在工业生产中，很多原型样件或是终端部件对材料的性能都有着较高的要求，例如需要拥有足够的硬度去满足静力负荷，此外，在制作需要抗弯曲的坚固和坚硬零件原型时，需要兼具一定的耐热性和耐化学性，并且在负载下尺寸稳定，而这些，一般的标准树脂无法满足需求。 近日，国内DLP光固化3D打印黑马企业Rayshape创新性的推出了一款高刚性树脂Rigid 20，不仅能够满足以上要求，更将自有3D打印机推向了更高阶的应用，使得办公室内就能快速加工终端部件。 高刚性3D打印树脂的性能特点 Rigid 20具有极佳的刚度表现，弯曲强度有140 MPa，缺口冲击为19J/m，热变形温度可达110℃，同时兼有变形率极低、尺寸精度高、细节表现力好的特点。化工巨头赢创在2021 TCT展上推出一款高刚性能光敏树脂，其物理性能据称接近尼龙玻纤，Rayshape的Rigid 20材料与之定位相同，具有相似的力学性能。 【参数对比】【Rigid 20对比赢创刚性树脂雷达图】 实验对比，直观了解Rigid 20的高性能表现 通过试验对比可以一窥这款树脂的性能特点：分别用Rigid 20和常用的SLA标准白色树脂材料打印出C形件来置放重物，该重物约为500g。肉眼可见的是，Rigid 20的C形件就没有变化，而SLA标准材料打印出来的C形件则明显弯曲。 【C型样件施加重力对比】 将此C形件放入开水中，SLA标准材料变形明显，Rigid 20无明显变化。 【C型样件放入高温水中测试对比】 由此可见，该款材料具有较高的刚性与耐温性能，且蠕变较低。 • 高刚性 在健身房或者居家锻炼时，我们时常会用到哑铃，而为了让哑铃不占空间，我们需要用哑铃架将哑铃转移摆放，这时候，一个刚度足够且能承受相当重量的哑铃架便是一个好帮手。 【哑铃架挂抬哑铃】 在实际生活中，会用到具有较高刚度的物体来处理硬质物体，而用刚性材料Rigid 20制作的开核桃器，则充分展现出Rigid 20高刚性的特点。核桃在器物旋钮下，不一会儿就碎裂。 【用Rigid 20制作的核桃器开核桃】 在工业端，常会用到法兰双向连接器夹，它的作用是用于管道的连接和固定。能承受一定的冲击、震动、弯曲，安装简便，将螺栓拆下包裹住管道然后再紧固螺栓即完成操作。这类连接器通常需要较好的刚度，以此保证固定不变形。 【法兰双向连接器夹】 除此之外，Rigid 20还有许多优异性能。 •超精细 【可用于制作满足精密航空需求的连接器】 【文创产品细节表现力优异】 【可打印出0.2mm的精细网状精细件】 •低蠕变 【该薄片件打印完成后非常平直】 •耐温性 【叶轮】 •耐候性 【蓝锐农业机器人可长期在高湿高热的大棚内作业（由于客户专利保密遂截取了国外类似设备视频）】 可以说Rayshape Rigid 20的问世填补了高刚性光敏树脂材料的需求缺口，这款高刚耐温、超精细、低蠕变的光敏树脂材料，可用于工业制件制造。同时，该材料支持Rayshape全系列设备产品3D打印，且工艺参数均已内嵌，可一键轻松3D打印。 【Rayshape产品线】Rayshape研发团队用丰富的化学专业知识为新材料的开发工作提供了关键性支持，也为市场带来性能出众的特色产品，帮助终端客户开拓性的应用领域。据悉，该公司2020年营收超过1000万元，并完成超过1000万元的融资。未来，Rayshape还将推出多款功能性光固化材料，致力于终端产品的制造。欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.福特采用大幅面（1m³）3D打印机制造夹具和固定装置 2.华南理工增材顶刊：1.3GPa！增材制造高强、高耐磨SiC增强不锈钢！ 3.旨在替代金属，世界最大高性能聚合物3D打印机的成型尺寸达1 x 1 x 1 m 4.以面成型：让液态树脂、高分子粉末和金属材料3D打印的速度和规模呈百倍增长

2021年6月10日，美国防部研究与工程副部长办公室发布国防部5000.93指示《增材制造在国防部的使用》，该指示作为首份面向增材制造（AM）的顶层政策文件，就增材制造在国防部的实施和应用制定政策、明确责任并细化程序。5000.93指示是对国防部1月发布的《国防部增材制造战略》的进一步落实，将有力推进增材制造在装备研制、保障、战备中的高质量协同发展、安全应用和稳定供应，支撑应急能力采办和中间层采办等程序的快速应用与部署需求，以及以数据、模型为驱动的数字工程转型目标。 5000.93指示《增材制造在国防部的使用》文件首页（美国防部图片） 一. 指示发布背景 1. 增材制造是加速创新和提升战备水平的重要支撑技术增材制造作为一种可以快速、按需且可定制的制造手段，能够直接支撑美军的后勤和作战改革，短期看可快速使用以满足战备需求，长期看可通过创新设计改进系统。广泛使用增材制造给美军带来的预期优势至少包括：驱动更具杀伤力系统的设计创新，提升装备完好率，赋予作战人员在战区现场敏捷解决问题的能力。此前，国防部牵头成立国家增材制造创新机构，并先后发布《国防部增材制造路线图》、《增材制造标准化路线图》、《国防部增材制造战略》等文件，稳步持续地推进增材制造的发展和使用已是美军共识。 根据国防部推进增材制造的途径，当前已处于第二阶段。未来，各军种与业务机构还将制定详细执行计划，并在每年列出优先级清单，支持预算和资源的分配（美国防部图片） 2.《国防部增材制造战略》的落地实施需要政策明确规范与引导2021年1月，隶属美国防部研究与工程副部长办公室的国防制造技术项目办公室发布《国防部增材制造战略》，提出 “将增材制造集成到国防部和国防工业基础中、协调国防部和外部合作伙伴的增材制造活动、推动和促进增材制造的敏捷应用、提高增材制造应用熟练程度、加强增材制造工作流的安全性”五项战略目标，旨在促进建立更敏捷、适应性更强和更一致的国防供应基础，使增材制造广泛应用于武器系统创新设计，提高系统可靠性和作战能力。目标已明，关键聚焦领域与工作流程的建立还需出台政策进行规范引导，以细化需求方与责任方的职责与义务，建立统一的标准框架和协作机制。 2021年1月，《国防部增材制造战略》提出五项战略目标（美国防部图片） 3.国防采办改革与数字工程转型要求实现快速、数字制造为落实大国竞争战略和新兴技术快速发展的需要，美国防部在2018年提出数字工程战略，大力推进以数据和模型为核心谋事做事的转型；2019年底以来，国防部对采办政策进行了重大改革，建立了应急能力采办和中间层采办程序（采办周期为2-5年），凸显出灵活、快捷、安全的采办理念。增材制造作为新兴的数字制造手段，是满足数字、快速采办需求的重要途径，发布专项政策来推进建立安全、规范的采办流程，管理并维护核心数据源十分必要。 美国防部意在结合先进技术和数据交换共享等核心能力实现数字赋能的未来（美国防部图片） 二.主要内容与职责 1.国防部政策 通过5000.93指示，美国防部旨在： ——推进增材制造的应用来支持联合部队司令官和作战指挥官的战区需求、变革维修模式和供应链、增强后勤弹性、提升各军种的自主保障和战备能力； ——应用增材制造提升国防工业基础，提高武器系统的作战及持续保障能力； ——确保增材制造计划、项目和需求具备充分的资源； ——开展教育、培训及认证国防部增材制造人才队伍； ——确保国防部网络-物理基础设施和流程的安全性，支持增材制造在武器系统寿命周期中的使用； ——开发并使用有益于武器系统作战或保障能力的增材制造技术； ——通过增材制造社区开展合作并分享最佳实践； ——保护国防部在增材制造技术开发方面的投资，避免技术外泄。 