10月31日，铂力特发布2023年前三季度业绩报告。从营收和利润方面看，公司本年度实现营业收入7.42亿元，同比增长42.50%，净利润3846.82万元，同比扭亏为盈，去年同期亏损2211.90万元。  铂力特对此表示，营业收入变动原因为：公司生产经营规模扩大，并持续开拓新的市场和应用领域，3D打印定制化产品和自研3D打印设备的营业收入均实现增长。净利润变动原因为：报告期内营业收入实现较大增长以及计提股份支付费用减少。  从资产方面看，公司报告期内，期末资产总计为34.06亿元，应收账款为7.81亿元；现金流量方面，经营活动产生的现金流量净额为-2.63亿元，销售商品、提供劳务收到的现金为4.12亿元。   铂力特的主要业务为金属3D打印设备的研发及生产、金属3D打印定制化产品服务、金属3D打印原材料的研发及生产、金属3D打印结构优化设计开发及工艺技术服务。 近年来，航空航天应用要求不断向高性能、高可靠性、低成本等方向发展，航空航天零部件也不断向着结构复杂化和整体化发展。铂力特具备十余年的航空航天零部件参研和定制化产品的生产经验、近十年的结构优化设计经验、完善的技术研发矩阵、久经工程检验的技术，针对大尺寸零件成形的效率、质量、安全等痛点问题，于TCT Asia 2023 现场重磅推出经过工程化应用验证的，超多激光、超大幅面设备BLT-S1500。 BLT-S1500设备成形尺寸为1500mm×1500mm×1200mm（W×D×H），突破成形尺寸限制，满足各领域大、中尺寸零部件的组合制造，大尺寸零部件的小批量生产，中小尺寸零件的快速批量生产。 BLT-S1500配备26激光器，最大成形效率可达900cm3/h。BLT-S1500采用动态铺粉策略，可实现多段自动变速，提高铺粉效率；BLT-S1500搭载的BLT-BP，可实现大尺寸零件一次性高效剖分，能够缩短打印前的剖分时间和准备时间，同时提高打印中的效率。此外，BLT-S1500可实现多光分区优化，兼顾打印质量和打印效率。 2023年5月，铂力特制造的第1000台SLM设备BLT-S815顺利通过西发公司增材中心验收。这是西发公司增材中心百台设备能力中尺寸最大、光束最多的设备型号，有力保障了航天液体先进动力型号工艺配套能力、快速研制迭代能力及增材制造产线的生产能力。 BLT-S815设备是面向航天航空大尺寸零部件的研制生产和中型尺寸零部件批量生产的8激光金属3D打印机，成形尺寸为800mm×800mm×1500mm，可成形材料包括钛合金、铝合金、高温合金、不锈钢、高强钢、模具钢，搭载BLT-MCS、BLT-BP V2.0软件，可选配产线管理软件BLT-MES和BLT粉末循环系统解决方案。 2020年，铂力特发布了主要用于生产航空航天圆筒型大尺寸零件大幅面SLM设备BLT-S600。截至2023年6月，BLT-S600已累计制造60余台，激光器出光时间超200万小时。针对客户不断变化的生产需求，铂力特在BLT-S600长时间使用验证的基础上进行扩展和系统更新，推出了适用于大尺寸零件批量生产的新平台BLT-S615。 铂力特于2023年5月发布的消息指出，自2014年11月在第十届中国航展发布首台BLT-S300设备起，近十年来，铂力特已经开发、制造十余种型号、累计交付使用1100台SLM设备。瞄准高品质零件的规模化生产，铂力特对设备的稳定性、一致性、成熟度、成形效率提出了严格要求。开发的1000台SLM设备中装配了约3000套激光器，在多光束技术的开发和实践上积累了丰富的经验。在稳定性、高效率等方面赢得了不同行业客户的称赞。 2023年11月7日，铂力特将亮相Formnext展会，届时铂力特将展示最新前沿技术成果、行业应用和明星设备。  欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.金属SLM无支撑3D打印：国内5家企业有突破 2.解析Velo3D和EOS的SLM无支撑金属3D打印解决方案 3.理光与西门子合作：开发铝合金粘结剂喷射批量3D打印解决方案 4.9900万美元！英伟达联合领投区域金属3D打印厂商Seurat

在上期文章中，3D打印技术参考已经详解介绍了Velo3D和EOS公司的无支撑SLM金属3D打印实现方式，其中涉及零件设计方案调整、在线监测与反馈、铺粉、工艺调整等环节。应用部门尤其是航空航天领域对于该技术的需求非常迫切，甚至有专家提及，SLM无支撑打印的倾斜角度降低一度，都会给打印效果带来极大改变。鉴于该技术的先进性，国内主流厂商均在加紧研发，并在今年纷纷表示取得重大突破。本文内容旨在介绍研发进展，无法对各厂商具体实现无支撑打印的具体方法进行分享。 01铂力特 2023年6月，铂力特发布相关文章，显示其已经突破无支撑金属3D打印工艺。文章指出，铂力特深耕金属增材制造零件的成形技术数十年，多年来一直在探索无支撑成形技术方案的可行性。利用自身的全产业链优势，通过在设备、粉末、打印路径规划以及工艺参数调试等多个方面进行探索创新，研究出无支撑打印的技术方案，目前已经打印出多种类型的无支撑零件。 铂力特开发出的无支撑零件成形技术，可以实现30°以下悬垂结构的无支撑打印，为小角度悬垂结构的成形提供了新的方向。但对于具体的实现方法，该公司并未透露相关信息。 02华曙高科 华曙高科在TCT亚洲展现场发布了自主研发的SLM少支撑技术，采用该技术打印的闭式叶轮，支撑量减少99.8%，内外部25°各斜面结构在无支撑的情况下顺利成型，大大降低了打印消耗和后处理时间，提升了产品质量和效率。对于实现方式，华曙高科同样未予披露。 03易加三维易加三维自主研发无支撑金属3D打印工艺于本届TCT首次公开展示，展品涉及无支撑球体、多角度无支撑展示品、航空航天无支撑蜗壳，可打印AlSi10Mg、钛合金等常见材料，可实现120μm大层厚打印。 无支撑打印球体（左直径40mm、右直径35mm） 多角度无支撑 无支撑蜗壳 04倍丰科技 苏州倍丰智能基于“Pre-Scan”的理念，开发了无支撑打印技术，该技术的开发为零件设计提供了更多自由度，有着极大的前景和应用。无支撑打印技术的实现，对于整个构件的生产具有很高的经济效益，其从设计，制造和后处理三个方面减少了零件生产成本。目前，倍丰已经实现15°及以上角度的无支撑打印，该功能将植入到倍丰自研软件中。使用这种开创性的新几何无支撑打印方法，将推动基于激光的金属增材制造突破现有的边界，为从前金属3D打印打开新的大门。 05汉邦科技 汉邦科技研发团队对金属3D打印无支撑技术进行了研究和探索，目前能够实现15-25°倾斜特征的无支撑成形，很大程度的减少了零件对支撑结构的依赖，对于提高金属3D打印的效率与与自由度，提高产品质量以及降低成本具有重要意义。   END 在3D打印技术参考看来，虽然增材制造为优化设计打开了大门，但设计端仍需要遵守符合该工艺的制造规则，尽最大努力发挥这项技术所能带来的所有便利，包括最大规模的集成化制造；而制造端同时也在努力，使进一步增加设计自由度成为可能。 新的打印系统和工艺能够有效解决或减轻之前常规SLM存在的问题，如封闭结构的支撑去除、表面质量差、应力集中等。与此同时也带来了应用的突破，如大型管道结构、随形冷却模具、大曲面航空发动机叶片的无差别制造，这种工艺保证了零件的高质量，避免了过去一直存在的表面质量、积粉甚至性能问题。此外，它更大的意义在于因后处理步骤的简化带来的高性能金属3D打印批量化制造，这无疑将降低成本，增加直接制造的可行性，进一步推进金属打印的落地应用。 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（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.视频：金属3D打印一体式无需组装的微型机器人抓手，可用于医疗 2.调查研究：金属增材制造技术行业应用差异及释放潜力的条件 3.ASTM 3D打印材料数据和标准化联盟介绍 4.52页下载！首份中文版增材制造设计手册(晶格、拓扑结构等全面指导)

