10月18日，3D打印技术参考注意到，GE 航空近日采用GE Additive的粉末床激光熔融装备3D打印了直径1米的In718高温合金航空部件，这是该公司使用金属3D打印工艺制造的尺寸最大航空航天零件之一。通过将150多个零件合并为一个，采用3D打印代替传统铸造，使零件的质量和成本降低了30%，交货时间也从九个多月减少到两个半月，显示出巨大的成本、重量和时间节省。 所制造的零件被称作是涡轮中心框架（TCF）外壳，它是现代涡扇发动机的部件，用于固定高压涡轮流入低压涡轮的热气的管道。该部件通常由数百个分开的零件通过螺栓连接、焊接或以其他方式结合在一起。传统上，它们通过铸造和/或锻造制造，需要额外的机加工步骤。 项目来源 为响应《欧洲绿色协议》以及航空工业清洁天空计划，GE航空先进技术团队（GE Aerospace Advanced Technology ，简称GE AAT ）慕尼黑团队联合合作伙伴，计划通过改进发动机硬件、设计和制造工艺减少有害气体的排放。为达成目标，GE AAT广泛征集与之相关的项目。 2018年，汉堡工业大学（TUHH）、德累斯顿工业大学（TUD）和科技公司Autodesk组成的财团，被选中支持GE AAT慕尼黑设计和制造大型金属增材制造部件——3D打印一体式涡轮中心框架（TCF）外壳。该项目包括关键部件的设计和生产、验证和认证，以及全尺寸金属3D打印外壳的最终交付。 由于航空航天业高度管制且对适航硬件要求严格，获得批准的铸锻件供应商数量非常有限。这造成了较长的交货时间和高成本。这些挑战，以及涡轮中心框架不是旋转部件的事实，使其成为3D打印的理想选择。 一体式的TCF外壳专为窄体发动机设计，零件直径约为一米。这种单件设计方案，能够降低成本、重量，减少制造周期。生产此类大型发动机部件，具有明显的竞争优势。GE AAT慕尼黑技术和运营经理表示，“我们希望将零件重量减少25%，同时改善二次气流的压力损失，并大幅减少零件数量，改善维护过程。” 为确保满足所有工程要求，包括在特定燃料消耗中提高0.2%的性能优势，整个团队的专家对设计进行了技术准备水平 (TRL) 和制造准备水平 (MRL4)等多个制造方面的审查，并通过试验确定零件是否满足质量并验证是否具有符合MRL4标准的可制造性。 经过五年研发，该团队最近公布了采用成熟的粉末床激光熔融3D打印技术制造的In718材料大尺寸TCF外壳，同时，它经过了广泛的空气/热力和机械测试，以满足工程要求。 产学合作 该联合团队将其工作和零件本身视为未来商用飞机发动机大型零件在生产中使用金属增材制造技术的潜在游戏规则改变者。 该项目负责人表示，“起初，这项工程几乎不可能成功，但通过利用先进的增材技术和突破极限，最终实现了这一曾经仅能出现在想象中的设计”。 在项目的组成人员中，既有学术人员也有工业界的专家，具有不同背景的人组成的团队共同工作不仅优化了产品，还优化了研发流程。学术界的参与对于该项目的整体成功至关重要，通过与工业界密切合作，利用他们的基础设施和成熟技术，使他们能够成为欧洲大型技术计划的一部分。 汉堡工业大学安装了GE Additive M2 3D打印机，他们在原型制作方面的专业知识非常宝贵，而德累斯顿工业大学的团队负责验证和构建专用测试台。Autodesk在这项研究中的作用是优化结构和流体性能，同时将150多个零件整合到一个组件中，开发出一种轻型、高性能的涡轮中心框架外壳，其在利用软件工具设计组件来满足项目要求方面发挥了重要作用。最后GE Additive使用其ATLAS 3D打印机完成零件制造。 GE Additive ATLAS 3D打印机，成型尺寸1.1 x 1.1 x 0.3m 该项目采用多学科迭代循环来设计硬件，并利用精益制造概念、流程和工具来减少设计迭代时间。为减少压力、热梯度和应力，考虑并引入了许多创新和创造性的设计特点和解决方案。 汉堡工业大学的Dirk Herzog博士表示，“由于零件尺寸很大，有必要首先通过制造环节评估设计概念，验证性能，然后学习如何进行全尺寸打印。在过去三年半的时间里，所有团队成员都投入了大量精力，使我们有充分的信心将设计和工艺控制能够为最终打印做好准备。最终看到成功建造，这些努力都是非常值得的”。 项目意义 最终，通过将150个零件合并为一个进行一体化制造，重量减轻约 30%，制造提前期从九个月减少到两个半月，减少了大约75%。与传统设计相比，压力损失降低了约90%。 该部件在性能、重量、成本、材料用量以及环境方面的效益得到有效提升外，最大的影响可能是在行业供应链中断时，能够有替代传统制造方法的新的替代解决方案以应对挑战。 这种针对发动机框架的新型增材制造设计解决方案不仅限于未来发动机的涡轮中心框架，它可还以用于现有和传统的发动机部件。