高温合金是航空发动机和燃气轮机热端部件，航天发动机推力室、涡轮泵，化工领域的反应器与换热器等领域的重要材料。 如今，金属3D打印的高温合金已经广泛应用在这些领域。但琳琅满目的材料种类纷繁复杂，分别适用于具体的应用场景往往难以分清。 笔者从EOS官网查询到其镍基高温合金有NiCP、HAYNES® 282®、K500、IN625、IN718、IN718 API、IN738、IN939、HX、C22。本文内容将基于此，对这些材料的特性及使用场合进行介绍。 ➡️ 腐蚀优先环境 NiCP |IN625 |C22 |K500 为酸性、海水和酸性服务而设计，耐久性比强度更重要 EOS NiCP是一种商业纯镍合金，镍纯度最低为99.0%。其高纯度确保了出色的耐腐蚀性，是化工和半导体行业的理想选择。 EOS NickelAlloy IN625是一种耐热、耐腐蚀的镍基合金粉末，专门针对 LPBF系统的加工工艺进行了优化。零件具有高拉伸强度、蠕变强度和断裂强度，并且耐热、耐腐蚀。 EOS NickelAlloy C22是一种具有高耐腐蚀性的镍铬钼合金。材料具有高度耐点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂特性，能够用于化学加工组件和食品加工领域 EOS NickelAlloy K500打印件具有良好的机械强度，即使在高温下也能保持，因此非常适合需要高性能和耐用性的应用。零件在恶劣的环境（如海洋环境和化工厂）中表现出色，可抵御海水、氢氟酸和硫酸的腐蚀。 ➡️ 性能平衡，3D打印应用主力 IN718 |IN718 API 高强度+耐疲劳，最高可达~650°C 航空航天+石油与天然气认证可用 EOS NickelAlloy IN718在高达700°C的温度下，部件具有良好的拉伸强度、疲劳强度、蠕变强度和断裂强度，因此非常适合许多高温应用，如燃气轮机部件、仪器仪表部件、电力和加工工业部件等。 ➡️ 中高温使用（700–950°C） HAYNES® 282® 燃烧室、过渡管道、热系统 强抗氧化性且制造性更佳 该材料是一种沉淀强化镍基超级合金，具有独特的高温强度、热稳定性和可制造性。该合金专为高温结构应用而开发，可用于航空航天和火箭发动机部件、涡轮机械和燃气轮机部件以及能源工业组件。 ➡️ 极端温度使用（>1000°C） IN738 |IN939 |247 涡轮叶片，热截面部件 蠕变抗性定义生命周期的领域 EOS NickelAlloy IN738是一种高强度镍基超级合金，具有优异的高温强度、抗蠕变性和氧化性，适用于高应力和高温应用，如燃气轮机部件、火箭发动机涡轮泵以及船用和车用涡轮增压器等。 EOS NickelAlloy IN939打印零件在高达850°C的温度下具有很高的拉伸强度、疲劳强度、蠕变强度和断裂强度，并具有优异的耐腐蚀性和抗氧化性。零件在制造和热处理状态下均无裂纹，并具有抗应变时效开裂的能力。该材料需要进行短期的热处理，但不需要热等静压处理。 EOS NickelAlloy 247具有高强度和高温耐久性，但该材料的加工较为困难，EOS采用光束整形技术解决了这一挑战。 采用3D打印技术制造高温合金零部件，同样能够充分利用该技术的制造优势，如集成复杂内部冷却流道、减少零件数量和组装，在不牺牲强度的前提下优化重量，同时还支持关键组件的快速迭代。 当前，主要的应用3D打印材料包括铁基合金、钛合金、高温合金、铝合金和铜合金。高温合金的用量虽不及其他几类，但仍是多个行业特定应用的领域的必备选择。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#高温合金 #3D打印

3D打印技术参考注意到，全球领先的航空航天一级供应商GKN Aerospace在航空发动机3D打印领域取得最新进展，并公布了针对该技术的战略布局。 该公司对3D打印技术的探索已有20余年，早期主要研究以金属丝材为基础的沉积工艺。在2001-2012年间，GKN进行了一系列关键收购，先后将波音结构业务工厂、空客Filton工厂以及瑞典沃尔沃航空纳入麾下。 这些工厂均与航空金属结构件和发动机零部件制造相关，为后续探索3D打印技术应用场景奠定了基础。 3D打印技术参考查询到，GKN已构建起以激光丝材沉积和激光粉末床熔融为主的3D打印工艺体系。 2017年，GKN将散落在各事业部的3D打印业务整合，正式成立了集团级增材制造部门，实现了资源集中和统一协调。2018年在马来西亚建立了首个专注3D打印技术的航空发动机维修工厂。2024年，再次投资5000万美元，提升集团增材制造生产能力。2026年推出了“模块化增材制造生产概念”，主要推动在全球其他地点快速部署该技术。 