桌面金属3D打印的代表企业主要有Markforged以及Desktop Metal，这两家公司推出的产品在长时间内引领了整个桌面金属3D打印市场。对于这种间接金属3D打印技术，脱脂和烧结是两大重要任务，而脱脂的方法则根据有机粘结剂的组成成分不同会针对性的采用热脱脂、溶剂脱脂、催化剂脱脂或者多种脱脂方法相组合。脱脂是从坯件外部逐渐向内部扩散的过程，整个过程相当漫长，成为困扰业界多年的问题。而脱脂工艺的快慢也造成了如今MIM行业的产品代际，放之于间接金属3D打印，也同样面临该问题。 全亚洲最大的3D打印技术专业展览会-TCT亚洲展即将于5月26日-28日，在上海虹桥国家会展中心举办。作为本次展会的大会赞助商，Raise3D上海复志将会在今年的TCT上发布“全球第二代桌面级金属3D打印解决方案。 图 | 复志展台 该款解决方案由Raise3D和BASF合作开发，与目前市面上的第一代桌面级金属3D打印机不同，该产品采用当下MIM行业最先进的一步脱脂法—催化脱脂，避免了产品容易发生变形和尺寸精度控制困难的弱点，能生产较大尺寸的打印零部件；同时脱脂时间更短，降低了成本，兼容现有的MIM工艺，可直接利用目前的国内手机供应链，实现规模化生产。这也意味着，Raise3D新推出的桌面金属3D打印解决方案可与当前MIM行业无缝衔接。 而当前Desktop Metal和Markforged所采用的脱脂方法是溶剂脱脂，作为上一代脱脂工艺，溶剂脱脂时间长，不仅拉长了整个产品生产周期，还制约着可生产产品的壁厚或者尺寸，使得基于该工艺的技术只适合成形尺寸小、壁薄且厚度均匀的零部件。而脱脂工艺的不同，依赖于3D打印线材中的粘结剂成分。 Raise3D的金属3D打印样品 巴斯夫推出的Ultrafuse 316L线材由超细不锈钢粉和聚合物混合而成，而催化脱脂工艺也正是由巴斯夫发明。与标准热塑性线材相同，其线径分为1.75mm和2.85mm两种，在打印过程中线材内的聚合物充当粘结剂，打印完成的部分称之为生坯。其中的主要聚合物成分在催化脱脂过程中会被除去，剩下的部分则由纯金属颗粒和残余粘结剂组成，接下来会在稍低于金属熔点的温度下进行烧结形成最终的金属零件。 BASF金属3D打印线材 Raise3D部分金属打印展示样件 Raise3D部分金属打印展示样件 根据3D打印技术参考的资料调查，Markforged金属3D打印线材的粘结剂成分为蜡和树脂，其中金属粉末和粘结剂的组分比例为60:40，而Ultrafuse 316L的金属含量则达到了90％。 高金属含量意味着降低了产生缺陷的风险、提高了成功率。巴斯夫采取了一些措施来确保在生产过程中均匀分布金属颗粒，使每个粉末颗粒都可以被一定量的聚合物包裹。这对于减少挤出过程中的不均匀流动、提高表面质量和可靠性具有重要意义。此外，高金属含量也意味着具有更高的性能，3D打印技术参考对比了Ultrafuse 316L与Desktop Metal 316L不锈钢的性能数据，发现前者在拉伸强度、断后延伸率和致密度方面均优于后者。 Desktop Metal、巴斯夫及MIM标准下的316L性能数据 Raise3D是一家位列国际第一阵营、处于高速发展的国际化公司，与多家国际知名品牌建立合作，并成为BASF金属3D打印线材大中华区的独家代理。为发展金属3D打印技术及其他先进3D打印工艺，该公司已有上市计划。 扫描下方二维码，现在预约参观立享50元门票优惠！ 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.预见2021：《2021年中国3D打印材料产业全景图谱》 2.杨永强教授演讲：金属增材制造技术的进展及展望 3.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 4.2020年全球3D打印市场规模（设备、材料、服务）发展情况

3D打印材料是3D打印产业中不可或缺的一部分，3D打印材料技术水平直接影响到3D打印产业的发展。多方因素助力3D打印材料行业发展，我国3D打印材料市场规模不断壮大，在3D打印行业中的比重也水涨船高。由于3D打印在装备制造业中应用较广，金属类3D打印材料的需求也变得越来越大，未来我国3D打印材料行业将逐一解决行业发展痛点，不断向更高质量，更严标准，更多产品的方向发展。本文内容来源于前瞻产业研究院。 3D打印材料产业全景图 3D打印材料是3D打印产业中不可或缺的一部分，3D打印材料技术水平直接影响到3D打印产业的发展。近年来，国家层面对我国3D打印材料行业重视程度不断加深，基本形成了较为成熟的产业链。 3D打印材料上游为基础材料供应以及初加工，例如有色金属行业、橡胶加工行业、塑料加工行业、陶瓷加工行业等，为3D打印材料提供符合标准的原材料。 中游产业为3D打印材料产业链中最重要的一环，通过各种技术手段对原材料进行加工，使其成为符合3D打印标准的3D打印材料，目前主流的3D打印材料有金属粉末材料、光敏树脂材料、光固化树脂材料、生物材料、工程塑料材料以及非金属类材料等等。 下游产业为3D打印制造，随着技术的进步，3D打印制造应用场景越来越广泛，应用在工程机械、航空航天、生物医药、汽车制造等领域。 3D 打印技术最早应用于各类原型的快速制造，故在早期也被称为快速原型技术(Rapid Prototyping，RP)。早期的3D打印技术由于材料种类的限制，大多使用有机高分子材料，其机械、化学性能大多难以满足实际应用的需求。随着材料技术与装备技术的发展，将该技术应用于终端零件制造的愿望越来越迫切，因此不仅对3D打印装备提出了更高的要求，对3D打印材料各项性能的要求也日益提高。 3D打印材料是3D 打印技术重要的物质基础，它的性能在很大程度上决定了成形零件的综合性能。发展至今，其材料种类已经十分丰富，主要种类包括聚合物材料、金属材料、陶瓷材料等。 