3D打印作为一种成熟的增材制造方式，受到诸多青睐的原因之一就是它能够直接打印具有复杂结构的产品、零部件，而这背后的基础是增材制造的晶格结构。 这种晶格结构使得打印出来的产品拥有轻量化、低成本、减震、能量传递、可调整各种力学性能等诸多特性，所以在鞋类、航空航天、医疗、工业、消费品等行业中都独具优势。 了解力学的人都知道，晶格库里的晶格种类成千上万。想要获得理想中的产品，输出可用于批量增材制造的产品解决方案，在挑选晶格时，就需要考虑打印材料、打印工艺以及内部晶格生成的力学结构。 目前，市面上大多数的晶格设计软件几乎都有局限性，比如晶格种类过少、生成的晶胞质量本身有问题、效果不理想，另外软件操作门槛较高等，种种弊端对一些非参数化设计师以及3D打印纯小白非常不友好。 为此，清锋推出了面向增材制造的晶格模型自动生成平台——LuxStudio（登录地址：https://studio.luxcreo.cn），不仅可以实现多种结构晶格的自动生成，同时还是一款低门槛、不挑配置的“傻瓜式”通用型操作软件。 01 全场景通用，薄壳设计不受限 如何能够让LuxStudio在不同应用场景下都同样适用？ ” 这是清锋科技工程师们在最初设计晶格库时一直在思考的问题。 清锋专门制定了“回弹”、“强度”、 “轻量化程度”、“结构稳定性”、“可打印性”五个维度的指标，并对数以万计的晶格进行线性和非线性仿真； 最终筛选出16种能够应用于不同场景、不同打印工艺的晶格结构，包括规则杆径、泰森多边形以及极小曲面，适用于鞋业、工业、精细医疗、航空航天，以及大部分3D打印应用场景。 我们也给大家简单介绍下规则杆径、泰森多边形以及极小曲面三种晶格结构在设计中的优势。 01►规则杆径 一种规则的晶格结构。通过调整杆径的粗细、大小，让表面看起来更加规整，同时更容易结合受力来做力学结构分析，可用于鞋类、航空航天、医疗、工业等多行业的复杂应用打印。 02►极小曲面 指平均曲率为 0 的曲面。有更强的能量交换功能，这种结构一般比较稳定，适用于需要热量传导、能量传导的产品设计，可用于航空航天、汽车、工业零部件比如散热器等领域的应用打印。 03► 泰森多边形 一组由连接两邻点线段的垂直平分线组成的连续多边形。由于它可以延展出更多可能性，适合表面形状不确定的产品设计，满足设计师对产品外观形状的要求，可用于首饰、建筑等领域的应用打印。 “ 此外，LuxStudio还有一个最核心的优势就是“薄壳设计完全无限制”。 在增材设计过程中，市面上很多产品对“薄”有着很硬需求。比如个性化定制的手机壳，既要镂空又要轻薄，手感才会好；再比如无人机的表面壳，既需要复杂的镂空结构以便在内部安装其他零部件，还要满足飞行对”轻量化“的需求，所以表壳就必须要“更薄”。 但往往要实现这种轻量化设计，模型厚度可能会小于1个晶格，这个时候对表面进行填充成了难题，市面上也鲜少有软件能够做到。 针对这种情况，清锋的LuxStudio解决方案突破形状限制，通过将表面做成网状，同时保证原模型的轮廓特征来实现“薄壳”的设计，最终达到整体减重的目的。清锋在香港、新加坡、法国等地的用户对该功能都颇为好评。 02 云端算力不挑配置，傻瓜式操作小白易上手 接触过晶格设计软件的应该都知道，晶格生成算法非常复杂。想要实现高精度、高质量的打印，并且将产品比例、功能性做到1：1还原，所需晶格数量是相当“吓人”的；此外，晶格越小，特征越多，要实现高精度打印，需要的运算量极大。 *通过LuxStudio设计打印的拖鞋 如果是普通配置的电脑，显卡和CPU肯定不能够承担这么大的负荷，即使是高内存、高配置的电脑，也需要一定的运算时间。 就拿我们的产品3D打印颈椎枕来说，包含的三角面片（mesh）数量高达千万级，用LuxStudio完全不受电脑配置限制，在几十秒甚至几秒的时间内就能完成晶格生成。 最大的原因就是我们将LuxStudio搬到云端，不吃使用者配置，只需要登录https://studio.luxcreo.cn即可使用。 晶格生成算法则由清锋自己的服务器来承担，把算力服务器呈现在普通使用用户面前，降低用户的使用门槛。 而且LuxStudio完全是“傻瓜式”的使用操作，即使是不懂参数设计的设计师和小白用户也都能够上手使用。 操作够“傻瓜” 模块 LuxStudio平台搭建在网页端，操作全在一个视图页里呈现，每个功能都被单独做成一个模块，无需跳转就能够选择生成、打印、参数调整等操作。在用户交互方面，减少文字输入，用一个鼠标通过点击/拖拽的方式就能实现所有个性化操作。 设计 每一个晶格模型都做了晶格详解，包含了晶格可实现的效果，以及该晶格在“回弹”、“强度”、 “轻量化程度”、“结构稳定性”、“可打印性”五个维度的指标优势，帮助不了解的晶格结构及参数的设计师和小白用户 “自己完成设计”，用3D打印给自己的产品贴上标签，将个性化、定制化的创新设计“真正落地”。 03 产品体验及政策 *通过LuxStudio设计打印的自行车鞍座 今年清锋将会提供两个版本的LuxStudio。 一种是面向工程师、学生、3D打印爱好者，对比于试用版有更为高阶的功能。 另一种就是工业本地化版，适用于企业、高校、科研机构，融合了清锋在鞋类、眼镜、枕头、无人机、航空发动机零部件包括工程机械零部件等不同领域、不同材料的中大型、批量设计的成熟应用，平台内积累了相当丰富的参数库，而且清锋还可以根据用户的应用来定制支撑样式，帮助打印成功。 *通过LuxStudio设计打印的定制鞋垫 目前LuxStudio网页试用版，开放所有人注册，给予大家一个月体验周期（截至2022年6月30日），后续还将会有工程师点对点的联系和指导。 感兴趣的话，点击下方登录网址：https://studio.luxcreo.cn/，开始注册使用叭~ 内容 试用版 正式版 本地化版 小尺寸、薄尺寸、小体积的晶格填充，适用于生物打印、板材轻量化等结构设计 √ √ √ 可选的结构样式多，杆径类，极小曲面，泰森多边形，可支持金属、尼龙、弹性材料的结构设计 √ √ √ 工作流程简单直观，根据模型的应用特点自动推荐晶格结构，实现打印成功率 √ √ √ 手动选区调整晶格密度，根据模型应力方向去调整不同部分的物理强度（3季度推出） / √ √ 本地化部署方案，服务器算力放入局域网，模型进本地网络存储、高效传输，高保密性（3季度推出） / /…