GKN目前较为典型的案例是，使用激光送丝3D打印工艺制造的风扇机匣安装环 (FCMR，为普惠齿轮传动涡扇发动机生产的结构件），这是一个典型的金属3D打印大尺寸零件，在2025年已实现全面量产。 该公司表示，这是美国FAA目前批准的最大尺寸3D打印部件，它的批量生产是工业发展和3D打印技术应用认证的重大里程碑。据笔者查询，该部件主要用于空客A220和巴航工业E195-E2等飞机。 FCMR部件的3D打印产量目前为每月约30件，2026年底将提升到40件，目前已交付600多件。 对于3D打印技术的应用效果，GKN表示主要体现在材料节省、优化设计减重、降低成本、减少制造周期、掌控供应链以及提升“购买飞行比"等方面。 与传统制造方法相比，每件零件的材料浪费减少了约40%。未来，GKN航天预计实现材料节省超过70%，同时将交货时间从九个月缩短至最短四周。 优化设计减重，主要体现在3D打印可以大量合并零件实现整体部件直接制造，减少了大量螺栓等连接件的重量；以及可以通过拓扑优化结构减少材料使用量。减重的同时也降低了成本，提升了燃油效率，降低了购买飞行比。 GKN表示，公司制定了复杂的长远产品规划，其正在将FCMR部件的应用经验，扩展到更多发动机项目和组件类型中。目前正在推动的认证部件包括“内外环结构”和“分体式发动机箱体”。 3D打印技术参考注意到，GKN与普惠、GE航空航天、罗罗、赛峰等发动机制造商开展了深度合作。 具体案例包括，它为GE的GEnx和GE9X发动机提供3D打印制造服务；为CFM国际的RISE开放式风扇验证机制造了直径近2米的钛合金机匣，是该公司目前最大的全增材制造部件。 总的来说，GKN在航空增材制造领域，正在推动从单一部件量产走向多品种、复杂结构件开发，并与主要发动机制造商共同推进3D打印技术的认证、应用进程以及规模。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

3D打印技术参考注意到，Rocket Lab（火箭实验室）于5月15日宣布，其第1000台卢瑟福3D打印发动机已从生产线上顺利下线，而在3月底它还只是宣称生产了800多台。 这意味着这家公司仅一个多月就制造了100多台。以前需要几个月才能完成一台火箭发动机制造的时代，真的结束了吗？ Rocket Lab开发的卢瑟福发动机，是世界上首款3D打印、电池驱动的火箭发动机，如今已成为当前全球3D打印数量最多的火箭发动机之一。 评论指出，3D打印1000台发动机，意味着这项技术远不再是实验性的——而是航空航天领域的大规模生产。 它的意义重大，因为火箭发动机生产通常速度慢、成本高、制造极其复杂。但卢瑟福发动机颠覆了这一观念，证明火箭零部件实际上可以像现代制造业一样实现规模化生产。 支撑起这一制造速度的，是来自市场持续增长的需求。要知道，Rocket Lab去年还只是宣称一年才造200多台。 4月29日，Rocket Lab宣布其电子号火箭已经发射了87次，而且还在不断增加。其一季度获得了31个电子号火箭的发射合同，营收同比增长63.5%。这意味着需要增加279台发动机。 这应当就是其加大产品制造速度的原因，而效率确实令人惊叹。 3D打印技术参考注意到，该公司使用的金属3D打印技术主要为LPBF激光粉末床熔融工艺，尼康SLM Solutions是其目前唯一公开的合作商。对于卢瑟福发动机来说，使用3D打印制造的发动机零部件包括燃烧室、喷油器、泵和阀门等。 实际上，卢瑟福发动机非常小，直径250mm，结构简单，每枚火箭一级要安装9台才能执行任务，这与我们日常看到的很多75吨和120吨的发动机完全不在一个量级。其瞄准的是小型卫星发射市场，优势在于灵活和快速响应，就像是小型专车。 这里不得不提另一家主张使用3D打印技术造火箭的航天企业Relativity Space，在2023成功实现全3D打印火箭试射之后，就立刻转入了更大运载能力的新火箭研制，至今未进行实质性的商业发射，更遑论批量制造。 而Rocket Lab则在加速测试其中型可重复使用的中子号火箭，其阿基米德发动机也大量使用3D打印，这实际上是对Relativity Space的真正回应。 对比而言，Rocket Lab就像是一个使用新技术的、稳扎稳打的航天企业；而Relativity Space则很长一段时间内都将3D打印当做“绝对核心”，虽实现了从0-1的验证，但从1-100的规模化之路却遇到了现实障碍，最终也承认需要结合传统技术的现实。 对于航天业来说，3D打印算得上是锦上添花的好技术，虽有优势，但也并非所有零部件都需要3D打印来做。 国内商业航天就务实得多，他们将3D打印视作一种“有用的工具”，即便发动机有超过一半的核心零部件采用3D打印制造，但也遵从“有所为，有所不为”的取舍。例如，蓝箭航天朱雀二号改进型遥五运载火箭5月14日的飞行试验任务就取得了圆满成功，而其对3D打印技术的应用也进入到了规模化阶段。 从如今的发展态势可以预测，3D打印火箭发动机的下一个十年，将是批量制造。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#rocketlab #发动机 #3D打印 #蓝箭航天

