4月12日，NASA官网刊发消息，研究团队新开发出一种新型适用于3D打印的高性能合金，能显著提高航空和太空探索系统中零件的强度和耐用性，从而实现更好、更持久的性能。 强大的机械性能 该新材料是一种氧化物弥散强化合金，被命名为GRX-810，可以承受超过1000℃的温度，更具延展性，比现有最先进的合金寿命长1000倍以上。3D打印技术参考查询发现，氧化物弥散强化合金又被成为ODS合金，是基于马氏体钢和铁素体钢的基础上形成的材料，由于本身的晶体结构，体立方中心的钢基体可以形成具有弥散的柯氏气体团，形成超稳定的强化态，具有抗高温蠕变的特性。 使用3D打印制造的ODS合金与当前超级合金的密度与高温拉伸性能对比 GRX-810合金在极端温度下具有增强的机械性能。在约1000℃时，与当前最先进的材料相比抗压断裂强度翻倍、压裂前拉伸/弯曲灵活性增强3.5倍、在高温应力下的耐久性超过1000倍。NASA指出，这种新合金可用于制造航空航天高温应用环境下的零件，如飞机和火箭发动机内部的零件，它可以在达到断裂点之前承受更严酷的条件。 无限的使用潜力 此类合金对可持续飞行具有重大影响。例如，当用于喷气发动机时，合金的更高温度和更高的耐久性能将减少燃料消耗并降低运行和维护成本。同时还为发动机零件设计师提供了新的灵活性，利用更轻的材料实现更大的性能改进，而无需像以前那样因制造工艺限制而选择折中方案。 新材料开发背景 据3D打印技术参考了解，NASA研究团队在使用已商业化的3D打印材料制造某些发动机燃烧室零件时，组件无法在2000华氏度（约1093℃）下长时间使用，因此希望能够开发出一种新材料来满足需求，尤其是采用3D打印制造发动机燃烧室的燃料喷嘴和圆顶。 此前，拉伸强度的增加通常会降低材料在断裂前的拉伸和弯曲性能，而GRX-810合金则不然。这一突破对于材料开发来说是革命性的，随着美国宇航局旨在改变飞行的未来，新型更强、更轻的材料发挥着关键作用。 将重量百分比为1%的Y2O3包覆在NiCoCr粉末颗粒上 3D打印技术参考查询发现，研究人员使用一种新的高能混合技术成功将重量百分比为1%的Y2O3包覆在NiCoCr粉末颗粒上，粉末粒径为10-45μm，使之能够满足激光粉末床熔融设备的制造需求。 新合金粉被成功用于SLM设备上 NASA转型工具和技术项目负责人表示，纳米级氧化物颗粒使材料具有了难以置信的性能优势。为极端环境研发氧化物弥散强化合金具有挑战性且成本高昂。NASA的研究人员使用了计算模型来确定合金的成分，然后利用3D打印将纳米级氧化物均匀地分散在整个合金中，从而提高了高温性能和耐用性能。与传统的制造方法相比，这种制造工艺更高效、更具成本效益且更环保。 热力学计算和3D打印加速新材料开发 热力学建模和3D打印为开发这一具有突破性性能的新型高温合金发挥了重要作用。NASA克利夫兰格伦研究中心的材料研究科学家、新合金的发明者表示，应用这两种工艺大大加快了材料开发的速度，过去需要数年的反复试验，现在仅需要几周或几个月就能完成。 传统的材料设计方法通常涉及在宏观层面考虑材料特性，但是近年来出现了更先进的材料设计浪潮，这种新的工程模式使科学家和工程师能够设计出更强、更轻、更灵活、制造成本更低的新材料。在这个过程中，人工智能（AI）和3D打印起着关键作用。设计人员只需在程序中输入所需的材料属性，算法就可以预测哪些化学元素可以在微观层面上组合，从而创建具有所需功能和属性的结构。 基于模型驱动的新材料设计 NASA的研究团队使用热力学建模仅进行了30次模拟就发现了最佳合金成分。从资料中可以看出，这种新型的ODS合金是在传统NiCoCr基础上进行改进，不仅对B元素的含量进行了优化，还对粉末进行了Y2O3包覆。与传统的试错过程相比，建模工具在更短的时间内以更低的成本产生了结果。该工具还通过向研究人员展示要加入的金属类型以及每种元素的注入量来避免出错。NASA格伦研究中心的材料和结构技术学科负责人表示，这种合金的性能清楚的表明了建模工具的成熟度和产生显著结果的能力。 使用3D打印制造的ODS合金与当前超级合金的密度与高温拉伸性能对比 使用3D打印制造的ODS合金与当前超级合金的密度与高温拉伸性能对比 3D打印则有助于材料科学领域的创新，它为工程师和设计师测试新材料带来了新方法。3D打印技术参考此前曾介绍，利用现代增材制造和其他实验技术，设计人员可以将各种组成成分按照规划放置于空间中特定的点，构建任何比例的结构并验证结果。每次测试的结果会再次输入系统，让机器自主学习和训练，随着时间的推移，机器对材料的设计将更加智能可靠。 注：技术文档（共36页）已上传至QQ群，包含详实数据。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.亚马逊最受欢迎品牌之一！详解纵维立方两大最新3D打印技术 3.NASA研究团队发现金属3D打印孔隙特征大有利用价值并发布可控工艺研究成果 4.金属3D打印的最佳实践(一)：NASA新材料3D打印工艺开发备忘录

陶瓷材料具有优异的热学性能和力学性能，在众多领域显示出重要的应用前景。其固有的高强度、高硬度等性能却给陶瓷零件的成型带来了很多困难。将增材制造技术引入到陶瓷成型中将能有效克服上述困难，并为陶瓷材料复杂成型工艺提供了全新的可能性。 与此同时，3D打印制造的陶瓷制品不仅具有优异的物理性能，如高温抗氧化、耐腐蚀、耐磨，还具有满足使用要求的机械性能，如弯曲强度、断裂韧性、硬度等。 然而，陶瓷3D打印大规模、高精度和稳定制造是一个巨大挑战。基于树脂的混合浆料成型已成为当前主流的陶瓷3D打印技术，陶瓷制备过程中树脂完全热解带来的缺陷不容忽视。换言之，生坯形成过程中的空间固化生长机理和缺陷也会对陶瓷性能产生重要影响。这使得研究紫外光固化机理和缺陷形成与消除的工作更加重要。 中国科学院沈阳自动化研究所制备的多孔且具备复杂和简单结构的氧化铝陶瓷 近日，中国科学院沈阳自动化研究所在陶瓷增材制造技术新领域取得新的研究成果，提出了一种光固化数学模型，用于分析研究立体光刻3D打印陶瓷零件的成型质量，发现前驱体陶瓷浆料在增材制造过程中存在固化缺陷，并提出了改善方法。该研究成果以《Spatial curing growth mechanism and defect control of alumina green bodies manufactured by stereo-lithography》为题，发表于JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY（已传QQ群）。 生坯的空间结构、内部和表面缺陷对其热解产物的力学性能有重要影响。高固含量会增加粘度和吸光性，不利于固化。虽然悬浮液具有良好的流变性和稳定性，但其空间固化生长性能才是决定3D打印质量的真正因素。因此，需要从空间固化生长机理研究生坯的空间结构分布和缺陷形成因素。 了解生坯的空间固化生长机理和缺陷形成对于精密高性能陶瓷产品的制造具有重要意义。中国科学院沈阳自动化研究所的研究团队结合新颖的数学理论和实验，探讨了不同粉末体积分数和平均粒径对立体光刻中氧化铝生坯空间固化生长机理和缺陷调控的影响。在数学模型中发现了生坯的空间固化生长特征和缺陷形状，得到了光束区、散射区、固化不足区和重叠区的分布规律，以及它们与缺陷演化的关系。