激光粉末床熔融工艺（LPBF）作为一种极具前景的增材制造技术，其生产复杂、高性能金属零件的能力使其成为一种有需求的增材制造技术，而深入了解激光与材料之间的相互作用对于开发该工艺的潜力至关重要。然而，高功率激光束产生的热量通常会导致部件中形成气孔，这些缺陷对零件的密度有害，并导致结构的整体机械性能较差。在零件性能至关重要的关键行业中，孔隙还可能限制可打印的零件类型。因此，需要开发更好的缺陷检测技术，并避免在打印过程中产生缺陷。 使用先进的成像技术，由赫瑞瓦特大学、清华大学（赵沧教授）、弗吉尼亚大学和阿贡国家实验室的科学家组成的团队近日研究了金属3D打印过程中的材料状态，使激光与金属粒子相互作用时存在的所有物质状态之间的相互作用实现了可视化，从而为缺陷形成的方式和原因提供了新的见解。 LPBF过程中的气孔是如何形成的 气孔是对LPBF/SLM构件力学性能影响最大的缺陷之一，也是工业界和学术界关注的焦点之一。SLM过程中，材料迅速的熔化和凝固、熔池剧烈波动等会导致气孔的产生。 在金属增材制造过程中，激光束作用于粉末床，形成了熔池，粉末颗粒在这里熔合在一起。在熔池内，少量金属蒸发会在熔池中心形成一个空腔。这个被称为“钥匙孔”的空腔如果变得不稳定，可能会自行塌陷，从而导致在3D打印部件中形成孔隙。 金属3D打印过程中即将形成的钥匙孔空隙（来自阿贡国家实验室） 此外，如果发生坍塌，蒸汽会从钥匙孔中向上喷射并形成羽流。这会影响粉末床中一些未融合的颗粒，可能会干扰材料的顶层，这种现象会导致整个零件中分散大量微小缺陷。 华中科技大学的研究团队指出，气孔的尺寸、数量、形貌和位置均对构件的力学性能有重要影响，较高的气孔率会缩短成型件的疲劳寿命，靠近表面的气孔对成形件的疲劳性能影响比其它位置的都大。因此，许多制造商无法接受材料孔隙率过高。 充分控制羽流动态和熔池稳定性 激光与材料的相互作用导致金属基底和粉末的快速熔化和蒸发，这种交互是一个复杂的动态过程，需要对大量变量进行控制，以实现过程稳定性，并最终在一段时间内或跨构建平台连续生产零件。对金属3D打印所涉及的物理的基本理解有助于调整这些加工参数。研究表明，熔池和诱导蒸汽射流的行为变化很大，导致了几种不同的流体动力学状态。此外，这些现象还决定了与粉末颗粒的相互作用，粉末颗粒是工艺稳定性的关键组成部分，影响零件质量和结构缺陷（如孔隙度）。虽然通过分别对液态金属、粉末颗粒或蒸汽行为成像，在理解和表征这些动力学方面取得了巨大进展，但尚未直接观察到它们之间的相互作用和耦合运动。 激光熔池与激光束相互作用的物理过程（撞击粉末床的功率分布呈现高斯形状）：粉末、激光和烟尘相互作用（左）；显示温度分布的模拟结果（右）（来自GE Additive） 研究团队结合使用X射线和纹影成像来检查和表征熔池中存在的气体、蒸汽、液体和固相之间的相互作用，使这些过程完全可视化。 通过分析图像，他们发现蒸汽羽流的行为对熔池小孔的整体稳定性有直接影响。具体来说，羽流越动态和活跃，锁孔越不稳定，导致更多的孔隙率。纹影系统的高放大率允许在不同的激光参数下直接成像从熔池凹陷处冒出的蒸汽流，研究发现，锁孔内的不稳定导致激光羽流从稳定流过渡到混沌流。这种转变会导致蒸汽折射率的变化，即使x射线成像不可用，这种变化也是可以测量的。系统图像分析能够确定Ti6Al4V合金中这种不稳定性开始的阈值输入能量密度。 从熔池钥匙孔射出的羽流随时间的演化 不同输入能量密度下熔池/羽流稳定性的测量 合成图像展示了熔池如何影响羽流的方向 通过分析锁孔和羽流形态，研究人员量化了几个参数的过程不稳定性，并确定了一个以前未报告的稳定线扫描所需的能量输入阈值。探讨了粉末层的作用及其对工艺稳定性的影响。这些控制LPBF流体力学的高速可视化图像使研究人员能够识别与有害孔隙率相关的不利过程动力学，帮助设计更高功率和速度的工艺窗口，并为过程稳定性监控提供帮助。 通过修改激光的一些参数，如功率、光斑尺寸和扫描速度，研究团队可以充分控制羽流的动态和熔池的稳定性。研究人员认为，他们是第一个使用钥匙孔羽流作为可以监控过程特征的团队，并期望他们的发现将对航空航天、汽车和国防等领域产生重大影响。 END 研究团队相关成员表示，迄今为止，研究的重点通常是根据液态金属或颗粒的行为检测和预测缺陷，往往忽略了熔池上方产生的蒸汽射流和羽流的影响，这项工作将能够创建改进的过程监控和分析工具，识别和预防金属增材制造中的缺陷。 在最近的研究进展中，3D打印技术参考介绍了清华大学和新加坡国立大学的团队研究了流体流动对金属3D打印部件机械性能的影响，控制打印部件中新晶粒和枝晶的形成对于调整最终组织结构至关重要，但探索熔池中流体流动的影响的研究却非常少见。此外，2020年，本研究的共同作者清华大学助理教授赵沧曾在《Science》上刊文分析了金属3D打印中匙孔气泡缺陷的起源，为无气泡全致密金属激光3D打印提供了理论支撑和技术支持。 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.清华大学于《科学》发表论文揭示金属3D打印中匙孔气泡缺陷的起源 3.SLM过程中的缺陷类型、产生原因及其造成的不良影响 4.3D打印研究成果下载：花费5年、1720万欧元，提交5500个样本，专注于缺陷和工艺分析

