3D打印正在飞速发展。随着技术和材料的不断发展，3D打印可解决的各行各业中的应用从未如此多样化，或带来如此巨大的机遇。可以降低外包成本，加快迭代速度，以及优化生产和原型制造。得益于3D打印和材料开发创新，一种全新的商业模式正在逐渐开启。您对3D打印塑性材料了解多少？ 本指南介绍了3D打印塑料及它们的特殊特性和应用。包括透明塑料、尼龙、刚性耐用材料、耐热材料、复合材料、生物相容性材料等。 在深入研究3D打印之前，熟悉原型制造和生产可用的3D打印流程可能会有所帮助。3D Systems推出了较为齐全的聚合物3D打印工艺与材料，下面介绍与此相关的技术和术语。 立体光固化成型技术(SLA)通过使用光固化树脂来打印物件，这一过程称为光聚合，它是最精确的3D打印方式之一。与其密切相关的是FIGURE4技术，其采用投影，而非激光。 尤其适用于快速原型制造和小批量部件生产的是选择性激光烧结技术(SLS)等增材制造技术。SLS采用激光器作为能源来烧结塑料粉末，使材料结合在一起形成一个坚固的结构物。 单喷头多喷嘴打印(MJP)使用类似于喷墨打印的技术，但是通过逐层累积光固化树脂或浇铸蜡来构建部件和具有精细特征细节的模具。 全彩打印(CJP)是一种用于全彩部件的增材制造技术，其打印流程分为两个阶段，使用芯材和粘结剂来构建全彩色三维模型。 本指南采用实用方法，按塑料材料的明确特征和常规比较基础对这些材料进行分组。特性和用途类别包括铸造材料、复合材料、全彩材料、通用型材料、坚固耐用材料、耐热材料、透明材料和生物兼容性材料。还有许多同时适用于原型制造和生产应用的材料。 1 通用型材料 通用型材料分为类橡胶、弹性体、刚性超、柔性材料、超高韧性塑料等。 (1)类橡胶材料：拥有高撕裂强度和出色延展性的部件 特性：耐用；耐磨且抗撕裂、出色的细节和表面光洁度、良好的回收能力 适用于：垫圈、软管、密封件、最终用途部件的小批量到中批量直接制造等。   上图为Figure 4® RUBBER-65A BLK，是具有邵氏 65A 硬度和高断裂伸长率的中等撕裂强度、生产级品质橡胶，适合在Figure 4设备使用。 (2)原型制造弹性体：拥有高撕裂强度和出色延展性的部件 特性：类橡胶、优异的压缩特性、高伸长率 适用于：包覆成型模型、挡风雨条、密封件垫圈、轮胎面、手柄把手等；适用于工业和消费品应用的类橡胶和弹性产品。 上图为VisiJet M2E-BK70，黑色硬质弹性体，具有高达70的邵氏A型硬度和压缩后出色的回弹性，与ProJet MJP 2500 Plus设备搭配使用。 (3)刚性柔性材料：拥有聚丙烯成型部件的外观和触感 特性：精确、耐用、高柔性 适用于：原型制造、功能测、小批量生产、RTV/硅胶模具的母模和卡扣装配件等。 上图为Accura 25，适用于SLA打印机的通用柔性材料。 (4)超高韧性塑料：带来耐用模制塑料的外观和触感 特性：精确、耐用、抗冲击性、耐热性和防潮性。可媲美注塑成型和其他模具制造工艺。 适用于消费性电子组件、钻孔攻丝应用、卡扣组件、功能装配件、用于真空铸造的母模和快速原型制造等。 上图为最新推出的Figure 4 Rigid White材料，适用于当天生产出部件的不透明白色生产级品质刚性塑料。此生物相容性材料所生产的部件具有光滑表面光洁度、长期环境稳定性、耐久性，并呈现出洁净的白色。 (5)刚性塑料：注塑模具塑料的外观和触感 特性：刚性、耐用和光滑表面等 适用于：快速模具制造（要求耐高温的应用）、某些医疗应用和快速原型制造等。 上图为VisiJet M2S-HT90材料，与ProJet 2500 Plus搭配使用，适用于需要耐90度高温和生物相容性应用。 2 坚固耐用的材料 坚固耐用的材料分为坚硬材料、陶瓷强化复合材料、高性能复合材料、Nylon 11、Nylon 12、铝填充Nylon 12、阻燃Nylon 12、玻璃填充Nylon 12复合材料和耐高温Nylon 12。 (1)坚硬材料：坚固准确的功能性部件 特性：坚硬、刚性 适用于：设计验证、功能原型开发、耐用组件和卡扣、短期生产、RTV模具的母模。模拟和替代数控加工和注塑成型的 ABS 制品。 上图为VisiJet Armor(M2G-CL)，透明材料，与ProJet MJP 2500搭配使用。 (2)陶瓷强化复合材料：耐高温的坚固部件 特性：耐热性、防潮性、耐磨性、类陶瓷 适用于：陶瓷类部件、夹具、固定装置和模具、风洞模具、母模、水和液体处理件等。 上图为Accura PEAK材料，与ProX 800和ProX 950兼容。 (3)高性能复合材料：稳定、高刚度部件…

导读：引言：近年来，人们越来越喜欢谈论使用粘结剂喷射成型技术和FDM技术来生产中小批量金属零件。德国咨询公司Ampower做了一项调查，研究了金属粉末注射成型技术（MIM）是如何带动这些技术创新的，为了让设计者更好了解3D打印技术应用在商业生产中的可能性，他们还对比了这些技术的关键性能和所需成本。 随着电子行业、航空航天以及汽车制造等先进制造业的蓬勃发展，制造领域对精密金属制造零部件的要求也越来越高。提到精密金属加工工艺，最频繁被提及的便是金属粉末注射成型技术（MIM）。MIM技术起源于20世纪70年代，因为研制出了性能更好的粘结剂，该技术普及度便日益广泛。经过几十年发展，如今全球MIM零部件总销售额已经超过20亿欧元，年复合增长率在10-20%之间。MIM主要应用在家用电子产品、医疗设备、汽车零部件、手表和电动工具等对精密零件有高要求的行业中。 ARC集团使用MIM技术制造的不锈钢作品在电子/电气组中获得MPIF特等奖MIM技术制造的零件尺寸通常在5-50 mm之间，也可以制造一些重量只有0.02g的微米级尺寸零件，但却很难做到超过1kg的大零件。因此，能支持大尺寸精密金属零件生产的增材制造工艺应运而生。 由MIM技术衍生出的新金属增材制造工艺 增材制造技术已经有三十多年的发展历史，在过去五年里，由于工业生产中广泛应用这项技术来制作功能部件，使其得到迅速发展。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）、和粘结剂喷射成型技术（BJ）；我们把这两种新型金属增材技术和广泛使用的激光粉末熔融技术（L-PBF）做对比，来分析三种工艺。   三种金属增材制造成型技术 1. 金属熔融沉积成型技术（FDM） 金属熔融沉积成型技术（FDM）和一般的塑料FDM在工艺过程上相同，通过熔融挤出并层层叠增的方式成型，区别是所用的耗材多为金属粉末与有机粘结剂的混合物。 全球目前有三家主要企业提供端到端的解决方案，包括美国的Markforged和Desktop Metal公司，以及中国的Raise3D公司（复志）。   