政策分析：政策助推市场规模 随着全球3D打印行业的日益发展，3D打印行业越来越受到国家的关注，而3D打印材料作为3D打印的先行行业，在推动我国3D打印整体发展上扮演着重要的角色。 从积极方面看，国家层面出台了《增材制造产业发展行动计划(2017-2020年)》、《重大技术装备和产品进口关键零部件、原材料商品目录》、《国家支持发展的重大技术装备和产品目录》、《增强制造业核心竞争力三年行动计划(2018-2020年)》等对3D打印材料行业起推动作用的政策，这些政策从制定行业发展目标、给予财政补贴、列入重点领域等方面对3D打印材料行业的发展给予支持。 2020年11月19日，国家市场监督管理总局(国家标准化管理委员会)批准《标准化工作导则 第2部分：以ISO/IEC标准化文件为基础的标准化文件起草规则》等586项推荐性国家标准和2项国家标准修改单，其中包含8项关于3D打印的标准，分别如下，这些新标准将于2021年6月1日起开始实施。 作为决定3D打印技术发展进程的一项重要因素，3D打印材料的地位逐渐提高。随着3D打印技术的一步步普及，对于材料的需求也在飞速上涨。据悉，目前3D打印材料在3D打印行业中的市场规模占比约为24.1%，结合3D打印行业的整体市场规模，可以测算出全球3D打印材料市场规模。2017-2019年，全球3D打印材料市场规模逐年上升，2019年全球3D打印材料市场销售规模为28.8亿美元。 近年来，我国3D打印市场应用程度不断深化，在航空航天汽车、船舶、核工业、模具等领域均得到了越来越广泛的应用。3D打印技术已经成为航空航天等领域直接制造机修复再制造的重要技术手段。在汽车、船舶、核工业、模具等领域成为产品设计、快速原型制造的重要实现方式。 2017-2020年，我国3D打印产业规模逐年增加，增加速度要略快于全球整体增速，以致于我国3D产业占全球的比重在不断增加。根据2020年3月赛迪顾问发布的《2019年全球及中国3D打印行业数据》，2019年，中国3D打印产业规模为157.5亿元，较上年增加31.1%。 市场结构：非金属材料占主导 2019年，中国3D打印材料产业结构中，非金属材料产业规模25.38亿元，占比最高，达到62%;金属材料产业规模15.56亿元，占比38%。 根据IDC的对3D打印材料调查数据，2018年金属耗材占比为39.4%，低于塑料的40.4%，主要由于金属打印的产业化正处于快速扩张阶段，设备端的增长领先于材料消耗的增长。非金属3D打印通常使用塑料、树脂材料等，金属3D打印通常使用各类合金粉末和线材。 相比传统制造模式，非金属3D打印的优势主要在于无模化和可定制，但受限于材料性能，其主要用于样品和模具的生产，量和价都很难起来;而金属3D打印除了具备无模化可定制优势外，在打印效率和打印质量上相比传统金属加工工艺均有较为明显的提升，甚至能够完成传统工艺无法制造的高复杂度高精密度零部件的打印，具有更大的发展潜力。 竞争格局：国外产业化进程远超国内 我国3D打印材料市场主要由国内大型公司和国外3D打印材料公司占据，从材料产品种类来分，可以分成金属粉末材料、光固化树脂、线材和非金属材料。下面为我国3D打印材料市场中主要的国内外公司： 根据前瞻对公开信息的整理，2019年-2020年全球3D核心材料相关事件仍以工程塑料为主、金属材料为辅。从全球3D打印材料的事件来看，国外的3D材料研发机构广泛，覆盖军方、大学和企业，而中国的3D打印材料研发仍集中在科研院所端，产学平台暂未建立。 发展趋势：3D金属材料欲乘风起 众所周知，塑料材料一直朝着高强度方向发展，通过增强塑料强度用来直接替换金属用于各类复杂构件，既便宜又质轻，从而使塑料材料在3d打印制造中被广泛应用。此外，塑料材料还可以避开缺陷向复合化、功能化方向发展，特别是实现多元材料复合，进而赋予塑料特定功能。 例如，通过3d打印技术制造工艺复杂的智能材料、光电高分子材料、光热高分子材料、光伏高分子材料及储能高分子材料等新材料;利用生物塑料的生物相容性向医学人体组织发展，3d打印在细胞、软组织、器官及骨骼等方面仍具有巨大应用空间，尤其在组织工程应用中具有独特优势。 可以预见，在今后10 年内，塑料材料将仍将是不可或缺的3D打印材料，同时麦肯锡公司(McKinsey & Company)发布的一份报告指出，金属3d打印的市场价值将在未来15年内飙至100亿美元。航空航天产业为例，金属3D打印能满足其对于结构设计、材料和制造工艺的需求，在保证性能的前提下能大幅减轻零部件质量，同时还能有效缩短零部件的制造流程。 金属 3D 打印工艺中金属粉末质量是影响最终打印部件结构及性 能的关键因素之一，目前国内制粉水平接近国外但仍有差距。金属粉末质量越好，粒径越小，其打印出的产品致密性、机械性能越好。 2013年国外公司3D Systems制出的粉末粒径为6-9μm，国内钢研高纳2019 年生产粉末粒径为 10μm。铂力特公司建成的粉末生产线，可用于其 自制的 3D 打印设备，提高打印产品质量。根据铂力特招股书，其研制粉末粒径最低为 20μm 左右，与国内外先进公司有一定差距。 金属增材制造技术发展中有三个重要的因素，设备、材料和工艺，国内目前在这三方面还有提高的空间。为了扩大3D打印技术的应用规模，金属增材制造技术正在朝着低成本、大尺寸、多材料、高精度、高效率方向发展。 3D打印的快速增长主要依赖于建筑、工业机械、汽车，航空航天、牙科和医疗产业的增长。3D打印技术的发展，材料是一项重要因素。目前塑性粉末和光敏聚合物材料在3D打印作业中的应用最为广泛。由于3D打印科技工具用方向逐步转向最终产品生产应用，金属打印材料会占有越来越多的市场份额，金属材料份额比重2025年将超过60%。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2020年全球3D打印市场规模（设备、材料、服务）发展情况 2.中国财经报：增材制造强力赋能制造强国建设 3.新型材料助力3D打印行业的循环经济之路 4.工艺人员会失业吗？开启金属3D打印，并没有你想得那么难