金属3D打印根据三维模型，以逐道、逐层的方式制造零件，因此能够快速制造形状极其复杂的部件，这对于传统的制造方法来说非常困难。然而，成功制造具有理想机械性能的零件一直是各种增材制造技术面临的挑战，因为许多因素会影响晶粒结构的演变。另一方面，通过3D打印制造零件在控制晶粒结构方面存在巨大潜力。例如，采用适当的加工策略，通过电子束粉末床熔融工艺可成功3D打印镍基高温合金单晶棒。通过改变工艺参数，可以实现对特定部位晶粒结构的控制。 由于3D打印特殊的加工特点，晶粒更倾向于沿打印方向外延生长并变成柱状晶粒甚至单晶，这对于制造飞机发动机涡轮叶片具有优势，但对于许多其他部件来说并非如此。因此，控制晶粒结构的演变对于增材制造技术的广泛应用至关重要。根据相互依赖理论，现有晶粒的过冷度对形核和晶核的生长起着至关重要的作用，进而诱导等轴晶粒结构的形成。 单道是粉末床3D打印工艺的基本单位，熔池中晶粒的生长和新晶粒的形成很大程度上决定了增材制造中晶粒结构的演变。实验观察和数值模拟表明，由于相对较低的温度梯度和较高的凝固速度，在熔池顶部区域形成等轴晶粒结构的可能性更高。然而，当沉积下一层时，顶部区域会重新熔化。该区域的新晶粒不能促进等轴晶粒结构的出现。相反，在熔池边界处也出现形核, 并且更有可能成为完工零件中的有效晶粒，从而导致等轴晶粒结构。 反冲压力和马兰戈尼效应驱动熔池流动，这可能会影响熔池中的枝晶/晶粒生长。然而，由于缺乏直接观察极快凝固过程的实验方法，很少有人致力于研究流体流动对3D打印条件下枝晶生长和新晶粒形成的影响。在金属增材制造中控制新晶粒的形成对于调整打印态零件的晶粒结构至关重要。温度梯度和凝固速度被认为是控制新晶粒形成的主要因素，而3D打印过程中的熔体流动的影响从未被研究过。 近日，清华大学、新加坡国立大学以及广西大学的研究团队，通过双向耦合与计算流体动力学改进了多网格枝晶生长模型，模拟了3D打印过程中各种温度梯度和凝固速度下流动液态金属中的枝晶生长，研究了熔体流动对枝晶生长和不同取向枝晶前新晶粒形成的影响。 a1-d1熔池底部（曲面）流速分布；a2–d2熔池处的流场 (a) 用于模拟预定义流体流动中枝晶生长的示意图(b) 熔池规模枝晶生长模拟示意图 模拟的枝晶结构 (a) 尖端速度示意图(b) 流体流动影响示意图(c) 模拟域中的流线 位于模拟域中间的XZ横截面的过冷度比较，灰色区域是树突 研究人员首先通过结合计算流体动力学 (CFD) 模型改进了多网格枝晶生长模型，从而使枝晶生长和流体流动双向耦合。之后，在Inconel 718板上进行了使用电子束和激光的单道实验。在这些实验中，预热温度和扫描速度是不同的，以实现不同的凝固条件和熔池中的流动强度。同时，高保真热流体流动模型用于模拟熔池流动，获取温度和流场。然后分两步进行数值建模研究。第一步，为了揭示熔体流动对枝晶生长和新晶粒形成的影响，使用双向耦合模型模拟了不同凝固条件下预定熔体流动中不同取向的枝晶生长。第二步，利用从热流体流动建模结果中提取的温度场和流场进行熔池尺度枝晶生长模拟，这是一种单向耦合，即熔体流动影响枝晶生长，反之不影响枝晶生长。 模拟结果表明，3D打印过程中的枝晶生长和新晶粒的形成受到熔体流动和凝固的显著影响，并与铸造相似。此外，对熔池规模枝晶生长的模拟也很好的解释了电子束和激光单道实验中晶粒结构的形成机制，进一步证明了熔体流动对枝晶生长和新晶粒形成的显著影响。 研究熔体流动对熔池边界枝晶生长和潜在新晶粒形成的影响，将为依赖温度梯度和凝固速度的形核理论提供有力补充，为晶粒结构的调控提供指导。 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.总结160余篇论文| 西工大综述面向增材制造的拓扑优化研究现状与挑战 3.中科院研究：晶格结构的性能差异，材料、3D打印与传统加工工艺 4.史玉升教授团队顶刊综述：超材料的增材制造技术与发展趋势

Aerospike发动机，又称气动塞式火箭发动机，可以说是为火箭单级入轨而生（单级入轨：是指从地面起飞并能加速到第一宇宙速度直接把有效载荷送入轨道并返回地面可重复使用的单级火箭），能够在高海拔范围内保持效率。使用气动塞式发动机的飞行器可以在低空飞行时节省25-30%的燃料。然而，迄今为止，虽然有一些大规模的气动塞式发动机正在测试，但还没有商业化生产。 Aerospike发动机可以说是一种高效的新型火箭发动机，它的长度只有常规钟型火箭发动机的四分之一，重量只有航天飞机一个主发动机的三分之二。由于喷嘴的独特设计，排气气体总是最优化地膨胀。也有研究指出，与目前使用的喇叭形喷嘴相比，这种独特的性能使效率提高了15%。换句话说，只需要少15%的燃料就能将同样的质量送入轨道。 澳大利亚陆军3D打印的 In718 Aerospike发动机 3D打印技术参考查询资料发现，自20世纪50年代第一次提出气动塞式发动机理论以来，其一直是火箭科学家追求的“圣杯”，但没有一个曾经成功飞行。美国国家航空航天局、美国空军和Rocketdyne在20世纪50年代、60年代和70年代总共花费了5亿多美元开发气动塞式发动机，并在80年代和90年代进行了数十次热火测试，然而由于各种原因，项目都被取消。制造方法是重要的限制因素，此外，制造这种发动机的成本非常高，对制造方法硬件的可靠性要求很高。 近年来，一些研究机构和商业航天公司采用金属3D打印技术设计制造了具有再生冷却系统的Aerospike发动机，3D打印大大降低了成本，同时赋予了更多设计自由，成功制造了以前无法制造的结构。 