本文梳理了3D打印技术参考2022年的重要技术文章，部分为笔者花费大量时间和精力才能完成，部分为专业的从业者撰写。这些内容对笔者本身有限的能力而言受益颇深，在重点推荐之余也自感惭愧，同时希望对有需要的读者能有所帮助。它们涉及技术原理、新材料强化机理、技术创新发展现状以及应用经验总结等。 1. 工艺综述：金属增材制造技术的重要创新发展及代表性企业 文章亮点：如今大量金属增材制造新技术、新工艺正在不断被开发出来，这使得金属增材制造市场呈现出日益多样化、生机盎然的景象。本文内容系统介绍了金属3D打印工艺新形式的发展及制造潜力。 2.面区域金属3D打印的真实过程，及200万个激光点是如何实现的 文章亮点：面区域金属3D打印是对传统SLM技术的发展更是挑战，它具有传统SLM技术的制造性能，同时具备粘结剂喷射批量制造的潜力。本文内容详细描述了一束激光200万个激光点的产生原理，并阐述了其对未来制造带来的挑战。此外，另有《区域金属3D打印是对传统SLM技术的发展更是挑战》一文推荐。 3.NASA开发出一种新型超高性能3D打印合金，耐温1093℃ 文章亮点：对于金属3D打印材料，每一年都会有重量级的产品诞生，2022年由NASA开发的GRX-810尤其引起关注。本文内容在业内首次详细描述了这款材料实现高性能的机理，阐述了其开发手段，同时预见氧化物弥散强化合金3D打印可能会成为新的研究热点。 4. 蓝光+区域打印 | 美空军资助100倍速未来金属3D打印设备研发 文章亮点：单纯区域打印已经极大提高了传统SLM技术的打印速度，蓝光作为近几年新的可选光源则具有其他重要的制造优势。将两者结合将会进一步增加制造速度并拓宽可打印材料的范围。本文内容介绍了这一新的解决方案，对未来技术的发展，或是一种启发。 5. 深度好文：讲透3D打印高强铝合金究竟是什么材料 文章亮点：在铝合金3D打印材料领域，高强铝热度颇高，不少行业从业者对这款材料翘首以盼。但高强铝的实际应用可谓寥寥，造成这种现象一定是发生了什么问题，那究竟是哪里出了问题？本文内容详细介绍了何谓高强铝、高强铝的类别、阻碍高强铝应用的因素及破解之道。 6. 工业聚合物3D打印工艺对比：HSS高速烧结、MJF多射流熔融和SLS激光烧结 文章亮点：聚合物3D打印市场正在快速增长，《Wohlers Report2022》指出，聚合物粉末的消耗量在2021年超过了光敏树脂，全年增长43.3%，成为使用最多的3D打印材料。工业3D打印机OEM之间的竞争比以往任何时候都更加激烈，高速烧结(HSS)、多射流熔融(MJF)和选择性激光烧结(SLS)是当前聚合物粉末床3D打印的主要工艺，本文内容译自外媒，详细介绍了这几种工艺的制造特点，并进行了相互之间的对比。 7. 不同金属3D打印技术——FDM、BJ、L-PBF与MIM技术的比较 文章亮点：随着MIM技术的不断成熟发展，一些公司开始开发和MIM共用脱脂和烧结工艺的新型金属增材制造工艺，目前逐渐兴起的就是由使用金属线材（或粒料）的熔融沉积成型技术（FDM）、粘结剂喷射成型技术（BJ）。本文内容较为全面的对比了基于烧结的MIM、FDM、BJ技术和基于熔化的L-PBF技术在材料、工艺、性能、制造特征方面的差异以及对制造终端用户和供应链产生的影响。 8. 从德国Formnext展，看3D打印技术的十个最新发展态势 文章亮点：三年疫情对各行各业的发展都带来了极大影响，人们的线下交流受限、市场的发展速率降低，那技术的发展走到哪一步了？2022年德国Formnext展的成功举办，3D打印技术最新的发展态势被展现出来。3D打印技术参考结合国外资深3D打印编辑Peter Zelinski的视角以及自身的认知，从十个方面展示了国际上最新技术的发展现状和趋势。 9. NASA 3D打印技术应用经验系列文章 文章亮点：NASA一直都是3D打印技术应用的风向标，他们对这项技术的应用一直受到航空航天领域从业者的关注。3D打印技术参考在2022年查阅了大量资料，对其在这项领域的3D打印技术应用进行了多项总结。笔者在总结这些稿件的过程中大受裨益，对深入了解金属3D打印技术的类别、应用方向、解决产品问题等，开拓了笔者自身的视野（共七篇，以下仅展示部分）。 NASA 2022年最新「航天增材制造技术」应用经验总结（中文） NASA：金属增材制造在火箭推进领域的应用进展——工艺和材料 NASA：航空航天领域常用的金属3D打印材料及特点 NASA：航空航天金属3D打印的工艺种类、技术成熟度及流程差异 10.航空航天领域当前能否接受金属3D打印零件的批量应用 文章亮点：本文内容放在最后但并不做重点推荐，仍将其总结在内是为了阐明金属3D打印技术确实正在被批量使用，现在是时候放弃金属3D打印无法批量应用的固有观点了。当前，本技术领域对零件安全性、制造稳定性、产品一致性问题的解决已经发展到了新的发展阶段。 END 技术文章的总结较为不易，非常多的内容需要花很多的时间、查阅大量资料来完备文章结构并保障内容无误。但受限于眼界与知识所能探查的范围，在已经书写的内容中仍旧可能存在一些明显的错误，希望读者能够指正；一些观点也受限于笔者自身的经历、经验等，可能存在偏颇，因此仅能算作一家之言，也仅可作为一个思考的角度，希望获得读者的理解与指正。 愿有兴趣的读者可以加入我们，共同努力，在2023年贡献更多的优秀技术文章。 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。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.盘点：2022年值得关注的3D打印新材料、新工艺和新应用突破 2.2022年国内3D打印领域被广泛关注的十大重要事件 3.2022年 | 国内外20余款重量级金属3D打印新设备看点 4.应用潜力无限！2022年重量级(准)工业级聚合物3D打印机概览

