3月2日，英国金属增材制造设备商Renishaw发布消息，其两位创始人（执行董事长和非执行副董事长，均80岁以上）已正式宣布出售他们所拥有的53％（26.54亿英镑）的全部合并股权。Renishaw董事会现已启动正式出售程序，并希望寻找一位尊重该公司的独特传统和文化、秉承业务运营承诺、并能使该公司继续繁荣发展的买家。 消息发布之后，Renishaw股价上涨14%，3D打印技术参考查询后发现，当前该公司总市值为41.53亿英镑。分析师表示，Renishaw的股票已经具有很高的估值，因此任何潜在的求购者都必须支付“最高价”来购买该公司，而且该公司还是“剩下的少数几家世界一流的英国制造企业之一”。 雷尼绍3D打印机RenAM500Q 雷尼绍两位创始人 同时，英国政府于2018年早有政策，有关战略重要性的17个领域的交易需要知会政府，并有权审查资产和知识产权以及公司本身的收购。增材制造无疑属于被重点关注的领域，更何况此次交易更涉及公司的控制权，这对于包括中国在内的亚洲买家来说，将不会那么容易。 自1973年成立以来，雷尼绍已发展成为全球领先的工程和科学技术公司之一，在精密测量和医疗保健方面拥有专业知识。该公司于2012年推出了首款金属3D打印机AM125和AM250，主要功能包括可变粉末输送，构建环境中的超低氧含量以及安全更换的过滤系统，可最大程度地减少用户与粉末材料的接触。雷尼绍的首批设备支持316L和17-4PH SS、H13工具钢、AlSi12、工业纯钛、Ti6Al4V、钴铬合金以及Inconel 718和625等。 雷尼绍3D打印制件 雷尼绍3D打印的钛合金颌骨植入物 两种系统均采用更快速更换材料的设计，其中AM125采用盒式粉末输送系统，而AM250采用可移动粉缸–特别适用于工艺开发或使用多种材料。AM125有100或200 W激光器可选，AM250提供200或400 W激光器的选择。两台机器的成型仓均可进行低压抽真空，然后再充入高纯度的氩气。 2014年，该公司推出了其第一个专门为零件生产而开发的增材制造系统，即后来商业化为RenAM 500系列。这是雷尼绍第一个内部设计和开发的增材制造系统。该机器从一开始就非常重视自动化、监控技术和更少的人工干预，是专为单一材料工业生产而设计的3D打印设备。 雷尼绍3D打印在线监控 雷尼绍3D打印在线监控 雷尼绍引入了一种几乎完全无需操作的粉末处理系统，而粉末再循环和回收全都在系统的惰性气氛中进行，既保护了用户又保护了材料。该系统配备500W激光，能够提高生产率并保持精度和表面光洁度。它还拥有一流的大容量过滤系统，19英寸的大型HMI用户界面和智能工作流程，以进一步减少人工干预的需要。 在2018雷尼绍推出了其最新的系统，四激光RenAM500Q。这款紧凑型机器配备了四个500 W激光器，旨在提高最常用平台尺寸的生产率，并瞄准更广泛的行业。 这两位创始人表示，他们出售股权旨在希望公司业务能在未来继续取得成功，而现在是最合适的时间。他们希望新的所有者能够继续履行公司对研发、员工、供应商和服务客户的忠诚度。 3D打印技术参考查询，2019年，雷尼绍收入为5.74亿英镑，利润为1.1亿英镑；因受疫情影响，预计2020年全年收入将在5.15亿英镑（6.95亿美元）至5.45亿英镑（7.35亿美元）之间，调整后的税前利润预计将在8,500万英镑（1.15亿美元）至1.05亿英镑（1.42亿美元）之间。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.西空智造推出国产金属3D打印在线监控系统 2.EOS光学层析成像识别制造过程缺陷，保证3D打印部件质量 3.美国防部授予ExOne粘结剂喷射3D打印移动方舱制造合同 4.发布仅两月，12激光器金属3D打印机获5台订单

“十四五”期间，我国多型运载火箭将相继承担重大航天工程任务，长征五号B运载火箭将发射空间站核心舱，长征七号运载火箭将发射货运飞船，长征二号F运载火箭将通过发射载人飞船把航天员送入空间站。三型火箭将在两年完成11次任务，最终完成空间站建设。 随着航空航天技术的不断发展，对飞行器的性能提出了越来越高的要求。采用高性能铝合金结构件尤其是大型整体铝合金主承力结构件仍然是减轻飞行器结构重量、提高运载能力和飞行速度的重要技术途径之一。高性能铝合金的材料制备和零件制造新工艺、新方法始终是研究的热点。 我国空间站（示意图） 近年来，美国、欧洲的航空航天设计部门发现，采用大型整体式铝合金构件替代传统的组合式铝合金构件，可减重15-20%，并且构件寿命及可靠性明显增加。明显可以感觉到，大型客机、战略运输机、战斗机的机翼主翼梁、翼身对接肋、机身承受力框等对铝合金的高性能化、构件大型化的要求越来越突出，总的来说，在航空航天领域，铝合金材料重新受到重视。 随着我国航空航天事业不断发展，对运载火箭、空间站等大型化、整体化制造提出了更高需求。采用3D打印技术一次成型整体大尺寸构件，材料利用率高、适合个性化零件生产。然而在此方面，我们看到比较多的是钛合金框架结构、镍基高温合金以及铜合金的火箭燃烧室等，采用3D打印直接制造铝合金大型构件的案例却极少看到。 当前以SLM技术为主的铝合金3D打印工艺自然无法满足大型构件的制造需求，激光、电子束和电弧能量沉积以及搅拌摩擦焊技术已经发展为大型整体高性能关键金属零件的直接制造的重要技术。 1.激光能量沉积制造铝合金构件的瓶颈及进展 目前，铝合金激光能量沉积制造仍存在很多困难，即便采用送丝打印能够使用，也存在成本控制和质量问题。究其原因，主要有以下几点关键技术难题未能有效解决： （1）与钢和钛合金相比，铝合金的导热率更高，而铝本身的激光吸收率低、反射激光率高，在铝合金激光直接沉积过程中，会有更多的能量通过基体的热传导损失掉，降低铝合金零件成形效率； 激光沉积用于修复 （2）钢的热膨胀系数是铝合金的一半，铝合金激光直接沉积过程中的变形和应力都较大，需要采取零件变形开裂预防措施； （3）铝合金在激光直接沉积过程中极易与氧发生反应生成熔点高（2050℃）、相组织稳定、密度相对较高、难以去除的Al2O3。Al2O3氧化层会在后续沉积过程中形成夹渣、未熔合等缺陷； （4）铝合金密度低，激光沉积过程中易受到激光轰击产生粉尘飞溅，一方面使制品产生缺陷，另一方面造成成形腔室粉尘飞扬，影响打印环境； 激光沉积用于修复 （5）铝合金在熔融的状态下，氢在铝合金中的溶解量会大幅度增加，同时由于良好的导热性，在熔池快速凝固的情况下，氢难以逸出，滞留在熔池中形成气孔； （6）铝合金在激光直接沉积过程中可能造成低沸点合金元素（如Zn、Si等元素）烧损，造成合金成分的变化，影响零件的组织和性能。 