此外，通过实验验证了生坯的这些特性，发现这些特性可以通过基于数学理论的最佳实验参数来改善。特别是，打印层厚度可以选择性地改变固化形状并改善打印条件。 SLA 3D打印陶瓷原理 在生坯缺陷的形成中，通过建立数学模型和分析实验数据可以看出，固化不充分区域的出现是主要原因。水平和垂直表面缺陷的形成归因于以下几个方面： 1）光斑之间的重叠率导致固化面积不足。 2) 生坯内部和外部都存在固化不足的区域。 3) 粉末体积分数、平均粒径和打印层厚度与激光参数不匹配。 SEM 图像下的垂直固化生长和缺陷特征 在生坯的光固化过程中，研究人员提出了一些控制固化缺陷的方法： 1）调节打印层厚度减少了由固化形状引起的固化不足区域的面积，该参数可以选择性地调整固化形状以减小层间间隙的深度和宽度。 2）适当增加陶瓷悬浮液的散射度，可减少因激光光斑重叠率不足而导致固化不足区域的面积。适当增加平均粒径，散射区面积增大，横向和纵向不充分固化区的面积减少。应适当增加粉末体积分数，降低悬浮液的固化收缩率，以减小不足固化区与充分固化区的密度差，但同时需要降低打印层厚度，因为粉末体积分数的增加使固化深度变小，否则会增加缺陷的大小。 3）根据悬浮液的散射宽度调整光斑之间的重叠率，使线性固化宽度与激光频率和扫描速度匹配良好，最大限度地减少固化面积不足的问题。 4）增加每一层的曝光时间可以使固化更加充分。能量的均匀传输对于大层厚度和具有大量光吸收的浆料很重要。 低重叠率下生坯空间固化生长机理及缺陷形成垂直方向，以及 (e) 粉末体积分数（PVF）、平均粒径（APS）和层厚度上固化不足区域的形状变化 进一步讨论，对于大的重叠率，生坯中仍然存在少量的固化不足区域，这导致三种固化梯度共存，例如不充分固化区域，足够的固化区域和二次固化区域。每个固化梯度具有不同的凝固收缩率，这会导致坯体在烧结过程中存在固化应力，容易产生内外裂纹、开闭孔、密度差异等缺陷。此外，随着固化面积不足增加到一定程度，很容易在表面显露出微坑和层间间隙。生坯中仍存在三种固化梯度，给生坯带来严重的光固化缺陷，影响烧结体的力学性能。这也是该团队未来的工作重点。 总的来说，沈阳自动化所的研究团队提出的光固化数学模型，能够分析在不同点搭接率、线搭接率和面搭接率下，零件整体光固化中不同固化质量布局和缺陷形成的规律；并通过实验验证的方法，进一步提出结合浆料参数与设备参数相匹配的方法，从而改善了陶瓷增材制造过程中的缺陷问题。 目前，沈阳自动化所拥有了国内先进的陶瓷增材制造能力，具备高精度成型的立体光刻工艺、材料热重分析仪器、温控精准的1700度高温电炉和真空脱脂炉等设备，能够形成一条基于数字光固化成型的陶瓷产品制备的工艺链，自主研发和设计不同复杂形状的陶瓷零件。 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QQ2群：838951316；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.一种用短切陶瓷纤维增强的新型3D打印耐高温复合线材 3.国家增材中心《大讲堂》第一讲：陶瓷增材制造控形控性关键技术 4.陶瓷3D打印面临的挑战，一种增韧解决方案与未来市场

3月，纵维立方春季新品发布会赚足了全球3D打印用户的目光，其正式发布了搭载新一代的矩阵光源系统“Anycubic LighTurbo”的Anycubic Photon M3系列光固化3D打印机和搭载“Anycubic LeviQ”自动调平技术的Anycubic Kobra系列FDM 3D打印机。这两大最新技术方案都有着哪些技术亮点和优势，又会给3D打印行业带来哪些改变？本期，3D打印技术参考进行详细讲解！ Anycubic LighTurbo矩阵光源系统据了解，如今市面上绝大多数3D打印机采用的都是矩阵光源，相邻的四颗灯珠之间存在着交叉处光强不稳定、光源分散不均等问题，使得打印模型容易出现局部打印精度高的区域误差。为解决这一痛点，纵维立方历经多次实验和研究，最终推出了在技术、光均、垂直度都有着大突破的新一代的Anycubic LighTurbo矩阵光源系统。 发布会介绍，Anycubic LighTurbo光源系统已拥有20多项专利技术，其通过专业的光学结构设计使UV灯和透镜间隔距突破至32-40mm（行业水平为16-28mm），大幅减少透镜支架对辐射光能量的损耗，从而将整体UV光源利用率提升10%以上。 在光源准直度方面，Anycubic LighTurbo整体垂直屏幕平行光，保障了全尺寸高精度打印水准。另外，其配备的纳米级模具的增厚透镜将光源的均匀性提升至90%以上，与高精度滚珠丝杆和Z轴线轨相结合，确保模型拥有极高的锐利度及高度的细节还原程度。 搭载矩阵光源的Photon M3系列3D打印机 突破光源技术瓶颈是实现光固化3D打印机均匀稳定打印效果的重要因素，因此，光源利用率提升10%、光均匀度达到92%、全屏平行光源的Anycubic LighTurbo矩阵光源系统将为Anycubic Photon M3系列注入更高打印精度和更快打印速度的源动力，为全球玩家提供释放想象的光固化3D打印新体验。 Photon M3 Max-市面上打印尺寸最大的桌面级光固化设备，配备业界首块13.6寸7K黑白屏，让你的实力大作看起来更具一体成型的惊艳效果。 Photon M3 Plus-搭载“纵维云”系统，可实现远程打印和实时查看打印画面，随时随地享受智能3D打印体验。另外它拥有9.25寸6K黑白屏，保持一贯大尺寸高精度特性，智能供料系统更是让其免除了频繁加料的操作。 Photon M3-基础款机型，使用7.6寸4K+黑白屏，曝光屏使用寿命达2000+小时，与镭雕工艺打印平台结合能够呈现纤毫毕现的打印效果，是入门级桌面光固化设备最佳选择。 Photon M3系列现已正式在Anycubic各大官方店铺上架，价格方面，该系列新品售价分别为：M3 1999元、M3 Plus 3999元、M3 Max 6999元人民币，感兴趣的用户可选择符合自身需求的设备入手。 Anycubic LeviQ自动调平技术 此前，FDM技术3D打印机调平步骤繁琐，需重复多次手动调整四点螺杆的操作以验证调平准确性，且容易出现因校准的细微偏差导致打印失败，因此“劝退”了不少想要体验3D打印技术的新用户。 针对用户这一痛点，纵维立方研发了Anycubic LeviQ自动调平技术，并将其应用于Anycubic Kobra全系列新品中，让3D打印机变得更加易用。据介绍，Anycubic LeviQ调平系统可通过传感器对平台进行至多25点的探测，将探头与平台之间的距离数值形成一个数字网格，再通过优化的算法对平台进行补偿，保证喷嘴在热床的高度始终相同，从而实现零误差打印。 Anycubic LeviQ自动调平系统的推出，极大简化FDM技术3D打印机前期准备工作的同时进一步保障打印成功率，让用户可以更加专注于打印创意。 搭载自动调平技术的Kobra系列3D打印机 Kobra Max-货真价实的“巨无霸”，打印尺寸达到400*400*450mm，稳定的运动部件给你的超大尺寸打印提供全天候在线的安全感。 