多年以来，无支撑金属3D打印一直被认为是传统SLM技术发展的重要里程碑，VELO3D公司也因此名声大噪并取得了商业成功。在统治这项技术多年以后，行业内在2023年可谓迎来了突破式的进展，EOS、铂力特以及华曙高科纷纷宣布取得了重要进展。Velo3D的成功，在于告诉大家，SLM技术可以实现无支撑；而更多厂商实现无支撑打印，则将给市场带来更巨大的应用潜力。 诸多的分析文章认为，SLM无支撑打印工艺的实现在于在打印过程中实时调整了激光参数并配以合适的铺粉速度等操作来实现，但Velo3D从未公开过其铺粉过程的视频。究竟如何实现，目前也并未有100%确定的答案。除此之外，通常也认为无支撑的实现需要修改零件设计并配合局部特殊工艺，这在《反其道而行之，EOS工程师介绍无支撑粉末床金属3D打印策略》一文中进行了详细介绍。支撑对于激光粉末床工艺来说至关重要，它的主要作用是传导热量、抵抗残余应力和应对刮刀冲击作用，但最终的目的是为了消除打印过程中局部过热带来的一系列问题。 理想状态下的动态工艺调整 倘若在打印过程中，时刻按照零件当前的温度状态输入“刚刚够”的能量，使其仅用于当前层截面的熔化呢（理想假设），那么就不存在热量过多产生应力的问题，也不存在周围粉末吸收多余能量出现粘附的现象。在这种理想的状态下，就不需要支撑去导热，也不需要它拉住工件。这种工艺便是智能化的判断和能量输入方法。 最为理想的状态是一种基于机器学习的控制方法，系统根据监控数据自动计算当前需要多少能量从而匹配参数，但目前来说难以做到。不同参数的组合确实能够计算出一个确定的能量值，但激光的输出和熔化过程实则非常复杂，确定的能量值也有数之不尽的参数组合，目前的发展阶段尚难以做到无需人的干预实现工艺匹配的完全智能化。但它一定是AI和SLM相结合的一个重要的发展方向，它需要积累海量的数据用以学习和训练。 接下来，3D打印技术参考主要总结Velo3D和EOS 无支撑SLM金属3D打印解决方案的实现方式。 01Velo3D无支撑技术方案 3D打印技术参考通过对其公开视频的反复研判及技术资料得出Velo3D实现无支撑打印的几条重要因素包括：铺粉过程、变化的能量输入以及实时反馈机制。 Velo3D采用了一种非接触的上送粉方式，它被称为实现无支撑打印的关键技术之一：送粉机构分为三个部分，在打印完一层后，送粉机构的前置“漏斗”沿打印区域洒下粉末，中间的刮片将粉末刮平，后置吸粉器可将多余粉末吸走，保证粉层厚度。在整个过程中，Velo3D避免了传统刮刀对打印件造成的摩擦及其它作用力，并能够在一定范围内容忍凸起。 Velo3D的非接触式铺送粉示意图 另外，Velo3D明确指出在打印小角度特征的过程中，会减少热输入以防止变形，但不仅仅是降低激光功率；同时，一个零件不同的区域可能使用了不同的工艺参数，包括光斑大小，这种变化可能牺牲掉了表面质量但保证了效率，也有可能是保证了打印成功但牺牲掉了部分性能：总的来说，它提供了复杂的、经验证的激光参数，这些参数根据实际零件的几何形状而变化。 参数根据实际零件的几何形状而变化 对不同的缺陷设置了不同的阈值并实时监控和反馈 实时监控与反馈也是保证打印顺利进行的重要手段，其所开发的打印机内置了920多个传统器，经过训练的监控机制能够识别出缺陷，当超过阈值时可通知工艺人员对相应区域进行工艺调整。 02EOS无支撑技术方案 Smart Fusion是EOS致力于通过简化流程、节约成本和提高生产力的创新解决方案来推进和促进金属增材制造（AM）的最新成果。它也是EOS实现SLM无支撑打印的重要保障。 Smart Fusion可以实时自动调整激光功率，快速有效解决潜在的制造问题。该技术通过测量粉末床所吸收的激光能量，并使用先进的算法进行调整，可以有效避免甚至消除支撑结构。这不仅节省了时间，而且通过减少后处理和减少材料用量，降低了每个零件的成本（CPP）。  Smart Fusion解决方案的核心是与EOS现有的监控解决方案（光学断层扫描）相结合，采用先进的算法来逐层监控构建过程，并将数据反馈到激光进行调整。这使整个构建平台的热量均匀分布，从而减少零件中的应力并避免金属过热和向不希望的方向移动。 从数据的角度来看，构建室中的特殊高分辨率相机会监控每一层的熔池温度，Smart Fusion与EOSTATE及其光学层析成像（OT）相机配合，通过EOSYSTEM监测、测量和调整激光功率。  这款工艺控制解决方案包括首创的实时闭环智能热管理，减少或消除了支撑结构，其性能比其他技术快2-5倍。 Smart Fusion主要优势：   设计自由度高 降低单件成本 缩短上市时间 相关案例 采用60微米工艺和Smart Fusion打印的推进剂罐 采用60微米工艺和Smart Fusion打印的卫星碟 （左）有（右）无Smart Fusion技术处理对比 下面的视频，是采用EOS的无支撑技术3D打印的燃料贮罐。 END 总的来说，这两家公司无支撑SLM 3D打印的实现，涉及到多个方面，如实时监测与反馈，工艺调整，铺粉过程控制，甚至还包括零件结构的优化。需要指出的是，所谓无支撑打印也许并不意味着0度完全无支撑，而是一种相对而言的说法。对于较大尺寸构件的低角度特征打印，即便是Velo3D也未展示过完整的过程和效果。 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（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.视频：金属3D打印一体式无需组装的微型机器人抓手，可用于医疗 2.调查研究：金属增材制造技术行业应用差异及释放潜力的条件 3.ASTM 3D打印材料数据和标准化联盟介绍 4.52页下载！首份中文版增材制造设计手册(晶格、拓扑结构等全面指导)