2020年，知名工业级3D打印机生产商Optomec宣布，其公司LENS定向能量沉积（DED）系统在增材制造和铝合金修复方面取得了突破。该公司表示，这项创新技术可用于沉积任何种类的铝合金材料，包括其专门为提高增材制造加工性能而开发的铝合金。 Optomec LENS DED系统将铝粉打印到铝合金基板上 Optomec公司这一DED工艺的发展为交通运输和航空航天工业提供了一种新的加工途径，即可以利用粉末冶金的DED工艺对复杂的铝合金零件进行修复。此外，使用Optomec的LENS同步五轴系统可以直接加工具有复杂几何形状的铝合金零件，而无需任何支撑结构。铝合金在极低的氧气浓度和湿度的可控工作箱中沉积，从而确保制造出具有优异机械性能的部件。 Optomec 3D打印的铝合金样块及显微组织 当前，Optomec的工程师已经完成了铝合金的工艺参数开发，可提供出色的表面光洁度，高沉积速率和约99.9％的密度。 2.电弧熔丝增减材一体化制造世界上首件10m级高强铝合金构件 WAAM电弧熔丝3D打印技术，是一种利用逐层熔覆原理，采用熔化极惰性气体保护焊接（MIG）、钨极惰性气体保护焊接（TIG）以及等离子体焊接电源（PA）等焊机产生的电弧为热源，熔化金属丝材，在程序的控制下，根据三维数字模型由线-面-体逐渐成形出金属零件的先进数字化制造技术。该技术沉积效率高、丝材利用率高、整体制造周期短、成本低，对零件尺寸限制少，易于修复零件，而且还能够实现原位复合制造以及成形大尺寸零件。 2021年1月，中国国家增材制造创新中心、西安交通大学卢秉恒院士团队宣布利用电弧熔丝增减材一体化制造技术，制造完成了世界上首件10m级高强铝合金重型运载火箭连接环样件，在整体制造的工艺稳定性、精度控制及变形与应力调控等方面均实现重大技术突破。 10m级高强铝合金重型运载火箭连接环实现一体化制造 10米级超大型铝合金环件是连接重型运载火箭贮箱的筒段、前后底与火箭的箱间段之间的关键结构件。该样件重约1t，创新采用多丝协同工艺装备，制造工艺大为简化、成本大幅降低，制造周期缩短至1个月。目前，采用增减材一体化制造技术成功完成超大型环件属国际首例。 为抢占世界增材制造科技战略高点，满足我国航天事业发展需要，卢秉恒院士团队潜心研发，克服了多路打印的运动控制、大尺寸结构件打印的变形与应力调控等难题，成功实现了大型航天铝合金回转体构件整体增减材制造成形、组织性能精确调控等关键技术突破，为我国航天型号工程的快速研制提供了技术支撑，亦让我国深空探测装备硬件能力得到大幅提升。 3.搅拌摩擦焊，一种被用于火箭贮箱制造的一体化成型技术 3D打印技术参考曾介绍过一种被称为搅拌摩擦增材制造的新技术，它完全不基于高能热源，也不需要保护气氛，还能以10倍于熔融成型3D打印的速度制造大型整体构件。 2020年12月，我国首个3.35米直径铝锂合金火箭贮箱在火箭院诞生，经各环节试验检测合格且性能良好，初步具备工程应用条件。该贮箱采用了第三代高性能铝锂合金，与当前国际主流铝铜合金贮箱相比，强度提升30%左右，同等条件下结构减重15%以上。这标志着我国已打通国际一流贮箱研制链路，运载火箭研制水平实现新跨越。值得注意的是，在该型贮箱的制造与攻关中，搅拌摩擦焊位列8大关键技术之中。 3350直径铝锂合金贮箱工程样机下架 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。对于大型铝合金增材制造具有相当的优势。 Meld Manufacturing搅拌摩擦增材制造过程 铝合金棒材在进料过程中通过与搅拌针摩擦生热，发生塑性软化，然后再通过两者的挤压，实现增材过程。在这样的过程中，材料并未经历熔化与凝固而一直保持固态，且过程中的挤压又起到“锻造”作用，最终得到的是性能良好的细晶组织。细晶组织具有良好的机械性能和疲劳性能，且能改善材料的延展性，这也是材料提高强度等性能的原因。 Meld Manufacturing采用搅拌摩擦增材制造的部件 美国公司Meld Manufacturing公司采用该技术打印出了直径3.05米的铝合金零件 此外，由于成形过程中不存在金属的熔化/凝固过程，材料在成形过程中不会产生与熔化相关的热裂纹、气孔等冶金缺陷。而正是由于成形温度低且成形发生在材料内部也不会受外界影响造成材料氧化等问题，生产过程可以在露天环境中进行，所制造的部件的尺寸显著增加。 END 大型铝合金材料的整体结构件在多个行业有着较为普遍的应用。但整体结构件金属去除率高、刚性差，易加工变形，加工质量和精度很难保证。为了解决这个问题，虽也有传统技术最终可以实现，但3D打印无疑提供了另一种更为高效的途径。随着钛合金、高温合金、铜合金等材料陆续实现了大尺寸构型的整体制造，铝合金虽困难重重，但还是取得了显著的进步，用于最终用途零件，也是未来可期。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.航发综述：增材制造典型复杂结构的种类及应用情况 2.使用光学层析成像识别制造过程缺陷，保证3D打印部件质量 3.当前国内外3D打印高强铝合金种类、性能信息汇总 4.破除忧虑——采用金属回收废料制造的3D打印粉末能否符合规格

2021年1月，欧盟委员会批准了法国公司Carmat制造的人工心脏投入商用。据该公司介绍，该产品使用与人体相容的生物材料制成，在电池供电下可完成人体心脏功能，有望缓解心脏捐赠者不足的问题，为需要移植心脏的患者带来福音。该人工心脏暂定售价15万欧元（合约118万人民币），根据市场需求每月生产量可达到10颗。人工心脏被誉为“医疗器械皇冠上的宝石”，主要功能是利用生物机械手段部分或全部替代心脏泵血功能，维持患者的血液循环。对于重症心力衰竭患者来说，人工心脏是代替心脏移植的有效治疗手段。然而，用于泵送血液的人工心脏装置仍存在缺点，这些装置仍有很大的改进空间。考虑到这一点，科学家们一直在着力研究采用新技术制造更加安全的心脏，3D打印便是近些年来被关注的焦点，且已经取得了显著的进展。 1.2017年，3D打印的硅胶心脏实现跳动 2017年，苏黎世瑞士联邦理工学院的功能材料实验室研究人员使用3D打印创建了一枚几乎像真实心脏一样跳动的柔性硅胶心脏，能够以更安全、更舒适的方式来保持血液泵送。 这种人工心脏与真正的心脏大致相同，重390克，拥有左心室和右心室，并由一个充当器官肌肉的腔室分开。当腔室被加压空气充气和放气时，泵将液体从腔室中泵出。 3D打印跳动人工心脏 在测试设备时，研究人员使用了与人体血液相似粘度的液体，发现从根本上说，它以与人类心脏相似的方式起作用。