相关的设计思路可以被用于设计涡轮后框架 (TRF)、低压涡轮机外壳和涡轮中间框架 (TMF)。 氢动力飞机项目的官员表示，“增材制造为减轻重量、改进组件功能和大幅减少复杂组件中的零件数量提供了巨大的潜力，直接提高了飞机的能源效率，并降低了装配成本和时间”。 END 将多零件集成设计为一个单一部件，GE航空已经有多个案例。例如，知名的GE 3D打印一体式喷嘴，传统上由是20个部件焊接而成的；GE Catalyst的中框组件采用3D打印将300个单独零件经过结构优化合并为1个部件，还将原来轴承座和油底壳的80个零件组合成1个。一体化集成堪称3D打印制造的最佳实践，它是对传统制造方式的重大改变，影响了产品性能、开发方式以及制造相关的方方面面。 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.GE喷嘴真相：3D打印制造的仅是喷嘴头，但效益空前巨大 2.3D打印集成制造的最佳实例：从855个零件到12个零件的非凡效益 3.因零件整合，3D打印为一体化制造带来的60余项改变 4.零件整合与一体化制造，3D打印为生产制造带来巨大效益 --广告--

亚洲3D打印、增材制造展览会（TCT Asia 2022）将于2022年8月31日-9月2日在深圳国际会展中心（宝安）7号馆开幕。有研增材技术有限公司受邀参展，在展会上发布最新研发的增材制造用高端球形金属粉末产品。 有研增材展位号：Q69 有研增材公司厂区 有研科技集团作为我国有色金属行业综合实力雄厚的研究开发和高新技术产业培育机构，国资委直管中央企业，于2021年底整合旗下北京康普锡威、粉末研究院、有研合肥、英国Makin公司等涉及金属增材制造及特种粉体材料板块资源，引入战略投资者-中国钢研集团，设立有研增材并实现独立运营。 有研增材粉末产品 有研增材建有年产5000吨球形金属粉末生产线，包括真空惰性气体雾化（VIGA）、电极感应熔炼气体雾化（EIGA）、高压气-水雾化、高速雾化等制粉生产装备50余台套，增材制造铝合金粉末专用生产线5条，并配有扫描电镜、激光粒度仪、直读光谱等检测仪器与设备。主要产品包括铝合金粉末、高强高导铜合金粉末、高温合金粉末、钛合金粉末等二十余种，广泛应用于航空、航天、兵器、电工电子、船舶、汽车、通讯、核工业等多种领域。 1.高流动性铝合金粉末 目前，铝合金粉末材料还存在如流动性较差、空心粉率高、松装密度低、粉末表面卫星球较多等问题，并且随着增材制造装备向大型化、多激光方向发展，对铝基合金粉末材料提出了更高的要求。为此，有研增材推出了高流动性铝合金粉末材料，粉末球形度高（＞95%）、流动性好（60s/50g），松装/振实密度分别达到1.45和1.70 g/cm3，同时，空心粉率控制在0.3%以内。目前该高流动性铝合金粉末产品已在航空航天、汽车等领域获批量应用。 高流动性铝合金粉（来源：有研增材） 2. 高导电率纯铜粉末 高导电性和导热性使铜合金成为制备具有高传热能力的零部件的最佳材料。针对火箭发动机、散热器、汽车制造等领域对高强、高导铜合金的需求，开展基于高强高导铜合金的成分设计、粉末材料制备等研制，开发出增材制造用高纯度、高球形度的铜及铜合金粉末材料（Cu、CuSn、CuCrZr、CuNiSiCr），具有氧含量低，流动性好，松装密度高等显著特点。 3. AlCu系高强耐热铝合金粉末 高强铝合金是目前增材制造铝合金材料的迫切需求。随着增材制造转向实际产品，AlSi系合金性能已不能满足要求，但由于传统高强度铝合金牌号不完全适用于激光成型，由此才有了增材制造高强铝合金的成分设计与改进问题。目前增材制造高强铝已有几类改进成分，如空客专利产品Scalmalloy，澳大利亚莫纳什大学的AlMnScZr，美国HRL的7A77.60L等，但相对于广泛的铝合金产品需求来讲，现有增材制造高强铝材料仍显单一。在传统工业制造中，铝合金是应用最广的有色金属材料，各类不同强度、刚度、硬度、耐热、耐腐蚀性能的铝合金牌号众多。未来，增材制造铝合金材料也将依据综合性能要求形成不同体系，而不仅限于强度一个维度。有研增材团队在高强铝方面持续关注高强、耐热、耐腐蚀材料开发，2021年与集团内部单位有色金属材料制备加工国家重点实验室合作开发了适用于增材制造的AlCu系高强耐热铝合金产品，200℃条件下抗拉强度大于400MPa，有望成为增材制造高强铝合金中一类重要新产品。有研集团有色金属材料制备加工国家重点实验室是国内铝合金材料的重点研究单位，在有色金属结构材料强韧化理论，航空航天飞行器制造用高强高韧铝合金，汽车轻量化制造用新型铝合金材料开发方面具有雄厚实力。增材制造高强铝材料相关研究（来源：相关文献） 4. 