Kobra-入门级选择，重量仅为7KG却有不输主流机型的打印尺寸，同时它配备送料舒畅的近程挤出机和耐剐蹭、极易取模的弹簧钢磁吸平台，让你在整个打印过程都能舒心无虞。 Kobra系列现已正式在Anycubic各大官方店铺上架，该系列新品售价分别为：Kobra 1699元、Kobra Max 2999元人民币，价格方面可以说是极具性价比，大概率会是今年FDM领域中的爆款产品。 此次发布会，纵维立方用攻克3D打印设备使用难题的Anycubic LighTurbo矩阵光源系统和Anycubic LeviQ自动调平技术，让消费者和行业看到其在改善使用体验方面的创新实力，这两大技术的推出，也必将赋能更多行业和用户释放想象，享受无限创作自由。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流QQ2群：838951316；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.爆款集结！中国3D打印机大厂纵维立方春季发布多款新品 3.2021年亚马逊最受欢迎的10款3D打印机，9款来自中国 4.推进传统产业数字化改造，细分行业对3D打印技术有深刻见解

Aerojet Rocketdyne（洛克达因）被公认为是美国航空航天和国防领域的领导者，主要服务于导弹、太空探索、国防和军备市场。其知名项目包括为NASA阿尔忒弥斯重返月球计划开发太空发射系统（SLS），以及为美国高超声速武器提供超燃冲压发动机等。 值得注意的是，在其最新的宣传中，洛克达因均将3D打印技术用于以上两个项目的相关研究和制造中。 为最新高超声速武器3D打印超燃冲压发动机，零件数量减少95% 2022年3月中旬，美国成功测试一枚高超声速导弹，但因目下皆知的局势原因未及时公布消息。这枚由洛克希德·马丁公司生产的高超音速巡航导弹从B52轰炸机上发射，以大于5马赫的速度飞行，飞行高度超过19812米，飞行距离超过482.8千米。该超声速导弹由Aerojet Rocketdyne超燃冲压发动机提供动力，而该发动机的制造采用了3D打印技术。 洛克达因表示，通过使用创新的制造技术和材料，他们不仅提高了产品性能，同时大幅降低了成本和开发时间。而在此次测试中所使用的超燃冲压发动机因使用3D打印技术，使零件的数量相比此前X-51A Waverider（美国另一款高超声速武器）的发动机零件减少了95%。 再生冷却薄壁夹层结构 超燃冲压发动机的功能要求其采用再生冷却热防护技术，即燃烧室外层需要覆盖精密流道，以实现燃料对燃烧室的冷却，因此其结构非常复杂。采用传统工艺制备，需要将其分解成数量众多的零部件、加工成型后经由复杂装备得到，由此，复杂的装配尺寸链传递将直接导致相关零部件需要具备非常高的加工精度，而且加工与装配消耗的时间也将导致燃烧室制备周期相对漫长，此外大量的零部件装配势必引入较多的附加质量，这些无效质量将使整台发动机的有效推重比降低。 超燃冲压发动机测试过程 这种特殊的结构特点非常适合采用3D打印进行一体化制造，这也是零件数量大幅减少的原因。同时，也为更好的气动热性能、制造的可负担性、可扩展性和快速制造创造了条件。实际上，不仅洛克达因，其他多个国家都在采用3D打印技术开发适用于高超声速武器的超燃冲压发动机。 为 NASA 3D打印太空发动机关键部件，质量、尺寸、成本均大幅降低 除了武器装备，洛克达因还为太空任务提供服务。本月，该公司透露使用金属3D打印技术制造了更小更轻的飞行器关键部件。最新公布的这个案例是阿尔忒弥斯计划的一部分，所制造的部分被称为“四重”反应控制系统，包括四个单独的推进器，能够控制航天器在飞行过程中的滚动、俯仰和偏航。该部件最初是为阿波罗任务创建，已有60年历史，项目团队希望重新设计并采用增材制造以提高效率。Aerojet Rocketdyne团队希望使推进器更可靠，减少整体零件数量，使它们更易于组装和维修，同时还要减轻重量。 公司航空航天工程师兼任务架构师表示，在整个阿波罗计划期间，美国宇航局生产了650多个这种推进器来支持六次登月，花费了巨额资金，然而对于所有复杂的任务，越是负担的起，确保完成的机会就越大，而金属3D打印在此方面发挥了关键作用。 四推进器模块传统与现代的设计 重量减轻可以降低发射成本，同时还允许在飞行器上放置更多组件，从而可能延长服务期或提高其任务能力。而易于组装则将降低制造成本，特别是可能面临整体项目时间表经常被压缩的情况，同时由于组装工作通常需要在洁净室环境中进行，因此易于组装非常重要。 零件数量的减少使公司更容易迭代新设计，这也意味着需要制作的工具要少得多。这显著减少了工艺开发的时间并降低了成本，更少的零件意味着更少的流程和工艺步骤，以及更少的零件和材料之间的相互依赖性。只要3D打印步骤得到很好的控制，就可能更容易达到目标。这确实意味着将风险更多地集中在作为一项技术的3D打印上，但这可能意味着更少的紧固件、焊缝、胶水和其他材料的相互作用而导致的意外故障。 优化的喷射器模块内部结构 然而，所有因制造产生的成本都是其次，因为太空任务过于昂贵，如若部件发生损坏则需要人员在外太空修理，其中的风险可想而知。3D打印一体化设计和制造将这些可能的风险尽量排除，并能够增加器件的安全性。 Aerojet Rocketdyne在初步优化后采用IN718打印了概念模型，但由于悬垂问题，工程师不得不添加大量支撑来防止热变形，此后还需要去除支撑，这不仅增加了产品成本且对表面质量造成了影响。项目团队认为仍有大量轻量化和拓扑优化的空间，即便在重新设计过程中消除了大块不必要的材料，但仍不完美。最终Aerojet Rocketdyne选择与nTolpology为该项目的推进器进行重新设计，并由Velo3D提供制造服务。 优化的喷射器块的横截面 nTopology的技术人员对“外壳”喷射器主体的块状结构进行了进一步优化，在复杂流体端口和通道周围留下一致的壁厚，同时消除应力集中区域，并采用晶格结构填充由此产生的空隙，增加了它的强度和刚度。 Velo3D在业内以无支撑打印而闻名，且拥有独特的解决方案来减轻打印材料内累积的内应力，是少数能够成功打印大型复杂钛零件而不会开裂的金属增材制造系统供应商之一。最终3D打印的钛合金结构优化推进器在重量、尺寸、制造成本方面均大幅降低：与传统制造版本相比，质量仅有以前的1/5，尺寸减小了一半，制造成本也仅是此前的1/3。而且由于它包含的组件少得多，因此组装起来也更容易，在操作过程中发生故障的机会也更少。   实际打印的喷射器结构 实际打印的喷射器结构 项目团队人员表示，通过利用增材制造和先进的软件技术，与过去制造零件的方式相比，3D打印能够增加可负担性、缩短交货时间并大大提高系统性能。他们的下一步是演示这个概念模型，并将进行实际测试。 END 洛克达因公司在二十多年来一直致力于将3D打印技术整合到其火箭发动机、导弹和战术防御系统的生产过程中。公司的增材制造团队使用GE旗下Concept Laser以及EOS和Velo3D的装备来满足3D打印制造需求。洛克达因高级项目经理在2020年就表示，公司多年来不断加深对3D打印材料、工艺及设计的理解，掌握不同系统组件使用温度范围（-254~3316℃）内的材料特点，彼时已开发了至少11种合金；其他还包括如何依赖设计实现组件整体、一体化制造，从中节省成本、加速设计迭代。 注：视频演示请查看3D打印技术参考视频号。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 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext + PM South China解锁增材智造新技能！ 3.兵器：3D打印助力巡航导弹等高超声速武器制造 4.中国日报海外版：3D打印加速中国导弹生产