本文系统研究了SiC对粉末床熔融复合材料致密化行为、组织演变、晶体取向、力学性能和摩擦学性能的影响。随着碳化硅含量的增加，显微组织由等轴转变为枝晶，这与不同的温度梯度有关凝固速度。碳化硅的加入影响晶体取向并导致晶粒细化到316L。此外，经过激光处理后，微米级碳化硅颗粒被细化到纳米级，这在316L基体中引起大量位错。添加SiC后，316L材料的强度和摩擦学性能得到了显著提高，其中9vol% SiC增强MMC的抗拉强度约为1.3GPa，磨损率为0.77×10−5mm3/Nm。 激光粉末床熔化粉末添加剂制造技术是一种很有前途的粉末添加剂制造技术，通过高能激光束对金属粉末进行选择性熔化，可以制造出尺寸精度高、几何形状复杂、性能理想的零件。由于开发周期短、提前期短、材料和成本效率高，LPBF在从设计概念到大批量生产的材料开发方面具有独特的优势。此外，与传统制造的零件相比，快速冷却速率可导致晶粒细化和定制的微观结构，改善机械性能。 LPBF处理的316L不锈钢由于延展性好，强度高和突出耐蚀性广泛应用于汽车航空航天和生物医学等。然而，由于硬度低、耐磨性差，在恶劣的工作条件下仍存在巨大的挑战，这阻碍了它的广泛应用。例如，316L部件在承受重负载或高磨损工作条件时容易出现故障。 碳化硅颗粒具有低密度、高硬度和优异的耐磨性，被广泛用作增强材料。碳化硅颗粒被证明是钢中理想的增强颗粒可湿性用铁并且比钢更高的激光吸收无疑将有助于良好的成型性。然而，关于碳化硅增强316L金属基复合材料的研究相对较少，缺乏对其微观结构演变、晶粒取向、摩擦学和力学性能随碳化硅含量变化的系统研究。 在此，华南理工大学谭超林团队研究了SiC对LPBFed复合材料致密化行为、组织演变、晶体取向、力学性能和摩擦学性能的影响。所获得的强度和耐磨性在文献中处于最高水平。结果突出了通过AM进行原位加工MMC的能力，其优异的性能规避了对传统材料的苛刻要求。相关研究成果以题“Additively manufactured SiC-reinforced stainless steel with excellent strength and wear resistance”发表在金属顶刊Additive Manufacturing上。 图1 原料的形貌和粒度分布:(a) 316L和(b) SiC粉末的形貌，(c) 316L和SiC粉末的粒度分布 图2a显示了SiC含量对LPBFed复合材料和316L试样相对密度和孔隙率的影响。可以清楚地看到，SiC的加入影响了试样的致密化行为。SiC含量从0 vol%增加到12 vol%，样品的相对密度从7.90 g/cm3显著降低到7.62 g/cm3。SiC的加入使熔体的孔隙率从0.13%增加到0.69%，这是由于熔体池润湿性降低所致。图2b-d为LPBF试件水平截面OM图像。尽管采用了优化的工艺参数，但织构表面仍存在一些缺陷(如气孔和裂纹)，这些气孔也可能来自于抛光过程中氧化夹杂的拔出。随着SiC含量不断增加到12 vol%，基体中出现了大量的长裂纹，这是由于残余应力的增加和塑性的降低造成的。 图2 孔隙度和阿基米德密度，以及LPBF生成的316L和MMCs的OM图像 图3为S6 MMC水平截面的典型OM图像。如图3a所示，出现了连续的、良好的冶金结合激光轨迹。相邻层之间夹角约为67°，与层间旋转扫描策略一致。研究认为，良好粘结轨道和层旋转可以改善的密度和力学性能。图3b为激光轨迹放大图;重叠区域主要为树枝状凝固组织，胞状凝固组织。 图3 LPBF生产的S6 MMC的OM图像从水平截面 图4显示了SiC添加对LPBFed 316L和MMCs显微结构特征的影响。所有试样内部都存在细小的胞孔结构，这是lpbf制备样品的典型凝固结构。在激光加工[28]过程中，这种结构会在瞬间熔化和快速凝固条件下以极高的冷却速率形成。细胞边界是一种亚晶界，可能是由成分偏析引起的。从图4中可以看出，LPBF生产的MMCs试样凝固组织随温度的升高而变化 图4 对LBPF生产的316L和MMCs (a-f和i)的SEM显微结构和S12 MMC (g和h)的EDS映射分析 图5 对LBPF制备的316L的TEM分析:(a)亮场图像显示高密度位错，(b)高分辨率TEM图像(嵌入SADP)显示奥氏体相 图6为LPBF制备的S6 MMC的BF-TEM图像，该图像研究了SiC颗粒的形貌以及SiC与316L基体之间的界面。图6a显示316L基体中存在高密度位错，这是由于基体与SiC颗粒之间的热膨胀系数(CTE)不同造成的。高分辨率TEM图像显示了SiC与316L基体之间的界面形貌，表明SiC与金属基体之间有良好的结合。相应的快速傅里叶变换(FFT)拍照界面区域在图6e进一步演示界面位错的存在，“T”符号在第二区域即晶格畸变的区域可能是由于内部残余应力和CTE SiC颗粒与基体之间不匹配。 图6 TEM分析LPBF-fabricated S6 MMC: (a)和(b) BF-TEM形象LPBF-fabricated S6 MMC显示较高的位错密度和碳化硅颗粒，(c) BF-TEM图片与插入SADP碳化硅粒子，粒子(d) EDS映射分析，(e)和高分辨率透射电镜图像和相应的FFT界面区域的图像。 图7 SiC粉和lpbf制备的316L和MMCs的XRD谱图:(a)全谱图，(b)和(c)局部放大谱图 图8 对LPBF制备的316L和S6 MMC的EBSD分析: (a)晶界图，(b)颜色反极图(IPF)，(c)极图(PFs)；(d) lpbf制备的S6 MMC的晶界图，(e) IPF和(f) PFs 图9 本文研究的LPBF制备的MMCs的力学性能与文献进行了比较 图10 LPBF制备的 mmc的强化机制 总之，碳化硅的加入影响了显微组织的形态和织构。随着碳化硅含量的增加，金属基复合材料的微观结构由等轴向枝晶转变。碳化硅颗粒促进了< 001 >择优结晶取向的形成大角度晶界在金属基复合材料中，这可能分别是由沿构建方向的温度梯度增加和由CTE失配引起的高残余应力引起的。碳化硅的强化主要表现为晶界强化、Orowan强化、位错强化和载荷转移强化。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.粉末可回收性因素对金属增材制造的影响及提高粉末重复使用性的方法…

