对于3D打印技术应用，软件、硬件、材料是3个最重要的基础环节。软件作为其中之一，其类型覆盖CAD建模、CAM数据预处理、CAE仿真、生产管理等多方面。如今，3D打印软件正在朝着两个方向发展：对于基础用户而言，桌面级软件功能正在越来越丰富、界面更加友好、操作性也更为方便快捷；对于工业级软件，除必备的数据处理、工艺规划功能外，正在将模拟仿真和生产管理等功能集成其中，这进一步推动了3D打印技术的落地应用。 一款软件的好坏，直接影响到基础用户的体验，更与企业用户的制造成本和生产效率相关联。一款好的数据处理软件需要具备哪些特点？稳定、速度快、功能强大正在成为趋势。本期，3D打印技术参考列举10款业内常用到的数据处理软件，相信总有一款你会用到。 工业级软件 1.Magics <收费，支持LCD、DLP、SLA、SLS、SLM工艺> Magics是比利时Materialise公司推出的产品，也是目前全球用户基础最多的3D打印预处理软件，具有完备的数据处理功能。除包含了基础软件拥有的所有功能之外，它还可以对模型进行晶格结构设计、纹理设计、打印工艺设计并能够生成报告，支持几乎所有的工业3D打印工艺并内置上百种3D打印机型号。 Magics经过近几年的更新，推出了一些更加强大的功能，如支撑转移，用户可以自动将支撑结构转移到相似的部件，在更改设计时无需重新创建支撑，从而加快了数据处理速度。作为软件平台，Magics支持多种插件，e-stage智能支撑和金属打印仿真模块的推出，对金属3D打印的高效生产、降低失败率提供了重要帮助。 2. Voxeldance Additive <免费版、收费版，支持LCD、DLP、SLA、SLS、SLM工艺> Voxeldance Additive是近两年出现的一款热门国产工业级3D打印数据处理软件，软件内核算法成熟，不亚于现在的国外主流数据处理软件，并已经和国内数十家主流厂商建立合作关系，用户增长迅速。Voxeldance Additive能够提供数据准备和增材制造（AM）设计所需的几乎所有功能，并提供广泛的工具种类，方便用户分析、准备和优化增材制造设计。 不仅支持SLA、LCD、DLP、SLS、SLM多种打印技术，并针对行业应用开发了特色独有功能。其针对齿科应用开发的一键杯口朝上摆放功能，大大提高了用户的生产效率并显著降低了成本；特色的自动修复功能能够完美修复thingi10k模型库中99%的STL模型；支撑模块中的支撑脚本与SMART支撑，更可以帮助用户提高打印成功率和打印效率。此外，软件内置的设备平台涵盖了国内外数十家主流厂商的机型，其简洁友好的界面，能让用户快速上手。 3. Netfabb <免费版、收费版，支持LCD、DLP、SLA、SLS、SLM工艺> Netfabb是软件巨头Autodesk推出的3D打印数据处理工具，在航空航天、重工业、汽车和医疗保健领域很受欢迎。Netfabb可根据零件载荷和约束生成针对刚度和重量的优化设计方案，并通过晶格优化和拓扑优化两种方式实现；可选Netfabb Simulation模块能够对打印过程进行仿真，识别构建失败的潜在原因，提高打印成功率。该专业软件旨在帮助公司以有效、经济且可靠的方式将增材制造用于工业生产。 然而，Netfabb并非仅可用于优化设计和仿真，模型修复、添加支撑、切片等仍是其基础功能。用户既可以选择自动模式来进行模型修复和支撑生成，也可采用手动模式；软件还可以分析模型的可打印性，并执行相关程序，只不过，某些功能可能需要另外付费。 4. 3DXpert <收费，支持3D Systems金属打印机> 3DXpert是由3D Systems开发的金属3D打印配套软件，作为单一集成的解决方案，涵盖整个金属增材制造流程及后处理加工过程。使用该软件，将不再需要整合不同的解决方案，用户可以在任何文件格式下操作，节省大量时间，并在过程的任何阶段对基于历史的参数化CAD模型进行更改，直至整个零件成品加工完成。 3DXpert除内置了必备的打印机、材料和扫描参数外，还允许用户开发自己的打印策略。软件可为不同区域分配最佳打印策略，并自动将其融合到一个扫描路径中，在保持零件完整性的同时最小化打印时间。