2.主要职责分配针对以上主要事项与目标，5000.93指示明确了国防部研究与工程副部长、国防部首席信息官、国防部采办与保障副部长、国防后勤局以及参联会主席等各增材制造需求方或程序实施攸关方的职责。其中：国防部研究与工程副部长（USD(R&E)）总体负责国防部增材制造应用政策的维护，以及合作交流、供应链集成、教育培训、认证鉴定、标准与指标编制等具体工作的协调与监管，并将增材制造纳入数字工程相关政策和指南。此外，国防部研究与工程副部长要确保在武器系统采办的设计和工程阶段充分考虑增材制造的各种能力和流程，并充分记录增材制造生产的各种零件，为保障工作提供支持。国防部研究与工程副部长还需要组织并指定增材制造联合工作组(JAMWG)主席，以在国防部的联合监督下开展协作，分享最佳实践方法。特别地，国防部研究与工程副部长、各军事部门和国防后勤局(DLA)需要共同定义一个通用的国防部增材制造数据框架，包括增材制造数据管理最佳实践方法，以便在整个国防部内部安全地共享增材制造数据。国防部采办与保障副部长（USD(A&S)）牵头负责整个采办和保障组织体增材制造的协作工作，包括更新和维护相关政策；酌情推动使用增材制造来满足武器系统性能和保障要求；为特定的增材制造数据类别建立并维护包含商定价格和相关权限许可的数据库；将增材制造纳入知识产权政策和指南；评估国内增材制造设备和材料的工业制造能力，以打造一条能力强大且具有弹性的增材制造供应链；指导国防采办大学开展相关培训等。国防后勤局局长负责将增材制造纳入供应链，确保供应商生成的增材制造数据由国防后勤局提供给适当的国防部下属组织；开发、维护和管理联合增材制造模型交换（JAMMEX）系统门户网站，用于共享经批准的增材制造数据集和其他安全、可互操作的数据管理能力；牵头制定通用数据要求和验收标准相关流程和指南；识别最佳实践方法并根据需要修改系统和流程，将增材制造能力与供应链信息技术架构、业务支持系统和流程集成。国防部首席信息官（CIO）负责制定各种网络安全要求和标准，发布国防部“全球信息网格的通用集成信息计算和通信环境”指南，以在必要时为增材制造技术的实施提供支持。国防部具有相关需求的部局负责制定和审查机构层级的持续保障计划；建立和维护必要的数字、网络物理和整体网络基础设施；指导如何使用增材制造数据框架；推动增材制造能力与企业架构和业务支持系统和流程的集成；协助定义有关增材制造实施进度和结果的各项通用指标，按需跟踪和报告有关指标的数据。参谋长联席会议主席负责与国防部长办公厅合作推进联合部队的增材制造技术和创新；与军种采办负责人合作，确定与联合项目相关的寿命周期保障计划中增材制造的适用性；支持在作战司令部（CCMD）内部执行各种战区保障计划，促进增材制造在作战行动中的使用。 三.程序与指导 围绕增材制造推广使用中涉及的采办、研究与工程、供应链、数据管理、数据与设备安全、规格与标准、培训与教育以及合作等主要流程与要素，5000.93指示制定了相应的程序与指南，系统地指导各相关责任部门领导推进面向增材制造的设计、合同要求、数据管理框架、材料与工艺研究、质量鉴定与认证、增材制造供应链集成、跨域模型交换、网络风险评估、标准制定、知识体系构建等工作。 1.采办中的增材制造增材制造应被纳入采办过程，并充分考虑增材制造可能对武器系统设计产生的影响，以及合同或协议如何解决维修和持续保障期间增材制造零件和数据的可用性问题；确保合同包含并明确规定足以实现增材制造的数据要求，酌情包括一份增材制造数据管理计划；确保合同条款详细说明了需要标识的零件，这些零件在材料清单、构型管理文档和其他相关增材制造数据中明确使用增材制造进行生产，或者可能使用增材制造进行生产；确保增材制造数据要求包括测试要求和验收或拒收标准；仅获取必要的增材制造数据和相关许可权来满足机构的各项需求。2.研究与工程开展材料和工艺特性研究，提高增材制造工艺和零件质量的可靠性，加快鉴定和认证过程；对增材制造采取国防部通用的风险定义，并制定政策来定义使用增材制造零件所需的鉴定、认证、风险评估和批准权限级别；使增材制造的鉴定程序和验收标准与各项通用标准、规范和实践方法保持一致。3.在供应链中集成增材制造使用经批准的增材制造零件来源，以完善供应链流程和程序，满足装备战备需求；充分利用现有的增材制造能力，并根据需求的紧迫性制定支持快速生产增材制造零件的流程和程序；监控增材制造供应商的实施、使用、绩效和效能；向国防后勤局和适当的国防部供应组织提供增材制造零件数据和增材制造需求信息，并在必要时通过国防后勤局在国防部内共享；制定通用的增材制造数据标准和要求以及增材制造零件验收标准；记录并维护一份已成功交付增材制造零件和增材制造原材料的来源清单；定义有关增材制造实施进度和结果的通用指标，并根据需要嵌入各个流程来跟踪和报告增材制造的指标数据。 2021年2月，ExOne公司获得美国国防部合同，用于开发可部署在集装箱内的完全可操作、独立的3D打印工厂，集装箱工厂可通过陆海或空运直接部署在现场，用于制造支持战区、灾难救援或其他远程操作的部件（ExOne公司图片） 4.数据管理确保增材制造活动符合有关数据访问和技术数据、计算机软件和其他知识产权的所有法律、法规、政策和相关合同条款要求；充分利用国防部核心知识产权的资源；使用与国防部数字工程战略和实施计划一致的某种基于模型的工程制造工具集；开发、使用和支持联合增材制造模型交换（JAMMEX）系统和其他安全、可互操作的数据管理能力，并将基于通用数据框架的相关数据连接到每个组织内部的权威数据存储库和系统。5.数据与设备安全提供安全可靠、可互操作的数字化商业信息和数据系统，包括但不限于联合增材制造模型交换（JAMMEX）系统；根据需要对增材制造数据系统和设备的现有网络安全流程和政策进行更改，并定期开展基于任务的协作网络风险评估。6.规范与标准在最大程度上使用与增材制造相关的非美国政府规范和标准；如果缺少现有的规范或标准，可通过非美国政府的标准组织来制定此类规范或标准。7.培训与教育为国防部使用增材制造或承担增材制造相关职责的适当劳动力提供培训和认证，包括管理人员、工程设计人员、设计人员、操作人员、维修人员和采办专业人员；创造各种研究和教育机会，提高增材制造社区的技术水平和技能。8.协作通过增材制造联合工作组（JAMWG）和联合国防制造委员会（JDMC）积极开展协作，共享增材制造的最佳实践方法。 联合国防制造委员会（JDMC）、增材制造联合工作组（JAMWG）与细分领域的组织关系和成果物（美国防部图片） 结束语增材制造作为能够颠覆研制、生产和保障模式的前沿技术，受到了美国防部的长期重视。5000.93指示的发布标志着国防部对增材制造的规划布局已经从技术与标准探索阶段、形成战略共识阶段进入到政策落实与执行阶段。1.“同文共轨”-通用数据框架与标准规范是增材制造向供应链集成的关键5000.93指示强调由国防部研究与工程副部长牵头与各军事部门和国防后勤局共同定义一个通用的国防部增材制造数据框架，并推动建立一致的增材制造鉴定、认证和风险管理方法。