然而，有一个非常严重的限制，因为该材料只能承受大约3000次的打击——相当于使用大约30到45分钟。虽如此，该研究仍然证明了人造心脏的可行未来路径。 2.2019年，3D打印的微缩版心脏实现血管化 2019年，以色列特拉维夫大学研究人员宣布，他们用人类的脂肪组织，通过3D打印技术制作出了一颗“人造心脏”，虽然只是一个微缩版的原型，却是人类“首次成功设计并打印出一个具有细胞、血管、心室和心房的完整心脏”。 3D打印血管化心脏 研究过程中，研究人员对病人的脂肪组织进行了活组织检查。再将脂肪组织中的细胞和非细胞物质分离。在细胞被重编程为多能干细胞，并被有效分化为心脏细胞和内皮细胞的同时，细胞外基质——一种由细胞外大分子组成的三维网络，如胶原蛋白和糖蛋白，被加工为一种水凝胶，作为打印的“墨水“。科学家借此打印出了血管化的心脏结构，这在人工心脏的研究和制备史上属于首次。虽然这颗心脏长度只有2.5厘米，和兔子的心脏大小相仿，但这颗心脏可以收缩，研究人员此后的努力方向则是使其实现泵血功能。 这颗心脏长度只有2.5厘米 这个结果给了研究人员极大的信心，证明了3D打印方法未来在工程化、个性化组织器官移植方面潜力巨大。 3.2020年，3D打印的真实心脏实现泵血功能 在经历了3D打印的人工心脏缺乏必要生物细胞、缺乏机电功能，因而无法实现真实的心脏机电反馈（心肌机械变化引发的电生理变化）后，2020年3D打印心脏研究获得突破性进展。 明尼苏达大学研究团队开发了一种新型生物墨水，3D打印出了具有腔室、心室和血管结构的心脏，在体外培养了60天之后，该结构具备泵血功能。相关成果以封面文章的形式发表于Circulation Research（国际心血管领域顶级杂志）。 3D打印心脏原理示意图 此前的3D打印心脏之所以不具备相关机电功能，是因为成熟的心肌细胞一般不易增殖或迁移，其在体外的构建过程存在巨大挑战，研究人员难以获得所需的高细胞密度。明尼苏达大学的研究小组希望使用具有高度增殖能力的干细胞，在原位诱导心肌细胞分化，从而为心脏功能定制组织。最终，研究人员通过优化配方实现了对心肌细胞的分化，并创造了一种新型的生物墨水，不仅可以在空间上准确沉积，而且在打印过程中不需要任何支撑结构，该墨水最终将降解以提供细胞增殖的空间。 生物打印后24天内细胞增殖的演变过程 为了测试创建的准确性，研究团队使用磁共振成像扫描对打印的主动脉结构与3D数据进行了比较。发现有86％的打印结构控制在0.5mm的误差范围内，横截面对比发现内部腔室具有很高的保真度。14天后，90%的生物墨水被单个和大型菌落细胞填充，到6周后，观察到非常有限的细胞死亡，这表明3D打印的主动脉结构具有比较稳定的状况。 为了确定整个血管中机电功能的保存程度，研究人员对其进行了检测，在心脏表面检测到的动作电位反映了研究人员对改变起搏频率和药物刺激的预期反应。 3D打印的人类心脏具备泵血功能 最终，明尼苏达大学的研究小组得出结论，他们采用3D打印制造的人工心脏具有强健的机电反馈功能，而且其腔室、心室和细胞壁厚度比先前打印的都要高，这使得心脏的泵血功能更为强大。 END 使用患者自身组织作为“原材料”，3D打印真实心脏，对于解决器官移植造成的排异反应意义重大。患者将不再需要一直等待或服用药物来防止排斥反应，相反，3D打印技术能够为患者量身定做。此外，该技术还将解决或减轻日益严重的器官短缺问题，从而在医学界开辟一条新道路，为未来的器官移植铺平道路。 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 2.3D生物打印的革命：会跳动的心脏，会呼吸的肺和会生长的骨 3.医疗：PEEK相较金属植入物的优势与不足 4.3D打印医疗器械所面临的挑战—灭菌与失效

3D打印一直以来被认为比传统机械加工更加节省材料，然而对于金属SLM技术来说，其材料产出率可能不足50%。这意味着即便是3D打印，也同样会造成大量的材料浪费，而3D打印用的球形粉末本就昂贵。于是，这催生了一个新产业的发展—将金属废料转变为优质金属粉末。 仅仅一百万磅的废料就可以制造价值十亿美元的产品 此前，我们曾介绍过6K Additive使用CNC铣削、磨削废料以及3D打印的支撑和废件来生产优质金属粉末的技术。本期，我们要介绍的是另一家公司的方案，它使粉末的生产制造更为灵活。 美国MolyWorks公司开发了一种基于电弧熔化和“水平自由落体”的雾化工艺，该过程使熔融金属通过水平气流下落，从而形成细小的球形粉末。该过程快速高效，更重要的是，它所使用的设备都可以紧凑安装、便于移动。基于此，该公司提出了“Mobile Foundry”的业务发展模式（也可称为移动方舱），即在金属废料的产生地现场消化并转化为优质粉末。该提案获得了美国小企业创新研究计划(SBIR)以及美国陆军的支持。移动方舱被运送到战场，现场将弹壳、损毁的发动机缸体、装甲甚至午餐盒等废料转化为优质粉末。同时，该公司还将钛合金锻造废料转化来的粉末3D打印成了空军起落架的非结构件。 MolyWorks移动式方舱在战场现场将废料转为优质粉末并再打印为需要的零件 然而，采用金属废料制造3D打印循环使用的粉末，该如何打消用户的忧虑？ 机加工和金属3D打印的废料回收起来其实非常容易，但将其变成可用的球形粉末却并不简单。增材制造级的粉末在其物理特性（球形度、流动性等）和化学组成方面必须达到严格的标准。因此，确定废料的合金类型及其精确的化学成分就尤为重要。 一般而言，与开采和加工新矿石相比，回收金属往往具有更高的能源使用效率，但是回收给定材料的收益可能会有所不同。MolyWorks最为关注钛合金，其使用量占全球增材制造市场的30％左右，并且也是回收利用率最高的材料之一。钛合金在使用过程中具有抗腐蚀和防锈的功能，这意味着它在回收时会更纯净。钛合金在回收冶炼过程中需要高真空的熔融气氛以防止污染，约90％的钛废料可以回收利用，而其他金属（如钢和铝）的回收利用率基本接近60％。 分类是回收过程的第一步，然后进行化学分析，以确定材料中氢、氧、氮等污染物的水平。MolyWorks可能会混合不同批次的废料或引入原始材料，以在成品粉末中获得所需的组合。在某些情况下，甚至需要将一个零件切割成不同的部分来分别使用，以实现正确的化学配比。 在一个案例中，MolyWorks获得了一个20英尺长的石油钻铤，工作人员必须用带锯将其切割，然后使用手持式XRF分析仪对每个部分进行采样，并判断氧气污染情况。最终将根据含氧量来选择符合标准的部分，以满足规格要求。 