3D Systems的首席产品营销负责人和材料产品营销经理在研讨会中回顾了2022发布的3D打印塑料和金属材料以及设备的创新，这些新发布和即将发布的金属与塑料材料普遍具有极大应用潜力，装备也以生产为重点。除此之外，两位行业专家在问答环节展望了未来的3D打印方向，与3D Systems一起来探索工艺创新推进交通、消费耐用品、铸造、能源、航空航天和国防等领域的创新。 1. 讨论主题: 增材制造-概括真实生产的需求 高速，大幅面生产能力的SLA 小型零件的高效批量生产 热塑性塑料部件的可重复性和完整的工作流程集成 新一代铜合金 HX中大型定子和套管的可重复工艺 2. 了解详细内容可通过两种方式： 识别二维码观看视频 阅读下文文字内容 识别观看（中文字幕） 主讲专家： Sam Green 3D Systems首席产品营销负责人 15年来，Sam参与了增材制造领域许多令人兴奋的创新，无论是在喷墨打印方面的一些最早的突破，还是在新兴市场开发和推广技术、系统和材料，这些技术已经影响了数百万人。凭借他在市场营销、产品和业务开发方面的专长，他有幸成为领导这一卓越创新的核心团队的一员。 Paul Miller 3D Systems材料产品营销经理 自加入3D Systems以来，Paul一直负责为SLA, SLS和Figure 4平台推出和销售新的生产塑料材料产品。Paul拥有超过15年的产品和营销经验，从B2B销售和培训管理到监督全球营销工作和数十亿美元业务领域的大规模产品发布。Paul很高兴能分享增材制造材料的新技术，以及未来的新技术。 涉及的产品信息如下： 1. SLA 750首款同步双激光器SLA打印机 SLA 750 Dual是3D Systems全球首款同步双激光器SLA打印机，其速度是该公司当前SLA打印机的两倍，吞吐量是当前SLA打印机的三倍。它使用双成像系统以及专有的扫描算法Hyper-Scan矢量技术，专为高效、高质量的生产制造而开发。 这个完整的解决方案在速度、吞吐量、材料性能和成本效率方面为工厂车间生产提供了突破性的进步，具有生产级材料、自动化兼容性，以及基于AI的与所有工厂车间设备的无缝集成。 2. DMP Factory 500金属3D打印解决方案 DMP Factory 350 打印机提供独特功能、经过广泛测试的LaserForm材料套件、3DXpert金属增材制造软件以及重要的应用工程师的专业知识，这些相结合可以为客户带来时间、成本和功能优势。用户依据可靠的材料数据库就能进行精密金属3D打印，无需自行开发加工参数，后者不仅有一定挑战性，而且耗费时间和费用。3. SLS 380选择性激光烧结技术解决方案SLS 380是一款具有高吞吐量的SLS增材制造解决方案，可实现更高的吞吐量、一致性、性能和产量。针对想要将增材制造融入到工厂车间生态系统的需求，3D Systems的SLS 380及其补充软件、材料处理和后处理解决方案进行了优化，能够以经济实惠的方式批量生产部件。 新的解决方案具有以下亮点： 具有闭环流程控制的高吞吐量工作流程解决方案，可跨部件、构建、打印机和打印场所实现可重复性 生产级尼龙热塑塑料 自动化3D部件嵌套、材料处理和后处理解决方案 4. Atlas超大幅面、高速挤出3D打印机系列 这是一种大规模、混合式和模块化的增材制造解决方案，结合了颗粒挤出、细丝挤出和主轴减材制模等功能。如果需要打印速度非常快且具备制造水平精度、表面质量和可重复性的低成本、大规模部件，此解决方案为不二之选。其同样适用于大规模模型、模具、批量生产和功能原型。5. 开放型材料DuraForm PAx DuraForm PAx Black 是3D Systems全新非限制性材料产品组合中的最新产品，可与选择性激光烧结 (SLS) 打印机配合使用。与最新推出的DuraForm PAx Natural一样，这种材料具有与注塑塑料相似的特性以及高抗冲击性，并且无论沿哪个方向拉伸，均能实现高断裂伸长率。 DuraForm PAx Black 专为与市面上有售的任何选择性激光烧结 (SLS) 打印机配合使用而设计，无论来自哪家打印机制造商，都能轻松集成到现有的生产工作流程中。DuraForm…

自3D打印技术于2012年开始在国内引起关注，十年时间，市场范围内有太多的创业故事。太多人对这项技术的爆发寄予了希望，一年一年，很多创业者选择离开，很多创业者选择坚持。在经历十年涤荡之后，这项技术似乎现在才迎来它的黄金发展期，从而诞生了很多奇迹，因为它真的被越来越多的使用。 本期内容，要介绍的是一家创立仅3年，但在2022年取得非凡成绩的公司——RAYSHAPE铼赛智能。 被誉为光固化3D打印领域的黑马 2019年，时年32岁的创始人刘震成立RAYSHAPE铼赛智能，其曾在国内最大的3D打印设备研发、生产公司担任研发总监职务。所创立的新公司专注于高性能光固化3D打印技术的产业化应用，利用和放大技术优势、解决细分行业的核心问题。 短短三年，RAYSHAPE已经被外媒称作光固化领域的黑马。公司在光固化3D打印光学、电气、机械、软件、算法、材料等环节，拥有完整的自主开发能力，可以为不同行业和不同应用场景，提供完整、领先的整体解决方案。 得益于在高性能树脂、精密3D打印工艺，RAYSHAPE在每个目标市场均有行业头部客户，包括拜博、欢乐、瑞尔、摩尔、牙博士等齿科客户，以及华为、海思、施耐德、安克、天珑手机等工业客户，以及迈瑞医疗、联影医疗、迈普再生、上海九院等医疗客户。 数千万元A轮独家融资 2022年春节前夕，RAYSHAPE完成新一轮数千万级别A轮融资，正式获得来自兴富资本旗下四期基金独家投资。 兴富资本表示，铼赛智能自成立以来，迅速通过高性能产品获得市场认可，并且在牙科已有同类品牌耕耘数年的基础上，抢夺了椅旁市场一定份额，同时在工业、教育、文创等领域迅速起量。3D打印以一种先进制造方式提高企业研发速度、有效节省成本的时代已经来临，将会在越来越多的领域发现3D打印的应用场景，兴富资本看好铼赛智能在工业柔性化生产方向的发展前景，同时铼赛团队具备优秀的创新能力及产品力，欢迎铼赛智能成为兴富智能制造领域又一伙伴企业。 开设两家海外子公司 对于很多创业公司，成立仅几年时间能够实现盈利已属不易，但RAYSHAPE却已经在海外开设了两家子公司，因此可证明其发展之迅速。 2022年5月，RAYSHAPE英国子公司成立，其将重点利用英国辐射欧洲全域的优势，倾听欧洲用户的需求，确保欧洲用户的体验，着力突破RAYSHAPE齿科解决方案产品的服务和海外3D打印市场的开拓的第一步。 2022年9月，RAYSHAPE通过位于俄亥俄州哥伦布市的新子公司，进入北美市场，主要在整个北美地区提供商业支持，包括售前及售后服务，尤其是在齿科领域。 RAYSHAPE创始人刘震表示，“今年国际市场的拓展对我们来说是自然而然的，因为树脂3D打印机的需求量很大。RAYSHAPE的产品优势在于可靠性和易用性，我们相信我们的解决方案可以为海外市场的牙科诊所和实验室带来巨大价值。”作为基于3D打印的数字化生产方案提供商，RAYSHAPE所描绘的战略发展蓝图中，以客户为中心，不断完善产品矩阵，努力推动3D打印技术普惠，帮助工业企业及齿科医疗等用户解决痛点、难点。 订单增超30%，装机超1500台 RAYSHAPE在疫情的重重阻隔下成功打开海外市场，产品销往美国、德国、英国、澳大利亚、以色列、保加利亚、意大利、俄罗斯、荷兰、日本、菲律宾、台湾等在内的10余个国家和地区。 2022年，该公司订单增长超过30%，累计装机总量超过了1500台，树脂材料销量超过了20000瓶，海外签约代理商达到了16家。这些数据证明了该公司取得了斐然的成绩。 研发不辍，材料、设备不断上新 RAYSHAPE公司创始团队有近10年3D打印行业经验，研发人员占比45%。