此外，国防后勤局将基于数据框架开发联合增材制造模型交换（JAMMEX）系统，使国防部各实体安全地访问和共享经批准的增材制造数据集和其他安全、可互操作的数据。可互操作的数据管理能力将有助于国防部实体使用通用数据管理最佳实践方法和构型控制，根据需要安全地访问和共享、购买或许可使用增材制造数据，支持打造能力强大且具有弹性的增材制造供应链。2.“通功易事”-国防部各部局分工明确、协作共享，齐推增材制造使用5000.93指示明确了国防部使用和发展增材制造的各项职责，研究与工程、采办与保障、数据收集共享、信息安全等事项均有明确分配；协作机制方面，指示强调由国防部研究与工程副部长牵头组建增材制造联合工作组(JAMWG)作为国防部的联合增材制造论坛，并要求采办与保障副部长与国防后勤局、提出增材制造需求的各军事部门、国防部各直属局和国防部外勤机构相关负责人参与，以在国防部的联合监督下开展协作，分享最佳实践方法。国防部内相关部门各司其职同时协调配合，为联合推进增材制造的发展使用提供了有力保障。3.“相辅相成”-天生的数字制造技术已成为数字工程转型的重要抓手5000.93指示要求将增材制造纳入数字工程政策和指南，使用与国防部数字工程战略和机构层数字工程实施计划一致的某种基于模型的工程制造工具集，并将相关数据输入权威数字数据库。不同于传统制造方法，增材制造是天生的由数据驱动模型、进而驱动制造的数字制造手段，这一优势契合了国防部建立权威数据源并以数据模型驱动决策的数字工程转型战略，更易融入数字采办流程中；反之，数字工程转型建立的工具和数字线索方法也能为增材制造的使用赋能。5000.93指示顺应了国防部采办改革中对灵活、快捷采办的需求，并与数字工程战略联动实施，将持续加速增材制造向装备现代化治理中转化与集成，支撑建立更敏捷、适应性更强的国防工业基础。欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 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在采用3D打印技术的过程中，遇到的难题太多？应用范围太窄？成功概率太低？综合效益不高？想要发展增材制造，却又担心投入太大，成果平平，最后竹篮打水一场空？为解决这些难题，安世亚太增材评估小程序正式上线！只需花费2分钟，就可以快速测评增材技术对产品的应用潜力，得到增材设计与制造方法的指导建议。 安世亚太公司基于对增材制造全流程的充分理解和全面把握，从大量工业品制造案例中抽取出20个核心判断要素，开发了这套全新算法的增材设计小程序。 增材评估小程序，是如何给出建议的？ 简单来说，这款小程序是在不熟悉增材制造工艺特点的情况下解答3个问题： • 产品是否适合增材制造；•产品在增材制造过程中要注意什么问题；•如何改进产品设计使其更能发挥增材制造的技术优势。对于刚刚接触增材制造的用户来说，这项技术显得“高深莫测”，无法把握增材制造的优势与约束，也无法基于增材制造进行“对症下药”的设计。 如果采用传统设计构型，必然无法利用增材制造所提供的自由设计空间，产品性能不能在本质上得到提升，甚至受限于增材制造技术的不成熟，性能反而劣于传统制造的产品。更有甚者，设计的缺陷会直接造成打印失败，严重打击用户对增材技术的信心。 安世亚太公司开发的基于数据算法的增材制造应用潜力评估系统，可实现自动评估产品的增材制造可行性与增材设计对产品的附加值潜力，并根据提供的信息生成增材设计与制造方法的指导建议。 增材评估小程序使用指南 该小程序简单易用，方便快捷，不管科研工作者、工程技术人员，还是销售市场人员，都可以迅速上手。接下来，以一款铝合金接头为例进行解释。该接头初始设计采用数控机床加工，装配面的精度要求公差小于0.01mm，装配面表面光洁度要求3.2以下，并且希望接头在保证承载能力的前提下尽可能减轻结构重量。 原始设计 假如不确定这个接头是否适合增材制造，或者不知道采用增材制造是否有价值，那么只需以下3步就可以得到答案。 第一步：扫描下图二维码进入微信小程序（也可以通过微信搜索小程序“工业品增材制造应用潜力评估”），填写产品信息。 注意：进入小程序后，请您仔细阅读使用说明，建议尽可能把产品信息写的详细一点，有助于算法更准确的评估打分 第二步：完成材料&工艺、结构&特征、性能&功能、生产&成本四个维度——20个评判要素对应选项的选择请您根据产品的特征，选择最符合的选项，并注意是单选还是多选。 第三步：生成评估报告，根据增材潜力评估结果分析增材制造可行性。 注：①目前版本为1.0版本，仅开放金属产品的评估功能，评估的对象可以是已经完成设计的产品，或者是正在研发的产品。②在评估前您应当掌握产品的材料要求、结构特征、性能功能等基本信息。如何看懂评估结果和建议方案？ 按照上面的案例，该接头初始设计采用数控机床加工，装配面的精度要求公差小于0.01mm，装配面表面光洁度要求3.2以下，并且希望接头在保证承载能力的前提下尽可能减轻结构重量。 本案例的得分高达81分，说明非常具有增材制造潜力，产品的部分特征非常适合发挥增材制造的技术优势，通过增材设计和增材制造非常有可能实现期望的产品性能改进。 在给出分数的同时，系统也给出了增材制造的建议方案。本案例中给出了3个建议，都是针对我们输入的产品信息自动给出的，用户如果决定采用增材制造生产该接头，一定要看懂这些建议。 在本案例中，尽管该接头具有很高的增材制造潜力，但是仅凭增材制造工艺本身并不能将潜力完全发挥出来，基于增材制造的优化设计才能真正发挥出增材制造的优势，是最后的“点睛之笔”。比如下图中接头1、2、3由于位置不同，受力明显不同，我们针对金属SLM增材制造的工艺特点，以及接头在不同位置的受力情况，分别进行拓扑优化设计，最终确定了3种不同的结构形式，实现减重50%。到此为止，一个完美的增材制造解决方案才大功告成。 经优化的增材设计成品 需要说明的是，分值的高低反映了产品符合增材制造技术优势的程度，也就是产品利用增材制造优势的潜力。但是增材制造可行性的判断应当结合系统给出的具体意见。例如，一个5米长的产品，即使很多特征都有利于发挥增材制造的技术优势（即分值很高），但是如果您不同意做切分打印，那么在现有技术条件下这个产品的增材制造可行性依然不高，系统在意见栏里会提示您“不建议用增材制造生产该产品”。当前增材制造工艺在材料选择、各项异性、表面光洁度等方面都有一定的局限性，本评估程序都会给出相应的建议。 更为重要的是，这些工艺上的制约因素，大部分可以通过增材思维的设计改进产品的结构方案来解决，以提高增材制造的可行性。同时，综合应用多种增材制造优化设计方法，还可以提高产品的综合性能、缩短制造周期、降低生产成本。 在后续版本中，安世亚太将推出针对特定工艺、特定材料、特定行业、特定产品的增材制造评估程序，力争做到更专业、更科学、更便捷。更多内容，可关注“安世亚太”公众账号。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.没有仿真，增材制造能走多远 2.通过相场模拟，获得金属3D打印过程中的晶粒演化特点，实现微观结构精准控制 3.汉邦科技金属3D打印助推高效换热器制造升级 4.领取门票：Formnext国际增材制造、粉末冶金与先进陶瓷展9月深圳开展