3D打印的Aerospike 发动机的结构 2017年，来自澳大利亚的莫纳什大学的工程师团队在短短四个月内成功地完成设计、3D打印、组装和测试了Aerospike发动机。 2021年 11 月，欧洲小型运载火箭初创公司Pangea Aerospace宣布成功测试了一种小型的由甲烷和液氧驱动的Aerospike发动机，该发动机采用NASA开发的GRCop-42铜合金3D打印，由Aenium公司提供制造服务。 Pangea Aerospace开发的3D打印Aerospike发动机 2022年5月，3D打印技术参考获悉EOS与 Hyperganic合作，通过计算机算法和人工智能创建了一件结构极其复杂的Aerospike火箭发动机。EOS 分别使用M400-4和AMCM M4K系统打印了IN718和铜合金的Aerospike火箭发动机，发动机高80厘米。 EOS与 Hyperganic合作创建的Aerospike火箭发动机 发动机细节部分 发动机细节部分 通过展示可以看出，这款发动机的结构极其复杂，具有大长径比的薄壁、蜂窝点阵及再生冷却流道。两家合作伙伴都表示，将这种设计复杂性与这种规模的可靠打印能力相结合，将推动新的创新。 气动塞式发动机是火箭推进领域的巨大进步，但其结构通过传统制造技术很难构建，通过3D打印技术，可以创造复杂的几何形状，包括机加工容易形成干涉的部位通过3D打印技术可以得到有效的解决。3D打印自由制造的特点为该新型火箭发动机的研究与制造掀起了新的热潮。 关注 视频号 了解最新技术应用 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.增材制造研究机构鲁汶大学使用集成化的3DXpert来减少对其他软件的依赖 3.拜登打卡以采用SLM 3D打印大尺寸金属部件著称的Sintavia，及新政策启示 4.增材制造路线图：迈向智能化、信息化和工业化

Relativity Space是一家大规模使用先进3D打印技术制造火箭的民营航天公司，3D打印技术参考获悉，该公司的全3D打印火箭——Terran 1，将在几周后迎来夏季首飞。 发射前的测试已于上周结束，火箭将于5月31日从加利福尼亚州长滩运至佛罗里达州卡纳维拉尔角的发射场。距离其最初的目标发射日期，该项目已晚了大约18个月。 Terran 1又被国内称为人族1号，用于将1000公斤的有效载荷送入轨道。首次发射是为了演示目的，不过Relativity Space已经与美国宇航局和国防部的创新部门签署了后续发射合同。 Relativity Space正在开发的Terran R火箭，是一款高65米、全3D打印的两级运载火箭，能够发射20倍于Terran 1号的有效载荷，使其对于运输商业级卫星等重型货物更具吸引力。3D打印技术参考了解到，Terran R还具备重复使用能力，预计在2024年完成该火箭的研发和初样生产。 该公司的员工人数在过去两年中增长了五倍，达到近800人，该公司表示已经筹集了13亿美元。根据Pitchbook的数据，截至大约一年前的最后一轮融资，该公司的市值为42亿美元。 3D打印技术参考此前曾介绍，Relativity Space开发了世界最大的“Stargate”的3D打印机。它基于定向能量沉积技术，拥有三只庞大的机械臂，一只用来熔化金属丝进行增材制造，另两只则用以进行减材加工。依赖智能数据驱动和机器学习控制算法，该打印机可协作进行增材和减材加工以制造复杂几何形状。 Relativity Space分别拥有若干台可以打印15英尺（4.5m）、20英尺（6m）甚至30英尺（9m）的“Stargate”的3D打印机，可同时打印第一级和第二级火箭以及整流罩。 尽管火箭通常由数千个单独的零件组成，但Relativity Space公司设计的零件却合并了一些部件，他们的火箭零件数量是同类火箭的零件数量的1/100（Terran 1火箭只有730个零件）。目前，Relativity Space可以在30天内打印出整个整流罩，能够在短短60天内生产出整枚火箭。 如今，航天发射市场竞争异常激烈，SpaceX、Rocket Lab、Virgin Orbit、Astra Space、Blue Origin、Launcher等都在这一赛道争奇斗艳。Relativity表示，其3D打印生产能力，可以比竞争对手更快地制造火箭和发射客户有效载荷，其90%以上的火箭部件采用3D打印，与传统制造方法相比大为降低了成本。 关注 视频号 了解最新技术应用 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.中科宇航“玄鸢一号”3D打印20吨级火箭发动机长程试车成功 3.深蓝航天3D打印整机制造火箭发动机搭载试验箭完成「公里级起降回收」 4.中国民营航天星河动力将3D打印技术用于火箭发动机制造

经过DNV（挪威船级社）近半年的独立技术审核，苏州西帝摩三维打印科技有限公司（XDM）近期通过了DNV增材制造行业标准认证，成为亚洲首个、全球第三家获得该认证的公司（证书编号：10326441）。该认证证明西帝摩的XDM系列金属3D打印设备、软件系统、粉末管理、生产流程、制件质量符合船舶、石油天然气、以及能源相关行业金属3D打印制造的严格质量要求和标准。增材制造是一种通过逐层加工的方法来制造零件的技术。它允许工程师设计传统制造方法生产非常困难或成本高昂的复杂高性能一体化集成零件。然而，信任问题仍然是增材制造获得广泛认可与应用的关键。例如，在打印制件和材料认证方面，缺乏系统的增材制造资格认证流程、标准和专业知识。 针对该问题，总部位于挪威的全球认证和风险管理公司DNV凭借其广泛的行业经验与对增材制造专业知识的深刻理解，发布了DNV-SE-0568增材制造资格认证规范，旨在为整个增材制造（AM）价值链中的利益相关者提供支持，确保产品、资产和系统安全有效，让客户及其利益相关方在做出应用增材制造关键决策时充满信心。