目前已申请知识产权近30件，其中包括5件PCT专利，已获得国家高新技术企业认定，强大的研发实力使公司的材料和设备不断上新。 1.三款新设备 2022年，RAYSHAPE推出三款新的3D打印机——Shape 1+、Shape 1+ Dental以及Edge E1。 Shape 1+系列产品基于德州仪器独家的DLP技术打造，得益于该技术在光路结构、光功率、光均匀度、光平行度等方面的优势，DLP技术的3D打印机在打印精度、效率、使用寿命、维护成本等层面有着显著优势。 Edge E1是一款高性价比的专业齿科3D打印机，更是齿科数字化转型的安心之选。即插即用，产品到手免校准；只需5分钟，即可低成本更换掩膜液晶屏。192 x 120mm打印幅面，±50μm尺寸精度，可在椅旁提供大尺寸、高精度的3D打印齿科应用制造服务。即插即用，产品到手免校准；只需5分钟，即可低成本更换掩膜液晶屏。 2. 六款新材料 材料是影响3D打印技术应用的关键因素，也是事关一家3D打印企业能否成功的重中之重，几乎每一家从事光固化的企业都会推出专有的材料体系。得益于强大的材料研发能力，RAYSHAPE于2022年推出了六款新材料： ESD-T：该款树脂表面电阻为106-108Ω，优异的静电耗散性能，可很好的保证电子元器件免于静电伤害，适用于电子产品生产流程中的防静电夹治具等应用。 Flexible：该款树脂性能类橡胶材料，刚柔并济，适用于塑胶类生活制品，工业传动和密封配件，管路零件，以及鞋底等应用。 Elastic：该款树脂性能类硅胶材料，柔韧高弹，适用于硅胶类生活制品、工业紧固和密封配件，以及按键内衬等应用。 Model 1：该款材料专为高精度牙模应用设计，橙黄、灰、象牙白三色可选，成型快、精度高、长期稳定性好。 Tough 30：主要用于卡扣，匹配类等韧性需求较高的模型打印，极高的抗冲击性能和韧性，低收缩，可打印性能高。 E-ABS 20：韧性极高，长期耐候性佳，可长时间户外使用，不发脆 3. 五项授权发明新专利 2022年，RAYSHAPE新获得5项新的授权发明专利： 数据处理方法、3D打印设备及其打印方法、存储介质 底面曝光的3D打印设备、控制方法及控制系统 能量辐射系统及3D打印设备 3D打印后处理设备 制造方法、系统、3D 打印设备及图像处理方法 END 2022年可谓是疫情爆发以来最困难的一年，即便如此，RAYSHAPE团队仍旧积极开拓国际市场。除以上成绩之外，该公司还参加了12场展会，其中海外展会10场，这凸显出国内3D打印企业勇敢开拓国外市场的决心与自信。 2023年，RAYSHAPE突破3000㎡的生产场地即将投产，达2400㎡的新研发中心和营销中心也已投入使用。对一家成立仅3年的公司，发展之快，着实让人感叹。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.应用潜力无限！2022年重量级(准)工业级聚合物3D打印机概览 2.成立三年，国产高性能DLP 3D打印机畅销10余国家和地区，不乏华为等高端用户 3.助力华南理工，国产大型颗粒料3D打印机尺寸超大，速度超快，性能更高 4.高性能铝合金3D打印粉末之宝航多级别材料与应用场景

近日，3D打印技术参考注意到，2023年Science正刊首篇关于3D打印技术的研究已经于1月5日发表。弗吉尼亚大学材料科学与工程专业孙涛副教授领导的研究团队取得了新发现，极大提高了金属3D打印技术的质量保证能力，对扩大航空航天和其他领域该技术的应用带来新的契机。 https://www.science.org/doi/10.1126/science.add4667 该研究以“Machine learning–aided real-time detection of keyhole pore generation in laser powder bed fusion”为题发表，研究人员通过同步高速加速器X射线成像和热成像，结合多物理场仿真，在Ti6Al4V激光粉末床熔融过程中发现了两种类型的锁孔振荡；通过机器学习进一步加深了这种理解，并开发出一种以亚毫秒级时间分辨率和近乎完美的预测率检测随机锁孔孔隙率生成的方法。总的来说，这是一种简单实用的方法，能够在商业3D打印系统中使用。 金属3D打印工艺中锁孔孔隙的形成 在粉末床激光熔融金属3D打印技术中，孔隙一直都是重要的缺陷类型。在激光能量输入过多（高功率和慢扫描速度）时，金属汽化施加反冲压力，将熔池表面向下推，形成一个狭窄而深的钥匙孔，其中发生多次激光反射和吸收。虽然这增加了金属的整体激光吸收，但锁孔壁上的不均匀激光吸收会产生局部热点，导致反冲压力、蒸汽动态压力、毛细管力和马兰戈尼力之间的不平衡。 在该研究中，科学家利用同步高速加速器X射线和热成像，在不稳定的锁孔条件下发现了Ti6Al4V的两种锁孔振荡模式——固有振荡和扰动振荡，而高频扰动振荡是产生锁孔孔隙的原因。一旦钥匙孔坍塌，钥匙孔的下部与上部分离，表现为一个气泡从钥匙孔尖端溢出。然后，气泡被新的钥匙孔向下和向后推。当气泡离开钥匙孔时，其运动主要由熔池中的流体流动控制。很少有孔隙可以通过流向熔池表面或循环回锁孔而逸出，大多数孔隙被推进的凝固前沿捕获并成为孔隙缺陷。 稳定锁孔内的固有振荡 稳定锁孔模式下的本征振荡 Ti6Al4V随机孔隙的生成过程 简单的说，小孔的形成和大小是激光功率、扫描速度以及材料吸收激光能量的能力的函数。如果小孔壁稳定，则可以增强周围材料的激光吸收并提高激光制造效率。然而，如果壁薄弱或坍塌——材料会在锁孔周围凝固，将气穴困在新形成的材料层内。这使得材料更脆，更容易在环境压力下开裂。 因此，通过优化工艺参数可以减少孔隙的产生，但LPBF工艺涉及的多种因素仍难以抵消激光熔化模式下出现锁孔的条件，如激光光斑尺寸、功率和扫描速度的漂移，以及不合理的扫描策略可能导致局部过热。因此，即使针对打印材料优化了设备参数，零件中仍可能存在锁孔孔隙。扰动锁孔振荡是解答这一问题的关键：在不稳定的锁孔模式下通过调整功率和扫描速度，有些气泡可以逃出锁孔并变成孔隙，而有些气泡会被锁孔重新捕获并消失。 新手段将预测成功率提升至100% 实时检测是金属3D打印质量保证体系的重要组成部分，有利于构建闭环控制系统，甚至还可以实施调整工艺消除缺陷。当前所开发的光学和声学传感系统在质量控制方面发挥了一定作用，但检测局部和瞬时生成锁孔仍然具有挑战性。这是因为除了参数漂移的明显原因之外，锁孔形成的随机性质还有其他物理原因。在不稳定锁孔条件下的激光扫描过程中，气泡形成的确切位置并不固定而是随机产生，哪些气泡最终会变成孔隙，哪些会被锁孔重新捕获并消失，这些问题都不确定。 LPBF工艺中的实时锁孔孔隙率检测 Ti-6Al-4V打印过程中的固有和扰动锁孔振荡 研究人员开发了一种通过集成实验数据、多物理场仿真和机器学习来检测锁孔生成的方法。使用钥匙孔区域发出的热信号来预测孔隙生成，LPBF过程的X射线图像为校准和验证理论模型以及训练机器学习算法提供了丰富的真实数据。