近几年来，齿科的数字化进程方兴未艾，种植牙、隐形正畸等领域正在快速增长。齿科加工企业在拓展业务范围、扩张规模的同时，也面临着全新的挑战。比如： 如何管理诸如金属和陶瓷修复种植、隐形正畸等多种生产工艺？ 如何对口扫、设计、生产数据进行统一管理？ 如何快速查询订单的生产进度并进行动态生产排程？ 这些挑战不仅有关于加工工艺的，也有关于生产流程的。在传统模式下，解决这些问题往往需要大量人力，或是使用多种不同的软件，效率低下且容易出错。 如果这些问题能通过一款软件得以解决，就可以帮助齿科加工企业简化流程，显著提升运营效率，起到事半功倍的效果。效率的提升也有助于承接更多的市场需求，提升市场份额，做到领先一步。 Oqton提供的正是这样一个一站式齿科解决方案，能够轻松搞定整个齿科加工的全过程。接下来，就让我们一起来细数一下它的三大特点。 人工智能驱动的增材制造 人工智能可自动对各种齿科零件进行分类。牙冠、牙桥、牙模、可摘局部义齿等不同类型的零件会使用不同的工艺路径来进行加工。 基于人工智能的自动摆放会为零件寻找理想的摆放角度。这有助于减少支撑材料的使用量、提升零件的表面质量，同时缩短打印时间和后处理工序的复杂度。 Oqton平台会根据不同的零件类型，自动生成锥状或晶格状支撑，并避免支撑接触重要的表面。为了便于后期对零件的分拣，还可以自动为零件生成标签。 Oqton平台可以实现人工无法完成的高密度3D排版，进一步提升设备的利用率。 人工智能可以根据实际使用情况来学习用户偏好的分类方式、摆放角度和支撑生成策略，实现了个性化与自动化的完美结合。 强大的CNC减材和增减材混合加工 根据坯料的情况，自动进行零件排版并生成连接杆，提高材料利用率。 零件在3D打印完成后，无缝衔接直接在基板上进行热处理和机加工，以保证精度、简化流程。 通过打印定位零件，帮助CNC设备在开始加工前精准定位。 端到端的生产流程管理 Oqton平台保留了从订单到交付的完整的数字线索。对于生产的每一个环节，无论是3D打印、机加工、后处理、质检和发货，其中涉及的订单、零件、物料、工具和设备均可用二维码或NFC进行追溯。 基于人工智能的自动排程会根据交货日期将生产任务安排到跨地域的各种设备上。排程结果还能根据订单的优先级，通过物联网获取的设备的实时信息进行动态变更。 Oqton平台会对有交付风险的订单的发出警告，并进行动态插单。 实时数据和历史数据可用于定制看板和报表，让生产状况一览无余。 Oqton平台会监控激光器、滤芯、切削刀具等关键设备组件，并适时给出维保或替换建议。 扫码关注OQTON堃腾智能制造，即可免费申请软件演示 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.工艺人员会失业吗？开启金属3D打印，并没有你想得那么难 2.十款时下最热门的3D打印数据处理软件，哪款适合你 3.一款基于3D打印工艺预测、性能数据库和全动态工艺自适应调整的黑科技软件 4.国产3D打印软件Voxeldance Additive经受住市场考验，2.0即将线上发布

在4月23日的央视财经频道《创业英雄汇》节目中，来自陕西聚高增材智造科技发展有限公司的创始人杨春成，凭借PEEK 3D打印在医疗领域的优势及公司实力，成功实现800万融资。该公司开发的PEEK 3D打印植入物在医疗领域获得了广泛认可，产品在全国20多个城市、50多家医院获得应用，在2020年销售额突破1000万元，造福了众多病患。 依托西交大，开拓 PEEK 3D打印医疗应用 陕西聚高增材智造科技发展有限公司，是一家高性能非金属材料3D打印完整方案提供商，以西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室团队为技术依托，专注于以聚醚醚酮（PEEK）为代表的高性能材料3D打印装配和材料研发，为用户提供完整的整体解决方案。现任3D打印医疗器械专业委员会常务理事，全国增材智造产业技术创新战略联盟会员。目前，公司业务覆盖医疗、航空航天、工业等众多领域，尤其是在医疗行业，打开了PEEK材料临床应用的新局面。 公司核心技术和管理团队均毕业于西安交通大学，过半数成员具有硕士以及博士学位，且研究方向均为增材制造技术。公司技术来源于西安交通大学卢秉恒院士、李涤尘教授团队，其中李涤尘教授团队是国内外最早开始开展生物3D打印研究的科研团队之一，率先形成了制造领域新的学科和医工交叉应用方向。 聚高增材开发的PEEK 3D打印植入物 研究团队于1999年获得首项生物3D打印的国家自然科学基金资助，2001年国际首次将3D打印个性化钛合金替代物应用于临床，比国外早十年获得应用；建立了个性化颅颌面骨替代物微观结构仿生设计制造一体化技术及系列产品和制造设备，研究成果临床案例达到万例；发明了性能可控的聚醚醚酮（PEEK）3D打印技术，实现了国际上首例PEEK胸骨、肋骨的临床应用，自2017年以来已经在西安、上海、南京、郑州等地应用近30例，有望取代钛合金成为骨替代物形成新的产业；发明了可降解气管外支架、乳腺支架设计和4D打印制造技术，在西京医院实现了国际首次临床应用，解决了传统技术无法解决的软组织医疗修复难题；对人体典型软硬组织（肝脏、骨）以及软硬组织固定界面（韧带/软骨/骨）开展微观结构促进组织再生机制研究工作。 