11月17日，美国Hermeus公司通过发动机测试，完成高超声速里程碑。Hermeus展示了其Chimera发动机从涡轮喷气模式到冲压喷气模式的过渡，这是实现客运飞机高超声速飞行的最重要的技术壮举之一。 Hermeus公司是美国一家开发高超声速飞行器的创新企业，它开发的5马赫发动机组件已经过验证，将被安装在其正在开发的Quarterhorse飞机上，实现客机飞行器的高超声速、可重复使用，乘客将能够在90分钟内横渡大西洋。虽然2018年才成立，但这家公司并不简单： 2021年3月，宣布与NASA签署太空法案协议研发高速飞机； 2021年8月，宣布获得美国空军6000万美元全额资助，用于开发可重复使用的开发超高声速飞机； 2022年3月，宣布获得1亿美元B轮融资； 2022年7月，宣布获得美国空军9.5亿美元上限合同，以支持其“先进作战管理系统”。 Hermeus正在开发的Quarterhorse飞机Hermeus公司所开发的Chimera发动机可实现涡轮联合循环，这意味着它是涡轮喷气发动机和冲压喷气发动机的混合体。在这两种模式之间切换的能力使Hermeus的Quarterhorse飞机能够从常规跑道起飞，然后加速到高马赫速度。今年7月，3D打印技术参考注意到，西北工业大学首次验证了煤油燃料火箭冲压组合循环发动机火箭/亚燃、亚燃、超燃、火箭/超燃的多模态平稳过渡和宽域综合能力。两条信息对比，看出一些端倪。 有人认为，以低于1亿美元的价格对这种组合式发动机进行飞行测试是不可能的。而此次发动机测试成功，实际上是该公司的一个小团队在21个月内以1800万美元的成本设计、制造和测试的，其效率之高和取得的成就让公司创始人惊讶。Hermeus表示，实现这一里程碑的成本和速度效益非常显著。 这台发动机有15%的零件由3D打印制造，Hermeus 的一项基本制造原则是垂直整合。内部制造允许工程师和技术人员之间形成紧密的反馈循环，这是该公司快速迭代能力的关键。此外，垂直整合减轻了对外部供应商的依赖，并允许更好的控制供应链，3D打印无疑为快速迭代创造了便利。 2022年9月，Velo3D宣布Hermeus已经购买了其Sapphire和专为大批量生产而设计的大幅面Sapphire XC 3D打印机。这些打印机都将制造Chimera 发动机和Quarterhorse飞机零件，尤其是采用In718超级合金。 HermeusChimera混合模式发动机 Hermeus 首席技术官表示，“金属增材制造是我们垂直整合生产计划的核心组成部分，我们将寻找提高性能、整合组件、减轻飞机重量并最大限度减少外部依赖性的方法。” 金属增材制造技术已在超声速和新空间行业得到广泛采用，因为它能够在不影响设计、质量或性能的情况下构建工程师所需的复杂、关键任务部件。Velo3D极具优势的“无支撑”金属3D打印技术使客户无需为增材制造设计接受专门培训，即可打印复杂设计。3D打印为更快的产品迭代并大大简化供应链起到了显著作用。 另一家致力于超声速飞机研发和制造的Boom Supersonic公司，也大量使用3D打印零部件，Velo3D也是该公司的服务提供商。 BoomXB-1“超音速验证机”上的大量3D打印零件 对于冲压发动机的燃烧室、进气道等大尺寸零件，采用传统工艺需要将其分解成数量众多的零部件，复杂的装配尺寸链传递将直接导致相关零部件需要具备非常高的加工精度，而且加工与装配消耗的时间也将导致产品制备周期相对漫长，此外大量的零部件装配势必引入较多的附加质量，这些无效质量将使整台发动机的有效推重比降低。 3D打印一体化制造减少了传统工艺中的焊接流程以及制造成本，同时也更利于寻找减轻重量的方法，以便可以携带更多的燃料和载荷。虽然上述零件尺寸巨大，但如今高精度金属3D打印的制造规模已经突破了一米级别，能够满足制造需求。美国雷神公司声称其高超声速武器所使用的超燃冲压发动机是完全3D打印的。 从涡轮喷气模式到冲压喷气模式转换 然而，绝大多数所提到的高超声速基本都是在讲武器，如雷神、洛克希德马丁以及西工大在本年度所测试的那样，它们所采用的均是火箭发动机提供动力（在开发过程中均大量使用金属3D打印），这就意味着发动机不可重复使用，这对于客运飞机来说显然不适用。 Hermeus的组合式发动机在超声速领域独树一帜。在低速时，Chimera发动机可以像喷气式飞机一样处于涡轮喷气模式，但随着进气温度和速度的增加，涡轮喷气发动机达到了性能极限。此时飞机速度可达到2马赫左右，Chimera的预冷器可以降低进入涡轮喷气发动机的空气温度，这使得发动机在过渡到冲压喷气模式之前能够从涡轮喷气模式中释放更多性能，可实现3-5马赫飞行。 通过制造不需要火箭加速的全范围吸气式高超声速发动机，Hermeus为可操作的高超声速飞行奠定了基础——这意味着其所开发的超高声速飞机可以重复使用。 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。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.全球首架自主研发超音速飞机XB-1包含大量3D打印零件 2.3D打印助力国内外（西工大和雷神）最新高超音速飞行器制造 3.加大投资，克服阻碍增材制造应用的关键技术障碍——美国更新《先进制造国家战略》 4.航空航天领域当前能接受金属3D打印零件的批量应用吗？

