙粉末的激光烧结工艺，与热塑性塑料复合制成丝材或颗粒的挤出以及直接连续纤维复合热塑性塑料的挤出工艺。本文内容将梳理当前国内纤维增强3D打印装备的发展情况。 Raise3D——碳纤维“包芯”3D打印 2024年TCT亚洲展上，Raise3D复志科技推出了全新旗舰款设备Pro3 HS系列和新一代纤维增强复合材料——Hyper Core 速聚芯™ 系列耗材。Hyper Core 速聚芯™ 系列线材采用了近似连续纤维的“包芯”工艺，可以将至多35wt%碳纤或玻纤集中，形成线材的“内芯”，以尼龙或 ABS 等高流通性热塑材料作“包浆”。相较普通复合材料，Hyper Core速聚芯™系列耗材的更高的碳纤维含量赋予了材料更卓越的机械性能，打印出的部件不仅强度更高，而且具有更好的抗冲击性和耐久性，同时保持了优异的表面质量。 Hyper Core速聚芯™技术 同时利用Raise3D Pro3 HS高精度打印和专属的ideaMaker® 切片软件，可以通过使用标准品钢板或螺母，实现混合制程，无论采用后嵌入式工艺还是暂停-嵌入-继续工序，增强其刚性，实现卓越的打印效果，为复杂结构和高强度要求的打印件提供了可靠的保障。通过这样的制程，可以媲美连续纤维打印或者传统铝制件的效果的同时，其使用成本低于CNC铝加工。利用这一优势，使得Raise3D成为联合利华、SKF、舍弗勒等工厂中对产品高强度、高耐久要求，同时寻求高性价比解决方案的应用场景的理想选择。 Raise3D碳纤维3D打印零件 远铸智能——满足碳纤维打印件对大尺寸的需求 作为一家专注于FFF 3D打印工艺的企业，远铸智能自2016年成立以来便在这一领域深耕细作。近年来，他们在碳纤维材料的3D打印方面取得了显著进展，已开发出5种成熟工艺包，覆盖PA6-CF、PA12-CF、PET-CF、PPA-CF、PEEK-CF等多种材料。其中，PEEK-CF打印需要超过400℃的打印喷头温度，对打印设备的性能提出了极高的要求，这也体现了远铸智能在碳纤维3D打印领域的领先技术实力。 远铸智能3D打印短纤增强产品 为了满足用户更多元的探索需求，远铸智能的FUNMAT系列打印设备支持开放线材系统，并且拥有高达500℃的喷头温度、300℃的腔室温度以及610mm的最大打印尺寸，能够满足许多碳纤维打印件对大尺寸的需求。这些优势使得远铸智能在碳纤维3D打印领域展现出强大的竞争力 一迈智能——多类型装备落地应用 1. 丝材碳纤维复合材料3D打印 一直以来，一迈致力于为用户特种工程塑料的3D打印解决方案，例如PEEK、PEKK等丝材，但由于不同使用场景的使用需求，很多用户提出碳纤维增强材料的需求，因此，一迈基于不同需求发布了其短切碳纤维复合丝材系列，包括：CF-PEEK,CF-PPS,CF-PPA,CF-PA12,CF-PA6,CF-PET,CF-PC,CF-ABS,CF-PETG,CF-ASA等，以上非特种材料的部分，已经在亚马逊正式发售且收到了不错的反馈，此外，一迈还正在测试CF-PEI和CF-PEKK等材料，将在未来合适的时机发布，而这些特种材料的碳纤维增强材料则需要专用的高温打印机方可使用。 一迈高温系列打印机 一迈智能短纤增强3D打印产品 2. 颗粒碳纤维复合材料3D打印 关于碳纤维复合材料的应用场景，不得不提中大型复材模具，用于汽车、船舶和特种装备的碳纤维成型，一迈的颗粒打印机、机械臂颗粒打印方案，及其配套的碳纤维复合颗粒材料，已经逐渐地在该领用领域得到落地。此外，一迈正在探索增减材一体的解决方案。 一迈颗粒系列打印机 一迈智能3D打印颗粒碳纤维复合材料 协同高科——连续纤维3D打印 协同高科连续纤维3D打印技术源自西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，致力于中国连续纤维复材3D打印的研发与应用。以连续纤维增强热塑性聚合物基高性能复合材料零件直接3D打印为目标，采用连续纤维与热塑性聚合物为原材料，利用复合浸渍-熔融沉积的3D打印工艺实现复合材料制备与复杂结构复合材料零件成形的一体化制造。 协同高科连续纤维3打印设备 协同高科连续纤维3D打印产品 协同高科目前已推出的典型连续纤维复合材料3D打印装备有：连续纤维复材多自由度3D打印装备YJ-RF1000，连续纤维复材3D打印装备YJ-F600和YJ-X300-M，形成从科研级到工业级、小幅面到大幅面、低温到高温的全体系装备覆盖。协同高科开发的连续纤维3D打印材料体系为连续纤维增强热塑性复合材料预浸丝材，覆盖碳纤维复材、玻纤复材、玄武岩纤维复材等，基体则从低温到PEEK、PEI等高温，可实现较大范围的材料覆盖。“30倍强度于尼龙材料，2倍强度于铝，7倍轻于钢”。近期，协同高科完成Pre-A轮战略融资，领头单位为国内碳纤维生产设备龙头企业-精工科技，加速产业布局，致力于提供面向终端需求的更完善的全产业链服务。 阿奈索——连续纤维3D打印的开拓者 阿奈索三维是复合材料连续纤维3D打印的开拓者，是一家以上海为营销中心，苏州常熟为研发制造总部的中国本土化公司。目前，阿奈索三维已成功推出桌面级、专业级和工业级连续纤维3D打印设备。这些设备在航空航天、先进制造等尖端领域得到广泛应用，能够制造出轻量化、形状复杂且具备超高机械性能的复合材料零部件，可有效替代金属零部件。 2023年，阿奈索三维全资收购Anisoprint，其独特的连续纤维共挤（Composite FiberCo-Extrusion）技术使Anisoprint成为全球率先实现连续纤维3D打印商业化的企业。CFC连续纤维共挤是一种创新技术，它使连续纤维和基体材料从同一个孔挤出，实现了独特的材料结合方式。在该技术中，连续纤维和基体材料能够被精确地输送到挤出孔中，挤出时连续纤维会均匀地包裹在基体材料中，形成紧密结合的复合材料结构。这种共挤技术具有多方面的优势。首先，它能够有效确保连续纤维在复合材料中的均匀分布，从而增强材料的强度和刚度。