MolyWorks将石油钻铤回收为3D打印金属粉末的过程 使用回收的石油钻铤制造的粉末重新3D打印的钻井零件（左）和液压歧管 由废料循环制造的3D打印球形粉末，潜在购买者和使用者可能会充满担忧。目前，对回收料的化学分析和随后的混合是了解材料并确保产品可用的最佳方法。作为一种面向未来的措施，MolyWorks会在其制造的每个零件中加入二维码，并将该商品与跟踪系统中的记录相关联。未来，回收的金属废料可能会成为3D打印粉末的首选原料。 MolyWorks表示，“这些零件可以投入使用，当其报废再次回收后，我们也确切的知道它是由什么制成的。”“零件的完全可追溯性，使得原料的回收和选择更加有利。” 制造信息的存在使MolyWorks再次进行原料筛分时更加方便 建立回收和再制造的良好循环 目前，MolyWorks专注于粉末生产和3D打印服务，但它看到的主要商业前景是对粉末的回收和再制造，其将客户处的废料重新加工成粉末后再销售给他们，而公司的3D打印业务是一种评估回收潜力的方法。 一旦建立了废料来源，MolyWorks就会考虑在其附近设立厂房以消耗该地区的废料。这样的分布式网络将有助于激励企业回收废料，并有可能降低周围地区金属增材制造粉末的成本。 实际上在2020年，航空航天企业Relativity Space已经与6K建立了战略合作，共同开发经济、可持续的材料用于火箭3D打印。该合作将建立闭环供应链，届时，Relativity生产过程中产生的废料将通过6K转化为优质粉末，并重新部署到Relativity工厂。两家公司还将共同开发用于火箭制造和太空应用的新材料。 对于MolyWorks来说，目前尚不清楚其自由生产模式的合适用户，但OEM本身就具备潜力。例如，航空航天和国防制造商通常必须提供材料的销毁证明，以防止用过的或有缺陷的零件不会回到飞机上或流出。MolyWorks提供的服务就是在现场处理废料，保证没有人可以看到这些零件，企业在保护知识产权的同时可以创造新的原料。从长远来看，回收过程真正有效且有意义，尤其对于粉末使用端。 在循环经济的四个象限中，第四个象限（收集、分类、再加工）是最困难的部分。人们愿意一次或两次送寄废品，但再往后却不持续。只有在生产地点附近进行分布式的收集和回收，这种模式或可持久。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.铝和钛：航空航天增材制造的绝佳选择 2.SLM金属3D打印装备的市场价格趋势与竞争差异分析 3.国产「高流动性」铝合金3D打印粉末获得突破 4.看EOS如何提高材料的疲劳性能（内附一种无支撑工艺方案）

日本“浜野制作所”是一家位于东京的，专注精密零件加工、金属冲压模具设计制作、金属冲压加工和切削加工的企业。作为“父子相传”、“匠人精神”的日本制造企业，浜野制作所在创立至今的四十多年里，通过不断的研发创新，提升产品精度，公司与各高校合作研发智能电动车，并且参加了日本深海探查舰项目，通过研发创新，使公司在日本泡沫经济时代依然能稳步提高产值。目前，浜野制作所共有职员41人，其中产品设计与品质管理职员有9人之多。疫情前该会社的年销售额为40亿日元（约2.4亿人民币），人均产值高达9800万日元（约600万人民币）。是日本传统制造业的成功转型典范。 图 | 浜野制作所内部 浜野制作所的主营业务长期为精密零件加工；由于订单零件结构各异，制造原型所需的时间和金钱成本相对较高，为了提高产品开发效率，浜野制作所购买了两台Raise3D Pro2 Plus打印机。 图 | 滨野制作所购入的2台Raise3D Pro2 Plus 打印机 使用3D打印技术之前：原型制作效率低，拖慢产品开发速度 在采用3D打印技术之前，无论是内部制作还是外包，制造原型所需的时间和金钱成本都相对较高。 一般的流程为：在会议上，通过PPT和图表向客户传达产品设计，等到需要产品模拟的最后阶段，浜野制作所会通过外包购买原型。首先，这种沟通方式很容易导致与客户的误解，然后浪费时间去解决。平均而言，每个浜野客户需要做6稿的设计修改，每轮修改期间的低效沟通都会严重减慢整个开发过程。 图 | 浜野制作所员工与客户沟通零件原型设计方案 通过3D打印，快速原型制作，实现更高效的产品开发 采用Pro2 Plus打印机，浜野制作所可以很轻松地制作原型。Pro2 Plus的FFF技术可以在一次打印作业中交付完整的原型，与传统的原型制作或外包相比，这节省了大量的金钱和时间。传统的原型制作过程可能涉及多种工序、工具和手工劳动。浜野现在每次会议展示设计原型，以帮助客户理解产品设计的完整和复杂特征；甚至是带有金属部件的完全组装的原型也不在话下。现在，公司可以在一个月内完成经过的6稿的设计修改。内部快速原型制作加快了产品整体的开发进度。 图 | 部分3D打印零件原型 为什么选择中国产3D打印设备？ 在最终确定解决方案前，浜野制作所就3D打印的设备和解决方案寻求了许多厂商支持，最终的几点核心需求，使得公司最终选择Raise3D。 首先是可靠性，即24小时不间断的制作打印能力，由于公司精简有效的组织机构，制作所每天需同时承担多个产品开发项目，对于设备而言，打印机的可靠运转保证了这个各个节点的高速推进，同时Pro2 Plus的工业级组件可以实现昼夜不间断地连续工作，确保了最高的效率；其次是打印尺寸，305mm×305mm×605mm的打印平台提供了足够的空间来同步打印多个原型，提升效率，并且支持中大型模具的原型制作，也可应对自如。 图 | 利用Pro2Plus平台同一批次打印多个模具 最后是支持快速响应，在实际工作当中，制作所的员工有时候会遇到加急件的处理，需要在同一批次里面有1-2个件是需要优先打印完成，然后剩下的不是紧急的件可以一起制作迟来，利用Raise3D开发的免费切片软件ideaMaker就可以解决这一问题。 图 | 在ideaMaker软件中勾选顺序打印 通过设置打印机顺序打印多个对象。因此，打印机可以先打印一个对象，然后继续打印所有其他对象，用户不需要等待所有打印件同步完成。最后对于像浜野这样的中小型制造商来说，Raise3D的Pro2系列打印机可以在预算和空间上以低成本进行大批量快速原型和模具制作，这让其拥有与大型研发团队的大公司竞争的能力。 展会预告：日本浜野同款Pro2 Plus即将亮相Asiamold广州模具展 Raise3D上海复志诚邀您莅临参加2021广州国际模具展，Asiamold – 广州国际模具展览会是华南地区模具行业最知名的专业商贸平台之一，此次我们的展出包括模具、3D打印、塑料及注塑、铸造及压铸技术等产品。