LPBF多金属3D打印长期深陷“理论可行、实用不足”的困境。 专注于粉末床金属3D打印的多数人，或怀猎奇、或怀质疑的态度，但一直在关注它的发展。 实际上，这项技术的玩家到目前来说也并不多，虽远未成熟，但相关应用探索却已取得实质进展。 尤其在航空航天领域，2025年至今已有多则消息暗示，基于该技术的应用僵局正在被打破，LPBF多金属3D打印已迎来关键拐点。 我国多金属3D打印航空发动机整体涡轮叶盘 2025年一个关键的案例，来自我国中科院工程热物理研究所团队。 2026年1月，中国科技网报道，中科院工程热物理研究所采用多金属3D打印制造的整体涡轮叶盘通过了点火试车考核。相关配图体现的时间为2025年10月。 这在整个LPBF多金属3D打印领域，具有标志性意义。这是行业内首次出现基于该技术制造的零部件验证报道，且直接是热端高速运动部件。 整体涡轮叶盘点火试车（受访者供图，来自中国科技网） 该部件盘芯采用高韧性材料，叶片采用耐高温材料，由3D打印技术实现一体化制造。 整体涡轮叶盘超转试验（受访者供图） 报道指出，该测试首次实现了多金属增材制造航空发动机热端转动部件点火试车，初步验证了多金属3D打印整体涡轮叶盘的稳定性和可靠性。 该案例来源报道：https://www.stdaily.com/web/gdxw/2026-01/20/content_464061.html Fraunhofer IGCV多材料3D打印火箭发动机部件 在多金属3D打印领域，弗劳恩霍夫铸造、复合材料及加工技术研究所（Fraunhofer IGCV）的研究人员是首批展示创新成果和真正革命性应用的团队之一。 2026年3月，Fraunhofer IGCV宣布正在推动使用多材料LPBF金属3D打印技术开发下一代阿丽亚娜火箭发动机。 用于电机的多材料3D打印定子 这是欧盟大型项目的一部分，他们已经制造了多材料验证部件。其中阀门部件由磁性和非磁性钢合金交替制成，有助于火箭在飞行过程中保持稳定的姿态。 研究人员正在将他们的3D打印原型与传统的铣削和焊接版本进行直接比较，展示下一代阿丽亚娜发动机在功能性、效率、成本和循环时间方面的优势。 该机构开展的另一个案例是前几年推出的多材料增材制造的气动塞式火箭发动机概念原型，其目的一方面是展示多材料3D打印制造能力，另一方面是希望利用该技术解决此类型发动机的过热问题。 整个发动机暴露在高温下的区域均由铜制成，这为不太过热的区域提供了额外的导热连接。另一方面，气动塞式发动机中承受高结构载荷的部分则由高强度钢制成。气动塞式发动机完全集成，外部的铜翅片用作冷却和结构元件。这种设计理念使发动机的外观比传统火箭发动机更具未来感。 此外，Fraunhofer IGCV于多年前展示了镍基高温合金与铜合金一体3D打印的燃烧室演示部件。 据3D打印技术参考了解，Fraunhofer IGCV采用的设备是SLM Solutions的SLM 280，它是业内为数不多的具备多材料一体3D打印能力的商业设备，其用户包括Fraunhofer IGCV、CellCore GmbH、ASCO和芬兰VTT技术研究中心等领先机构。 澳大利亚首个双金属火箭推进器 澳大利亚于2025年宣布成功3D打印出该国首个双金属火箭推进器，它将为一家名为Space Machine的Optimus Viper航天器提供动力。 该推进器在澳大利亚国家科学机构的大型3D打印中心Lab22工厂，采用尼康SLM Solutions SLM 280制造，在一次打印中融合了两种高性能金属：高强度钢作为外壳，用于提高结构强度；铜合金则用于提高导热性。 这种组合使推进器能够承受极端高温，同时保持轻量化同时坚固耐用，这种设计在传统的单金属火箭推进系统中并不常见。 制造火箭推力室的传统方法包括在铜衬里上加工冷却通道，然后将其钎焊到钢套上，这是一个成本高昂、耗时耗力且容易出现故障的工艺。 而多材料3D打印技术可以同时打印两种金属，从而降低生产复杂性、成本和时间，同时提高设计灵活性和耐用性。铜合金通道提供的再生冷却确保推进器能够承受反复点火和长时间燃烧，而钢制外壳则可在压力下保持结构完整性。 SLM® 280 2.0 机器内部视图 参与该项目的高级研究员Cherry Chen博士表示：“这一成就展示了多材料增材制造在复杂高性能部件方面的潜力。通过将每种材料精确地放置在需要的位置，我们可以提高功能性，减少浪费，并为广泛的行业开辟新的设计可能性。” 