11月1日，3D打印技术参考注意到，两大工业巨头理光与西门子已展开合作，共同开发用于大规模生产的铝合金粘结剂喷射3D打印解决方案。理光正在利用西门子的增材制造网络最大限度的提高流程效率，推动粘结剂3D打印技术达到工业生产规模。 粘结剂喷射3D打印技术发展至今已经在汽车、能源、电子甚至航空领域进行了初步探索，取得了一些令人关注的成就；攻克了诸如不锈钢、高温合金，甚至铝、铜、钛这些本难以用于该工艺的成形方法，从而进一步打开了应用空间。低成本、高效率和批量制造的特点，使其一直成为除SLM技术之外另一备受关注的3D打印技术，吸引了HP以及GE Additive这些行业巨头的参与。  专注于铝合金BJ批量3D打印和应用 需要指出的是，粘结剂喷射金属3D打印技术虽备受关注，但关于批量应用的消息却不多见。理光在该技术领域似乎有着自己的一套思路，目前来看只专注于铝合金粘结剂喷射3D打印的工业化批量应用。 自2020年已经有消息指出理光正在开发粘结剂喷射3D打印系统及铝合金成形工艺。在这一年，该公司发布了采用液相烧结技术成形的4000系列铝(AlSi)的技术，使这种材料的粘结剂喷射打印成为可能。在6000系列的开发中，理光和德国弗劳恩霍夫制造技术与先进材料研究所IFAM合作，再次利用了液相烧结工艺。而液相烧结被认为是铝合金粘结剂喷射3D打印成功制造的保障。6000系列铝合金更容易氧化并且对杂质的耐受性更差，这使它们成为最难烧结的铝合金之一，但它也是热交换器和轻型结构部件等应用的理想选择。 理光粘结剂喷射3D打印的铝合金零件  理光声称其3D打印技术可以批量生产铝合金部件。 3D打印技术参考已经关注到，自开发成功基于粘结剂喷射的铝合金成形工艺之后，理光一直试图将其用于工业制造。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。有关报道指出，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。 理光粘结剂喷射金属3D打印的复杂结构 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  热交换器制造是理光寻求应用的重要突破口，理光已经展示了众多其所制造的铝合金热交换器产品。而Desktop Metal（包括旗下的Exone）虽在2021年宣布突破了铝合金的粘结剂喷射3D打印制造，但两年过去，目前仍未少有看到关于其应用的案例报道。 强强合作，推动商业化 理光通过与西门子展开合作，可以利用后者的增材制造网络，更轻松的优化铝合金粘结剂喷射3D打印工作流程，以实现生产准备、规划、调度和生产管理。理光还利用西门子的Brownfield Connectivity，收集和存储质量稳定和生产控制所需的每个流程的信息。西门子将继续为理光提供针对铝合金粘结剂喷射3D打印的工作流程优化解决方案，两家公司的目标是实现这些技术的早期商业化。 西门子增材制造网络订单提交门户（来源：Siemens Digital Industries Software） 西门子数字化制造软件高级副总裁表示，西门子和理光正在共同努力提供所需规模的可重复性和一致性，以真正利用商业中使用高性能且可重复铝合金3D打印零件的优势。 理光增材制造业务中心总经理表示，理光将为客户制造出此前其他工艺所无法制造的创新铝合金部件，并将与他们合作在电动汽车和其他领域实现新的客户价值。通过将西门子强大的解决方案与理光的专有技术相结合，将能够为客户提供高度可靠且实用的大规模生产系统。 使用西门子增材制造网络进行生产规划和制造调度（来源：Siemens Digital Industries Software） 从目前的看来，理光是当前为数不多的在主推铝合金粘结剂喷射3D打印应用的公司，由此可以猜测其所开发的解决方案可能已经实现了稳定批量制造。 END 在广泛的应用领域中，粘结剂喷射金属3D打印正在被纳入生产体系的道路上前进。在汽车制造领域，大众、福特以及通用汽车均有相关案例；在电子3C行业，苹果表示正在测试使用该技术批量生产Apple Watch Series 9表壳；在能源等工业领域，GE Additive开展了广泛的垂直领域测试伙伴网络计划，如康明斯（用于发电和汽车）、西屋制动（用于铁路）、山特维克（用于采矿）、肯纳金属（用于对耐磨和耐腐蚀至关重要的石油、天然气等工业应用）；此外，专门从事高性能航空航天技术的JPB Système公司也在采用该技术生产零件。 但总的来说，粘结剂喷射3D打印技术很明显仍然处于商业初期阶段，仍需要获得广泛的关注，包括应用尝试以及投资支持。 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（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.理光宣布突破6000和4000系铝合金粘结剂喷射金属3D打印成形 2.「理光」欲将粘结剂喷射金属3D打印用于铝合金散热器制造 3.为量产而生！峰华卓立粘结剂喷射金属3D打印技术重大升级 4.Apple Watch 9或使用粘结剂喷射金属3D打印生产表壳  

10月31日，3D打印技术参考注意到，区域金属3D打印开发商Seurat Technologies于近期获得了由Nvidia（英伟达）风险投资部门NVentures和Capricorn技术影响基金领投的9900万美元C轮融资。Seurat公司成立于2015年，截至目前已获得1.7亿美元投资。据外媒报道，此次融资使该公司的估值达到3.5亿美元。除英伟达外，本轮的知名投资商还包括本田汽车，而早前Seurat已从通用汽车、西门子、施乐和保时捷等公司风险投资部门那里获得了7900万美元。区域金属3D打印是Seurat公司开发的具有颠覆潜力的新型3D打印工艺，相比当前多激光SLM技术具有更高的成形效率。2022年，3D打印技术参考报道过，该公司获得了25吨零件的大批量制造订单，涉及工具、运输和能源领域的三大制造商。Seurat计划在波士顿建造一座10万平方英尺的新工厂，使用公司的区域激光3D打印系统批量生产金属零件，而本轮融资的目的就是要部署3D打印制造工厂。与大多数金属3D打印设备开发商主要从事设备销售的模式不同，它选择成为合同制造商，按订单生产定制金属零件，并在2022年已经与能源和消费品行业的14家公司合作。Seurat计划将其3D打印工厂部署在世界各地的客户现场或附近，使零件能够在离需要更近的地方生产，同时重塑供应链，减少运输和全球物流的排放。3D打印技术参考查询到，作为全球芯片巨头，英伟达通常投资与人工智能相关的初创公司。该公司副总裁兼英伟达风险投资公司NVentures主管Mohamed Siddeek表示：“加速计算正在释放制造业的新能力，同时为可持续发展开辟道路，Seurat的绿色制造方法将有助于改变行业标准。”区域金属3D打印的主要特点是可以在避免增加激光器的情况下显著提高成形效率，从而带来制造成本的降低。使用Seurat第一代装备，可以实现约300美元/公斤的制造成本，这已经将金属3D打印的成本降低了40%，突破了现有的单件成本壁垒；到2025，其第二代设备有望将打印速度提升到现有L-PBF工艺的100倍，使平均零件打印成本将为150美元/公斤；到推出其所谓的第X代，则会将制造成本降至25美元/公斤以下，从而在金属制造领域开辟更大的市场。其发展目标是到2030年，将制造成本优势超过传统压铸工艺，促使增材制造成为主流制造技术。作为一种新的加工技术，国外尤其重视制造过程中温室气体排放以及供应链问题。Seurat预计，到2030年，其所开发的区域打印技术具有直接减少1亿吨二氧化碳排放的潜力。