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

12月9日，首次实施中国运载火箭海上热发射的捷龙三号火箭首飞成功；12月16日，长十一火箭成功发射。这两型火箭均由火箭院抓总研制，其中多种构件采用3D打印技术制造，更有尺寸超过一米级别的零件。 本文内容获火箭院官方相关部门授权发布，将介绍在这两型火箭上3D打印技术的应用。 捷龙三号火箭3D打印构件： 2件卫星支架+1件过渡段产品 2件卫星支架用来放置本次任务发射的14颗卫星，1件过渡段产品用来连接卫星支架和火箭其他部件。 “捷龙”映日（来自中国火箭公司） 长十一火箭3D打印构件： 1件端框+8件支撑杆 它们是卫星支架的组成部分，卫星支架采用的是杆系框架结构设计，即上下端框加中间超薄壁支撑杆结构。 长十一火箭（来自火箭院） 这些构件是火箭院首都航天机械有限公司与总体设计部通力协作的成果。其中捷龙三号火箭的卫星支架和过渡段产品的成形应用的是电弧熔丝增材制造技术；长十一火箭卫星支架的端框和支撑杆的成形应用的是电弧熔丝增材制造技术和激光选区熔化增材制造技术。 电弧熔丝增材制造技术从传统的弧焊发展而来，用电弧热将丝材熔化并按预定轨迹逐层堆积成金属结构件。 激光选区熔化增材制造技术主要用于中小尺寸复杂金属构件的一体化近净成形，如发动机零部件，一体化舵翼，管路阀门，点阵套筒等产品，也可用于防隔热、抗冲击等先进结构的制备。 为什么“打印”这些构件？ 首都航天机械有限公司工艺员张睿泽介绍，卫星支架产品技术状态多变，确定时间较晚，而传统铸造、锻造需要模具，工序多、流程长，难以满足高密度发射的紧张周期要求；应用3D打印技术可快速响应，不仅极大缩短了产品交付周期，而且一体化程度更高，结构减重效果明显，能够满足短周期、低成本的发射需求。 以捷龙三号火箭为例，该火箭搭载14颗卫星，数量多且状态各异。使用电弧熔丝增材制造技术打印卫星支架能够充分发挥小批量、多品种产品柔性生产的特点，可实现复杂结构件的整体制造，提高承载效率。单件产品毛坯成形周期仅为15天，较传统制造方式周期缩短50%以上，为后续各工序环节争取到了宝贵的时间。 以长十一火箭为例，端框和支撑杆全套产品打印周期仅为12天，不仅保证了产品尺寸精度要求，还在满足承载条件下将重量减至最轻。 “打印”这些构件攻克了哪些难题 作为14颗卫星在火箭上的“座椅”，捷龙三号卫星支架直径达1.4米，高度近1米，重量达120千克，整体呈大尺寸弱刚性结构，对成形过程及后续热处理过程的变形控制提出了更高的要求。 技术团队突破了“变形控制+在线测量调整”的大型壳体增材制造变形控制技术，实现毛坯产品尺寸偏差单边小于2毫米。对毛坯产品进行适应性工艺设计，有效调控热处理过程中的变形，实现了无工装变形控制，节约了大量一次性成本。应用了独立研制的以“机器人+变位机”为核心的高效电弧熔丝增材制造系统及自主研发的电弧增材制造路径规划、离线编程与运动仿真软件，成功解决了大型复杂壳体成形难题。 长十一火箭卫星支架的端框呈薄壁方框类结构，幅面尺寸达到1.3米×0.8米，对成形过程中的变形控制提出了较大挑战。 技术团队通过对成形路径的优化及变形量预测，结合对自研的平面协调运动软件功能升级，保障了尺寸要求。长十一火箭卫星支架的支撑杆呈大尺寸V型中空多联通薄壁圆管结构，采用钛合金材料，近600毫米长的支撑圆管壁厚仅为1.2毫米，变形开裂控制风险极高。技术团队通过优化工艺结构、辅助支撑、变形补偿等方式，有效控制了变形，保证了尺寸精度要求，并在满足承载条件下将重量减至最轻。 截至目前，火箭院首都航天机械有限公司已有12件电弧增材产品成功通过了飞行考核，成功率达100%。 除电弧熔丝增材制造技术和激光选区熔化增材制造技术外，火箭院首都航天机械有限公司在3D打印火箭部件方面，还有激光熔化沉积增材制造技术。 激光熔化沉积增材制造技术主要用于大尺寸难加工金属毛坯的制备，如运载火箭捆绑支座、平台支架、舵翼骨架、异形舱体等，亦可实现发动机构件的修复。 后续，火箭院首都航天机械有限公司将与总体设计部继续通力协作，推进3D打印在火箭设计制造中的应用，为航天产品高质高效制造添砖加瓦，为建设制造强国、质量强国、航天强国贡献力量。 注：本文内容发布已获火箭院官方相关部门审核和授权。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年国内3D打印领域被广泛关注的十大重要事件 2.2022年 | 国内外20余款重量级金属3D打印新设备看点 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.视频：航空航天巨头赛峰集团斥资8000万欧元开设新3D打印园区

2022年已经进入尾声，本年度国内3D打印技术领域又经历了不凡发展的一年。本期内容主要总结那些引起行业广泛关注的事件，涉及行业应用、技术发展、与本行业相关的国家政策以及社会层面的关注，共十一件。 1. 北京冬奥火炬采用3D打印技术 北京冬奥会“飞扬”火炬于2022年2月2日开始传递。根据中国石化官方发布的消息，火炬首次采用耐高温碳纤维复合材料制作外壳、氢能源作燃料；根据新华网的介绍，火炬飘带采用了金属3D打印工艺。“飞扬”火炬科技含量极高，实现了材料创新、能源创新和工艺创新。 “飞扬”火炬的数量达到了1200支。火炬形状看似简单，却有着异性的曲面结构，3D打印自由制造的特点使其制造没有难度且效率极高。然而，即便精度最高的SLM技术也难以达到光滑的表面质量，配合传统工艺成为必然，这也成为金属3D打印技术在实际应用中结合传统工艺的经典案例。3D打印技术参考从铂力特发布的相关文章中注意到，该公司曾协助中国航天科工集团三院三十一所，承担了水下传递火炬的研发和制作，并助力实现了批量制造。 2.工信部组织征集并公布36项增材制造典型应用场景 3月23日，工信部发布相关通知指出，为贯彻落实《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，推动增材制造更好服务经济社会发展，工业和信息化部组织征集增材制造典型应用场景，形成可复制可借鉴的成果，引导用户单位与增材制造企业加强合作，研发应用更加适配行业需求、更加先进适用的增材制造专用材料、装备和应用技术解决方案。 8月2日，首批增材制造典型应用场景名单被公布，涉及的应用场景涵盖包括工业、医疗、建筑、文化在内的四领域36项，由装备制造/服务商以及应用单位组成，且均在所属领域处于领头羊的地位。在装备制造/服务商方面，有铂力特、华曙高科、汉邦科技、鑫精合、镭明、峰华卓立、共享以及中瑞、盈普等；应用单位包括三大航空航天集团、北医三院、唐都医院、匹克体育、中国商飞、长安汽车、潍柴、李宁（中国）等。 3. 某高校实验室铝粉爆燃事件，3D打印实验安全性引关注 4月20日，某高校材料学院发生一起爆燃事故，一名博士研究生严重受伤，事故疑似因实验室铝粉爆炸。