孙涛副教授指出，“通过整合原位同步加速器 X 射线成像、近红外成像和机器学习，我们的方法能够以亚毫秒时间分辨率和100%的预测率捕获与锁孔生成相关的独特热特征。” 在商用系统中验证研究成果 通过校准的仿真、优化的热成像方案和机器学习算法，研究人员展示了两种实用的方法，无需额外的同步加速器实验即可有效应用。他们使用商用LPBF系统（SLM Solutions 125）进行了概念验证实验，腔室的大小和视窗位置限制了热成像的设置。尽管无法应用最佳成像条件，但在调整参数后预测精度、精密度等均有所提高；第二种方法是使用经过良好校准的模拟来训练机器学习模型，当对实验数据进行测试时，粉床和样品的预测精度分别为85%和87%。 论文第一作者与孙涛副教授 使用这种方法预测粉末床样品中的孔隙生成明显更加困难。这与使用实验数据进行训练的情况不同，在训练中，粉末床样本的预测率通常更高。这种差异凸显了开发更复杂的LPBF模型的必要性，其中应考虑控制粉末运动和蒸汽羽流动力学的物理特性。 END 孔隙作为金属增材制造过程工艺的重要缺陷类型，在零件使用过程中会带来很多危害。工艺的调整旨在消除缺陷，但工业后检测手段往往昂贵且效率低，破坏性检测更不现实。实时监测作为质量控制的重要组成部分，需要提高检测的精度和可靠性。 该研究中对锁孔生成的机理进行了阐述，并提出了一种商业可行的手段，虽然研究与验证结果有出入，但已经是很大的提高，并显示出极大的应用潜力。 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。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.清华大学于《科学》发表论文揭示金属3D打印中匙孔气泡缺陷的起源 2.金属激光增材制造中的激光熔化模式 | 清华大学赵沧教授最新研究 3.【顶刊综述】金属增材制造过程中的缺陷种类及产生原因 4.【顶刊综述】金属增材制造过程中多尺度缺陷对性能的影响及控制方法

当前，3D打印领域应用较为普遍的AlSi10Mg、AlSi7Mg等材料的强度（屈服强度仅200多MPa）仍然偏低，耐热、耐疲劳、耐腐蚀、导热等性能在面对更高服役要求的应用场合时仍不足以应对。市场迫切需要能满足不同性能需求的新型高性能铝合金3D打印材料： 航天领域对轻质高强度铝合金的需求； 航空领域对轻质高强、高耐疲劳、高耐腐蚀铝合金的需求； 散热领域对轻质高导热铝合金的需求； 汽车领域对轻质高强、耐疲劳、低成本铝合金的需求。 高性能3D打印铝在航空航天、汽车及散热器领域的应用（图片来自网络，未查询到原始出处） 有鉴于此，必须开发高性能铝合金3D打印材料以满足不同行业和应用场景对增材制造产品所需材料的要求。江西宝航新材料有限公司是中国宝安集团旗下一家专注于铝合金3D打印材料研发、生产、销售的高新技术企业。公司自成立以来，一直专注于铝、专精于铝，基于真空感应熔炼气雾化制粉技术，拥有多年铝合金3D打印粉末材料研发制造经验，公司制造的铝合金3D打印粉末产品获得行业用户的高度认可和信赖。公司正致力于成长为中国领先的铝合金3D打印材料研发制造商，基于铝合金3D打印材料的性能特点和应用场合，公司研发了中强铝、高强铝、超高强铝、耐温铝、高导热铝等多种铝合金3D打印材料新产品，并逐步推向市场。 BHSUPERAL®系列新产品性能示意图 BHSUPERAL®是宝航新材料于2022年新注册获批的商标，其代表了宝航新开发的系列高性能3D打印铝合金粉末，包括HS5401中强铝、HS5501高强铝、HS5601超高强铝及HT4251耐温铝。接下来将介绍这些高性能3D打印铝合金的各自的特点及应用场景。 1. HS5401中强铝3D打印粉末 由宝航开发的一款具有自主知识产权的400MPa级中强度铝合金粉末，适合于SLM选区激光熔化工艺。基于Al-Mg的材料体系，经热处理后屈服强度达380MPa，且具有高达20%的延伸率。材料不含有昂贵金属元素，具有较高的性价比。 无昂贵合金元素加入，材料成本较为平价，能够提供AlSi10Mg和昂贵的含Sc高强铝中间的一种材料选择； 在强度达到400MPa的同时，具有超高的延伸率； 应用场景：适用于航空航天、汽车及工业领域零部件的增材制造。 2、HS5501高强铝3D打印粉末 一款具有自主知识产权的500MPa级中强度铝合金粉末，适合于SLM选区激光熔化工艺。基于Al-Mg-Sc-Zr的材料体系，经热处理后屈服强度稳定达520MPa，延伸率稳定达12%，且该材料具有良好的耐腐蚀性能。 应用场景：航空航天、汽车、机器人及摩托车运动部件的增材制造。 3、HS55601超高强铝3D打印粉末 一款具有自主知识产权的600MPa级超高强度铝合金粉末，适合于SLM选区激光熔化工艺。基于Al-Mg的材料体系，经热处理后屈服强度高达620MPa，且有不低于6%的延伸率。 是市场上推出的少数几种强度能达到600MPa级高性能的新材料之一； 已获得中国境内专利证书。 应用场景：可用于制造散热器、结构件、模具等，适合于航空航天、国防军工等轻质高强的尖端应用场合。 4、HT4251耐温铝3D打印粉末 一款具有自主知识产权的250MPa级(250℃下)耐温铝合金粉末，适合于SLM选区激光熔化工艺。基于Al-Si的材料体系，在250℃下，材料抗拉强度稳定在260MPa，延伸率稳定在15%，具有良好的耐温性能，且材料无需热处理就可以使用。 室温强度高达560MPa，远优于现有3D打印用 Al-Si系铝合金打印材料； 材料使用温度可以达到300℃，在部分领域中可替代部分钛合金材料使用，大幅减轻部件重量和制造成本； 材料组织均匀致密，最高致密度达到99.95％，无各向异性，物理化学性质稳定； 材料制造成本较为平价； 应用场景：适用于冷却、散热等热端部件等的增材制造。 END 基于前沿科学探索与发展的角度，Science曾刊文指出：现代工业要求结构材料具有高的强度、断裂韧性及刚度，同时尽可能减重。在这种情况下，以铝、钛为代表的轻质高强合金、Ni基高温合金为代表的承载耐热合金，成为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。 增材制造铝合金粉作为上游产业，是实现高端装备轻量化和修复性价比最高的材料，市场需求量持续上升非常迅速，市场巨大。 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。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.材料盘点：10款具有特殊性能的3D打印铝合金，6款来自国内 2.2022年 | 国内外20余款重量级金属3D打印新设备看点 3.「理光」欲将粘结剂喷射金属3D打印用于铝合金散热器制造 4.为特殊金属和特种陶瓷开辟一种可行的3D打印解决方案