11月22日，华曙高科参加上交所科创板上市委审议会议，并顺利通过。 华曙高科于6月闯关科创板IPO获上交所受理，首发申请即过会。十余年来，其专注于工业级增材制造设备的研发、生产与销售，致力于为全球客户提供金属(SLM)增材制造设备和高分子(SLS)增材制造设备，并提供3D打印材料、工艺及服务。 财务数据显示，该公司2019年、2020年、2021年营收分别为1.55亿元、2.17亿元、3.34亿元；同期对应的归母净利润分别为1795.05万元、4096.15万元、1.17亿元。 招股说明书上会稿显示：华曙高科核心产品为具有自主知识产权和应用核心技术的金属3D打印设备和高分子3D打印设备，同时向客户提供自主研制的3D打印高分子粉末材料。目前已开发20余款设备，并配套40余款专用材料及工艺，正加速应用于航空航天、汽车、医疗、模具等领域。公司是全球极少数同时具备3D打印设备、材料及软件自主研发与生产能力的增材制造企业，销售规模位居全球前列，是我国工业级增材制造设备龙头企业之一。 公司从战略上重点布局金属增材制造技术，多年来持续面向高效益规模产业化增材制造及特定场景增材制造应用高端功能定制化需求，持续开展技术突破与产品创新，推出FS1211M、FS811M、FS721M、FS621M、FS1500M、FS531M、FS422M等多系列多配置自主SLM设备。 在高分子增材制造技术方面，公司不断突破高精度多区温场设计与控制技术、高分子激光烧结中的光纤激光能量利用技术、多模块智能化连续增材制造技术等核心技术，可打印材料最高熔点达340℃，覆盖多种成形尺寸，含单激光、双激光、四激光系统，可利用CO2激光器、光纤激光器两种能量源的多系列产业化选区激光烧结设备。 目前公司在用户处的装机量已超过700台，居行业前列，单一客户装机量超过10台的产业化客户数量近10家。其中，金属3D打印设备全球装机量超过330台，中大型金属设备（400mm以上大尺寸）用户装机量超过90台，单一客户金属设备装机量超过30台。 报告期内，华曙高科3D打印设备及辅机配件主要应用于航空航天领域、模具及加工服务领域，其中金属设备及辅机配件主要应用于航空航天领域，高分子设备及辅机配件主要应用于模具及加工服务领域。 截至招股说明书签署日，华曙高科拥有上海华曙、深圳华曙、华曙新材料、长沙工研增材制造、美国华曙、欧洲华曙六家子公司以及一家参股公司重庆华港，开办了一家非营利性社会组织长沙市3D打印产业技术创新战略联盟。 本次拟募资6.64亿元，用于增材制造设备扩产项目、研发总部及产业化应用中心项目、增材制造技术创新(上海)研究院建设项目。 注：本文主要内容来自华曙高科招股书。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.华曙高科申报科创板上市，拟募资超6亿元，机遇与风险并存 2.华曙高科重磅发布多款大尺寸3D打印解决方案 3.华曙高科海外重磅推荐4款增材制造解决方案 4.航空航天领域当前能接受金属3D打印零件的批量应用吗？

如今在航空航天领域，高精度三维扫描的应用不断被挖掘和普及。日前，长五B火箭结构总体设计师王乾在采访中介绍：“针对问天实验舱发射任务，我们采用三维视觉扫描等技术，对整流罩以及问天实验舱的尺寸进行了精准仿真，确认了关键位置的安全间隙，确保在飞行、分离的过程中，实验舱享有足够的空间，不会出现磕碰整流罩的风险。” 除了在航天领域得到应用，高精度三维扫描技术在航空领域的应用也在不断开拓。本期内容将介绍先临天远高精度三维扫描高效完成飞机结构损伤测量，实现飞机的精准放行的案例。 传统测量效率低、结果不够准确 飞机上常见的结构损伤有裂纹、分层、腐蚀、坑孔、划伤等。而因意外撞击（鸟击、异物撞击等）形成的凹坑、孔洞，是航线运行中最常见的结构损伤之一。形成凹坑、孔洞后，需对其进行测量，并判断飞机是否适合继续飞行。在面对这类需要计算具体数值的结构损伤时，检修工程师一般是通过画网格来计算损伤面积等，极其考验工程师的技能和经验，同时存在一些问题。 1）结果不够准确与客观： 通过网格计算，最终的结果具有一定的估算成分，且不同的工程师估算的结果会有误差，测量结果不够准确以及客观。 2）测量过程效率较低： 通过网格计算，需要绘制网格，再进行判断、计算，过程步骤较多，耗时较长，直接影响飞机放行的效率。 - 传统测量方法示例，图片源于百度图库 -基于此，客户单位创新性地引入了天远FreeScan UE Pro多功能激光手持三维扫描仪，良好地解决了这些问题。 飞机结构损伤三维测量过程 1. 通过FreeScan UE Pro扫描飞机机身外蒙皮、发动机进气道唇口、大翼和平垂尾前缘等损伤位置的完整三维数据。下图中扫描的是发动机叶片上的小型破损区域。 2）将数据导入三维检测软件，通过对比原始的三维数模（或根据损伤周边完好区域智能复原的三维数模），可以迅速、准确地测量出叶片上破损区域的宽度和深度。 3）基于这些精准数据，工程师可快速分析，并判断飞机是否适航，实现飞机的精准放行。 FreeScan UE Pro三维测量优势 通过高精度的三维扫描，良好地解决了传统测量中的痛点。 1）结果准确并客观： 通过高精度三维扫描测量的数值，每一项都是根据实物的情况准确还原、计算。即使是面对飞机这种大型物体，FreeScan UE Pro集成了新一代的双目摄影测量系统，体积精度高达0.02+0.015mm/m，且重复性精度稳定，数据结果准确可靠。 同时，设备操作简便，不同的工程师分别进行测量，也可以得到一致的客观数据。 2）测量过程效率高： FreeScan UE Pro扫描速度最高可达210万点/秒，波音737的发动机进气道唇口扫描仅需十几分钟，大幅缩短了测量时间。 同时，FreeScan UE Pro使用起来便携、方便，可以直接拿到飞机旁进行扫描，且扫描区域无需拆卸，测量过程十分简便。 通过FreeScan UE Pro，可以快速获取飞机结构损伤部分的完整、准确三维数据，助力工程师进行高效的损伤结果判定以及做出放行判断，避免因为缺少良好的测量工具导致的“测量工作耗时较长、数据不准确、位置判断错误等”情况，实现飞机的正常放行。 今后，先临天远也将持续以良好的高精度三维扫描技术，助力中国航空航天事业的良好发展。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.3D打印与高精度三维扫描并不相互孤立，融合应用正在加速发展 2.权威标准 | 先临天远和全球知名计量企业一同起草国家计量技术规范 3.满足用户所需！先临三维发布「工业高精度」和「专业彩色」3D扫描仪新品 4.干货分享：工业级三维扫描仪，拍照式or手持式应该如何选择