聚高增材开发的PEEK3D打印机 相关研究结果在生物设计/制造领域发表200余篇高水平论文，获得国家发明专利80余项，2014年“个性化颅颌面骨替代物设计制造技术及应用”获国家技术发明二等奖，2015年“个性化骨替代物设计”获第一届中国好设计金奖，2018年“个性化下颌骨重建假体”产品获得了国内首个个性化产品CFDA注册，成为我国3D打印技术医学走向产业化的里程碑。公司聘请李涤尘教授为高级技术顾问，与其团队共同开展增材制造技术的研发及应用推广。 国内高性能聚合物3D打印代表性企业 采用熔融挤出技术3D打印PEEK等高性能聚合物一直备受关注，然而此前由于Stratasys高温腔室专利的限制，能够开发此类打印机的国内设备商一直没有获得数量上的显著增长。截至目前，较为知名的企业仍然只有上海远铸、陕西聚高以及东莞一迈智能等，这几家企业都取得了不俗的成绩。上海远铸的高温3D打印机备受剑桥大学、Fraunhofer、NASA、中科院等国际顶尖科研机构的青睐，且在今年2月完成数千万人民币的第三轮融资，并有投资人连续追投；陕西聚高在医疗领域取得成绩尤为突出，在产业化应用方面具有独特优势；东莞一迈智能的产品也远销海外，在4.24日的中国航天日还将设备发至商飞公司。 一迈智能发往商飞的MAGIC HT PRO高性能聚合物3D打印机 然而，PEEK的3D打印似乎并不容易，如何通过恒温腔室提高PEEK打印件的层间粘结质量？如何降低PEEK打印时的翘曲？如何使打印件充分均匀结晶？如何使用PEEK支撑材料？这些专业化的工艺知识与普通的PLA或ABS打印完全不同。在4.29日，上海远铸将举办一期线上讲座，重点解析PEEK 的3D打印问题，有兴趣的读者可以扫描下方二维码观看。 扫描下方二维码参加研讨会 2021年4月29日下午2:30 此外，一个值得关注的消息是，随着Stratasys 3D打印机高温腔室专利的到期，最后一项封锁终于被打破，高温FDM 3D打印机制造和应用市场很可能迎来重大变化。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.材料专场：PEEK 3D打印为何如此困难？成功打印，需要哪些技巧 2.工艺创新：将FDM 3D打印技术的潜力开发到极致 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.中国产工业级高温3D打印机为何备受国际顶级科研机构青睐

中国工程院4月23日发布消息，经中国工程院主席团审议，确定2021年院士增选有效候选人577位，根据《中国工程院院士增选工作实施办法》，予以公布。经3D打印技术参考查实，华中科技大学史玉升教授、西北有色金属研究院汤慧萍研究员、共享装备股份有限公司董事长彭凡，三位增材制造技术领域的专家学者被确认2021中国工程院有效候选人。 华中科技大学史玉升教授 史玉升教授现为华中科技大学特聘教授，华中科技大学材料学院党委书记，数字化材料加工技术与装备国家地方联合工程实验室（湖北）主任，国防科技创新特区主题专家组首席科学家，中国增材制造产业联盟专家委员会委员，中国机械工程学会增材制造分会副主任委员。获中国十大科技进展1项、国家技术发明二等奖和科技进步二等奖各1项、省部级一等奖和二等奖各5项、国际发明专利奖2项、湖北省优秀专利奖1项、湖北高校十大科技成果转化项目1项。其团队承担了国家重点研发计划、国家02重大专项、国家04重大专项、国家科技支撑计划项目、欧盟框架七项目、国际合作、国家863项目和国家自然科学基金及省部级课题30余项。 史玉升教授的研究方向涉及金属、陶瓷、高分子及复合材料相关的3D打印设备和工艺开发，仿真及仿生设计，以及技术的推广应用等。其研究成果被国内外200多家用户所采用，产生了重要影响。2018年，史玉升教授团队领导完成的“复杂零件整体铸造的型（芯）激光烧结材料制备与控形控性技术”获国家科技进步二等奖。除此之外，史玉升教授近年来在4D打印研究方面也取得了较大进展，是国内增材制造领域的知名专家学者。 西北有色金属研究院汤慧萍教授 汤慧萍教授现任西北有色金属研究院（集团）副总工程师、金属多孔材料国家重点实验室主任、西安赛隆金属材料有限责任公司董事长。长期从事金属多孔材料、粉床电子束3D打印技术、粉末冶金稀有金属材料的研究和工程化，主持国家自然基金、国家“973”计划、“863”计划等国家重大科技项目20余项，荣获国家技术发明二等奖1项、国家科学技术进步二等奖1项、省部级科学技术一等奖6项，制修订国家及行业标准16项，合著专著5部。 汤慧萍教授申请并筹建了金属多孔材料国家重点实验室，并于2013年创办西安赛隆金属材料有限责任公司，带领团队在金属多孔材料及粉床电子束3D打印技术与设备方面开展多项创新工作，完成科研成果的产业化开发，打通金属3D打印全产业链，实现了原料、装备、工艺的完全自主可控，产品服务于几百家企业，取得显著的经济和社会效益。 共享装备股份有限公司彭凡董事长 彭凡，共享装备股份有限公司董事长、正高级工程师，长期致力于铸造技术及材料研究工作。成功打造出国际一流的专业铸铁、铸钢企业，提出了“3D打印、机器人等创新技术+绿色智能工厂”的行业转型升级路径，主导创建了特色铸造企业技术创新体系，带领团队实现铸造3D打印产业化应用的国内首创，带领企业成为国家首批7个双创企业示范基地之一。获国家科技进步二等奖、何梁何利基金科学与技术创新奖、自治区科技进步一等奖，承担省部级以上科研项目20余项。 在增材制造技术和产业化方面，共享智能铸造产业创新中心有限公司是国家智能铸造产业创新中心的依托公司和主体。