虽然与直接3D打印实验无关，但却引起本研究领域学生对实验安全的关切。 3D打印的重要材料——钛和铝等均是活泼金属，这些材料可燃，因此会像粉尘一样爆炸。钛和铝的燃烧速度也非常快，并会产生极高的温度和压力，因此需要格外小心。实际上，金属3D打印的每个阶段都会产生不同的污染源（或物质）进而会造成特定的危害。 4.人社部发布增材制造工程技术人员新职业 2022年6月14日，人力资源和社会保障部发布了最新职业信息公告，「增材制造工程技术人员」等18个新职业信息作为第一批向社会进行公示。人社部同时给出了增材制造工程技术人员的定义及其主要工作任务，从事增材制造技术、装备、产品研发、设计并指导应用的工程技术人员均被包括在内。 后续，人力资源社会保障部将会同有关部门组织制定新职业标准，同时面向社会广泛征集新职业标准或评价规范，指导培训机构依据国家职业标准开展培训。这是即2020年5月人社部能力司将“增材制造设备操作员”拟定为新职业后，人社部对3D打印行业就业人员清晰定义及行业认可跨出的重要一步。 5. 黄奇帆：3D打印是形成未来万亿美元级别市场的“五大件”之一 6月25日，由中国人民大学国家发展与战略研究院、中国人民大学经济学院和中诚信国际信用评级有限责任公司联合主办的中国宏观经济论坛（CMF）季度论坛（2022年中期）在线上举行。该论坛是中国宏观经济研究领域最有影响力的智库之一。 重庆市原市长、复旦大学特聘教授黄奇帆在会上指出，今后二三十年，能够形成万亿美元级别市场的“五大件”大体上现在已经初现雏形，3D打印是其中之一。要积极进行前瞻性布局主动出击，围绕这些重点产业形成一批国内具有全球竞争力的产业链集群，形成一批能够在全球去布局的龙头代工组织企业，特别是能够形成四五个新产业的链头企业。黄奇帆的此番言论引起业内从业人员的广泛关注。 6. 科创板迎来新的3D打印企业 6月21日，湖北超卓航空科技股份有限公司首次公开发行股票并在科创板上市。该公司是国内少数掌握冷喷涂增材制造技术并产业化运用在航空器维修再制造领域的企业之一，建立了冷喷涂增材制造技术体系，并将该技术成功应用于机体结构再制造领域。 6月27，湖南华曙高科闯关科创板IPO获上交所受理。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。 7. TCT亚洲3D打印展艰难举办，Formnext增材制造展延至明年 由于疫情反复，今年的3D打印展会可谓艰难，疫情给展会、展商和行业都带来了很大影响。 TCT亚洲3D打印展原定5月12日-14日在上海举办，然而当时因上海疫情严重不得不延迟到8月31日-9月2日在深圳国际会展中心举办。不料展前深圳疫情再起，在距离8月31日只有10分钟的情况下展会宣布再次延期。直到11月3-5日，TCT亚洲3D打印展终于复展。此外，原定于今年9月举行的深圳国际增材制造、粉末冶金与先进陶瓷展览会（Formnext + PM South China），同样由于疫情，改期至12月20-22日；然而，11月30日主办方艰难宣布展会不得不延期至2023年秋季举办。 8. 28家中国企业参加德国展会，国际市场开拓力度加大 11月15-18日，作为欧洲首屈一指的模具制造及加工、快速成型制造、增材技术专业展览会Formnext在德国法兰克福举办。作为世界领先的增材制造和现代工业展，Formnext展示了大量创新产品，范围覆盖新技术、系统、材料、后处理的整个工艺链，共有超800家报名参展。其中中国有28家企业参加，相比2021年增加了18家。 近些年来，越来越多的中国3D打印机品牌走向海外市场，中国参展企业的大量增加彰显了中国品牌在全球3D打印市场的自信以及中国企业家勇敢开拓国际市场的勇气。 9. 国内粘结剂喷射金属3D打印技术开发企业退出隐形模式 2022年，从事粘结剂喷射金属3D打印技术开发的知名企业集中且第一次推出基于批量生产的系统。在此背景下，国内从事该技术开发的峰华卓立、宁夏共享以及三帝科技等开始退出隐形模式走向前台。 粘结剂喷射号称能够实现金属3D打印低成本、批量化生产且拥有高于其他3D打印技术数十倍工作效率的工艺，将成为市场增长最快的技术之一。在未来几年中，这项技术将会越来越多的用于终端生产，并将在国内引起进一步关注。 10.电池3D打印在国内有了新的发展 2022年，两家重量级的汽车公司均成立了业务类型包含增材制造的电池公司：贵安新区弗迪电池有限公司是比亚迪全资控股的新电池制造公司，注册资本5000万人民币；蔚来电池科技由蔚来汽车成立，注册资本20亿人民币。 除这两家汽车公司之外，爱驰汽车旗下子公司氢驰动力科技（山西）与高能数造合作发布了全国首个3D打印电池品牌“拓扑高能”。在研究方面，中科院大连所3D打印研制出了高能密度、长寿命锂电池，解决了两大关键问题。这些事件有可能促进国内电池3D打印技术的发展。 11.航空航天增材制造产业化实现重大突破 在航空航天领域，有一种现象应该被关注，那就是对3D打印技术的应用呈现出了近乎爆发的趋势。根据西安航天发动机有限公司官方、航天六院官方、中国航天科技集团官方等在今年陆续公布的消息，我国当前多款重量级发动机在研制过程中使用了3D打印技术。而中国日报海外版在今年还介绍了航天科工集团利用3D打印加速相关产品设计和生产的事例。 除此之外，航天六院增材制造产业化实现了重大突破。在近日由官方发布的消息中，六院增材中心2022年分两批引进技术先进、种类齐全的增材制造生产设备89台，中心产业化建设的百台设备已全部就位。而“产业化项目实施设备数量多、时间紧、难度大、任务重”的描述，让业内人员可以联想出在航天领域3D打印技术的应用规模已经达到了何种程度。 END 纵观2022年国内3D打印技术领域，在疫情之下各大公司的相关活动举办可谓艰难。但更多应用领域却也更多、更深入的认识到这项技术对制造带来的“破坏力”，在汽车、电池、航空航天领域的应用发展有目共睹。国内的一些新技术开始走上前台，更多的企业走上国际舞台展示实力，科创板也迎来了新的3D打印企业。 行业的整体发展也体现在社会和产业政策方面，一股推动产业发展的力量正在形成，如新职业的明确、对应用场景的示范、经济专家对未来市场的看好等等。不过，美国今年对增材制造技术的扶持同样迅猛，与之相比，我们的动作似乎又无法匹敌，这与我们强大的传统制造能力相关。 风云激荡，随着疫情结束，国内外3D打印市场的发展将重新走上快车道。 注：本文内容均来自公开信息。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.年度盘点：2021年3D打印10大应用及需要关注的重要事件 2.五千余字：从德国Formnext展，看3D打印技术的十个最新发展态势 3.德国Formnext增材制造展精彩展品：复杂、创新，眼花缭乱！ 4.2022年 | 国内外20余款重量级金属3D打印新设备看点