适用于模具行业的高强高导铜合金粉末 在模具行业，铜合金也是一类广泛应用的材料。当前模具钢材料的随形水路打印已经取得广泛应用，未来更高导热属性的铜合金随形水路模具同样具备应用潜力。SLM Solutions公司于2019年推出适用于模具制造的CuNi2SiCr产品，该材料是一种可热处理的硬化合金，具备高强度以及导热导电性能的平衡组合，同时合金中包括镍和硅，具有很高的耐腐蚀和耐磨性。CuNi2SiCr本身不是一个新成分，该材料对应美标C18000合金。有研增材团队在2020年开展了CuNi2SiCr产品的开发工作，对于粉体特性和热处理工艺对该材料强度、硬度、热导率的影响规律做了细致研究，形成了该材料的制备工艺标准、打印参数包和热处理工艺制度。值得一提的是，相比于其他材料，成分和热处理工艺对打印性能产生的影响属铜合金波动最大。有研集团在上世纪90年代初就对CuNiSiCr系合金开展了研究开发工作，对此类材料的成分设计与应用有深入研究。有研增材以此为基础对CuNi2SiCr产品做了成分改进并开发了相应热处理制度才将屈服强度稳定在550Mpa以上同时保持相应硬度和热导率指标以满足模具制造要求。 END 在当前金属增材制造产业链中，材料端正在受到越来越高的关注，一方面是由于金属增材制造逐渐铺开带来了量的明显增长，更重要的是应用端正在牵引材料端进行更新换代，其中既包括粉体特性改进，也包括新成分的设计与应用。对于未来增材制造粉末产品开发而言，粉体制备技术与材料研究缺一不可。 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.行业巨头云集Formnext增材制造展，多场重量级论坛，紧抓中国市场复苏机遇 2.增材制造用钛合金的种类、应用、粉末制备技术，及市场用量情况 3.深度好文：讲透3D打印高强铝合金究竟是什么材料 4.NASA：航空航天领域常用的金属3D打印材料及特点

采用传统制造技术，可以对数千种合金进行加工。对于金属3D打印技术而言，可供使用的材料数量极其有限，且不像传统加工那样拥有数十年的加工和使用经验。此外，航空航天部件通常要求具有关键特性，其在恶劣环境（高压、腐蚀性流体或从低至−252°C的低温到超过1000°C的高温）下使用时所设计的阈值极小，并且此类部件需要安全可靠的在高频率循环状态下工作数千小时。因此，对最终用途部件所选择的合金提出了苛刻要求。 航空航天增材制造所需求的金属包括铝合金、不锈钢、钛合金、镍基和铁基高温合金、铜合金以及难熔合金。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。其中一些合金源于传统加工材料，并继续用于制造航空航天部件。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。在所有金属增材制造工艺中，L-PBF、LP-DED和AW-DED（电弧线材能量沉积）是研究最多的领域，而对激光线材能量沉积工艺的研究则少得多。固态增材制造工艺在研究和工业应用中越来越受欢迎。 根据所使用的增材制造工艺，原料可分为预合金粉末（通常通过气雾化生产）、线材、片材或实心棒材等。虽然与锻造合金相比，可用材料的数量有限，但仍有许多常用和知名的高温和流行的航空航天合金可供使用，但成熟度水平各不相同。 采用不同金属3D打印的复杂航空零件：(a)L-PBF打印的Nb C103主动冷却推进器 (b)L-PBF打印的钨主动冷却控制面(c)L-PBF打印的GRCop-84燃烧室(d)质量-优化的AlSi10Mg低温推进剂喷射器，外部有晶格结构，内部包含流道(e) L-PBF的直径600mm In718集成热交换器(f)LP-DED制造的NASA HR-1核热推进室镍和铁基高温合金应用较多是因为它们在高温和高压下具有出色的机械性能，并且经常用于恶劣的环境（耐腐蚀和抗氧化）。镍基高温合金在3D打印领域广泛使用，并以In625和In718最为突出用于许多应用。A-286、JBK-75和NASA HR-1等铁基高温合金通常用于高压氢应用（如火箭发动机），可以降低与氢环境脆化相关的风险。此外，这些超合金具有高抗蠕变性，这些特性的组合有助于显著提高现代飞机发动机的效率。高温合金是制造高压燃气轮机燃烧室、涡轮机、外壳、圆盘和叶片等许多部件的关键材料。其他高温和低温应用包括用于液体火箭发动机的阀门、涡轮、喷射器、点火器以及歧管等。目前，超过50%的先进飞机发动机质量由镍基超合金组成。 强度重量比是另一个关键指标，钛合金因具有出色的耐腐蚀性和耐温特性以及出色的比强度在航空航天领域应用极广，并且一直在增材制造领域备受关注。