换热器对工业设备的长效稳定运行至关重要，但繁复的传统制造方式，成为阻碍换热器设计升级的一大阻碍。金属3D打印以“化繁为简”的技术能力，从源头推进换热器设备的设计思维改革，满足其结构紧凑、模块化、多材料的应用发展趋势。汉邦科技作为国内领先的金属3D打印设备生产商，凭借多年的技术研发，工艺优化及产品迭代经验，提供基于设备、材料工艺、后加工方案、智能化粉末管理以及软件生态系统的全套产品解决方案，致力于为各领域用户提效降本，不断赋能行业数字化升级。 在传统加工中，换热器内部连接位置的钎焊或焊接存在一定难度，由于其材料薄、尺寸小，并且接缝部位必须防漏。然而，增材制造技术可以解决这个难题，实现复杂结构的构建。一体成型不仅能替代换热器制造中钎焊或焊接的过程，还可以构建通道矩阵，以及整个热交换器组件 - 包括所有集管。被充分释放的设计自由让换热器能够以任何形状呈现，例如弯曲，扭曲等形状。另一传统制造无法实现的交替通道制造，使用3D打印技术也能成功攻克，交替通道的逆流设计使热交换效率最大化，切实可行的节能提效。   传统换热器内部结构图 (图片来源于网络）  传统换热器示意图(图片来源于网络） 换热器在核电厂的具体生产中有着重要作用，直接影响核电生产效益，因此在我国核电生产水平不断提升的大环境中，对换热器类型的要求也在不断提高。为了满足核电生产的具体要求，制造出更加节能高效的换热器类型，汉邦科技与核动力院开展了深入合作，共同探讨金属3D打印技术在核能领域的使用潜力。通过双方技术专家的共同研究，设计开发了一系列高效热交换器及换热单元。 金属3D打印换热器 金属3D打印换热器 汉邦金属3D打印技术能够满足结构一体化、薄壁、薄型翅片、微通道、异形、点阵结构等的定制化加工需求。汉邦金属3D打印装备优势：动态聚焦，光束质量优异，工艺参数稳定，尺寸精度高，可实现超薄壁、高致密度的成形工艺。据核动力院数据统计，金属3D打印换热器与常规换热设备相比，重量、体积、零部件数量、制造周期均减小90%以上，制造成本降低50%以上。   汉邦科技HBD-350/350T金属3D打印装备，成型尺寸：325*325*400mm，激光功率：500W/500W*2 汉邦科技HBD-350/350T金属3D打印装备具备更主流成型尺寸，兼容单/双激光配置，高效稳定的铺粉供粉系统，封闭式全自动粉末循环系统，独立长效多级净化系统，满足高效率、高强度、高质量、持续性生产需求。 换热器市场随着下游应用领域的不断拓展，产品需求发展将趋于个性化、多样化。金属增材制造作为先进制造技术的重要发展方向之一，将在优化制造生产中持续发力。此外，金属3D打印技术有助于提升产业节能和企业数字化水平，为提升节能能级提供有力技术支撑。 作为国内领先的工业级金属3D打印设备制造商，汉邦科技于2007年进入金属3D打印领域，专注于金属3D打印装备的研发、生产、销售及应用技术。汉邦始终聚焦技术创新及行业发展，凭借丰富的市场积累、应用深耕，结合对新技术、新工艺的极致追求，不断在科研能力和产品质量的提升上精益求精。依托强大的研发及先进装备设计与制造能力，汉邦将继续以用户需求为核心，以技术工艺创新为驱动，用优质的产品与专业的服务为教育教研、模具、汽车、航空航天、医疗等各行业客户提供各种金属3D打印应用解决方案，发挥金属增材制造优势，助力传统工业制造的数字化、智能化升级。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.麻省理工在线研讨会：3D打印热交换器的特点与应用 2.由GE赞助的增材制造设计挑战赛有哪些先进结构 3.纯铜热交换器3D打印工艺的发展：从SLM、3DP、FDM到DLP 4.3D打印的固有制造缺陷使其还无法完全替代热交换器的传统制造技术

GRCop-42 是一种被 NASA 格伦研究中心设计为制造火箭发动机燃烧室衬里的高温、高强度、高热通量铜合金。近日，航空航天领域的增材制造服务提供商 Sintavia 开发了一种新的 GRCop-42 专有 3D 打印工艺及热处理步骤，使零件在不进行热等静压处理的情况下，致密度超过 99.94%、最小伸长率也超过了 32.4%（最小拉伸强度28.3 ksi、最小极限屈服强度52.7 ksi）。 Sintavia无须热等静压实现GRCop-42的高性能 根据3D打印技术参考在《NASA新材料3D打印工艺开发备忘录》一文，NASA 在GRCop-42 铜合金的3D打印工艺开发过程中，采用激光粉末床熔融工艺并进行热等静压处理后，材料的延伸率均未超过30%，而热等静压一直是 NASA 处理该材料的标准工艺。基于两项数据的对比，Sintavia 公司的新工艺从理论上将进一步减少 GRCop-42 铜合金 3D 打印零件的处理时间及生产成本。 GRCop-42机械测试样件分布图 火箭发动机燃烧室的制造材料非常关键。NASA用来打印燃烧室的铜合金材料均来源于经过验证的传统铜合金。2014年，NASA对其 GRCop-84（Cu-8% Cr-4% Nb）实施了SLM用粉改造，采用该牌号粉末制造的燃烧室可以产生高达2000磅的推力；2019年，NASA将合金元素的百分比减少了一半，成功实现了 GRCop-42（Cu-4 % Cr-2% Nb）铜合金开发，该材料在具有同等高强度的同时大幅提高了导热系数，因此被用来替换 GRCop-84；与此同时，GRCop-42 比其他燃烧室内衬专用合金，如NARloy-Z（Cu-3％Ag-0.5％Zr）的导热率还要高。 推力室内衬铜合金导热率比较 下图显示了三种主要合金的低周疲劳（LCF）寿命，它是发动机燃烧室内衬材料失效的主要模式。与GRCop-84相比，GRCop42的寿命有些降低，但基本上与NARloy-Z相一致。这些测试结果意味着GRCop-42可能会成为一种制造发动机内衬的新材料。 燃烧室用低周疲劳性能比较 发动机燃烧室通常是多种金属材料的一体结构，NASA也在力推将铜合金与其他材料实现复合制造。 在一项名为 LCUSP 的项目中，NASA 成功展示了使用激光粉末床熔融技术（SLM/L-PBF）制造 GRCop-84 铜合金燃烧室衬里以及使用电子束沉积技术（EBF）在推力室衬里上制造 Inconel 625 冷却通道和外壁的能力。这种3D打印的多金属复合结构燃烧室于 2018 年成功进行了热火测试，NASA 还通过与工业界的合作进一步将其发展为成熟的双金属燃烧室。LCUSP项目的成功实践表明，不同工艺之间的“最佳组合”为快速开发低成本、梯度材料高质量火箭推进部件提供了上升通道。 SLM制造的GRCop-84燃烧室铜合金衬里和DED制造的Inconel 625外衬 2019 年，卫星发射公司 Virgin Orbit 采用增减材制造工艺为 NASA 实现了 GRCop-84 铜合金与镍基高温合金的复合金属材料燃烧室制造，热火试验证明基于该工艺制造的复合材料部件与传统制造的性能相一致。 2020 年，NASA 再次采用采用激光沉积技术在3D打印的 GRCop-42 铜合金燃烧室上直接制造了 HR-1 高温合金冷却通道喷嘴，这种整体式的结构将不再需要螺栓连接，增加了结构稳定性。与之相关的预防构建失败和变形的建模、工艺仿真、材料表征和测试也都在计划之内。 NASA在L-PBF打印的GRCop-42铜合金外采用LP-DED工艺打印HR-1高温合金制造整体式部件 NASA使用L-PBF工艺打印的GRCop-42铜合金和LP-DED打印的HR-1高温合金整体式部件 GRCop 铜合金系列已经在 NASA 多个项目中获得测试和应用，同时…