其次，通过选择不同的连续纤维和基体材料组合，可以根据具体需求定制材料的性能。本次收购，不仅给阿奈索带来了先进的技术和业知识，同时也打开了更广阔的国际市场。 聚高增材——高碳纤维含量复合材料3D打印 聚高增材依托西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室的前沿研究，采用创新的螺杆挤出3D打印技术，成功制造出高强度碳纤维增强聚醚醚酮（PEEK-CF）复合材料。该技术不仅克服了传统材料挤出制备高性能复合材料的挑战，还实现了纤维长度的大幅提升，显著增强了复合材料的机械性能。特别是当碳纤维含量达到25wt%时，PEEK-CF复合材料的抗拉强度达到纯PEEK的3.15倍，创下了短碳纤维增强聚合物复合材料3D打印强度的新高，彰显了聚高在碳纤维3D打印领域的卓越技术实力。 聚高的另一大亮点在于其系统化的复合材料性能评估能力。公司通过对不同纤维长度和含量的PEEK-CF复合材料进行详尽的流变性能和力学性能研究，揭示了纤维长度与复合材料机械特性之间的复杂关系。研究结果表明，通过优化纤维长度和退火工艺，可以显著提升复合材料的强度和刚度，同时保持一定的冲击强度。这种对复合材料性能的全面理解和精准调控，使得聚高增能够为客户提供定制化的高性能碳纤维3D打印解决方案，满足不同应用场景下的特定需求。 END 纤维增强复合材料3D打印技术因其独特的优势，在各个领域展现出广泛的应用潜力，因此受到各方的广泛关注，更是被列入国家重点研发计划。同时，国内多家企业如Raise3D、远铸智能、一迈智能、协同高科、阿奈索、聚高增材等，在碳纤维3D打印装备与材料研发上亦取得显著进展，通过高速打印技术、包芯技术、短纤及颗粒增强材料、连续纤维打印工艺等创新，不断拓宽3D打印在高性能工业零件制造中的应用边界，为制造业的数字化转型提供了强有力的技术支持与解决方案。这些技术突破不仅提升了产品性能，还促进了3D打印技术在航空航天、汽车、制造等多个行业的广泛应用。 最后，3D打印技术参考在查询资料的过程中注意到，消费级3D打印设备商龙头创想三维也推出了能够打印碳纤维的设备及材料。也许，碳纤维3D打印的应用场景正在不断下沉。

金属增材制造合同制造商Incodema3D于2016年在纽约成立，已累计完成超过20,000个项目，主要涉及航空航天、国防和发电领域。Incodema3D在更广泛的金属增材制造行业中占据重要地位，这在很大程度上得益于其与增材制造原始设备制造商（OEM）建立的牢固关系，包括粉末专家Elementum 3D、6K Additive、清粉解决方案提供商Solukon，以及3D打印机设备商EOS。EOS的金属3D打印机更被认为是Incodema3D生产服务的支柱。 运营35台EOS 3D打印机 Incodema3D目前运营着35台金属增材制造系统，其中包括9台EOS M280 3D打印机、3台EOS M 290设备、4台EOS M 400、4台EOS M 400-4和15台EOS M 300-4系统。Incodema3D之所以青睐EOS设备，原因有多方面。该公司创始人表示，“EOS以提供可靠的金属增材制造解决方案而闻名，这些解决方案在生产性能、效率和经济性方面都具有优势。值得注意的是，EOS的粉末床熔融技术在2024年《 Wohler报告》中被评为“最具盈利能力的增材制造工艺”。 Incodema3D项目副总裁补充道，“EOS系统的可靠性和现场服务确保了机器的高利用率和持续运行，这降低了零件价格，为大型长期项目打开了大门。” 特别是EOS为高产能和自动化工作流程开发的EOS M 300-4，已被证明非常符合Incodema的生产需求。Incodema3D增材运营总监解释，“M 300-4提供了多激光速度，并在激光分配和拼接线策略上增加了灵活性。这些优势都得益于EOS最具竞争力的资本设备成本，使Incodema3D能够以更实惠的价格向客户提供最新技术。” 扩大批量生产，开启增长爆发 值得注意的是，在过去的一年里，Incodema3D的金属增材制造设备数量大幅增加，公司先是增加了四台EOS M 300-4系统，随后又增加了六台，以满足日益增长的生产需求。这家合同制造商还计划在当前工厂进行更多扩建，并计划在2026年和2027年在其他地点扩大其生产能力。 其创始人在谈到选择EOS技术的主要原因时表示：“正常运行时间、易用性和生产可扩展性是我们关注EOS技术的关键原因。我们选择EOS M 300-4是因为我们现有的EOS打印机机队的生产利用率接近90%，因此我们需要市场上最快的系统来满足客户日益增长的生产需求。EOS M 300-4是一款生产主力军，我们的技术人员对其用户友好性和可靠性赞不绝口。” Incodema3D近年来的大幅增长在很大程度上得益于应用开发项目的成熟和客户生产的增加，尤其是在国防领域。据该公司称，过去几年，随着研发项目进入批量生产阶段，其工作重心已从研发转向全面生产。“我们的大部分增长都发生在长期开发的项目从资格认证阶段过渡到低速生产，然后是全速生产阶段，这些项目的生产量从几十件到十万多件不等。” 在应用方面，Incodema3D在其60,000多平方英尺的工厂拥有满足多种金属增材制造生产应用的专业知识和能力，但其专长在于为航空航天、国防和发电行业提供热管理系统。为了满足客户的不同需求，Incodema3D对端到端金属增材制造有了深入了解，包括后处理和质量保证，以及一系列高性能金属粉末。 Incodema3D拥有在EOS机器上运行过30多种不同材料的经验。通过参数编辑器，可以选择运行已达到高TRL（技术成熟度等级）水平的EOS默认参数，也可以为独特合金开发自己的参数。该公司的核心生产业务围绕少数几种合金展开，但仍然保持运行其他材料的灵活性。 目前，在3D打印服务的主力系统EOS M 300-4上兼容的材料包括不锈钢316L和17-4PH、铝合金AlSi10Mg、钛合金Ti64、马氏体时效钢MS1、镍合金IN625和IN718。出于显而易见的原因（保密协议），Incodema3D不能透露其正在进行的任何具体批量生产项目，但该公司与其客户建立了长期关系，并在推动金属增材制造应用向可扩展的批量生产发展方面发挥了关键作用。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。