2016年12月1日，国家发改委发布了《关于同意设立国家智能铸造产业创新中心的复函》，同意共享装备牵头组建首个国家产业创新中心。这是首个国家产业创新平台，致力于围绕行业智能转型的关键共性问题，培育智能制造(铸造)软硬件研发孵化器，成为智能制造(铸造)系统解决方案供应商，建设面向铸造行业、区域制造业的工业云平台。 史玉升教授和汤慧萍教授是与增材制造直接相关的专家学者，共享集团彭凡董事长则是在3D打印产业化应用过程中涌现出的新型领军人才。除这些专家外，在工程院公布的名单中，西北工业大学介万奇教授课、西交大梅雪松教授也有3D打印技术相关的研究方向。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.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 2.材料专场：PEEK 3D打印为何如此困难？成功打印，需要哪些技巧 3.中国财经报：增材制造强力赋能制造强国建设 4.新型材料助力3D打印行业的循环经济之路

PEEK(聚醚醚酮)是一种高性能聚合物，由于其独特的耐化学性、耐磨、耐疲劳等机械性能组合，以及可耐250°C以上工作环境的高温性能，使其在市场上越来越受欢迎。正因如此，PEEK可在一定范围内作为金属零部件的替代品，被广泛应用于航空航天、汽车、能源、医疗健康等多个行业。 采用高性能聚合物3D打印进行原型验证或最终功能部件应用，不能仅仅想到激光烧结，低成本的熔融挤出型3D打印机实际上更适合大多数用户的需求，尤其是针对高强度、耐高温、耐腐蚀等苛刻使用工况，采用基于熔融挤出的PEEK 3D打印是一个非常明智的选择。然而到目前为止，能够开发相关设备和工艺的厂商却仍然非常稀少，而已经取得成功的厂商大多已经将设备卖给了诸多高端玩家。 PEEK材料因为具有低吸湿性，特别是与其他常见材料相比，想要成功打印PEEK具有一定挑战性。 如何通过恒温腔室提高PEEK打印件的层间粘结质量？ 如何降低PEEK打印时的翘曲？ 如何使打印件充分均匀结晶？ 如何使用PEEK支撑材料？ 欢迎参加远铸智能（INTAMSYS）PEEK3D打印材料专场研讨会，了解成功打印PEEK的最佳技巧。 扫描下方二维码参加研讨会 2021年4月29日下午2:30 PEEK打印常见问题 问题一：PEEK材料打印件断裂 问题2：PEEK材料打印件翘曲   问题3：低层间粘结质量PEEK打印件 问题4：PEEK打印件支撑去除难 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.超越PEEK，3D打印的碳纤维增强尼龙有怎样的性能和应用潜力 2.工艺创新：将FDM 3D打印技术的潜力开发到极致 3.Stratasys 3D打印机关键专利到期，高温FDM市场将迎重大变化 4.中国产工业级高温3D打印机为何备受国际顶级科研机构青睐

材料和结构的破坏与局部机制有内在联系，包括易延性金属、脆性陶瓷、离散泡沫和空间桁架，通常会发生高度局部变形。剪切带和裂纹表面的形成，以及壁和支柱的屈曲，可能会发生连锁反应，而系统的大部分未承受临界载荷。为了打破这种已建立的范式，来自加州大学尔湾分校和佐治亚理工学院的研究人员们展示了使变形非局部化的3D打印张力超材料，可以使变形离位以防止失效。 研究人员通过张拉整体性（Tensegrity）设计原则，将孤立的刚性杆集成到柔性的绳索网格中形成一种非常轻便的自张紧桁架结构。然后从950纳米直径的元件开始，使用先进的直接激光写入技术来生成尺寸在10-20微米的基本单元，制成由八个单元构成的超级单体，这些单体可以组装形成连续的结构。 研究人员通过建模和实验观察到，这些构造表现出了独特的均匀变形行为，而没有局部应力过大或利用不足的现象。研究显示，新的超材料的可变形性提高了25倍，其能量吸收能力比最好的晶格排列提高了一个数量级。 4%相对密度八位体试样的单轴压缩实验。视频给出了原位静态框架和相应的变形图、应力-应变响应和离域效率曲线 张拉整体结构已经被研究了几十年，尤其是在建筑设计领域，最近在许多生物系统中也发现了它们的存在。几年前，佐治亚理工学院的Julian Rimoli才在理论上对适当的周期性张力晶格进行了概念化。正是通过该项目，该研究团队实现了对这些超材料的首次物理制造和性能演示。 这种基于微米级桁架和格栅的极轻便但具有很好强度和刚度的传统结构可以通过增材制造技术来制造，具有替代飞机、风力涡轮机叶片和许多其他应用中较重结构的潜力。尽管这种材料具有许多理想的品质，但它们也像任何承重结构一样，在过载的情况下仍然易于遭受灾难性破坏。 4%相对密度开尔文试样的单轴压缩实验。给出了原位静态框架和相应的变形图、应力-应变响应和离域效率曲线 在纳米结构材料中，失效通常始于高度局部的变形。一个区域内的剪切带、表面裂缝以及壁和支柱的屈曲会引起连锁反应，从而导致整个结构坍塌。研究人员解释说，当受压构件屈曲时，桁架格栅开始坍塌，因为受拉的桁架无法承受。通常，这些部件在公共节点处互连，这意味着一旦失效，损伤会迅速扩散到整个结构中。 基本单元以及由多个单元构成的超级单体 相反，张拉整体结构的压缩构件形成闭环，彼此隔离，仅通过拉伸构件连接。因此，受压构件的不稳定性只能通过拉伸载荷路径传播，如果不断裂，则不会经历不稳定性。向下压拉张整体系统，整个结构将均匀受压，防止局部损坏，否则将导致灾难性的破坏。 借助3D打印开发的超材料进行压缩试验 张拉超材料显示出前所未有的抗破坏性、极好能量吸收性、可变形性和强度，胜过了所有其他类型的最新轻型结构。该团队的研究为高级工程系统的设计提供了重要的基础，从可重复使用的冲击防护系统到自适应的承重结构。 该研究得到了美国宇航局（NASA）和国家科学基金的资助，相关论文《Tensegrity Metamaterials: Toward Failure‐Resistant Engineering Systems through Delocalized Deformation》已在Advanced Materials期刊上发表，论文已上传QQ群。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.史玉升教授：4D打印智能构件的增材制造技术及应用领域 2.前沿研究丨基于神经网络的机器学习方法在增材制造全链条中的应用 3.3D打印点阵结构：材料疲劳容限设计与制造的力学性能综述 4.航空航天领域增材制造四类典型结构及发展趋势