金属熔融沉积成型FDM技术原理 2. 粘结剂喷射成型技术（BJ） 粘结剂喷射成型技术是⼀种通过喷射粘结剂使粉末成型的增材制造技术，和许多激光烧结技术类似，以粉床为基础，使用喷墨打印头将粘结剂喷到粉末里，将粉末进行层层粘合，实现成型，该技术早期重点研究砂模铸造成型。初步发展后，美国ExOne公司（后被Desktop Metal 收购）将该技术进一步开发以用于金属粘接成型。 BJ粘结剂喷射成型技术原理 3. 激光粉末床熔融技术（LB-PBF） 激光粉末床熔融技术（L-PBF），也称为选择性激光熔化，是一种基于粉末床的增材制造工艺，采用高能激光束逐点扫描实现粉末冶金结合，从而打印过高性能零件。 这3种金属增材制造工艺在零件设计、机械性能和成本方面都有各自特定的优势和限制。接下来，3D打印技术参考将从零件质量和经济价值两大方面对这3种工艺进行分析，为潜在用户找到各个使用场景所适用的技术。 工程的关键：材料，质量，设计 1. 材料种类 材料选择的多样性和性能都是影响新技术发展的关键因素。目前，由于激光粉末床熔融（L-PBF）技术发展时间较早，积累了大量可用材料，包括铝合金、钛合金、镍基合金、铁合金和贵金属合金，另外还有其他正在开发的材料，如镁合金。从理论上讲，任何可焊结的材料都可以用LB-PBF技术来加工。大量研究和论文重点关注这些合金的性能，这意味着工程师可以对这项技术的前景发展充满信心，L-PBF技术的接受度比其他研究成果较少的工艺高很多。 如今17-4PH和316L不锈钢是用于粘结剂喷射技术和金属熔融沉积成型技术（FDM）的主流材料。不过，3D打印技术参考已经报道过Ti6Al4V、铝合金以及铜合金均可已实现基于烧结的3D打印工艺突破。实际上，所有已知的MIM合金都可用于以烧结技术为基础的金属增材制造。因此对于铜和硬质合金材料而言其未来发展可以有更高预期——它们在L-PBF技术中较难进行打印。 2. 材料性能 这项研究选择了316L和17-4PH来比较使用L-PBF、MIM、金属FDM和粘结剂喷射工艺制造的零件性能。测试结果基于八个不同系统供应商提供的五十多个样本。完整的测试流程包括拉伸测试、硬度测试、表面粗糙度测量、显微观察和µCT分析。 结果报告将重点关注硬度测量和致密度测试，这也是金属零件质量的重要考量因素。致密度是金属材料具备的重要特性，其次是抗拉伸强度和疲劳特性。致密度同时能保证设计的气密性和水密性。这些情况中，部件密度低则必然要增加壁厚，才能避免部件的渗漏。 为了进行密度分析，用显微镜来检验每种工艺制造的零件的显微形貌，测试的样本来自几个粘结剂喷射技术和金属熔融沉积技术制造商，还有MIM和LB-PBF技术的样本。结果显示，各种技术的孔隙在大小、形状和分布情况都存在明显差异（如下图）。对于所有以烧结技术为基础的工艺，导致差异最可能的原因是脱脂和烧结的方案不同（采用第二代的硝酸/草酸催化脱脂法相比第一代的溶剂脱脂法的致密度更高），而不是因为不同的打印工艺。值得一提的是，所有FDM和BJ工艺打印的样品密度都超过了95-97%的标准MIM烧结密度范围，这些样品的供应商均面向军工需求。 图：粘结剂喷射、金属FDM、MIM和LB-PBF的金相孔隙分析为了尽量减少烧结温度和工艺流程的其他因素对机械性能的影响，还为了让工艺可比性更强，所有样本在烧结后都额外进行了相同的热处理。所有样本都放在1040°C真空环境内进行了一个小时的固溶处理。17-4PH样本进行了4小时550°C的硬化。图1、2是硬度测量的结果。从结果中可以看出，以烧结技术为基础的新兴增材制造工艺达到了ISO 22068对316L对MIM技术的要求数值， 17-4PH也接近/超过了ASTM的标准值。   图1 17-4PH的硬度（HV）图2 在1040°C下固溶处理316L的硬度（HV） 3. 设计自由度 与传统工艺相比，增材制造技术提供了更多的设计自由度。但是在使用L-PBF技术时，残余应力和支撑结构的要求给设计过程增加了限制。 虽然粘结剂喷射技术在制造过程中不需要支撑，但是烧结过程为了避免部件变形可能需要增加额外支撑。使用陶瓷支撑可以作为一种替代方式，将其放在在烧结过程容易变形的部位可以将部件固定住。这种方式只能用在大规模生产中，才能抵消成本的增加。 尺寸方面，MIM部件相对较小，通常大小只有50mm甚至更小。这种限制的原因在于脱脂和烧结工艺。实际上，脱脂工艺将材料厚度限制在5-10mm。超过这个厚度，脱脂时间就会成倍增加，或者根本无法完成脱脂。除此之外，烧结需要的温度接近材料熔点，当零件过大或者是结构较为复杂时，则容易变形。同时，在烧结过程中，部件有明显收缩，因此需要对零件模型进行提前缩放。 使用基于烧结的金属3D打印技术时，限制仍然存在。由于烧结过程中尺寸变形状况无法预测，需要测试多次来把握烧结期间会产生的变形情况，这也导致新兴的3D打印工艺只能制造简单的几何零件，要制作复杂零件就要不断试错。 4. 表面质量 金属增材制造的另一个重要评价标准是表面质量，高精度和低表面粗糙度都能避免额外的机械后处理。L-PBF制造的零件表面质量经常被拿来和铸造零件相比较。如果做外观件，其表面必须进行后处理，而如果是做内部结构件，则可以保持原样或只进行简单喷砂处理。MIM技术中，烧结后的零件质量通常能满足外观的要求。表面粗糙度以及尺寸精度的可重复性，能够生产高精度零件，且无需机械后处理。也可以将铣削操作放置在零件未烧结情况下，这样更容易操作，以烧结技术为基础制造的金属FDM和粘接喷射工艺也一样。 本次研究通过触觉检测，分析了烧结后表面粗糙度的数据。这些数值是通过在zx平面和xy平面内测量样本平面得到的。两种测试方法的平均值能够进行技术比较。不过对于金属FDM技术而言，表面粗糙度很大程度取决于打印的方向（如图3）。   图3与LB-PBF和MIM相比，新兴增材制造技术样品平均表面粗糙度Ra数值（µm） 经济角度：成本和价值链 如果使用LB-PBF技术，金属增材制造的特点是机器成本高、生产速度慢和材料成本高。所以并非技术上可行的方案在经济上也可行。基于烧结技术的金属3D打印技术有望改变这种情况，大大降低金属增材制造打印零件的成本。 1.材料成本 适用于LB-PBF技术的金属粉末成本价在每公斤40到400欧元不等，具体价格取决于合金种类。不锈钢最便宜，在每公斤40到80欧元之间。目前粘结剂喷射技术和LB-PBF技术一样，使用球形粉末颗粒作为原料。然而，Desktop Metal等公司的新技术使用的则是传统的MIM粉末。由于诸如17-4PH的不锈钢MIM粉末每公斤价格仅5到10欧元，这可能能够降低80-90%的成本，不过还需要在此基础上算上粘结剂的价格。 