获得本田和保时捷等汽车巨头以及领先汽车零部件供应商Denso的支持，对Seurat来说是一次重大胜利。虽然成本往往是汽车行业采用3D打印的绊脚石，但Seurat成功吸引这些关键参与者可能标志着一种转变。Seurat的生存能力一旦得到确认，这些公司可以提供Seurat满负荷运营工厂所需的大批量订单。本田汽车常务执行官Manabu Ozawa表示：“Seurat拥有金属增材制造的创新理念和技术，本田对其未来潜力抱有很高的期望。金属增材制造技术将能够增强通过创新设计体现产品的价值，我们预计这项技术对我们来说是必要的。本田将继续通过我们的全球开放创新计划寻找、合作和投资具有光明前景的公司。”大众汽车集团相关负责人此前表示，“Seurat的3D打印工艺有可能以与海外制造相当的成本生产大批量零件，这将为供应链带来巨大缓解。Seurat的工厂部署模式使制造能够更靠近客户，这对汽车行业极具吸引力。”除了本文开始提到的Seurat已获得了25吨金属零件的订单外，该公司还承诺在六年内为西门子能源涡轮机开发59吨金属3D打印部件，并满足材料资格要求。总之，Seurat从6个客户处获得了总计4000吨材料的意向书，未来几年的预计收入将超过7.5亿美元。这种业务增长体现了制造业现状的改变需求。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（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址：延伸阅读：1.西门子能源签署59吨区域金属3D打印零件制造协议2.区域金属3D打印是对传统SLM技术的发展更是挑战3.航天增材专家：超大尺寸、超多光束SLM 3D打印设备的应用场景、前景及问题分析4.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

在近期结束的TCT 3D打印展会期间，国内各大增材制造设备厂商纷纷推出了超大尺寸、超多光束的激光选区熔化装备，最大幅面超过1500×1500mm，最大高度达到2000mm，配备10光、16光甚至26、36光束，更大尺寸、更多光束似乎成为了激光选区熔化3D打印设备发展的主流方向。 这类设备的应用场景有哪些？应用前景如何，问题有哪些？3D打印技术参考邀请了北京动力机械研究所增材制造中心马瑞主任对此进行分析。文章将以幅面1500×1500×1500mm、25光束的设备，打印高度1500mm的高温合金产品为例进行测算。 作者介绍：马瑞，北京动力机械研究所增材中心主任，担任中国航天科工集团某项目常务副总师、某科技重大专项项目技术负责人、中国机械工程协会增材制造技术分会委员，获国防科技进步二等奖两项。文章内容已经保密审批，授权发布。   设备端1. 多光拼接区域超过40处，是4光设备的10倍 光束数量的增加意味着拼接区数量的增加，以矩形布局进行测算，4光拼接区域4处，9光12处，16光24处，25光则达到了40处，是4光的10倍。而拼接质量与振镜长时间工作的温飘、机械结构稳定性等诸多因素相关，拼接区域越多，保证拼接质量的难度越大，产品出现质量问题的风险越高。   2. 风场跨度达到1500mm，远超当前较为成熟的600mm当前主流的大幅面打印设备中，EOS M400-4等采用中间入风、两侧出风的风场模式外，多数设备均采用一侧入风、一侧出风的“穿堂风”风场模式。在“穿堂风”风场模式下，风场跨度较小时，还能较好的保证全幅面的风场质量；当风场跨度较大、超过800mm后，出风口部位的风速很低，无法有效带走打印过程产生的黑渣。如果进一步增加风机风速，有可能造成入风口风速过大影响粉床铺粉质量的问题。当风场跨度达到1500mm时，这个问题就更加明显。  Slm Solutions打印机风场 “穿堂风”风场示意图，入口和出口风速不一致 打印过程中零件表面留下的黑渣  3. Z轴需保证从3.5吨负载到20吨以上负载长时间稳定工作 对于幅面超过1500×1500mm的设备，200mm厚的不锈钢基板重量就达到3.5吨左右，加上满仓填仓粉末，负载超过20吨。同时Z轴的机械设计还需要考虑传动机构与加热板、加热板与基板之间的稳定连接、Z轴机械结构与成型舱之间的动密封、1500×1500mm大幅面每次步进0.03-0.06mm的精度和可靠性等一系列因素，保证Z轴机械结构的长时工作稳定性和可靠性难度巨大。  Z轴下降过多造成未熔合   Z轴下降高度不足造成错位 应用端 1. 填仓粉末需求19.5吨，总价格1500万元左右 如需打印1500mm高度高温合金产品，按照松装密度4450千克/m3、铺粉系数1.3、单价650-900元/千克进行测算，需要填仓粉末19.5吨，总价格1500万元左右，启动生产所需成本巨大。2. 单仓打印周期数十天 幅面1500×1500mm、光束数量25个的设备单光覆盖区域300×300mm，与幅面为600×600mm、4光设备是相同的，而铺粉过程跨度远大于600×600mm幅面设备，单次铺粉时间更长。打印截面积较大、高度1000mm以上的产品，时间很容易超过50天。通常认为，打印时间控制在20天、最好15天以内，设备稳定性和可靠性好，产品的合格率较高；50天以上的打印时间对设备考验严苛，质量风险巨大；同时经济风险同样巨大，一次打印失败意味着损失了50天的有效工作时长，几乎相当于全年白干。3. 单仓产品的打印机时费用200万元以上，产品价格300万元以上 按照小时费用率2000元/小时、打印50天测算，单仓产品仅打印机时费用就超过200万元，加上粉末、后处理等其他费用，产品的价格将超过300万元。即便是在对成本敏感度相对较低的军工行业，单件产品价格超过300万的产品极少，尤其是批量生产的产品中几乎没有。 4. 需要大尺寸的线切割设备和热处理设备作为配套条件 当前市面上能够完成截面1500×1500mm产品加工的线切割设备和热处理设备很少；此外，还要考虑厂房的地面承重、吊顶高度、吊车载重等一系列配套因素，配套条件苛刻。总结综合以上数据来看，当前如果采用超大尺寸、超多光束激光选区熔化设备打印单件大尺寸产品，存在打印周期长、设备稳定性和可靠性差、打印风险高、生产投入大、配套条件苛刻等诸多问题，应用场景少，应用前景不明朗。仅有少数产品极其复杂、对生产周期要求严苛、采用其他加工手段难以保证、对生产成本不敏感的研制初期产品适合采用该类设备。  超大尺寸、超多激光设备具备小尺寸零件批量打印潜力  同时换一个角度，采用超大尺寸、超多光束激光选区熔化设备不是为了打印单件大尺寸产品，而是为了打印多件小截面积、小高度产品，就可以规避拼接区域多、小区域问题导致单仓打印全部失败等高风险问题，一台设备可作为10多台300×300幅面单光设备或者4~5台600×600幅面4光设备，发挥出高集成度的性价比优势。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（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.数十激光+米级幅面！2023年国内重量级SLM金属3D打印新品装备一览 2.重磅分享（二）：航空航天增材制造产线建设面临的挑战与要求 3.多材料金属3D打印：高制造成本与高价值回报的博弈 4.过程-结构-属性！两大工具探索金属增材制造技术的基础物理机制