导读：与以往研究中主要通过陶瓷颗粒强化金属基复合材料不同，本工作研究了SiC增强沉淀硬化钢以引发原位沉淀并促进双相强化，通过SLM技术制备的马氏体金属基复合材料的抗拉强度和屈服强度分别达到1.6Gpa和 1.2Gpa，相比基体材料分别提高了38%和29%，同时保持了10.1%的延伸率。 陶瓷增强金属基复合材料广泛应用于航空、航天、交通等领域，因为它可以提高金属基体的强度、硬度和耐磨性，同时保持良好的韧性、高温蠕变性能和疲劳强度。此类材料主要采用铸造和粉末冶金方法生产，面临着模具成本高、交货时间长、几何约束等问题。3D打印可以灵活地原位合金化多种类型的粉末，这突出了开发具有复杂几何形状高性能复合材料的潜力。 激光粉末床熔融（SLM）增材制造的最新进展为陶瓷增强金属基复合材料的发展开辟了一条新途径。独特的逐层工艺方式简化了复合材料制造的工艺路线和交货时间。采用SLM技术制造陶瓷增强金属基复合材料有以下优势： 1.第二相强化和晶粒细化。陶瓷颗粒具有较低的密度和热膨胀系数，以及较高的硬度、模量和强度。添加陶瓷颗粒可以提高金属基体的强度、硬度和耐磨性。此外，陶瓷（尤其是纳米级陶瓷颗粒）可以作为异质形核位点，从而阻碍晶粒的生长和细化凝固晶粒。除此之外，熔池凝固过程中的高冷却速度有利于形成细晶粒，可以进一步提高强度和硬度。 2.提高激光吸收率。激光吸收率对SLM形成质量有重要影响。在1060nm波长的激光下，陶瓷对激光的吸收率高于金属。因此，这些陶瓷的加入可以提高金属基体的激光吸收率，从而有效提高成形效率及零件性能。 3.提高零件的成型质量。使用陶瓷颗粒可以改善熔池稳定性和液相的粘度，从而提高制件机械性能。同时，激光加工过程中陶瓷和金属之间的原位放热反应可以提高熔池的温度并提高零件的密度。此外，陶瓷颗粒还能阻碍裂纹扩展，这对于提高机械性能至关重要。 目前采用SLM技术加工的陶瓷增强金属基复合材料可分为异位制备和原位制备两种方法。异位制备是将陶瓷颗粒与金属粉末直接混合，然后进行SLM打印。由于增强材料和基体之间的物理不匹配，以及在陶瓷颗粒表面形成氧化膜，通过异位方法形成的复合材料可能会遇到界面结合问题。相比之下，原位方法通过两种或多种原材料之间的化学反应在基体中形成强化相，从而实现稳定的热力学性能和更均匀的强化颗粒分布。此外，原位制备可以避免氧化，从而提高界面结合强度，并且可以获得比非原位制造更好的机械性能。 与现有主要由陶瓷颗粒增强的3D打印陶瓷增强金属基复合材料不同，华南理工大学的团队研究了通过添加陶瓷颗粒的原位触发沉淀，这促进了金属基体的双相强化（陶瓷颗粒+沉淀物）。选择马氏体时效钢作为基体，因为其在热处理后可以通过金属间化合物实现沉淀硬化。研究人员推测，这些沉淀物可以通过添加陶瓷颗粒后在SLM过程中原位异相成核。碳化硅因其高模量和硬度、较低的密度和良好的激光吸收而被选为增强陶瓷。SiC和Fe在1060nm波长激光下的激光吸收率分别为0.78和0.64，这表明根据复合粉末中吸收率的混合规则，添加SiC可以提高马氏体时效钢的激光吸收率。此外，SiC与铁具有良好的润湿性，可以抑制复合过程中棘手的界面键合问题。团队人员对SiC的含量对致密化的影响行为、微观结构演变、沉淀动力学、机械性能和底层强化机制进行了研究。 维氏硬度和相应的压痕图像，以及样件拉伸应力-应变曲线 与通过3D打印加工的各种金属基复合材料相比，SLM加工的 SiC 增强马氏体钢具有显著的机械性能 研究发现 1. 复合材料的激光成形性随着SiC添加量的增加而降低。12% 的SiC添加量时样件的致密度超过99.4%。当添加量为15 vol%或更高时，会观察到明显的缺陷（如大孔和毫米大小的裂纹）。此外，轻质SiC 的添加降低了复合材料的密度，从而提高了比强度。 2. SiC的添加对显微组织有显著影响。添加SiC后，微观结构形态从胞状结构变为树枝状结构。在没有后热处理的情况下观察到大量纳米沉淀物，由于SiC颗粒和位错可以作为优先成核位点，因此可以通过异相成核原位形成。沉淀动力学分析表明，添加SiC提高了成核速率。SiC颗粒可能与基质和原位形成的化合物颗粒发生部分反应。残余应力随碳化硅含量的增加而增加，碳化硅促进了奥氏体相的形成。 3. 新制备的复合材料的硬度和强度随着SiC添加量的增加而增加。12% 的SiC添加量时样件的硬度达到438 HV0.1，同时达到了约1.2 GPa的最大屈服强度，相比基体马氏体钢相比增加了约29%。此外，3%SiC添加量时样件实现了最高的抗拉强度1.6GPa，增加了约38%。 总体来说，华南理工大学的团队所采用的与现有主要由陶瓷颗粒增强3D打印陶瓷增强金属基复合材料不同的制备方法，使材料的最高屈服强度和抗拉强度分别大幅度提高。潜在的强化机制包括析出物和SiC颗粒双相第二相强化以及位错强化。 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 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.性能媲美锻造，西工大黄卫东教授团队开发3D打印高强、高韧铝合金 3.预热至400℃，H13工具钢打印态的强度达到2GPa 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

Formnext + PM South China 2022深圳国际增材制造、粉末冶金与先进陶瓷展览会将于2022年9月14日至16日在深圳国际会展中心3号馆举办，展会凭借增材制造行业旗舰展德国法兰克福Formnext和中国粉末冶金与先进陶瓷品牌展PM China的品牌优势，2021年首届展览面积达到2万平方米，199家海内外品牌参展商踊跃参与，吸引9330名专业采购商到场参观采购，展会得到了行业的一致认可与赞誉。 2022年Formnext + PM South China得到业界众多知名品牌的认可和支持，目前已确定参展的部分知名品牌企业包括EOS、铂力特、汉邦科技、易加三维、镭明科技、倍丰、易制科技、Materialise、Oqton、BASF、Evonik、万华化学、中科三维、诺思贝瑞、ASSAB、中航迈特、中体新材、威拉里、铼赛、盈普三维、迅实科技、远铸智能、峻宸智造、摩方精密、3DCeram、升华三维、Lithoz、十维科技、点云生物、恒普、亘易隆、龙鼎、星特烁、悦安、昶丰、菲德克、天通吉成、慧金、鑫信、金川、恒基、萌达、凌起茂业、汇腾、华创、骅骝、润智、黛丝、国瓷、东方锆业、华美、叁星飞荣、塞拉米克、鑫陶、竣工、饶稷、盛澳、宏瑞、夏阳、金开源、瑞科、煊廷等。