金属FDM原料包括由金属粉末和有机粘结剂化合物制成的金属丝、颗粒或棒材。粘结剂的成本已经包括在内，是基于传统MIM喂料（混合金属和粘接剂）制作的，目前如Raise3D使用的BASF的316L线材每公斤则要200欧元，其他供应商类似的金属耗材每公斤也要100欧元。而316L的MIM粒料每公斤在15到18欧元之间，未来金属FDM技术价格会比LB-PBF技术的更低，尽管现在仍然高于PBF。 2. 设备采购 对双激光LB-PBF系统的设备投入一般约为50万欧元，加上折旧和损耗，机器平均每小时费用为30到40欧元。单激光系统价格最低，而四激光系统每小时成本高达55欧元。 有相似成形范围，在300mm边缘长度范围内的粘结剂喷射系统投资成本差不多，只包括打印零件过程（不包括脱脂烧结流程）。此外，损耗和维护成本对这两种技术的影响不大，所以使用粘结剂喷射成型技术的机器每小时费用差不多。未来粘结剂喷射装备的投资成本预计会更高，约为100万欧元（不包括脱脂烧结），不过有望能在将来提高生产率。 金属FDM系统在投资、维护和损耗方面成本低很多。仅计算打印过程，机器成本在3万到10万欧元之间，每小时费用为3到8欧元。 3D打印技术参考提示，基于烧结的3D打印工艺所涉及的脱脂和后烧结过程，与这两个步骤相关的设备投资也需要不小的投资，具体分析见下文。 3. 效益情况 不同类型增材制造的批量生产成本是由各自系统的生产速度（cm³/h）和机器小时率计算的（如图4）。任何必要的机械后处理以及质量检查工作所产生的额外费用都不包括在内。   图4 新兴增材制造技术与LB-PBF相比，每个样件的平均成本 生产速度很难比较，虽然LB-PBF和FDM系统可以通过打印速率（随时间的体积变化，cm³/h）来量化对比，但粘结剂喷射工艺的打印速率很大程度上取决于填充密度。相同高度的打印工作使用的打印总时长相同，与体积无关。 分析表明，LB-PBF的生产速度与打印空间中同时工作的激光器数量有重要关系。根据提到的每小时费用，每立方厘米不锈钢的成本在1到3欧元之间。层厚是金属FDM技术打印量的关键。增加层厚，生产速度就提高了，但是大大降低了精度和表面质量。如上文所说，原料成本跟使用系统也有关系。将这些变量纳入计算，每立方厘米不锈钢的成本在0.5到2.5欧元之间。 粘结剂喷射技术的生产速度是由总的打印时间和填充密度计算出来的。填充密度反映了所有零件体积总和，和完整成形范围相关。大批量生产中，不同部件混合打印的填充密度通常为10%，优化后的堆叠部件填充密度达到30%。打印时间在20到24小时之间。考虑到接下来几年该技术的发展潜力，成形范围会不断增大，由于有了双向单程喷射技术，总打印时间会降到10小时。目前使用不锈钢，每立方厘米的制造成本还在0.5到1欧元之间。 4.…

导读：黄奇帆表示，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：一是无人驾驶的新能源汽车，二是家用机器人，三是头戴式AR/VR眼镜或头盔，四是柔性显示，五是3D打印设备。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。 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。该论坛成立于2006年，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，十三届全国政协常委、全国政协经济委员会副主任杨伟民，中国人民银行货币政策委员会委员、中国国际经济交流中心副理事长王一鸣，中国人民大学校长刘伟，上海财经大学校长、中国人民大学原副校长刘元春，中国人民大学经济研究所联席所长、中诚信集团董事长毛振华出席活动并发表了对当前宏观经济形势、稳定产业链供应链和应对全球通胀压力的看法。黄奇帆就全球产业链、供应链面临的冲击及其发展趋势发表了看法。其表示，最近关于经济全球化产生的各种观点也比较杂，比较多。有观点说，过去以水平分工为代表的全球化到头了，碎片化了，全球供应链要大调整。应对新挑战需要稳中求进，要在产业链、供应链等产业组织层面有新的迭代升级，有更高的质量和产业体系，才能在新一轮科技革命和产业变革中占据主动，才能进一步发挥中国作为世界最大单一市场产地销、销地产的优势，发挥内循环、外循环相互促进的优势。 黄奇帆表示，今后二三十年，万亿美元级别市场的“五大件”已初现雏形，一是无人驾驶的新能源汽车，二是家用机器人，三是头戴式AR/VR眼镜或头盔，四是柔性显示，五是3D打印设备。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。 近年来，3D打印技术受到国际社会的广泛关注，尤其成为美国增长最快的工业之一。造就如此现状的原因正是西方发达国家在3D打印技术上投入大量的人力、物力和财力，研发出更加丰富的打印原料，促使这一技术日趋成熟，精度不断提高，而且成本越来越低。3D打印技术参考此前注意到，美国总统拜登甚至提出了旨在推动美国3D打印及制造业发展的“AM Forward计划”。随着这一技术在国外的大热，我国也较为重视3D打印技术的发展。伴随着3D打印技术的快速成长和3D打印技术在各个行业领域的渗透，该技术进入到了产业化阶段。 国内总体发展现状 目前国家以及各地方对3D打印相当重视，未来3D打印行业将会出现大规模产业化的趋势，且竞争将更加激烈。中国增材制造技术在经历了初期产业链分离、原材料不成熟、技术标准不统一与不完善、以及成本昂贵等问题后，在增材制造技术方面与国际持平，增材制造装备甚至某些方面性能优于国外水平，但依然面临增材制造专用粉末材料不成体系，增材制造标准缺乏，增材制造装备及产品应用推广难度大等问题。 总体来说，我国增材制造产业化存在规模小、应用程度不高的问题。推动3D打印在工业领域的规模化应用，要从提升创新能力、推进行业应用、打造产业集聚区、深化国际合作等多方面功夫，强化专用材料、工艺、装备等产业链短板。 2021年中国增材制造产业发展调研报告 为摸底增材制造产业整体情况，2022年3月，中国增材制造产业联盟面向成员单位，组织开展企业信息的调研统计工作。此次统计涵盖了国内装备企业、材料供应商、服务供应商等50家规上企业，本次调研统计仅涉及与商业相关的装备、材料、服务、工业软件、培训等业务营收，不包括涉密单位、高校、研究所等。 一、产业发展现状 《一) 产业发展概况 近年来，随着增材制造技术的不断成熟，产业总收入持续增加，优势企业发展壮大。据中国增材制造产业联盟估算，2021年增材制造企业营收约为265亿元，近四年平均增长率30%，较全球年均复合增长率20.4%高出10个百分点。 