10月28日，3D打印技术参考注意到，Desktop Metal旗下多材料金属3D打印部门Aerosint已被其出售给舍弗勒集团旗下的机器制造部门舍弗勒特种机械公司。 Desktop Metal 2023年第一季度季报透露其大幅降低了Aerosint的价值，使其低于最初收购时的估计水平。报告指出：“Aerosint收购包括与收入指标和技术里程碑相关的或有对价。报告指出，Aerosint的收购包括与收入指标和技术里程碑相关的或有对价，截至收购之日的公允价值为610万美元，截至2023年3月31日的公允值为180万美元，而根据2023年第二季度季报文件，这一价值甚至下降到了20万美元。 这可能意味着Aerosint没有达到最初预期的收入指标和技术里程碑。Desktop Metal已支付与这些里程碑相关的160万美元现金和80万美元股票。鉴于公允价值从610万美元跌至20万美元，这可能表明此次收购对Desktop Metal的财务效益并不如预期，这可能是Desktop Metal决定出售Aerosint的原因之一。 2021年7月，Desktop Metal收购多材料粉末床熔融工艺的领导者Aerosint，后者发明了一种独特的选择性粉末沉积装置，能够同时3D打印多种材料，提高了粉末使用效率，进一步降低了运营成本并提高了吞吐量。 Desktop Metal创始人兼首席执行官此前曾表示：“这项交易推进了我们拥有差异化打印技术的战略，这些技术支持大规模扩展增材制造2.0的产品组合。”当前，3D打印主要集中于制造单金属零部件，而未来，人们将更多倾向于直接打印完整的产品，这些产品可能由多种材料组成，多材料3D打印是增材制造的下一个前沿领域。  Aerosint第一台商用双金属L-PBF打印机 3D打印技术参考此前曾发文分析，Aerosint公司的技术可与聚合物、金属和陶瓷兼容，能够在打印过程中对材料进行全区域打印控制，并且可以扩展至激光粉末床熔融、激光烧结以及粘结剂喷射工艺中。Aerosint作为同类产品中唯一的高通量、多材料3D打印机开发商，与传统的粉末床打印工艺相比，该技术减少了浪费和交付时间，并允许用户局部优化零件的机械性能，它具有开启新的增材制造应用的潜力。使用选择性粉末沉积，可以调整组件的化学和物理质量，提高它们的耐磨性、减振性和导热性或导电性。 Aerosint3D打印的铜—钢双金属热交换器 在收购该公司之后，Desktop Metal打算将这种多材料工艺稳步整合到自己的产品中，同时允许该公司作为一家全资子公司独立运营。这为Aerosint提供了更广泛的分销网络，并抓住新的市场机会。 但目前的结果是，这份该公司的技术未能成功商业化，技术潜力似乎未能充分挖掘，而未能解决的技术问题可能使其未能成功的关键因素。3D打印技术参考曾有多篇文章介绍采用SLM技术打印多金属材料的重要应用潜力及难点，其中指出，高制造成本及高浪费是需要解决的重要问题，同时也需要面对应用场景较少的窘境。 舍弗勒集团是一家来自德国的家族企业，极活跃在汽车制造、工业制造和航空航天领域。该公司在多个国家设有工厂，拥有在增材制造领域进行大量投资的财务实力。舍弗勒收购Aerosint旨在加强其增材制造能力。这笔交易似乎对双方来说都是双赢，舍弗勒获得了一项创新技术，帮助其在增材制造领域保持竞争优势，而Desktop Metal考虑到其财务状况，可以从直接的现金流入和降低的运营复杂性中受益。 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（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.多材料金属3D打印：高制造成本与高价值回报的博弈 2.基于SLM粉末床熔融的多材料3D打印送粉方式介绍 3.SLM-可进行多金属3D打印的材料体系，制造潜力、难点与要点 4.SLM-3D打印一体化多金属材料散热器，揭示未来应用潜力

2023年5-10月，中国科协智能制造学会联合体开展“中国智能制造科技进展”研究，经过15家成员学会、智能制造领域内专家的推荐、遴选，现有10项科技进展成果入围“2023中国智能制造十大科技进展”。现将入围项目予以公示，公示期10月27日-11月3日。3D打印技术参考注意到，"基于5G+工业互联的增材制造产线及在航天高端装备中的应用"入围。 1 活体细胞精准操作机器人技术及系统 关键词：机器人技术；显微操作；细胞操作；动物克隆 入围理由：活体细胞操作对生物医药的发展，农业育种关键核心问题的解决具有重要意义且需求增长迅猛。南开大学面向生命科学发展的迫切需求，研发活体细胞精准操作机器人技术及系统，旨在利用机器人代替人工实现自动化活体细胞操作。活体细胞有生命，具有操作成功率低、操作后成活率低、后续发育率低的特点，对机器人技术提出了极大挑战。本项进展为生命科学研究与成果推广提供自动化细胞操作系统，具有广泛的应用价值。研发基于最小力的精准定点操作技术、基于最小应变的精准微创操作技术、面向最小去核量的定量去核操作技术，研制出国内活体细胞精准操作机器人系统。成果应用于生物医药、脑科学研究，已在14家单位实现应用。 2 核燃料组件自主化关键制造技术及成套装备 关键词：核燃料组件；制造技术；装备开发 入围理由：核燃料组件作为最重要的核岛内反应堆部件及核工业的战略性基础部件，对国家“安全高效发展核电”的能源战略、核工业产业安全等具有重大影响。湖南大学面向国家重大需求，历经10余年产学研联合攻关，针对核燃料从“芯块”到“元件”再到“组件”整个链条关键智能制造技术开展系统研究，攻克一系列关键共性技术及核心智能制造工艺，研制成套智能化装备，包括：辐射损伤可靠性分析与设计关键共性技术；核燃料芯块制备的磨削制造工艺及自动化装备；核燃料组件组装制造的格架条带级进模冲制工艺与智能化装备等。本项科技进展自主开发芯块制备、元件制造、组件组装3个方面共计8类关键工艺及11类系列化高端设备/装备，支撑建设我国5条核燃料组件制造骨干生产线，推动我国核工业实现“中国芯”的核心能力建设，形成完整的技术、工艺及装备体系，相关研究成果有力推动了我国核燃料组件制造从受制于人到整体技术自主可控的重要转变，为核工业产业安全及国家能源战略安全提供有力保障。 3 燃气轮机全寿命周期一体化研制关键技术研究与应用 关键词：燃气轮机；数字化工厂；全寿命周期数字化 入围理由：燃气轮机是国之重器，是涉及国家国防安全和能源安全的战略性高端装备，在船舶动力、分布式能源和发电等领域有着不可替代的战略地位和作用。中国船舶集团有限公司第七〇三研究所、中船重工龙江广瀚燃气轮机有限公司联合攻关燃气轮机全寿命周期一体化研制与新一代信息技术创新融合，利用数字技术对燃气轮机研制进行全方位、全角度、全链条赋能，提升全要素生产率。通过近10年的建设实践，解决燃气轮机设计、制造、维修等核心技术问题，成功研制具有自主知识产权的工业燃气轮机，在天然气输送、油气开采、分布式能源、应急供电等领域实现应用。