根据《Wohlers Report 2022》，上一年能够提供聚合物3D打印的服务商数量合计占比达到了惊人的88.7%，因此可见聚合物3D打印是整个增材制造市场的重要组成部分。聚合物材料的3D打印工艺很多，从熔融沉积、选择性激光烧结、粘结剂喷射到立体光刻等，专业级和工业级3D打印设备在应用端正在发挥巨大作用。 本期，3D打印技术参考精选了行业内知名企业在本领域推出的新设备，涉及多种成型工艺，覆盖航空航天、医疗、汽车、船舶、轨道交通等多个行业应用。 1.华曙高科——大尺寸、多激光高分子光纤激光烧结3D打印系统 华曙高科创新的高分子光纤激光烧结技术Flight自问世以来，以超高效率、超高精度吸引了海内外客户的高度关注。2022年，华曙高科发布了基于Flight技术的大尺寸、多激光高分子光纤激光烧结增材制造系统Flight HT1001P系列，该产品主要面向大型产品的一体化成型和小型产品的批量化生产应用场景。 Flight HT1001P系列采用了华曙高科自研的高分子光纤激光烧结Flight技术及滚筒铺粉方式，以2或4个光纤激光器作为烧结能量源，并具有独特的激光器排布和扫描策略，使得成型效率比Flight单激光大幅提升，成就了令人惊叹的打印效率。该系统具有行业领先的1000×500×450mm的成型缸，轻松驾驭大型工件一体成型和中小型工件的批量生产。多区独立温控，单个区域温度独立可调，全幅面温度均匀，温差<3℃，保证成品表面质量及不同区域产品质量的一致性。具有连续生产能力，可实现全自动化生产，无需人工操作实现工作包切换打印。全密闭清粉，减少粉末与人员接触，提升安全、环保性能。 应用场景：航空航天、汽车、3C电子电器等行业超大尺寸工件的一体成型生产、中小尺寸工件的规模批量生产。 2.酷鹰科技——大尺寸增减材一体机+机械臂大尺寸非金属3D打印设备 酷鹰科技专注于工业级大尺寸非金属增材制造，最大可实现10米级工件一体化生产。2022年，该公司新推出了BGAM-H0202A五轴增减材一体机以及BRAM-P300E机械臂大尺寸非金属3D打印设备。 BGAM-H0202A五轴增减材一体机是上海酷鹰科技有限公司自主研发的采用熔粒构造成型技术（FGF）与五轴数控加工技术相结合的一款低成本大尺寸工业级增减材一体化设备。设备成型尺寸可达2m x 2m x 1.5m，具有单龙门双滑枕结构，一个滑枕安装3D打印挤出头，一个滑枕安装五轴加工头，可以支持分时3D打印及CNC加工。设备具有一个固定的龙门架和一个可移动的打印床，可以在打印零件时沿着打印床拉动打印件。标配K20（20KG/H）打印头，最高可选配K50（50KG/H）打印头。搭载自主研发的高频拍打整形技术，可实现大尺寸构件的一体成型。 BRAM-P300E是上海酷鹰科技有限公司推出的一款基于机械臂的大尺寸非金属3D打印设备，设备配备第七行走轴，通过Y方向行程的拓展进一步拓宽打印的灵活性与打印范围，成型尺寸高达5m x 1m x 1.3m。设备标配K10（10kg/h）打印头，最高可选配K20（20kg/h）打印头，并搭载自主研发的高频拍打整形技术，可实现大尺寸构件的一体成型。设备支持ASA-GF,ABS-GF,PC-GF,PC-CF等多款纤维增强热塑性高分子颗粒料，在大尺寸打印中提供了更宽的工艺窗口与更高性价比。 应用场景：BGAM-H0202A五轴增减材一体机可广泛用于各类大尺寸复材模具、热压罐模具、碳纤维模具、工业工具及大型零部件的生产制造。BRAM-P300E机器人增材制造系统可广泛用于各类园林景观小品、城市家具、艺术装置及工业模具的生产制造。 3. 复志科技——Hyper Speed高速升级套装 2022年11月10日，复志科技（Raise3D）宣布在FFF专业级3D打印领域取得突破，推出了针对Pro3系列3D打印机的Hyper Speed高速升级套装，对硬件、切片软件以及耗材进行全面技术革新，以帮助用户实现快速、稳定的批量生产。 Hyper Speed高速模块能将平均打印速度由50-60mm/s提高到200mm/s左右，整体打印速度将提升至原先的3-4倍。根据从Raise3D公司的信息了解到，尽管目前市场上有很多使用主动消振算法，宣传能达到350mm的最高速度的DIY及消费级产品，但实际由于材料没有达到挤出温度，就被挤出，导致生产良率偏低，并不适合企业用户使用。为此，Raise3D推出了专门针对高速打印设计的HyperSpeed以及HyperCore系列耗材，以及支持高速打印的ideaMaker4.4.0来解决这个问题。 应用场景：可满足小批量生产需求，快速实现原型设计、模型制作、电子元器件外壳、汽车车身等零配件制作等应用。 4. 铼赛智能——高性价比专业齿科3D打印机 Edge E1是一款高性价比的专业齿科3D打印机，更是齿科数字化转型的安心之选。即插即用，产品到手免校准；只需5分钟，即可低成本更换掩膜液晶屏。192 x 120mm打印幅面，±50μm尺寸精度，可在椅旁提供大尺寸、高精度的3D打印齿科应用制造服务。即插即用，产品到手免校准；只需5分钟，即可低成本更换掩膜液晶屏。 ShapeCure+用于对打印完的零件做二次固化，以获取更优的零件性能。在 3D 打印过程中，光固化反应不能充分进行，需要利用大功率的专用光固化设备对零件做二次光固化，促使零件充分完成光化学反应。经过二次固化的零件性能更强，尺寸也更稳定。ShapeCure+可固化直径440×400mm的零件，395nm 阵列式 LED可替换式灯管，为零件固化提供保障。 应用场景：可广泛用于修复模型、种植模型、正畸模型、种植导板、临时牙桥冠、基托等20+种应用。 5.一迈智能——工业级、大尺寸、高性能聚合物3D打印机 一迈智能于2022年推出了SPAC HT 920和FAST JET 1500两款工业级高性能聚合物3D打印机。 SPAC HT 920具有920*620*920mm的超大构建尺寸，打印温度高达500℃，腔体温度220℃，热床温度300℃，优异且稳定的温度条件为打印大幅面高性能制件创造了基础。为避免材料受潮带来的打印性能下降甚至失败，SPAC HT 920的料仓温度达到了150℃，导料管也具备气体干燥功能，是超高性能材料的专用3D打印机，支持纤维增强材料。该设备还具备最高6Kg的自动补料功能，打印过程不需等待也不需人工参与，减少外在因素导致的打印失败，2号头的支撑材料仓也是如此。 FAST JET 1500可以直接使用颗粒料，挤出温度达500℃，采用三段式挤出温控系统、封闭式保温腔体，能支持市场上绝大部分的热塑性颗粒料，包括PEEK，PEKK等高性能材料。拥有1.5×1.5×1.5米的成型尺寸，内置25kg可烘干料斗，采用自主开发的6轴控制系统及10英寸全彩触控屏，具备远端自动上料的功能。