国家统计局数据显示：中国增材制造规模以上企业由2016年的20余家增加至2021年的100余家，营收超过1亿的企业数量已超过40家。目前，国内现有以增材制造为主营业务的上市公司22家(含新三板)，国家级专精特新“小巨人”企业10家。在2021年中国增材制造企业融资顺达到48亿元。鑫精合、上海联泰、西安赛隆等企业单次融资均超过1亿元。   (二)调研企业现状分析 此次参与调研50家企业总营收达到91.21亿元，相比2020年65.54亿元增长39.2%，近四年的平均增长率为29.2%，与整体产业发展趋势总体保持一致。 将参与调研企业按照经营业务分为增材制造装备商、材料供应商、综合服务商（经营两种以上业务)和其他类型。其中综合服务商数量达到22家，接近半数；专业从事装备、材料、零部件生产的商家分别为11家、9家和5家；从事孵化、培训等业务的其他类型企业仅3家，多数增材制造企业已发展成材料、装备、服务等业务结合于一体的综合供应商。     从原材料和零部件(包括三维扫描仪）生产、装备制造、产品供应等产业链条环节进行分类分析，专用材料。零部件、装备、服务等各个环节营收分别为14.7亿元、5.61亿元、50.8亿元和19.1亿元，占总营收的比重分别为16%、7%、55%和21%。此外，工业软件销售营收、培训和产业孵化等平台机构等其他业务的营收约为1亿元左右，仅占总营收1%。   增材制造专用材料、零部件 2021年调研企业零部件营收达到5.61亿元。激光器销量约为150台，扫描振镜销售约为100台，营收为1亿元，三维扫描仪营收约为4.61亿元。   2021年调研企业专用材料营收达到14.7亿元。以PLA、ABS、PA为主的高分子材料(包括生物、医疗类原材料如干细胞等)的年产量约800吨，营收为6.5亿元，占材料营收的44%；以高温合金、钛合金、铝合金为主的金属材料年产量约700吨，营收达到5.5亿元，占材料营收的37%；以陶瓷和砂型为代表的无机非金属材料的年产约400吨，营收为2.7亿元，占材料营收的18%。 2. 增材制造装备制造 2021年调研企业装备营收达到50.8亿元，占总营收的55%。其中FDM消费级增材制造装备营收居首位，达到20.6亿元，占装备营收的40%；光固化(SLA)装备次之，营收达到15.6亿元，占装备营收的30%；包括粉末床熔融、微纳增材制造和粘结剂喷射等铺粉工艺装备营收达到13.5亿元，占装备营收的26%；定向能量沉积(DED)增材制造装备营收仅为1.6亿元，占装备营收的4%。   3. 增材制造服务 2021年调研企业服务总营收达到19.1亿元(航空航天、核电、军工等领城涉密业务不在统计范围内)。在医疗、航空航天、汽车、消费产品、核电能源等领域营收分别为12.7亿元、4亿元、1亿元、1.2亿元和0.2亿元，分别占服务营收的65%、23%、5%、6%和1%。   二、产业发展趋势 (一)产业融资需求迫切，规模将超70亿元 据统计，2021年中国增材制造企业融资总额达到48亿元左右，较2020年增加33.3%；全球增材制造融资总额650亿，融资增速66%，现有投资总额与投资增速与国外相比仍有差距。此次统计调研企业融资需求达到31.25亿元，预计2022年中国增材制造行业融资需求将超70亿元。   （二)中端装备用零部件有望实现全国产化代替 近年来国内增材制造零部件厂商研发投入不断增加，大族思特、武汉锐科等国产零部件已在齿科激光选区熔化、光固化等装备稳定使用。随着需求不断增加，零部件国产化进程加速，中端装备用零部件有望实现全国产化代替。   (三)工业级装备呈现大尺寸、高效率、专用化趋势 随着技术进步和工艺革新、应用要求持续提升、应用场景不断拓展，增材制造装备逐步里现大尺寸、高效率、专用化趋势。清研智束研制出2x2阵列式电子束选区熔化装备，铂力特发布10激光器激光选区熔化装备。同时，针对医疗、建筑、文物保护领城的不同需求特点，目前国内企业已推出齿科用激光选区熔化装备、文物仿制专用立体光固化装备、建筑用机械摇臂材料挤出装备。   (四)消费级装备销量增速放缓 全球疫情的背景下，消费级装备需求呈现爆发态势，2020年全年销量为270万台，出口额5.1亿美元，2021年进一步扩大，出口台数已达288万，出口额达5.9亿美元。近两年，消费级装备增长率由2021年75%降低为2020年的16%。随着海外市场趋于饱合、疫情期间国际运输成本增加等原因，预计在2022年消费级增材制造装备增长趋势会逐步放缓。   《五)服务市场规模持续扩大，铸造等领域将迎来爆发 Wohlers Report报告数据显示，国际增材制造服务企业占比逐年增加，2021年增材制造服务市场规模约为62.5亿美元，占整个市场规模的41%，也意味着服务已经成为行业发展的重要推动力。国内增材制造服务商目前仍然较少，根据调研企业统计数据显示仅为21%左右。国内现有的服务商如鑫精合、康硕集团等企业新建的厂房已经陆续投产，预计2022年国内服务市场规模将有较大提升。未来，增材制造服务供应商将逐渐成长为涵盖设计、制造、后处理为一体的方案系统解决供应商。   根据中铸协统计，我国有26000家铸造厂，砂型铸件的市场规模约1200亿元，利用增材制造可将铸造的工艺流程从15步编减至8步。在“双碳”背景下，增材制造技术持续赋能铸造行业，预计未来五年砂型增材制造装备的需求将超过2000台。   据统计，2021年仅齿科增材制造装备销售额预计达到4.5亿元。南京铖联2021年销售了300台齿科增材制造装备，是往年销量之和的1.5倍。另外，大量康复器具、骨科植入物获批通过医疗2类、3类许可证，预计2022年将是快速增长期。   END   随着信息技术的蓬勃发展，新业态悄然兴起。未来必是挑战与机遇并存，只有不断的创新改革，不断突破核心关键技术，保持技术领先性，快速推进产业化规模，并推广以及拓展应用市场，促进增材制造产业快速发展，才能在未来快速产业化浪潮中保持领先地位，并带动整个产业良性发展。 注：本文内容来由3D打印技术参考整理编辑，转载请依据转载须知。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.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.工信部组织征集增材制造典型应用场景 3.tct asia+｜3D打印技术+医疗，展现巨大发展潜力 4.最缺工！我国增材制造行业人才供需现状、短板及发展政策战略研究

