3月2日，3D打印技术参考注意到，通用电气宣布计划在2023年向公司现有的制造设施投资超过4.5亿美元，这是这家美国工业产出支柱正在认真利用去年不断增长的势头重塑美国制造业的最新信号。其中，该计划至少将1600万美元直接用于增材制造，预留给该公司的航空航天设施。 根据官方，总计超过3.35亿美元的投资会流向GE Aerospace（GE航空），可以肯定的是，与3D打印相关的资金将远远超过已确认的1600万美元，这些资金将用于设备升级，增强增材制造能力。GE Aerospace是拜登政府AM Forward倡议的创始成员之一，其要求美国一些最大的制造公司自愿签订契约，以快速提高其供应链中的3D打印能力。 剩余超过1.1亿美元的资金将投资GE Vernova（GE能源，新名称），旗下的3D打印公司也有机会获得其中很大一部分资金。2022年，GE Vernova与丹麦增材建筑领导者COBOD联手建造了世界上最大的混凝土3D打印车间来生产风能部件，前者成为COBOD的少数投资者。因此，相关的是，对GE Vernova的2000万美元投资将用于该公司位于佛罗里达州彭萨科拉的工厂的风力涡轮机生产。 在宣布对美国制造业最新近5亿美元投资的新闻稿中，GE和GE航空航天公司的首席执行官评论说：“我们今年进行的投资支持尖端技术，这将有助于推进下一代航空航天制造，确保我们的员工、我们的企业、行业以及我们的商业和军事客户在未来更加强大。” GE Vernova首席执行官补充说：“通过提高产能和现代化设施，GE Vernova将处于有利地位，可以进一步推动脱碳、增加电气化并引领能源转型。这些投资将确保我们的员工和设施准备好支持美国的能源独立和可持续发展目标，同时为公司的长期稳定和成功做好准备。” 该公司指出，这项投资在很大程度上是为了让GE公司能够最大限度的发挥其从《降低通货膨胀法案》中获得资金。基于这项投资，GE Aerospace和GE Vernova将增加1700多个职位空缺。 同时，这项投资旨在确保GE Vernova和GE Aerospace在分拆GE HealthCare之后，于2024年分拆为独立公司之前尽可能处于理想状态，GE在未来几年的转型对美国金融业的观察家来说尤为重要。通用电气通过为基础设施现代化支付如此高额的资金，使这一转型力求稳固。 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.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 2.GE发布分拆公司全新品牌标识，3D打印业务归属航空集团 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.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

2月22日，Relativity Space宣布其第一款“全”3D打印火箭Terran 1首飞时间为3月8日。笔者从去年六月一直关注其首飞日程变化，官方宣布的时间从2022年夏天，推迟到秋天，推迟到12月31日，推迟到2023年1月31日，推迟到2月28日，然后推迟到3月8日。笔者不仅抱怨，到底能不能飞？！ Terran 1有85%的零部件采用3D打印制造，其整个箭体和几乎所有发动机部件都是由直接能量沉积（内部开发的Stargate WAAM系统）以及金属粉末床熔融工艺3D打印。 Relativity Space公司发言人表示，Relativity已决定不进行静态点火测试。整个测试活动“显著降低了风险”，让公司有信心在没有第一阶段的另一场热火测试的情况下继续发射。该发言人补充说，该公司必须权衡继续发射和进行更多测试的风险，并且该公司已决定接受首次发射尝试中止的更高风险（莫名微笑）。 Relativity通过零件合并，使火箭零件数量减少了100倍 Terran 1虽然设计用于小型卫星市场，但也是Relativity正在开发的更大、完全可重复使用的Terran R火箭的技术探路者。该公司表示，该运载火箭的发射积压订单超过12亿美元，其中包括去年6月与OneWeb达成的发射该公司部分第二代卫星的协议。 本次发射以“GLHF”（祝你好运，玩得开心）命名。它是采用3D打印直接制造的最大飞行体，第一级有九个3D打印的Aeon发动机，第二级有一个Aeon Vac发动机，但火箭总体只有730个零件，目的就是要以极快的速度和极低的成本来开发和制造火箭。 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.Relativity Space推出第四代3D打印机，能水平打印超30米大型零件 2.NASA最新：转向AI设计任务硬件，借助3D打印推动太空制造能力 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.航空航天金属3D打印的工艺种类、技术成熟度及流程差异