3D打印技术参考总结发现，国内2022年新发布的金属3D打印装备达到了20余款，覆盖了粉末床激光与电子束熔融、电弧增材制造、粘结剂喷射、熔融挤出等几乎各种工艺，迎合了航空航天、医疗、工业等多个领域的制造需求。知名品牌基本都推出了大、中、小各种规格的装备，具有较好的梯次，且均在向智能化工厂的方向努力。 国外品牌方面，以粘结剂喷射金属3D打印技术的发展最为突出，Desktop Metal和HP均发布了产品力作，GE Additive也举行了新设备的揭幕活动。国外基于传统激光3D打印技术的开发商实际推出的新设备则不多。本文将按照先国内后国外的顺序，汇总这些新设备的看点。 1. 铂力特——多款重磅设备和解决方案 为应对多领域为未来制造的需求，铂力特于2022年发布了多款重磅设备和解决方案。 BLT-S1000面向空天领域大尺寸零件高效高质成形，是铂力特首次发布的12激光设备，成形尺寸1200×600×1500mm（不含基板）。同一零件，在选配12激光时的成形效率可达300cm³/h。设备多激光光斑尺寸、能量密度一致，各区域力学性能、粗糙度一致性、全幅面一致性高，能够满足更大零件的制造需求和批量生产需求。 为配合工业零件批产，铂力特于本年度发布了BLT-A320M、BLT-A400、BLT-A450几个型号设备以及BLT-A160D小型零件批量生产平台方案。BLT-A320M采用140μm高效率工艺，10小时内完成38个高效率工艺热咀套打印；BLT-A400可应用于能源动力、工业模具、汽车制造、医疗行业等众多的领域，兼顾工业制造的批量化生产与高效流转，支持光学配置升级，在标准配置双光的基础上可以升级三光，在不增加场地的条件下，可有效增加产能。BLT-A450可配置“辅机全家桶”和铂力特软件生态链方案，是该公司开发的面向未来自动智能和工业批量生产的机型；BLT-A160D为小型零件提供批量生产平台及方案，配置双激光，为小批量零件提供增质降本的零件生产服务。 2. 铖联科技——齿科专用NCL-M150 2022年华南国际口腔展期间，铖联科技推出齿科专用双激光金属3D打印机NCL-M150。 NCL-M150是专为金属义齿加工研发的3D打印设备，满足钴铬合金、钛合金、纯钛等多种齿科材料的金属打印。运用多种技术方法解决了金属义齿产品变形、沙眼、气泡等产品缺陷，使义齿产品的精度更高、光洁度更好、致密度更高，显著提升了义齿产品的品质；注重品质同时兼顾效率，NCL-M150通过动态校准技术，实现了多光束无缝拼接，打印速度大幅提升。同时，通过操作手套、备份传感器等装置，隔绝金属粉末、惰性集体等不安全要素与操作人员的直接接触，设备安全等级达到国际先进水平。 3. 共享智能——粘结剂喷射金属3D打印设备 粘结剂喷射金属3D打印技术的发展备受关注，国内除了易制科技、峰华卓立和三帝科技正在开发该技术外，2022年共享智能发布了三款基于该技术的设备——AJM 160、AJM 500以及AJM 800，该公司表示可打印铁基材料、高温合金、难熔合金等多种粉末材料。 AJM 160成型尺寸160×65×65mm，是面向高校、科研院所研发的小机型设备，用于试验研究、培训、展示等。AJM 500、800面向MIM、模具等行业，可实现规模化生产，成型尺寸分别为500×360×300mm、800×500×400mm，能实现1200dpi分辨率的打印，同时喷头自带补偿功能，可以实现打印头墨滴检测技术以及打印头喷孔补偿技术。 4. 汉邦科技——HBD E500 汉邦科技于2022年初推出新型HBD E500金属增材制造装备，HBD E500具有优势的大幅面成型尺寸，可达430mm×520mm×520mm。多激光高效配置，可选双光路或三光路，出色稳定的风场性能及智能化铺粉监控系统，实现对高效高品质及高品质一致性的极致追求，结合独特、便捷实用的粉末闭环管理系统，适用于连续性批量化生产的应用场景。 依托强大的先进装备设计与制造能力，汉邦科技目前已成功研发大中小多款强力迭代机型，产品矩阵完整。其中HBD E500、HBD 1000及HBD 1200等多光路大尺寸设备，已与多家航空航天、能源和知名高端工业企业达成稳定合作并批量供货。 5. 华曙高科——多款面向批量制造的大尺寸增材制造系统 华曙高科于今年集中推出了多款面向产业化用户的大型多激光金属高效增材制造系统：FS621M Pro系列、FS621M-U系列以及FS811M系列。 以FS811M系列为例，它是为了满足航空航天多元应用批量生产的高效增材制造系统，其成型缸尺寸达840×840×960mm（含成型基板厚度），体积大于670升，配置了升降平台，方便腔体内部配件维护。具有稳定的光学系统，配置独立的振镜冷却系统提升稳定性，可选配6×500W、8×500W、10×500W激光器，光束质量高，全幅面光斑尺寸差异小，多激光搭接校准精度控制在±0.05mm以内，搭接区力学性能与单激光无明显差别。FS811M能在惰性气体保护环境下，实现送粉、清粉、筛粉全程闭环的处理，可根据生产需求智能添加粉末材料，真正实现“人粉隔离”，为用户创造了清洁环保的生产环境。全程在线智能监控、反馈，生产结束可自动生成报告，打印过程可以详细溯源。永久滤芯可延长打印时间，降低成本。 6. 镭明激光——LiM-X650H与LiM-X800 镭明激光于2022年发布了LiM-X650H与LiM-X800两款大尺寸金属3D打印机。这两款设备均可应用于航空航天、汽车制造等领域。 LiM-X650H成形尺寸为650×650×1680mm，在打印纵深方面，已经达到国际领先水平，为可商业化销售的金属增材制造装备中的最高水平之一。该设备采用了镭明激光自主研发的专利龙门双驱结构，在实现打印高度的同时，大大降低了设备整体高度。LiM-X800成形尺寸为800x800x1080mm，该设备标配六激光，预留四套光学系统接口，可根据需求快速升级为十激光，成形效率可达250cm³/h；多激光分区成形，专利风场技术，有效保证成形质量。两款设备均搭载了完整闭环的粉末自动输送系统，零件打印全程无需人工干预，配备零件粉末清理回收模块，高效、实用、安全。 7. 清研智束——G系列Qbeam G350 2022年珠海航展期间，清研智束(QBEAM)发布首台EBSM® 双枪同幅电子束金属增材制造设备Qbeam G350。 Qbeam G350采用清研智束自主研发的双枪同幅技术，可同步进行预热、填充和轮廓扫描，成形效率提高一倍以上，成形尺寸为350×350×700mm，在更大打印幅面的基础上实现粉床温度在1250℃精确可控，实现真正意义上的低应力打印。适用于形状复杂、裂纹敏感性材料零部件的加工制造，如大尺寸薄壁零部件及金属间化合物、难焊高温合金、难熔金属、高熵合金等材料。解决了航天航空对大尺寸高新金属材料零部件的打印难题，开辟了新的金属3D打印技术路线。 8. 升华三维——可打印金属和陶瓷的挤出式3D打印机 升华三维于2022年更新了其已经发布的工业型独立双喷嘴3D打印机UPS-250DC和大尺寸独立双喷嘴3D打印机UPS-556DE，成形尺寸分别为250×250×250mm和500×500×600mm，均是2022年推出最新一代打印设备，采用独立双喷嘴设计，可以同时打印或者各自轮流打印金属和陶瓷材料，实现不同种类材料的复合产品开发及复杂结构的成形。