舍弗勒多材料3D打印散热器及注塑模具 在2026年TCT亚洲展期间，笔者发现舍弗勒(Schaeffler)展示了其多材料3D打印成果，主要涉及散热器和注塑模具。 多材料金属3D打印技术当前在全球范围内的开发企业仍然非常少，而舍弗勒已经在该领域进行了多年研发。 以一款多材料散热器为例，3D打印技术本身实现了传统工艺无法成行的复杂内部流道结构，其中的CuCrZr铜合金材料能快速导热，铜点阵、TPMS晶格结构能显著增大换热面积；316L不锈钢外壳，则具备高强度、耐腐蚀、耐压的特点。这种一体结构使得机械性能可靠稳定，实现轻量化优化。 而多材料的注塑模具，铜合金材料优异的导热性能可实现更快加热与冷却，缩短成型周期，提升生产效率。而外侧的钢材能大幅提升耐磨性与整体强度，使模具在提升整体生产效率的同时延长使用寿命。这种定制化的模具可以强化注塑件的特定性能，提升产品的功能性。 END 采用粉末床激光熔融技术实现多金属一体3D打印，无论对于发动机、散热器还是其他行业应用，都属于高价值应用。在发动机制造领域，目前取得的最大进展就是我国开展的热端转动部件的试车成功。 虽然仍属于小众研究领域，但我国在设备端的进展也很明显。主要参与者包括雷佳增材、中科院工程热物理研究所以及中科院宁波材料所等。 关于多材料一体3D打印，笔者此前已发布过大量文章，包括多材料一体3D打印的价值、多工艺复合制造形式、基于SLM粉末床熔融的多材料3D打印送粉方式等等，感兴趣的读者可以查阅。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

3D打印技术参考注意到，来自中科院长春光机所、中国科学院大学以及中科院空间应用技术与工程中心的研究人员，近日在采用粘结剂喷射3D打印技术制造碳化硅反射镜研究方面取得新进展。 研究人员开发出一种能够低成本、高效率制造复杂结构、高性能SiC光学反射镜的可行方法。 Si/SiC反射镜，分别为抛光后、表面形状精度、表面粗糙度 碳化硅（SiC）因高比刚度、低热膨胀系数和高导热性，成为高性能空间光学反射镜的主要材料。然而，随着光学系统对轻量化和复杂几何形状（包括三重周期极小曲面TPMS、拓扑优化和晶格结构）的需求不断增长，传统的制造方法（例如压模成型和注浆成型）难以实现这些设计。 增材制造技术无需模具或大量机械加工即可生产复杂的陶瓷结构。对于碳化硅（SiC）反射镜而言，这通常涉及先制备预成型坯体，然后通过反应熔渗工艺使其致密化，最终得到Si/SiC复合材料。 SiC反射镜（图文无关） 研究首先介绍了SiC反射镜的传统和增材制造技术分类。传统上，SiC首先通过粉末模压成型获得坯体，再经烧结或反应性熔渗使其致密化。而增材技术则有多种工艺类型可以实现第一步的成型，如光固化、粉末床烧结、粘结剂喷射以及材料挤出沉积。 文章指出，光固化工艺可以制备高精度且结构复杂的Si/SiC陶瓷，但性能不佳的问题需要解决。粉末床烧结工艺中激光加热引起的快速熔化和凝固过程容易导致部件变形。与光固化技术相比，材料挤出沉积制备的Si/SiC性能优异且残余Si含量低，但该工艺无法制备悬垂、弯曲结构等。 SiC光学结构，来自avantierinc，图文无关 在这些增材制造技术中，粘结剂喷射（BJ）工艺近年来因其高精度和高效性而发展迅速。 笔者查询到，反应性熔渗的过程，是将SiC坯体与过量硅粉一起加热到硅熔点（>1410°C）以上，液态硅通过毛细管力渗入多孔坯体，填充孔隙。然而，BJ制备的SiC坯体孔隙率高、密度低，导致反应性熔渗后的残余硅含量高，材料整体性能不足。 从原理上来说，只要增加反应中的碳，就可以消耗游离硅。目前的解决方案之一是采用碳前驱体渗透+热解，但这种方式在面对BJ打印的坯体时会发生渗透不均匀，仍然不能很好的解决问题；另一种方式是在前述方法的前一步，先改善坯体的孔隙结构（如孔隙尺寸或降低孔隙率），其手段是优化SiC粉末的特征和粒度分布，但距离实用还有距离。 烧结工艺：a脱脂和碳前驱体渗透+热解；b反应熔渗 来自中科院的团队探索了复合粉末优化策略。研究的重点是通过提高预制体中的碳含量来减少残留硅。 虽然碳前驱体浸渗和热解技术此前已被用于实现这一目标，但BJ工艺打印的坯体中较大的孔径会导致反应不完全和残留碳，从而对光学性能产生负面影响。 研究人员提出了一种石墨添加方法，将纳米级、微米级、片状和纤维状等不同形态的石墨掺入碳化硅粉末原料中。石墨发挥双重作用：一方面改善BJ打印过程中粉末的流动性；另一方面作为碳源，促进反应性熔渗过程中残余硅转化为二次SiC。 采用3D打印技术制备的Si/SiC反射镜：a) 具有TPMS结构b) 具有拓扑结构c) 研磨后d) 薄膜厚度测量示意图e) 薄膜厚度测量结果 在所评估的石墨类型中，片状石墨效果最佳。研究指出，粉末的流动性有明显改善，预成型体的密度从1.24 g/cm³提高至1.34 g/cm³。 