在本年度TCT亚洲3D打印展和珠海航展期间，“批量制造”成为了描述金属3D打印技术的最新词汇。”为航空航天零部件批量化生产提供更多可能 “”为量产而来“的新鲜字眼不仅让我们遐想，金属3D打印发展的这么快，这么可靠了吗？ 品牌商如此宣传，自是因为有了可靠的案例来支撑这些说辞。以粉末床激光熔融（L-PBF）为代表的金属3D打印零件质量曾因产品一致性而受到怀疑，被认为只能做验证组件。但这种情况确实正在发生飞速改变——最典型的代表就是GE航空已经实现了超10万个喷嘴头的制造，并应用在当前最先进的发动机上： 波音777X搭载的GE9X 空客A320 NEO搭载的LEAP-1A 波音737MAX搭载的LEAP-1B 中国C919搭载的LEAP-1C 2022珠海航展上的LEAP发动机 它将原来由20个通过焊接制造的部件组合为一个精密整体，使产品重量比上一代减轻了25%，耐用度提高了5倍，成本效益上升了30%，它的复杂特征结构要求其只能采用3D打印工艺制造。这一案例的成功，表明金属3D打印实现批量化制造是可行的。 国内关于航空航天领域金属3D打印批量化制造的案例虽没有公布，但仍可以捕捉到蛛丝马迹。在航天六院最新的应用案例中有这样的表述，在85吨级开式循环液氧煤油发动机的研发和制造过程中，“3D打印的关键零组件在长期试验中进行了数十次可靠性考核”。这从侧面证明金属3D打印技术制造的零件质量是可靠的，能够被航空航天领域所接受。接下来，3D打印技术参考将从生产的角度讲述哪些因素会影响面向航空航天领域的批量生产。 1. 产品一致性，可重复制造的关键因素 实现批量化制造，代表着金属3D打印单批次和多批次制造的每一个零件从零件质量、性能到尺寸精度都是完全一致的，即该技术达到了可重复的制造质量。这对打印设备和工艺标准提出了严格的要求，知名金属3D打印品牌Velo3D声称，其在全球范围内布置的任何一台机器都能打印出具有相同质量的零件，这是对金属3D打印批量制造产品一致性的良好诠释。 铂力特在珠海航展展示的批量生产的安装支架 对设备的调教必须达到严格的标准，能够实现可重复的制造质量，才具备实现批量制造的基本条件。但这仅是一句系统的描述，却涉及极广，如打印过程中成形空间烟雾的排除与气流调控、激光功率的稳定性控制与将平台每一处的能量调控在可接受的范围内、打印室中的氧气含量控制以及构建完成后所需的后处理等，所需要布置的传感器可以达到上千个。GE对所收购的Concept Laser打印机也进行了细致的研究、分析和改造，以使其满足批量制造的能力。 2. 训练有素的工程师至关重要 对于金属3D打印技术来说，必然需要大量的专业知识，但并非要求一人多能。这项技术涉及的技术细节非常之多，如面向增材制造的设计、熟练的操作和维护、打印工艺研发与材料质量控制以及后处理等等。 这些所涉及到的过程几乎均会直接影响到产品的制造质量是否统一。对于致力于面向航空航天领域提供服务的供应商，从事这些环节的人才都不可或缺，尤其是那些训练有素的工程师。而培养具备这些专业技能的工程师既昂贵且耗时，但不可或缺。 3. 制造成本须持续降低 需要指出的是，除非投资回报率超过其他可用的生产方法，否则3D打印技术将不会被广泛采用并进行大规模生产。对于航空航天领域来说，成本似乎并不是最重要的，但成本仍然会影响能否实现批量制造。 鑫精合金属3D打印车间机器本身的高成本是一个主要问题。但经历十年技术积累、研发迭代，3D打印机的装备成本相比早期已经出现相当幅度的降低。同样的，材料成本也有一致的趋势。 目前，国内已经有多个满足航空航天领域制造的增材制造加工服务中心，如铂力特、鑫精合、飞而康以及钢研极光等。根据部署，到2025年国内面向金属3D打印服务的装备数量保守估计将远超600台（点击）。 无论从技术发展成熟还是从竞争的角度，制造成本持续降低都将是必然。 4. 自动化的调节与生产，将越来越多 尽量减少人为错误对金属增材制造来说至关重要，例如在调节光斑尺寸、多激光搭接时的参数时，工程师人的判断可能不尽相同，因此有些设备商如华曙高科自主研发了“多激光智能校准系统”，最大程度解决多激光搭接一致性的挑战，使得打印质量及性能更加均匀。 华曙高科开发的“多激光智能校准系统” 其他因为人导致的误差还包括构建基板的调平、零件内部管道的粉末清理以及支撑去除与后处理等，目前的软件和硬件均在使这些过程变得更为智能。虽然当前的自动化程度还有限，但可以看出，这将会是一种趋势。 END 金属增材制造技术在航空航天领域的应用优势涵盖解放设计、高材料利用率、低制造成本、快速制造等多方面，在经历了早期的质疑后，开始飞速发展。本文主要从生产过程的角度讲述了影响金属3D打印批量生产的因素。 正如3D打印技术参考的一位合作方所指出的，金属3D打印不是“能打出来”就行，性能要满足装机要求，批量生产要稳定高效还要一致性强，成本还要持续降低，对设计对工艺改良升级的革新能力也要持续提升。这样才能成为制造业供应链中不可或缺的一环，这个曾经“非主流”的工艺才有可能在寒冬中生存下去。 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.整体化、轻量化与批量化 | 铂力特展示航空航天金属3D打印潜力与趋势 2.GE 3D打印燃油喷嘴制造数量突破10万件，回顾 GE 增材的发展之路 3.25吨零件：区域金属3D打印制造商Seurat获得大批量制造订单 4.实现工业零件的批量化制造，铂力特发布全新设备BLT-A400