在未来十年，金属3D打印将成为太空创新的最大推动力之一，而Launcher（美国）是该领域将3D打印用于火箭发动机和航天器制造的知名公司。根据2月21日的消息，Launcher已被一家名为Vast Space的公司收购。 Launcher成立于2017年，通过与Velo3D和AMCM等增材制造巨头合作开发高性能火箭发动机。3D打印技术参考曾经介绍，Launcher采用SLM技术制造了世界上最大的单体燃烧室，为小型卫星发射提供最低的推进剂消耗和发射成本，将多个部件合并为一个部件可以降低成本并实现高性能的再生冷却设计。 Vast Space是由法国加密货币亿万富翁Jed McCaleb所创立，其希望在近地轨道上建设一个人工重力的空间站，为到访的宇航员创造人工重力。根据2022年的资料，该公司的员工为20人左右。 Launcher在航天发射领域积累的经验无疑将成为Vast高风险任务的强大资产， 而前者的专业团队已有120多名成员。此次收购为Vast提供了一批成熟的人才，能够加速内部先进制造和开发能力以及航天器技术。此外，借助Launcher的Orbiter太空拖船和托管有效载荷平台，Vast计划今年进入轨道，以开发和测试其在轨空间站组件和子系统。 两家公司均未宣布收购的金额，但Launcher创始人将作为Vast总裁加入。对于被收购的原因，Launcher并没有透露太多，或许与业务量有所关联。 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.最新案例：包含众多先进材料3D打印组件的太空拖船项目成功实施 2.视频看懂Launcher 火箭发动机多部件采用3D打印制造 3.NASA最新：转向AI设计任务硬件，借助3D打印推动太空制造能力 4.3D打印一体化制造由AI算法设计的超复杂结构火箭发动机

近日，3D打印技术参考注意到，NASA透露了其正在使用人工智能（AI）进行太空任务组件设计的尝试，AI的参与不仅显著提升了组件的性能并使整个迭代过程大为缩短。 NASA表示，其已经在使用商用人工智能软件来协助工程师设计下一代航天器硬件，且将这些组件用于了天体物理气球观测站、空间天气监测器和太空望远镜的设计和建造，甚至火星样本返回任务等。由人工智能设计的航天器和任务组件完全不同于以往基于传统经验进行的设计，而更像是来自于科幻。它们重量更轻，能承受更高的结构载荷，并且开发零件所需的时间只是人类设计部件的一小部分。 将数月的工作压缩到几天或几小时内 材料工程师将由人工智能创建的设计称之为“进化结构”。在创建进化结构之前，计算机辅助设计 (CAD) 专家首先设置新对象的“禁区”参数，例如零件连接到航天器或其他仪器的位置，螺栓和配件规格，附属硬件和电子产品等。一旦定义了这些因素，人工智能就会将这些点连接起来，在短短一两个小时内完成复杂的结构设计。 人工智能辅助设计的先进结构 NASA的工程师将AI视为设计顾问，整个设计可以在人的监督下将数月的工作压缩到几天或几小时内。在传统的机械设计中，设计师会想出一个CAD模型来满足某些要求。然后，分析师将对其进行评估，这可能需要一周的时间。这个过程不断迭代，直到设计完成。最后，另一位专家将检查设计，确保它可以进行制造。 而生成式人工智能工具压缩了这个过程，它在内部自行完成所有这些工作，提出设计、分析、评估可制造性，在短短一个小时内进行30或40次迭代，而人的设计只能在一周内进行几次迭代。 EXCITE望远镜铝合金脚手架，弯曲的交叉加强结构旨在抵抗偏心力 工程师表示，与传统组件相比，这些进化的结构最多可减轻三分之二的重量，并且可以由商业供应商进行铣削加工。基于此，NASA可以进行原型部件的设计、分析和制造，并在短短一周内获得零件。与以往的工作方式相比，它的速度要快得多。 由AI设计的结构，还需要使用NASA的标准验证软件和流程对零件进行分析，以检测潜在的故障点。NASA工程师强调，由AI生成的设计仍然需要人的检查，因为有时算法会让结构过于单薄。但在应力分析之后，工程师发现由算法生成的部件没有人工设计所具有的应力集中，压力因素几乎比专家设计的零件低十倍。因此，AI实际上降低了风险。基于此，NASA已经在大量使用人工智能设计任务组件。 AI辅助设计+3D打印——NASA定制部件的理想解决方案 尽管很难确切知道生成式AI技术将在多大程度上成为NASA设计过程的一部分，但不可否认的是，这种设计方式将从根本上改变人类创造的方式。但3D打印又将在这个过程中发挥什么作用呢？ 测量和时域天体物理研究探索者 (STAR-X) 任务的结构支架NASA的工程师表示，“如果是汽车公司，你可能只会设计一种底盘结构并大批量生产，但NASA的需求并没有那么多，大量零件还需要定制。使用树脂和金属的3D打印将开启人工智能辅助设计的未来，使更大的组件成为可能，例如结构桁架、移动或展开的复杂系统或先进的精密光学器件。这些技术可以使NASA和商业合作伙伴在轨建造更大的部件，因为这些部件无法安装在标准运载火箭中，今后甚至可以在月球或火星上直接借助3D打印来制造零件。” 合并AI、3D打印以及外太空原位资源利用将提升太空服务、装配和制造能力。根据白宫科技政策办公室的相关国家战略和实施计划， 上述制造能力是美国太空基础设施发展的关键优先事项。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑。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.NASA借助AI开发出一种新型超高性能3D打印合金，耐温1093℃ 2.Fraunhofer：微结构级仿真可实现最佳3D打印工艺参数 3.视频：人工智能设计的超复杂结构火箭发动机3D打印过程 4.新技术使3D打印零件无损检测速度提高6倍，结果更精确