日前，麻省理工学院（MIT）自组装实验室的研究人员，使用快速液体3D打印（RLP）技术为法国知名时装品牌Coperni打造了一款时尚手包——Swipe Bag。 与传统逐层构建的3D打印方式不同，RLP技术允许设计师在凝胶悬浮液中自由绘制物体，这一创新过程打破了重力的束缚，使得柔软、富有弹性且耐用的产品成为可能。 这款包袋采用了可回收的硅胶材质。快速液体3D打印由一个机器人实现，该机器人在凝胶悬浮液罐内用液体材料“绘制”物体。然后将打印的物体从罐中取出，用水清洗，并充气以呈现其预期形状。每件产品都可以放气、储存、运输，然后再次充气。借助快速液体打印，制造可以被重新想象为一种不受规模或重力限制的艺术体验，要求我们重新思考设计、生产、统一性、物流和产品生命周期。 2024年新获得700万美元融资，受投资者青睐 基于此技术，麻省理工学院衍生出了一家创新企业——Rapid Liquid Print（RLP）凭借其独特的无重力制造技术，成功打破了传统制造的壁垒。这种尖端技术能够在短短几分钟内生产出复杂且大规模的物品，与以往需要数周时间的传统制造过程形成了鲜明对比。3D打印技术参考注意到，RLP公司于2024年上半年获得了700万美元的A轮融资，这笔资金将助力其扩大生产规模，进一步壮大其背后的技术专家团队，并探索建立更多的业务领域。 RLP的技术潜力吸引了众多顶级投资者的目光，其中德国的HZG集团作为领投方，展现了其对该技术的浓厚兴趣。此外，宝马集团旗下的风险投资部门和美国万通互惠人寿保险公司旗下的MM Catalyst Fund也继续为RLP提供了支持。这两家公司在RLP的早期发展阶段就发挥了关键作用，2021年首次投资RLP，推动了该初创企业在3D打印领域的创新。得益于这些投资者的支持，RLP成功研发出了新材料和新应用，这些创新成果现在已被广泛应用于各个领域，进一步证明了RLP技术的强大潜力和市场价值。 从汽车零部件到医疗设备，多领域开始应用 MIT所开发的不仅仅是一台标准的3D打印机，而是预示着从汽车零部件到医疗设备的未来造物方式。这种凝胶作为支撑物，消除了其他3D打印机在打印过程中需要同时构建的额外结构的需求。物体形成后，在凝胶中自然固化，几乎可以立即使用，无需进一步处理。 RLP的技术已在医疗健康、汽车制造和艺术等多个领域掀起波澜，通过其专利工艺为这些领域带来了独特的解决方案。一个典型的杰出应用案例是，RLP能够根据患者的扫描数据直接生产定制的硅胶假肢内衬，每个内衬仅需250美元。考虑到类似的内衬通常价格在360美元至500多美元之间，且生产周期更长，RLP能够在几分钟内完成生产，极大地提高了患者的舒适度和可获取性。 RLP还为其他团队制作了一款针对患者的肌电i-digit假肢。澳大利亚的ProMotion Prosthetics就是一家利用RLP技术生产3D打印硅胶内衬的公司。所开发的内衬即使是特殊情况也提供了尽可能的舒适性、耐用性和完美贴合度。 在汽车领域，RLP与现代的合作展示了该技术的多功能性。在2024年国际消费电子展（CES）上，现代推出了创新的SPACE（空间策划体验）项目，其中就包括了由RLP在几分钟内3D打印出的功能性、网格状坐垫的自适应座椅。在此之前，RLP还曾向宝马集团展示了其技术潜力，打印出了一款带有嵌入式气囊的网格状汽车座椅。该技术的一大亮点在于，无需工具、模具、有毒后处理或支撑结构即可生产零件。 RLP的影响力还延伸到了艺术领域。据RLP介绍，其所制造的一件作品，经历了五年时间，看起来仍然像打印出来的那天一样。这充分说明了这项尖端技术制作的3D打印零件的耐用性和韧性。 总的来说，麻省理工学院自组装实验室的研究人员利用他们开发的快速液体打印技术，创造了一种制作大型、定制、动态产品的方法，这些产品具有复杂的形状、内部腔室、复杂的表面和其他独特功能。这种打印过程可以在几分钟内个性化生产大型物体，尺寸从花瓶到沙发不等。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。

虽然这些商业纯铜3D打印解决方案似乎已经取得了一定发展，可以创建先进几何形状，但可能需要进一步研究以确定满足热管理器件实际功能要求的可行性。先进热管理器件的性能在很大程度上取决于拓扑优化的细节特征，如薄壁、晶格结构和多孔泡沫，这些结构可能需要非常不同的加工窗口。   目前许多商业增材制造供应商并没有明确给出其纯铜薄壁结构3D打印的极限，而这些属性恰好是散热器和热交换器的主要功能特征。这实际上是指，3D打印的块体和薄壁结构，在尺寸精度、几何变形、表面粗糙度、密度、微观结构、机械性能和整体可打印性方面存在明显差异。供应商往往给出样块打印的数据，在打印其他精细结构时，或有不同。 因此，在获得具有高导热性的致密且形状良好的薄壁铜结构之前，可能需要从现有的商业解决方案中建立全新的、不同的工艺参数和打印策略。这对于基于液体的散热器和热交换器来说尤其重要，以防止工作流体的泄漏和交叉污染。 使用LPBF工艺制造的铜部件：( a ) 散热器，( b ) 壁厚 0.35 mm、单元尺寸5mm 的TPMS 陀螺结构( c -e) 热交换器 2019年，国内研究人员研究了使用典型的1060nm近红外波长激光器、束斑尺寸为80µm的L-PBF设备制造纯铜薄壁网格结构。在190W的激光功率和500mm/s的扫描速度下，形成了0.2mm、0.3mm和0.5mm厚度的薄壁。尽管使用了60µm的扫描间距，与单个激光扫描轨迹相比，多个熔池重叠提供了额外的能量。