UPS-250DC和UPS-556DE均定位为工业型、高精度、高质量、高性价比的金属/陶瓷3D打印机，具有结构紧凑，操作简单、使用便捷等优点。 基于升华三维自主知识产权的粉末挤出打印技术（PEP技术），最新一代打印设备可配套3D打印专用脱脂炉和烧结炉，构建一套完整的金属/陶瓷间接3D打印技术解决方案。适配不锈钢、铜及铜合金、钨及钨合金、钛及钛合金、高温合金、硬质合金和难熔金属等金属材料，及氧化锆、氧化铝、氮化硅、碳化硅等陶瓷材料，以满足市场不同需求。适用于科研教育、工业制造、航天航空、军事国防、生物医疗、汽车、模具制造、新能源等领域的3D打印技术研发、材料开发和金属/陶瓷产品快速开发制造。 9. 易加三维——九激光、超米级M1250 易加三维于2022年6月推出了公司新一代SLM金属3D打印机——九激光、超米级的M1250，其净成形尺寸可达1250x1250x1250mm，Z向尺寸可定制至2000mm，适用于超大尺寸、高精度、复杂金属结构件的直接制造。 M1250配置九激光、九振镜，采用多激光精准定位+拼接区精度控制技术，保证了高效生产和打印品质的均一稳定。除了突破大成形尺寸核心技术外，易加三维同时攻克了设备安全控制，打印零部件质量、精度稳定可靠，工艺设计结构优化，生产效率大幅提升等一系列关键技术，是可作为长期生产力工具的增材制造设备。 10. 英尼格玛——超大智能电弧增材制造系统 ArcMan P1800智能电弧增材制造系统是英尼格玛2022年新推出的一款高端智能生产型装备，其拥有Φ1200mm*H1800mm超大增材范围，打印效率可达到1300cm³/h，极其适合舱段等“筒体”类构件的增材制造。 设备采用最新机器人电弧增材控制软件IUNGOPNT4.0，融合动态路径规划、熔池及温度场监控、智能起弧控制、在线过程数据采集与分析等功能于一体，采用三屏人机交互，增材过程中可实现一目了然。除此之外，其配备专业的大盘丝送丝系统和Easy Wire Line低阻力送丝管，可实现超大尺寸盘丝的加热、除湿、称重以及稳定的输送，实时显示焊丝的余量，实时显示并调控环境温湿度；其配合生产任务下发及增材工艺库功能，真正解放了设备操作人员的双手，实现过程闭环控制及过程数据采集功能，让批量生产成为可能。 11. 永年激光——YLM-1000B 永年激光已推出YLM-1000和YLM-1000B两款米级激光粉末床熔融金属3D打印机。其中，YLM-1000B是2022年新推设备，成形尺寸为1000×1000×1000mm，8激光器8振镜，首次采用机内垂直移动成形缸系统，可原位取件，大大简化了机器结构；采用多面可开启手套箱，有利于原位叉出成型件，大大方便成形板安装和调试，方便大型成形件清粉操作；基于驱动箱的重载斜齿轮-齿条寸动系统，保证10吨承载量，寸动的高精度和高稳定性。 同时，江苏永年正在研发成形尺寸更大的激光粉末床熔融金属设备，以满足航空航天领域对超大型金属复杂结构件的需求。 12. DesktopMetal——交付第一台生产级系统 2022年一季度，DesktopMetal终于将第一台生产级系统（Production系列）交付给客户——史丹利百得公司。这台被称为P-50的粘结剂喷射3D打印机备受期待，是近1亿美元投资和由Desktop Metal工程师和材料科学家为之奋斗了四年的产物。 P50系统具有490 x 380 x…

在往期文章中，3D打印技术参考分别对NASA工程师所总结的航空航天领域金属3D打印零件的生命周期、材料种类和特点以及各类工艺的制造特点进行了讲述，本期内容主要分析材料的可获得性、高性能金属组件、制造成本组成对航空航天3D打印生命周期的重要影响。 3D打印材料的可获得性与工艺复合制造 对粉末材料的要求取决于增材制造工艺，并且必须根据化学成分和粒度分布进行控制，确保流动性。根据增材制造工艺所需的粒度分布，大多数材料的供货周期都会很短。即使使用新材料和定制合金，粉末供应链也在不断发展，大多数定制合金粉末可以在几个月或更短的时间内获得，这取决于所需合金元素的可用性。许多棒材、板材和线材原料通常也可在几天内获得。然而，定制合金可能需要额外的加工（如主熔体、锻造、减小板材厚度，或者如果特定尺寸不可用，则需要重新拉丝），从而延长交货时间。因此，设计师必须考虑金属增材制造工艺及其原材料供应链。 不同制造工艺所使用的材料粒度分布、直径或厚度 一些增材制造工艺允许在同一构建操作中使用不同种类的粉末、线材、片材或棒材来制造双金属或多金属部件，具有多种合金的构造可以很容易地针对质量、热、结构或其他设计特征进行优化。多材料3D打印通过消除或减少连接或打印后的组装操作使航空部件受益。复杂的设计可以在单个组件中使用多种材料，而无需进行焊接等后处理。但是，设计要求可能会限制某些增材制造工艺或使用多种合金的可用性。这些要求还必须考虑材料兼容性，因为许多增材制造工艺涉及熔化并可能出现不希望的相组织。3D打印技术参考注意到，国内对多材料3D打印最典型的应用是王向明院士实现的A100钢和300M融合3D打印制造梯度材料起落架。 NASA采用不同3D打印工艺复合制造的多金属组件 然而并不是所有金属3D打印都可以实现多材料复合制造，其主要受限于材料的供给形式。当前，能量沉积和固态增材制造工艺可以实现多材料一体化制造，EB-PBF工艺还不允许使用多种材料，L-PBF工艺正在进行相关努力。L-PBF多合金3D打印的挑战在于不同粉末批次的污染、原料批次跟踪困难，以及相关的参数开发和质量控制。当前应用较多的多金属3D打印通常使用多种工艺实现。在初始零件3D打印和机加工完成之后，通过其他增材工艺添加另一种金属材料，实现多材料制造。较为典型的案例是NASA采用L-PBF和DED工艺制造的铜合金复合高温合金的双金属燃烧室，国内7103厂也有类似的应用案例。L-PBF工艺保证了内容结构具有高度复杂的内容特征，实现更高的换热效率，DED沉积的高温合金则兼具更高的强度。然而，不同金属之间的冶金结合质量需要深入研究。 航空航天3D打印制造过程的成本考量 虽然3D打印为设计人员实现高度复杂组件的制造提供了可能，并且通常认为“零件制造成本并不会因复杂程度的升高和提升”，但这种复杂性也需要付出很多代价。因为零件越复杂，打印失败的风险越高，所需要的后处理操作也更多。 零件的制造成本并不由单一因素决定，而是相互交织的，例如零件的材料的种类和使用量、打印时间、复杂程度、后处理以及最终的鉴定等等。在同时满足设计意图、设计余量和补偿变形/收缩时最小化零件质量，是通过设计优化来降低多重成本的一种方式，但设计师仍然难以对每种工艺进行详细的直接成本对比。 粉末、线材、棒材或片材形式的材料通常可用于大多数工艺，但成本取决于具体的合金种类。