具体来说，Ti6Al4V是起落架、轴承架、旋转部件、压缩机盘和叶片、低温推进剂罐和许多其他航空航天部件的常用合金。Ti6242可用于压缩机叶片和旋转机械零件，TiAl合金则可用于这种涡轮叶片。 虽然比钛合金强度低，但铝合金具有良好的强度重量比，是一种常见且和成熟的航空航天材料。用于增材制造零件生产的铝合金包括基于合金元素的1xxx、2xxx、4xxx、6xxx、7xxx系列，其中许多可采用搅拌摩擦焊和超声波焊接等固态增材制造工艺制造。铝合金目前采用粉末床和能量沉积工艺可以减少开裂，可打印的种类包括AlSi10Mg、F357、A205、7A77、6061-RAM2、Scalmalloy等。然而，铝合金也存在许多缺点，如高温性能差，存在焊接修复问题，而且高强度铝合金的抗应力腐蚀开裂能力较差也较为常见。 LPBF制造的AlSi10MgSentinel-1 天线支架(b)LPBF制造的Ti6Al4V高价值航空支架(c )激光增材制造的 In718法兰(d ) LPBF制造的Ti6Al4V飞机支架 与钛或超合金相比，不锈钢具有良好的强度重量比、耐高温能力以及较低的成本，因此广泛用于飞机和航天器部件制造。不锈钢在适当的环境下表现出高耐腐蚀性、抗氧化性和耐磨性，可用于制造发动机和排气系统、液压部件、热交换器、起落架系统和结构接头。在航空航天领域，可制造铰链、紧固件、起落架和飞机上的其他部件。可用于金属3D打印的不锈钢包括316L奥氏体钢和17-4PH沉淀硬化钢等。尽管有很多优点，但钢的密度相对较高，通过传统技术易于成型，采用金属增材制造技术制造不锈钢零件在航空航天领域应用有限。 对于不需要高导热性的高温应用，可以使用钴基合金（包括钴铬和钴铬钨硬质合金）。然而，当导热性成为优先选项时，铜合金会被有限选择。它的高导热性非常适合制造热交换器。对于火箭应用，需要最高效热交换的位置位于推力室，该区域承受高压，在这些环境中使用的铜合金需要具有高强度和高导热性（同时满足与所选推进剂兼容）。成熟的常见3D打印铜合金包括GRCop-42、GRCop-84、C18150(Cu-Cr-Zr)、C18200(Cu-Cr)和GlidCop（纳米氧化铝颗粒增强铜基复合材料）。3D打印技术参考此前介绍过多种铜合金材料及工艺和材料特性，可查询往期文章。 增材制造并不一定只能制造单一金属并不是，它可以创建定制的双金属和多金属结构。可以在设计中离散地添加材料来优化热或结构特性，如结构护套、法兰、凸台或其他特征的形式，从而优化整个子系统的重量。此外，还可以制造金属过渡或功能梯度材料。 可用于航空航天领域的其他金属合金包括难熔金属，如铌、钽、钼、铼和钨及其合金。铌基C-103在辐射冷却喷嘴、空间反应控制系统和高超音速机翼前缘等应用中很常见。其他铌基合金（WC3009、C129Y、Cb752、FS-85）可用于制造再入飞行器热保护系统以及空间反应堆堆芯结构；钽基合金（Ta10W、Ta111、Ta122）通常用于制造具有腐蚀性的高压和超高温环境；钼基难熔合金可用于超高温应用，如碱金属热管和核热推进燃料元件。稀土基合金在增材制造方面的开发要少得多，但在燃烧室和单晶涡轮叶片中具有潜在用途。 本文对航空航天领域各类材料的特点介绍较为全面，3D打印技术参考不再做最后总结。此外，本文是NASA航空航天应用经验总结系列文章总结的第二篇，后续将继续呈现更多精彩内容。   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.行业巨头云集Formnext增材制造展，多场重量级论坛，紧抓中国市场复苏机遇 2.NASA工程师总结：航空航天金属增材制造部件的生命周期 3.NASA金属增材制造在火箭推进领域的应用进展——工艺和材料 4.NASA 2022年最新「航天增材制造技术」应用经验总结（中文）

液体火箭在工作过程中，会将推进剂燃料通过喷注器推进入燃烧室，通过雾化、混合、燃烧，产生高温高压燃气，将化学能转化为热能，再转化动能，产生推力。燃烧室喉部燃烧温度高达3500℃，内壁温度超过1000℃，任何金属材料在此温度下都已接近熔化，而且材料还要经受腐蚀性高压高速燃气的侵蚀。 为了有效的将热量导出，正常发挥效能，推力室的结构设计和材料选择就非常重要。液氢液氧火箭发动机推力室采用再生冷却式结构，结构由内、外两层壁构成冷却夹套，约有360个冷却槽。发动机工作时，内衬一侧为高温燃气，另一侧为装载液氢液氧的冷却管道，通过液氢液氧降低火箭发动机燃烧室内壁温度保持在熔点以下，以保证材料能正常服役。推进剂组元流经冷却套冷却壁面，自身受热升温后流出冷却套，再经喷注器进入燃烧室，使通过内壁传出的热量又回到燃烧室得以“再生”，故称再生冷却。 