展会将继续聚焦增材制造、粉末冶金及先进陶瓷相关的前沿成型制造技术，赋能高端制造业革新，助力产业智能升级，为高端制造筑造高品质的全产业链创新互动平台。 Formnext + PM South China 的同期活动一直受行业及应用端客户的高度关注和重视，2022届主办方将继续举办大受欢迎的新能源汽车增材制造应用峰会、Discover3Dprinting-发现3D打印之旅、注射成形及增材制造技术与应用峰会、陶瓷3D打印应用高峰论坛、未知大陆3D打印应用行业用户大会，同时也寻求重点应用行业的品牌客户举办联名活动以及分享最新的应用案例。随着更多行业大咖的加盟，主办方也将解锁更多同期活动，大家拭目以待！ 1、第二届新能源汽车增材与粉末冶金成型技术应用高峰论坛 2021年首届新能源汽车增材制造技术应用高峰论坛大受欢迎，向业界展示了3D打印落地新能源汽车的各种案例，帮助新能源汽车研发的降本增效。本届展会将在新能源汽车的应用上将延伸到更多的汽车制造和零部件的实际应用案例，同时加入注射成形以及先进陶瓷在汽车零部件制造的工艺应用案例，务必为汽车制造业提供一站式的前沿成形技术与案例，满足汽车厂商的技术革新需求。 2、第四届华南国际注射成形及增材制造技术与应用峰会 华南国际注射成形及增材制造技术与应用峰会步入了第四届，其专业性及技术性获得了业内的良好赞誉及口碑。第四届华南国际注射成形及增材制造技术与应用峰会由粉末冶金产业技术创新战略联盟（CPMA）注射成形专业委员会携同主办方将继续举办，峰会将邀请国内外重量级的专家分享注射成形及增材制造技术解决方案以及应用案例，满足华南地区制造业的生产需求。 3、第二届Discover 3D Printing – 发现3D打印之旅 第二届的Discover 3D Printing – 发现3D打印之旅将继续由德国亚琛增材制造中心（ACAM）中国带领增材制造用户深入了解中国增材制造市场及应用，并分享德国前沿增材技术及解决方案紧贴最新的市场应用方向，共同推动增材制造行业的发展。 4、第二届深圳国际陶瓷3D打印应用高峰论坛 本届论坛除了根据华南地区的制造业特点，针对性地邀请业界资深应用专家，分享前沿的先进陶瓷与陶瓷3D打印的最新案例以外，为了促进华南地区汽车、电子、通信产业的进一步发展，同时也将邀请更加多的知名高校以及研究机构，如：华中科技大学、深圳大学等分享其前沿的研究成果，产学研融合，一起探索应用新方向。 5、第二届未知大陆3D打印应用行业用户大会 全球领先的数字制造云平台未知大陆将继续携手主办方于2022年9月15日在深圳国际会展中心举办第二届3D打印应用行业用户大会。大会将利用Formnext的品牌积累以及未知大陆平台超过10万+的制造业及个人3D打印用户资源，聚合3D打印生态链企业，从材料、设备、软件、服务到终端用户，把3D打印技术最好的应用展现给大家，通过互联网传播到全球的每一个角落。 6、Formnext + PM South China新品发布会 继首届成功举办后，Formnext + PM South China新品发布会已成为众多增材企业在中国推出新品的首选平台之一，参展商将携其最新的3D打印产品或新技术惊艳亮相。第二届新品发布将继续联合国内外权威知名行业媒体共同举办，为终端用户和业界人士传递最新的研发产品、技术以及参数，以满足终端用户的最新需求。其中赢创，汉邦，巴斯夫，EOS，铼赛等知名企业都将携新品悉数登场。 与此同时，展会也将继续扎根应用行业，重点开拓汽车制造、航空航天、模具制造及代工、医疗、牙科、5G通讯、电子电力、家电电器、制鞋、珠宝及钟表、轨道交通、动漫手办、工业设计、科研机构等行业重点买家参观采购，搭建一站式的采购平台。 Formnext + PM South China 2022深圳国际增材制造、粉末冶金与先进陶瓷展览会预登记现已正式开启，扫描下方二维码即可进行登记，到达现场还可以领取精美预登记礼品以及抽奖。 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.重磅：富士康宣布开发粘结剂喷射金属3D打印系统 2.十数家增材企业参展，中国国际粉末冶金、硬质合金与先进陶瓷展览会盛大开幕 3.粉末冶金行业普遍将3D打印技术纳入生产体系 4.知识回顾：粉末床熔融过程中的冶金问题和质量控制

近日，台湾电子巨头富士康与增材制造公司Triditive宣称联手开发基于粘结剂喷射的金属3D打印机。Triditive公司的代表性产品是金属熔融挤出制造系统，具有丰富的后烧结经验，因此能够帮助富士康解决粘结剂喷射金属3D打印零件的成形质量控制问题。两家公司同时将合作扩展该技术平台的自动化制造能力。 富士康是科技领域最大的公司之一，是苹果、索尼和英特尔等巨头的设备及其他产品供应商。其传统上多采用模具制造工艺，或采用3D打印进行原型制造，此次是这家制造巨头第一次主动自主研发3D打印设备。富士康在考虑在生产中采用3D打印来减少高劳动密集型的生产环节并提高其生产能力的自动化程度。Triditive基于挤出工艺制造的金属3D打印零件 粘结剂喷射技术是一种粉末床、基于烧结的增材制造工艺，与现有技术相比，粘结剂喷射能够以更快、更低成本和批量化的形式制造金属零件，满足制造业对3D打印技术的生产需求。惠普、通用电气和Desktop Metal等巨头充分理解该技术的市场潜力，纷纷投入巨资研发，意图颠覆全球价值12万亿美元的制造业市场。2021年，已拥有超过30年喷墨技术经验的日本理光公司突然发布了一款采用自有工业喷墨打印技术的新型粘结剂喷射金属3D打印机，加上Desktop Metal于去年进行的一系列收购，粘结剂喷射技术在整个增材制造行业正在进行一场别开生面的演出。而富士康的加入，势必让这场演出更有看头。 粘结剂喷射技术通过向金属或陶瓷粉末床上喷射粘结剂，配合固化过程能够得到零件的生坯。对于粘结剂的开发，Triditive将与西班牙研究和技术开发中心Tecnalia合作，同时还将与德国Fraunhofer技术中心合作优化金属粉末。 基于制造量和零件复杂性的3D打印技术图，Binder Jetting的主要影响将出现在更高产量的应用中（来源：Ampower） 该技术与市场上其他3D打印工艺的区别在于生产的可扩展性和金属零件制造成本的降低，使其在扩大增材制造采用方面更具吸引力。然而，就如3D打印技术参考在此前已经解释过的那样，对于粘结剂喷射金属3D打印技术，在尝试使用该技术时必须要考虑整个工艺链，因为采用该技术生产零件时存在固有的挑战，且主要与烧结工艺有关。 粘结剂喷射技术整个工艺链涉及的问题 粘结剂喷射金属3D打印技术对材料、粘结剂以及打印工艺（包括粘结剂的喷射量、粉末中的压力分布、沉积时间等）、烧结制度、零件设计等等有着重要的依赖关系，技术含量并不比其他金属3D打印技术低。与此同时，该技术所制备的零部件存在两个主要缺点：一个是在烧结过程中零件的非各向同性收缩问题；另一个是由于零件重量与烧结制度匹配不佳所带来的潜在变形问题，这会限制所能成型的最大零件尺寸。此外，还有一个不可忽视的因素是设备成本问题，后工艺阶段的脱脂烧结炉，可能比3D打印机贵的多。除这些因素外，该工艺还必须保证在快速去除松散粉末的同时还能保持零件具有足够的生坯强度来保持特征形状，这是实现工业化生产和自动化的重要条件， Triditive和富士康也特意对自动化进行了强调。 Triditive基于挤出工艺的金属3D打印技术自动化生产线 当前，越来越多的证据表明，粘结剂喷射金属3D打印技术能够达到铸件零件的性能，且零件表面质量能够满足最终用途，对于重要的位置也可与其他金属3D打印工艺一样采用精加工。但也有证据表明，该技术并非像宣称的那样完全不需要支撑结构，这与烧结过程中的易变性不无相关。 但无论如何，粘结剂喷射金属3D打印技术确实正在受到越来越多的关注。 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： 1.千呼万唤始出来，Desktop Metal终于交付第一台生产级粘结剂喷射金属3D打印系统 2.粉末床熔融和粘结剂喷射金属3D打印零件热处理及烧结面临的挑战 3.Magics为粘结剂喷射金属3D打印零件创建烧结防变形支撑 4.金属粘结剂喷射3D打印：在尝试使用该技术时须考虑整个工艺链