3D打印技术参考曾撰文指出，新一代SLM技术已经表现出了差异化的竞争趋势，这些差异化围绕着成型效率、制造成本、后处理、质量保证等一直以来备受关注的“痛点”展开，诞生出了一系列的新技术，不仅丰富了产品类型，更给这项发展了20多年的技术带来了新活力。本期，3D打印技术参考介绍华南理工大学杨永强教授团队在新一代SLM技术领域的研究进展。 1. 双波长激光粉末床金属3D打印机 将1070nm的红外光纤激光器与450nm的蓝光半导体激光器相结合，实现红外/蓝光复合，既可以打印钛合金、铝合金、不锈钢等常规材料，也可以打印对红外光具有高反作用的金、银、纯铜等材料，在实际加工过程中只需要根据材料不同切换激光器即可。这是华南理工杨永强教授团队正在承担的一个项目。 此种类型的金属3D打印机目前在市场中还未看到过具体的案例，但却具有较高的应用价值，尤其是对于面向加工服务的平台和科研领域的高校。目前，杨永强教授团队已经在两束不同激光的复合打印研究方面取得了比较好的效果。 以粉末床熔融为代表的金属3D打印机动辄几百万，而传统机型所配备的红外光纤激光在打印纯铜等材料时存在弊端。目前虽已有配备绿光激光器的市售打印机，但对于有多重需求的应用端无疑会增加购机成本。而双波长打印机的研发正是新一代SLM技术差异化的表现，具有现实的应用价值。 3D打印技术参考查询了华南理工大学有关本项研究的专利，相关资料指出，450-560nm波长激光的应用提高了镁、铝、铜合金等高反射金属粉末在激光选区熔化技术中的吸收率，提高了高反射率金属材料的加工质量与加工效率。一种高反射材料蓝绿激光微熔化成型装置，最终实现聚焦光斑直径小于15μm，采用5-10μm的微细粉末，实现了尺寸精度5μm、特征尺寸小于10微米，表面粗糙度Ra小于2μm，致密度大于99％的蓝/绿光激光选区微熔化。 2. 8激光大幅面金属3D打印机 把打印尺寸做大，在保证精度的前提下提高效率，增加振镜和激光的数量在目前是比较有效的办法。通过简单振镜拼接方式来提高打印幅面可以将打印尺寸提高到600mm以上，然而通过2振镜或4振镜协同实现的全幅面打印，尺寸会局限在300-400mm；4振镜拼接打印效率提升有限，不足四倍；9振镜拼接的搭接面太多。 杨永强教授团队与大族激光合作承担了广东省重点研发计划，正在开发8激光器、4个双振镜组动态调焦的大幅面3D打印机。按照杨永强教授的介绍，在该方案中，两个激光负责同一个幅面，8个激光分成了四个区，来实现大幅面打印。 激光和振镜的摆列方式有多重组合，如何更有效的组合好，最关键的是解决协同控制以及多振镜的光学调校等问题。 更大的成型面积，多激光多振镜扫描，更复杂的能量相互作用下，扫描路径的规划，成型腔内气流场的分布中的科学问题是需要投入研究，并总结出结论为工程上的应用提供理论支撑。大尺寸零部件的高效率增材制造研究，通过布局多点吹气，涡旋推进，层流紊流相结合，多股不同流转气流形成压差，实现对烟尘的抬升及带走过程。 该团队目前开发的商业化最大尺寸打印机是四激光四振镜的Dimetal-650，成型尺寸为620*620*1100mm，将亮相TCT 3D打印展。 3. 多材料铺粉式金属3D打印机 华南理工杨永强教授团队开发了基于SLM技术的多材料铺粉式金属3D打印机，采用上送粉方式，可在成型过程中，不间断打印的情况下添加粉末，可实现1-4种材料梯度成型、选区成型，支持单一材料及多种材料转换。通过控制系统，还可以实时监控不同粉末用量数据。 成分梯度合金在航空航天和核领域具有重要的应用价值，部件不同位置可能会根据工作条件的不同选择不同的材料。这些不同的工作条件可能需要某个特定的主要功能，例如一个位置需要抗腐蚀和另一个位置需要抗蠕变，这就需要连接两种或多种不同的合金。同时，成分梯度材料在一些应用中可以显著降低成本，中航工业沈阳飞机设计研究所采用增材制造实现了300M与A-100钢梯度复合设计成型，使飞机起落架的制造成本降低了45%。 使用激光粉末床熔化和直接能量沉积为成分梯度合金制造提供了一种有吸引力的途径，它们的分层送粉机制可以在多个空间维度引入化学成分的梯度。 END 无论聚焦细分领域，还是解决传统SLM技术的制造通病，对原有技术进行创新正在成为趋势，同时也成为产品脱颖而出的关键所在。实际上，这一点已经成为很多传统SLM设备商的共识。 除以上研究方向外，该团队还在开发机器人激光/等离子增减材设备等项目；同时，3D打印技术参考还查询到杨永强教授团队多项关于粘结剂喷射3D打印的专利已经在去年获得授权。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.专题：金属3D打印企业（产品）差异化竞争的六个实例 2.专题：2021，多激光、超大型金属3D打印的时代已经到来 3.金属3D打印的最佳实践(二)：SLM大水平面无支撑工艺探索 4.纯铜3D打印新工艺：采用DLP工艺实现99.99%的材料纯度