该规范是根据DNV先前为能源行业中的金属零件创建的行业标准DNV-ST-B203而开发的。DNV-ST-B203标准旨在支持和鼓励能源行业采用增材制造（AM）技术，节省成本，提高效率和保证内部安全。 DNV-SE-0568规范定义了DNV的增材料制造资质认证方案，并详细说明了如何获取和保留一些公司的3D打印相关证书。这包括认可设施和数字制造服务的证书，以及认可制造商、制造流程、3D打印机、零部件和人员的证书。通过发布该规范，DNV向3D打印供应链提供保证，以确保增材制造系统将满足可靠性和质量的最高标准。 DNV-ST-B203标准是第一个国际公认的为石油和天然气、海事和相关行业生产、使用高质量增材制造金属零件的框架。它介绍了管理增材制造金属零件质量的方法，每种方法都根据零件功能的重要程度进行调整。这有助于确保供应链的可预测性，减少交货时间和成本。 通过这项认证，客户增加了对西帝摩金属3D打印技术和打印零件质量与可重复性的信心，为客户将增材制造集成到其供应链中提供了保证。 作为一家服务于全球的增材制造技术公司，西帝摩在整个增材制造价值链中提供全套产品和服务，基于长期在增材制造设备和加工服务方面的经验，支持与推动各行业的创新和发展。从材料工艺开发，到设备和打印，包括后处理，西帝摩提供端到端的解决方案，用以提高供应链的效率和降低供应链的风险，目标成为客户值得信赖和可靠的合作伙伴。 苏州西帝摩三维打印科技有限公司（www.xdm3d.com），是一家专业的金属3D打印设备研发生产销售和3D打印服务企业，公司于2017年推出了当时全球最大的SLM金属3D打印机XDM 750，成形尺寸为 750mm × 750mm × 500mm，并于2021年推出了将SLM成形能力带到“米”级规模的XDM 2000，成形尺寸为 2000mm × 2000mm × 650mm，受到国内外媒体的广泛关注。公司现已形成成形能力覆盖120mm × 120mm到2000mm × 2000mm幅面的XDM系列打印机，广泛应用于航空航天、模具、汽车、电子、医疗等领域。

近十年来，金属增材制造不仅是增材制造行业中增长最快的领域，在可预见的未来，它还会继续快速增长。以PBF（粉末床熔融）和DED（定向能量沉积）为代表的两大类“传统”金属增材制造技术随着工艺的成熟、自动化程度的提高，似乎即将进入爆发式的规模化应用阶段。随着融合了PBF、DED和CNC的增减材复合制造的应用市场不断扩大，全球大型传统机床制造商开始将金属增材制造视为下一代关键的制造技术。在这一切正在发生的同时，一些新工艺似乎也在以更为颠覆性的方式革新我们所认知的3D打印技术。例如，所谓的区域金属3D打印正在突破激光逐点扫描的对速度的限制，无支撑金属3D打印则进一步突破了对设计复杂性的限制；材料喷射和基于光刻的金属3D打印工艺在超精密零件生产方面有特殊优势；粘结剂喷射工艺则将金属3D打印提升到批量制造的水平；由冷喷涂、搅拌摩擦焊以及超声波焊接发展起来的新3D打印形式在多材料、大尺寸零件制造方面充满潜力。 大量金属增材制造新技术、新工艺正在不断地开发出来，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。本期，3D打印技术参考着重介绍这些新的工艺形式，其中很多种国内尚未有研究进展。 传统激光粉末床熔融技术的新发展 所有金属增材制造技术中，PBF的工业化应用研究最多，工艺的标准化和成熟度也最高。经过近十年的增材制造服务商的代工生产，PBF技术已经证明了其可以使用最多种类的金属合金。今天金属PBF技术虽然已经实现了高度的自动化，但是仍然存在许多挑战：一是新建PBF增材制造生产线需要很高资本投入；二是金属增材制造零件的质量保证和过程有效监控还缺乏有效手段；三是可用的金属粉末原材料成本还比较高，成形件支撑结构的去除和表面抛光等后处理过程费时且难以实现自动化。 除了金属PBF技术的传统领导者，如EOS、SLM Solutions、3D Systems和GE Additive，目前还有一些初创公司正在不断开发新的、有效的金属PBF工艺，如荷兰Additive Industries开发了一种多工位模块化集成的PBF激光增材制造设备，提高了自动化程度。 作为粉末床金属3D打印工艺的重要形式，面区域金属3D打印与无支撑金属3D打印备受瞩目。 面区域金属3D打印通过光学设计，将200多万个激光点融合为一束激光，每个激光点的能量均可以通过切片图像的像素设计控制能量，一次可以实现2×2mm甚至15×15mm的区域曝光熔化，此举大大提高了成型效率。该技术的代表企业为美国Seurat公司，据3D打印技术参考了解，国内某知名金属3D打印制造商也在开发工艺。 而无支撑金属3D打印，通过非接触送粉、变化的能量输入以及实时反馈机制实现了相比传统SLM技术更大倾角的无支撑打印。该突破对于制造更为复杂结构的零件至关重要，因此尤其被航空航天制造商所看重。该技术的代表企业为美国Velo3D公司，国内尚无公司进行对标技术的开发。 作为粉末床金属3D打印技术的另一条赛道，增减材技术的发展似乎并未达到预期中的革命性发展。Matsuura和Hermle两家公司此前推出了增减材一体的PBF激光增材制造设备。 有热源制造大尺寸、多材料零件的金属3D打印工艺 DED金属增材制造技术是使用激光束、电子束、电弧等能量源熔融金属粉末或线材，逐层制造、累积成形的一类技术（LENS、EBAM、WAAM）。这类DED技术通常还需使用CNC对成形件进行切削加工，以获得具有较好精度的最终零件。 这种增减材复合工艺比单纯的CNC或金属3D打印成形效率要高很多。