但作者观察到，薄壁主要由不连续的熔池珠组成，仅部分熔合在一起。此外，还发现一些粉末颗粒被夹杂在相邻半熔珠之间形成的洞穴状孔隙中，特别是在网格状结构的交叉点处。为了实现进一步致密化，作者提出使用更高功率的500W激光器并结合几种激光重熔扫描策略。同时，能量输入也不宜过大。当多个薄壁紧密堆积在一起时，例如在网状结构的情况下，大的剥蚀区域的形成可能导致下一个沉积层的粉末床不均匀。 另有研究人员对长18mm、高4mm的自立式纯铜薄壁进行了L-PBF工艺参数研究。所使用的3D打印机配备了波长为1070nm的激光单元，束斑尺寸为35µm。作者研究了100W、150W和200W三种不同的激光功率、30µm、45µm和60µm三种不同的层厚度以及150mm/s-1250mm/s。对于激光功率，作者发现，即使在同一轨道上进行多次扫描，薄壁连续性的改进对激光功率的不同组合或这些功率的不同顺序不敏感。事实上，高激光功率的重复通过只会对薄壁产生有害的成球效应。在这里，再次强调了在高激光功率下使用重熔策略时对薄壁结构的剥蚀影响。对于扫描速度，作者发现，虽然最高1250毫米/秒的扫描速度可以提供足够的能量来形成薄壁，但粘合程度极低，从而导致非常薄的壁，强度较低。随后，通过比较熔池轨迹的连续性和壁厚，作者能够确定300毫米/秒的最佳扫描速度。 通过NIR L-PBF在不同激光功率、扫描速度和层厚度下制造的独立式纯铜薄壁( b ) 薄壁的横截面( c )横截面的 EDX 分析突出显示了导致凸起的底部铁污染 此外，由于钢的导热率较低，现在使用钢基材代替铜基材已成为一种常见的方法，以防止纯铜L-PBF过程中熔池的快速热量损失，特别是在关键的初始层期间。通过EDX分析发现，在垂直构建方向的前1.5毫米内，大量铁已扩散到熔池中，这导致薄壁发生物理膨胀。尽管如此，在较高的构建高度下，铜浓度恢复到接近100%的纯度水平，并且任何先前被铁污染的层都不会再熔化，这阻止了铁沿着构建方向进一步扩散。从物理上讲，经过铁污染区域的壁厚显著减小。 为了克服许多L-PBF打印机常见的长脉冲或连续波长激光器所遇到的熔池热损失的关键挑战，2017年首次探索超短脉冲(USP)飞秒激光器的使用。作者推测，USP激光和粉末原料之间极短的相互作用时间将大大减少激光照射期间熔池的热损失，从而能够保留更多的能量以实现完全熔化和融合。此外，将有效加热区域限制在紧邻扫描区域也将提高铜几何形状的精度和分辨率。结果，作者能够制造出壁厚约为100µm、高宽比为15:1的均质薄壁结构。然而，通过扫描电子显微镜仍然可以清楚地观察到不完全融合。作者将致密化的缺乏归因于束斑尺寸与颗粒直径的非最佳比率，因为只有经过直接激光照射的颗粒才会熔化并融合在一起，因此使用颗粒和束斑直径相同的尺寸顺序(35µm)将防止相邻颗粒在暴露过程中固结和熔合到熔池中。 ( a ) 使用超短脉冲L-PBF制造的纯铜薄壁结构( b ) 薄壁结构的SEM 图像( c，d）使用超短脉冲L-PBF在1030nm（NIR）和515 nm（绿色）波长下制造的纯铜薄壁结构（e，f）与（c，d）对应的SEM图像显示高度相似产生的结构（g）用于轻质镜座的拓扑优化结构（h）具有高度倾斜悬垂薄翅片的涡轮叶轮，不需要支撑结构（i）具有100微米壁厚和极高纵横比的薄壁结构比例为 70:1 在后来的研究中，该作者比较了USP激光器在1030nm（近红外）和515nm（绿光）波长下制造薄壁结构的性能。虽然两种激光器的束斑尺寸相似，但硬件限制将绿色激光器的功率输出限制为近红外激光器的一半。与NIR激光器相比，绿光激光器使用的层厚度更小，为15µm（而非30µm），并且颗粒尺寸更小，为10µm（而非25µm）。作者观察到，两种激光器产生的薄壁产生了高度相似的几何分辨率和形态，平均壁厚低于100µm。这表明，被铜原料在515nm处吸收的有效能量大约是1030nm处的两倍。然而，无论激光波长如何，仍然无法实现完全致密化。尽管如此，需要考虑USP激光器产生的功率输出，与当今可用的1kW激光系统相比，该功率输出非常低。此外，铜原料粉末在如此低的输出水平下甚至能够熔化并熔合在一起，这首先证明了USP激光器的潜力。例如，在对实际工程部件使用绿色USP激光器的进一步研究中，能够实现铜复杂几何形状的制造，减少薄悬垂区域的应变和支撑结构，并生产具有70:1极高纵横比的薄壁结构。 纯铜热管理应用 在提高薄壁结构致密化的另一项尝试中，研究了在不同扫描速度使用高达500W的更高NIR激光功率对薄壁铜样品的相对密度、表面粗糙度和壁厚的影响。在高于400W的较高激光功率下，作者能够一致获得高于99%的薄壁相对密度。事实上，与熔池对低于200W的激光输出变化不敏感不同，作者发现，当激光输出从200W增加到300W时，相对密度可以显著提高到接近全密度水平，无论使用的扫描速度或扫描距离如何。因此，在获得完全致密化之前，NIR激光器似乎需要至少300W的输出。然而，当使用更高的激光功率时，尺寸精度会受到影响，物理壁厚范围为数字模型的两倍到四倍。虽然作者可以通过简单地将数字模型中的壁厚减小到50µm来补偿额外的材料，以实现物理部件200µm的期望值，但值得注意的是，对于复杂的翅片结构实施这种方法可能具有挑战性具有不同的横截面积，例如拓扑优化的散热器几何形状。作者还发现，扫描策略在确定零件的壁厚和表面粗糙度方面发挥着重要作用。 ( a ) 使用NIR L-PBF在200W和500W之间以各种扫描速度制造的块状铜样品的孔隙率分析图像，其中绿色虚线轮廓代表具有良好融合的理想小孔状态，蓝色虚线轮廓代表小孔引起的孔隙率( b ) 纯铜 L-PBF中的传导、匙孔和匙孔诱导孔隙率制度示意图( c ) 匙孔制度、传导制度和过渡制度的映射激光功率和扫描速度之间的区域 到目前为止，通过输出低于200W的典型近红外激光器制造纯铜薄壁几何形状似乎无法获得完全致密或接近完全致密的结构。 