此次我们将携手扫描解决方案合作伙伴共同参加此次展会，展示包括扫描到3D打印的模具行业原型和小批量生产解决方案，期待您到访我们的展台（展位号 C35）。 图 | Raise3D展位图 图 | Raise3D Pro2双色打印定制化键帽 图 | 碳纤维的原型零件 展会信息 时间：2021年3月3日-5日 （周三-周五） 展位号:C35 地址：广州中国进出口商品交易会展馆（广州琶洲会展中心）B7-9.2号馆 特别注意：观众需携带个人身份证（实体）进行实名核验方能入场。 遇见Pro2系列，发现新DF1，体验ideaMaker强大功能，了解更多Raise3D企业级云平台，不同垂直行业新探索、新应用，2021-Asiamold广州模具展，我们不见不散！ 关于Raise3D Raise3D是一家位列国际第一阵营、处于高速发展的国际化公司，以上海为全球总部，南通为制造基地，中美欧三地协同研发创新，在美国加州和荷兰鹿特丹拥有海外办公室和专业化国际团队。 作为国际一线品牌，公司自主研发 3D打印机、3D打印切片软件(ideaMaker)、 3D打印企业级云平台(RaiseCloud)，并构建了兼容并蓄的行业生态系统，为全球客户提供一站式基于3D打印的柔性化制造方案。 Raise3D全产品系列 如您想了解更多，欢迎致电400-6367-888，咨询Raise3D专业销售顾问！更多详情，请访问www.raise3d.com官方网站，与在线客服小瑞直接沟通。如需购买，天猫、京东Raise3D官方旗舰店，欢迎您的光临！

在过去的二十多年中，3D打印机制造商Stratasys拥有3D打印领域一项相对简单但极其重要的技术专利。 这项专利涉及将电子运动控制组件与构建室的其余部分隔离。由于涉及三项相关的知识产权，Stratasys自2000年起建立起了强大的工业级FDM 3D打印机制造与销售体系。同时，世界范围内的其他制造商则难以进入高温工业FDM市场，AON3D、INTAMSYS、Roboze和3d gence等公司不得不寻找新的解决方法。 在这三项专利中，US7297304B2和US20040104515A1早在2020年11月到期。第三项也是最后一项专利US6722872B1，在经过了几年的延期后，也将于2021年2月27日到期。随着最后一项封锁的打破，高温FDM 3D打印机制造和应用市场很可能迎来重大变化。 US6722872B1详细介绍了与打印机的电机和电子组件隔离的加热构建室的设计 前期专利到期，造就FDM消费级市场为了预测US6722872B1的到期可能会产生怎样的影响，需要回顾一下该公司的发展历史。Stratasys由Scott和Lisa Crump于1989年共同创立。同年，Scott提出了一项称之为熔融沉积建模的专利申请，这项早期的3D打印工艺起初只是为了给Scott的女儿制作一只玩具青蛙。 20年后的2009年，FDM技术的专利到期。接下来的事情通常被认为是主流消费级3D打印的诞生，这便是由巴斯大学的Adrian Bowyer博士领导的RepRap项目。 虽然RepRap项目于2004年已经开始，但官方周年纪念日则是2018年5月29日，即第一台RepRap 3D打印机的生产日期。 随着2009年技术逐渐开源，数百家3D打印初创公司应运而生，有些更是已经家喻户晓，如 MakerBot、Prusa、创想三维等等。FDM/FFF 3D打印技术如今已经成为消费者最容易接触到的3D打印技术类型，并且是当今最常用的增材制造技术。 高温加热专利到期，工业级FDM市场将开始竞争时代 客观来说，US6722872B1的失效可能不会如2009年一样带来行业震动。但是，仍然可能会使很多桌面级3D打印机制造商量涌入该领域，从而使高温工业FDM市场更具竞争力。 此前，实力较弱的制造商不得不使用更耐用的电子组件，这通常会提高整个系统的价格。而将电机和其他电子组件与高温腔室隔离开来，对于开发具有PEEK、PEKK和ULTEM打印功能的高温FDM系统要容易得多。 Stratasys Fortus 450mc具有专有的加热成型腔，温度可以达到到350℃ 从对消费市场的影响来看，US6722872B1的存在很可能导致了加热床的发明（当时是替代品）。如今，大多数FDM 3D打印机中都配备了加热床，这对于零件粘附以及减轻分层和翘曲问题至关重要。去年，RepRap创始人Adrian Bowyer博士发表了一篇博客文章，详细介绍了他自己设计的用于FDM 3D打印机的开源电磁床加热器。 虽然是FDM 3D打印不可或缺的一部分，但对于工程塑料来说还远远不够。对于此类材料来说，一个关键挑战是零件在打印过程中存在变形翘曲开裂风险，而高温和恒温构建腔室对于解决该问题至关重要。 因为存在技术壁垒，当前工业级高温FDM市场远远没有消费级市场那样繁荣。而随着关键技术专利的到期，相信市场会迎来重大变化。 注：三项专利全文内容已上传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.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 2.生物医疗领域使用陶瓷3D打印面临的挑战 3.中国3D打印机助力瑞典制药公司缩短备件交货时间 4.宝马故事：还在专注锻造？不，它早已将3D打印规模化应用在日常生产中

对于激光增材制造而言，铝基材料是典型的难加工材料，这是由其特殊的物理性质(低密度、低激光吸收率、高热导率及易氧化等)决定的。 常用的Al-Si系合金，如AlSi10Mg和AlSi12由于近共晶成分使凝固温度范围狭窄，从而大大降低了激光增材制造过程中的开裂风险。然而由于其铸造铝合金的材料本质，即使采用经过优化的工艺制备，抗拉强度也难突破400MPa，从而限制了其在航空航天等领域服役性能要求更高的承力构件上的使用。 激光增材制造铝合金及其复合材料的力学性能 为进一步获得更高的力学性能，近年来Al-Cu、Al-Mg和Al-Zn等铝合金体系也被用作SLM成形材料，但这类铝合金中较高的合金元素含量和较宽的冷却凝固温度范围，使得沉淀强化合金在激光增材制造过程中易形成裂纹甚至发生开裂；且相对于铝元素，镁和锂等合金元素更易在高能激光的高温作用下发生气化蒸发，从而影响成形件的成分稳定性及力学性能。在这种情况下，开发具有改良结构的特殊铝合金用于SLM技术具有重大意义。 Al-Cu-Mg合金的开裂机理示意图 前不久，华中科技大学宋波教授联合中南大学和南洋理工大学，通过将Ti引入Al-Cu-Mg合金有效地促进了晶粒细化和从柱状到等轴晶粒过渡。