与主流的3D打印工业数据处理软件一样，3DXpert也具有仿真功能，为用户克服了热变形挑战提供帮助。目前该软件与设备绑定销售，但其出色的功能已被业内广泛关注。 桌面级软件 1. Cura <免费，支持FDM/FFF工艺> Cura是一款由Ultimaker开发的免费开源3D打印切片软件，速度快、切片稳定，可跨平台支持多种操作系统。凭借上手度高、专业性强等优点，Cura成为打印切片软件中的佼佼者。 Cura的功能分为模型切片和打印机控制两大部分，操作界面简单明了，对每个参数都提供了详尽的提示，非常容易上手。虽由Ultimaker开发，但支持绝大多数桌面3D打印机。 2. PrusaSlicer <免费版和收费版，支持FDM/FFF、LCD、DLP工艺> PrusaSlicer是一款基于Slic3r二次开发的免费开源3D打印切片软件，曾被称为Slic3r Prusa Edition或Slic3r PE。此前Slic3r虽功能强大、用途广泛，但某些功能很难使用，基于其开发的PrusaSlicer则具有简洁的用户界面，分为了模型摆放区、打印设置区、材料设置区以及打印机设置区，清晰明了，操作效率大大提升。 同时，该软件支持FDM/FFF、LCD、DLP打印工艺数据处理，同时内置第三方打印机配置文件，软件可设置为中文，用户可快速上手。 3. Chitubox <免费版和收费版，支持SLA、LCD、DLP工艺> ChiTuBox是一款国产软件，其功能强大，简单易用，能够帮助用户更轻松便捷的进行光固化数据处理操作。除必备的旋转、缩放、镜像、修复、镂空、克隆等功能外，ChiTuBox能够进行多文件快速处理、智能自动排列、自动/手动添加支撑以及一键式快速切片。 作为最受欢迎的第三方光固化3D打印机数据处理软件，ChiTuBox大量的控制和内置功能可以加速切片工作流程，同时保持高质量的文件输出。ChiTuBox为20多种树脂打印机提供官方支持，目前免费版本将会一直更新，收费版本的功能和布局会更丰富，行业性功能将更细致和更专业，同时支撑算法将更智能。 4. Lychee Slicer <免费版和收费版，支持SLA工艺> Lychee Slicer是一款在国外具有良好用户基础的3D打印数据处理软件，支持SLA、LCD、DLP工艺，适用于牙科、首饰、产品设计等应用场景。软件的用户界面类似PrusaSlicer，除必备的模型处理功能外，Lychee Slicer可以通过一键式按钮自动优化一个或多个模型的位置、支撑结构和方向，同时能能够自动识别模型中可能需要添加额外支撑的位置。 Lychee Slicer目前有免费和收费两种版本，支持75种不同的3D打印机，支持打印机自定义和树脂材料配置文件，如指定构建平台的尺寸、树脂的固化时间、层厚度、扫描速度以及材料价格等。免费版具有软件的核心功能，但在使用过程中会接收到相关广告，付费版每月须支付2.49欧元。 5. Simplify3D <收费，支持FDM工艺> Simplify3D是用于桌面级3D打印的集成软件解决方案，功能强大，在国内也颇受欢迎。其售价150美元，被认为是市场上唯一的高级切片软件，具有专门为实现最佳质量3D打印而设计的功能，因此也常拿来与Cura对比。 Simplify3D的切片速度极快，在Cura中切片需要几分钟的模型，使用它仅需要几秒钟。而且Simplify3D的参数控制窗口采用选项卡模式，比Cura的侧窗模式具有更好的用户体验。软件所特有的模拟功能，可以使用户在打印之前看到所有的设定信息，如打印速度、顺序等，以便发现在打印过程中的问题。针对多喷头打印可同时支持6种以上材料打印，这为诸如颜色混合或定制材料属性的应用提供了更大的自由度。 6. Formware 3D <收费，支持LCD、DLP类型打印机> Formware 3D具有非常友好的用户界面，主菜单栏提供了通常的移动、缩放、镜像、查看选项，有关模型的信息显示在右侧面板中，符合用户的使用习惯，支持LCD、DLP工艺。 Formware 3D具有强大的高级支撑生成和编辑功能。用户可以控制每个支撑的临界角度、类型、密度和尺寸，以及是否需要内部支撑。