515nm（绿色）和450nm（蓝色）的连续短波长激光器已开始出现用于L-PBF系统。与NIR激光器相反，这些短波长激光器当前的光学硬件功能似乎具有200µm的最小束斑尺寸，这是NIR激光器80µm光束光斑尺寸的六倍。事实上，即使对于相同的束斑尺寸和激光工艺参数，在不同的扫描速度范围内，观察到蓝色激光器的熔池尺寸始终比NIR激光器大两到四倍。 金属在不同照射波长下的吸收 有研究人员使用连续波长绿光激光器，束斑尺寸为200微米，最大功率为500w，以90°（垂直）、60°和30°的不同倾角制造了薄壁结构。作者观察到，虽然可以获得薄壁的高密度核心区域，但同时也形成了被称为“滴落”的凝固熔体珠的包络多孔和树枝状结构，无论激光功率、扫描速度或使用的扫描策略如何。虽然在水平倾斜角度更大时可以减少滴落的程度，但它们无法完全去除，并且无意中导致更高的表面粗糙度，同时致密核心区域的壁厚增加了22%至83%。 进一步指出，在另一项使用绿色激光对纯铜的L-PBF进行的研究中也观察到了滴落的存在。但是，由于核心区域的重熔，滴落仅出现在块体材料的边界周围通过重叠熔池熔化，仍然可以获得完全致密且无缺陷的零件，并且滴落对块体几何形状的影响与高细节特征的几何形状相比被认为不太重要。然而，在热管理器件的薄壁结构的背景下，回顾的文献表明，短波长激光器当前的硬件能力在产生高分辨率几何形状方面仍然不如中功率（≥400W）NIR激光器那么精细和具有光滑的表面，可实现快速传热和最小的流量损失。 随着科学界在加工纯铜高精度几何形状的基于光束的增材制造技术方面不断取得进展，另一类开始出现的有前途的技术是基于烧结的增材制造。基于烧结的增材制造是指在部件制造中涉及两阶段——成形和烧结，相关的工艺包括粘结剂喷射、挤出和光固化3D打印。目前这些技术对纯铜薄壁结构的3D打印研究较少，前景并不明朗。   注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。

增材制造市场研究公司(AM Research)于近日发布了题为“Titanium Powder for Additive Manufacturing in 2024”的最新报告，这项研究强调了钛3D打印粉末市场的大幅增长。3D打印技术参考根据报告简报注意到，2023年钛合金3D打印市场市场规模为2.14亿美元，预计到2032年增长至14亿美元。 3D打印钛合金粉末需求量：BJ工艺 VS PBF工艺 该报告提供了3D打印钛合金粉末市场的深入分析，概述了依赖钛3D打印的各个行业的趋势、主要参与者和预测。粉末床熔融技术（PBF）仍然是钛合金3D打印的主要工艺，远远超过定向能量沉积（DED）和金属粘结剂喷射（BJ）等其他工艺。2023 年，PBF工艺消耗的钛粉将远远超过其他技术，预计这一趋势将持续十年。到2032年，全球用于粉末床的粉末消耗量预计将比2023年的水平增长6倍多（根据图表计算）。 报告的一大亮点是粘结剂喷射（BJ）工艺3D打印钛合金市场的增长速度正在加快。尽管与PBF相比规模较小，但前者预计在未来十年将取得长足发展。AM Research预测，到2032年，BJ技术钛合金市场份额将增长至几乎与DED技术持平。 AM Research的报告追踪了从事粉末生产的众多公司，该机构列举的主要参与者包括AP&C、Carpenter、Tekna、Oerlikon等，国内的主要市场参与者则包括中航迈特、中体新材、众远新材料、威拉里等则多数未被该机构所调查。从事3D打印的设备商如EOS、铂力特、华曙高科、汉邦激光、易加三维Colibrium (GE Additive)、和Nikon SLM Solutions等设备制造商在推动钛合金3D打印应用方面也在发挥着关键作用。 2024年9月23日，铂力特发布公告 3D打印粉末市场正在快速发展。3D打印技术参考注意到，铂力特于今年9月宣布拟设立全资子公司，投资10亿元建设增材制造专用粉末材料产线建设项目，在金属增材制造大规模智能生产基地项目建设的基础上进一步扩充原材料粉末产能，原募投项目金属3D打印原材料产能为800吨/年，预计本次投资后产能增至3000吨/年，以满足增材制造产业快速增长的市场需求。中体新材、苏州倍丰、思锐增材等，则在回收再制造低成钛合金粉末方面开始发力。 中体新材推出回收再制造钛合金粉末 中航迈特推出的高质量钛合金粉末 苏州倍丰钛粉回收再制造技术取得突破 随着各行各业正在越来越多的采用3D打印技术，钛合金粉末的需求将大幅增长。3D打印钛合金技术作为一项前沿的制造技术，近年来在多个高精尖领域展示了广阔的应用前景。 航空航天领域 钛合金在航空航天领域应用广泛，其高强度、低密度和优良的耐腐蚀性能使其成为制造飞机发动机部件、飞机框架等关键部件的理想材料。通过3D打印技术，可以制造出结构复杂、性能优异的钛合金部件，这些部件不仅具有出色的轻量化性能，还能提高航空器的性能和可靠性。例如，钛合金3D打印技术已被应用于生产飞机的承力结构件，并成功应用于航空生产。此外，新型的钛合金材料也开始在火箭、航天飞机等航天设备中得到应用。 医疗领域 钛合金的生物相容性使其成为医疗植入物的理想材料。钛合金无毒无害、耐高温、高耐腐蚀性，且弹性模量与人体硬组织接近，可以避免人体对金属的过敏反应。通过3D打印技术，可以制造出与患者骨骼结构高度匹配的钛合金植入物，如人工关节、牙科植入物等。这些植入物不仅具有良好的生物相容性，还具有较长的使用寿命和较低的并发症发生率。在骨科与牙科领域，钛合金3D打印技术已经得到了广泛的应用。 汽车制造领域 在汽车制造领域，钛合金的轻量化性能可以提高汽车的燃油经济性和性能表现，同时降低汽车的排放和噪音水平。通过3D打印技术，可以制造出轻量化的钛合金部件，如发动机支架、悬挂系统等。这些部件不仅可以提高汽车的整体性能，还能降低制造成本和研发周期。 其他领域 除了上述领域外，3D打印钛合金技术还在其他领域得到了应用。