桌面金属3D打印机的优势在于成本低、易操作，而且可以在办公室使用。对于传统制造领域，尤其是注射成型等行业，特别容易将其纳入原有的生产线，因此产生的产线升级费用也并不会太多。近年来，国产桌面金属3D打印技术发展迅速， 有些品牌甚至远销海外。 利勃海尔是世界上最大的工程机械制造商之一，具有多元化的产品线。如众多大型制造企业一样，该企业在制造工艺方面也在逐步探索更创新的技术。金属桌面3D打印技术，正是被其关注的3D打印技术之一，该公司的零部件部门借助包括桌面金属打印在内的多种工艺逐步转型，并推动集团公司其它生产部门采用增材制造技术。 从数字建模到不锈钢部件成品 个性化定制，是3D打印技术的一项重要特点。利勃海尔零部件部门尝试使用3D打印技术制作了一个用于固定驱动该公司重型机械和发电设备发动机的托架，这次成功的尝试，让他们找到了一条采用桌面金属3D打印实现成功应用的道路。 打印的托架（红色部分）对护栅（黄色部分）起到支撑作用（图片来源：利勃海尔零部件部门） 在经过数字建模、设计优化、成品制作、成品验证等步骤后，利勃海尔的第一个使用FDM 3D打印技术制作的发动机托架成功诞生，该产品在优化后减轻了超过50%的重量，高精度和高性能的成品使利勃海尔对这项技术表示了认可。 使用Raise3D MetalFuse复刻制作的发动机托架 由于发动机托架原本的设计建立在传统生产方式基础之上，因此受限于一些生产方式的局限性，设计会相对繁复。而利用自由度大幅度提升的3D打印技术，工程师可以通过拓扑优化，将原本的零件设计进一步调整改进，充分利用增材制造技术的优势实现零部件结构最优化。 拓扑优化与再设计—黄色箭头表示作用于零部件的机械应力（图片来源：Forward AM） 工程师基于实际运行中产生的机械应力，通过数字模拟，去掉了没有显著机械或热力应用部分的材料。拓扑优化最终得出全新的零部件结构，极大减轻了重量。然后，工程师采用只有3D 打印才能实现的设计方式：将点阵结构作为零部件的填充部分，从而再次大幅减轻零部件结构的重量，而功能性和稳定性丝毫不会降低。 应用结构仿真确保零部件能承受住最终应用时的工作负荷（图片来源：Forward AM） 将点阵结构作为零部件的填充部分 由于只在必要处使用材料且整合了点阵填充结构，重新设计后的托架总重量从 343 克减少至 167 克，减重超过 50%。重量的减轻意味着单个零部件生产成本下降，使用的材料更少，同时缩短了生产过程中的打印时间。 经拓扑优化的金属 3D 打印设计（图片来源：Forward AM） 基于桌面金属3D打印的成品制作与验证 在模型和材料确定后，开始进行成品的打印与制作。对于需要拥有高精度、确保运作性能的金属机械零件来说，一套高性能的3D金属打印解决方案在成品制作过程中显得尤为重要。高精度、运行稳定的打印设备能保障成品的精准度，确保零件的性能表现。先进的脱脂工艺，能缩短成型时间，提高致密度与屈服强度。除此之外，较大的打印腔体不仅可以实现大型零件的一次性打印，还可以实现小型零件的批量生产。 成功打印零部件后，工程师对零部件进行3D扫描，将该零部件的尺寸与建模时生成的模拟数据进行比较。分析尺寸一致性，比较零部件的表面并检查具体尺寸后，即可证实利勃海尔零部件部门最终生产出的零部件具有高精度、高性能特点。 对打印的零部件进行精密扫描，确保其精度（图片来源：Forward AM） 使用增材制造技术后的利勃海尔零部件部门降低了托架的生产成本、时间成本、极大的降低了托架重量，与此同时，还保证了托架承载能力的一致性。在建立起“增材制造思维”后，利勃海尔零部件部门已使用3D打印机在内部进行打印，并计划在该公司全球各个生产部门推广增材制造。

近年来，3D打印技术的发展形式越来越多样化，无论具体到哪种成型材料，都有很大的技术革新。在金属3D打印方面，多激光、少支撑或无支撑的PBF技术已经是现实，而以区域性的面熔化为代表的技术是如今最新的技术类型；在液态树脂工艺方面，Carbon连续液面制造技术的龙头地位可能面临一种称之为HARP的高速大面积打印技术挑战，后者在3D打印的尺寸、速度方面取得了更大的进展；而在高分子粉末烧结技术领域，无论是基于喷墨还是光纤激光的高速烧结工艺，都将面临来自基于投影曝光和阵列二极管激光烧结形式的挑战。 从材料到工艺，这些新技术的发展，无疑将3D打印的速度、尺寸和规模提升到了新的层面。本期，3D打印技术参考分别介绍当前基于面曝光/烧结以及熔融的工艺类型及其发展情况。 光敏树脂面曝光3D打印技术 基于投影的DLP 3D打印机最先实现了材料的面成型，从而大大提高了光敏树脂的3D打印速度。在此基础上发展而来的“连续液面制造”（CLIP）技术以及基于面阵曝光的LCD技术，则是光敏树脂面曝光的进一步发展，两者分别从速度和打印尺寸方面发展了该技术。 1. Clip连续液面制造技术 Clip技术由Carbon公司于2013年推出，与DLP打印过程中平台反复上升下降的过程不同，Carbon在打印工作台与光源之间设置了一层透明透气窗，投影仪光源在整形后获得平顶光束，由3D模型分层驱动自下而上透过透气窗投影到工作台下表面。在光源照射的同时透入氧气，同时工作台连续匀速向上抬升，氧阻聚效应使透气窗和固化区域之间形成一层几十微米厚的液态未固化层，使得固化区域与透气窗可以轻松无损伤分离，从而实现连续无间断的打印。这种方式的打印速度比传统DLP还要快10-100倍。 Clip连续曝光3D打印 目前，Carbon公司已经证实了该技术可以被用于制造业，同时已经改变了几个行业的制造方式。 2. LCD面阵曝光3D打印技术 LCD 3D打印工艺是一种基于面阵曝光的技术，相比SLA单点激光逐层打印而言，制造精度略逊一筹，但生产效率会高出10-20倍；就曝光技术来说，跟DLP非常类似，但其成型尺寸几乎没有任何限制。总之，该技术兼具高速、批量化和低成本，因此基于该技术的产品价格往往更加亲民。 LCD技术打印牙模 3. HARP“大面积快速打印”技术 2019年，一项名为“大面积快速打印”（HARP）的技术被开发成功。该技术使液体冷却剂在液态树脂下面循环。冷却剂是一种氟化油，实际上，它既可以在打印前加热打印床，也可以过滤去除散射紫外线提高打印的精细度，同时还能够在打印时吸走热量。这种技术的改进可以使高达两米的零件能够在短短几个小时内迅速打印完成，打印尺寸可以达到约1m×1m×4m。 “高面积快速打印”（HARP）的技术 为了使HARP技术商业化，研究人员已经成立了Azul 3D公司，并声称使用 HARP 系统的打印速度和打印规模都是罕见的，其中打印规模是行业领先者的20 倍，速度是 100 倍，吞吐量是2000 倍。 聚合物粉末床面烧结技术 1. EOS LaserProFusion 技术 2018年11月，EOS宣布推出LaserProFusion技术，它采用近百万个二极管激光器排成阵列激光，瞬间一次性烧结粉末材料，相比过去的单个CO2激光器，新技术的烧结速度快出10倍。