坯体密度的提高使浸渗过程中的反应更加充分，残余硅含量降低了18.18%，而整体密度提高了近6%。 机械性能和热性能也得到提升，其弯曲强度达到268MPa，弹性模量达到330GPa，热导率为127W/(m·K)。 对制备的具有复杂几何形状的反射镜进行光学测试，结果表明，精加工后的表面粗糙度为0.772nm RMS，形状精度为12.05nm RMS，表明其适用于高性能光学应用。 粘结剂喷射3D打印 研究人员表示，这项研究进一步证明，粘结剂喷射成型和反应性熔渗工艺组合，能够实现极高的尺寸控制精度，偏差低于0.5%，且样品间的孔隙率水平一致。 研究总结道，该方法为Si/SiC光学反射镜提供了一种可行的近净成形制造路线。这项研究以“Binder jetting additive manufacturing of high-performance silicon carbide optical mirrors via graphite addition method"为题，于2026年3月发表在Light: Advanced Manufacturing。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

3D打印技术参考注意到，来自西安交通大学、北京动力机械研究所的研究团队，近日在3D打印晶格结构领域取得新进展，他们提出了一种非均匀的共形晶格拓扑优化方法，能够生成具有空间密度和大小变化的参数晶格结构，克服了与均匀假设相关的制造限制。 增材制造的快速发展扩大了设计自由度，使复杂结构的集成制造成为可能，从而加速了轻量化结构的研究和应用。 近年来，研究人员积极探索新型设计策略，进一步提升晶格结构的结构性能。例如，机器学习算法与晶格构型设计的结合，为开发适合增材制造的多尺度晶格结构开辟了新的研究方向。在此背景下，拓扑优化起着基础作用，因为它能够识别最优材料分布。 非均匀共形晶格结构的拓扑优化设计策略，考虑了3D打印的可制造特征尺寸 文章指出，晶格结构的拓扑优化方法目前已经非常成熟，但这些方法主要适用于常规设计领域。在航空航天等特殊应用场景，需要面对空气动力学形状、承载和减重等特殊要求，设计空间可能很狭窄，也可能遇到的是薄壁结构，在设计时就存在很大的限制性。 而以往的晶格结构填充，往往是规划规格统一的晶格，然后使用布尔运算进行修剪，再将晶格与结构复合，这种方法会在边界处会产生大量的不完全单元，导致晶格结构性能降低。 非均匀共形晶格的生成原理与实现机制 为解决这个问题，目前已经有大量关于生成共形晶格结构的方法，但大多数仍依赖于均匀单元的假设，在面对工程应用时的实用性不强。 来自西交大等的研究团队，改变了这种“一刀切”的做法，让晶格结构能够“顺势生长”，在需要强度的地方分布密实，在次要区域保持稀疏，同时还能完美贴合零件的外形。 这就是其所提出的一种面向空间受限的复杂几何形状非均匀共形晶格结构拓扑优化方法，它克服了均匀单元分布的局限性。 研究人员分四步来实现这一设计过程，分别是参数化建模、性能等效快速评估、拓扑优化、几何重构生成最终模型。 首先是使用参数化建模来构建三周期极小曲面(TPMS) 晶格，通过调整参数可灵活控制晶格的密度分布和单元大小。 第二步是力学仿真。对晶格结构做力学仿真会非常耗时，该研究采用了一种叫均匀化映射的方法，直接用等效材料的属性来代替复杂的晶格，大大提升了效率。 非均匀共形晶格结构拓扑优化流程图 第三步是拓扑优化，它是整个设计的核心，它通过设定目标、迭代计算、重新分配和保证可制造性来实现。在迭代过程中，算法会监控晶格单元支柱直径，一旦支柱直径低于打印机的制造极限，多个小单元就会合并，确保生成的结构能打印出来。 优化完成后会得到一个理想的材料分布框架，然后利用第一步的数学函数，重新生成一个内部晶格密度和大小都连续变化的完整结构，确保不同区域之间过渡连续且平滑，避免产生应力集中的弱点。 设计与模拟雷达罩的密度梯度共形晶格和非均匀共形晶格 在案例展示环节，研究人员以半球形天线罩、返回舱防护结构、涡扇发动机叶片、飞机方向舵为案例，考察了上述方法在复杂工程结构中的适用性。 这些示例在形状和尺寸上差异较大，文章指出，他们所提出的非均匀共形晶格设计可以从简单的标准构件扩展到具有复杂几何边界的实际工程部件。这证实了该方法在轻量化且性能定制化的增材复杂结构设计中的多功能性、灵活性和实用价值。 这项研究以“Topology optimization of non-uniform conformal lattice structures with feature size in additive manufacturing”为题，于近日发表在Additive Manufacturing。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