近日，3D打印技术参考注意到，美国空军研究实验室（AFRL）公布了一项关于3D打印用钛合金回收和低成本生产新粉末项目的合同，美国国防部 (DoD) 技术加速器的国家安全创新网络部门（NSIN）将提供高达50万美元的研发资金，矿业公司IperionX获得合作机会。 具体来说，该项目要求企业提交3D打印用Ti-6Al-4V粉末的回收方法提案，该方案需要具有低成本制造新粉末的特点。Ti-6Al-4V是金属3D打印使用最广泛的材料之一，尤其广泛用于航空航天领域。 钛废料 IperionX公司首席执行官评论说：“赢得这一挑战是美国空军对本公司专利钛技术的杰出认可。我们的领先技术能够以比现有工艺更低的成本有效回收钛废金属和其他金属粉末，我们期待与NSIN、AFRL和其他DoD机构密切合作，以鉴定并快速部署循环钛金属在关键防御领域的使用。” AFRL的材料工程师Calvin Mikler博士补充道，“IperionX真正理解了该项目的目的，并提出了一种独特的策略，将用过的钛粉和废料脱氧并再制造为适合3D打印的粉末，并用于制造航空级质量的零件。” IperionX制造的低成本钛粉 3D打印技术参考查询了该技术的钛合金低成本制造技术，这是一种氢辅助金属热还原工艺，它采用钛矿或废钛合金原料，以极低的能源强度生产钛粉，从而有可能在可持续的闭环中实现低成本、低碳排放的生产。该过程使用氢使Ti-O 不稳定，利用用Mg还原TiO2实现还原脱氧，形成满足工业需要的低氧含量的TiH2，然后通过行业标准方法将TiH2进一步加工成钛金属。 IperionX低成本钛粉3D打印的零件 去年，IperionX与美国能源部 (DOE) 和橡树岭国家实验室(ORNL) 合作，验证了该公司的Ti-6Al-4V 粉末在增材制造中的使用。IperionX 获得DoD和DOE 的批准预示着该公司在政府采购市场的未来，它还有可能成为其他关键经济领域不可或缺的一部分。 国内3D打印钛粉低成本制造技术 此前，3D打印技术参考曾经介绍过北京科技大学和南方科技大学在3D打印钛粉的低成本制造技术。 北京科技大学曲选辉教授团队陈刚副教授等研究人员，基于气-固两相流理论，创立了流化制备3D打印用低成本金属粉末的新方法：以传统工艺制备的低成本不规则形貌粉末（如氢化脱氢钛粉、还原钨粉等）为原料，在适当温度下，不规则形貌的粉末颗粒（固体）在流动气体（流体）作用下互相碰撞，呈现出流态化现象，颗粒间的冶金结合和塑性变形显著改善不规则粉末的形貌、球形度和流动性，并可以实现粉末流动性和杂质可控。 该工艺具有流程短、收得率高、能耗低、易于规模化等特点。流化粉末性能与球形粉末相当，成本较雾化球形粉降低60%以上，所制3D打印制品性能优异。采用SLM技术打印的纯钛流化粉成形件的氧含量为0.17±0.01wt.%，室温抗拉强度602±4.6MPa，断裂延伸率20.1±1.2%，这些数据和EOS给出的官方性能相当。 采用流化金属粉末制备的SLM成形件 基于该工艺制备的粉末能否用于SLM技术，最受质疑的是关于粉末的流动性问题。对此，北科大的研究人员发表了相关论文。研究指出，处理后的粉末相比原料粉具有更好的平滑度；除了形状的改变，5μm以下的细粉也显著减少，平均粒径从原料粉的28.6 μm增大到550℃处理后的33.9μm,这也意味着，流化处理对最终粒径范围和平均粒径的影响较小。在粉末的流动性方面，450℃处理后粉末的流动性为35.2±0.3s/50g, 它与已商用化的类似粒度范围的高球形度TC4具有相当的流动性，因此并不必过多担心铺粉的问题。 粉末原材料初始态和与处理后流化态的效果 粉末原料与处理后的形貌对比 该团队以低成本氢化脱氢粉末为原料，通过流化技术已经研制出了Ti、Ti-6Al-4V、TiTa、Nb521、NbTi等3D打印高熔点微细粒径金属粉末，供应给中国航发北京航空材料研究院、钢铁研究总院、北京隆源、上海第九人民医院等单位，应用于航天/航空发动机关键部件与医用植入体的3D打印成形，用户评价良好。该创新工艺荣获了第四届冶金青年创新创意大赛二等奖，第六届中国国际“互联网+大学生创新创业大赛”北京赛区二等奖。 南方科技大学严明教授课题组类似的钛粉成型方式。其采用的原始材料同样是氢化脱氢工艺制备的不规则、流动性极差的钛粉，与北科大不同之处在于，其采用的是机械球磨方式。球磨可以改变粉末的形状，机械合金化对材料性能具有潜在的影响机制。采用的氢化脱氢钛粉平均粒径为35μm，按照10:1的球料比进行球磨，并通以氩气防止钛粉发生氧化。在球磨过程中还需加入少量硬脂酸（至关重要），它对粉末颗粒的粉碎具有助磨效应，可以减小粉末颗粒对球磨体的粘附程度。硬脂酸的熔沸点较低，在钛粉打印过程中可以挥发去除。球磨过后，粉体呈近球形，均一度较好，流动性得到较大改善。 南科大团队处理前后粉末形貌对比，球形度显著改善 机械合金化也发生在球磨过程中，由于磨球碰撞，氢化脱氢钛粉表皮脱落会引入磨球元素，进而实现对氢化脱氢钛粉的成分改性。在优选的实施方式中，还可以在球磨处理过程中，掺入第二相粉体，以优化氢化脱氢钛粉的改性过程，使得到的近球形钛粉性能更加优良。 通过整形改性后的氢化脱氢钛粉在流动性和粒径方面是可接受的，已经具备了可打印性。采用整形改性后的氢化脱氢钛粉和优化的打印工艺，最终SLM成型件的性能远超EOS官方数据，其中抗拉强度达到900Mpa，延伸率20％，硬度也高于APC球形钛粉的打印件硬度。 END 从长远来看，增材制造比传统制造更适合处理回收材料，这仅仅是因为开始时浪费的材料数量要少得多。国际能源署 (IEA) 估计，为了实现2050年的目标，到2030年必须在清洁能源上花费4.5万亿美元。这些资金中的很大一部分很可能会用于建立先进制造和回收之间的联系。 如果不大幅度、迅速的扩大回收能力，要实现扩大3D打印的生产规模并降低碳排放的目标似乎是不可能的。废粉回收和再制造正是3D打印有可能在未来几年内获得更大规模投资的应用类型。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请获得授权。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.无支撑金属3D打印：VELO3D成功探索全球范围可重复、无差别制造 2.破除忧虑——采用金属回收废料制造的3D打印粉末能否符合规格 3.专题：粉末可回收性因素对金属增材制造的影响及提高粉末重复使用性的方法 4.增材制造用钛合金的种类、应用、粉末制备技术，及市场用量情况