除了成形效率方面的优势外，最重要的是这些增减材复合工艺还能制造长度可达几米的超大型金属承力结构零件。DED金属增材制造技术与成熟的数控机床系统相结合，能够通过整合工艺流程，大大提高制造自动化程度和生产效率。 多种增材工艺结合以及将增材工艺与传统制造工艺结合，制造出多材料部件，已经成为这些手段的重要应用形式。NASA已经采用选区激光熔化、DED并配合CNC技术制造了铜-镍复合的双金属材料燃烧室。 从事该工艺的企业主要分为两大类：一类是采用增减材复合制造的传统的高端机床制造商，另一类是开发新的DED技术的初创公司。DMG Mori、TRUMPF和Mazak是从事该技术开发传统制造代表企业。另一方面，Sciaky、BeAM和Optomec则是首批开发和应用DED技术的增材制造公司，Sciaky是唯一一家使用电子束焊接进行金属增材制造的公司，Norsk Titanium在该领域已经取得了重要成就。 无热源制造大尺寸、多材料零件的金属3D打印工艺 固结是粉末冶金行业中的常用术语，是指将合金粉末预成形的毛坯进行压制、烧结、锻造或热等静压等处理获得高密度的零件毛坯的一种制造工艺。金属固结增材制造技术(Metal Consolidation)是指在室温下使用各种能量形式（如超声波、摩擦、高速喷射等）将金属粉末、线材或薄膜逐层固接、累积成实体的一类增材制造技术。这类技术的优点是能够高效地制造多种类的金属合金零件。此类技术中最早开发出来的是超声波焊接增材技术，它使用金属箔材料，工件在一定的压力下将弹性体振动能量转变了工件间的摩擦功、形变能以及有限的热能，从而在不发生熔化的状态下实现箔材料间的冶金结合。金属超声波焊接增材技术的优点是能够适用于各种金属材料的焊接增材、且焊接过程无高温污染、无损伤缺陷等，但是由于焊接功率随着箔材厚度增加将呈指数级剧增，因此主要用于丝、箔以及小型零件。 搅拌摩擦增材制造的基础是搅拌摩擦焊技术，它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。这样的焊接方式没有经过金属的熔化与凝固，只是经过塑性软化和轴向的挤压，连接处在材料性能上存在一定的优势。 喷射沉积固结（冷喷涂）也是金属固结增材制造技术技术中较常见的一种，它将金属粉末以超音速喷射、沉积在基材表面，从而实现逐层制造。这种方法的关键优势在于能够快速、较低成本地生产大型金属零件，且可使用非球形粉末，制造多材料金属零件。 目前世界上开发实用的超声波焊接和摩擦焊接增材制造技术只有两家外国公司。Fabrisonic公司的UAM技术(超声波增材制造)主要应用航空航天，该公司的部分资金来自美国宇航局喷气推进实验室(JPL)。MELD是一家具备摩擦焊接增材制造技术的制造性企业，能够提供增材制造服务或摩擦焊接增材制造设备。喷射沉积固结技术，可能是目前冷固结工艺中应用最广泛的工艺，它最初是由两家澳大利亚公司SPEE3D和Titomic推出，前者专注于铜和铝等材料，而后者几乎完全专注于钛及钛合金。最近德国Hermle、美国GE Additive也都在内部开发冷喷涂增材制造制造系统。 基于烧结的粘结剂喷射、挤出及光固化金属3D打印工艺 依赖于烧结成形的金属3D打印技术已经成为金属增材制造技术一个重要门类，它使用聚合物材料将金属颗粒粘合在一起、然后再烧结成形最终部件。在具体的工艺形式方面，包括粘结剂喷射以及将掺有金属颗粒的丝材挤出和浆料光固化的工艺。 粘结剂喷射工艺，被认为是一种最有可能的规模化、数字化、低成本的金属增材制造技术。该公司所使用的的材料可选择传统注射成型的金属粉末，相比基于激光的粉末成本更低，以面成型的工艺特点极大提高了打印效率，初始无热源的成型方式使其在复杂零件制造方面也显优势。但该技术未获得广泛应用的主要问题是零件质量，特别是与最终应用相关的后烧结变形、开裂以及力学性能，在面临最终应用时存在挑战。 在金属粘结剂喷射技术领域，ExOne是唯一取得较大规模商业化应用的金属增材制造公司。虽然ExOne是该技术的早期领导者，但该技术的规模化应用最近才开始显现，如今ExOne已被Desktop Metal高调收购，引领了该技术的快速发展。惠普（HP）和通用电气(GE)这些国际大型公司也在前几年前进入了该领域，并在批量化、规模化应用方面取得了较大进展。 采用材料挤出和光固化成形技术的增材制造公司也能使用低成本的丝材或浆料来制造金属零件，国际化工巨头BASF因此开发了适用于该工艺的金属丝材。金属材料挤出工艺适合于制造工装、夹具以及零件原型，目前已在汽车领域获得应用。从事该技术的知名公司有Desktop Metal以及国内的Raise3D、纵维立方等。 基于光固化的金属3D打印，根据光聚合原理生产高精度零件生坯，其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。这种制造方式特别适合小尺寸金属零件的3D打印，并能实现从医疗到汽车、航空航天到奢侈珠宝等广泛应用的复杂零件的精确、高质量生产。目前，从事该技术的公司主要有MetShape和Incus。 金属材料喷射技术（MJ） 一般来说，材料喷射技术被认为是精度最高、技术最成熟的增材制造技术，这是因为它采用了传统的喷墨打印技术、从而能够精确控制成千上万的数字控制喷嘴来喷射材料。然而，在金属增材制造领域中，材料喷射是一个原材料种类非常有限的增材制造工艺，因为喷射使用的液态金属难以制备。 尽管如此，这一细分市场仍是创新和技术突破最可行的领域，因此我们将其作为一个独立的金属增材制造技术来对待。目前可用于金属材料喷射技术的材料只有两大类：一种是已经商业化的、利用金属纳米颗粒与液体混合形成的纳米墨水；另一种是正在研发的、使用电磁场驱动喷射的熔融液态铝。 