导读：杭州驰辉电子科技有限公司是一家专注于3D打印生产制造的服务商。公司专注于提供3D数字技术行业应用解决方案，运用3D打印原型制造技术革新传统制造，帮助客户打印复杂产品，主要客户有汽车和电子行业，如怡得乐集团和知名电动汽车企业。 驰辉在与怡得乐的一个合作项目中，需要为对方制造其为知名电动汽车生产零部件时使用的耐高温治具、校准电子显微镜的校准件（精度误差要求在0.03mm以内）、一款用于测试内部产品是否漏气的工具以及干冰机清洗装置内部的一个零部件，要求其耐低温表现卓越。 该公司大客户经理张旭峰表示，“目前传统3D打印工艺以及材料局限性还是比较大的，一些客户设计的零部件都无法完成生产，以及材料性能上面无法达到客户的预期。“ 通过使用3D SYSTEMS机器，无论是成形能力以及材料性能上面，都能满足客户需求。一件治具，机加工制作费用在1000-1500元之间，生产时间上7天左右，采用3D打印后制作费用在300-500元之间，生产时间在3天左右，为客户节约了很多不必要的成本，也为其后期产品定制化做出了很多的便利，也能为客户打造多元化的定制方案。“ 所需要制造的治具用于把注塑针放入模具内使用，提高工人的安全性以及生产的效率。驰辉使用3D Systems具卓越抗冲击强度的Figure 4® Tough 65C Black以及耐高温Figure 4HT300材料。HT300的耐磨性能更好，其使用频率约为一天使用1000次左右（针插拔一回算一次）。 采用3D Systems设备和材料打印的治具 通过ProJet MJP 2500 Plus生产校准电子显微镜的校准件，精度误差要求在0.03mm以内， 具有出色耐热性的透明材料VisiJet M2S-HT90能够打印出完全满足需求的高精度部件，现已测试通过并作为标准校验件使用。 VisiJet M2S-HT90 驰辉清洗车企的注塑模具时，使用的干冰机清洗装置内部的一个零部件，要求其耐低温表现要好，而Rigid Gray耐低温可以到-70℃，非常适合制造耐低温的零部件。 R成果 降低生产成本和加工时间，加快生产进度 将治具制作成本减少 30% 以上 将制作时间降低40%以上 加快生产进度 客户满意度提高 点击最下方阅读原文可进入3D Systems官网 关于驰辉电子科技有限公司 杭州驰辉电子科技有限公司（3d-ch.com）可提供树脂、塑料、尼龙、金属等材料的打印服务，产品广泛应用于军工、医疗、齿科、建筑、陶瓷、模型制造、制鞋业、教育应用、文化创意、建筑、汽车以及航空航天等多个行业领域。遍布工业制造和消费品生产多个方向。产业规模位居行业前列，在3D打印领域具有广泛的行业影响力和品牌知名度。 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.设计指南：基于激光烧结3D打印技术的应用和设计技巧 2.两款性能可长期稳定的3D打印塑料+3D Sprint 数据处理软件功能解析 3.零件整合与一体化制造，3D打印为生产制造带来巨大效益 4.面向工厂车间的「集成式」立体光固化增材制造解决方案

11月17日，3D打印技术参考注意到，SLM Solutions再一次创造了3D打印行业无法回避的重要新闻，其宣布推出可制造3x 1.2 x 1.2 米的超大尺寸粉末床激光熔融金属3D打印机，这可能是这项技术诞生以来所研发出的最大机器。无疑，SLM Solutions再一次超越了这项技术的极限，上一次因技术革新备受关注是其在2020年11月发布业内首款配备超多激光（12）数量的NXG XII 600机型。柔性系统可能是这台新机器的最大特点，其在概念上包含一个核心单元和一个尺寸灵活的构建“外壳”，能够满足制造各种尺寸的组件。它可以生产直径为1.8 米、高度为1.6 米的圆柱形零件，或者尺寸可达3.0 x 1.2 x 1.2 米的长径零件。其制造效率可以达到330cm³/h 。 从SLM Solutions的研发历史看，这家公司似乎是粉末床激光熔融技术的最新发展情况的代表之一，尽管其并没有作为众多设备商早期的仿造对象。这一巨大的成形尺寸让整个行业侧目，传统的SLM技术真的要往那么巨大的方向发展吗？当然，巨大的成形空间将会进一步为零件合并和制造更大的零部件带来可能。在9月份，该公司刚刚宣布获得美国空军的间接资助，将在NXG XII 600基础上将Z轴将扩大为1500mm，前者配备12台激光器，构建体积为600 x 600 x 600mm。更值得关注的是。其已售出的600版本可以升级Z轴，这再一次证明了其柔性系统的概念。 关于超大尺寸SLM金属3D打印机，苏州西帝摩于2020年推出了成形尺寸达2000×2000×650mm的XDM2000，其采用单列6振镜6工位并行移动扫描方案，将2000×2000mm的加工台面分成大小相等的6×6个区域，单列6个区域分布6套振镜系统，在开始加工时6套振镜同时工作，当前工位扫描完成后移动振镜平台到下一工位，然后6套振镜同步扫描，依次扫描完成6个工位的加工后结束本层扫描，等待铺粉完成后接着进入下一循环，直至整个零件加工结束。 3D打印技术参考认为，因需求和实力研发，是比较务实的做法。市场就这么大，技术的发展方向还有很多，Vleo3D和Seurat均应该是我们追逐的方向。 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.整体化、轻量化与批量化 | 铂力特展示航空航天金属3D打印潜力与趋势 2.因零件整合，3D打印为一体化制造带来的60余项改变 3.GE航空最新：合并150个零件，3D打印1米直径高温合金发动机部件 4.国内LPBF大尺寸金属增材制造制造装备汇总