例如，在体育用品领域，钛合金被用于制造高尔夫球杆、自行车架、滑雪板等，以提高体育用品的性能和可靠性，并减轻其重量。此外，钛合金3D打印技术还在艺术创作等领域展现了其独特的技术魅力。 华曙高科用户实现钛合金3D打印高尔杆头的稳定生产 发展趋势与挑战 随着3D打印技术的不断进步和钛合金材料性能的不断提升，钛合金3D打印技术将具有更加广阔的应用前景。然而，目前钛合金3D打印技术仍面临一些挑战，如成形效率低、设备和材料的制备成本高等。为了克服这些挑战，应进一步提高钛合金粉末的质量；同时，还需要提高设备的成形效率，降低成本；此外，还需要进一步优化3D打印技术的工艺，抑制成形过程中的缺陷，提高成形件的力学性能。 总的来说，3D打印钛合金技术在航空航天、医疗、汽车制造等多个领域具有广泛的应用前景。随着技术的不断进步和应用的不断拓展，钛合金3D打印技术将为更多领域的发展注入新的活力。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。

3D打印技术参考于近日注意到，美国爱荷华州立大学机械工程系助理教授Sougata Roy新获得由美国能源部（DoE）提供的为期四年、总金额高达100万美元的研究资助，探索3D打印钨材料在核反应堆防护罩和其他组件制造方面的潜力。 核能钨部件3D打印研发项目介绍 这项资金将用于支持“DREAM-TEAM”项目——“为极端应用和管理工作开发强大的钨增材制造生态系统（Developing a Robust Ecosystem for Additive Manufacturing of Tungsten for Extreme Applications and Management）。Roy教授表示：“在先进制造领域，增材制造技术的应用能够产生深远的影响。核能是美国最大的清洁能源来源，这种无排放的电力对于未来的可持续发展至关重要。” 美国能源信息署的数据显示，美国约有19%的电力供应来自核能，而风力发电则贡献了大约10%。该项目团队包括还北达科他大学的机械工程助理教授Yachao Wang（华裔），以及来自美国能源部三个国家实验室：艾姆斯国家实验室（位于爱荷华州立大学）、阿贡国家实验室以及橡树岭国家实验室。 项目领导者Sougata Roy教授 北达科他大学Yachao Wang教授 这笔资助是美国能源部“建立计划以刺激竞争性研究”（EPSCoR）项目的一部分，该项目总投资达3600万美元，旨在提升全国能源相关研究能力和专业知识。研究团队将专注于钨材料，因其在高温下保持强度、具有高熔点、能抵抗高能中子辐照下的侵蚀，并且能保持低水平的放射性氚，使其成为聚变反应堆内壁的理想材料。 然而，由于钨材料的硬度和脆性，传统制造工艺难以加工。研究团队计划采用激光粉末定向能量沉积，通过在控制氧气的条件下使用激光处理钨粉末，逐层打印金属。根据使用背景，3D打印技术参考认为这项研究更可能是制造较大尺寸的块体钨部件，而非一直被看到的钨格栅。 项目预计使用定向能量沉积3D打印技术 Roy教授在3D打印核能应用的钢基合金方面拥有丰富经验，他表示，该项目将使他能够购置新的仪器，用于表征打印样品的机械性能（包括仪器压痕特性和断裂韧性）。 3D打印技术参考于此前介绍过，钨的激光打印虽然可以通过合金化和工艺优化来改善，但这两种方法目前的成功均都有限。对于高比重钨合金，由于成分多样，性能差异大，熔点最高相差2400℃，各元素的饱和蒸气压不同。天津大学和中南大学的研究人员也指出，采用LPBF技术难以保证钨合金中各成分的可控性，制造具有优异机械性能全密度钨合金同样困难。 3D打印的钨部件 Roy教授指出，该项目的独特之处不仅在于3D打印技术本身，更在于基于物理的建模和计算模拟，这些模拟将与实验工作相结合。建模和模拟工作将涉及机器学习和人工智能工具，帮助研究人员建立实验结果背后的理论基础，并开发出能够承受核反应堆极端环境的钨合金配方。Roy教授表示将从纯钨开始，最终目标是开发出新的合金配方，解决裂纹问题。 已揭示3D打印钨易形成裂纹的原因 此前，3D打印技术参考介绍了劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员已经确定了钨3D打印出现微裂纹的原因。 通过将模拟与高速视频相结合，研究人员能够实时可视化钨3D打印过程中的韧性到脆性转变(DBT)，该转变是确定打印材料较低热工作范围极限的关键。当金属在暴露于高温后冷却时，不可避免地会遇到这一转变（3D打印的一半规律）。较低的温度会导致延展性急剧下降，从而导致残余应力和微裂纹。 残余应力和应变率是导致钨打印部件开裂的一个因素 在激光粉末床熔融 (LPBF) 打印过程中，材料的快速持续加热也会导致高残余应力，从而导致最终产品变形。虽然研究人员知道DBT会导致采用LPBF技术3D打印钨时出现微裂纹，但发生这种情况的确切原因仍然是个谜。 LLNL的研究人员利用监测技术，确定了残余应力、应变率和温度等变量是开裂的原因。研究小组得出结论，纵向裂纹部分缓解了合金的残余应力，并减少了部件上的横向断裂。模拟还显示，较深的熔池形状通常会导致在中间形成薄的垂直取向晶粒，这很容易导致裂纹的发生。 LLNL利用模拟和监控技术进行了钨的3D打印研究 为了解决DBT过程中产生的残余应力，该团队发现需要一种通用策略，将优化的机器参数与材料组成相结合。预热和控制构建室内的氧气水平被认为是降低应变率的重要因素，合金中杂质的浓度也很重要。 总体而言，LLNL团队认为他们的研究成果是朝着实现3D打印无裂纹钨部件（用于极端环境）的目标迈出的坚实一步。 3D打印“世界首创”复杂无缺陷钨部件 3D打印技术参考注意到美国橡树岭国家实验室（ORNL）于2024年5月发布了一则消息，该机构已经利用电子束3D打印技术制造出了首批复杂、无缺陷且具有复杂几何形状的钨部件。经测试，这些钨部件能够承受极端温度。 