EOS将其称为唯一能够取代注塑成型的“革命性的聚合物增材制造技术”，它将使工业3D打印在未来市场更具吸引力。 整个截面同时烧结 LaserProFusion总输出功率可达5千瓦，在进行单层扫描时，只激活与CAD数据相匹配的二极管，整个截面同步烧结，这比依赖单个激光光斑沿整个构建区域移动的方式自然要快很多。该技术是基于2017年EOS推出的P500平台进行改造的，新工艺使P500的工作能力提高了两倍以上。EOS介绍，LaserProFusion技术使聚合物连续制造提高到了新的生产力水平，在5000-10000件的制造量级中相比注塑成型更具成本效益，足以与传统注塑技术同台竞争。 从实质上讲，LaserProFusion仍是基于激光的烧结技术，区别在于多点同时烧结。然而，自该技术公布至今将近三年，一直未有研究进展公布。 2. 聚合物粉末床直接图像红外面烧结技术 2020年11月，有20多年投影仪制造经验的挪威公司Visitech宣布推出一款近红外 (NIR)产品，并将其用于高分子粉末床烧结。通过将近红外射线投射到聚合物粉末床上，可一次实现整层烧结。在这种情况下，DLP技术将不再单单指代光敏树脂面曝光，而是将其拓展到了高分子粉末成型。 聚合物粉末床面烧结原理 通过增加投影仪的数量，可以实现打印尺寸和规模的扩展 这种基于近红外光的面烧结3D打印技术被称之为直接图像红外烧结（DIS）。与传统的基于激光器以及EOS最新的LaserProFusion技术相比，DIS是一种完全不同的烧结技术，同时也区别于基于粘结剂喷射的高速烧结技术。 单激光、多激光、多点烧结及粘结剂喷射高速烧结过程对比 DIS能够像DLP技术一样，实现更高的打印速度，一次曝光能够实现一整层烧结。Visitech还开发了一种可扩展平台可实现多台曝光机构的集成，因此能够扩大打印尺寸，提升生产效率。根据7月最新的消息，Visitech公司基于面烧结技术已经成功实现尼龙粉末3D打印，并有望在尼龙粉末烧结领域开辟出一种高产量和低成本的新方法。 金属粉末基于多点同时熔化的区域打印技术 2013年，LLNL开展了一项战略计划，使用高功率激光二极管阵列、脉冲激光器以及专用激光调制器，实现金属粉末区域瞬间熔化成型，而不是像传统的基于激光的粉末床熔融技术那样依靠一个或几个激光那样逐点扫描。这项研究自2017年获得报道之后再未有进展公布。直到本月，一家被称为Seurat Technologies公司基于该技术实现了4100万美元的融资。 面区域打印技术原理 新的金属3D打印技术的领先之处在于其采用了光寻址光阀（OALV）技术——使用一种特殊的激光调制器精确调整辐射分布的激光能量。该技术并没有增加激光的数量，而是通过控制光束增加同时熔化的面积。Seurat能够将200 万个激光点区域性的输送到15mm的正方形区域，并精准控制每个点的功率和持续时间，实现该区域瞬间熔化成型。 面区域打印的金属样品 通过光束调整后，每个光点的直径只有10微米，远小于传统激光光斑直径的100微米，但多点同时熔化却极大提高了整体成型效率，同时具有更高的分辨率。通过采用混合激光光源以及选取适当地光学放大倍率，打印速度可提高200倍。Seurat还指出，该技术在进粉末熔化时并不会产生任何的飞溅和烟尘，残余应力更低，因此在精度和表面质量方面更加优异。 除金属粉末面熔化技术之外，近期还有一种基于立体光刻的金属3D打印技术诞生。其理由光聚合原理生产高精度零件生坯，原料为金属粉末和光敏聚合物的混合体。通过掩模曝光，可以精确快速地成型整个层面，聚合物粘结剂选择性的在局部交联，将金属粉末粘结在一起，打印完的生坯经历脱脂和烧结后可以形成致密化的零件。该技术相比粘结剂喷射金属3D打印技术具有更高的效率。 END 3D打印技术最新形式的发展壮大基本上都在美国发生，无支撑金属3D打印技术的代表Velo3D、区域面熔化的Seurat Technologies以及喷墨技术的独角兽企业Desktop Metal，莫不是在正式推出产品之前就成功进行多轮融资。实际上，连贾跃亭这样的在中国排的上号的老赖都可以在美国成功融资，被各国政府看重的3D打印技术自然不难。这种新技术的开发方式让多家公司迅速发展起来。 工信部装备工业发展中心李方正博士曾指出，我们一直在努力追赶国外的技术，但当我们接近追赶上或已经追赶上时，发现对方的玩法变了，这不得不让我们有更多的思考。另一方面，3D打印技术发展的速度之快，着实让人侧目。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信：2396747576; 硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.基于立体光刻的超精密金属3D打印技术 2.粘结剂喷射3D打印：高DPI并不意味高精度，五个因素是关键 3.专题：金属3D打印企业（产品）差异化竞争的六个实例 4.GE增材：具有增强后处理和质量控制的金属3D打印

随着航空航天领域的迅速发展以及世界各国低空领域不断开放，各种无人机应用显著增多。无人机的隐身化、高机动性、整体化是其重要的发展趋势，无论用于侦查还是智能监测机体自身健康，翼身融合结构设计是实现无人机诸多目标的最重要方法之一，同时也满足了机身结构整体化的要求，减少了无人机零件数量和结构装配连接。 翼身融合无人机的机身结构均采用一体化复材整体板件成型，对材料要求高强度、高韧性、高流动，目前多使用复合材料或者高性能的工程塑料。而对于制造方式，多离不开模具，这对于复杂结构制造无疑没有效率和成本优势。为评估和完善连续复合材料先进航空结构制造技术，满足美国国防部具有挑战性的制造需求，美国空军研究实验室（AFRL）与领先的3D打印供应商Continuous Composites公司合作，共同研究连续复合材料3D打印能否成功用于无人机机翼直接制造。 美空军展示低成本高效无人机XQ-58A Valkyrie 中国大型隐身无人作战飞机——利剑隐身无人攻击机 Continuous Composites公司成立于 2015 年，声称拥有“世界上最早获得的连续纤维3D打印专利”，能够将连续纤维增强材料与热固性树脂技术相结合，安装在机械臂末端的执行器用于将纤维材料与快速固化的聚合物树脂一同沉积。加入了纤维的树脂在紫外线下几乎立即固化，产生具有可定制强度特性的各向异性部件。该技术可处理多种纤维类型，包括碳纤维、玻璃纤维、光学纤维和金属纤维。3D打印可以非常精确地定位和定向连续纤维。因此，可以将纤维放置在产品内部的选定方向和位置，使其沿着指定载荷路径提供所需强度和刚度，形成内部结构的组成部分。这意味着纤维被安置在需要其发挥作用的任何位置，多条纤维甚至可以在整个零部件中形成一系列传感器。 Continuous Composites连续纤维复合材料3D打印技术 与此同时，由于3D打印不再需要工具或模具，因此它提供了一步制造方法来生产任何形状的连续纤维增强复合材料，从而取代了更复杂、耗时且昂贵的传统多步制造技术。 在国防应用领域，3D打印技术无疑提供了一种低成本、省时的方法来制造轻质、拓扑优化的结构部件，这些优势与美国空军的低成本可磨损飞机技术/平台计划直接相符。