虽然许多金属粘结剂喷射公司也宣称自己能够使用纳米金属墨水打印金属零件，但唯一能够真正开发纳米金属墨水并实际应用的公司目前仍只有Xjet，其使用材料喷射技术来制造陶瓷和金属零件，如钢和银。遗憾的是，该工艺推出了多年，但在商业化和应用方面，似乎一直未有太多起色。 与Xjet材料喷射工艺类似的，中国梦之墨公司推出的液态金属3D打印机专注于电子电路打印，并取得了一定的成绩。除此工艺形式之外，施乐公司收购了一家发明了使用熔融铝线制造金属零件的初创公司，其每秒可喷射1000个液滴，用于零件的堆积制造，这也是目前使用材料喷射技术高效率、低成本制造金属零件的可用解决方案。 END 金属3D打印技术经过几十年的发展，制造局限获得了极大突破，制造形式更加丰富多样，制造效率也大为提升。尤其值得注意的是，本文所提到的绝大多数工艺形式是金属3D打印技术的新发展，国内在很多方面有的还未涉足、有的则仍处于研究阶段。在新技术发展领域，以美企等为代表的国外先进制造商具有领先优势。 3D打印技术与国内的发达的传统制造技术相比，在很多领域可能并不具备成本优势，但作为一项重要的未来生产力，技术储备不可或缺。我们期待，国家能有重大的科技专项能扶持新技术的发展，让先进技术在未来重要的领域发挥作用。 关注 视频号 了解最新技术应用 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Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2022最新金属与非金属增材制造技术全景图（中文版） 2.王华明院士《科创中国》演讲视频：3D打印，重大装备制造业的新机会 3.深蓝航天3D打印整机制造火箭发动机搭载试验箭完成「公里级起降回收」 4.视频：国家增材院10米超大型铝合金火箭连接环3D打印制造技术

近日，汽车领域增材制造工业化和数字化项目——IDAM项目已成功实施。3D打印技术参考查询相关资料获悉，该项目由德国教育和研究联合部门 (BMBF) 资助，宝马集团牵头，于三年前与吉凯恩、亚琛工业大学、弗朗霍夫激光技术研究所在内的12家企业和研究机构共同参与推动，所有成员都有一个共同的目标——在汽车生产领域彻底改变金属3D打印的使用方式，降低成本和减少工时（如模具制造环节），更好的满足定制产品的需求。 IDAM项目始于2019年3月 2020年，IDAM项目进行到一半，其中最显著的进展之一是GKN开发出了一种金属粉末材料，其在汽车市场具有巨大的工业化潜力。该材料就是被称为DP 600的双相钢，其机械性能可以使用热处理方法进行调整。由EOS M300-4所打印的试样表现出13%（打印态）至 22%（热处理）的断后延伸率，以及950MPa（打印态）和 700 MPa（热处理）的拉伸强度。 IDAM项目黑灯工厂成功运行 两年后，该联盟的12名成员在宝马集团增材制造园区展示了IDAM项目的成功实施。宝马已经建立了一条数字联网的全自动3D打印生产线，并为汽车系列生产做好了准备，另一条生产线位于GKN粉末冶金公司。 通过将金属3D打印集成到汽车行业传统生产线中，IDAM计划每年至少批量生产50,000个组件和10,000个零配件用于汽车生产，同时保证零件的一致质量并释放目前极高的成本压力。 无人驾驶运输系统（DTS）起始于2019年的概念草图，如今已成功集成在IDAM生产线的模块之间全自动运输3D打印机的移动成型仓。这些机器由中央控制单元进行协调，各个生产线模块的所有生产数据在中央控制单元中汇聚，确保了最高的生产率和质量。 在IDAM项目实施期间，开发了自动生成3D打印数据的新概念。全自动模块将使用过后的旧金属粉末运送到加工站，在那里进行独立处理。部件的后处理在专门设计的工作站中进行，这些工作站也是全自动的。 △左右滑动查看更多 组件的质量是重中之重，IDAM通过使用传感器在线监控3D打印过程来保证零件质量，使用CMOS相机和高温温度计检查来自熔池的排放物质，此外，还使用AI算法将记录的数据与实际组件质量相关联。 宝马集团联合体负责人兼项目经理Felix Haeckel表示，“从项目的第一天开始，合作伙伴之间就可以感受到团队精神。互相学习，共同开发创新解决方案，并以最佳方式发展各个合作伙伴的优势——这些是增材制造工业化和数字化成功的关键”。 宝马集团投资超1亿的增材制造产业园 宝马采用3D打印技术已经十几年，截止到2020年，宝马通过3D打印工艺就已经生产了100万个零部件。仅2018年一年，宝马集团3D打印生产中心的产量超过20万件，同比提升42%，2019年通过增材制造生产的零件达到30万个。 2020年6月，投资超过1亿元人民币的宝马增材制造中心正式开业，3D打印技术参考发现其部署了来自SLM Solutions、Desktop Metal、HP、EOS、华曙高科等国际知名3D打印企业最为先进的主力设备，试图将公司的原型生产、系列零件制造，以及新的3D打印技术研究和培训集于一身，显示出宝马集团对3D打印技术的高度认可以及预借助该技术改变传统制造模式的决心。 当时，宝马增材制造中心拥有超过50台工业聚合物和金属3D打印机，能够承担其全球50%的增材制造生产任务。如此规模的3D打印资源整合，将极大拓展了汽车部件对该技术的应用范围。而从装备的选择来看，中心选择的3D打印机均为业内知名企业的最先进设备，有些适合于制造原型，有些则可以制造最终零部件，还有一部分则专门适用于批量制造。 3D打印技术参考还看到宝马在流程链中实施了新的自动化概念，这将使宝马能够简化用于批量生产的组件制造过程并加快迭代速度。同时，宝马正在与车辆开发、零部件生产、采购和供应商网络以及宝马的其他各个领域进行合作，以系统地集成3D打印技术并有效地利用。 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，颠覆传统汽车制造 3.三种金属3D打印技术分别适合怎样的汽车行业应用 4.采用3D打印集成制造汽车发动机部件，为现代成熟产品减重21%，提升动力总成效率