本项科技进展以全面建设燃气轮机数字化工厂为目标，构筑燃气轮机全寿命周期数字化、智能化创新链，实现研发设计数字化、制造过程可视化、试验数据资产化、服务保障智能化，产品研发周期缩短30%，生产能力提升一倍以上，单台燃机成本降低约600万元。 4 水稻生产全程数字化管理与智能装备产业化 关键词：水稻智慧生产；智能农机；数字化管理平台；决策模型 入围理由：中联农业机械股份有限公司、中联智慧农业股份有限公司、国家农业智能装备工程技术研究中心与安徽中科智能感知科技股份有限公司以水稻生产为对象，全过程运用耕、种、管、收、储五个环节智能化农机装备和数字化管理，通过解决水稻生产智能化水平低、数字化管理缺失、农机农艺数据不融合等问题，使水稻生产从“靠天吃饭”，转变为依托智能装备，依靠科学决策依据进行全过程数字化管理的农业生产方式。水稻生产全过程使用卫星激光平地技术，使土地平整度不超过3cm；种植过程采用无人化有序抛秧机抛秧技术，替代人工并缩短秧苗缓青期，实现增产；收获环节人工智能收割机根据作物姿态、土壤环境、天气情况等信息，实现自适应调节、低损收获；运输环节由无人运粮车与收获机完成自动卸粮后，转运至智能烘干中心，利用水稻水分烘干曲线控制技术，降低爆腰率、减少谷物内伤，从而增加水稻出米率，同时保粮食品质。生产过程中配合数字化管理平台，构建土壤、病虫害、肥力等决策模型，90%以上的病虫草害和水分长势识别精度，实现精准喷药、变量追肥、智能灌溉和作物长势全程监控。全程智能装备与技术应用，每亩可以减少农事作业30%~40%；减少农药投入约20元；减少各类肥料20-30元；节水30%左右；碳汇量约1.8~2吨，效益显著。 5 离子束设备与工艺解决方案的国产化替代 关键词：离子束装备；超精密微纳加工；国产替代 入围理由：佛山市博顿光电科技有限公司从源头突破核心技术和关键工艺，实现高性能离子源及离子束装备的全国产化，工艺应用功能表现优异。如：在航天探测领域实现SiC光学遥感反射镜大面积高均匀性低温镀银；实现激光陀螺反射镜的亚纳米抛光修形、5PPM超低损耗极致指标镀膜；在国产光刻机镜头的超光滑镜片亚纳米抛光修形、掩膜版多层纳米级镀膜/刻蚀（钼硅）、193极紫外超低吸收镀膜等工艺上得到应用。高性能离子源产品进入半导体领域并实现批量和标杆客户复购的离子源产品，助力半导体领域特色工艺线应用实现突破。同时，开发出矩形射频离子源产品，在高温超导带材领域实现超薄超高精度种子层薄膜的低温大面积卷绕式镀膜量产。 6 立面维护机器人在大型复杂立面的智能化作业技术及装备 关键词：立面维护机器人；爬壁机构创成；工艺动态规划；智能安全作业；人机高效协作 入围理由：面向船舶、石化、风/核电等行业大型立面维护作业需求，彼合彼方机器人（天津）有限公司聚焦爬壁机器人工程应用中的技术与工艺瓶颈，系统突破爬壁机构创成设计、高效高质工艺规划、智能感知安全作业、人机互助高效协作等关键技术，创新研发出立面除锈、喷涂、检测机器人，构建覆盖立面维护全流程的智能化机器人立面维护作业体系。机器人现已应用船舶、石化、风/核电等行业，并实现海外供货。 7 面向批量定制的自适应可重构柔性控制技术 关键词：在线工艺规划；自适应运动规划；自动编程 入围理由：中国科学院沈阳自动化研究所针对批量定制产品离线工艺规划、机器人与PLC离线编程周期长的难题，通过融合在线工艺知识学习与推理、自适应运动规划、自动编程的工艺控制一体化、自动化架构，突破非结构化工艺知识高效提取、工艺知识主动推荐、复杂约束下机器人快速路径寻优、机器人和PLC程序自动生成与转换等技术，实现批量定制过程柔性控制系统的自适应可重构，大幅缩短批量定制的工艺规划、编程离线调整时间，以及交付周期。有力支撑批量定制产品对于生产系统快速响应的需求。本项科技进展已在电梯行业进行示范应用，研发出的上坎门头自适应可重构柔性装配系统，缩短电梯批量个性化定制的交付周期40%。该项科技进展成果也已推广至航天重大防务装备的柔性制造。 8 基于5G+工业互联的增材制造产线及在航天高端装备中的应用 关键词： 增材制造产线；5G+工业互联；航天高端装备 入围理由：面对当前增材制造单机设备有效利用率低、全流程自动化水平低、数据价值低、过程管控弱等问题，北京星航机电装备有限公司增材制造与5G融合，建成基于5G+工业互联的增材制造产线。通过开发多缸体连续生产的增材制造设备、自适应粉末循环供粉系统、基于力传感补偿的成形缸粉末自动清理、以及基于5G低时延RGV/AGV物流和基于力反馈的基板自动紧松螺钉等增材制造产线全流程的自动化成套装备，借助5G“大带宽、低时延、广连接”技术，打通自动化和信息化孤岛，增材制造产线实现设备、生产过程、工艺数据的全方位采集与信息集成。开发基于任务驱动的增材制造产线协同控制系统，实现基于5G边缘云存储与低时延的打印程序下发，生产调度、生产状态实时反馈，产线装备异常管控等功能。该科技进展成果已在近10余种航天装备4000余件产品实现应用，显著降低生产成本、提高生产效率，提升产品管控质量。 9 差别化聚酯长丝高效规模化智能制造工厂 关键词：智能制造；工业互联网平台；5G技术；未来工厂 入围理由：化纤行业是我国纺织工业的重要支柱产业，正面临着领先地位竞争激烈、产业不断外移的风险与压力。新凤鸣集团股份有限公司针对设备多、环节多、批次多、作业细的生产过程特点；规模化、长周期、产业链长的工艺制造特点和多工艺段、多产线并行的规模化制造特点，打造差别化聚酯长丝高效规模化智能制造工厂。综合应用5G、人工智能、数字孪生、工业互联网和先进制造工艺等10余项技术，以解决超3000万吨产能和近500亿产值所带来“大而不强，大而不精，大而不智 ”的工厂管理问题，同时解决行业装置分段式运作、数据链不完善、产业链协同管理能力低等共性问题。本项科技进展构建形成：“1（凤平台）+2（双网融合）+4（四链协同）+N（N家企业输出服务）”智能工厂构建新模式；产业协同化、产业数字化、管理现代化和数字产业化的智能工厂“四化”运营新样板；5G MEC云网融合、5G飘丝巡检机器人等工业场景5G创新应用；解决方案可复制可推广，服务行业多家企业。 10 现代制造业高速高精智能感知测控关键技术及应用 关键字：现代制造业；智能感知；测控技术；高速高精；生产流水线 入围理由：上海大学通过产学研协同攻关突破现代制造业高速高精智能感知测控关键技术难题，针对现代高速生产过程中造成视觉传感图像亮度不均、拖尾、模糊等问题，提出基于局部能量离散水平集图像子空间定位算法，攻克复杂场景下模糊图像的精准定位技术，技术高速动态检测精度达到了0.01毫米。提出基于区域投影直方图不变特征的数据稀疏表征映射匹配算法，实现图像子空间快速搜索。研发了速度1100米/分钟线缆检测装备。研制拥有自主产权的高速高精智能感知测控系统，攻克车辆紧固件、医药包装、新能源电池等产线的高速测控难题，实现在确保检测后产品合格率100%情况下，误检率小于0.3%。 以上为“2023中国智能制造十大科技进展”入围项目基本介绍。公示期为2023年10月27日-11月3日。公示期内若有异议，请及时反馈给智能制造科技进展遴选办公室。 