孔隙通常被认为是LPBF金属3D打印的缺陷，但在透气钢、过滤、催化等领域却是一种有益结构。 3D打印技术参考于近日注意到，这一所谓的缺陷，竟然在旋转爆震发动机上也实现了功能性应用！要知道，此类发动机在火箭领域可是属于前沿颠覆性的技术。 航空航天企业Astrobotic与金属3D打印材料开发商Elementum 3D合作，开发出一种名为PermiAM的新型金属3D打印工艺，所使用的材料为铝合金和铜合金。 它基于传统的LPBF工艺，能够在一个制造过程中，既能保持材料整体致密度，又能在指定位置原位获得开孔孔隙结构，而且这些孔隙的大小、形状、连通性均能按照工程需求进行精细调节。 双方表示，这项技术对于超音速应用和火箭发动机喷注器制造尤为关键。他们指出，在生产过程中控制部件的孔隙率，使工程师能够构建针对极端应用优化性能的定制化流体控制系统，同时简化设计步骤并降低成本。 日前，基于PermiAM技术的3D打印燃料喷注器已成功通过热火测试，充分验证了该技术的可行性。 开发团队的目标是制造具有“面冷却”能力的复杂结构火箭发动机喷注器。他们测试了三种材料（两种铝合金和纯铜），进行了多种样品验证和22次发动机测试。 样品测试包含不同参数打印的立方体和30个测试圆片。其中，立方体由A1000-RAM10铝合金3D打印，用于测试孔隙生成情况；30个测试圆盘用于评估气流。 研究人员使用三种不同扫描参数制造了三种具有不同内部结构的立方体样品，分别为：相对密度为74.7%，开孔率为13.2%；相对密度为88.3%，开孔率为5.4%，零件内部含狭窄的通道；相对密度为76.5%，开孔率为17.2%，零件内部包含更为曲折的通道。 这意味着研究人员成功实现了对内部孔隙的精准调控，既能够打印出高强度、小流量、笔直通道的结构（中），也能打印出高孔隙率、大流量、迷宫式曲折通道的结构（右）。 工程师因此能够根据火箭发动机不同部位的需求，设计和制造出具有不同功能需求的结构，这很像是国内毅速科技的随形透气结构。 此外，研究人员还特别指出，在高孔隙率结构样品外围的支撑环能够可靠稳定的实现高致密度成型，这对于喷注器面板至关重要，它除了能用于制造火箭发动机结构，还能为喷气发动机涡轮叶片和流体过滤组件等部件带来益处。 热试车实验表明，喷注器正常工作时端面的温度不超过50℃，而且经常低于10℃，这验证了“面冷却”的效果非常有效；此外，喷注器能承受超过5.52MPa的腔室压力，表明其即便存在大量孔隙，仍能保持整体强度。 基于以上两点表现，开发人员认为PermiAM技术完全能够满足NASA或其他商业航天项目的要求。 而最新的测试是，Astrobotic于近日对两台旋转爆震发动机原型机进行了八次测试，总时长470秒，其中包括一次长达300秒的连续燃烧。发动机的关键部件就使用了PermiAM技术。 报道指出，工程师在单个组件中结合了高密度区域来增强强度，在需要冷却和流体流动的区域设计了高孔隙率。 对火箭发动机而言，热量和流体流动难以控制，传统制造工艺通常需要多个零件、复杂的内部通道和组装步骤。而3D打印技术可以将这些特性直接集成到单个部件中。在此，控制金属内部的孔隙率有助于散热、提高稳定性并提升效率，这三点正是先进火箭发动机面临的最大挑战。 测试发现，每台发动机均产生了超过1.8吨的推力，且运行稳定，试车结束后发动机无明显损坏，后续将重点改进冷却、节流能力并减轻重量。 3D打印技术参考查询到，Elementum 3D开发了能够用于发动机的铝合金，并与Nasa在2023年就合作就开展了热火测试。 在应用方面，Astrobotic的旋转爆震发动机瞄准月球着陆器、空间飞行器等太空运输服务。 从毅速科技将3D打印孔隙在注塑领域发挥作用，再到Astrobotic将3D打印孔隙用于航天发动机部件制造，就可以看出这一常规被认为是缺陷的特征只要用的好，就能化劣势为优势！ 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#孔隙 #3D打印 #发动机

近日，SpaceX公布了第12次星舰试飞的相关信息，预计于5月择机发射。4月12日，马斯克更是公布了搭载33台猛禽3发动机的第三代星舰（V3）现场图片，画面可谓相当震撼。 猛禽3发动机在开发和制造过程中大量使用了金属3D打印技术制造，这使其结构更简单、强度更高、动力更强劲。同时，它对于火箭发动机的可重复使用也有大量帮助。 这些优势主要来源于3D打印一体化和复杂结构制造能力。 传统上需要通过螺栓或焊接等方式连接在一起的零件，现在可以组合为一个整体直接制造，这也是我们看到猛禽3发动机相比上一代版本更加简洁的重要原因。 此外，这种制造方式还它带来了其他一系列好处。首先是该技术大量减少了制造环节，对手工焊接工艺和专用夹具的依赖大幅减少，能够支持SpaceX快速生产新的发动机，支持高频发射和测试。 