用户可远程控制烘烤干燥材料，上传G代码文件，定时打印，并且可以远程监控观察打印进程。 应用场景：广泛应用于航空航天、船舶制造、轨道交通、风力发电、汽车制造、艺术家居及建筑景观等行业领域。 6. 联泰科技——面曝光3D打印机 联泰科技今年推出了基于面曝光技术AHEC（Adjustable HighEnergy Control）的3D打印机——Martrix 190以及大幅面DLP3D打印机Cute380。 AHEC是基于高能量密度自适应可调节打印的一项3D打印技术，Martrix 190在此种技术支撑下，通过机身自带的高功率LED芯片、高透曝光屏以及优质散热系统，可将光源的能量密度发挥到卓越的地步。此项技术还可实现UV光率的可调节性，调节范围高达20%-100%。适度调低功率，在延长光学系统使用寿命上功不可没。另外AHEC技术还能保证光学均匀度遥遥领先于业内，光束准直度高达2°以内。这款设备拥有精密的光学结构，光的能量密度高达6 mW/cm²，且光的均匀性可达90%以上，能够保证打印成品边缘锐利度以及微小细节的体现。 △左右滑动查看更多 Cute380采用工业级4K光机，打印尺寸384×216×300mm。二十年精工品质，该设备配备工业级光学核心及双导轨高精度滚珠丝杆，实现全幅面偏差＜50μm，光强均匀性大于98%，轻松实现满版及堆叠打印。Cute380拥有智能大平面识别功能，确保每一处的打印精细，支持20倍抗锯齿功能，打印成像清晰分明。Cute 380赋能不同场景智慧升级，在适合小型工作室和工业生产环境下使用，可实现60微米级别表面细节。智能顶配，搭载工业级AI智能算法，融汇多路传感系统，从精度、效率、性能等多个维度重新定义3D打印。 应用场景：Martrix 190适用于工业制造、文创动漫、齿科正畸、珠宝首饰、消费电子、医疗等全行业应用；Cute 380则适用于工业制造、医疗、口腔修复、文创设计、电子电器等全行业应用。 7. 远铸智能——FUNMAT PRO…

并不是所有材料都适合于3D打印，受限于多种因素，材料对工艺也非常挑剔。 如金、银、铜高反射金属，对传统SLM金属3D打印设备所使用的激光波段的吸收率极低，在成形过程中存在极大困难； 对于钼、钨、钽等难熔金属，传统激光达到其熔点也并不容易； 而对于具有熔点相差较大元素组成的合金材料，如钨合金、黄铜等，由于各元素饱和蒸气压不同，基于粉末床的激光3D打印仍然难以保证合金中各成分的可控性。 总而言之，高反射金属、难熔金属、元素熔点差异大的合金，采用主流的金属3D打印设备并没有其他材料那般易于使用，从而为其应用造成了重要障碍。陶瓷也是一样，虽然当前已经有很多工艺可以成形，但也有开拓的空间。本文内容，所介绍的就是一条可行的、针对难成形材料的另一条解决途径——基于烧结的挤出3D打印技术。 特殊金属和陶瓷的可行3D打印技术 基于挤出的金属打印技术采用金属线材、粉末以及棒材作为成型材料，这种成型材料采用金属粉末和粘结剂混合而成，虽然机器原理与高分子材料FDM系统非常相似，但关键的区别在于打印头以及后处理环节。金属机的挤出喷嘴具有施加金属材料的特定属性，首先打印出零件的生坯，然后通过烧结，制造出具有高致密度的零件。国际知名品牌Markforged、Desktop Metal均拥有代表性的产品。国内方面，升华三维专注于采用挤出技术实现业内难成形材料的3D打印，其推出有基于颗粒料挤出的3D打印设备、材料以及工艺。 其所开发的粉末挤出打印技术（Powder Extrusion printing，PEP），对原始粉末的球形度和流动性没有严格要求，通过将混合有金属粉末和聚合物粘结剂的颗粒料加热成熔融膏状流体，并将其逐层沉积来生产生坯，后经脱脂和烧结后可形成具有所需结构和高性能的合金零件。 基于该工艺，升华三维相继开发出了适配于PEP工艺的材料，如不锈钢、铜及铜合金、钨及钨合金、高温合金、硬质合金、难熔金属等金属材料，氧化锆、氧化铝、碳化硅、生物陶瓷等陶瓷材料，为解决特殊金属和特种陶瓷材料制造加工难等问题开辟了3D打印解决方案。 钨合金挤出3D打印技术应用潜力 钨因其良好的热机械性能（如高熔点、高密度、高导热性和适度的热膨胀）而成为高温应用的首选材料，然而它的广泛优点也成为其难以加工的原因。除此之外，它的高硬度和极高的熔点，也使其成为难以攻克的3D打印材料。钨合金颗粒料升华三维基于挤出技术成功攻克其难点，自主研发了一种金属聚合物复合材料UPGM-96WNIFE钨合金颗粒料，粒径在8-14目。利用热融挤出系统有效实现了对材料的一体化成形控制。采用打印与脱脂烧结分开的工艺模式，不仅缩短了制备周期，并且很好地解决钨材料加工中极易出现的变形、裂痕、夹心等问题。挤出技术在钨等难熔金属3D打印领域的核心竞争力突出，能够满足轻量化、提升强度、耐用性和节省成本等多方面的需求。如有中空或多孔结构，并且不能直接切割的零部件采用传统方法很难制造出来，而利用挤出技术不仅可以解决钨在传统制造技术难以解决的复杂结构零件加工问题，还为解决我国在航空航天、汽车、船舶、能源、化工、医疗等制造业领域的复杂结构、减重设计及加工制造等问题提供一种新途径。 纯铜挤出3D打印技术应用潜力 纯铜具有广泛的用途，也是备受关注的3D打印材料，其在导电器件、散热器、随形冷却模具制造领域具有重要应用价值。但同时也由于铜导热性和反射性高的属性，纯铜和铜金属在金属3D打印技术中往往会反射激光束，导致成形效率低，冶金质量难以控制，使得打印的铜零件质量不佳。因此，铜也极难使用基于激光的3D打印系统来加工。 铜打印样品（来源:升华三维）为了获得高致密度或高导电导热纯铜制件，升华三维基于挤出工艺开发出的纯铜颗粒料UPGM-CU是一种金属聚合物复合材料，呈紫红色，粒径在8-14目的近球形颗粒。挤出技术不需要高能激光束，巧妙地避开了铜打印过程中的高导热、高反射问题，以间接3D打印的方式完美驾驭纯铜材料，克服了纯铜材料3D打印制造的挑战。升华三维利用挤出3D打印，创建了高度集成、复杂、贴合零部件表面的随形冷却通道，打印出结构紧凑、流体通道复杂、重量轻，尺寸小、效率高的产品零部件，实现了高性能纯铜组件制造的新突破。采用该技术可以用于热交换器、散热器和电感应器的产品开发。 SiC陶瓷挤出3D打印技术应用潜力 碳化硅陶瓷一直是特种陶瓷3D打印技术进一步拓展的挑战之一，因为其在成型过程中会出现缺陷，如气孔、裂纹、不均一性等，成型陶瓷器件难以抵抗脆性断裂，极大地限制了其机械性能。而复杂几何形状的碳化硅陶瓷构件往往难以用传统的加工技术制造，这在很大程度上制约了复杂结构碳化硅陶瓷的应用。 基于挤出技术的优势，升华三维开发出了碳化硅颗粒料，是一种陶瓷聚合物复合材料，呈灰色，粒径在8-14目的近球形颗粒。并已实现了碳化硅陶瓷复杂结构部件的大尺寸、轻量化、一体化制备，且成功将碳化硅陶瓷制备商业化，为生产高性能碳化硅陶瓷零件打开了大门。 