联系电话：010-68799025   邮箱：liuyq@cmes.org  关于“中国智能制造十大科技进展” 自2017年起，中国科协智能制造学会联合体持续7年开展“智能制造科技进展”研究，以智能化车间/工厂、智能制造技术及装备、基础、标准、服务模式等维度，持续跟踪发展与应用趋势，研究分析不同行业、企业推进智能制造的实践案例，遴选“中国智能制造十大科技进展”。 智能制造科技进展的研究、推荐、遴选，主要从创新性、引领性、应用成效、影响力、未来预期、知识产权等方面考虑，在智能制造领域中具有前沿性、新颖性或实质性、示范性的技术突破；解决智能制造领域技术难点或行业热点问题；在劳动生产率、效能回报率、对生态和生活环境改善的贡献程度；以及对行业创新能力和竞争力的提升等方面都具有一定影响。 本文来自：中国机械工程学会 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.3D打印融合人工智能，影响七个环节，面临十项挑战 2.光束整形技术对提高金属3D打印质量、获得定制组织、降低成本具有重要价值 3.为量产而生！峰华卓立粘结剂喷射金属3D打印技术重大升级 4.工信部组织开展增材制造典型应用场景征集工作

当前，增材制造与人工智能(AI)技术都已独立掀起了应用革命，重新定义了各自领域的可能性，但正两者的融合正在为制造带来更多潜力。本文将从优化设计到质量控制需求，探讨人工智能和3D打印技术的交叉点，特别阐述生成式人工智能如何增强增材制造的能力。最后，将讨论两者结合面前所面临的挑战。   01人工智能如何增强增材制造 随着3D打印领域的不断发展，人工智能(AI)的集成已被证明是一股变革力量，引入了增强功能和无数专为增材制造定制的方法：  1. 衍生式设计：人工智能在设计优化方面的能力非常出色。考虑到最初的限制，人工智能探索了无数的设计变化，产生了比人类所能设计出来的更轻、更坚固和更高效的零件。 2. 流程优化：人工智能能够对制造流程进行微调，保证打印质量的一致性。根据传感器反馈调整打印速度、层厚或温度等参数，确保最佳打印条件。 3. 用于质量控制的机器学习：增材制造的质量保证受益于人工智能的分析能力。先进的机器学习模型，例如卷积神经网络(CNN)，可以评估打印组件的图像以识别缺陷或设计偏差。 4. 预测性维护：利用人工智能分析运行数据，可以提前进行设备维护。这减少了计划外停机时间，确保制造过程顺利高效。 5. 材料创新：人工智能的实力已延伸到材料选择和创新。它有助于挑选合适的材料，并建议针对所需特性量身定制新组合。神经网络模型可以预测新型材料的特性，甚至在生产之前就可以提供见解。 6. 强化学习促进流程细化：持续改进对于增材制造至关重要，不断强化学习通有助于实现更好的材料特性或表面质量。 7. 通过NLP进行文档记录：人工智能采用自然语言处理(NLP)技术来自动更新或创建与设计更改保持一致的文档。  人工智能会影响3D打印的多个环节02生成式人工智能的兴起及其影响 生成式人工智能是一种能够根据学习到的数据模式生成新内容或设计的人工智能，这项技术给增材制造领域带来了多方面的影响。近期，ChatGPT展示了其在各个领域的影响力，凸显了生成式人工智能在制造业的变革潜力。  生成式人工智能最显著的优势之一是其快速促进设计进化。该技术无需延长开发周期，而是可以快速生成针对特定约束的多种设计选项，从而简化从初始概念到最终设计的过程，并减少多次原型设计迭代的需要。设计处理的加速伴随着创新的冒险。生成式人工智能不受人类偏见或传统设计范式的限制，使其能够探索独特的设计途径，乍一看似乎违反直觉，但有可能带来创新的解决方案。   除了单纯的设计之外，生成式人工智能的能力还扩展到前所未有的定制规模。无论是根据个人独特的生理机能精心定制的假肢，还是设计在特定环境条件下发挥最佳性能的工程汽车组件，生成式人工智能都将个性化置于制造的中心。这种对精度的承诺不会以牺牲可持续性或效率为代价。通过优化设计，生成式人工智能可确保使用尽可能少的材料来制作产品，将强度和功能结合起来，不会造成浪费。这种资源效率不仅支持可持续制造实践，而且被证明具有成本效益。 与3D打印流程的无缝集成是生成式人工智能的另一个特点。其本质上的数字优先设计可以顺利过渡到增材制造世界，确保产品的物理表现与其数字蓝图完美契合。更有趣的是，生成式人工智能并不是静态的，而是动态的。它在不断发展，通过每个反馈循环，从用户响应到性能指标和新发现的材料特性，它都会完善其设计建议，使它们更加复杂并与现实世界的要求紧密结合。 如今，生成式人工智能和增材制造的结合带来了一个设计高效、可定制、不断发展的未来，重塑了制造业的结构。 03应对挑战 虽然生成式人工智能和增材制造的融合有望带来革命性的设计和生产方法，但它也并非没有挑战。认识到这些挑战并制定解决这些挑战的策略将是充分发挥这种整合潜力的关键。  1. 计算需求：生成式人工智能模型可能需要大量计算，特别是在处理复杂几何形状和约束时，使用者可能需要投资高性能计算集群或利用云平台。 2. 数据质量和可用性：生成式人工智能的有效性通常取决于其训练数据的质量和数量。数据不足或有偏差可能会导致设计不理想甚至有缺陷。 3. 解释人工智能输出：有时人工智能生成的设计可能是违反直觉或非常规的，工程师和设计师必须严格评估这些输出，确保它们符合安全标准和实际考虑。 4. 与现有系统集成：引入人工智能驱动的设计流程可能需要对现有设计和制造工作流程进行重大改变，无缝集成对于避免中断至关重要。 5. 材料限制：虽然人工智能可能会产生复杂而新颖的设计，但当前适合3D打印的材料范围可能会限制它们在现实世界中的适用性。 6. 知识产权问题：确定人工智能生成的设计的所有权和专利性可能是一个法律灰色地带，使用者需要应对这些挑战以保护创新。 7. 可靠性和测试：人工智能设计的产品需要严格的测试，特别是在航空航天或医疗设备等关键应用中，传统的测试协议可能需要调整或扩展。 8. 成本影响：虽然生成式人工智能可以节省材料和设计优化的成本，但人工智能基础设施、培训和集成的初始投资可能会很大。 9. 人机协作：生成式人工智能的最佳用途不是取代人类设计师，而是增强他们的能力。建立人类和人工智能共同工作的协作框架可以产生最佳结果。 10. 监管和认证挑战：产品，尤其是受监管行业的产品，必须符合特定标准。监管机构可能需要调整其框架以适应和验证人工智能生成的设计。04结论 展望未来，生成式人工智能和3D打印的结合预示着设计和生产的边界会不断扩大并将重新定义未来。人工智能和增材制造之间的协同关系具有变革性，象征着技术与创新制造错综复杂的未来。然而，当我们在这一创新之旅中前行时，我们必须以战略远见来应对挑战，确保这种技术共生不仅是创新，而且是维持和发展，不断推动走向无限创新的未来。 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（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.光束整形技术对提高金属3D打印质量、获得定制组织、降低成本具有重要价值 2.将碳纤维增强3D打印用于第22届全国大学生机器人大赛 3.为量产而生！峰华卓立粘结剂喷射金属3D打印技术重大升级 4.颜永年教授：发展大型高效激光金属熔化3D打印装备，助推我国航天航空制造发展