常见的合金，如300系列的不锈钢、In625是现成的，但定制合金或定制尺寸可能会增加2-5倍的成本，因为它们可能需要特殊的熔化、雾化或成型操作。基于购买数量（如预期）和生产工艺的单种材料之间的成本存在轻微差异。对稀缺合金或定制合金的开发，供应链更加难以保证。在选择合适的工艺或材料时，必须考虑生命周期的这一部分。 316L 和 Inconel 625 原料成本比较 航空航天增材制造组件在整个生产过程中都需要有严格的文档记录和可追溯性，因此涉及内容可能会非常广泛。3D打印过程的模型评估、设计修改、支撑结构、扫描策略等参数均需要记录，这些被认为是非经常性工程成本。打印机的操作成本还可能包括构建板加工以及设备的清理和换粉操作。零件上的实际构建时间通常基于从零件开始打印到完成的，因此在计算费用时应当考虑此前的各种准备工作。基于熔化的3D打印工艺之间存在显着差异，如L-PBF和EB-PBF在构建之后，后处理操作将根据过程而有所不同。对于大多数工艺，后处理操作包括清粉、去支撑和分离构建基板。此外还有许多其他操作，如材料表征和机械测试，验证零件的性能。一些参考资料和企业指出，70%的零件成本可以来自预处理和后处理操作。 虽然3D打印的成本与零件制造数量以及经验积累存在一些关系，但单位成本不会随着构建数量的增加而显著变化。非经常性工程成本可以在生产零件中摊销，但零件的构建时间从第一个到第一百个通常相似。虽然一些研究表明3D打印大批量生产没有竞争力，但它高度依赖于零件尺寸、材料和复杂性。在许多情况下，增材制造可能是制造某些零件的唯一方法（如GE燃料喷嘴）并允许大批量生产。对于3D打印技术而言，主要工艺成本基于构建（或沉积）的材料的总体积，而不是机械加工。随着整体零件体积的增加，成本也会增加，但这在很大程度上取决于沉积速率。随着沉积速率的增加，成本可以降低。这就是许多高沉积速率工艺（如DED、冷喷涂和搅拌摩擦焊）具有优势的地方。沉积速率可能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。这是对设计人员来说，一件重要事情是要评估整个增材制造工艺的生命周期，包括增材制造工艺和后处理，确定最佳制造路径。3D打印流程之间的成本包括打印复杂性和所需的后处理复杂性。基于材料、工艺细节和零件几何形状等因素，成本的构成不一定是线性的。 基于零件体积和沉积速率的一般增材制造工艺成本趋势 双金属燃烧室的成本比较 NASA工程师分析了液体火箭发动机燃烧室的制造成本。由于减少了传统制造所需的工时、材料和多道工序，成本得到了充分体现。传统的制造工艺需要通过锻造生产铜合金坯料，然后对衬板进行多次机加工，开槽以形成流道，最后通过电镀或钎焊等组装操作来封闭通道。3D打印不仅降低了成本还提高了效率，首先采用L-PBF工艺3D打印了GRCop-84铜合金腔室，然后使用Inconel 625对结构护套进行了电子束丝材熔覆。由于3D打印工艺的工艺链更为充足，GRCop-42内衬能够在更大的PBF平台中一体打印，然后使用商业供应商的沉积设备进行后续制造。 END NASA工程师指出，针对航空航天领域3D打印零部件制造，在进行零件设计之初，就应当考虑材料和工艺选择，这涉及到材料的供应链是否容易获得、制造周期、打印成本和后处理成本等，仍然是一项复杂的工程。任何一种工艺都有其独特的制造特点，不能将它们孤立取来，在最合适的地方使用最合适的工艺，且能够相互结合。至于航空航天领域金属3D打印能否实现批量生产并降低成本，则需要看具体的应用。 本文是NASA航空航天应用经验总结系列文章总结的终篇。 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.先临三维助力西门子智能制造成都创新中心增材实验室建设 2.装机逾500台、21个国家！汉邦科技在上海临港建设金属3D打印新厂房 3.NASA工程师总结：航空航天金属增材制造部件的生命周期 4.NASA金属增材制造在火箭推进领域的应用进展——工艺和材料

导读：3D打印技术参考注意到，滑铁卢大学机械与机电工程系多尺度增材制造实验室近日发表了一项研究，通过在打印过程中对熔池进行二次部分重熔，获得了均匀且不间断的柱状晶粒，与定向凝固材料相当，具有良好的抗蠕变和抗疲劳性。这项研究是首次在LPBF 3D打印过程中使用原位激光处理来控制合金晶粒结构的科学尝试。 参考样品和经原位热处理样品的EBSD图激光粉末床熔融(LPBF)是最流行的金属增材制造技术，能够制造具有定制机械性能的金属部件。这些特性在很大程度上取决于LPBF过程中的微观结构演变。材料的显微结构是影响和决定材料性能的重要因素，通过改变材料的微结构，可以获得增强的各向异性机械和物理行为，如更高的强度、更低的杨氏模量、更高的抗蠕变性和抗疲劳性以及更高的导电性。 对于激光粉末床熔融金属3D打印技术，修改打印参数（如激光功率、扫描速度、扫描策略和层间旋转等）可以产生不同的热历史和凝固条件。因此，实现所需的微观结构需要将工艺参数与凝固参数相关联，如温度梯度、凝固速率、热流方向和熔池几何形状等。 以往的研究发现：AlSi12在较高激光功率和较低扫描速度下可获得较粗的晶粒和较高体积分数的<001>取向晶粒；β型钛合金采用XY扫描而无旋转策略时可获得各向异性的微观结构，沿构建方向的样本杨氏模量较低；也有研究人员提出，扫描策略的变化导致的不同凝固模式会显著影响晶粒尺寸、晶粒纵横比、泰勒因子和晶粒取向，进而影响LPBF制造的HastelloyX试样的机械性能。除了上述参数外，光束整形也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。 (a) 设计的样品(b)3D打印的原位热处理样品(c)3种可能顶面 在这项研究中，研究人员采用一种新方法来控制Ti5553合金在LPBF过程中微观结构的形成，该合金是一种在航空工业中具有广泛应用的材料。实际过程很简单，就是在初始激光扫描之后立即进行能量输入低的多的二次激光扫描，在凝固层上提供较薄的重熔层。该薄层具有更均匀的凝固模式，导致沿构建方向形成了细长晶粒。 这是一种原位热处理方法，激光后曝光扫描起着关键作用。由于凝固层的重熔可以降低凝固的成核障碍，因此假设初始（主）熔池顶部的第二浅熔池可能会影响晶粒形成。经激光后曝光处理的3D打印态零件与定向凝固工艺获得的材料相当，具有良好的抗蠕变和抗疲劳性。值得一提的是，目前的研究是首次在LPBF过程中使用原位激光处理来控制合金中晶粒结构的科学尝试。 (a)原位热处理样品的显微图像，大的初始熔池和浅的二次熔池(b)二次熔池中的晶粒生长方向几乎是垂直的(c)大初始熔池顶部的晶粒生长方向几乎是水平的 (a)参考样本和(b)曝光后处理样本的EBSD图和OM图像：参考样品的近表面等轴细晶粒在曝光后处理后消失 研究人员认为，二次扫描的熔池在凝固过程中发挥了突出作用，其减少了凝固层的现有晶粒数量，这将减少下一层的成核位点的数量。