其次，一体化制造也使产品的尺寸精度、一致性、可靠性都大幅提高。 与原焊接部件相比，显著提高了部件的可靠性，部件更安全、更耐用、更易于认证。这种故障点的大幅减少，也更有利于发动机的重复使用。 第三，3D打印一体化制造，还大幅减轻了整体重量，使其推力更大。 根据公开信息，猛禽3发动机重量为1525公斤，相比初代产品减重超过25%。而这还只是发动机的重量。包含机架在内的总重量，减少了惊人的1155公斤！而它的推力却从185吨提升到了280吨。这使得猛禽3的推力质量比达到了前所未有的纪录。 SpaceX部署了强大的3D打印能力。据称，该公司至少运营着20多台金属3D打印机，还在2024年与Velo3D签署了价值800万美元的协议。协议授权SpaceX在内部使用、复制和修改Velo3D的技术，并基于这些技术开发新应用。Velo3D开发的无支撑打印工艺是一项关键技术，意味着可以打印出更加复杂的流道或不规则部件，而不需要后期费力去除支撑结构。 此外，猛禽3发动机的制造成本也大幅降低，马斯克声称，其单台造价能大幅压缩至20万美元以内。 3D打印目前已成为航天领域的“标准”制造工艺，早已不是什么“新玩意儿”。3D打印技术参考注意到，此前通常集中于一些头部设备商的服务订单，近些年来正在向一些普通3D打印设备商或服务商转移，这也验证了该市场的快速增长。 市场报告显示，2025年航空航天增材制造市场的规模超过了76.8亿美元，预计到2035年将达到344亿美元，复合年增长率约16.2%。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#spacex #3D打印

4月9日消息，美国空军近日授予本土先进无人空中防御推进系统制造商Beehive Industries（蜂巢工业）一笔价值2970万美元的合同，用于完成该公司90公斤推力Frenzy™ 8发动机的集成、飞行测试和鉴定。Beehive公司指出，这是其旗舰推进产品走向作战准备和规模化生产的关键一步。 该合同还包括对其另一款发动机Frenzy 6提供研发资金，其推力约为45公斤，Beehive将制造首台测试发动机、载具集成和飞行演示。 该事件涉及到美国空军的“小型一次性涡轮发动机（SET）”项目，其目的在于开发、生产和认证用于无人机系统和防区外系统的一次性喷气发动机，而且要求实现低成本、大规模制造。 Beehive公司正是利用增材制造技术高速生产这种低成本喷气发动机，其Frenzy发动机专为大规模生产的弹药和集群级无人机而设计。 3D打印技术参考查询到，Frenzy™发动机设计紧凑、高效，专为满足蜂群级无人机的高功率需求而打造。同时，它采用3D打印制造，成本低、生产迅速。 Frenzy 8从首台发动机测试到可飞行量产，用时不到一年，标志着Beehive正从快速原型制造向高产能可扩展制造转型。 Beehive Industries首席产品官Gordie Follin表示，“利用增材制造技术，可极大简化供应链，能够以低成本、短周期的形式，从少量生产平稳过度到大规模生产。” 该合同是对Beehive过去一年所取得成就的直接肯定。在过去一年中，Beehive团队以创纪录的速度完成了Frenzy 8发动机的地面测试和高空测试，验证了其性能，并展现了其可扩展性。 在持续进行地面测试的同时，Beehive还启动了“探路者”计划，以验证生产规模的可扩展性。该计划的成果证明了Beehive今年开始大规模生产发动机的可行性。 Beehive通过平衡关键测试里程碑和积极的生产爬坡，证明了其已从一家以研发为中心的公司转型为一家可量产的推进系统供应商。 在涡喷发动机3D打印测试与应用方面，我国明显要走在前面。2025年，我国160公斤推力级3D打印涡喷发动机完成了多次高空测试飞行，它由中国航发湖南动力机械研究所研制，综合性能指标均达到了同尺寸量级涡喷发动机国际领先水平。 3D打印技术参考注意到，国内在该赛道还有很多市场参与者。由中国科学院工程热物理所、中科航星股份公司等联合研发，并由西空智造锻打印技术制造的涡扇发动机，也于去年完成地面试车；由泸州懋威科技有限公司研制的3D打印MWS200涡扇发动机在2025年实现首次点火、一次成功。链景增材的3D打印50公斤级涡喷发动机也点火试验成功。 采用3D打印制造这种一次性涡喷发动机，能将原来由数百个通过焊接、螺栓连接的组件合并为一个整体部件，核心零部件数量能缩减40%以上、结构重量也将极大减轻。这种优势能极大缩减制造环节，实现快速生产，其在特殊场景下的优势可以想象！ 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