推力室再生冷却结构形式多样，随着发动机技术及制造工艺的不断发展，推力室从最早的双层夹壁结构发展到变直径、变厚度的管束式结构以及波纹板钎焊夹壁结构，然后采用锆铜合金铣槽内壁、电铸或钎焊成形的外壁结构，使得推力室推力逐渐增大。 再生冷却推力室 推力室制造工艺经历了由钎焊发展到内壁沟槽结构的数控铣切、外壁电铸镍以及管束式液压填充冲压成形和高温真空钎焊等制造技术，使推力室内壁的冷却效果逐步提高。在工艺选择上，欧洲火神系列低温发动机的推力室采用在铜内衬上铣削冷却通道，然后用电铸工艺覆盖通道，而俄罗斯是用钎焊工艺密封通道。美国和日本除采用整体结构之外还采用管状结构，如冷却结构是由液压形成和捆扎管组成，电铸或钎焊技术覆盖冷却通道用做承受载荷的附加装置，这点与俄罗斯和德国相同。 神州十四号发射 如上文所述，传统的推力室再生冷却结构制造工艺看起来很细致，同时又很复杂。其制造过程动辄数月甚至更长时间，并且容易导致不同部件的质量水平不同。高昂的制造成本以及漫长的等待时间让航天发射对增材制造的关注越发迫切。 2015年，NASA通过3D打印制造了第一台全尺寸的火箭发动机；2017年，私人空间探索公司Aerojet RocketDyne发布SLM制造的RL-10火箭推力室；2018年，航天初创公司Launcher成功发射EOS为其打印的火箭发动机，2022年4月，Launcher 3D打印的E2火箭发动机完成新一阶段测试；2019年2月，欧洲航天局ESA完成了全尺寸3D打印火箭引擎的第一次试运行；此外，NASA在RAMPT的项目支持下，采用激光能量沉积3D打印技术制造了直径1米、高度0.9米的一体化冷却通道推力室。 采用3D打印制造带有复杂冷却流道的推力室，同时满足了对复杂设计、低成本和快速交付的要求。采用多种优化的材料和增材制造技术相结合生产火箭推力室，体现了3D打印的巨大生产优势。它将推力室的制造时间由数月缩短到了几周甚至几天，而且对于制造满布冷却流道的结构更具优势，成本也具备经济性。航天部门无法拒绝它兼具效率和经济性的制造特点，而一系列的测试也将其安全性不断向前推进。 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.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 3.美军工商将3D打印用于最新高超声速武器和新型太空发动机关键部件制造 4.为大型、重型3D打印零件自动清粉，国产解决方案比人工省时90%

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

Sintavia能够为航空航天、国防和空间等领域的客户设计和3D打印先进的推进系统和热力系统。该公司的产品包括火箭推力室组件、高性能热交换器、涡轮机械部件、先进燃料系统和高性能燃烧器组件。随着航空航天工业越来越多的将3D打印技术纳入供应链，Sintavia 已成为这些关键组件3D打印领域的重要参与者。 近日，美国总统推出旨在推动美国3D打印及制造业发展的“AM Forward计划”，并打卡Sintavia，该公司也被选中为AM 供应链的代表之一。 拜登打卡Sintavia Sintavia具有强大的增材制造能力，公司官网显示，其拥有来自GE Additive、TRUMPF、EOS、SLM Solutions等公司的26台多类型、高产量金属3D打印机，能够打印镍、铜、钛、铝和难熔金属。该公司是全球为数不多的仅以3D打印商业航空航天部件为中心建立航空航天质量管理体系的公司之一，也是极少数能够为载人飞行3D打印部件和涡轮机械部件提供认证的航空航天制造商之一。 Sintavia展示的装备清单 以采用SLM技术制造大尺寸部件著称 Sintavia与其商业航天发射和国防客户合作，对推力室组件进行面向增材制造的设计，满足并超越客户的任务要求。凭借强大的增材制造量产能力，Sintavia 能够设计出极具成本效益且功能强大的火箭发动机。Sintavia为Relativity Space 3D打印了全尺寸的铜合金Aeon 1火箭发动机推力室。 国会女议员访问Sintavia时的发动机画面 商用涡轮机械市场同样巨大，随着增材制造的加速采用，Sintavia在3D打印这些关键部件方面的领先地位也会增长。该公司近日展示了3D打印的adv船舶推进系统叶轮部件，直径550mm，高度300mm，重达140公斤，采用SLM Solutions_NA NXG XII 600打印，材料为镍基合金。Sintavia强调，该部件是在美国精密铸锻件供应链完全断裂的情况下制造的。 