铝合金因具比强度高、高导热、来源广、成本低等优点，成为汽车、航空航天、轨道交通等多领域应用最广泛的金属材料之一。随着增材制造技术的快速发展，多种类型的金属3D打印技术被用于铝合金成型研究和应用。本文内容，主要总结当前可用于铝合金3D打印的各种增材制造技术、特点及其应用方向。 1. 激光粉末床熔融 采用SLM/L-PBF工艺3D打印制造零件的最大优势在于能够制造高精度、具有良好表面质量的复杂几何结构。这些特点注定了其专有的应用领域，如具有更高换热效率的热交换器、轻量化的支架、蒙皮点阵结构等。这些零件采用3D打印制造相比传统工艺还减少了零件制造步骤、降低了成本并带来了更好的性能。 SLM制造高精度铝合金零件，散热器、拓扑优化构件、蒙皮点阵结构 采用该工艺制造的这些结构的零件几乎具有工艺排他性，即其他传统工艺或其他3D打印工艺均存在某些不足。但结构简单的零件则不需要使用这种工艺，成本是实现批量化制造的重要影响因素。因此，采用SLM/L-PBF工艺3D打印铝合金零件，多用于制造那些具有复杂结构且其他工艺难以实现的零件。 2. 电子束粉末床熔融 限于EBM技术本身的市场规模较小，关注度也受到了影响，但它是另一种可以打印铝合金的粉末床熔融技术。铝合金的电子束选区熔化 (EBM) 与激光熔化相比具有一些优势，如不受反射率的影响、零件表现出较少的热应力，对于易开裂的铝合金牌号打印具有较大优势。此外，真空条件还减少了材料氧化。因此，该工艺为铝合金的制造提供了巨大潜力。 3D打印技术参考通过清研智束了解到，采用EBM打印铝合金的塑性会远远好于SLM成型的，但强度会低一些，通过固溶和时效处理则可以改善。该技术打印铝合金还有一些不足在于零件的表面质量比较差，因此对于具有内流道及精密的零件可能并不适用，更合适制造传统加工难以制造的具有特殊复杂曲面的结构。此外，EBM技术的打印尺寸往往有限，结合其他因素，采用该技术制造铝合金零件的应用场景受到很大限制。 3. 粘结剂喷射3D打印 采用粘结剂喷射3D打印铝合金存在很大困难，这是因为其易氧化，且在后续的烧结过程中易发生反应，这是该工艺打印铝合金的一大挑战。实际上，铝合金也未广泛应用于MIM行业。不过，通过对整个生产流程和材料的优化，铝合金的粘结剂喷射3D打印取得了突破。 2021年，ExOne、Desktop Metal、理光均宣布实现了铝合金粘结剂喷射3D打印。在材料方面，Uniformity Labs开发了可进行高浓度烧结的低成本6061铝，Equispheres正在开发专为粘结剂喷射量身定制的AlSi10Mg粉末。在应用方面，则吸引了福特公司的参与。 理光使用粘结剂喷射3D打印的铝合金零件 铝合金粘结剂喷射3D打印工艺一旦成熟，市场应用潜力是巨大的，可用于电动汽车、电动飞机零部件3D打印制造，创造新的价值，但目前还未见到真实应用的报道。 4. 激光/电子束能量沉积工艺 激光能量沉积采用粉末或丝材实现金属材料的堆积成型，对于铝合金而言，由于其高导热、高反射、易氧化等因素，采用激光能量沉积制造实际上多有不便，但仍然有很多研究正在试图解决这些制造难题。 使用该技术进行铝合金沉积的较为知名的是工业级3D打印机生产商Optomec，其公司基于LENS定向能量沉积（DED）系统实现了铝合金修复。该公司表示，这项创新技术可用于沉积任何种类的铝合金材料，包括其专门为提高增材制造加工性能而开发的铝合金。 该工艺的发展为交通运输和航空航天工业提供了一种新的加工途径，即可以利用粉末冶金的DED工艺对复杂的铝合金零件进行修复。此外，使用Optomec的LENS同步五轴系统可以直接加工具有复杂几何形状的铝合金零件，而无需任何支撑结构。铝合金在极低的氧气浓度和湿度的可控工作箱中沉积，从而确保制造出具有优异机械性能的部件。除使用激光外，也可采用电子束实现铝合金熔丝增材制造。 5. 电弧增材制造 电弧增材制造以金属丝为原料、电弧作为热源，可进行大尺寸金属零件快速、高效制造。同时，基于该工艺的设备简单、材料利用率高、成本更低。目前，该工艺已成功用于制造Ti6Al4V、钢、In718等材料。特别的，它可以处理对激光高度反射的金属，如铝合金和铜合金，能够满足大尺寸铝合金部件的生产需求。我国航天领域对电弧增材制造铝合金大型构件的应用有多项报道。 但3D打印技术参考此前曾介绍过，由于电弧具有方向性，难以像激光那样实现精准聚焦，因此熔化轨迹不精细、层堆积导致表面非常粗糙。成形形貌的控制是金属零件增材制造技术的主要瓶颈，因此该技术的使用需要配合后处理机加工。 电弧增材制造的铝合金零件 由于相比于激光更为高效的材料沉积效率，电弧沉积已经成为如今制造大型铝合金构件的重要增材制造技术，受到国内外航空航天领域用户的广泛重视、开发和应用。 6. 搅拌摩擦增材制造 搅拌摩擦增材制造是基于搅拌摩擦焊的原理发展而来，该工艺不需要高能热源也不需要气体保护，可以使用板材、旋转棒料和粉末规格的材料，利用搅拌针与连接件的搅拌摩擦产生热量软化连接处的材料，再通过轴向的压力使得材料连接在一起。此外，由于成形过程中不存在金属的熔化/凝固过程，材料在成形过程中不会产生与熔化相关的热裂纹、气孔等冶金缺陷。而正是由于成形温度低且成形发生在材料内部也不会受外界影响造成材料氧化等问题，生产过程可以在露天环境中进行，所制造的部件的尺寸显著增加。 