十年前，如果有人说要用3D打印制造整枚火箭发动机，很多人将会质疑。 怀疑的理由也很现实，3D打印的零件强度够吗？可靠性有数据支撑吗？发射时的振动和最大载荷能承受吗？谁来为整枚火箭负责？ 十年后，3D打印在航天领域的叙事，早已从对强度存疑，发展到能做大、能可靠量产的阶段。 近日，3D打印技术参考注意到一组让行业内外都很惊讶的数据，航天企业Rocket Lab的3D打印火箭发动机发射量已经超过了800台，2026年底更要突破1000台。 这一数字，结合我国商业航天快速发展的大背景，意味着3D打印或将在航天领域迎来一个量产化的新时代。 Rocket Lab 3D打印制造的发动机（左为卢瑟福发动机） 从1到1000，3D打印发动机的量产之路 卢瑟福发动机是Rocket Lab的起家产品。相信很多人都对Rocket Lab创始人双手将其抱起的画面印象深刻，这台发动机小的有些“不起眼”。 但正是这台“小”发动机创造了行业历史。它是全球首款采用电动泵压式循环和3D打印所有主要部件的火箭发动机。其燃烧室、喷射器、泵和主推进剂阀，均采用增材制造工艺生产。 3D打印技术参考查询到，这家公司已超过800台的发射量，始于2018年的首次轨道发射。 这是一个非常夸张的数字，意味着接下来平均每年超过100台。这个产量在火箭发动机领域是极为罕见的。 更值得关注的是，它的产量在加速。笔者注意到其去年公布的数据是每年生产量超过200台，这意味着后期无论在产量还是效率方面都得到了显著提升，之前的发射量是不足每年100台的。 其创始人彼得·贝克表示，Rocket Lab投资3D打印技术的核心战略在于注重它的量产能力，而非单纯的技术可实现性。 在发动机研发计划中，企业通常急于推出可行的产品，随后不得不耗费大量时间进行重新设计与迭代测试，才能达到预期性能，大规模可靠量产更是无从谈起。 而Rocket Lab的目标是从设计之初就为量产铺路。当年的金属3D打印机最大成型尺寸也就400mm左右，它的发动机设计也只能限制在这个可打印尺寸之内。 结果就是，单台卢瑟福发动机的推力只有大约2吨，直径250mm，结构简单，每枚火箭一级要安装9台才能执行任务，这与我们日常看到的很多75吨和120吨的发动机完全不在一个量级。其瞄准的是小型卫星发射市场，优势在于灵活和快速响应，就像是小型专车。 当发动机“足够简单”时，3D打印快速制造的优势就被充分发挥出来。Rocket Lab利用3D打印技术建立了一条高效、稳定的生产线，能持续大量地生产出质量一致的发动机零部件或整个发动机。 这种以“小推力+多台并联+3D打印量产”的模式，让Rocket Lab在8年左右的时间内执行了83次发射任务（截止到2026年3月5日），2026年的3D打印火箭发动机发射数量将超过1000台。 Rocket Lab表示2025年发射任务100%成功 量产模式复制到可重复使用大推力发动机 作为航天领域第一批使用3D打印技术取得成功的航天公司，Rocket Lab的新目标瞄准的是可重复使用的中子号中型运载火箭，并为其开发了新型的阿基米德发动机。 阿基米德发动机采用了3D打印的涡轮泵壳体、推力室、预燃室组件、阀体和发动机结构部件，质量超过90%。 中子号火箭第一级搭载9台发动机，每台发动机的最低重复使用目标为20次发射。在全功率运行时，每台发动机可产生74吨的推力。火箭二级采用与一级相同的核心组件设计，同样具备可重复使用能力。 3D打印技术参考了解到，这款发动机已在去年成功进行全任务过程试车，涵盖瞬态启动、稳态运行和关机性能验证。 Rocket Lab已经将卢瑟福发动机的量产经验复制到这一新项目上。 贝克表示，“我们所有的生产基础设施都与发动机的研发同步搭建。我们组建了一支经验丰富的团队、搭建了生产线，并完善了测试设施，为阿基米德发动机的长期量产提供全方位保障。” 为满足日益增长的生产需求，Rocket Lab与尼康SLM Solutions公司签署了谅解备忘录，将引入超大型金属增材制造平台。这意味着它将可以制造更大尺寸的发动机部件，实现更多的部件集成及优化，也将进一步提升产能。 该协议既体现了Rocket Lab在增材制造领域的投入规模，也反映了大型激光粉末床熔融技术在航空航天制造流程中日益重要的作用。 3D打印制造800台甚至1000台火箭发动机，这是该技术在航天领域的一个里程碑。如果十年前看到彼得·贝克那句“投资3D打印看中的是它的量产能力而非技术的可实现性”，多少都会觉得是技术幻想；但Rocket Lab确实用十年时间走通了这条路。 下一个十年正在发生的一个事实是，越来越多的金属3D打印设备商已经在承接民营航天火箭发动机的制造任务，而不再局限于头部的一两家企业。这体现出需求量的快速增长，高效量产的能力越来越重要。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印