支撑生成后，只需单击并拖动或删除即可轻松移动或删除支撑的任何部分。每个支撑都有几个可以移动的节点，因此可以完全控制每个支撑的位置。此外，在自动模式下，用户可以通过单击每个支撑点来添加或删除模型上的支撑位置。 END 从3D打印的原理来看，影响3D打印的成形精度和效率的关键因素定离不开对三维模型的数据处理。小到模型修复、支撑添加，大到打印工艺设置、生产管理，数据处理软件的发展也在一定程度上制约着3D打印技术的发展进步。本文所列举的十款处理软件，无论简单易用还是繁复复杂，都可以在相应的领域满足不同级别用户的生产需求。十款软件，你在用哪一款？ 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.大型零件增材制造整合设计，看GE增材高级设计工程师如何说 2.美借助3D打印实现十年前的先进仿生结构制造…

至2020年，波士顿动力的Atlas人形机器人已经经过了11年的发展史，如今，该公司的所有机器人已经可以集体出道。这些世界上最先进的机器人集成了世界上最先进的技术，可以实现高度多样化和灵活的运动。在所有先进技术中，3D打印为Atlas的零件赋予了跳跃和翻腾所需的最佳强度/重量比。 2012年，美国国防高级研究计划启动了一项机器人挑战赛，旨在推动救灾机器人技术在当前的基础上向前迈进一大步。这项计划极大推动了美国机器人水平的发展。Atlas和SpotMini也在这项计划的帮助下，经过多次迭代，从开始的蹒跚学步，到如今健步如飞，甚至貌似还学会了中国功夫和跳舞，可谓让人目瞪口呆，电影里的画面似乎要成真。 SpotMini机械狗多年来实现飞速进化，从无手臂到安装单支机械喙，再到安装双仿生手臂，使这个25公斤的机器人可承载14公斤的有效载荷，且能够更加灵活的执行更加复杂的操作。 最新型号的Atlas高约1.5米，重80公斤，完全动力自主（在30-60分钟之间运行，取决于活动），并拥有28个自由度，强度、密度也已提升到与人类相近的程度。 然而，无论Atlas还是SpotMini，这些复杂功能和灵活性的实现，离不开3D打印技术的使用。尤其是Atlas，3D打印赋予了它跳跃和翻腾所需的强度/重量比。接下来，让我们再来学习3D打印如何帮助这些世界上最先进的机器人减重、提高空间利用率并提升效率。 Atlas的高级控制系统可实现高度多样化和灵活的移动 1. 3D打印定制非标部件 当机器人的体积越来越小，小到人类规格的时候，市面上便很难找到适用于它的高性能伺服阀。研究团队自行开发，采用3D打印制作了比航天使用的更小巧、更轻质的伺服阀，新的伺服阀拥有多种模式，阀门响应时间短，旁路泄露极低。这也是3D打印参与Atlas非标部件制造的典型案例。 借助3D打印制造的伺服阀 2. 3D打印优化结构设计，减轻机器人肢体惯性 无论对于人还是足式机器人，两足行走都是自然界非常高效的运动方式。不论加速还是减速，机器人系统的大部分动力都消耗在腿部的摆动上，由于其本身重量较高，肢体惯性便成为步行机器人的大问题。为解决这一问题，研究团队对Atlas的腿部进行了优化设计，使其更轻、更紧凑、更加集成。 从结构图可以看出，Atlas腿部采用了仿生设计，具有高强度/重量比的晶格以及类似人类骨骼的多孔结构，既保证强度又减轻质量，这种结构也只有3D打印能够制造。 腿部结构细节，集成多种部件 然而找寻到这种结构却并非易事，研究人员还需要将歧管、液压管路以及执行器都集成进腿部结构里面，这么多部件的集成也为结构设计带来困难。其封闭处理步骤之多，甚至足以抵消增材制造 (对比传统机械制造) 的部分优势。最终，3D打印技术使有限的空间得到更加高效的利用，Atlas的肢体惯性得到了有效降低。 波士顿动力为Atlas3D打印的液压歧管 3. 3D打印液压动力单元（HPU）实现更高效率 液压动力单元其中一个很重要的优势就是具有极高的功率重量比—极小规格尺寸的单元可以传递很高的功率。采用3D打印来制造液压动力单元，可以制造紧凑、轻量型阀块，极大减轻重量并提高空间利用率。 