5月12日-5月15日期间，中科宇航自主研发的“玄鸢一号”20吨级液氧煤油火箭发动机通过长程试车考核圆满成功。 3D打印技术参考根据中科宇航发布的消息，“玄鸢一号”发动机主要由推力室、燃气发生器、涡轮泵、各类阀门、管路、传力装置等组成，其中涡轮泵、推力室、气瓶等关键组件大量采用了全3D打印技术，大幅提升了生产效率、降低了研制成本，能更好地适应商业航天市场低成本、快速灵活的产品需求。 通过大量的引入新技术、新工艺，立足于自主创新，中科宇航逐步探索出了低成本、高可靠商用液体火箭发动机的设计、生产、试验的研制及组织模式，为未来早日实现商业发射提供了强有力的支撑。 “玄鸢一号”发动机秉持“高可靠，低成本，快速迭代”的设计理念，可年产100台。作为小型运载火箭一级，中型运载火箭二级/三级，亚轨道飞行器等主动力，满足液体火箭回收的需求。2022年6月-10月期间，将陆续开展100s250s500s可靠性试车，累计时长3000s, 2022年11-12月，将开展6次合计1500s联合动力系统试车。 本次发动机长程试车的成功标志着“玄鸢一号”发动机全面进入了工程样机研制阶段，为2022年底即将首飞的亚轨道飞行液氧煤油探空火箭和2023年验证的100公里级亚轨道可重复使用技术验证平台、2024年底首飞的液氧煤油二级入轨火箭的设计提供了设计支撑和研制基础，同时也为后续亚轨道旅游、可回收液体火箭等重大任务奠定了基础。 注：本文内容来自中科宇航。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.深蓝航天3D打印整机制造火箭发动机搭载试验箭完成「公里级起降回收」 3.中国民营航天星河动力将3D打印技术用于火箭发动机制造 4.预告：8场航空航天增材制造先进设计与工艺仿真讲座

纵维立方凭借出色的性能、智能易用的体验以及丰富的硬件生态和服务，最新发布的Photon M3系列和Kobra系列受到众多海内外消费者的一致好评。一年一度的618购物节将至，纵维立方为众多国内3D打印爱好者准备了极大的新品优惠。 官方活动页面显示，参与Anycubic Photon M3 Plus、Anycubic Photon M3 Max和Anycubic Kobra Max等新品预售活动，即有机会享受配件、耗材等惊喜礼遇。除此之外，5月31日晚8点纵维立方更是为用户准备了数十个「半价」名额。618前奏已启动，我们梳理了这三款促销预售机型的功能及亮点，让新手用户也能够快速找到自己所需的3D打印机。 三款促销新品 于春季推出的光固化技术新品Anycubic Photon M3系列，是创客群体的热门之选。该系新品配备纵维立方最新研发的“Anycubic LighTurbo”矩阵光源系统，能够通过专业光学结构设计，减少透镜支架对辐射光能量的损耗，从而大幅提升UV光源利用率。另外，这套全新的光源系统配备纳米级的增厚透镜，使光源均匀性提升至90%以上，与其优良的光源准直度相结合，保障全尺寸高精度的稳定打印效果。 Anycubic LighTurbo 在曝光屏的选择方面，Anycubic Photon M3 Plus和Anycubic Photon M3 Max分别配备9.25寸/13.6寸的黑白屏，最大打印尺寸也有所不同，前者是一款中尺寸机型，后者则可以助力极致创意发挥。对于让多数用户头疼的加料问题，纵维立方也给出了解决方案。Anycubic Photon M3 Plus和Anycubic Photon M3 Max搭载可实时检测液面状态的智能进料系统，让使用者摆脱频繁补料困扰的同时避免因断料导致打印失败的风险。 智能进料 除了硬件的升级，Anycubic Photon M3 Plus搭载的“纵维云”系统更是一经推出就掀起业内的广泛热度。通过构建完备的纵维云平台，无论是文件传输、切片、打印或是实时查看打印画面，都可以远程实现，堪称追求畅玩体验用户的最佳拍档。 纵维云 近期同样好评不断的还有Anycubic Kobra系列。对于多数初学者而言，设备的校准都是令人头疼的工作，而应用“Anycubic LeviQ”自动调平技术的Anycubic Kobra系列，则可以改善使用体验。Anycubic LeviQ通过金属探测传感器对平台进行多达25点的探测，并将这些距离数值使用优化算法进行补偿，进而实现精准打印，在简化3D打印步骤的同时有效提升打印成功率。 Anycubic LeviQ 该系新品统一采用模块化设计，仅需几分钟就能轻松完成组装工作，全新自研的挤出机更是让设备能够稳定送料的同时兼容柔性耗材。另外，纵维立方为该系列不同型号产品搭配了弹簧钢磁吸和晶格玻璃平台，两者均能在打印冷却之后轻易的取下模型，同时平台还具有耐刮、防锈蚀的特质，提升使用寿命。 值得注意的是，近日纵维立方官宣该系列新秀Anycubic Kobra Plus即将上线，届时将与此前推出的Anycubic Kobra和Anycubic Kobra Max共同完善Kobra家族全方位的尺寸布局，为不同使用场景用户提供更多机型选择。 Anycubic Kobra系列 在本次618活动中，Anycubic Photon M3 Plus、Anycubic Photon M3 Max和Anycubic Kobra Max的预售到手价仅为3499、5999和2599元人民币，近期想要换新的朋友们，可前往天猫、京东等官方购机平台进行购买。