光束整形在金属3D打印领域偶有提及，关注不多。但知名的研究机构如德国Fraunhofer IAPT以及美国LLNL国家实验室均在该技术领域进行着深入研究，甚至已经有打印机制造商的参与。金属3D打印要成为重要的工业化生产技术，必须稳定可靠，而多方均已认识到光束整形对于金属增材制造的价值。 Fraunhofer IAPT的光束整形研究可将金属增材制造生产率提高2.5倍，并将工艺稳定性提高40%。该机构的负责人表示，光束整形技术能够实现最佳的熔池能量输入。实际上3D打印技术参考此前也报道过，另一家知名的研究机构劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员也在探索高功率激光打印中常用的高斯光束的替代形状，以规避打印过程中出现的缺陷，颜永年教授也曾在演讲中提到过该技术。 01什么是金属增材制造的光束整形？ L-PBF技术当前所使用的光斑呈现高斯分布，但这种光束的能量分布并不完美。高斯分布是指根据高斯函数形成的分布或曲线，通常称为正态分布或钟形曲线。高斯函数的形状是对称的，许多激光器在能量强度分布方面都符合这种分布。 高斯分布导致能量分布不均匀，因中间能量过多，一些低熔点合金元素会发生汽化，这会造成“熔池行为不稳定”并损害工艺的稳定性。同时，高斯分布的外边界通常能量不足，导致熔化不彻底。在L-PBF 3D打印过程中使用高斯光束，会导致激光与金属粉末相遇处产生较大的温度梯度和复杂的熔池不稳定性，产生强烈的蒸气，并在构建过程中在金属基底中形成一个深腔，即形成钥匙孔。匙孔会在熔池中产生气泡，形成气孔，导致成品零件的机械性能下降。不同激光形状的温度分布以及所得横截面 在这种本身就不稳定的情况下，去优化工艺，本身就充斥着各种不确定性。平顶轮廓被认为可以解决这些问题，但这带来了热量不均匀的挑战。Fraunhofer IAPT则引如了“环形轮廓”的想法，它可以实现更一致的温度分布。实验证明，光束整形可以增强“工艺稳定性”并显著提高生产率。 激光束轮廓与相应应用的匹配越高，能量输入和相关工艺稳定性就越好。这最终会带来更高的工艺效率和生产率，并降低制造成本。 02为什么汽化会严重影响3D打印过程 如果熔池稳定性下降，就会出现飞溅效应。过多的能量输入导致局部汽化增加，因突然膨胀而产生反冲力，将材料垂直推出熔池。当与激光束相互作用时，这些飞溅粒子会独挡激光，从而削弱到达粉床表面的能量，而且这些飞溅可能落到粉床表面导致零件内产生夹杂或者未熔合。以上这些现象无疑都会造成缺陷的产生，而且循环往复，导致更加严重的缺陷甚至事故。   熔池周围的压力梯度也会导致飞溅产生，伯努利效应引起的湍流可能是另一个需要考虑的因素。在激光加热过程中，光束路径周围会产生湍流，湍流能将半烧结颗粒拉回到熔池中。总的来说，飞溅的来源有两种情况——熔池内和熔池边沿。  03L-PBF技术中的光束整形有哪些选择？ 激光光束整形是将激光光束转换成特定图案、形状或强度分布的过程，以针对特定应用优化其性能。为了提高激光的能量利用率，常常需要把高斯分布或其他非均匀分布的光束整形成均匀分布，以满足特定的结构或应用要求。激光光束整形技术在激光领域中发挥着极其重要的作用。 使用激光粉末床熔融(L-PBF)进行光束整形有多种选择——直接在光纤激光器内进行整形，另一种方法是在光路中使用光学元件进行整形。 对于前者，一家名为nlight的公司面向金属增材制造市场推出了所谓可编程的激光器，可以在单模光束和其他光束轮廓之间切换而不需要在光路上使用光学元件。它所提供的环形模式几何形状光斑可稳定大型熔池，减少灰尘和飞溅，提高打印质量。离散光束轮廓可以每秒快速选择30次，为控制熔化和凝固速率、物理微观结构和热应变提供了新的自由度。   Fraunhofer IAPT使用nlight公司的AFX-1000可编程激光器获得的不同激光光斑 Nlight激光剖面图及不同情况下的打印情况 但是目前流行的做法还是通过光学元件进行整形。例如，LLNL的研究人员将激光穿过两个锥形透镜及其他光学器件和扫描器，在中心光束周围形成环状，从而获得了贝塞尔光束形状。研究人员使用实验室的商用3D打印机，用该实验装置从不锈钢粉末中打印出了立方体和其他形状。为了研究激光束整形实验的效果，研究人员使用了高速成像。对熔池动力学的观察表明熔池湍流和飞溅显著减少。与此同时，研究发现使用贝塞尔光束比传统高斯光束制造的零件更致密，拉伸性能更高。 LLNL研究人员对光束进行整形获得贝塞尔光束原理图 高斯光束和贝塞尔光束熔融过程中的高速快照 通过结合简单的光学元件进行光束整形来提高L-PBF 3D打印金属部件的质量，具有更高的成本效益。实际上这是光束整形技术选择的权衡问题，每种选择都有其独特的优点和挑战。而对于L-PBF未来潜在的发展，稍微偏移的环形轮廓可能有利于熔池的加热和冷却动态。 04减少飞溅、稳定打印，定制微观结构 Fraunhofer IAPT研究人员指出，通过光束整形，L-PBF打印过程中的飞溅减少了30%至40%，从而减少了构建失败的几率。与此同时，还可以对同一零件的不同位置定制所需微观结构，从而无需热处理或其他表面处理就能使零件获得诸如内部高韧性而表面硬化的特性。这无疑是通过其正在研究的可编程激光而获得的优势，因其可以在制造过程中切换光束形状来得到所需的能量分布。 除该机构之外，滑铁卢大学的研究人员也指出，光束整形被认为是一种修改打印部件微观结构的新方法，研究发现，椭圆光束可获得更细的等轴晶粒、更高的泰勒因子和机械性能。 05可提高整体制造效率 除可定制微观结构外，光束整形还可带来打印效率的提高。在近似打印参数条件下，光束整形后打印效率可以提高1.5-2.5倍。Fraunhofer IAPT研究人员指出，如果最大限度减少后处理，提高金属生产的打印效率，可以将成本降低三倍。 LLNL研究人员同样指出，L-PBF技术若若进行光束整形后则无需像使用高斯光束构建的部件那样进行昂贵且耗时的后处理。 END 通过光束整形，可以减少高斯光束制造零件通常需要的后处理技术所涉及的费用、缩短时间，比交替扫描成本更具明显优势。坚固且无缺陷的零件生产以及以经济高效的方式打印大型结构是大势所趋。为了使3D打印真正与工业标准兼容、超越传统制造方法、避免交替扫描技术带来的集成性挑战，需要不断探索光束整形，使其广泛应用于各种金属的打印，并将其纳入商业3D打印系统。 实际上，光束整形技术的研究与商业化都在加快。根据Fraunhofer IAPT的说法，其正在多家金属3D打印设备制造商共同研究，也许不久会有能够进行光束整形的金属3D打印机面世。 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（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.美LLNL国家实验室：通过光束整形，3D打印更光滑、孔隙率更低的超高密度零件 2.「3D打印态」钛合金具有均匀且不间断的柱状晶，获得良好的抗蠕变和抗疲劳性 3.为量产而生！峰华卓立粘结剂喷射金属3D打印技术重大升级 4.颜永年教授：发展大型高效激光金属熔化3D打印装备，助推我国航天航空制造发展