2024年，ORNL 3D打印出“世界首创”的新型复杂无缺陷钨部件 为了解决纯钨在室温下易碎的问题，ORNL研究人员开发了一种电子束3D打印机，可将钨逐层沉积成精确的三维形状。该技术使用高真空磁导向粒子流将金属粉末熔化为固体金属，真空环境可减少异物污染和残余应力形成。ORNL Michael Kirka教授表示：“电子束增材制造有望用于加工复杂的钨几何形状。这是扩大耐高温金属在能源资源中的应用的重要一步，将为可持续、无碳的未来提供支持。” 倍丰智能成功制造出纯钨格栅 除此之外，3D打印技术参考还注意到，吴鑫华院士领导的倍丰研发部门于2023年成功在SP261设备上制造出整体尺寸为245x25x15mm的防散射栅格件，其壁厚最小达到0.1mm，成形精度控制在0.03mm以内，致密度高达99%。同时纯钨打印件的100%透光率，保证了钨栅格在医疗实际应用中的CT探测器性能要求。倍丰技术团队为打印这类极限壁厚的零件专门在自主开发的软件中加入全新功能，该功能可以根据零件壁厚分配不同激光路径，打破了传统的激光路径分配方案，克服在打印薄壁处能量高、易变性的技术难点。这也为打印0.1mm壁厚甚至更薄工件提供可能。 升华三维打印钨合金样品（烧结） 除了激光或电子束3D打印，国内升华三维开发的基于3D打印+粉末冶金的复合钨合金成型工艺（PEP），在解决开裂方面具有优势。该公司推出的两款独立双喷嘴3D打印机为稳定制备大尺寸钨合金等难熔金属复杂结构件提供支撑，通过PEP打印-脱脂-烧结制备的钨合金相对密度可达99.6%。烧结后的钨合金构件，能达到或超过传统工艺制备性能指标。 市场采用不断增长 钨的3D打印应用一直备受关注，各种工艺类型均有不同特色。3D打印纯钨/钨合金零件在各种应用中的采用率正在显著上升。 钨金属的应用领域 在航空航天领域，由于推进系统和卫星技术的进步，对高强度、耐热钨部件的需求持续增长。 医疗应用侧重于钨的生物相容性和密度，这对于辐射屏蔽和植入式设备至关重要。 由于钨的耐用性，国防部门将3D打印钨零件用于弹药和电子屏蔽。 汽车应用领域正在不断扩大，钨被用在涡轮增压器和传动系统等发动机部件中，来提高性能和效率。 除了这些主要领域之外，其他应用还包括电子产品，其中钨的导电性和耐热性在电路和半导体生产中得到充分利用。 增材制造技术的不断进步推动了市场的增长，使复杂的几何形状和精确的材料特性能够根据特定应用需求量身定制。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，花费时间2d，转载请点击转载须知。

3D打印技术参考于10月3日注意到，美国宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程副教授Robert Hickey和密歇根州立大学Michael Hickner教授等组成的联合团队新获得了美国国防部（DoD）通过海军研究办公室（ONR）授予的为期五年、总金额高达450万美元的多学科大学研究计划资助（MURI），用于探索一种能够在较低温度下生产高性能陶瓷的创新激光3D打印技术。 该项目名为“前陶瓷聚合物的光化学和光热增材制造（Photochemical and Photothermal Additive Manufacturing of PreceramicPolymers）”，旨在开发一种无需整体加热即可生产超高温陶瓷的单步工艺。研究团队专注于利用光能将聚合物前体转化为最终的陶瓷产品。 Robert Hickey表示，目前陶瓷成型面临的最大挑战是需要高温和高能量，这对3D打印来说尤为困难，使用这些材料进行精确3D打印的难度很高。 传统的聚合物前体转化为陶瓷的过程需要将整体材料加热到高温，这可能导致多达50%的前体材料损失，并改变成品陶瓷部件的几何形状，从而影响3D打印的精度。 然而，研究人员相信，通过利用高强度激光，可以在前体材料中引发化学反应，使其迅速固化成坚硬的陶瓷材料，而无需整体加热。这种方法有望实现快速、高精度的3D打印，因为光加热的速度比传统热处理方法更快。 3D打印技术参考注意到，西北工业大学苏海军教授团队于日前就报道了一种通过激光粉末床熔融技术制备复杂结构氧化物共晶陶瓷的方法。该团队创新性地制备出了具有不同形状、表面光泽的三元共晶陶瓷试样。研究指出，该技术有望突破一步法直接制备大尺寸复杂结构陶瓷的瓶颈，这项研究为直接制备超高温凝固态具有超细微组织和复杂结构的氧化物共晶陶瓷提供了理论基础和技术支持，在航空航天、机械、化工等领域具有巨大的应用潜力。 西工大苏海军教授团队SLM技术直接3D打印陶瓷 对于美国防部这一项目，Robert Hickey强调：“我们急需找到降低这些陶瓷转化或制造所需能量的方法，并防止在打印和加工过程中出现大尺寸精度变化。因此，我们正在研究如何利用光将聚合物转化为陶瓷，并最终实现高性能陶瓷的3D打印。” 宾夕法尼亚州立大学在陶瓷科学和材料化学方面拥有数十年的传统，并长期参与美国国防部重点研究。研究团队还包括麻省理工学院（MIT）和南加州大学（USC）的研究人员。联合团队中的计算和实验研究人员已经建立了紧密的联系。MURI计划旨在组建跨学科的研究团队，探索多个传统技术学科交叉的高优先级课题和机遇。这种多学科方法对于许多军事问题来说至关重要，有助于激发创新、加速研究进展，并推动研究成果在海军领域的应用。 宾夕法尼亚州立大学Robert Hickey 该项目将涉及新型前体的合成、探索促进光基陶瓷转化的不同方法、获取对反应转化途径的计算信息，并将其反馈到前体的设计和合成中。 Robert Hickey表示，这是实验与模拟理论的完美结合。研究人员将把初步结果输入到模拟中，从而预测新的聚合物前体，以获得更好的结果。因此，这种由理论和模拟提供的反馈回路将帮助重新设计新的聚合物材料。此外，模拟还可以为尚未通过实验验证的化学反应指明方向。 这一发现可能对未来在先进高超音速飞行器领域产生深远影响。采用新3D打印技术制造能够在超高温度下工作的、具有复杂结构陶瓷部件的能力，将为再入飞行器的研发提供更多可能性。 来自吕坚院士团队形状记忆陶瓷的4D增减材制造 宾夕法尼亚州立大学机械工程系Adrivan Duin教授指出，该项目将为多种高温碳化物（如碳化钨）和硅基陶瓷（如碳化硅和氮化硅）等的陶瓷材料3D打印开辟新途径。此外，项目还将建立新的计算能力来预测高能反应中间体，这将有助于设计新的前体和加工方案。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。