与常规（无二次重熔）条件相比，二次重熔通过抑制新晶粒成核，使最终微观结构中存在新晶粒的概率要低得多，能够促进垂直于基板的细长且不间断柱状晶粒的更均匀生长。同时，二次扫描使每个层的顶部形成均匀的浅熔池，抑制了初始（主）熔池侧面的横向（水平）晶粒生长。低能量的二次扫描所输入的额外热量导致了更均匀的凝固模式，从而为获得均匀且不间断的晶粒结构创造了条件。 总的来说，这项研究首次提出了激光后曝光处理（具有明显较低能量的二次激光扫描），作为LPBF过程中原位微观结构控制的新方法，可真正实现控形控性。 参考文献：https://doi.org/10.1016/j.addlet.2022.100110 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.新的热处理技术，为3D打印的涡轮叶片「获得工业应用」扫清道路 2.结构优化+轻质材料 | 铂力特3D打印钛合金卡钳助力小鹏飞行汽车减重 3.西工大林鑫教授团队：增材制造钛合金获得全等轴细β晶粒 4.突破：1.6GPa超强钛合金，达到现有所有3D打印金属中最高比强度

众所周知，西门子已将采用LPBF工艺3D打印的涡轮叶片用于燃气轮机，这种比传统工艺更高效、更具成本效益的零件制造方式除了具有环境和成本优势外，还可以让制造商快速生产出更复杂、更节能的叶片几何形状。 然而，3D打印特殊的熔凝过程所产生的微观结构则限制了零件在高应力环境下的使用，高温蠕变性能是高温应用下的重要性能，对零件的寿命产生极大的影响。在冶金学中，蠕变是指金属在持续的机械应力和高温下发生永久变形的现象。研究人员研究了涡轮叶片3D打印的工艺和组织结构，发现3D打印会产生大小为数十至数百微米的细晶粒——一种特别容易发生蠕变的微观结构。 西门子采用激光3D打印涡轮叶片 麻省理工学院航空航天专业波音职业发展教授Zachary Cordero表示，“在实践中，这意味着燃气轮机的寿命会更短或导致燃油效率更低，这些都是代价高昂且不受欢迎的结果。” 3D打印技术参考注意到，麻省理工学院的研究人员于近期开发了一种新的热处理方法可以改变3D打印金属的微观结构，使材料在极端热环境中强度更高、更具抗蠕变性。该技术可以有望使3D打印的高性能叶片真正实现工业应用。 01新的热处理方法获得所需求的材料微观结构 新的热处理方法实际上是一种定向再结晶的过程，该工艺已成熟用于锻造材料。将3D打印的零件以精确控制的速度通过热区，材料的许多微观细晶粒将生长为更大、强度更高、更均匀的柱状晶粒。 在具体的操作过程中，研究人员将棒状高温合金的3D打印样品放置在一个室温水浴中，水浴放置在感应线圈的正下方。他们以不同的速度缓慢将每根棒从水中拉出并穿过线圈，将棒加热到1200-1245℃之间的温度。研究发现，在特定速度（每小时2.5mm）和特定温度（1235℃）下处理的拉伸棒会产生陡峭的热梯度，从而引发材料微观结构的转变。 定向再结晶实验装置 研究人员表示，“材料开始时带有位错缺陷，当加热时，这些缺陷会消失并重新配置，晶粒能够生长。通过消耗有缺陷的材料和更小的晶粒来不断拉长晶粒，这一过程被称为再结晶。”本质上讲，再结晶是晶粒的选择性长大和晶界竞争迁移的结果。 零件经热处理后，研究人员使用光学和电子显微镜检查了它们的微观结构，发现材料的打印态微观晶粒生长为柱状晶或被明显大于原始晶粒的长晶体状区域所取代，这意味着材料微观结构发生了改变。新的热处理方法可以将晶粒尺寸增加几个数量级，达到大量柱状晶粒，这在理论上将显著改善蠕变性能。 02材料微观结构影响和决定材料性能的重要因素 材料的显微结构是影响和决定材料性能的重要因素。3D打印技术参考通过查询相关文献注意到，定向再结晶动力学实验结果表明柱状晶可以直接从无织构的小等轴晶中长大，不同的热区温度对应着不同的抽拉速率范围和最佳抽拉速率，在最佳速率定向柱状晶将获得最大的长径比。 该团队表示，他们可以控制棒状样品的拉拔速度和温度，以调整材料微观结构的改变，从而创建具有特定晶粒尺寸和方向的区域。当柱状晶的方向与零件所受的最大应力方向对齐时，材料能够最大限度的抵抗蠕变。这种控制水平可以让制造商最终获得在特定位置具有特定微结构的涡轮叶片，这些微结构能够适应特定的工作条件。 西门子使用3D打印制造涡轮叶片热处理将使材料具有更高的热端寿命 研究人员计划在更接近涡轮叶片的3D打印零件上进行测试，同时也在探索加快拉伸速度的方法，以及测试热处理结构的抗蠕变性。研究人员设想，在不久的将来，燃气轮机制造商将在大型增材制造厂打印叶片，然后使用这种新的热处理方法对其进行后处理，3D打印的具有新冷却架构的叶片可以提高涡轮机的热效率，同时燃烧更少的燃料，最终排放更少的二氧化碳。 研究人员表示，这种热处理工艺为3D打印的燃气轮机叶片获得工业应用扫清了道路。 推荐文献：https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.103198 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.西门子能源：90台金属3D打印机、100种认证应用案例、400种零件进入批量生产 2.发动机涡轮叶片的传统与3D打印制造过程 3.研究人员使用SLM技术3D打印单晶纯镍及3D打印单晶热处理制度 4.华中科大开发出一种消除裂纹、同时提高强度和延展性的3D打印镍基高温合金热处理方案

冷喷涂增材制造工艺是金属3D打印技术的重要组成部分，NASA将该工艺列为使用粉末材料的未熔化成型一类。 2022年6月，湖北超卓航空科技股份有限公司首次公开发行股票并在科创板上市。该公司是国内少数掌握冷喷涂增材制造技术并产业化运用在航空器维修再制造领域的企业之一。10月，超卓航科发布2022年第三季度报告，实现营业收入3310.51万元，同比增长2.82%。12月2日，公司召开业绩说明会，计划年底前完成洛阳增材制造生产基地建设。 冷喷涂增材制造技术的原理及应用 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，在防护涂层和功能涂层的制备、装备制造和再制造领域具有广阔的应用前景。 目前冷喷涂增材制造技术已经在美国、欧洲、澳洲等发达国家和地区用于直升机、战斗机、轰炸机、潜艇等军事装备修复再制造领域。超卓航科是国内少数掌握冷喷涂增材制造技术并产业化运用在航空器维修再制造领域的企业之一，实现了多种金属材料的高强度沉积，建立了冷喷涂增材制造技术体系，并将该技术成功应用于机体结构再制造领域。 冷喷涂被美国等国用于军事装备修复领域 该公司也是第二家在科创板上市的中国增材制造企业。其基于自主研发的高强铝合金高压冷喷涂增材制造技术、高性能涂层界面污染控制技术，实现了应用冷喷涂增材制造技术进行航空机体结构再制造，为我国多型号战斗机起落架大梁疲劳裂纹修复及延寿项目难题提供了更优解决方案，为维修保障及装备费用节约做出了重要贡献，行业地位突出。 超卓航科冷喷涂增材技术在新能源车结构类零部件制造上有具体应用场景，且已有相应的订单推进。