增材制造作为一种新兴的制造技术，一经出现就在制造业引起了广泛关注。尽管它目前还存在着不尽如人意的地方，但是人们普遍认为这是一种具有巨大发展潜力和想象力的技术，代表着数字化转型的重要发展方向之一。安世亚太公司深耕增材制造产业化应用多年，深刻认同增材制造在未来数字化制造变革中的核心地位，基于多年的项目经验和思考沉淀，推出了“增材思维 数智未来”系列文章。本文是该系列文章的第四篇内容（前三篇内容见文末链接），阐述DfAM设计思维解决增材制造降本增效问题。 成本——增材制造大规模应用的软肋 增材制造技术相对于传统的材料去除切削加工技术，是一种以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术，体现了网络信息技术与先进材料技术、数字制造技术的密切结合。增材制造技术的出现，因其具有能够实现高性能复杂结构零件的无模具、快速、全致密近净成形等优势，为实现复杂结构优化设计、快速设计验证、小批量零部件快速制造、快速客户响应等关键问题带来了一种全新的解决思路。 在增材制造技术的实际应用过程中，成本成为制约该技术大规模推广的关键因素。38%的从业者认为，增材制造技术虽然具有独特的优势，但是成本过高，是增材制造的最大软肋。通常情况下，增材制造只适合复杂结构件小批量试制。 制约3D打印的因素 每批次3D打印零件数量 任何新技术要实现商业化应用，必须对该技术的成本构成做出清晰明确的分析，增材制造也概莫能外。对于增材制造产品而言，计算成本要考虑以下7个方面： 设计开发成本：产品的结构设计、功能仿真、工艺验证费用。一般来说增材制造的产品结构比传统结构更复杂，性能要求更高，设计开发的成本往往也更高。 原料成本：零件用料、支撑用料和其他用料消耗。可以在产品最终重量的基础上再增加30%-40%，作为原料成本的粗略判断。 机时成本：3D打印机在生产过程中的机器损耗成本。一般3D打印综合机时成本在100-300元/小时。 后处理成本：包括热处理、线切割、机加工、热等静压、人工打磨、磨粒流等抛光、表面渗碳渗氮等表面处理产生的费用。对于某些复杂产品或者精度要求特别高的产品，后处理成本甚至超过打印成本。 人工成本：生产涉及到的人力成本，包括模型数据准备、机器准备、打印过程监控、机器清理维护、后处理、生产管理等产生的人力资源费用。 间接成本：包括设计仿真等软件成本、水电煤气费用、房租等间接费用。 风险成本：打印失败的损失。一般打印时间越长，出现故障的风险越高；模型结构越大越复杂，打印失败的风险越高。某些产品打印失败1-2次并不少见。 降本增效——增材制造实现批产的出路 一般认为，增材制造的成本优势与结构复杂程度和批产数量密切相关，如果批产数量超过平衡点，传统的铸造、锻造、机加等工艺将更具竞争力。根据不同的结构复杂程度和替代工艺成本，这一平衡点介于数十件到数百件之间。 然而，GE公司的3D打印燃油喷嘴成功打破了这一魔咒，它是世界上第一个实现大规模量产的3D打印零部件，年产量达到3~4万件。其原因就在于通过基于增材制造的优化设计，提高了发动机的燃烧效率和燃烧稳定性。 虽然燃油喷嘴只有核桃般大小的结构（黄色方框内），里面却有14条精密的流体通道。这些复杂的冷却流道大大提升了冷却效果，降低了燃油喷嘴积炭的速度，因此喷嘴的使用寿命增加了5倍。 3D打印燃油喷嘴对油路流道进行优化设计，消除流道中的突然扩张和突然变向，增大燃油流速，从而减少燃油流过这些地方时与热管壁的换热。最终，3D打印燃油喷嘴重量比传统方式减轻了25%，寿命提高了5倍，成本效益上升了30%。国产C919客机也采用了这款带有3D打印燃油喷嘴的Leap发动机。2021年，GE公司又开发了另一个增材制造批产零件——涡轮机引气部件，在精确评估成本/效益的模型基础上，证明了金属3D打印在成本上也可以和铸造工艺一较高下。 GE Aviation梳理了现有的数百种铸件，从尺寸、形状、功能、材料、工艺、后处理等角度制定了成本分析模型，核算了每个零件的3D打印成本与收益，最终选择了涡轮机引气部件。经过摆放优化后，可同时打印4个零件，大大提高了生产率，削减多达35％的成本，成功逆袭传统制造工艺。 GE Aviation的增材制造部门负责人表示，这是他们第一次发现金属3D打印比铸造还要便宜。更为重要的是，这次3D打印的零件在前期已经基于铸造工艺设计定型，金属3D打印取代铸造后仍然体现了成本上的优势。这一发现极大振奋了GE Aviation，正着手寻找其他发动机上更多的零件，并采用金属3D打印来降低成本。 成本效益分析——找到下一个批产零件的法宝 GE公司找到增材制造批产零件的法宝，是他们建立了一套精确的成本/效益评估模型，利用这套模型GE公司对数百个铸造零件进行了评估，终于找到了这个百里挑一的“天选之子”。在增材制造的成本效益评估方面，我国目前处于相对落后的状态。部分原因归咎于我国增材制造的应用相对集中于航空航天等军工市场，这是一个市场经济规律稍显薄弱的特殊市场，保型号、保节点、保重量、保质量等因素的重要性远远高于保成本，增材制造得益于其快速、灵活、适应复杂结构、适应小批量生产的特点，在军工市场率先得到了广泛应用，而需求量更大的民用市场发展稍显缓慢。由此也造成了国内的增材制造行业缺少价值管理的理念，有的产品为了蹭上增材制造的热度，不计成本的“为了增材而增材”，另一些产品则出现了和菜市场买菜一样“论斤吆喝，按克收钱”的魔幻局面，相当于只赚取了材料费和加工费，甚至在“内卷”严重时，做到赚钱都困难。造成这一现状的主要原因就是增材制造产品的设计与制造割裂，产品的功能价值提升有限，在与其他加工方法竞争时缺少议价能力。 成本效益分析 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，根据成本效益分析方法、全寿命周期分析方法等评估模型，从大量工业品制造案例中抽取出20个核心判断要素，形成了一套算法小程序：增材应用潜力评估系统。该评估系统从增材制造产品全生命周期的角度考虑成本和收益，尤其是通过增材设计带来产品在服役过程中减重、节能、效率、功能等收益的增加，以及时间、人力、装配、维修等成本的降低，并综合考虑增材制造的工艺约束分析、产品可靠性分析、打印风险分析等。