3D打印参与Atlas液压动力单元制造 Atlas使用3D打印零件来赋予其跳跃和翻腾所需的强度/重量比 波士顿动力将3D打印应用于制造Atlas机器人的液压动力单元（HPU），并具有相当的可扩展性。HPU位于机器人的中心位置，3D打印用于制造收集电力并输出液压动力所涉及的稳态控制器、传感器、过滤器、排污阀等部件，有效利用了原本剩余的空间。 Atlas使用的3D打印轻量化零件 另外，Atlas的歧管有18个阀门，实现机器人上半身功能，通过结构有机设计和3D打印减轻了压力下降的问题，并淘汰了大量过剩的组件。最终，整个结构的重量仅为5千克，功率达到5千瓦。设计人员介绍，如果没有先进的设计技术和3D打印，这不可能实现。 Atlas腿部采用的仿生设计提供了最佳的强度/重量比 END 从3D打印助力Atlas和SpotMini机器人制造来看，3D打印不仅仅是用来制造，设计也不仅仅是设计，两者的有机结合再加上深入应用，将发挥重要作用。可以想象，这两个机器人如果在月球或者火星表面行走，这不就是我们一直说的外星人吗？ 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.新一代群组协作3D打印机器人 2.人工智能和3D打印：满足制造业的未来 3.3D打印 | 一体式构建人工智能（AI）驱动设计的火箭发动机新型结构 4.美借助3D打印实现十年前的先进仿生结构制造

导读：有一家中国工业级高温3D打印设备制造商近年来获得了飞速发展，拥有包括剑桥大学、汉诺威大学、Fraunhofer、NASA、中科院等国际顶尖科研机构客户，颇受市场青睐。其近期推出的最新型大尺寸高温3D打印机再次获得某知名科研机构的订单，这家公司就是INTAMSYS（远铸智能）。 当前，随着FFF/FDM打印技术在各行业应用的不断深入，其在轻量化设计、低成本、快速交付等方面的显著优势，让3D打印技术在终端部件生产、工装夹具等方面的应用范围越来越广。与此同时，工业级别生产对材料性能、可打印尺寸、打印效率也提出了越来越高的要求。 据《Wohlers Report 2020》的调查数据，2017-2020年，以PEI、PEEK、PEKK、PPSU等为代表的高性能聚合物材料的用量增长明显。而目前高性能材料主流的3D打印工艺只有借助工业级FFF/FDM打印设备才可以实现。这也意味着，以高性能聚合物为应用材料的工业FFF/FDM技术正在经历高速的发展。 INTAMSYS FUNMAT PRO 610 HT 产品图 一次性打印“全尺寸”零件成为可能 传统FFF/FDM 3D打印设备的成型尺寸普遍在400x400x400mm以下，INTAMSYS除了常规成型尺寸的打印设备之外，已有大尺寸工业级FFF/FDM打印设备推向市场。FUNMAT PRO 610 HT 成型尺寸高达610*508*508mm，能够满足打印大尺寸零件或多个相对较小尺寸零件的生产需求。 图：FUNMAT PRO 610 HT 打印的ULTEM样件 要实现高效率的大尺寸打印，在驱动和传动系统上，需要着重解决电机转速、定位精度等关键挑战。FUNMAT PRO 610 HT 在XYZ三向运动机构上均采用伺服控制系统，具有机电时间常数小、线性度高等特性，可使控制速度、位置精度非常准确；传动系统采用高精度丝杠导轨结构，具有传动效率高、轴向刚度高、精度高等特点。更精确的定位控制使大尺寸一次成型更加细腻，充分满足工业级别对于生产制造的高精度要求。 仅凭高温组件，不足以支持大尺寸打印 FUNMAT PRO 610 HT配备高达500°C的全金属双喷头，可打印FFF市场上几乎所有高性能材料。但仅凭高温组件不足以支撑大尺寸打印，另一个关键挑战是大尺寸部件在打印过程中的变形翘曲开裂现象。基于INTAMSYS FUNMAT HT平台成熟的运行经验，FUNMAT PRO 610 HT增强了腔室热设计，300℃恒温腔室可以满足打印件温度的均匀性，从而能够很好的解决变形翘曲开裂问题。同时，高温恒温腔室也实现了打印与后处理的一体化，打印件可以更好的成型，并具备较高的机械强度和较低的内应力。 