金属注射成形（MIM）本质上是一种大批量制造工艺，它采用模具、金属粉末和粘结剂实现成形，再结合脱脂和烧结实现金属零件最终制造。由于模具价格昂贵，MIM技术在进行大批量生产时具有成本优势。 MIM工艺流程（来自知乎：五金转轴-Hinge）3D打印一直被认为适合于小批量制造，它省去了传统工艺的模具费用，可实现零件无模直接制造。当零件制造数量处于某一个区间时，开发模具的费用会造成零件的单件成本较高，这时3D打印相比传统工艺便具有成本和效率优势。因此，不能一直将3D打印理解为一种昂贵的制造工艺，在特定的使用场景下，它的优势是显而易见的。 MIM的制造经验能充分发挥，采纳3D打印没有鸿沟 Smith Metal Products是美国先进的金属注射成形制造商，拥有13台MIM成型机，服务客户覆盖国防、医疗、计算机、航空航天、汽车、电器和娱乐等多领域。但面对不同量级的零件需求数量，该公司在对3D打印技术观察多年并持保守态度之后，终于做出了改变——将粘结剂喷射金属3D打印技术纳入生产体系，弥补大批量与中小批量生产之间的鸿沟。   Smith Metal Products 的烧结产线，两种工艺可共用该产线 Smith Metal Products 的粘结剂喷射金属3D打印机 对于金属注射成形制造商来说，这两种工艺无疑可以互为补充。它们有几乎相同的脱脂烧结步骤，制造商可以将其成熟的防止变形开裂、控制精度和性能的经验移植到粘结剂喷射3D打印工艺流程中，用于注射成形的烧结炉也完全可以用于3D打印工件，从而避免了额外且昂贵的装备投入；另一方面，两种工艺所使用的原材料是一致的，3D打印工艺又再次受益于MIM大批量采购金属粉末带来的低材料定价。 3D打印能弥补传统MIM技术的制造短板 Smith Metal Products指出，与生产用于金属注射成形的昂贵测试模具或CNC加工昂贵的原型零件相比，3D打印更快、更通用。原型的交货时间大大缩短，制造商可以在最终的MIM模具建立之前快速进行调整。3D打印零件使用户对自己的设计和最终应用所呈现的效果充满信心。 Binder Jetting（上）与MIM（下）成形的同一零件，后者具有较高的表面质量 采用MIM批量制造的零件 虽然该公司目前仅采用该工艺来制造原型，用于为支持客户在MIM模制零件之前的研发工作，但这种新功能对于缩短开发项目的上市时间非常显著。除了不需要耗时且昂贵的模具制造来评估MIM零件外，新工艺还可以显著缩短从研发到批量生产的交货时间。而随着对这项技术认识更为深入，粘结剂喷射金属3D打印将能够在制造中小批量产品时相比MIM更具成本优势。 这种新原型功能的可用零件材料包括Smith Metals标准MIM产品中可用的所有材料，包括低合金钢、不锈钢、大多数黑色金属和钛。 将3D打印工艺无缝嵌入现有工艺流程 国内领先的金属注射成形制造商精研科技指出，随着互联网等信息技术的快速普及和提高、电子产品市场蓬勃发展以及MIM制造技术的逐步成熟，MIM产品得以在电子产品领域迅速推广并广泛应用；人均医疗支出水平的提高，以及新型医疗器械的发展同样带动了MIM技术的推广；此外，汽车、机械、五金等传统工业领域零部件也逐渐推广使用MIM技术进行创新开发。目前，电子、汽车、机械五金、医疗器械等行业是全球MIM应用份额最大的四个领域。 由于Smith Metal Products公司同时拥有MIM和3D打印技术，因此其潜在增长的一个重要市场是医疗设备。具体来说，该领域有通过3D打印进行新医疗器械研发所需的小批量（如数百个）零件生产的应用场景，尤其是在获得监管批准前需要大量测试。 MIM （左）具有与3D打印不同的缩放比例 Binder Jetting打印的零件，有的非常适合MIM成形，有的则无法制造，在创建MIM模具之前，3D打印非常适合进行设计更改此外，在一些应用市场，可能只能采用3D打印进行生产，如零件过于复杂、生产量级小等，MIM技术在这种情况下可能不如粘结剂喷射3D打印工艺有优势。自从该公司宣布3D打印成为其服务的一部分以来，一直有客户向其询问此类业务。 通过3D打印满足这些生产机会需要进一步的步骤。Smith Metal Products负责人表示，“我们需要围绕这一能力建立一个质量体系，同时简化和优化现有工艺流程而不至于带来扰乱，将其无缝嵌合入现在的工艺流程。”采用粘结剂喷射金属3D打印进行中小批量生产，意味着需要投入更多的设备。该公司表示，这项投资很可能会到来。 粘结剂喷射金属3D打印工艺市场现状 在国外方面，通过仅一两年的市场整合，留下惠普、GE Additive、Desktop Metal以及Markforged四家较为知名的厂商。此前该技术领域的领导者Exone、Meta Additive以及Digital Metal均已纳入上述企业名下。 国内方面，从事粘结剂喷射金属3D打印工艺开发的企业仍然较少，从已公开的信息可以查询到武汉易制、广东峰华卓立、北京三帝科技、宁夏共享等公司正在研发该工艺并推出了相关设备；高校方面，3D打印技术参考查询到了华南理工大学杨永强教授团队、华中科技大学史玉升教授团队、北京科技大学曲选辉教授团队均有从事该工艺研究的论文和专利。 观察该工艺的被关注形势、专利申请情况以及展会服务商提供的信息，3D打印技术参考得出结论，国内从事粘结剂喷射金属3D打印研发的隐形团队还有很多。当前国内的金属注射成形制造商还没有将该工艺考虑在内，但它的优势是显而易见的。另一件值得注意的事情是，富士康也已于今年宣布开始研发基于粘结剂喷射的金属3D打印机。相信随着粘结剂喷射金属3D打印工艺的成熟与稳定，其在传统生产线上的价值将越来越被重视。 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： 1.五千余字国外测评：中国碳纤维3D打印机，性价比高，可批量生产 2.GE 揭幕旗下粘结剂喷射金属3D打印系统，能打印500mm大尺寸零件 3.GE Additive表明旗下粘结剂喷射金属3D打印技术的发展战略 4.重磅：富士康宣布开发粘结剂喷射金属3D打印系统