该工艺适合制造铝合金大型构件，且具有很高的沉积速率，特别适合于航空航天领域，可用于制造燃料贮罐。 Meld Manufacturing采用搅拌摩擦焊制造的铝合金大型零件 美国Meld Manufacturing公司已经使用该工艺在大型卡车和国防装甲车辆的维修中获得应用。 7. 冷喷涂 冷喷涂增材制造技术是一种基于高速粒子固态沉积的涂层制备方法。喷涂粒子在固态下碰撞基体，经过剧烈的塑性变形而沉积形成涂层，同时对基体不形成热影响，可作为近净成形技术直接喷涂制备块材和零部件。 冷喷涂是实现铝合金沉积的重要制造技术，能够用于大尺寸、高端应用领域的零件修复。 冷喷涂用于铝合金零件修复 于2022年科创板上市的超卓航科是该技术的重要代表性企业，攻克了高强铝合金高压冷喷涂增材制造技术，制备的铝合金涂层可逐层堆叠，材质更致密，涂层强度提升至400MPa的水平，满足了高端应用修复要求，实现了冷喷涂增材制造技术从零部件腐蚀损伤再制造向结构件疲劳裂纹修复再制造的跨越。 8. 超声波能量沉积 超声波增材制造（UAM）是基于传统的 “超声波焊接”工艺，利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。而当这种焊接方式被应用到3D打印机上时，也就成就了这项新的3D打印工艺——“超声波增材制造”。 超声波增材制造采用金属薄片为材料，能够实现真正冶金学意义上的熔合，并可以使用各种金属材料如铝、铜、不锈钢和钛等。UAM的制造过程包括通过超声波逐层连续焊接金属片，并不时通过机械加工来实现指定的3D形状，从而形成坚实的金属物体。通过结合增材和减材处理能力，UAM可以制造出深槽、中空、栅格状或蜂窝状的内部结构，以及其它复杂的几何形状，这些结构和形状通常无法使用传统减材制造工艺完成。此外，该技术的重要优势是能够制造多金属零件。 Fabrisonic采用UAM工艺3D打印的6061铝合金卫星热交换器 铝合金超声波增材制造技术还存在一些不足，由于目前超声波功率的限制，只能对厚度较小的铝箔进行快速成形，未来需要大幅提高超声波换能器的输出功率，实现大厚度和高强度金属板材的增材制造。 9.液态金属3D打印 液态金属3D打印解决方案通过将铝合金焊丝熔化，借助磁场精确的将液滴沉积在构建平台上并凝固，实现零件的叠层制造。这是一种基于熔融金属磁流体动力喷射的打印方法，通过利用磁场感应的压力梯度喷射液态金属液滴。根据3D打印技术参考查询到的资料，打印机控制器以预定的速率将金属丝送入陶瓷喷嘴，陶瓷喷嘴被电阻加热将铝丝熔化并在喷嘴中储存；喷嘴的周围围绕了电磁线圈，将电流脉冲施加到铜线圈上，可产生瞬态磁场，场感应与循环电流耦合，产生洛伦兹力，对熔融金属产生的压力可使液滴从喷嘴中喷出。 液态金属打印中的温度梯度和冷却速率并不像基于激光和电子束的3D打印工艺中那样极端。由于喷嘴和基板之间的间隔很小，液滴在撞击前有时间冷却。与后两种工艺相比，较小的温度梯度和冷却速率可能意味着遇到的缺陷更少，如孔隙率。然而，对于液态金属3D打印，仍然需要进行优化，以实现成本、分辨率和构建时间等因素的最佳组合。需要调整的参数包括温度、喷嘴尺寸、喷嘴与基板之间的距离。此外，还需要进行后处理来获得所需要的表面特征。构建的分辨率受液滴大小等因素的影响，影响液滴大小的因素又包括喷嘴的大小或直径、液滴喷射的速度以及单次射流是包含一个液滴还是多个液滴。 施乐液态金属3D打印的铝合金零件 2022年7月，施乐液态金属3D打印机被安装在美军黄蜂级两栖攻击舰第2号舰上——这是美国海军舰艇上部署的第一台金属增材制造装备。 END 本文总结了众多可用于铝合金3D打印的工艺类型特点及应用方向。总的来说，铝合金材料3D打印技术的类别较为明显——制造高精度小尺寸零件（以SLM为主）、低成本批量小尺寸零件（以Binder jetting为主）和快速高效制造大尺寸零件。通常，高效的沉积速率会对特征分辨率和复杂性产生不利影响，关键的配合表面、孔、法兰或关键特征，必须进行后处理加工，额外的后处理步骤会增加成本。 铝合金是仅次于钛和镍的第四大最受欢迎的合金，2021年出货量为249.7吨，与2020年相比增长了36.7%。到2030 年，它们将成为第三大最受欢迎的合金。如果粘结剂喷射技术被证明能够熟练地打印铝合金实现批量生产，那么铝需求的增长可能会更加显著。 注：本文内容由3D打印技术参考创作，转载须授权。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.无支撑金属3D打印：VELO3D成功探索全球范围可重复、无差别制造 2.NASA验证用于深空任务的第一台全尺寸3D打印旋转爆轰火箭发动机 3.高性能铝合金3D打印粉末之宝航多级别材料与应用场景 4.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