Sintavia近日展示的大尺寸叶轮部件 Sintavia近日展示的大尺寸叶轮部件 长期以来，3D打印一直被认为是热力学系统（如热交换器和底盘）的极佳的生产工艺，它能够以传统方法无法制造的几何形状创建内部通道。Sintavia在热建模方面的专业知识使其能够制造从250⁰ C-800⁰ C使用的热交换器和底盘，具有更高的传热系数和最小的压降损失。这些热交换器和底盘的内壁可设计为150μm甚至更小，重量比传统型号轻40%以上。 Sintavia近日展示的大尺寸热交换器 Sintavia在2022年4月展示了一件超大尺寸的船用海水热交换器，整个组件的外部尺寸达到406×406×990mm，使用AMCM M4K-4打印，打印时间花费12天，材料使用镍基合金。该部件是当前已知的最大尺寸3D打印热交换器。 美国拜登政府推出的AM Forward计划，不仅仅是为了推动美国中小企业生产3D打印产品，更希望此举能够提高美国制造业的竞争力。计划要求美国的一些最大的制造商承诺从规模较小的企业采购更多3D打印部件。大型企业还承诺帮助培训相关中小企业的员工，并协助制定通用的研发和认证标准。 Sintavia近日展示的大尺寸热交换器 “AM Forward计划”的一些启示 美国对3D打印技术的扶植可谓“动作“不断，尤其是2021年6月10日，美国防部研究与工程副部长办公室发布国防部5000.93指示《增材制造在国防部的使用》。结合此次推出的新计划，可以看出美国政府在促进传统制造行业积极使用这项技术，而不是单纯的给政策去鼓励这个行业发展。只有与其他制造行业互动，才是根本的扶植这项产业，这值得让我们有更多的思考。 然而，与美国相比，中国的国情大不一样。美国基础制造能力较为薄弱，在疫情期间暴露无遗，这也是拜登发出“3D打印技术是不可思议的”这样的感叹的原因。中国则不一样，我们的传统加工手段太发达，传统手段甚至可以比3D打印效率更高、成本更低。过去进行过大额投资的其他领域的制造商，后期设备闲置的太多，除了较为高端的航空航天和医疗，3D打印在国内其他行业中能够发挥的影响力与美国相比不可同日而语。 美国力促将3D打印技术扩展至高科技供应链中的更多企业有助于降低成本、提高美国中小企业竞争力，并减少大型制造商和防务承包商对海外公司的依赖。国内近几年也推出了很多政策和扶持技术发展的专项，然而，3D打印毕竟属于未来强有力的技术，政策的制定也需要考虑怎样将其真正落地。 但实际上从另一个角度去想，本文提到的美国这两项政策，一个明确的是来自国防部，另一个计划也是对通用航空、雷神公司、西门子能源、洛克希德·马丁和霍尼韦尔这样的公司提出的明确要求，这些企业也大都来自航空航天及国防制造行业。对比国内，我们也要思考，增材制造技术，到底应该在哪些行业更为深入的推进落地。 补充资料，均发布于 3D打印技术参考 视频号 欢迎关注 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.分责任，抓落实！美国防部发布使用增材制造的官方政策 2.美国白宫发布更新版《关键和新兴技术清单》，3D打印再入其中，确保持续领先 3.NASA“探月”技术走进生活，增材制造技术也将融入民间 4.5月20日锁定TCT Asia Live，期待与您线上相约

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

3D打印技术参考注意到，中国日报海外版3月21日发表了一篇题为《3D printing speeds up production of missiles》的文章，介绍了中国最大的导弹制造商——中国航天科工集团利用3D 打印加速巡航导弹设计和生产的事例。这可能是国家期刊为数不多的以英文版介绍中国兵器的新制造技术。 文章以导弹燃气舵的制造展开，航天科工三院高级技术人员表示，采用传统技术制造一个燃气（方向）舵往往需要数十名技术人员和工人花费一到两个月才能完成，且涉及铸造和焊接等一系列工序。3D打印技术参考查询发现，燃气舵位于导弹尾部发动机之后，通过改变发动机燃气流产生改变导弹飞行姿态的侧向控制力。然而，该部件只是导弹上面的一个小部件，因此可以想象，以传统方式制造一整枚巡航导弹需要多少人力和时间。 导弹燃气舵 如今不同的是，该院通过采用3D打印技术，几个工人一周内就能造出一个方向舵。相关负责人指出，3D打印技术因此节省了大量劳动力、时间和成本，在产品重量和精度控制方面，也比机械加工要好得多。以往采用机械加工手段制造的方向舵表面粗糙，需要工人使用机器和大量时间来打磨，在此过程中，很大一部分金属被切掉和浪费。相比之下，3D 打印的零件表面非常光滑，仅带有少量的加工余量——这意味着零件几乎可以直接安装在导弹上。 “多亏了3D打印技术，我们的生产效率和质量有了很大的提高。” 