Continuous Composites公司的技术也因此受到美国空军青睐。实际上，双方目前所开展的已经是第二阶段合作，美国空军无疑已经成为该公司的长期客户。 Continuous Composites连续纤维复合材料3D打印技术 Continuous Composites可以复合多种连续纤维材料 合作本身涉及在单个整体机翼框架中3D打印集成的翼梁和翼肋结构。在打印之前，Continuous Composites和AFRL的高级结构概念部门使用基于人工智能的生成设计软件来优化机翼结构的几何形状，该部件将使用由连续碳纤维增强的高性能热固性树脂制造。 制造完成后，3D 打印的框架将与复合机翼蒙皮组装在一起，AFRL 还将进行静态机翼测试以评估结构性能，而Continuous Composites将记录工艺数据，以将其3D打印技术与传统制造和组装工艺进行比较。 3D打印的无人机翼梁和肋条 3D打印的连续纤维复合材料 连续复合材料3D打印技术在成本、交货时间和零件属性方面具有广泛的优势。早些时候，Continuous Composites还与能源技术公司Siemens Energy合作，采用特殊的热固性玻璃纤维增强聚合物材料制造发电机组件。 连续纤维增强复合材料在我国天问一号火星探测器上也有应用。由中国运载火箭技术研究院所属航天材料及工艺研究所开发的连续纤维增强中密度防热材料，制造了天问一号上面需要维持探测器整体形状的上下边缘和结构的支撑部位以及背罩防热结构的舱盖、封边环、埋件、螺塞等零部件。这种材料相比低密度材料强度更高，同时兼顾了耐烧蚀和承载能力。 连续纤维增强复合材料在我国天问一号火星探测器上有重要应用 2020年，中国实现国际首次连续纤维增强复合材料太空3D打印 除此之外，2020年，由529厂—西交大团队共同研制的3D打印装备“实现了国际首次连续纤维增强复合材料太空环境增材制造技术”，这对于未来空间站长期在轨运行、发展空间超大型结构在轨制造具有重要意义。 据航空科学技术杂志指出，连续纤维3D打印技术与传统的自动铺丝成形相比，自动化程度和柔性更高，对于典型的碳纤维／聚醚醚酮零件，研发周期可缩短至原来的1/30，生产速度可提高100倍。使该技术既可以用于大批量生产复合材料零件，也可以一次性打印高度复杂的几何形状或者需要极其精密制造的关键零件，被认为将颠覆航空复合材料结构的生产模式。关于Continuous Composites连续纤维增材制造技术，请关注下方视频号内容。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.比钢强10倍，比铝高8倍|可用于航空航天结构件的3D打印连续纤维复合材料 2.超越PEEK，3D打印的碳纤维增强尼龙有怎样的性能和应用潜力 3.工艺创新：将FDM 3D打印技术的潜力开发到极致 4.INTAMSYS携手KUKA推出3D打印创新解决方案，拓展智能柔性制造

近日，澳大利亚公司AML3D收到了一件来自波音的订单，为这家航空航天制造商3D打印大型金属工具，这是该公司从波音获得的第一个订单，并有可能成为其进入利润丰厚的航空航天制造领域的切入点。AML3D采用基于线材的电弧增材制造工艺，通过将金属线材连接到工业机械臂的焊接系统中进行3D打印，并专门为国防、海事、汽车等领域的客户提供商业大型“金属增材”制造服务。 AML3D基于电弧的大型金属3D打印机 此次波音寻求制造的是由Invar-36材料制成的心轴工具，重量约150公斤。采购的价值仅5万澳元，约合24万人民币，对于此类规模的公司而言，这实在不算是一个大订单。然而，对于AML3D却是一次契机。波音公司不仅将评估和测试零件的机械性能、组织结构以及完整性，更重要的是评估AML3D按照波音规范生产的能力。鉴于合作方的规模以及与其未来合作的潜在商业利益，波音公司的这份订单可谓意义重大。 3D打印技术参考查阅的相关资料指出，电弧增材制造技术采用逐层堆焊的方式制造致密金属实体构件，因以电弧为载能束，热输入高，成形速度快，适用于大尺寸复杂构件低成本、高效快速近净成形。面对特殊金属结构制造成本及可靠性要求，其结构件逐渐向大型化、整体化、智能化发展，因而该技术在大尺寸结构件成形上具有其他增材技术不可比拟的效率与成本优势。与以激光为热源的增材制造技术相比，电弧对金属材质不敏感，可成形材料丰富，如对激光反射率高的铝合金、铜合金等。 Invar-36是一种具有超低膨胀系数的铁镍合金，在-250℃和+200℃之间具有极低的热膨胀系数，且塑性和韧性很好，属于可焊接材料，因此能够用于3D打印。值得注意的是，采用电弧3D打印过程中，不需要在整个打印室中充入惰性气体，而只需在局部打印区域进行保护，这便消除了对打印零件尺寸的限制。因此，AML3D的制造舱室具有可扩展性，甚至可以由两个机械臂协同打印。 AML3D的制造舱室的可扩展性以及两个机械臂协同打印 AML3D打印的螺旋桨 AML3D已经展示了其为海事部门生产零件的技术能力，并获得了世界最大船级社DNV的批准。2020年，该公司向日本客户交付了一件3D打印的螺旋桨，同时还在为海事领域的领导者蒂森克虏伯以及威廉森3D打印叶轮。基于此，AML3D已经开始在海事制造领域站稳脚跟。而一旦成为波音公司的供应商，这家公司无疑将迈入航空航天领域。 能够成为传统行业巨头的供应商，无疑将深刻影响一家3D打印公司的成长与发展。这方面早有先例，Norsk Titanium便是典型代表。2017年，Norsk对外发布公告称已获得来自波音公司的采购合同，将采用公司的快速等离子体沉积（RPD）工艺为波音787飞机生产3D打印钛结构件；2018年，Norsk开始为这些部件进行资格认证；2019年，相关认证工作完成，并在纽约建造了世界上第一家工业规模的航空航天增材制造工厂；2021年5月，Norsk在泛欧交易所成功上市，并成为商业航空航天一级制造商的供应商。与波音的合作，使该公司成为世界上第一个生产获得 FAA 批准的用于制造 3D 打印钛合金结构的公司，并取得了后来一系列成就。 因此，融入传统制造业，并成为其中不可缺少的一环，或许会成为3D打印公司发展壮大的一条路径。无论开发的设备科技含量多高，能够为用户解决问题，才能最终获得生存发展的机会。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.与航空航天用户绑定，3D打印服务商获发展契机 2.美国防部授予ExOne粘结剂喷射3D打印移动方舱制造合同 3.与美国陆军合作，投资建造世界最大金属3D打印机 4.视频：从工人到院士！卢秉恒院士的“破壁”人生