为了确保模型打印的成功率和优化设备维护时间，FUNMAT PRO 610 HT的液冷系统可显著解决丝材打印堵头问题，延长打印机的寿命和提高大尺寸打印件的质量。 高性能材料广泛应用于高端需求行业 INTAMSYS一直致力于工业级3D打印技术在垂直行业中的应用推广，并不断结合特定应用持续优化3D打印设备和材料。在应用方面，工业级FFF/FDM技术可以为汽车制造、航空航天、军工、石油燃气、医疗等行业的小批量生产提供多材料一体化的3D打印解决方案。 以航空航天行业为例：近年航空航天行业发展迅速，更轻更强已经成了业内发展的目标。因此，PEEK、ULTEM等具有较高强度重量比且耐损耗的高性能材料被广泛应用。作为航天器部件，优异的机械强度和阻燃性必不可少。在这些严苛的需求中，ULTEM 9085脱颖而出，这种材料具备与金属相近的机械强度和远低于金属的密度，同时，它的阻燃性和无烟无毒性也满足了航空航天产业的要求。 图：FUNMAT PRO 610 HT 打印的尼龙碳纤材料样件 FUNMAT PRO 610 HT兼容市面上主流高性能3D打印材料，是打印大尺寸PEEK、PEKK、ULTEM、PPSU等高性能材料的理想选择。工业级智能双喷头设计可处理多种复杂结构，可升降双喷头能够避免打印过程中对打印件的刮擦。FUNMAT PRO 610 HT的打印喷嘴还具备自动清洁、堵头智能检测、喷头智能校准的设计。专用合金喷嘴具有硬度高、耐磨性好，可打印纤维增强材料，使用寿命远高于常规喷嘴；模块化结构便于更换或维护。 扫描下方二维码，可获得FUNMAT PRO 610 HT和更多INTAMSYS的产品信息 END 作为全球领先的工业FFF/FDM 3D打印设备供应商，INTAMSYS一直致力于以创新增材制造解决方案，推动行业技术发展，拓展3D打印的应用领域。从功能测试到最终产品，从个性化定制到规模化制造，我们不断通过技术创新为行业带来新的价值，拓宽行业的边界。 凭借出色的热设计、大尺寸打印的能力、开放的材料系统及其有竞争力的价格优势，INTAMSYS工业级高温3D打印机受到了欧美市场各大科研机构的青睐，并已陆续出货。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.3D打印的高温树脂能耐多高温度？还能用于发动机点火 2.利用高性能复合材料和金属3D打印解决更多制造挑战 3.由Markforged Metal X了解金属桌面3D打印机的应用特点 4.3D打印技术飞上太空，PEEK助力立方星研发

随着Covid-19持续爆发，旅游业尚未收到复苏信号，全球各大航空公司深受负面影响，波音公司正在应用更多的先进技术，通过VR虚拟模拟帮助训练飞行员，减少实际执飞的飞行培训时间。同时应用AR-Augmented Reality (增强现实) 技术来帮助航空工程师；并使用3D打印技术快速迭代飞机零件。 VR-Virtue Reality（虚拟现实）可以让使用者沉浸在可交互的世界中，同时消除我们在危险的现实世界中可能面临的风险。如今，虚拟现实已经远远超越了单纯的游戏范畴，已经被制造业、航空业、医疗应急服务等高风险行业所接受。 图 | 索尼的PS VR 已经被市场广泛接受，占有率很高 近日，美国俄克拉荷马州州长视察波音公司的高级可视化和沉浸式发展中心；这家位于美国俄克拉荷马州的航天巨头十分重视3D打印技术和AR/VR等尖端数字技术在航空业的应用。 图 | 飞机维护副总监NancyAnderson带领俄州州长Kevin Stitt参观 在技术快速发展的时代，波音公司已经开始运用最新数字技术。通过3D扫描和3D打印，波音研发团队能够直接制作飞机中的数百万个零部件，迭代飞机组件；利用沉浸式体验的AR模拟器，波音公司可以测量飞行升力和阻力并实现飞行序列的完全模拟，即使在飞行员未升空的情况下，飞行员也能熟悉飞机操作。 VR技术帮助训练飞行员 飞行员的训练一直是一项重大课题；以美国空军为例，要想成为一名合格的飞行员至少要完成2000小时以上的飞行训练，而每小时的综合飞行成本就超过4万美元，而在中国，如果想要成为一名合格的战斗机飞行员，至少要在航校接受长达8年的训练，然后只有完成超过上千小时的飞行任务的飞行员才有资格驾驶三代机，另外像歼-20这样的重型隐形战斗机，其对飞行员的要求会更高，相应训练成本就会更大。