传统制造泡沫市场面临着许多挑战——从限制设计的昂贵模具，到高昂的运输成本，再到特定泡沫设计中无法轻松调整的强度和肖氏硬度。3D打印技术参考近日注意到Desktop Metal展示了其在泡沫3D打印方面的创新，采用子公司Adaptive 3D发明的弹性体3D打印技术，开发了新型泡沫材料，能够制造同时保持座椅预期性能和舒适度的轻型汽车和卡车泡沫座椅。 Adaptive 3D是优质光聚合物和弹性体开发的领导者，使用其独特的FreeFoam树脂和ETEC Xtreme 8K DLP系统进行3D打印，部件可以在大约160-170°C的烘箱中通过短暂加热循环实现按需膨胀。打印部件包含分散的热活化发泡剂，可在材料内部形成闭孔。这种高度可控的工艺使FreeFoam树脂能够根据树脂的等级按照2-7倍持续扩大打印尺寸，从而在所需的公差范围内制造最终部件，同时可以调整想要的柔软度或硬度。 自由泡沫加热膨胀过程 左：3D打印的原始尺寸；右：加热后的最终尺寸 自由泡沫的3D打印与测试 这种新工艺允许3D打印机生产比打印机原始构建区域更大的最终泡沫部件，并使泡沫产品能够以紧凑的尺寸运输，用户只需在组装或使用时使其膨胀展开即可。FreeFoam材料预计将于2023年广泛商用。 Adaptive3D通过无味、高韧性、耐应变、抗撕裂、生物相容性橡胶和类橡胶材料的增材制造，实现批量最终用途零件的生产。这种解决方案专为高产量制造而设计，同时保持低生产成本和卓越的材料性能。其服务客户涵盖医疗保健、工业、运输以及石油和天然气的广泛市场。 注：本文内容来由3D打印技术参考整理编辑，转载请依据转载须知。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.新型生产级3D打印树脂在汽车工业中获得实际应用 2.宝马领投弹性体高通量增材制造工艺，在汽车领域具有巨大应用前景 3.南科大在液晶弹性体3D打印研究方面取得新进展 4.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

3D打印将颠覆制造业，曾成为很多重塑产业发展拥趸的共同信仰。但是国内发展十多年，3D打印依然存在工业制造上的成本、效率难题。全球范围内金属3D打印技术主要分为两大阵营：直接金属3D打印和间接金属3D打印。其中，直接金属3D打印是将金属材料直接打印成金属件，而间接金属3D打印是通过粘结剂等将金属材料打印成型，然后将粘结剂去除掉，最终得到金属件。 目前直接金属3D打印技术主要是采用昂贵的激光、电子束或等离子作为输入热源来直接熔化金属粉末或其混合物进行逐层叠加打印制品。主要有选区激光熔化（SLM）、电子束选区熔化成型（EBM）、直接金属激光沉积（DED、LENS）、快速等离子体沉积（RPD）等技术。共同特点是打印与熔化一体、同时获得产品形状与性能。缺陷在于激光器等设备及材料价格高昂，运营成本高；打印速度慢、且产品性能一致性被质疑。 升华三维间接3D打印技术 由升华三维推出的“3D打印+粉末冶金”相结合的金属/陶瓷间接3D打印技术——粉末挤出打印技术（Powder Extrusion printing，PEP）。利用了已发展超过30年、并大规模应用于电子3C、汽车、医疗、军工航天等领域的金属粉末注射成形技术（MIM）。两者工艺流程有很多相通之处，结合3D打印对材料的控制和成形，实现最终的金属零部件个性化定制化生产。在得到具有一定密度和强度的生坯后，利用MIM的相关工艺对产品进行脱脂和烧结，获得性能一致且优良的产品。   间接金属3D打印 PEP技术有别于利用高强能量束直接熔化材料，同步获得产品形状和性能的直接3D打印技术。PEP技术将热加工过程转移到烧结步骤，这使得更容易管理热应力，因烧结温度低于其他类型的直接3D打印工艺中所需的完全熔化温度，并且热量可以更均匀地施加，从而确保了产品性能的一致性。PEP技术打印材料体系丰富，具有类同于PIM工艺所用的粉末材料，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、模具制造等领域生产复杂而轻便的金属零件。有望取代小批量，高成本的金属注射成型，大幅降低3D打印成本，并缩短交货时间。 PIM工艺流程 PEP技术工艺流程 升华三维间接3D打印技术优势 PEP技术为粉末冶金行业数字化赋能，解锁3D打印在粉末冶金领域的应用，释放粉末冶金的潜能。主要的技术优势包括以下方面： 可利用粉末注射成形成熟稳定的技术体系，产品性能一致性好 打印材料体系丰富。从不锈钢、模具钢、铜及铜合金、铝合金、高温合金、 钛合金、难熔金属等金属材料，到氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅等陶瓷材料，几乎无止境的潜在材料清单为3D打印大规模进入应用市场创造有利的客观条件。 与直接3D打印技术相比，打印设备、材料及打印成本更低，成形精度高，更有利于3D打印应用的推广及普及 绿色环保，打印材料可循环利用，有效利用率高 低成本的复杂产品定制化、批量化生产解决方案 升华三维间接3D打印技术工艺流程 1、3D打印成型 基于PEP技术，按照设计模型，通过升华三维自主研发的Uprise 3D打印机挤压和逐层堆积金属颗粒材料，使之快速成形。得到具有高精度，并一定密度和强度的生坯。打印成型后，生胚需要进行脱脂和烧结过程。 2、脱脂 脱脂的作用是从3D打印生胚中去除大部分粘结剂聚合物。脱脂工艺包括水脱脂、溶剂脱脂和催化脱脂。升华三维通常采用采用更环保，更安全的草酸脱脂炉，可批量处理，操作简单。被去除粘结剂聚合物的生坏称之为棕胚，将被送至烧结环节从而得到致密的金属部件。 3、烧结 获得棕坯的强度和密度都是较低的，为了获最终致密的金属部件，烧结工艺是必须和关键的。烧结条件需要在真空气氛和高温下进行，烧结炉可批量加工，性能高，操作简单。通过烧结，残余的粘结剂聚合物首先在适当的加热温度下被去除。当温度升高到金属粒子的熔点以上时，这些粒子开始熔化并增长到密度达到几乎98%。值得注意的是，在烧结过程中，由于粘结剂聚合物的去除和金属颗粒的生长，会发生收缩，但收缩率是恒定的。金属部分将按比例放大，以补偿在三维建模步骤中的收缩。烧结后的金属部件具有良好的力学性能，可应用于各种工业用途。 4、后处理 烧结的后的金属部件是完全致密的，可以直接使用。但是，当需要更好的外观时，可以使用抛光和涂层等后处理方法，改善打印件的美感和其他性能。 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.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.使用金属桌面3D打印机能做什么——以汽车客户为例 3.知识分享：金属和高性能塑料桌面3D打印技术的落地应用 4.视频：桌面挤出3D打印316L不锈钢、Ti6Al4V、纯铜