只需花费2分钟，就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，并根据您提供的信息生成增材设计与制造方法的指导建议。简单来说，这款小程序解答了3个问题：1、产品是否适合增材制造？2、产品在增材制造过程中要注意什么问题？3、如何提升增材制造产品的技术收益？ 扫描二维码进入微信小程序 DfAM思维——增材制造“降本增效”的答案 ▍减少成本的DfAM设计思维在零件设计阶段就考虑打印摆放方向和摆放位置。尽可能设计为自支撑结构，减少所需的支撑结构数量；最大限度地增加在构建平台上的摆放数量，一次打印更多的零件；尽可能降低零件高度，减少打印时间。在零件设计阶段就考虑后处理方法。最大限度减少空间死角，减少粉末清理的工作量和支撑去除的难度；尽可能将打印质量较差的面设计为后续需要机加工的面，减少表面打磨抛光的工作量；预留好定位、装夹等位置，为后续加工提供便利。在零件设计阶段就考虑打印层厚。最大限度增加打印层厚，同时最大限度减少打印台阶效应对产品的影响，针对台阶效应明显的区域，要么设计为后续要机加工的区域，要么设计为对表面光洁度不敏感的区域。▍提升效益的DfAM设计思维结构轻量化。轻量化的结构设计不仅可以减少材料成本和打印时间，更重要的是增加了结构的承载效率，减少了系统的运行成本，这一点在航空航天领域尤其重要。对于大型民用飞机而言，减少1kg结构重量，在全寿命周期内可节约燃油4.5万升，节省成本2.2万欧元。结构/功能一体化。利用增材制造数字化、智能化制造的优势，在结构设计时充分考虑宏观–介观–微观尺度的形性协调，在结构本身实现承载功能的基础上，满足其他功能性指标，如在结构外部增加散热面积，实现散热功能；在内部设计复杂流道，实现热交换功能；在夹层中设计点阵结构，增加吸能抗震功能等等。改变生产/商业模式。作为一种生产设备依赖更少的数字化制造技术，增材制造将有可能改变某些产品的生产模式和商业模式，给企业和消费者带来巨大的经济和社会效益。当前随着数字化技术的发展，生产模式进入智能化时代，大规模定制能力成为核心竞争力，生产效率和灵活应变兼顾。创成式设计等DfAM设计思维大大降低了设计师的行业门槛，将消费端、生产端、销售端、物流端统一结合起来，全部人员直接参与到产品生命周期当中。 DfAM赋能商业模式进化 DfAM思维驱动——降本增效的成功案例 德国Fraunhofer激光技术研究所在增材制造降本增效方面做了大量的研究工作，尤其是在DfAM思维驱动下的系统性降低成本研究取得了显著的效果。最近，Fraunhofer IAPT利用工艺改进和优化设计相结构的DfAM思维重新设计了跑车车门铰链，成功使其成本降低了约50%，重量减轻了35%。 3D打印车门铰链 首先，Fraunhofer IAPT开发了一款增材制造潜力评估软件——3D Spark。3D Spark与安世亚太自主开发的增材潜力评估小程序类似，具有零件分析和筛选功能，可引导找到适合增材制造的零件。这是本项目取得最终成功的关键一步，所选零件增材潜力的大小，决定了降本增效天花板的高低，因此找到合适的零件至关重要，可以达到事半功倍的效果。在设计的环节中，铰链臂的结构根据DfAM设计原则进行了优化，充分利用了增材制造的优势，并对几何形状进行了拓扑优化，将铰链臂的重量减少了35%。由于材料需求的减少和打印时间的缩短，与没有结构优化的设计相比，成本降低了20%。在设计环节中还应考虑结构形式对后处理的成本影响。减少不必要的支撑结构可以大大节省生产时间和材料数量，并减少后处理阶段产生的成本，与不考虑后处理的设计方案相比，降低成本10%。最后，Fraunhofer IAPT优化了零件的打印工艺。包括设计摆放位置和打印方向，减少打印时间、优化打印工艺参数、优化设备使用效率等措施。与未进行此类优化的增材制造工艺相比，节省了20%的成本。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流QQ2群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.3D打印真的是一种低碳环保的技术吗？答案并非那么简单！ 3.深度：3D打印技术当前发展面临的主要问题及如何变革制造业未来 4.3D打印解决方案，以让大众消费群体穿上高舒适度的定制鞋为目标

导读：基于HAPP技术的超快速、连续光固化LAKE 3D打印系统的成型尺寸与Carbon的L1非常接近，两家公司是市场上的直接竞争对手，尤其在消费品领域。与Carbon的另一相似之处是销售方式，Azul 3D并不向客户出售设备，而是只出租。目前，价格约为每年5万美元，包括最低树脂订单。Azul 3D相关负责人表示，他们希望鼓励生产，而不是原型设计。 使用光线将液态树脂逐层固化为固体的立体光刻过程通常比较慢，制造稍大尺寸的零件常常需要几个小时。此外，各层之间的结合往往比较脆弱，成品结构易碎。因此，3D打印并没有取代传统的制造过程，而是和一些非常特殊的用途联系起来。美国伊利诺伊州埃文斯顿西北大学工程学教授Chad Mirkin表示：“在很大程度上，3D打印主要局限于原型设计，因为它速度慢、产量低、产品结构不稳定。” 连续液体界面制造”（CLIP）技术的诞生使生产速度提高了100倍。这项技术的发明者Carbon公司采用一种半渗透窗，可以将氧气注入液体树脂，从而形成一种能防止固化的区域。在该区域上方，光线将树脂固化成固体。机械臂缓慢地将不断增长的固体从树脂中拉出，使其他材料得以固化和黏附，这种技术无需一系列层合界面，因此产品更加坚固。但，Carbon公司有未能解决的问题。 “高面积快速打印”（HARP）的技术 Carbon公司真正使光固化3D打印技术用于最终零件生产，并且与福特汽车公司、阿迪达斯体育用品公司和里德尔体育公司达成协议，分别为它们生产汽车零件、运动鞋底和橄榄球头盔——但其固化过程会释放出大量热量，这可能导致打印的零件翘曲和破裂。为了散热，打印的成品尺寸实际上被限制为25cm×25cm×41cm。 Mirkin表示：“Carbon公司证实了3D打印可被用于制造业，而且他们在许多行业做得都非常好，但是他们还没有找到快速打印大型物体的方法。” 2019年末，Mirkin的团队开发了一项名为“大面积快速打印”（HARP）的新技术，该技术使液体冷却剂在一桶液态树脂下面循环。冷却剂是一种氟化油，在打印时会直接从正在打印的物体上吸走热量，从而使它们在短短几个小时内就可以达到成年人的尺寸。Mirkin将使用多台投影仪发出的光进行打印的方法称为“平铺”（tiling）工艺，其打印尺寸可以达到约1m×1m×4m。将来，其他投影仪可使HARP 能够制造更大的物品。从理论上讲，平铺工艺消除了尺寸限制。 基于HARP技术的LAKE 3D打印机 HARP系统的打印速度和打印规模都是罕见的，可以在不牺牲分辨率的情况下非常快速地生成非常大的对象。其打印规模是行业领先者的20倍，速度是100倍，吞吐量达到2000倍，它可以在三个小时内完成300 x 300 x 1200mm的零件构建。基于该技术所开发的LAKE 3D打印机在60小时内为医护人员打印了5000个面罩，这意味着每6分钟，就能够从打印机上取下8个面罩并开始下一轮打印。