在《一种新型「氩/氦」保护气体，显著减少金属3D打印过程中的飞溅和缺陷风险》一文中，3D打印技术参考介绍了新工艺气体对Ti64晶格结构在激光粉末床熔融(L-PBF)过程中的飞溅形成、工艺稳定性及3D打印零件性能产生的影响。 将保护气体引入金属3D打印制造工艺优化研究，由全球最大的工业气体生产商林德集团所领导，并逐渐形成了一定的影响力。近日，3D打印技术参考注意到该公司已经推出了多项用于3D打印领域的气体技术——分别为优化粉末床激光熔融（LPBF）打印工艺、提升粘结剂喷射（BJ）和挤出工艺后烧结质量而开发的定制气体混合物，用于金属粉末生产的气体雾化解决方案以及直接可用的镍钛合金打印策略。 优化保护气体组成，提升打印质量 成分缺陷是金属增材制造过程中的重要缺陷种类，其来源于氧化、合金元素流失和微观偏析的影响。其中，氧化主要受到粉末中含氧量及熔池演变过程中氧气参与所影响。氧化现象会促进金属凝固过程中气孔的形成与扩张，进而诱发裂纹，显著影响PBF成形部件的力学性能和疲劳性能。因此，需严格控制原始粉末纯度与成型仓内氧含量，尽量避免氧化现象出现。然而即使对打印室气氛进行最严格的净化，仍有可能存在少量杂质。 粉末、激光和烟尘相互作用 对于LPBF工艺而言，当前主流的设备品牌多采用直接通入惰性气体使打印室的氧气含量达到要求的标准，少数品牌如3D Systems则采用先抽真空再通惰性气体的方式，氧气含量可以保持在25ppm以下。 林德推出的ADDvance O2 Precision氧浓度检测技术能够对打印室内的气体气氛进行连续分析，能够识别出低至10ppm的O2浓度，从而启动自动吹扫过程以保持最佳保护条件。 ADDvance® Laser230工艺气体是林德专为优化粉末床激光熔融 (LPBF) 工艺中的打印结果而开发的氩氦定制气体混合物，可将颗粒再沉积、孔隙率和粉末损失降低多达20%，同时可以减少烟雾形成并加快循环时间，使打印过程更安全并降低每个零件的成本。它还可以延长设备的维护周期，使过滤器更少的更换。此外，该混合气体与所打印的材料无关，是晶格结构3D打印的理想选择。 ADDvance Sinter250是一种用于粘结剂喷射及金属挤出工艺的气体解决方案，可优化烧结气氛。它是氩气和氢气的混合物，有助于保障不锈钢粉末打印部件的完整性和强度。林德还为Desktop Metal 的Studio System金属桌面挤出系统开发了专门的套件。 混合气体优化打印过程案例 合金元素流失也是造成成分缺陷的重要原因，LPBF部件中合金元素流失主要发生在熔池形成至凝固阶段。在此阶段，熔池过热可能造成金属或合金中低熔点或低汽压的合金元素的损失，如铝合金成形过程中的Mg元素损失和NiTi合金中的Ni损失。合金元素损失可能会导致成分严重偏离原始粉末成分，进而影响成形零件的性能。 镍钛合金因具有“形状记忆效应”在增材制造技术领域被广泛研究，但在激光打印该材料时，镍的蒸发会导致镍/钛比率的降低，从而改变零件的形状转变温度；此外，材料内部的氧气吸收也会导致该结果。这会对形状记忆产生负面影响并影响预期应用的整体性能；打印件的表面氧化也决定了需要大量的后处理。为避免这些问题，减少打印室中的氧气含量至关重要。为确保严格控制氧气水平，林德和3D Medlab 合作使用ADDvance O2精密氧气监测系统和ADDvance Laser230工艺气体混合物优化了镍钛合金的打印气氛。 当氧气水平没有得到严格控制时，镍钛零件可能会发生变色 林德还与EOS就ADDvance O2精密氧气监测系统的保护能力进行了合作，双方以铝合金为打印材料，证明了该产品有助于实现明确和高度准确的结果，对于推进合金的优化、可重复和可靠的增材制造具有意义。 Ti64晶格结构仅使用氩气保护时的飞溅（左图）与使用氩氦气混合物打印时的的飞溅（右图） 林德还与3D Medlab研究了新工艺气体对Ti64晶格结构在激光粉末床熔融(L-PBF)过程中的飞溅形成、工艺稳定性及3D打印零件性能产生的影响。使用光学断层扫描进行的过程监控表明，与单独使用氩气相比，使用氩气-氦气混合气体保护，显著减少了激光熔融过程中的飞溅，可将飞溅物的排放量降低35%，显著降低了缺陷的产生风险并提高了零件的整体表面质量。 END 3D打印过程中的烟尘和杂质会导致零件中产生缺陷，即使氧气含量的微小差异也可能会影响元素的稳定性，从而破坏材料的结构和化学特性。林德公司通过研究证明了优化的保护气体是会对打印质量造成影响，但就当前主流的关注情况来看，该因素似乎还未受到重视，并被视为影响高质量制造的关键因素。 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.钨金属的不同3D打印工艺，优势互补、潜力无限 2.整体化、轻量化与批量化 | 铂力特展示航空航天金属3D打印潜力与趋势 3.设计指南：基于激光烧结3D打印技术的应用和设计技巧 4.航天六院借助3D打印研制我国新型火箭发动机，应用发动机数量达50余种