Continuous Composites是一家先进的复合材料3D打印技术公司，已被NASA的小型企业创新研究(SBIR)计划选中，使用其专利的连续纤维3D打印技术，制造太空低热膨胀系数开放式网格等结构。SBIR计划是NASA为太空探索任务进行的技术储备和创新项目，通过选择数百家小型企业和数十家研究机构来开发技术，帮助推动太空探索的未来。 波音CST-100Starliner压力容器上的等轴网格结构 Continuous Composites因其CF3D连续纤维增强材料、快速固化光敏聚合物和先进的机器人技术而被选中，这些技术能够制造用传统制造方法无法生产的复合材料结构——更高效、且成本更低。该公司指出，这种开放网格肋结构在许多行业都有应用，包括太空和航空航天。 该公司成立于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。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。 3D打印的开放式网格结构 Continuous Composites表示，本次计划将展示CF3D先进的机器人转向单个连续碳纤维丝束，打印和测试一个扁平的1.6x3.3英尺开放等网格肋结构。据报道，CF3D打印的等网格结构可以沉积在许多不同形状（包括平面、圆柱形、球形、圆锥形等）的支撑表面上。根据发射和空间载荷，可以优化生成的零件以获得所需的强度和刚度。 “鉴于我在空间应用复合材料设计方面的背景，我很高兴能够在这个NASA项目中展示我们独特的纤维转向能力。除了与NASA的合作，Continuous Composites公司的技术也受到美国空军青睐，后者使用3D打印技术制造飞机翼梁和翼肋结构，同样也为网格结构。 注：本文内容来由3D打印技术参考整理编辑，转载请依据转载须知。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.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.美空军研究室大力开发连续复合材料3D打印，并用于无人机机翼成型 3.纤维复合材料3D打印入选“十四五”国家重点研发计划，附5款国内已商业化的打印装备 4.视频：大型工业六轴连续纤维增强复合材料3D打印机

近年来，国产金属3D打印技术在航空航天领域发展很快，出现了众多优秀企业和应用案例，而国产非金属3D打印（塑料）在航空航天的应用却不及预期，大部分相关终端企业选择采购国外的3D打印设备方案，例如Stratasys的Fortus 900MC，用户考虑点主要集中在如何在较大成型尺寸的基础上，使用经过验证的航空级高性能材料，仍然能够确保成品稳定性和产品一致性。在这些方面，一些中国企业正在追赶海外巨头。 与金属3D打印一样，非金属高性能聚合物也正在经历从进口转变为国产化的过程。通过完整国产化的硬件、软件、材料和打印工艺的结合，越来越多的国内外航空企业正在选择中国的高温工业打印机厂商。 一迈自成立以来一直专注于高性能塑料的3D打印研究开发，产品已被商飞、UAC、赛峰、成飞、中国航发、北航及山西航天清华等众多航空航天企业选购。经过与用户的需求交流，以及多年的技术验证，一迈正式发布航空级高性能塑料3D打印机：SPAC HT 920，分为航空版和纤维复合版。 SPAC HT 920具有920*620*920mm的超大构建尺寸，打印温度高达500℃，腔体温度220℃，热床温度300℃，优异且稳定的温度条件为打印大幅面的高性能制件创造了基础。为了避免材料受潮带来的打印性能下降甚至失败，SPAC HT 920的料仓温度达到了150℃，并且导料管也具备气体干燥功能，是超高性能材料的专用3D打印机，支持纤维增强材料。 SPAC HT 920还具备真空吸附平台，可使用附着力更好的专用膜材，同时方便取模；以及最高6Kg的自动补料功能，当用户打印较大尺寸的制件时，若首卷3Kg的材料不够，不必手动换料，SPAC HT 920在备用料仓中仍然有3Kg材料进行自动补充，过程不需等待也不需人工参与，减少外在因素导致的打印失败，2号头的支撑材料仓也是如此。若6Kg材料均已用完时，设备会自动暂停并提醒。 SPAC HT 920具有液冷式散热的双打印头，支持独立升降和自动清洁喷嘴，以确保双头打印效果。打印头可模块化更换，当需要维护或更换为纤维增强套件时，将会体现出易用性。此外，SPAC HT 920还具备堵头检测、远程检测、互联网远程控制等功能。 为了确保打印稳定性，减少由于温度或应力位移误差带来的性能不一致，SPAC HT 920分别针对热床温度、腔体温度及热风循环、Z轴强度等因素经过了大量的仿真模拟分析，优化后得到了非常优异的表现。 中国商飞使用一迈机器打印的高性能制件 针对航空应用的非金属材料，目前主要使用PEI 9085，该材料具有优异的阻燃性能、FST评级和大量的实践验证。同时，一迈已与相关国产材料企业进行联合测试开发，期望能够开发出适合3D打印的国产高性能塑料。 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.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.美海军与Stratasys达成25台2000万美元的历史最大政府3D打印机购买交易 3.Stratasys 3D打印机关键专利本周到期，高温FDM市场将迎重大变化 4.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