该院增材制造技术创新中心一焦姓工程师表示，在制造大型导弹部件时，3D打印使原材料的利用率提高了数十倍，而且产品具有更高的结构强度和更好的合格率。他表示，航天科工三院是中国航天工业3D打印技术的最大用户，技术人员正在利用该技术制造许多巡航导弹部件，如发动机和机身面板。 与此同时，增材制造技术中心与该院武器装备设计部门合作，将3D打印技术直接引入到新型导弹的设计中。“设计师可以考虑哪些组件适合‘打印’，这项技术可以给工程师更多的想象和创新空间，让他们能够设计出传统方法难以制造但3D打印容易制造的先进、复杂的组件，毫不夸张地说，3D打印技术将彻底改变导弹的设计工作。” 国庆阅兵期间的武器装备 国防工业军事观察员吴培鑫表示，未来很可能会将3D打印机带到战场，让士兵可以根据需要在现场打印和组装导弹。美国和澳大利亚的地面部队已经展示了使用SPEE3D和Markforged等的特定于战场的技术和系统。 随着我国国防战略全面转型，航空航天装备升级换代节奏有望加快，航空航天零部件制造正处上升期。随着国家“十四五”规划重点内容将围绕新一代航空装备、精确打击武器、无人装备及信息化装备为重点，新一代航空航天装备及精确打击武器将进入批量装备阶段。 国庆阅兵期间的武器装备 在导弹研发和制造方面，3D打印独特的轻量化制造特点能够提升导弹的使用效益。根据解放军报信息，3D打印导弹与传统制造方法相比，不仅能够降低成本，还能极大缩短导弹零部件的设计和更新时间。有资料显示，国内外都正在研究将3D打印用于巡航导弹等高超声速武器所使用的超燃冲压发动机关键零部件的制造。3D打印技术还能够解除弹头制造中的各种限制，可以改善导弹的热力学性能并尝试之前无法使用的设计。雷神、洛克希德•马丁等公司早在2016年就已尝试通过3D打印寻找新的导弹部件制造方法，根据公开资料信息，导弹弹头减重1KG，可增加12至15km的射程。因此认为3D打印对导弹性能具有明显提升，在该领域需求有望持续提升。 3D打印用于巡航导弹高超声速武器所使用的超燃冲压发动机关键零部件制造 根据国防部信息，2021年上半年全军基础训练强度明显增大，弹药消耗大幅增加，采购量也有望持续上升。去年8月，我国导弹武器系统研制、生产单位和空天防御事业发展的领军单位——中国航天科工集团二院第二总体设计部发布消息称，实现了某型飞行器产品复杂结构的3D打印集成制造，并指出这是3D打印技术在航天领域飞行器研制中的重要里程碑，进一步提升了飞行器轻量化水平，为未来新一代飞行器发展提供了有力支撑。 中国航天科工集团二院二部实现某型飞行器产品复杂结构3D打印集成制造。图片来源：中国航天科工集团二院二部 二部专家介绍，航天飞行器产品结构零部件多，生产周期长、成本高。此前，一套复杂结构产品的部件常常由数十个零件组成，每个零件都要建立三维模型并设计“个性化”的工艺流程，随后在数字机床上逐一进行生产加工，生产周期往往按月计算。同时，由于“车铣刨磨”等传统机加工艺的限制，要让飞行器“瘦身减肥”很困难，直接影响飞行器的性能提升。有时候，结构设计师为了减少几克的重量也是煞费苦心。如今，通过3D打印技术实现面向增材制造的一体化结构设计与制造，可使复杂部件的零件数大幅减少，通过一体化三维建模后导入3D打印机中直接成型，一台打印机可实现多个零件的同时打印，制造时间从几个月缩短到十余天。同时，随着零件数量的减少，部件装配环节也更简化, 结构可靠性和装配效率大幅提升。 航天科工三院增材制造技术创新中心的工程师还表示，3D打印技术在该院无人机生产方面也具有巨大潜力。3D打印技术参考在2021年增材制造材料创新发展论坛获悉，我国翼龙无人机上面就有多个3D打印的零件应用。 翼龙无人机上面就有多个3D打印的零件应用 随着需求量的增加，以及军民融合改革的深入推进，一些制造需求将进一步释放到上游民营企业。3D打印技术参考曾经撰文指出，2025年服务于中国航空航天等领域的金属3D打印装备将超六百台。在以技术革新追求大规模生产前，3D打印通常仅在产量较低时具有经济性，因此适合定制化、设计快速迭代的小批量制造。伴随着设备、材料、服务供应商技术不断突破，3D打印开始逐步在大规模生产上具有经济性，具有大规模生产能力的“增材制造2.0”将使3D打印迎来一个高速发展的十年。 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 2.2025年服务于中国航空航天等领域的金属3D打印装备将超六百台 3.武器准备专题四：我国新一代军机普遍使用3D打印技术 4.兵器：3D打印助力巡航导弹等高超声速武器制造