近日，西南交通大学在增材材料疲劳性能评价方向取得重要进展，并在国际疲劳领域顶级期刊International Journal of Fatigue上发表题为“The effect of defect population on the anisotropic fatigue resistance of AlSi10Mg alloy fabricated by laser powder bed fusion”的学术论文。博士研究生吴正凯为论文的第一作者，吴圣川研究员为通讯作者，英国皇家科学院和皇家工程院两院院士、中国科学院外籍院士Philip J. Withers为共同作者。 3D打印材料疲劳寿命的分散性——最大缺陷分布不确定 激光粉末床熔融（L-PBF）作为应用最为广泛的增材制造（AM）技术之一，具有成形精度高、复杂构件适应性强等技术优势。铝合金具有比强高、成本低、抗腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天、轨道交通、汽车等工业领域。随着轻量化、一体化铝合金零件的迫切需求，各种复杂形状的铝合金零件如带有凸台、薄壁以及复杂内腔等构件的制备已成为目前的发展趋势，L-PBF技术有望为复杂铝合金零件提供一种新的快速制备方法。然而，相较于钛合金、镍基高温合金等其他金属而言，3D打印铝合金的研究相对滞后。由于铝合金粉末流动性差，以及激光反射率高、热传导性高等特性，在L-PBF成形过程中极易在内部产生未熔合、气孔、裂纹等缺陷，严重降低其疲劳性能，是影响其发展和应用的重要原因之一。 与焊接存在局域缺陷相比，增材缺陷具有全域分布特点。由于缺陷的位置、尺寸、形貌、数量以及多个缺陷之间的相互作用关系不同，构件局部的应力集中往往存在明显的差异。Murakami指出，影响金属材料疲劳寿命分散性的根本原因是最大缺陷分布的不确定性。此外，L-PBF成形还具有方向性，成形构件在不同堆积方向的疲劳性能也具有显著差异，是影响其发展和应用的重要原因之一。目前关于增材铝合金缺陷致疲劳断裂的研究大多局限二维表征手段（如断口观测等），对于增材制造内部三维缺陷主导下的疲劳损伤失效行为欠缺准确表征，亟需建立增材制造三维缺陷特征与其各向异性疲劳性能的关系。 缺陷容限评价——准确辨识和定量表征缺陷的几何特征 对于增材制造铝合金，合适的去应力热处理可以消除大部分残余应力，并有利于降低组织各向异性。在实际应用中，对承受疲劳载荷的部件往往需要对表面进行加工处理，以避免表面粗糙度对疲劳性能的影响。所以在经过热处理和机加工后，增材制件内部缺陷则会成为控制其疲劳行为的主要因素。缺陷的存在对材料内部的应力状态影响极大，导致应力集中，进而诱导裂纹萌生，降低疲劳性能。因此，获取增材制件内部缺陷特征，构建缺陷、应力和疲劳寿命间的关系是缺陷容限评价的重要目标，因此如何准确辨识和定量表征缺陷的几何特征成为缺陷容限评价的首要问题。 图 1：(a)L-PBF工艺及取样方向示意图；(b)不同取向试样内部缺陷三维成像结果；(c)缺陷等效椭球示意图；(d)不同取向试样内部缺陷尺寸与角度关系图。 X射线断层扫描技术（X-CT）在复杂制件损伤检测方面的优势显著，其可以在三维空间上实现材料内部缺陷及损伤的可视化，并准确给出缺陷的空间尺寸、形貌和分布特征，为缺陷以及裂纹演变提供有效的技术支持，已成为当前材料失效机制研究的顶尖研究手段。此外，为定量表征材料内部缺陷对疲劳强度的影响，1976年日本学者Kitagawa和Takahashi将传统的名义应力评价方法与线弹性断裂力学（LEFM）理论相联系，基于材料的疲劳极限Δσw与裂纹扩展扩展门槛值ΔKth，得到疲劳极限与裂纹尺寸的函数关系，即著名的Kitagawa-Takahashi（K-T）图。Beretta等通过对比传统加工材料和增材制造材料对缺陷的敏感性，发现K-T图缺陷容限评定概念依然适用于增材制造部件。 沿构建方向加载的高周疲劳试样与垂直于构建方向加载的高周疲劳试样投影到平面上的所有缺陷 研究表明，随着缺陷等效尺寸的增大，材料的疲劳极限逐渐降低，裂纹扩展门槛值逐渐增大并逐渐达到长裂纹扩展门槛值；表面和近表面缺陷会在很大程度上降低其疲劳性能，且疲劳失效和断裂往往受表面最大缺陷处控制，因此可基于缺陷X-CT三维成像数据，利用极值统计方法估测不同尺寸下部件内的最大缺陷值，并结合K-T图对增材制造材料进行疲劳性能评价，探讨缺陷对疲劳极限的影响规律。基于上述实验及理论方法，本论文综合利用X射线三维成像（X-CT）、扫描电子显微镜（SEM）、单轴拉伸、高周疲劳、疲劳裂纹扩展门槛值等多种试验手段深入系统开展了L-PBF成形AlSi10Mg合金在垂直于堆积方向（X向）和平行于堆积方向（Z向）的三维缺陷特征、拉伸性能、疲劳寿命等方面研究，以探索增材制造三维缺陷与各向异性疲劳性能的关系。 无损、快速评估材料的疲劳性能 研究结果表明，不同取向L-PBF成形的AlSi10Mg合金试样内部三维缺陷形貌具有显著的各向异性，采用等效椭球模型表征具有扁平状特征的缺陷，并取等效椭球的长半轴（a）与中半轴（b）所在平面的法向与加载方向的夹角（θ）作为缺陷的角度特征参数，可以有效表征缺陷的最大特征尺寸及形貌的各向异性。当缺陷的等效直径大于160 μm时，Z向试样缺陷的特征角度趋向0 °，而X向试样的特征角度趋向于90°，不同取向试样表现出缺陷角度特征的显著各向异性，也说明了缺陷三维形态具有显著的各向异性。疲劳实验结果表明，Z向试样的疲劳极限为45 MPa，显著低于X向试样的疲劳极限（118 MPa），但X向试样的疲劳数据分散性却显著高于Z向，疲劳性能各向异性极为显著。 图 2：(a) 缺陷特征尺寸和位置表征示意图；(b) 不同取向试样疲劳源缺陷表征；(c)不同取向试样疲劳性能对比；(d) 缺陷特征尺寸对疲劳性能的影响。 对疲劳断口裂纹源缺陷进行表征和统计，结果表明不同取向试样的疲劳裂纹均从表面或近表面未熔合缺陷处萌生，尺寸较大的扁平状未熔合缺陷主要分布在堆积层平面内，沿加载方向具有更大的投影面积，显著降低了Z向试样的疲劳强度。基于缺陷特征尺寸的极值统计方法和标准K-T图，对不同取向试样的疲劳极限进行预测，结果表明，对于Z向试样的预测结果误差在10%以内，而对于X向试样的预测误差较大，达到了30%左右，预测结果偏于保守。基于以上研究内容，论文构建了增材制造三维缺陷特征与其各向异性疲劳性能的关系：首先通过X-CT对试样内部缺陷进行三维精准表征，并将其等效为椭球，将其在投影面积的平方根（√area）作为缺陷特征尺寸；然后基于极值统计方法对不同取向试样内部的最大缺陷特征尺寸进行预测；最后结合修正的Kitagawa-Takahashi（K-T）图对不同取向试样的疲劳极限进行评估。 图3：(a) 不同取向试样内部缺陷特征尺寸的极值统计方法；(b) 不同取向试样内部缺陷尺寸概率评估；(c) 不同取向试样内部最大缺陷尺寸与试样体积的关系；(d) 基于缺陷极值统计的疲劳性能概率评价K-T图。 此研究加深了对三维缺陷致增材金属疲劳行为的理解，提出了基于缺陷三维成像的增材金属材料疲劳性能评价方法，可无损、快速评估材料的疲劳性能，并可对金属增材制造提供必要的工艺反馈信息，为3D打印材料的抗疲劳评估提供了思路。考虑到缺陷尺寸、形貌、位置等的综合影响，该团队应用大数据、机器学习等算法构建缺陷特征与疲劳强度和寿命之间的关系，进一步地，把材料成分和增材工艺作为输入参数，建立更加准确的疲劳寿命模型。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.3D打印点阵结构：材料疲劳容限设计与制造的力学性能综述 2.顶刊综述：3D打印金属材料的缺陷种类及其对疲劳性能的影响 3.看EOS如何提高材料的疲劳性能（内附一种无支撑工艺方案） 4.SLM过程中的缺陷类型、产生原因及其造成的不良影响