近日，3D打印技术参考注意到，知名3D打印装备测评专家——法国Aniwaa对来自中国的桌面碳纤维3D打印机进行了测评，所测试的品牌和型号是来自复志科技（Raise3D）的E2CF。该设备于去年上市，Aniwaa的工程师希望验证其是否如所宣传的那样——是一款可放置于办公室、成本效益高、可用于生产小批量高强度复合材料零部件的3D打印机。 Aniwaa将该打印机从使用体验、零件表面质量、精度以及批量打印等多个维度进行了测试，还与国际知名品牌Markforged以及MakerBot的同类型机器进行了对比，综合得出了中国品牌机器的优势与不足。 产品介绍 E2CF是在Raise3D备受欢迎的E2的基础上进行设计的，使其能够专门3D打印纤维复合材料，如碳纤维（CF）和玻璃纤维（GF）复合材料。 aniwaa巴黎办公室里的E2CF（图片来源：Aniwaa） 这两款3D打印机都拥有稳定的框架设计、较大的打印尺寸、IDEX独立双喷头系统、柔性底板、HEPA过滤系统、内置摄像头等功能，是一款用户友好的专业级3D打印机。 那么， E2CF为什么以打印高强碳纤维作为卖点？和其他可以支持打印碳纤维的打印机又有什么不同？ E2CF配备了更坚硬的碳化硅喷嘴，以解决复合材料磨损喷嘴的问题-—-标准黄铜喷嘴很容易被纤维磨损。打印机的挤出机构也针对碳纤维复合材料的流动性，专门设计了双齿轮挤出系统，具有2倍力量，使打印更快更平滑。Raise3D还增加了一个新的“辅助过程”，以提高打印机的自动喷嘴高度校准精度，从而获得更好的首层效果——可支持复合材料的复杂形态打印，并拥有优异的附着力。 E2CF内部的高品质组件（图片来源：Aniwaa） 连续、可靠的小批量生产是E2CF主推的另一个点。与E2不同的是，它配有两个耗材干燥箱，以降低材料的潮湿度，保持耗材干燥。除此之外，专属的切片软件ideaMaker也经过测试和材料配置，有助于E2CF全天候稳定运作。 E2CF从软件到硬件的整套生态系统十分完善。经过几个长时间、不间断的手动打印（加起来超过200小时的打印）后，Aniwaa总结出了Raise3D E2CF的优缺点。 优点： 极高的性价比（综合使用成本是Markforged Onyx的1/5，MakerBot Method的1/3） 优秀的打印质量和可重复性 适合使用于无需长期看管的小批量生产 缺点： 切片软件的使用有难度 需安装配置文件 仅可打印纤维增强复合材料 开箱过程 E2CF设备重35kg，尺寸为607 x 596 x 465mm，设备安装在一个托盘上的大纸板箱里，包装里合理的运用了各种泡沫和楔子，将设备保护得很好。为了安全的把E2CF取出来，需要两个人一起合力操作。 E2CF外包装（图片来源：Aniwaa） 当把E2CF从包装箱里取出后，Aniwaa的工程师立刻被它表面带有碳纤维质感的条纹设计吸引。打印机的侧面有一层橡胶防静电涂层，很光滑，但较难清洁。（建议不要用纸巾进行擦拭） 除了3D打印机，还配备了各种用于维护和操作的工具——手套、镊子、刮板等，还有一支Magigoo胶水和一些替换部件。Raise3D还附赠了两卷耗材，可以用于打印测试，包括一卷Raise3D Industrial PA12 CF以及匹配的支撑材料。每个耗材都装在一个密封的包装里，里面装着干燥剂。 E2CF开箱（图片来源：Aniwaa） E2CF的打印耗材 需要注意的是，E2CF只能打印Raise3D授权的耗材。从好的方面来说，精确把控耗材可以保证设备的可靠性，帮助用户输出高质量的部件。Raise3D会为每一款耗材设置好打印参数，保障打印的成功率与准确率。缺点是，E2CF不能打印如PLA的其他基础材料或未经认证的第三方纤维复合材料。 E2CF只适用于打印纤维增强复合材料——在热塑性塑料里加入短束碳纤维或玻璃纤维的复合材料，与“纯”热塑性塑料相比，这些复合材料优越的机械性能更强，用这些复合材料打印的零件往往能拥有更光滑的表面和更好的层间结合力。 在放大的PPA GF部件上可看见玻璃短纤维（图片来源：Aniwaa） E2CF兼容的耗材包括Raise3D Industrial系列的PA12 CF+、PPA CF、PPA GF以及各自的专属支撑耗材，以及经过测试认证的第三方耗材，前不久该公司上新了32款高性能新耗材，如：在法国国内比较常见的Kimya，以及巴斯夫、雷孚斯和Jabil，同时也支持一些性价比较高的中国厂商如易生和Polymaker的纤维增强耗材。 Raise3D为Aniwaa的测试提供了几卷耗材，包括: 2卷PA12 CF 2卷PA12 CF Support 1卷PPA GF 1卷PPA Support 装在密封干燥袋里的Raise3D Industrial PPA GF（图片来源：Aniwaa） PA12 CF是一种由聚酰胺（尼龙）和切碎的短碳纤维做成的复合材料。通过将碳纤维添加到像尼龙这样的基体材料中，可以获得更坚固、坚硬的部件。短碳纤维的加入还提供了更高的尺寸稳定性，帮助打印件在冷却过程中抵抗收缩和翘曲。 PPA GF由玻璃纤维和聚苯酰胺（PPA）制成，PPA有时被称为“高性能”尼龙。与普通尼龙相比，PPA具有更高的整体强度、更好的热性能、较低的吸湿性和优异的耐化学性。玻璃纤维的加入进一步改善了这些性能，使其成为其他高性能聚合物的可靠且经济的替代品。 每一种材料都可以与其专用的支撑材料搭配使用。它们经过特殊配方，为特定的复合材料创建稳定的支撑结构，同时很容易剥离。 最后一点，在对打印零件进行退火后，用户可以将这些材料的机械性能提高一倍。Raise3D材料与应用事业部总监金珉德博士分享了以下观点:“退火是非常重要的后处理步骤，它加速后结晶的零件，提高他们的刚度和尺寸稳定性。我们建议零件带着支撑材料在80到100°C烘烤打印件8小时左右，这是一个非常可靠和容易的过程，甚至可以使用普通家用烤箱进行处理。” 校准 E2CF的校准是一个快速的过程（与Pro3 Plus相同）。用户可以方便地在7英寸触摸屏上启动自动调平功能，并进行其他的设置，如喷嘴偏移、调节温度等等。   E2CF显示屏上的校准设置 一些用户喜欢在每次打印前就对打印机进行一次校准，而另一些用户只是每隔一段时间检查一次打印底板的水平和喷嘴偏移。Aniwaa倾向于后者，在几周的时间内，工程师发现根本不需要重新校准。有一次，工程师把打印机搬运后，在不需要重新校准打印机的情况下也成功打印了一个零件。 根据经验，建议用户时常在打印底板上涂一些Magigoo胶水，以增加第一层的打印成功率。如果样件设计不是很复杂，每次薄薄一层胶水可以维持3 - 4次打印，Aniwaa曾经试过涂一次Magigoo胶水后，连续成功打印了5个样件。 总之，E2CF不需要太多维护，校准的过程也很简单，只需要几分钟的时间。…