采用单一的数字打印文件，在世界范围内不同地点、不同3D打印机上产生相同的结果，对几乎所有金属3D打印设备商来说几乎都难以保证。然而，这一情况的实现，将使可扩展生产成为可能，制造商才会有信心在现在和将来的任何时候，在任何类似的机器上制造出符合规格的相同零件，而不需要额外开发。 即便金属3D打印已经成为航空航天这一高端应用领域不可或缺的重要技术，但直到现在，几乎没有金属L-PBF供应商能够在全球范围内实现可重复的3D打印分布式制造。 基于此，能源领域高端制造商IMI Critical和Velo3D携手合作，探索了金属3D打印可重复分布式制造的可行性。该项目的目标是证明Velo3D Sapphire打印机可以解决许多3D打印平台一直在努力解决的生产可扩展性和就绪性问题——使用相同的打印文件在不同的打印机上生产符合规格的相同部件，而无需任何进一步的开发工作。如果成功，这将使IMI Critical 确认可以采用该技术扩大生产规模，使用相同的打印文件在世界上任何Sapphire打印机上可靠的生产相同零件。 IMI Critical和Velo3D通过在三个不同国家、六个地点的装备，打印完全相同的节流阀来实施该项目。该部件是用于注水井的高压流量控制装置，传统上通过机械加工和钎焊等方式制造，用于防止侵蚀、噪音和振动问题，基于3D打印的优化设计提高了该部件的性能。 IMI Critical此前已经使用Velo3D的打印机进行了相关产品的制造，而开展分布式制造项目的探索，则是为了验证能否依赖这一新技术扩大生产规模。该公司新产品开发总监Steve Freitas表示：“从最终确定新阀门设计，到决定在不同地点打印更多零件，这一年的等待让该产线上的每个人充满焦虑。而在产品开发一年之后，在没有对设备进行额外开发、认证的前提下，再次批量生产零件，谁也无法确认它能否符合规范。” Velo3D的打印文件包括3D打印的整个指令集，从IMI Critical的PLM系统中提取，安全的发送到三大洲的六个制造基地（四个在美国，一个在亚洲，一个欧洲），并与在Velo3D总部的打印结果进行对比。 该项目的实施方式 在每个站点，Velo3D Sapphire系统都经过一系列校准检查，确保可预测和一致的打印结果。3D打印技术参考此前曾经介绍，Velo3D配备了一键式校准解决方案，只需点一下按钮，校准程序就可以对打印机的精度和一致性进行检查；在工作过程中，系统也会每隔几层自动检查激光对准情况，从而在出现问题之前消除任何漂移。除此之外，每次构建之前系统还会自动检查耗材的级别或寿命，并在机器监视器上显示相关信息。 锁定的“GoldenPrintFile”被加载到每个Velo3D Sapphire系统中，同时无法更改激光指令参数集。原始打印文件没有任何改动，使用Velo3D的打印准备软件Flow分配的基于特征的参数创建。根据3D打印技术参考此前的介绍，在打印工艺方面，Velo3D在系统中配置有超过20种标准化的参数组合，用户只需要在Flow预处理软件中点一下按钮就可以自动根据零件的特征选择合适的工艺参数。这样可以节省数月的开发时间，并减少对专业技术人员的需求。 每个构建包含两个部分，并在现场打印。校准过程和打印执行质量均由嵌入在每个Sapphire系统中的Assure进行监控。Assure质量保证软件可以逐层提取和跟踪数据，从而可以对机器的运行状况进行详尽记录，监视构建过程的任何缺陷确保生产质量，并最终提供详细的构建报告。 构建报告由Assure自动生成，它从监控构建的800多个传感器收集数据——确保每台机器上的每个构建都在过程控制限制内一致执行。对于所制造的零件，从Assure收集的数据符合相关规定的要求，并无缝集成到OEM的质量体系中。 每次构建后，都会从零件上去除多余的粉末。 将部件消除应力并从构建板上取下，在同一位置进行额外的热处理和机加工。 对零件进行严格的质量控制，包括尺寸检查、机械测试和流量测试。 IMI Critical和Velo3D通过在六个地点和三个不同的国家打印相同的认证部件来证明分布式制造。 结果 完成上述步骤后，将12个打印部件（六个生产地点各有两个部件）的数据整理完成。最终得出的结论是，机械测试和流动测试以及材料试样的破坏性和非破坏性评估表明，所有部件在冶金和功能方面均符合IMI的设计和性能规范。 Velo3D技术业务开发总监ZachWalton表示：“我们现在有信心，无论是两周后还是两年后，将来都可以在这些供应商中的任何一家打印相同的打印文件。”“数字产品定义在API20S中被阐明为复制增材制造组件所需的数据集合，与项目最初的结果相比没有变化，这证明了无需重新认证或重新开发——这对O&G来说是一个巨大的胜利以及其他试图部署分布式制造的行业。” 这些结果表明，使用先进的粉末床激光熔融(LPBF)金属3D打印技术可以实现可重复的分布式制造。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载须授权。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.Velo3D 推出8激光器超大幅面金属3D打印机 2.不加支撑、多层堆叠，让金属 SLM 3D打印更灵活，并实现大规模制造 3.百台设备全部就位！西发公司增材制造产业化平稳推进 4.2022年3D打印技术参考精选技术文章推荐

近日，3D打印技术参考注意到，NASA的一个推进工程师团队开发并测试了NASA的第一台全尺寸旋转爆轰火箭发动机(RDRE)，这是一种先进的火箭发动机设计，可以显著改变未来推进系统的制造方式。 旋转爆轰火箭发动机与传统火箭发动机的不同之处在于，它使用称为爆震的超音速燃烧现象产生推力。与当今的推进系统相比，这种设计使用更少的燃料产生更多动力，并有可能为人类着陆器和行星际飞行器提供动力，使其到达月球和火星等深空目的地。 资料来源：美国宇航局 该发动机基于3D打印工艺设计和制造，点火十几次——总持续时间将近10分钟，证明了其可同时承受爆炸产生的极端高温和高压环境，从而实现了主要测试目标。 旋转爆震发动机的概念（来自橡树岭国家实验室）‍ 3D打印技术参考注意到，该旋转爆轰火箭发动机采用NASA开发的GRCop-42铜合金与粉末床熔融3D打印工艺制造——使发动机能够在极端条件下运行更长时间而不会过热。根据此前的分析，该合金中使用了铬和铌，使其在高温下仍能保持强度，同时具有优异的抗蠕变性能和低周疲劳寿命，所有这些特性对于火箭发动机部件具有重要价值。 