Ti改性后，由于形成了均匀细密的等轴晶，消除了热裂纹，其抗拉强度达到426.4MPa，屈服强度为293.2MPa，延展性为9.1％。研究人员通过热力学计算和显微组织表征，详细讨论了Ti改性铝合金的合金组成设计，裂纹消除机理和组织演变。相关研究结果以题为“Anovelcrack-freeTi-modifiedAl-Cu-Mgalloydesignedforselectivelasermelting”发表在AdditiveManufacturing上。 SLM制造的Ti/Al-Cu-Mg和Al-Cu-Mg合金的力学性能 Ti改性的Al-Cu-Mg合金的优异机械性能主要归因于裂纹的消除和精细的等轴组织。热力学计算表明，Ti的加入能显著提高裂纹扩展限制因子，不过对裂纹敏感性影响不大。通过实验方法，证实了SLM对Ti/Al-Cu-Mg合金零件裂纹形成的抑制作用。在SLM制备的Ti/Al-Cu-Mg合金零件中，除了Al2Cu析出物和α-Al基体外，还发现了Al3Ti纳米粒子。Ti的加入有效地促进了Al-Cu-Mg合金的晶粒细化和柱状晶向等轴晶的转变。 Al-2.25Cu-1.8Mg-xTi相图 Ti/Al-Cu-Mg合金细等轴晶形成过程示意图 与柱状晶粒相比，等轴晶粒更容易旋转以适应应变，从而抑制了相邻晶粒之间的相干性。细等轴结构中每体积更多的界面也能够更好地消除热应力。此外，等轴细晶粒还可以改善快速凝固过程中的液相流动，从而在很大程度上避免形成热撕裂裂纹。另外，与粗大柱状晶粒的平坦边界相比，在细等轴微结构中提供了更弯曲的裂纹路径，从而抑制了裂纹扩展。因此，与Al-Cu-Mg合金的粗大柱状显微组织相比，Ti的添加形成的细等轴组织显著降低了产生裂纹的可能性。 拉伸试验后（a-b）Al-Cu-Mg合金和（c-d）Ti/Al-Cu-Mg合金断口的SEM显微图像 最后，研究人员指出改性的Al-Cu-Mg合金的Ti添加量为1.5 wt％。这种新颖的钛改性铝合金具有细的等轴晶粒和增强的力学性能，为可打印的轻质材料提供了新的成分空间。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.制约铝合金3D打印应用的六大因素及国内外高强铝合金的商用进展 2.铝和钛：航空航天增材制造的绝佳选择 3.北航最新Science: 3D打印抗疲劳高性能材料—镍钛合金 4.超越空客，中车研究院新型3D打印高强铝合金获重大突破

经过数亿公里的行程，载有11种3D打印金属零件的美国毅力号火星车最终成功度过“恐怖的七分钟”，于北京时间2月19日4时55分着陆火星。NASA喷气推进实验室实时报道了火星车的降落过程。 使用3D打印可以使工程师进一步解放设计约束，例如使零件更轻、强度更高或能够更加耐受极端环境等。而就如我们在往期文章中所介绍的，这些3D打印组件的制造难度远远超出预期，而且一度逾期交付。2012年8月，美国“好奇号”在火星表面着陆，这是人类首次在其他星球登陆的最精密的移动科学实验室。值得注意的是，该火星车流动站的样品分析仪器中包含3D打印的陶瓷零件。此后，NASA继续对航天器的3D打印应用展开测试，以确保更加清楚地了解零件的可靠性。 作为火星车的“二级结构”，3D打印的零件能否最终胜任工作其实并不会危及最终任务，但NASA喷气推进实验室（JPL）增材制造部门的负责人指出，“将这些零件运送到火星本身就是一个巨大的里程碑，这将为增材制造在航天工业中的应用打开更多的大门。” 毅力号火星车包含七种仪器 精密X射线光谱仪含5个钛合金薄壁零件 在送往火星的11个3D打印零件中，有5个在火星车的精密X射线光谱仪（PIXL）中。其尺寸约为饭盒般大小，主要用于寻找化石微生物生命的迹象。 光谱仪与其他工具共用一个40公斤重的旋转转台，转台位于火星车2米长的机械臂末端。为了使仪器尽可能轻巧，JPL团队设计了光谱仪的两件式钛合金外壳、一个安装架和两个支撑支柱。整个结构被固定在机械臂末端，所有零件的壁厚在1-1.1毫米之间，其质量比常规生产的零件少了3到4倍。 PIXL及其3D打印组件 JPL的X射线光谱仪（PIXL）首席机械工程师介绍：“从非常真实的意义上讲，3D打印使该仪器集成到火星车中成为可能，它使我们实现了传统制造所无法实现的低质量和高精度。” 另外6个为氧气制造仪器的超级合金热交换器 毅力号的其他六个3D打印零件可以在名为“火星氧气原位资源利用实验”或MOXIE的仪器中找到。该设备将测试能否利用火星大气层制造氧气，其计划包括通过将微生物带到火星表面，使用美国麻省理工学院研制的MOXIE设备，借助微生物制造氧气，未来这些氧气将供给人类呼吸并用于火箭推进从而帮助宇航员返回地球。 毅力号MOXIE设备 MOXIE设备内部 为了产生氧气，MOXIE需要将火星空气加热到接近800℃。该设备内有六个掌型镍合金板热交换器，可保护仪器的关键部件免受高温影响。 传统加工的热交换器需要由两部分组成并焊接在一起，而MOXIE的热交换器则被整体3D打印出来。该部分的制造任务由美国加州理工学院完成，实际上，该学院也是NASA喷气推进实验室（JPL）的行政管理结构（详情可查百科）。 3D打印的超级合金热交换器 JPL的材料工程师表示：“镍基合金又被称为超级合金，它们即使在非常高的温度下也能保持强度。” 通常，高温合金多被用于喷气发动机或发电涡轮机，即使在高温下，也能很好地抵抗腐蚀。 3D打印的热交换器X射线影像用以检查内部缺陷 尽管3D打印具备一体化的制造优势，但材料同时面临孔隙或裂纹的挑战。为避免这种情况，制造团队对掌型镍合金板进行了热等静压处理。零件被加热到1000℃以上，并在零件周围均匀施加压力，然后工程师使用显微镜和大量机械测试检查了热交换器的微观结构，并确保它们达到使用标准。 该项目的材料工程师对微观结构尤其在意，它不仅决定了性能，更决定了零件能否正常发挥功能。 END 正如NASA喷气推进实验室增材制造部门的负责人所指出的那样，将3D打印的零件运送到火星本身就是一个巨大的里程碑，这将为增材制造在航天工业中创造更多的应用可能。随着任务的进行，我们将看到更多探测结果，对此，我们满心期待！ 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.超制造预期12个月，毅力号火星车的3D打印组件制造有多困难 2.SpaceX 龙飞船3D打印推力室中的增材设计思维和规则 3.金属3D打印的最佳实践(二)：NASA新材料3D打印工艺开发备忘录 4.SpaceX首次载人火箭发射成功，3D打印发挥作用，开始纳入Velo3D无支撑金属打印