树脂因其具有优异的机械性能和加工性能，在汽车行业具有重要应用。这种材料的使用，有利于减轻汽车运行质量，提升汽车燃油经济性和汽车设计性，实现零部件的一体化发展，有效降低汽车制造成本。尤其是近年来3D打印技术和高性能树脂材料的发展，将企业开发周期大为缩短，生产级的树脂更是在制造终端获得使用。 以丰田Gazoo Racing赛车团队为例，其一直在与3D Systems合作，为赛车运动、汽车定制以及短期和长期生产能力寻找增材制造(AM)解决方案。随着材料化学的新进展，3D Systems公司将一系列突破性的生产级树脂推向市场，提供了创新的材料性能和寿命。基于Figure 4的3D打印系统，使快速交付数千个更小的批量生产部件成为可能。如今这项工作正在扩展到3D Systems的大尺寸立体光固化(SLA)系统ProX 800，后者可提供全尺寸、1:1比例的夹具、夹具和生产部件制造能力。 汽车等生产制造业已经转向生产级树脂，3D Systems生产级材料具有极高的强度和更好的耐久性，通过与丰田的合作，测试了这些革命性材料的全部潜力。 新推出的Accura AMX Rigid Black 是一款创新材料，结合了长期环境稳定性和高性能机械特性与立体光固化成型技术的成熟优势，具有卓越的表面质量、制造精度和可重复性，非常适合用于包括汽车和赛车及消费品在内的一系列行业的制造和工程应用。 使用 Accura AMX Rigid Black 生产的带纹理的夹具，具有与标准热塑性塑料相似的应力/应变性能 与此同时，Accura AMX Rigid Black 能够以具有成本效益的方式交付结构性承重定制最终用途组件、大型制造辅助工具、夹具和固定装置的理想之选，也十分适合用于替代注塑成型或软模具工艺的直接生产。 TOYOTA Gazoo Racing使用 3D Systems Accura AMX Rigid Black 制造了汽车格栅CNC夹具 - 实现了具有光滑侧壁和卓越各向同性强度的生产部件 Figure 4 Tough 60C White 是一种生产级品质的白色多功能材料，不仅符合生物相容性要求，而且具有出色的抗冲击强度、伸长率和抗张强度。该材料具有类似于注塑成形的表面质量，可提供长期的环境稳定性和持久的白色。该材料可用于批量生产高机械承重部件，并能够在多年内保持功能和稳定。 同时，该树脂具有65℃的热变形温度和23%的断裂伸长率，7.1%的屈服伸长率使其非常适合制造支架、卡扣和夹片。高打印速度和简化的后处理速度可实现出色的吞吐量。 在往期研讨会中，深入探讨了丰田GAZOO赛车如何应用3D Systems新推出的生产级树脂的案例，以及生产级树脂的进步带来的新功能，扫描下方二维码回看。   网络研讨会的主题包括:什么是3D打印生产级树脂？新材料科学如何使生产应用成为可能？案例：全尺寸增材制作制造辅助设备案例：增材制作生产车身内部部件TGR赛车如何利用3D打印技术应对挑并取得成功3D Systems生产级树脂背后的材料科学数据 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.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.增材制造如何提高汽车行业生产力并推动创新 3.【电子书】3D Systems推出大尺寸批量制造尼龙机SLS 380，将3D打印融入生产流程 4.一种新型光固化3D打印工艺装备，能够处理50倍于标准的高粘度树脂

6月21日，3D打印技术参考了解到，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，于22日开始申购。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。招股书显示，2019年、2020年及2021年度，公司分别实现营业收入5123.06万元、1.22亿元及1.41亿元，最近三年年均复合增长率为66.08%。此次公开发行股票，超卓航空因此成为即铂力特之后第二家在科创板上市的中国增材制造企业。 同时值得注意的是，该公司招股书指出，超卓航空公司董事、副总经理、核心技术人员、研发总监生于1991年，持股超30%，是最高持股人。其历任超卓航科董事、副总经理、研发总监。自2014年12月于普渡大学毕业后，在超卓航空负责了冷喷涂工艺的整体研发和管理，带领团队成功攻克冷喷涂工艺中的多项关键难点，为公司6项发明专利的第一发明人。2018年以来，其带领公司获得国家企业技术中心、第24届全国发明展览会“发明创业奖·项目奖”银奖等各类荣誉和奖项。 湖北超卓航空科技股份有限公司（来源：该公司官网） 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，超卓航空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，修复效果通过了由空军装备部、实战部队、我国航空航天高等院校及科研院所以及基地级大修厂的专家组成的技术评审团的状态鉴定，是中国空军装备部下属 A、B 基地级大修厂多型军机起落架大梁疲劳裂纹修复再制造的唯一供应商，为我国军方单位增加了数十万飞行小时的飞行资源。经中国航空工业集团下属某战斗机设计研究所试验测试后，公司修复的起落架大梁可实现的起落次数达到了原设计值的 3 倍，创造了显著的军事效益和经济效益，为军方维修保障及装备费用节约做出了重要贡献，行业地位突出。 超音速火焰喷涂工艺介绍（来源：该公司官网） 冷气体动力喷涂工艺介绍（来源：该公司官网） 等离子喷涂工艺介绍（来源：该公司官网） 冷喷涂增材制造技术是一种建立在空气动力学上的增材制造技术，可应用于制作保护涂层和功能涂层、零部件修复、增材制造等领域。3D打印技术参考了解到，该技术在欧美等国家的应用水平相对成熟，但国内尚处于追赶阶段，且国内企业实现冷喷涂增材制造技术商业化应用的企业较少，产业链和行业标准也有待健全和完善。 招股书指出，超卓航空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。 冷喷涂被美国等国用于军事装备修复领域 超卓航空还是国家高新技术企业、国家认定企业技术中心，拥有国家级博士后科研工作站，经过多年的研发投入，公司不断提升在原位增材制造、冷喷涂增材制造工艺参数、增材修复界面污染度控制、飞机承力结构疲劳裂纹源区强化增材补强修复等方面的技术水平，拥有了较强的技术储备，并成功实现了以冷喷涂增材制造技术进行再制造的工程化、商业化应用。 随着国际军事环境的日益复杂，我国国防军事装备，特别是军用航空器、武器装备的保障性需求增长明显。此次科创板上市，超卓航空拟募资2.79亿元。其中，2.19亿元用于增材制造生产基地项目，3068万元用于钛合金粉末的冷喷涂工艺开发项目，2964.49万元用于高性能靶材研发中心建设项目。 未来，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。 注：本文使用简称为超卓航空，也称超卓航科。 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.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.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 3.增材制造在航空航天工业中的市场趋势、制造优势、应用范围及研究现状 4.铂力特二期项目将成为国内规模最大的金属增材制造智能工厂