3D打印技术参考曾详细介绍过该材料的工艺开发过程，研究发现，GRCOP-42是一种易于打印的合金，可以制备完全致密的部件。2019年，NASA研究人员宣布成功完成GRCop-42（Cu-4 % Cr-2% Nb）粉末的改造和工艺开发，该材料旨在替代此前的GRCop-84，它可以在保证同等高强度的前提下，大幅提高导热系数，而且比当前燃烧室内衬用合金NARloy-Z的导热率还要高。 2022年5月，Velo3D宣布旗下Sapphire系列打印机完成了针对GRCop-42铜合金的认证。Velo3D给出的材料性能显示，在50μm的打印层厚下，材料密度为8.79g/cm³，致密度超过99%；打印态（垂直方向）室温拉伸强度533Mpa、屈服强度296Mpa，延伸率23.8%；经热等静压后，拉伸率达到34.1%   Sintavia无须热等静压实现GRCop-42的高性能 NASA GRCop-42机械测试样件分布图 测试期间实现的其他里程碑包括深度节流和内部点火的成功性能。这次成功的演示使该技术更接近于用于未来的飞行器，并使NASA和商业空间能够将更多的有效载荷和质量转移到深空目的地——这是使太空探索更具可持续性的重要组成部分。得益于NASA最近在RDRE方面取得的成功，NASA工程师正在进行后续工作，以开发完全可重复使用的10000磅级RDRE，以确定与传统液体火箭发动机相比的性能优势。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑。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.视频：3D打印米级构件，Atlas超大幅面、高速增减材一体解决方案 2.高性能聚合物3D打印在石油、天然气行业有重要应用 3.视频：用于高超声速客机的发动机点火震撼测试 4.俄罗斯科学家借助3D打印开发出青铜钢新合金

文章来源：增材制造技术前沿（点击） 作者：AM-Insights 1月20日，日本尼康发布通知表示，其已完成针对知名金属3D打印设备商SLM Solutions的收购，并将在当日起的5个银行工作日内（最迟2023年1月27日）实施收购要约和债券要约的结算。结算完成后，SLM Solutions及其子公司将成为尼康的合并子公司。 SLM Solutions成立于1996年，一直是激光粉末床金属3D打印技术的重要领导者，开辟了一系列引领技术发展的新概念——如无粉末暴露循环和在线材料添加系统、自动化生产线、颠覆业内认知的超多激光系统等等。SLM Solutions是最早一批将这些概念变为产品的公司之一，也是业内创新的重要风向标。时至今日，该公司的任何动态仍然在业内备受关注。 SLM280粉末循环 SLM Solutions 12激光金属3D打印机SLM Solutions自动化生产线 尼康将增材制造视为核心增长动力 对于尼康来说，数字制造已被设定为其中期管理计划中的核心增长动力。该公司的数字制造业务战略纲要提到，预计到2030年，航天行业迫切需要形状复杂且高精度零部件，而汽车行业将专注于为电动汽车和其他产品减轻重量。尼康将通过为终端产品、部件提供增材加工和裂解加工方案来应对这些挑战。 而收购SLM Solutions，将会使尼康在不断增长的金属增材制造领域获得品牌影响力和市场份额，获得SLM Solutions的多元化客户群，以及经验丰富的管理层和技术团队。 简单说，尼康的目标是通过提供“创新制造解决方案”，成为金属增材制造领域的全球领先企业。通过收购SLM Solutions这家已经向全球销售了750多台金属增材制造设备的公司，尼康相信将顺利实现这一目标。 收购SLM Solutions是尼康战略计划的重要一步，而在此前，尼康已经推出了自己的定向能沉积系统，同时投资了Hybrid Manufacturing Technologies Global, Inc.和Optisys，并收购了Morf3D，这些公司则专注于航空航天关键零部件增材制造。这也意味着，尼康在收购SLM Solutions之前，已经为要收购的技术找好了应用。 通过收购SLM Solutions，尼康朝着2030战略愿景迈出了关键的一步。 SLM Solutions去年业绩强悍 2022年11月，SLM Solutions发布消息称，其前9个月的业绩获得显著增长，公司的订单量与2021同期的4280万欧元增长46.5%至6270万欧元，而且连续第四个季度报告了有史以来最大的未完成订单，并重申其先前发布的2022财年收入指引“至少1亿欧元”的目标，这与其他公司相比形成强烈反差。 继续引领技术发展方向 作为行业内重要的创新者，SLM Solutions的一举一动都备受关注。 2022年9月，美国空军开始了一项新的资助计划，授予美国一家非营利的应用科学研究组织CTC（Concurrent Technologies Corporation）520万美元，开发“世界上最大”的粉末床熔融金属3D打印机，后者将与分包商SLM Solutions美国办事处合作进行这一研究计划。为了满足美军对3D打印更长部件的需求，CTC选中了已经在效率、尺寸和应用方面具有成熟技术的SLM Solutions NXG XII 600激光粉末床熔融金属3D打印机，来开发新型的Z轴达1.5米的新装备——NXG XII 600 E。 这台配备了12台激光器的设备是业内首台商业化的超多激光粉末床金属3D打印机，在推出之时引起业内轰动。美国空军研究实验室资助这一项目的原因是可借助SLMSolutions的系统打印更大尺寸的高温材料，因此而制造的部件能够承受国防、航天和航空工业的极端性能要求。 