HARP技术能够提供面向大规模生产的吞吐量，其技术甚至可以与注塑成型相媲美。 为了使HARP商业化，Mirkin和同事成立了Azul 3D公司，此前该公司预计在2021年年底前开始销售打印机。根据最新消息，化工巨头杜邦已成为该公司的客户之一，Azul 3D已向其提供LAKE系列3D打印机。该系列产品的成型尺寸为254 x 304 x 609mm（10x12x24英寸），分辨率为0.072mm，打印速度高达每小时300mm。 杜邦旗下电子与成像公司将采用该技术用于电子材料领域。Azul 3D开放了DLP通常无法使用的材料，这也是杜邦对该技术感兴趣的部分原因，这些专有的树脂可以实现大规模生产，彻底改变工业和消费领域使用3D打印的方式。Azul 3D还为杜邦开发了一种定制树脂，可以生产传统技术无法实现的复杂结构。 Azul3D的专有树脂材料 杜邦电子与成像公司服务于芯片封装、电路板、显示器、数字和柔版印刷、电子和工业精加工以及半导体行业。与Azul 3D合作的目标是将下一代3D打印方法（如HARP技术）引入电子材料领域。目前在该领域，已有大量3D打印应用，从卫星、天线到电路结构、电路板和传感器。因此，杜邦和Azul 3D的合作，可能会允许这些类型的产品以更高的速度进行微调和按需制造。 杜邦电子与影像公司产品 2021年12月，Azul 3D的首席执行官明确指出，LAKE系列的成型尺寸与Carbon的L1非常接近，这表明两家公司将是市场上的直接竞争对手，尤其在消费品领域。与Carbon的另一相似之处是销售方式，Azul 3D并不向客户出售设备，而是只出租设备，目前，价格约为每年5万美元，包括最低树脂订单。Azul 3D相关负责人表示，他们希望鼓励生产，而不是原型设计。 Azul 3D表示，与杜邦的合作非常富有成效。向杜邦这样的化工巨头输送3D打印机进一步验证了Azul 3D的技术和材料能力。LAKE打印机是Azul 3D将在未来几年推出的一系列打印机中的第一款，称为SEA的下一代打印机将提供四倍的打印面积，允许制造商打印更大的零件或产品，其尺寸可能达到一米以上。 2020年，Azul 3D备受全球范围投资者的青睐，完成了第二和第三阶段的种子轮融资，使其融资总额超过2000万美元（约1．37亿元人民币），投资者包括 Stratasys Direct Manufacturing 前首席执行官、3D Systems前主席以及ExOne当时的首席执行官。Mirkin希望HARP能改变3D打印的商业模式。“几乎所有的3D打印公司都必须从他们的硬件上获得可观的收入，因为他们根本没有使用足够的树脂来使此项技术具有良好的商业模式。”他表示，“借助HARP，该公司不需要仅依靠销售硬件来获得收入，因为他们还可以通过销售生产大量零件所需的树脂来赚钱。这样，由于初始硬件成本几乎变得无关紧要，所以HARP降低了进入门槛。” 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QQ2群：838951316；网址： 延伸阅读： 1.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 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 3.案例丨施耐德电气：利用中国3D打印机制作备品备件，助力缩短加工周期 4.3D打印如何提高注塑模具的竞争力和附加值？

近日，美国私营航空航天公司Launcher宣布将后处理系统制造商Solukon作为其除粉系统的首选供应商，后者的SFM-AT1000-S除粉机，可用于对包括发动机和燃烧室在内的大型金属3D打印火箭部件进行清粉操作。 对于大型金属3D打印零件来说，其特征首先是重而大，传统对于小尺寸零件的手工清粉将无法适用，需要一台专用的清粉机器进行自动处理；另一个特征是结构复杂，对包括火箭发动机在内的部分零件，有相当多的内置流道等易于存储粉末的空腔，人工操作可能难以灵活处理，借助能够多角度悬停的机器将比手工操作更为灵敏。除此之外，用户在进行大尺寸零件清粉操作时还面临爆炸、粉末回收以及过程可重复等问题，特别对于铜合金、铝合金粉末来说，此类材料很容易堵塞零件空腔。 为了应对其中的一些挑战，Launcher选择了Solukon的除粉系统来对其大型和重型火箭部件进行后处理。该公司的除粉系统由其专有的智能粉末回收技术（SPR）驱动，采用可调节的两轴零件旋转和有针对性的振动来自动去除3D打印零件中的多余粉末。 对于Launcher而言，SPR技术能够从复杂的通道和几何形状中完全去除未熔合的金属粉末，提高零件生产的效率、安全性和质量，同时降低成本。作为首选后处理供应商，Launcher安装了SFM-AT1000-S 除粉系统，以完全清除其火箭发动机和燃烧室中的多余粉末。 Launcher制造主管表示，自动除粉是生产过程中必不可少的一步。对于最终热处理和热等静压，零件必须清除所有粉末，这对于内部通道难以接近的大型、重型零件来说是一项特殊挑战。SFM-AT1000-S将有助于进一步自动化生产过程，实现可靠和可重复的清洁效果。 SFM-AT1000S是Solukon专为大型和重型零件设计，能够对尺寸达 600 x 600 x 1000mm、重量达800Kg的零件进行清粉处理，非常适合航空零件的后处理，如Launcher近一米高的E-2发动机燃烧室。 该系统配备了两个带有可编程伺服驱动器的无限旋转轴，可沿任何可想象的路径移动零件。组件也可以通过使用操纵杆以不同的速度向任何方向移动，而系统的可选数字工厂工具可确保除粉质量和除粉过程的自动化。 对于火箭开发来说，最具挑战性的任务之一就是制造富含狭窄、复杂形状冷却通道的燃烧室。通过3D打印，可以在燃烧室中创造出最优形状的冷却通道，Launcher选择了EOS旗下AMCM公司的M4K打印机制造了其全尺寸的E-2燃烧室，其尺寸为高85厘米、直径40厘米，与喷嘴一起被设计为整体部件，具有更高的冷却性能，同时减少了零件数量和对装配的需求。M4K打印机的成型尺寸为450 x 450 x 1000mm，配备4台1000w的激光器，这台由CuCrZr合金打印的部件因此也成为世界上最大的单一组成部分3D打印燃烧室。 虽然3D打印使火箭发动机部件在几何复杂性、成本效益和交货时间方面具有巨大优势，而且大尺寸的金属3D打印装备已经有很多选择，但部件冷却通道和内部结构的除粉问题却一直存在，这个过程复杂且耗时，像Solukon这样开发专门后处理设备的厂商还并不多。无论从操作的可便利性，还是制造的稳定可靠角度，开发专用设备都是大势所趋。 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QQ2群：838951316；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.从有需求、无设备，到打印全球最大火箭燃烧室，成就航天，也成就3D打印行业 3.揭秘珠海航展上的大尺寸金属3D打印零部件背后的制造故事 4.最大尺寸达0.6×0.6×0.6m，看3D打印如何深入影响我国民营火箭深蓝航天的制造流程