2024年3D打印技术领域第6篇Nature研究于9月18日发表。来自美国伊利诺伊大学和中国华中科技大学的联合团队，发表了题为“Controlled patterning of crystalline domains by frontal polymerization”的文章。研究人员利用前沿聚合自旋模式动力学，自主地在聚环辛烯中制造出了具有多尺度组织的图案化晶体域，实现了对聚合物材料多尺度结构的精准调控。3D打印技术参考注意到，该技术为跨尺度、高性能、多功能先进材料设计制造提供了新途径！   研究背景 自然界中的生物体通过精妙的自组装过程构建出了具有复杂结构和卓越性能的材料。这些生物材料，如骨骼、贝壳和蜘蛛丝，不仅在宏观上展现出优异的力学性能，而且在微观尺度上也具有高度有序的结构。这些层级结构材料因其结合了软、硬材料领域和融合界面，在性能上超越了均质材料。受此启发，科学家们一直在探索如何通过合成方法制造出类似的高性能材料。 a.利用热潜伏引发剂（Ru-X）和烷基亚磷酸盐抑制剂（P(OBu)3）来控制聚合反应的前沿模式;b.温度升高和引发剂抑制剂浓度对该系统前传播方式的影响;c.使用Grubbs'第二代钌催化剂（Ru-1）和P(OBu)3（抑制剂与引发剂的摩尔比为1:1）进行的COD反应的均匀前沿模式;d.聚合后2小时和24小时，通过均匀前沿聚合制成的聚环辛烯（pCOD）样品的光学图像;e 在提高抑制剂浓度（抑制剂与引发剂的摩尔比为2:1）时，聚合反应产生的旋转模式前沿;f.在2小时(左)和24小时(右)后聚合后,用纺模传播制备的图案聚合物的典型光学图像 传统的材料制造技术，如3D打印、注塑成型等，虽然能够实现精确的形态控制，但往往依赖于复杂的设备和繁琐的工艺流程。相比之下，前沿聚合（Frontal Polymerization）作为一种自下而上的材料合成方法，能够在无需外部干预的情况下，通过材料内部的化学反应和扩散过程自发地形成有序结构。这种方法在制备具有复杂层次结构的材料方面展现出巨大潜力。 研究过程 本研究的核心在于探索如何通过前沿聚合技术控制聚环辛烯中晶体域的有序图案化。研究团队首先通过调整聚合反应的条件，如反应动力学、热化学和边界条件，实现了对晶体域尺寸、间距和排列的精确控制。 实验过程的关键在于精确控制前沿聚合的传播模式。研究团队通过在密闭矩形模具中进行FROMP实验，系统地研究了不同边界条件、模具尺寸、环境温度以及引发剂种类对前沿传播模式和最终材料结构的影响。具体来说，他们采用了三种不同的钌基引发剂（Ru-1、Ru-2和Ru-3），通过改变这些引发剂的化学结构，进一步调整了前沿传播的动态行为。 材料微观结构和区域的表征 在实验中，团队发现，通过调节模具的宽度，可以改变每单位表面积产生的热量，进而影响前沿的传播速度和材料域的间距。当环境温度升高至35°C时，原本稳定的自旋模式（spin mode）会转变为均匀模式（uniform mode），导致材料结构的变化。此外，不同引发剂因启动动力学的差异，会导致非平面前沿传播过程中的链取向和结晶度分布发生变化，这些变化对最终材料的机械性能产生重要影响。 研究结果 研究结果表明，通过精心设计的聚合条件，可以在聚环辛烯中形成具有不同尺寸和间距的有序晶体域。这些晶体域的形成不仅改变了聚合物的微观结构，还显著影响了其宏观力学性能，如强度、弹性模量和韧性。 通过纳米压痕和拉伸测试，研究者们发现，与通过传统方法制备的均匀聚合物相比，通过前沿聚合技术制备的具有有序晶体域的聚合物展现出更高的力学性能。特别是，这些材料在某些方向上展现出显著的各向异性。 可调谐的机械响应 通过对比不同实验条件下制备的聚合物的微观结构和力学性能，研究者们揭示了晶体域的尺寸、间距和排列方式与聚合物力学性能之间的关系。这些发现为设计具有特定性能的材料提供了重要的指导。 应用前景   本研究证明，通过精确调控前沿聚合过程中的传播模式和引发剂选择，可以实现跨越多个长度尺度的材料结构控制。这不仅体现在宏观的材料域间距和分布上，还深入到微观的聚合物链取向和结晶度层面。这种多层次的控制能力，为设计和制造具有高性能和多功能性的先进材料提供了全新的途径。 高性能复合材料 在航空航天、汽车制造等领域，对高性能复合材料的需求日益增长。通过前沿聚合技术，可以制备出具有优异力学性能和轻质特点的复合材料，满足这些领域对材料的苛刻要求。 生物医学材料 在生物医学领域，对仿生材料的需求也在不断增加。前沿聚合技术可以用于制备具有类似自然组织的力学性能和生物相容性的材料，为组织工程和再生医学提供新的解决方案。 智能材料 通过调控聚合物链的取向和排列，可以制备出对环境变化（如温度、压力或光线）敏感的智能材料。这些材料在传感器、执行器和自适应系统等领域具有广泛的应用前景。 环境应用 具有特定晶体结构的材料可以用于高效的分离膜或催化剂，用于水处理、空气净化和能源存储等领域。 END 总之，这项研究不仅在科学上展示了一种新的材料制造方法，而且在工程和工业应用上具有巨大的潜力。通过进一步的研究和开发，这种方法有望革新材料的设计和制造，为解决现实世界中的复杂问题提供新的解决方案。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。