虽然冷喷涂技术具有应用在汽车维修的前景，但公司尚未开展汽车维修业务。 超音速火焰喷涂工艺介绍（来源：该公司官网） 超卓航科还研发出了适用于电子器件领域的靶材和适用于航空高温、高压环境的航空紧固件产品、并在新能源汽车、船舶、工业零部件等领域储备了部分在研项目。 冷喷涂增材制造技术的重要动力源及材料 氦气，是高压冷喷涂增材制造技术的重要动力源，但我国高纯氦气储量及产量相对较低，公司使用的高纯氦气主要采购自境外公司在中国设立的分支机构。目前国内已经有销售氦气的企业，但总体来说储量不如境外企业。超卓航科也正在研发使用其他气体（如氮气）代替氦气，总体来说不会存在被“卡脖子”的情况。 冷喷涂具有的高速和低温特点使它在喷涂锌、铝、铜、铁、镍、钛等金属以及不锈钢、青铜等合金，或是对温度敏感（纳米、非晶等）、对氧化敏感（Cu、 Ti 等）和对相变敏感（金属陶瓷）的材料时具有明显优势。可以制备纯金属涂层及其合金涂层，还可制备有机分子材料及金属基复合材料。 采用冷喷涂技术制造的多材料火箭发动机部件（来自Impactinnovations） 关于公司冷喷涂用金属粉末是否国内采购，对此，超卓航科回应称，目前，国产冷喷涂用金属粉末如铝粉等在材料纯度、球形度、球化率等指标上与进口材料尚存一定差距，公司基于冷喷涂增材制造技术的机体结构再制造所使用的铝粉主要自境外采购。 未来，该公司将围绕自身核心技术优势，结合军用航空器修复再制造和高性能靶材的市场需求情况，不断提升研发和生产能力、优化产品结构、拓宽应用领域，实现可持续发展，努力实现成为“成为中国增材制造技术多场景应用专家”的愿景。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.90后掌舵，国内又一家增材制造（服务）企业科创板上市 2.3D打印机装机超700台，华曙高科科创板IPO首发过会 3.讲述两大3D打印技术应用+材料大促 | Stratasys中国年末重磅活动 4.装机逾500台、21个国家！汉邦科技在上海临港建设金属3D打印新厂房

NASA将金属增材制造工艺类型按照冶金现象分为熔化成型和未熔化成型两大类。其中，存在熔化过程的工艺按照材料的输入状态分为粉末床熔化（PBF）和直接能量沉积（DED），PBF按照能量源分为激光熔化与电子束熔化两种；DED按照材料状态分为送粉式（powder）和送丝式（wire），按照能量源又分为激光、电弧、电子束沉积。未熔化增材工艺实际上指的是固态成型过程，按照材料状态分为片材、板材和粉末，分别对应超声波焊接、搅拌摩擦焊以及冷喷涂，并延伸发展为增材制造工艺。 航空航天领域金属3D打印正在研究的材料 因此，根据所使用的增材制造工艺，原料可分为预合金粉末、线材、片材或实心棒材等。NASA的工程师根据当前的研究和行业应用情况总结了53种适用于金属增材制造的合金材料，覆盖了从基于熔化和固态成型的当前几乎所有的工艺类型，但并不是每一种材料适用于每一种工艺。新材料和现有的合金都在不断地开发和优化中，所总结的材料种类仍有很大的扩充空间，很多合金目前仅达到了开发阶段，可能不完全符合使用特定增材制造工艺的航空航天应用要求。 不同制造工艺所使用的材料基本属性 金属3D打印的工艺种类繁多，但不是每一种工艺都有较高的工艺成熟度，这表现在材料的演变和表征、行业采用等多方面。尽管整个行业已经有很多应用案例，但成熟度水平各不相同。 不同工艺的技术成熟度 美国国家航空航天局按照技术的成熟度（TRL）将一项技术能否安全使用进行了分级，对于TRL的评估主要检查项目的概念、技术要求、经过验证的技术能力，并根据分值将其评为1到9个等级，其中9级代表技术最成熟。这是一种评估关键技术元素成熟度的方法，得到了美国国防部、美国国家航空航天局、欧洲宇航局和许多其他航天机构的承认。 L-PBF是当前应用最多的金属增材制造工艺，技术成熟度TRL等级达到了最高等级9。因此可以看出L-PBF技术在当前航空航天领域的认可度，商业航天和航空公司有大量的应用案例展示。L-PBF工艺已被批准用于许多项目，并且供应链广泛可用，服务提供商和装备类型的可选择性都在显著增长。 EB-PBF（电子束粉末床金属3D打印）在2011年左右获得了飞行验证，并一直在航空航天领域应用，但程度低于L-PBF。从事该技术开发的公司远没有L-PBF技术那样多。同时，NASA工程师也指出，EB-PBF工艺的材料选择有限。 LP-DED（基于粉末的激光能量沉积）可以在部件内部制造完整的通道，能够显著减少零件数量，减少采用传统制造工艺所必须的许多步骤。由于这些原因，这种替代技术非常有吸引力，但NASA工程师在本年度4月份的论文中指出，LP-DED工艺的TRL技术成熟度为6级（美国国会立法要求NASA进入重大系统开发合同的技术应达到TRL6级）。 各种金属增材制造工艺的常用航空航天合金（成熟度不同） LW-DED（基于丝材的激光能量沉积）的技术成熟度随着再生冷却喷嘴的应用通过全面系统的火箭发动机测试而增长，未来在运载火箭上的应用可能会进一步成熟。LW-DED工艺的可用性在整个增材制造供应链中比较有限，但很有前景。 AW-DED（基于丝材的电弧能量沉积）已通过系统测试证明其技术成熟度已达到最低的6级标准。虽然该工艺在学术界得到了广泛的研究，但商业供应链可选性仍然有限。EBW-DED（基于丝材的电子束能量沉积）已针对飞行应用进行了演示，但提供商业化流程的供应商同样有限。 每种金属3D打印工艺对应的航空航天组件，根据特征分辨率、构建速率和多合金构建选择工艺，黑色字体代表熔化过程，蓝色字体代表固态过程冷喷涂也已得到飞行应用，TRL技术成熟度较高，虽然主要用于维修，但应用正在成熟。冷喷涂被证明可用于自由形式和双金属应用开发，如液体火箭发动机燃烧室的热火测试。目前用于生产的商用冷喷涂装备数量也很有限，但该技术正在得到关注。3D打印技术参考注意到，今年7月，国内超卓航空科技在科创板上市，该公司是国内少数掌握冷喷涂增材制造技术并产业化运用在航空器维修再制造领域的企业之一，主要从事定制化增材制造和机载设备维修业务。 与许多其他工艺相比，AFS-D（搅拌摩擦沉积）和UAM（超声波增材制造）的发展程度较低，但研究和工业化正在迅速成熟。从事这两种工艺的开发商也极少，商业可用性有限，不过UAM的TRL技术成熟度已达到9级，得到了飞行组件应用。 不同增材制造工艺所需要的后/热处理操作 后/热处理是3D打印零件制造生命周期的关键环节，确保零件满足最终性能要求。通过各种热处理手段可以改善材料微观结构，确保零件满足公差要求；后处理操作通常包括粉末清理、支撑去除、构建板分离、机加工、清洁、抛光或表面增强以及焊接等连接方式，在设计阶段需要进行评估。对于后/热处理步骤，并非每个零件都需要进行所有经历上述每一个环节，具体取决于所使用的增材制造工艺和应用要求。 在将零件和构建板分离之前，通常需要消除应力，确保残余应力不会导致零件变形。