作为高附加值产品产业，航空航天工业一直对先进制造技术开发和采用具有强大推动力。随着航空业对节能减排、轻量化、可靠性和舒适性的要求越来越高，飞机制造需要越来越多的高性能材料和新设计。传统的制造工艺已经达到了满足要求的极限。 增材制造在航空航天工业中的市场趋势 增材制造的快速发展为满足这些行业需求提供了可能性，因为增材制造提供了独特的优势和可行性，可以克服几何形状、材料、性能和功能方面的限制。它为制造具有高精度复杂、复合和混合结构提供了前所未有的设计自由，这是传统制造路线无法实现的。增材制造的上述优势在航空、汽车、电子、医疗、军事、建筑等领域的广泛工业领域正在得到应用。全球增材制造市场规模从2013年的约30亿美元迅速增长，至2021年市场规模达到152.44亿美元。3D打印技术参考根据历年来的Wohlers报告，随着增材制造行业市场规模的不断扩大，增材制造技术在航空航天工业中的市场规模也迅速增长，在该领域所产生的市场价值所占整个增材制造市场规模的比例在2019-2021年分别为14.7%、15.9%和16.8%，到2021年，达到25.6亿美元。   增材制造在航空航天工业中的制造优势 由于以下优势对该行业的适用性，增材制造在航空航天工业中的应用是整个增材制造市场最重要的组成部分。 (1)几何设计和优化自由。增材制造能够将材料转换为自由形式的3D组件，例如复杂的外部形状和内部几何结构，还允许拓扑优化制造轻质组件，通过使用晶格结构，可实现同等甚至更高的机械性能。 (2)功能整合和零件整合。增材制造能够生产具有定制材料组成的集成多功能部件，如功能梯度材料。由增材制造工艺生产的功能性多材料燃烧室，通过将镍基高温合金沉积在铜合金表面，可以简化传统制造工艺，同时增强部件功能。此外，增材制造也可实现零件整合，在功能集成的同时提高了可靠性和性能。复杂的航空航天部件传统上由多个简单部件组装在一起，与激光增材制造整合部件相比，这可能会降低可靠性和几何精度，同时增加维护成本。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。此外，伯明翰大学的AMP实验室还研究了使用SLM技术将数千个发动机部件整合成几个部分的可行性。 (a) 铜-镍多材料燃烧室(b) SLM打印的Launcher E-2大型单体燃烧室，高 86 cm，喷嘴直径41 cm (c) 伯明翰大学AMP实验室SLM制造的引擎；(d) GE 3D打印的喷嘴和(e)燃烧器；(f)SLM技术生产的In718 喷嘴环 (3)材料和能源效率。在材料使用方面， SLM技术的材料浪费约为 5%，远低于传统减材制造，后者可产生高达95%的材料浪费。GE基于SLM技术设计和制造了燃料喷嘴，重量减轻了25%，并降低燃料消耗，成本效率提高了30%。GE采用激光增材制造的燃烧器和喷嘴环是典型的近净成形的节材案例，与传统的锻造钢锭加工相比，后者将浪费大部分材料。此外，使用激光增材制造实现飞机部件的轻量化是降低油耗的非常有效的措施。据报道，商用飞机每减轻一公斤重量，每年大约可节省价值约3000美元的燃料，并大量减少碳排放。 (4)定制和小批量生产。与传统制造工艺相比，激光增材制造的大批量生产成本往往更高。然而，考虑到模具制造、加工工具和库存的高投资成本，该工艺对于航空航天工业中常见的小批量定制零件更具成本效益。 (5)缩短制造周期。近净成形激光增材制造组件所需的加工时间较短，可以减少产品制造提前期。罗罗报告称，使用激光增材制造可以节省 30% 的生产时间，而波音公司声称零件数量的减少将使总安装时间减少50%。利勃海尔航空航天用增材制造部件取代了传统的主飞行高压液压阀块部件，重量减轻了35%，部件数量减少了10个，所需的制造时间减少了75%以上。 增材制造在航空航天工业的应用范围和研究现状 在上述优势的推动下，航空航天业一直在探索使用增材制造生产飞机零件，包括各种铰链、支架、内部组件、轻量化机身等，甚至发动机部件，如带有内部冷却通道的涡轮叶片、燃料喷嘴和压缩机以及集成管道系统。值得注意的是，航空发动机是飞机的心脏，也是现代工业皇冠上的明珠。 波音787飞机的GE CF6涡轮发动机中的材料分布 航空发动机使用最广泛的高价值材料主要包括钢、镍基高温合金和钛合金，对后两种材料，3D打印技术参考也曾进行过详细介绍，尽管增材制造学术界对这三种材料进行了广泛研究，但没有对增材制造高强度钢进行全面审查，也没有对钛合金和镍基高温合金的最新进展进行审查。例如，最近对镍基高温合金的评论仅集中在In718，新开发的镍基高温合金，如WSU 150和单晶高温合金还有重要的研究机会。尽管已有大量关于Ti6Al4V增材制造研究，但对于这种材料和其他钛合金的典型微观结构、静态力学性能和疲劳性能仍然缺乏更广泛和全面的总结。此外，激光增材制造钛合金中的一些最关键的问题，包括如何在打印态下实现高延展性以及等轴β和α结构的形成机制通常未被考虑。 飞机机身的主要材料：铝合金、钛合金、复合材料、高温合金 激光增材制造过程中复杂的激光-材料相互作用使得难以概括不同航空发动机材料的工艺参数-微观结构-机械性能之间的关系。深入了解不同航空发动机材料的这种关系，可以推动优质高价值航空发动机材料和先进尖端设备的开发。然而，现有的评论往往集中在这三种广泛使用的航空发动机材料中的一小部分。 因此，需要对这些特定高性能合金的激光增材制造进行严格和专门的审查，总结其进展，并确定研究机会和差距。对航空发动机材料，包括先进高强度钢、镍基高温合金、钛合金进行详细综述，绘制这三类航空发动机材料在加工窗口、强度-延性组合、疲劳性能、室温/高温性能等方面的材料性能属性图，将为研究人员提供关键航空发动机材料激光增材制造的完整最新信息，并鼓励在新型先进航空发动机材料激光增材制造方面进行更具启发性的科学研究，促进该技术在航空发动机行业的应用。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请依据转载须知。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.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext解锁增材智造新技能！ 2.视频看懂Launcher 火箭发动机多部件采用3D打印制造 3.8本3D打印行业应用报告，覆盖航空航天、汽车、生物医疗及服务等多领域 4.年度总结：2021年中国航空航天领域3D打印技术10大应用