由于金属3D打印过程的复杂性，航空航天部门对采用这种工艺制造的零件的安全性长期存在质疑。用户往往对3D打印零件的机械行为、使用性能及其后续的变化缺乏足够的理解，同时对3D打印过程中的缺陷产生、微观结构表征以及零件热处理等经验不足。 3D打印技术参考获悉，为消除航空航天领域3D打印技术的使用障碍，法国IRT Saint Exupéry研究所于2016年联合20家单位共同发起了一项名为ANDDURO的项目，旨在确定加工条件（机器、参数、热后处理等）与材料质量之间的联系，共同建立一个与金属增材制造相关的、综合多重因素的，且包括机械性能、微观结构和工艺参数之间关系的数据库。项目总预算1720万欧元——私营部门出资27%，公共部门出资73%，历时59个月完成。 这个庞大的参与团队包括粉末制造商、零件制造商、专门从事零件后处理的合作伙伴和工业最终用户以及学术单位，其中就包括空客、欧瑞康、赛峰、利勃海尔等这些大力投资增材制造的公司。通过对过程典型缺陷进行表征，研究缺陷对机械性能的影响，确定缺陷检测所需的控制手段和条件，评估材料在寿命条件下的稳定性，建立涵盖多个主题的知识库和确定的执行方法。 ANDDURO项目专注于研究航空工业中使用的3种主要合金：铝合金、钛合金和镍基高温合金，支持对粉末床熔融（包括电子束熔化和激光熔化）条件下的材料和工艺进行认证。 项目实施航空航天领域的参与人员多达15家，但各家的水平实际上参差不齐。为提高每个行业成员对技术的认知水平，项目对所有的制造步骤进行了确认和控制，以最大程度减少不确定性，并在项目进行中保持连贯。项目成员可以获得大量的资源，包括13 台工业3D打印机，用于膨胀和热处理的各种熔炉和烘箱，以及热等静压设备；其他必备的仪器还包括X射线显微断层扫描仪、金相制备装置、显微镜、热分析装置、硬度计以及机械试验机等等，分别对材料的显微组织及机械性能进行研究。  项目围绕缺陷的危害性和相关验收标准的确定等主题实施详尽而稳健的研究计划，或开发适合3D打印工艺所产生的微观结构的优化热处理工艺；实施长期等温老化测试（长达10000小时，近14个月），评估粉末床熔融3D打印制造的金属合金的微观结构和机械性能的稳定性；确定和探索金属增材制造的未来发展，如研究更多的材料或提高技术生产率。 项目成果由100多个不同平台制造的5500多个样本形成的数据最终实现结构化，与原材料、样本、最终部件及其机械特性相关的数据完全可追溯。3D打印技术参考发现，为了让更多的人都更好地了解粉末床金属增材制造的潜力和挑战——ANDDURO团队选择了46个可交付成果中的11个来共享给从业者。以下为主要的研究成果： 在表征方面 确定了金相制备方法，包括特定的化学和电化学腐蚀条件，揭示了粉末床熔融3D打印零件的微观结构。还对透射电镜试样的制备方法进行了研究，特别是铝合金； 确定了粉末床熔融3D打印零件的微观结构表征方法，如光学显微图像、扫描电子显微图像（SEM）、透射（TEM）或电子背散射衍射（EBD ）等等； 确定了粉末表征方法； 确定了无损检测方法，包括X射线显微断层扫描，无论是在这些表征的能力和局限性方面，还是在生成数据的开发和调度方面。在机械测试之前、期间和之后在试样上使用这种方法，不仅可以更好地识别增材制造造成的结构损坏模式，还可以跟踪热处理后的缺陷比例和形态演变； 确定了使用膨胀计或差热分析的热分析方法。 在材料方面 确定了工艺参数、制造条件、工件几何形状对微观结构和宏观力学性能的影响； 对粉末床熔融3D打印的合金进行热机械处理。这项工作促进了创新的热处理和热机械处理（时间、温度、压力和冷却循环）的发展，可以直接在工业环境中使用； 识别和量化了在长期热老化过程中3D打印合金的微观结构和机械性能（应力和抗疲劳性）的演变； 建立了控制缺陷产生的方法（尺寸和位置）。这些受控缺陷对3D打印材料的机械性能会造成影响，研究成果给出了允许的临界缺陷尺寸和工业尺寸标准。 在流程方面 在电子束熔融和激光束熔融设备上完全控制与制造相关的数字链； 处理和管理不同类型和粒度的粉末，涉及与制造周期所有阶段（粉末制备、机器、清粉、回收、储存等）操作员安全相关的技术需求和要求； 为了更好地控制粉末床激光熔融制造的过程，设计了一个实验台，大大提高了此类制造设备的设计、现场控制以及完整操作方面的技能。 共17份文件，已上传QQ群（838951316），文件名：ANDDURO研究成果。 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.国外3D打印从业人员如何进行职业培训和资格认证 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 3.3D打印复杂结构热交换器并将其一分为二 4.电子元件细微复杂结构的精确制造，增材制造做到了