基于前沿科学探索与发展的角度，Science曾刊文指出：现代工业要求结构材料具有高的强度、断裂韧性及刚度，同时尽可能减重。在这种情况下，以铝、钛为代表的轻质高强合金、Ni基高温合金为代表的承载耐热合金，成为各国新材料研发计划中重点发展的材料之一，也是激光增材制造中重要的应用材料。在前期文章中，3D打印技术参考曾介绍了以Inconel 718为代表的镍基合金，本期我们来了解钛合金和铝合金。 钛和铝的优势与区别铝合金和钛合金，由于出色的低密度和结构强度，无论是使用3D打印或CNC加工，在航空航天、汽车、机械制造等领域都被大量应用，尤其在航空工业中占有十分重要的地位，是航空工业的主要结构材料。 钛和铝都很轻，但两者还是有区别。尽管钛的重量比铝重约三分之二，但其固有强度意味着可以使用更少的量达到所需要的强度。钛合金被广泛用于飞机喷气发动机和各类航天器，它的强度和低密度可降低燃料成本。铝合金的密度仅是钢的三分之一，是现阶段应用最广、最为常见的汽车轻量化材料；曾有研究表明，铝合金在整车中最多可以使用540kg，这样的情况下汽车将减重40%，奥迪、丰田等品牌车辆的全铝车身就是很好的例子。 铝和钛的材料特性（来源：protolabs） 由于两种材料都具有高强度和低密度，因此在决定使用哪种合金时，必须考虑其他差异因素。 强度/重量：在关键情况下，零件的每一克都很重要，但如果需要更高强度的部件，钛是最好的选择。正因如此，钛合金被用于医疗器件/植入体、复杂卫星组件、固定装置和支架等的制造。 成本：铝是用于机加工或3D打印最具成本效益的金属；钛的成本虽高，但仍然可以推动价值飞跃。轻质零件给飞机或航天器节省的燃料将带来巨大效益，同时钛合金零件的使用寿命更长。 热性能：铝合金具有很高的导热率，常被用来制造散热器；对于高温应用，钛的高熔点使其更加适合，航空发动机中就包含大量的钛合金部件。 耐腐蚀性：铝和钛均具有出色的耐腐蚀性。 钛的耐腐蚀性和低反应活性使其成为生物相容性最高的金属，被广泛用于医疗（如手术器械）领域。Ti64还可以很好地抵抗盐分环境，并经常用于海洋应用。 铝合金和钛合金在航空航天领域应用都很很普遍。钛合金的强度高、密度低（只有钢的57%左右），比强度（强度/密度）远大于其他金属结构材料，可制作出单位强度高、刚性好、质轻的零部件。飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等均可采用钛合金。3D打印技术参考查阅资料发现，铝合金适合在200℃以下的环境中工作，空客A380机身用的铝材占到1/3以上，C919也大量采用了常规高性能铝合金材料。飞机蒙皮、隔框、翼肋等均可采用铝合金。 飞机机身的主要材料：铝合金、钛合金、复合材料、高温合金 钛合金增材制造与航空航天业 正如德勤发布的《2019年全球航空航天与国防工业展望》指出的那样，随着航空航天与国防工业的持续增长，生产需求也将继续增长。而且，在为航空航天和国防应用设计时，材料的选择至关重要。对于离开地面的组件，减少组件数量和减轻重量甚为关键。在这些领域，每减少1g重量，都会带来极大的收益。 钛的熔点极高，超过1600℃，同时也是典型的难加工材料，这是为什么它比其他金属成本更高的主要原因。Ti6Al4V是目前用量最大的钛合金材料，不仅重量轻，同时具有高强度和耐高温性，这些特点使其在航空航天领域备受欢迎。常见的应用包括用于制造发动机风扇和压气机低温段工作的叶片、盘、机匣等零件，工作温度区间为400-500℃；还用于制造机身和太空舱组件、火箭发动机箱以及直升机旋翼桨毂等。但是，尽管钛具有很高的耐高温和耐腐蚀性，但它的导电性较差，因此在电气应用中是不好的选择。与其他轻质金属（如铝）相比，钛合金也更为昂贵。 航空航天业中的钛的用途正在扩大，被用于制造舱门、机翼、起落架及发动机组件 采用增材制造技术有利于降低加工成本，减少原材料的浪费，具有显著的经济优势。钛基合金也是目前增材制造研究最为系统和成熟的合金体系。增材制造钛合金构件已作为承力结构在航空领域获得应用。根据3D打印技术参考的调查，美国Aero Met公司2001年开始为波音F/A-18E/F 舰载联合歼击/攻击机小批量试制钛合金次承力结构试验件，2002年率先实现LMD钛合金次承力结构件在F/A-18验证机上的应用。北京航空航天大学突破钛合金激光增材制造关键技术，合金综合力学性能均显著超过锻件，研制的大型主承力钛合金框等构件，已实现在飞机上的装机应用。西北工业大学采用激光增材制造技术为中国商飞公司制造了C919飞机的中央翼肋上、下缘条样件，尺寸达到了3000mm×350mm×450mm，质量为196kg。 北航3D打印的大型钛合金主承力框已应用于国产海空军新一代战斗机、大型运输机 新一代载人飞船返回舱防热大底框架模型与3D打印实物铝合金增材制造与航空航天业铝基合金密度低、比强度高、耐腐蚀性强、成形性好，具有良好的物理特性和力学性能，是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。对于激光增材制造而言，铝基材料是典型的难加工材料，这是由其特殊的物理性质（低密度、低激光吸收率、高热导率及易氧化等）决定的。从增材制造成形工艺角度看，铝合金的密度较小，粉体流动性相对较差，在SLM成形粉床上铺放的均匀性较差或在LMD过程中粉末输运的连续性较差，故对激光增材制造装备中铺粉／送粉系统的精度及准确性要求较高。 目前应用于增材制造的铝合金主要为Al-Si合金，其中具有良好流动性的AlSi10Mg和AlSi12得到了较广泛的研究。但由于Al-Si系合金系铸造铝合金的材料本质，虽然采用经过优化的激光增材制造工艺进行制备，但抗拉强度很难突破400MPa，从而限制了其在航空航天等领域服役性能要求更高的承力构件上的使用。 铝合金在飞机中的用量高达20% 为进一步获得更高的力学性能，近年来国内外众多企业、高校均加快了研发步伐，一大批专用于增材制造的高强铝合金获得上市。空客公司针对航空用铝合金零件增材制造需求，开发的世界上第一种增材制造专用高强铝合金粉末材料Scalmalloy，室温拉伸强度520MPa，已经应用于A320飞机机舱结构零件的增材制造；美国休斯研究实验室（HRL）开发的3D打印用高强7A77.60L铝合金强度超过600Mpa，成为首个可用于增材制造的锻造等效高强度铝合金， NASA马歇尔太空飞行中心已经开始将这种材料应用于大规模航空航天零部件的生产；3D打印技术参考还曾报道过国内中车工业研究院设计研发的新型3D打印专用高强铝合金，突破了空客的专利限制，拉伸强度稳定超过560MPa，显著优于空客公司Scalmalloy®铝合金粉末的打印性能，可满足国内轨道交通装备和航空航天等高端制造零部件3D打印的需求，而且国内航天部门也已经开始了高强铝合金增材制造应用。 空客使用Scalmalloy®3D打印机舱仿生隔断（点击） 铂力特3D打印的铝合金飞机薄壁结构进气道，尺寸达1308.488x 676.747x 230mmEND 现代航空航天构件需同时满足轻量化、高性能、高可靠性、低成本等一系列苛刻要求，且构件的结构更为复杂、设计制造难度更大。通过创新和发展航空航天典型铝、钛、镍基构件激光增材制造控形与控性关键技术，既体现了选材上轻量化、高性能的发展方向，又凸显了增材制造技术本身精密化、净成形的发展趋势，可实现材料-结构-性能的一体化增材制造以及增材制造技术在航空航天上的重大工程应用。