10月31日，长征五号B运载火箭托举中国空间站梦天实验舱精确进入预定轨道。在发射成功之际，3D打印技术参考注意到西工大发布了一则消息，并有如下描述：   3D打印技术参考查找了大量文献，发现林鑫教授课题组在2019年发表了多篇关于2219铝合金电弧增材制造的研究文章。虽不能确认该型铝合金就是西工大所描述的为梦天舱和长五B文所用，但笔者却发现该材料在航天领域有极重要的价值。 2219铝合金在航天领域的重要应用 高强度铝合金由于低密度、优异的机械性能、良好的成形性和断裂韧性，在航空和航天工业中具有广泛的应用和不可替代的地位。据估算，火箭用的铝合金约占金属结构总净质量的95%，而此前发射的问天实验舱中的金属材料，75%以上的材料质量为铝合金。 2219铝合金除具有铝合金的通用优点外，还具备比其他材料更优异的低温性能，它的各项性能均随温度的下降而同步上升，但同时它还具有优异的高温性能，能够在-250至300℃范围内工作。这些特殊的物理性能使其成为一种经久不衰的制造火箭与航天器部件的重要材料，被广泛用于制造低温罐、机身或航天飞行器外壳等飞行器结构，我国长征五号所使用的贮箱材料就是2219铝合金。此外，3D打印技术参考还查询到，2021年，航天科技集团一院211厂研制的国内首个2219铝合金3.35米直径共底贮箱成功下架。因此，该型铝合金是火箭液氢与液氧贮罐的重要制造材料。 2219铝合金电弧增材制造 鉴于航空航天工业的快速发展，对铝合金的制造提出了新的要求，如设计灵活性、复杂的几何形状、大型部件、高效率和低成本等。制造铝合金部件的传统工艺不能满足这些新需求，增材制造作为一种有前途的制造技术，由于其在自由形式设计、降低材料成本和高效率制造等方面的优势，在世界范围内受到了广泛关注。  电弧增材制造（WAAM）由于高沉积效率、高材料利用率和低设备成本的优点，在工业和学术界引起了极大的兴趣。目前，WAAM已成功用于制造Ti6Al4V、钢、In718等材料。特别的，WAAM工艺可以处理对激光高度反射的金属，如铝合金和铜合金。此外，电弧增材制造工艺能满足大尺寸铝合金部件的生产需求。如今，航空航天工业对应用WAAM技术制造高强度铝合金结构的要求越来越高。 使用电弧增材制造零件（来自voestalpine） 到目前为止，许多不同系列铝合金的电弧增材制造试验已经成功进行，例如Al-Cu（2xxx系列）、Al-Mg（5xxx系列）、Al-Si（4xxx系列）和Al-Zn（7xxx系列）。然而，由于湍流熔池和焊接缺陷，使用WAAM制造Al-Mg-Si(6xxx)和Al-Zn(7xxx)合金一直具有挑战性。对于实际工业应用，WAAM沉积的Al-Mg(5xxx)合金的强度相对较低，尽管采用了许多创新方法来改善WAAM获得的Al-Mg(5xxx)合金的性能，但这些合金由于强度低而难以满足航空航天工业的需求。 WAAM流程示意图以及测试样品的位置和尺寸（来自林鑫教授团队相关论文） 电弧增材制造的铝合金零件（来自10.1016/j.jmrt.2021.04.076） 林鑫教授团队当时的论文指出，关于WAAM加工铝合金的强化规律和显微组织演变的研究很少发表。为提高合金性能，应充分了解强化相的析出规律和组织演化特征。此外，宏观形貌、晶粒结构、显微组织不均匀性和孔隙率也是WAAM工艺凝固过程阶段需要优化的重要因素。其团队研究了电弧增材制造2219铝合金微观结构的形成和演变机制，这对实现更高和各向同性的机械性能至关重要。 2219铝合金是一种重要的时效硬化铝铜合金，但在此前，只有少数关于WAAM制造Al-Cu合金的研究。林鑫教授团队研究的2219铝合金主要成分包括Cu、Mn、Ti、Zr，向Al中加Cu的主要目的是提高强度，由于2219铝合金是一种典型的析出强化材料，低温强度的增加是靠热处理；而高温强度的增加则是通过Cu与Mn、Ti、Zr等形成的化合物，这些化合物都有细化晶粒、组织和改善合金性能的作用。 END 除采用电弧增材制造高强韧铝合金外，林鑫教授团队还对粉末床激光熔融制造高强韧铝合金发表过重要论文。通过Zr/Sc/Hf改性Al-Mn-Mg合金的试样经时效热处理后，合金的屈服强度提高到了487±2 MPa, 抗拉强度提高到了542±3 MPa，断后伸长为7.4±0.7%，综合力学性能优于大多数L-PBF加工的Al-Si(Mg)合金、2xxx、7xxx及Al-Mg-Sc-Zr系列铝合金和一些锻造2024铝合金，并可与高强度锻造7075铝合金相媲美。 低成本、高效率及自动化高强铝合金工艺技术的发展得到航空航天的重视，大型铝合金3D打印技术已经成为目前航空航天关注的重点。3D打印技术作为我国的一个前瞻战略性技术，对工程应用领域的发展有至关重要的作用。 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。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.西工大顶刊：增材制造高强韧铝合金！异质微观组织+多种强化机制！ 2.深度解读！航空航天高强铝合金材料应用现状及发展趋势 3.波音扩大电弧增材制造工艺测试，将3D打印大型铝合金构件 4.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