通常只有经历高能量输入的增材制造工艺才需要该步骤，冷喷涂和超声波焊接这样的固态增材工艺通常不需要。常用的热处理方法包括热等静压 (HIP)、均匀化、固溶退火和时效，这些过程取决于具体合金类型。某些固态增材制工艺因为材料在熔点以下沉积可能不需要热处理，但这取决于材料种类和所需的性能。冷喷涂工艺制造的零件通常需要进行热等静压来提高最终密度，因为沉积后的材料会导致1%-2%的孔隙率。无损检测方法通常包括结构光扫描、X射线CT、中子CT、声学成像等，借助这些方法可以检查零件表面和内部的缺陷。 每种金属增材制造工艺的后处理 最终加工通常是所有增材制造工艺所必须的后处理步骤。航空航天部件需要严格控制公差，并且大多数零件不能在打印态下使用，有些零件可能有配合面，有些表面则可能会接触高压气体、推进剂、燃料或其他流体。每种增材工艺都会根据沉积速率产生不同的表面粗糙度和层纹，因此必须留下足够的加工余量。通常，电弧丝材能量沉积的表面需要较多的加工，激光粉末床熔融技术需要的加工量最少。其他后处理方法如清洁、连接（如用于组装的焊接）或表面增强则取决于具体的应用需求。 不同金属增材制造工艺的打印态表面质量比较：(a) 电弧丝材沉积的喷嘴衬里(b) L-PBF打印的泵壳，(c) 激光丝材沉积的样品，(d)激光粉末沉积的动力头外壳 不同的表面质量也会影响各种检测技术的无损评估和适用性。由于零件要求，还可能需要加工或抛光以完成必要的质量检查。总之，后处理应当作为增材制造设计和工艺选择的重要考虑因素。 END 增材制造为零件制造和维修、维护等再制造以及解决许多过时挑战提供了解决方案。增材制造工艺的行业采用，已促使NASA、欧洲航天局 (ESA)、联邦航空管理局 (FAA)、欧盟航空安全局 (EASA) 和标准开发组织（如SAE、ASTM、NIST、AWS）创建了鉴定和认证规范，从而允许在飞行组件更多应用开发中使用3D打印有据可依。 航空航天工业一直热衷于采用各种增材制造工艺减少复杂零件的原型和生产交货时间，NASA也已经使用每种增材制造工艺制造了各种飞行部件。即便当前不同工艺具有不同等级的成熟度，但多种工艺融合应用也是技术发展的重要趋势。 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;硕博千人交流群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.NASA：航空航天部件稳健金属增材制造工艺的选择原则 2.NASA：航空航天领域常用的金属3D打印材料及特点 3.NASA工程师总结：航空航天金属增材制造部件的生命周期 4.NASA金属增材制造在火箭推进领域的应用进展——工艺和材料

旨在重返月球的NASA阿尔忒弥斯（Artemis）计划的第一步已于11月16日成功执行，此次只是向月球发送无人登月飞船并返回，最终将于2024年实现载人登月。但，NASA的计划并不止于此，其计划未来有可能在月球表面建立更长久的定居点。这一点与众多航天大国的目标一致，中国也计划于2028年左右建成月球科研站基本型。 在此目标的驱使下，NASA可谓挥金如土，发起了多项月球基地建造创意大赛，有团队因此获得了50万美金奖励，竞赛第二阶段还将提供450万美元。NASA还与从事建筑3D打印的公司开展合作。2020年，专门从事该领域研究的ICON公司就获得了1400万美元的资金，开发可以在月球上建造基地的技术。 3D打印技术参考注意到，ICON于2022年11月宣布赢得NASA价值5720万美元的小型企业创新研究第三阶段合同，用于研究和开发月球表面增材制造系统。 采用3D打印建造月球基地 该公司在美国建筑3D打印领域颇有建树，它不仅与美国军事部门合作建造了该国最大的3D打印营房，还在得克萨斯州建造了一个拥有100栋3D打印房屋的社区，而且它甚至还与NASA合作设计并建造了一个采用月球模拟材料制造的可重复使用的3D打印着陆台。而参与NASA Artemis计划无疑是其最重要的成绩。 ICON月球基地设想 为了支持该项目，ICON计划通过月球重力模拟飞行将其先进的硬件和软件带入太空。这家建筑公司还打算使用从阿波罗任务带回的月球风化层样本和各种风化层模拟材料，确定它们在模拟月球重力下的机械行为。这些发现将为未来月球建设方案提供信息，包括着陆台、防爆盾和道路等关键基础设施建设。 ICON月球基地设想 这项即将推出的技术将有助于建立可持续月球经济所必需的关键基础设施，包括最终实现长期月球居住。这份合同的最终交付成果将是人类在另一个星球上的首次建设。这份合同将持续到2028年，解决月球表面的建造问题。 烧结，3D打印月球基地的技术方案 NASA已经发出信号，通过Artemis计划，月球将成为第一个可持续地表探索的地外站点，因此，在月球上建立可持续存在需要的不仅仅是火箭。本月，中国探月工程总设计师吴伟仁院士透露，我国探月工程四期任务即将实施，嫦娥七号、嫦娥八号将在月球上构建月球科研站的基本型，以后逐步扩展成国际月球科研站。 王华明院士于今年7月接受CCTV4鲁健访谈时也提到了此前参与的月球基地3D打印建造的项目可行性论证。月壤的主要成分为硅酸盐、氧化物等，通过对其进行过筛、烧结，打印出建筑结构。 ICON所采用的技术，也是利用高能能量将月球风化层（月球尘埃）加工成超强建筑材料，然后用其进行建筑3D打印。 2021年，我国科技部将“轻量化可重构月面建造方法研究”列入重点研发计划，成为“工程科学与综合交叉”的重点专项。3D打印技术参考注意到，该项目的首席科学家单位华中科技大学在采用3D打印技术模拟建造月球基地方面已经取得了重要进展。 华科“月壶尊”月面基地效果图，左边为建造月壶尊的“月蜘蛛”。(来自国家数字建造技术创新中心) 根据介绍，华科团队所采用的的技术与王华明院士以及ICON所采用的技术思路有很大的相似之处，均是将月壤烧结成砖，然后再用机器人堆砌。他们将中国传统制砖砌筑的建造方式与3D打印建造方式相结合，采用整体预制拼装、局部打印连接的方式，设计建造月面基地。目前，该团队已制备出国内首个模拟月壤真空烧结打印的样品，实现了“从0到1”的重大突破（点击）。 “月壶尊”内部构造示意图(来自国家数字建造技术创新中心) 大型建筑3D打印是一种可实现的形式，当前已经验证成功可以利用月球模拟材料以及自动化的系统建造建筑结构。从地球携带建筑材料建造基地的思路从一开始就没有被认可。因此，从月球采集月壤进行相关研究极为重要。就目前而言，采用3D打印建造月球基地似乎是现实的选择。 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.装机逾500台、21个国家！汉邦科技在上海临港建设金属3D打印新厂房 2.某天然气企业购买「一批」中国高性能聚合物3D打印机 3.发动机部分零组件采用3D打印，我国首台大推力重复使用液氧煤油主发动机试车成功 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？