氧化铝作为陶瓷3D打印领域最常用的材料之一，目前已经在航空航天、高温工业炉、复合增强、电气等领域获得应用。其成型工艺覆盖激光烧结、光固化、喷墨成型多种类型，产品的抗弯强度最高可以达到430Mpa，但仍不及整体式氧化铝的650 MPa。近日，来自奥地利莱奥本大学的研究人员采用多材料光固化3D打印开发的氧化铝陶瓷，强度突破了1Gpa，这是迄今为止在3D打印的氧化铝基陶瓷上测得的最高强度。 3D打印的多材料陶瓷 1. 能否利用逐层打印工艺制造具有增强机械性能的多材料结构 立体光刻技术在陶瓷3D打印领域发展迅速，尤其是基于该技术已经可以制造出与传统路线制造的陶瓷相当机械性能的大块体。适当的材料体系，以及定制和优化的烧结曲线一直是陶瓷立体光刻技术发展的关键。该技术成功应用的一个例子已在氧化铝陶瓷中得到证明，其中已测量出较高的机械强度和相对较低的散射。这就提出了一个问题，能否有可能利用逐层打印工艺来制造具有增强机械性能的多材料结构。 Lithoz陶瓷立体光刻原理 近年来，许多努力都集中设计具有改善强度和韧性的陶瓷结构上，并且在某些情况下基于多材料架构的陶瓷确实增强了可靠性。包含不同材料的层间组合与牢固界面相结合，可以产生出不同的面内残余应力，进而可以设计出具有高强度或能够抵抗裂纹扩展的新型陶瓷。这些设计都与最终应用相关联，并在研究中取得了进展。 奥地利莱奥本大学的研究人员展示了陶瓷立体光刻技术基于多材料方法制造具有空前高强度氧化铝陶瓷的能力。使用不同材料逐层沉积，可以在表层中引入定制的压缩残余应力，目的是与陶瓷材料的整体性能相比，提高陶瓷材料的强度和可靠性。目前，Lithoz公司的CeraFab 7500打印机打印机已经可以通过两缸系统添加材料，不仅可以复合打印两种陶瓷材料，还可以实现陶瓷与金属的复合。这为如何将增材制造的进步与多材料设计相结合，为制造复杂的3D打印陶瓷结构开辟了一条新途径（多材料陶瓷3D打印机的运行原理可查看3D打印技术参考视频号）。 2. 首次在3D打印的氧化铝陶瓷中测量到高达1GPa的特征强度 研究人员采用的材料是来自Lithoz公司的LithaLox MS548氧化铝光固化悬浮液和LithaLox ZTA20氧化铝和氧化锆（80%氧化铝和20%氧化锆）光固化悬浮液，制备了多层氧化铝(A)和氧化铝-氧化锆(ZTA)圆盘样品用于材料表征测试，其结构为ZTA层嵌入在A层之间，形成A-ZTA-A的结构。多材料结构使用Lithoz公司新型的CeraFab Multi 2M30打印机制造，单材料结构采用CeraFab 7500打印机制造，两台打印机的横向分辨率均为40μm，在打印过程中每层以180mJ/cm2曝光。所有样品分别在1600°C的条件下以1°C/min的加热速率烧结2小时。 图1：a）相对于打印方向（箭头）的A-ZTA-A圆盘（左）和单一氧化铝圆盘整体（右）；b）单一氧化铝和氧化铝-氧化锆整体材料的样条 此外，还打印了尺寸均为3×4 x 50mm的整体式弯曲棒，以测量单一材料（A和ZTA）的热膨胀系数、弹性模量和断裂韧性。如图1（b）所示，所有弯曲杆均沿横向打印。 经测试发现，单一氧化铝（A）、整体式ZTA样品的致密度均为98%，多材料A-ZTA-A的致密度为99%。因此认为无论是单一材料、整体式的多材料还是整体多层结构都可以被认为是致密样品，具有相对较低的孔隙率，这与优化的烧结工艺相关。 整体式氧化铝的杨氏模量为367Gpa，与文献报道的氧化铝典型值一致，即320GPa（95％相对密度）-410GPa（完全致密）。ZTA整体材料显示出较低的杨氏模量，为333GPa，这是由于添加了具有较低弹性常数的氧化锆所致。值得强调的是，测量的高精度对于良好估计多材料系统中的残余应力至关重要。 3D打印的整体式A和ZTA陶瓷的杨氏模量（E），热膨胀系数（CTE）和断裂韧性 图3显示了单一氧化铝A以及多材料A-ZTA-A样品的微观结构的SEM图像。A具有相当细的晶粒尺寸分布，平均晶粒尺寸约为〜2μm，在0.5μm-10μm之间分布。该微观结构在打印方向上看起来非常均匀，从而导致了低孔隙率且各个层的致密化程度很高，几乎看不到任何边界。值得一提的是，选择合适的烧结曲线对于保证均匀且致密的3D打印氧化铝材料至关重要。 图3（a）单一氧化铝A样品和（b）A –ZTA-A多材料样品的微观结构 图3b示出了多材料样品的微观结构，在A区域和ZTA区域之间显示出清晰的界面。这两种微结构非常均匀，表明所选择的烧结条件非常适当，LCM的打印精度也很高。顶部氧化铝区域的晶粒尺寸分布与单一氧化铝非常相似。ZTA区域包含非常细小的晶粒，平均尺寸为1μm。均匀的微观结构以及两个区域的低孔隙率与测得的99％的高相对密度相符。 弯曲强度测试结果表明，单一氧化铝陶瓷样品（A）和A-ZTA-A多层样品分别为645MPa和1013MPa，这是首次在3D打印的氧化铝陶瓷中测量到高达1 GPa的特征强度。多材料样品显著更高的强度可以通过氧化铝层区压缩残余应力的屏蔽效应来解释，在具有外部压缩应力的多层系统的情况下，总应力状态可以解释为作用在断裂发生区域的外加应力和残余应力的叠加。 整体式A和A-ZTA-A陶瓷样品的强度分布 a）位于打印表面的两个较大晶粒是氧化铝整体样品中的典型缺陷（参见箭头），b）亚表面颗粒(虚线)S是A-ZTA-A多材料样品A层中的关键缺陷 值得指出的是，对于单一材料整体样品和多材料结构板，所有失效的根源都在受拉的表面或附近。但是，在双轴加载过程中可能会激活中央层中的缺陷。失效是从表面还是从A-ZTA界面开始，可能取决于外层的厚度以及ZTA材料的强度。总体而言，将这种多材料方法与3D打印技术相结合，可能会成为设计具有出色机械强度和可靠性复杂零件的新途径。 注：研究原文已上传QQ群。欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.生物医疗领域使用陶瓷3D打印面临的挑战 2.深圳大学&核工业西南物理研究院 | 采用3D打印制造核聚变陶瓷部件 3.LITHOZ 3D打印航空发动机陶瓷叶片型芯 4.超越PEEK，3D打印的碳纤维增强尼龙有怎样的性能和应用潜力