近日，ExOne获得美国国防部一份合同，以开发一个完全可操作的3D打印移动“工厂”。该工厂将被安置于约12米长的运输集装箱中，可通过陆、海、空直接部署在野外，支持战区、灾难救济或其他远程零件制造任务。 美国在全球80个国家/地区拥有1000多个军事设施，占全球基地总数的95％，将增材制造用于装备维护被美军格外重视。2012年，美军快速装备部队就率先交付了首个移动远征实验室；2013年，美军在阿富汗战区又实地部署了第2个移动远征实验室。除了基于激光的3D打印工艺，美军致力于引入更多的新型制造技术和维修工艺，而这次为什么是ExOne？ 脱脂烧结炉也将集成于移动方舱内部 该公司首席执行官介绍，由于速度、材料的灵活性和易用性，粘结剂喷射3D打印是军事用途的关键制造技术。ExOne的3D打印机支持20多种金属、陶瓷或复合材料零件生产，能够直接制造最终产品或工具。ExOne正在开发一种特殊的军用3D打印机，升级后的装备将具有独特的机身样式和其他功能，使其成为强大的军事级产品。 毫无疑问，从现在开始的几年里，ExOne的技术将在迅速满足关键需求方面发挥重要作用。 军用3D打印移动方舱的好处 使用3D打印工艺现场制造零件，军队可以将车辆或其他装备（如坦克等）的停止运行时间从数周、数月减少到几天或更少，同时还可以降低军事成本。 理想情况下，维修人员可在不到48小时的时间内使用3D打印制造损坏的零件，并在没有全套工具的情况下完成加工。这种方法将节省关键时间（传统机械加工通常需要4到6周时间），同时还可以减少浪费以及在危机地区进行昂贵库存的需求（好战之国，驻军之地必有备品库存）。 ExOne的粘结剂喷射3D打印具有更少的机加工后处理需求 这份价值160万美元的合同由美国国防后勤局（DLA）于2020年8月授予，该合同将专门致力于提高ExOne商用粘结剂3D打印机在各种工作条件下的耐用性，同时保持高品质的最终零件质量。此外，该项目的目标还包括通过软件和培训来简化对该技术在现场使用的能力要求，因此只需很少的技术知识就可以使用移动方舱。 在任务执行过程中，后勤人员不必再携带各类具体的零件备件，只需要携带相关的3D打印材料和零件的数字文件。如果一些较旧的零件缺乏数字文件，工作人员也可以在现场轻松地进行3D扫描或数字化设计，并根据需要进行3D打印。至于材料，在战时任务中，只需要一定强度的替代品，而无需寻求具体零件的原始制造材料。 ExOne和Rapidia推出适用于办公室的桌面型3DP打印机和烧结炉 为了加快移动方舱的开发，ExOne将与具有该项目特殊工程专业知识的多个伙伴合作。包括专门从事材料工程、复合材料制造和DoD武器系统的德国Dynovas公司，为航空、国防和太空市场提供复杂复合材料组件的智利Applied Composites公司，以及可为3D打印方舱设计和制造提供助力的AC-SD公司。 延伸阅读：我国航空部件机动式增材制造方舱交付XXX机务大队使用 2019年12月，由原西安空天能源动力智能制造研究院第二事业部（现西安空天机电智能制造有限公司）、空军工程大学、解放军5702工厂、北京易加三维科技有限公司、西安交通大学等单位研发的航空部件机动式增材制造方舱正式交付XXX机务大队使用。该增材制造方舱将粉末床增材制造技术、智能监控技术和移动方舱创新性结合，为国内首创。 由西空智造推出的3D打印移动方舱（来源：西空智造官网） 名称 单位 数值 最大零件 成型尺寸 mm 258×258×350 装备作业 就绪时间 min ≤15 装备转场 就绪时间 min ≤15 装备外场连续作业性 天 15天 方舱规格 m 6.06×2.44×2.54 底盘承载 t ≥7 上装空间 m ≥6 零件材料 适应性 不锈钢、模具钢、钛合金、镍基高温合金、钴铬合金、铜合金、铝合金等 底盘 军用底盘/民用底盘 主要技术参数（来源：西空智造官网） 产品特点 1. 外场作业环境适应性强，可夜间作业，也可在恶劣环境下工作； 2.道路行驶设备自适应性，车辆行驶稳定性好； 3.模块化设计，优化主副设备布置； 4.打印设备搭载增材过程监控系统，实时监测生产过程中关键过程数据； 5.方舱密封严密，保温效果好； 6.四级安全防护及预警机制，良好的人员作业安全性； 7.适合公路、铁路、海运、空运等多种进场方式； 8.超大工作空间和维修空间，作业和保养方便； 9.高海拔作业，适应战时保障作业的海拔高度条件。 该装备采用车载方舱和增材制造技术相结合，实现“从计算机模型到实物”的快速制造和再制造，对装备维修保障中的小批量零件快速制造和结构损伤快速修复具有极佳的适用性，实现“在哪里需要、在哪里保障、在哪里应急制造”。此外，该装备还搭载我国自主研发的激光增材过程监控系统，实现零件加工质量可控，并生成制造过程数据包以便回溯，提高外场生产制造零件的质量、效率、性能和可靠性。 已交付的3D打印移动方舱（图片来源：西安空天能源动力智能制造研究院有限公司） 据相关人员介绍，小批量（引进、停产）航空装备的备件应急保障是世界各国空军的共性难题。航空装备对应急制造的零件实效性、质量、精度和稳定性要求很高。此次交付的增材制造方舱，解决了制造过程实时智能监控、车体稳定性、平台紧固防震与可移动性匹配、恶劣环境下粉末床成形工艺优化、电磁环境兼容等大量关键技术难题。 未来增材制造方舱将坚持“技术创新为根，价值产品为本”的理念，以“自动化、智能化、信息化”创新技术为牵引，以更为积极的状态研制航空保障装备。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.从塑料到金属，3D打印走进我国三军装备保障体系的应用案例 2.金属3D打印在线监控——为什么一定要有完全自主可控的增材制造监控系统 3.装备：实现新型仿生/梯度结构设计，催生新概念武器装备 4.外军：突破发动机等复杂系统的设计局限，改进武器装备性能