碳化硅样品（来源:升华三维）2021年，上海硅酸盐研究所在升华三维订购了一套大尺寸独立双喷嘴打印机UPS-556系统，由此展开的高性能结构陶瓷和陶瓷基复合材料等应用的研究并取得进展。利用挤出技术特有的低温成形，高温成性这一特性，将热加工过程转移到烧结步骤，这使得更容易管理热应力，因烧结温度低于其他类型的直接3D打印工艺中所需的完全熔化温度，并且热量可以更均匀地施加，从而确保了产品性能的一致性，成功制备了碳化硅陶瓷光学元件等高附加值组件，获得广泛关注。 上海硅酸盐研究所利用UPS-556成功制备的碳化硅陶瓷光学元件及其性能 （*相关资料及数据来自研究团队已公开专利）END升华三维作为目前国内具备金属/陶瓷材料开发制备、金属/陶瓷3D打印机研发生产、切片软件开发到3D打印工艺、脱脂及烧结工艺一整套金属/陶瓷间接3D打印工艺链及解决方案的供应商。一直致力于面向解决金属·陶瓷传统制造工艺无法制造的难题，积极贯通金属/陶瓷制造全链条、全流程、全配套的高附加值服务。基于升华三维搭载的系统性软件与控制方法，可根据客户产品开发需求进行多晶格结构的设计与填充制造，快速落地应用。 该工艺为科研教育、工业制造、航天航空、军事国防、生物医疗、汽车、模具制造、新能源等领域智能制造提供了新的可行3D打印解决方案。 注：本文内容为升华三维授权发布。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.主流3D打印工艺制备SiC陶瓷的优缺点及国产方案带来的新突破 2.钨金属的不同3D打印工艺，优势互补、潜力无限 3.「理光」欲将粘结剂喷射金属3D打印用于铝合金散热器制造 4.2022年 | 国内外20余款重量级金属3D打印新设备看点

对新型轻质材料和热交换效率的提高在很多领域都有具有极大需求，如航空航天、汽车、半导体领域等，尤其在散热器应用中，高效的换热效率有助于提高能源效率和输出功率。以粉末床熔融为代表的金属3D打印工艺为制造具有更大散热面积的复杂结构散热器带来了可能，但其生产效率和成本成为限制应用的主要障碍。 那么，号称能够实现低成本、大规模制造的粘结剂喷射金属3D打印能否为散热器的制造提供可能？ 2022年11月，理光扩建了其位于英国特尔福德的客户体验中心，它将特别有利于那些考虑将金属粘结剂喷射3D打印技术用于电动汽车 (EV)、电动飞机等领域的客户，以创造新的价值，如提高电子元件（如电机和电池）的能源效率。这个致力于增材制造的客户体验中心将加速理光与制造业客户和合作伙伴的共同创造，同时帮助理光加深对客户潜在应用痛点的理解，从而提供包括3D打印机和生产工作流程在内的整体解决方案。 不使用激光，3D打印低成本制造 理光于2021年11月推出了能够打印铝合金的粘结剂喷射金属3D打印机，能够制造现有工艺无法制造的形状复杂的铝质零件，如轻量化零件、高性能热交换零件等。其目标是在其整个价值链中实现温室气体零排放，使客户能够通过使用理光的3D打印机开发高能效产品，从而为实现零碳社会做出贡献。 理光声称其3D打印技术可以批量生产铝合金部件，而铝合金因导热性好且重量轻而被广泛使用，更是制造散热器的重要材料。理光的金属3D打印技术可以生产形状更复杂的金属部件，如复杂的狭窄管道。使用铸造和切割等传统金属加工方法无法生产此类零件，而使用基于激光的3D打印则成本很高。 理光粘结剂喷射金属3D打印的铝合金零件 理光一直在开发高清工业喷墨打印头，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。通过将这些技术用于金属3D打印技术的开发，理光可以在高速的情况下可靠的生产金属零件。 克服两点困难 脱脂烧结，是粘结剂喷射金属3D打印工艺的重要步骤。对于铝质零件来说，由于粉末表面有很强的表面氧化物，因此阻碍了铝粉的烧结，这也是很长一段时间内均无法使用该工艺成型制造铝合金的原因。为了解决这个问题，理光开发了一种具有特殊配方的铝合金粉末、粘结剂以及适合这些条件的烧结方法。 理光铝合金粘结剂喷射金属3D打印烧结流程 粉末清理，也是粘结剂喷射金属3D打印工艺的重要环节。在打印完成和固化之后，零件需要从粉末中清理出来。然而，当零件的形状非常复杂时，刷子和气枪可能无法清除所有粉末。理光一直在开发一种技术，可以通过浸入溶剂中轻松去除多余的粉末。因此，理光的技术支持制造结构非常复杂的零件（如狭窄的内部通道）。   通过溶液去除管道内的粉末 理光可打印复杂的狭窄管道 理光粘结剂喷射金属3D打印的复杂结构具有散热应用潜力 理光株式会社旗下的增材制造业务中心总经理表示，许多产品存在技术问题，如散热问题或减重限制，它们无法充分发挥作用。理光希望其独特的铝合金粘结剂喷射3D打印技术将为解决客户面临的这些问题做出重大贡献。随着客户体验中心的开放，理光希望加快与客户的共同创造，为客户产品提高附加值，为零碳社会做出重大贡献。 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。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.盘点：2022年值得关注的3D打印新材料、新工艺和新应用突破 2.最新市场格局：粘结剂喷射金属3D打印，将塑造一个蓬勃发展的市场 3.富士康粘结剂喷射金属3D打印项目或受挫，合作方陷控制权争夺 4.弥补短板，MIM制造商将粘结剂喷射金属3D打印技术纳入生产体系

2022年一篇在Nature发表的文章备受关注，获得了国内外多领域媒体的广泛报道，它就是由美国马萨诸塞大学、佐治亚理工学院、橡树岭国家实验室以及劳伦斯利弗莫尔国家实验室等七家研究机构联合发表的关于高熵合金增材制造的研究。 这篇研究之所以受到关注，是因为研究人员首次利用3D打印技术制造了双相纳米层高熵合金，其表现出约1.3GPa的高屈服强度和约14%的大均匀伸长率，以及近乎各向同性的机械行为，这些出色的性能组合超过了其他最先进的3D打印金属材料。 高性能的获得仍然离不开工艺调整 3D打印通常会产生具有高度不均匀晶粒、亚晶粒位错结构和化学偏析微观结构，这在钴基或镍基高温合金、铝合金、钛合金以及高熵合金中较为常见。共晶高熵合金是一类很有前途的多主元素合金，具有双相片层状异构组织，从而为实现优异的机械性能提供了巨大潜力。采用传统凝固路线获得的层片厚度通常在微米或亚微米范围内，限制了共晶高熵合金可达到的强度。相比之下，3D打印的大温度梯度和快速冷却的特点能够产生纳米层状相并使材料表现出高强度，但通常以牺牲延展性为代价。在这项研究中，研究人员利用激光粉末床熔融（L-PBF）的极端打印条件和高熵化合金的有利成分效应，获得了一种非平衡态的相组织，实现了让人震惊的性能提升。   本研究所获得材料性能与其他材料对比（红框可见其强大的性能） 由于激光加工的参数范围很宽，实现对3D打印材料的微观结构和缺陷的合理控制具有挑战性。