2022年11月，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3.0x 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。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 。 END 尼康作为一家全球知名的相机厂商，在发展前沿光电技术和精密设备方面的经验积淀也非常丰厚，其产品与解决方案涵盖了数码相机以及FPD、半导体光刻系统、显微镜和测量仪器等工业精密设备。未来，SLM Solutions将在尼康的数字制造战略中扮演不可或缺的角色。 随着尼康对SLM Solutions的收购，后者新的金属3D打印技术无疑会助力日本太空和军事工业的发展。 注：本文内容由增材制造技术前沿创作，转载已获取授权。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.全球摄像设备巨头「尼康为何要收购金属3D打印机制造商」SLM Solutions 2.25吨零件：区域金属3D打印制造商Seurat获得大批量制造订单 3.2022年3D打印技术参考精选技术文章推荐 4.3D Systems专家总结2022年塑料和金属3D打印取得的创新

2023年1月3日，SpaceX一枚猎鹰9号火箭成功执行小型卫星专用的“运输者-6”（Transporter-6）拼车发射任务，其中就包括Launcher的Orbiter卫星运输工具（可称为太空拖船）。该运载工具旨在以最低的价格将卫星精确定位在轨道上。此前，完成这项任务需要专门的发射，与拼车发射相比，成本可能高出10倍。 Launcher的Orbiter卫星运输工具（释放部分） 3D打印技术参考同时注意到，由于3D打印能够提高性能或缩短零件交货时间，Launcher在任务开发过程中使用了大量的3D打印部件，制造材料包括铝F357、Ti6AI4V以及Inconel718。 包含众多3D打印组件的太空拖船 贮罐（Tit6AI4V）：单个部件打印，内部无支撑，为主要和次要结构的燃料箱。 推进器支架（铝F357）：用于固定推进器歧管组件。 推进器歧管（铝F357）：用于姿态控制和位置保持，为轨道飞行器发动机提供燃料。 轨道飞行器发动机喷射器(Inconel®718)：混合推进剂以在发动机燃烧室中燃烧。 轨道飞行器发动机室(Inconel®718)：用于改变轨道的主发动机，以定位Oriber，从而将有效载荷正确的放置到特定轨道上。 推力结构（Ti6AI4V）：支持Orbiter发动机和万向节组件。 弹簧外壳（Ti 6AI4V）：用于连接轨道飞行器和运载火箭的分离系统的弹簧。 星形相机挡板（铝F357）：用于精确导航，使轨道飞行器保持在轨道上。 通过3D打印，Launcher能够快速迭代并大大缩短这种卫星转运装置的开发时间。这种快速迭代是使用3D打印开发空间应用的最大优势之一。用户无需为修改后的零件开发新工具，只需更改设计文件并打印新设计即可。设计完成后，金属3D打印也使公司能够快速提高产量。 轨道飞行器试验台与推力矢量控制和称重传感器集成 在未来十年，金属3D打印将成为太空创新的最大推动力之一，Launcher是该技术如何帮助企业对社会产生重大影响的典型例子。Launcher是航天领域将3D打印用于火箭发动机和航天器制造的知名公司，3D打印技术参考此前曾有多篇文章介绍其采用新技术进行相关应用开发的案例。 Launcher还使用Velo3D的金属3D打印解决方案为其E2火箭发动机生产关键部件，E2火箭发动机是一种闭式循环多级燃烧发动机，为其轻型运载火箭的第一级提供动力。这种高效发动机使小型低成本火箭能够携带相对大量的有效载荷。 E2火箭发动机 通过利用最新、最先进的制造技术，太空初创公司正在使用更新和更为优化的运载火箭向太空运送有效载荷，从而使太空发射更为经济实惠。回顾过去十年，会发现人类明显增加了将有效载荷送入太空的数量和速度。 相比上世纪七八十年代，许多现代火箭发动机将每公斤的发射成本下降了多达90%，这要归功于新的制造技术以及新的设计。通过有效利用两者，大大增强了轨道发射系统的运载能力。 3D打印的贮罐展示 3D打印的贮罐展示 3D打印在制造下一代火箭发动机方面发挥着重要作用。相反，当今一些最尖端的火箭具有复杂的几何形状，可提供真正的性能优化，并且由主要为太空应用开发的高性能的3D打印金属材料制造而成。 一个非常明显的现状是，几乎所有新的航天公司都在使用3D打印来生产关键任务组件。一些应用包括涡轮泵、燃料喷射器、热交换器和再生冷却推力室以及喷嘴等。即使是像NASA这样的传统太空组织，也在探索依赖3D打印来推动创新。 3D打印的发动机 金属3D打印为航空航天工程师带来的是能够在不为了可制造性而影响设计的情况下生产零件。通常，工程师需要更改性能最优化的设计，因为它们太复杂或成本太高，无法使用传统制造技术可靠的生产。 使用金属3D打印，工程师可以摆脱这些限制。然而，这项技术不仅用于生产发动机，还用于制造航天器和卫星部件。 如今的航天活动，人类最终到达火星变得越来越有希望，借助于3D打印，这一进程无疑会被加速并更为可行。 注：本文内容由3D打印技术参考创作，转载须授权。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3D打印技术参考精选技术文章推荐 2.精彩总结：2022年十项有影响力的3D打印技术研究成果 3.俄罗斯科学家借助3D打印开发出青铜钢新合金 4.3D Systems专家总结2022年塑料和金属3D打印取得的创新