使用归一化等效能量密度方法，研究人员确定了一个有效的L-PBF处理窗口，来打印完全致密的AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金。 这些组件展示了该合金在各种复杂几何形状方面的出色可打印性 通过调整激光功率和扫描速度，研究人员将层片厚度减少到了数十纳米，并打印了各种具有代表性的工程组件，如散热器风扇、八角桁架微晶格和齿轮结构，这些组件展示了该合金在各种复杂几何形状方面的出色可打印性。 获得高性能的微观组织机理 高屈服强度源于由交替的面心立方体和体心立方纳米层组成的双相结构的强化作用；体心立方纳米层比面心立方纳米层表现出更高的强度和更高的硬化率。 该研究中材料的微观结构 大延展性的产生归因于嵌入微尺度共晶相中的双相纳米层形式的分层微观结构导致的高加工硬化能力，其具有几乎随机的方向以促进各向同性机械性能。 超越最先进合金的最佳性能组合 直接3D打印的AlCoCrFeNi2.1与铸件相比，表现出更为出色的机械性能。其屈服强度达到1.3GPa，大大高于铸件的 510±15 Mpa，提升近三倍。它还在高流动应力下显示出很高的应变硬化率，获得了约14%的大均匀伸长率，同时极限拉伸强度达到1.6GPa。该研究中的共晶高熵合金的层间间距可以通过改变激光加工参数来调整进而改变其机械性能，使用给定的加工方案，沿垂直和水平方向获得了近似似的机械性能。这一结果表明，打印后的纳米层状结构具有几乎随机的形状和晶体学取向，其几乎各向同性的力学行为不同于通过其他途径（如热机械处理和定向凝固）产生的高度排列的层状结构所导致的各向异性力学行为。同时，它也与典型的金属3D打印各向异性行为形成鲜明对比，后者倾向于获得柱状晶粒结构。 该研究中材料在打印态和热处理态的性能 随后的热处理使研究人员能够进一步定制微观结构和相关机械性能。例如，在800°C退火1 h后，实现了超过20%的均匀伸长率，屈服强度约为1 Gpa；在600 °C退火5 h后，屈服强度和极限拉伸强度分别提高到约1.6 GPa和1.9 GPa，均匀伸长率为7.5%。快速凝固的共晶高熵合金微观结构通过退火的高可调性获得了广泛的强度-延展性组合，在此期间可能发生各种固态相变，如沉淀、层状粗化和重结晶。直接比较该研究中材料的拉伸性能与其他高性能增材制造合金，可以发现其表现出出色的强度-延展性组合，超过了最先进的增材制造合金。 END 总的来说，对增材制造高熵合金变形行为机理的理解，对开发具有卓越机械性能的多级、双相和多相纳米结构合金具有广泛意义。这项研究所获得优秀机械性能组合，优于其他先进的3D打印合金，有望催生可用于航空航天、医学、能有和运输等领域的高性能部件。 该研究以“Strong yet ductile nanolamellar high-entropy alloys by additive manufacturing”为题发表，链接如下： https://www.nature.com/articles/s41586-022-04914-8 注：本文内容由3D打印技术参考创作，转载请点击转载须知。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.金属激光增材制造中的激光熔化模式 | 清华大学赵沧教授最新研究 2.清华大学：熔体流动如何影响金属3D打印中的枝晶生长 3.NASA：航空航天领域3D打印材料的可获得性、工艺复合制造及成本组成考量 4.长文干货 | 推动3D打印用于汽车行业制造的关键因素

12月29日，3D打印技术参考注意到，Facebook母公司Meta已收购光学镜片3D打印公司Luxexcell，后者可以凭借其独特的的3D打印工艺可以制造智能、处方光学镜片。 Luxexcell成立于2009年，总部位于荷兰，拥有镜片3D打印相关专利，包括专有的硬件、软件、材料和工艺，这些组合可以制造出不同于当前市场上其他可用镜头的高质量产品——智能处方镜片。这种独特的制造工艺对AR/VR市场具有极重要意义，这对于“深陷”元宇宙世界的Meta公司具有革命性的意义。 3D打印技术参考查询发现，智能处方镜片将视力矫正、光学组件以及电子设备融合为了一体，是制造AR/VR镜片的重要组成部分。而该领域的重大难点就在于相当大体量的用户需要进行视力矫正，如近视、远视等，这成为制造该领域镜片的关键障碍。 Luxexcel的打印从一瓶无色液体开始，把装有无色液体的瓶子装在打印机的喷头上，随后微小液滴被喷射到操作台上，此时还是液体，由于液体的表面的张力作用，液滴互相无缝融合，最后经过紫外线的固化形成光滑表面。 镜片打印完一层在紫外线固化的基础上形成了光滑表面后再打印下一层，每个镜片差不多有五层。以正常佩戴的眼镜举例，一个镜片中可能会有几百个微小液滴。 3D打印镜片的厚度是一层一层增加的，Luxexcel通过调整液滴的喷射位置，可以打印不同厚度、不同度数和不同形状的镜片，以达到定制化的效果。需要注意的是，Luxexcel能够在打印过程中集成波导、全息光学元件和液晶箔等，与传统制造AR或VR眼镜需要30余项环节相比具有重大改进。 Luxexcell打印镜片的过程 Luxexcell打印的智能镜片包含多层结构 Luxexcell公司开发的基于树脂的3D打印工艺已被用于制造眼镜、LCD屏幕、含有气隙的波导（应AR眼镜需求而生的光学组件）、AR设备使用的镜片等，截至2020年以为客户打印了超过5万块镜片。尽管能够打印多种类型的镜片，但处方眼镜镜片是吸引Meta公司的关键。 Luxexcell的镜片3D打印机，已打印超过5万片（来源：Luxexcell） Luxexcell制造的智能镜片 Luxexcell可能是Meta公司Aria项目的供应商。该项目旨在成为捕捉佩戴者周围环境并构建Meta 3D资产的测试平台。通过将技术集成到镜片中，并允许它们以大规模定制的方式制作处方镜片，同时还集成了屏幕和LCD，3D打印为Meta相关项目的实施带来了诸多便利，后者因此可以以大规模定制的方式拥有可扩展的流程，为其AR平台制作独特的镜头。 3D打印所取得的技术效果是显而易见的，可以实现高速度、高精度，无需后续抛光打磨，与专业的工业镀膜工艺相融，可以打印任何形状。据报道，Luxexcell的收入不到300万美元，但Meta为本轮收购付出了高昂代价。 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。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.2022年国内3D打印领域被广泛关注的十大重要事件 2.重要进展：Sakuu 3D打印电池将为超级跑车提供动力 3.弗劳恩霍夫新工艺丨电弧+激光混合金属3D打印技术 4.粘结剂喷射+CNC+智能分层，3DEO已发货超130万个3D打印零件