所以有专家指出，中国战斗机飞行员的训练成本至少约为1亿人民币。 波音公司的传统飞机模拟舱 传统上，飞行员对技能和信心要求很高，飞行经验只能在空中获得。AR和VR彻底改变了这一培训过程。而使用VR技术，可以与传统飞行模拟舱结合，将人的经验与大数据分析融合一体。 可以肯定的是，各国空军和各大航空公司都对飞行员实施了VR培训，以减少培训时间，增加知识保留率，提高安全标准——与此同时减少了潜在的飞行事故-损失高达数百万美元的风险。 图 | 美国空军使用VR训练飞行员 图 | 员工展示VR模拟飞机内部环境和维护操作 利用沉浸式体验的VR模拟器，波音公司可以测量飞行升力和阻力并实现飞行序列的完全模拟，即使在飞行员未升空的情况下，飞行员也能熟悉飞机操作。 使用VR/AR培训飞机工程师 航空航天器制造过程的精密性，要求工程师必须经过高强度的培训，甚至连一些老师傅也不得不随时查阅资料。将AR技术结合入培训行业，已经不是什么新鲜事。航空航天行业中，传统的操作指南以文档式的方式来静态表示，常为2D图形。而增强现实技术，在生产现场，建立增强现实的三维操作指南，把“虚”与“实”有效结合，把操作要求与立体画面叠加到加工实体上，使操作人增强对虚拟信息的理解，并将虚拟信息现实化，给操作人直观而真实的体验，提升其认知力，更有效地发挥操作指南的作用。 图 | 波音公司开发的AR布线试验系统 航空工程师在喷气式发动机和涡轮机等复杂结构上的学习实践不多。采购飞机的部件用于培训是费时的，而且成本非常高。大多数学员只有在飞机送来维修时才有机会上手。而随着飞机技术变得越来越可靠--实习工程师的机会变得越来越少。VR弥补了实习工程师和他们使用飞机进行物理训练之间的鸿沟。 图 | 航空工程师接受TrentXWB航空发动机的虚拟现实培训 在波音公司的高级可视化和沉浸式发展中心的反馈表明，VR技术是一种可行的学习工具，不仅可以提高航空维修的效率和熟练程度，还可以直接并以成本效益高的方式使飞行员和工程师更有信心、更有能力；从而使飞机更安全、更可靠。 3D打印快速迭代飞机部件 除VR/AR的大量使用外，波音公司还运用3D扫描和3D打印技术对飞机部件进行进一步研究和测试，并能够短时间内做出相应的技术调整。通过3D扫描和3D打印，波音研发团队能够直接制作飞机中的数百万个零部件，迭代飞机组件在迭代部件最终运用前，波音团队能够不断对其进行测试和改进，而Raise3D Pro2打印机把这些数字设计打印成实体组件。 Artec Space Spider扫描仪可以在几分钟内捕获三维图像，然后用Pro2系列打印机打印 图 | 波音公司高级可视化和沉浸式发展中心员工向俄克拉荷马州州长Kevin Stitt介绍Pro2 系列打印机 航空航天行业之所以是3D打印技术的重要舞台，原因有以下两点：第一，航空航天设备往往具有“多品种、小批量”的特点，尤其在试制阶段许多零部件都需要单件定制，若采取传统工艺则周期长、成本高，3D打印则可以实现低成本快速成型。 第二，“减重”是航天器迭代的永恒主题，出于减重与强度要求，航空航天设备中复杂结构件或大型异构件的比例越来越高，若采用传统的“锻造+机加工”方式，则所需工序繁多、工艺复杂，甚至根本无法直接加工，而3D打印在复杂部件加工方面具有明显优势。 图 | 2017年中国商飞购买的功勋机型N2 Plus 不仅在美国，在国内，3D打印也已经进入民航领域，中国商飞也购买了N2 Plus 3D打印机，协助进行零件研发/迭代工作。3D打印和VR/AR技术不断推动着航空航天业的发展；无论是波音、空客还是中国商飞，作为航空业巨头，在如今疫情大环境下，他们都会不断应用最新数字技术，以备战未来市场复苏后的竞争，推进航空制造业的发展。

所有陶瓷零件，无论是传统加工还是3D打印的，都具有微小的缺陷。当应力施加到该区域时，缺陷会变成不受控制的裂纹，从而导致整个零件发生灾难性破坏。将增强材料添加到陶瓷基体中是创建耐缺陷零件的常用方法。 当前主流的陶瓷3D打印工艺无论是熔融沉积、光固化还是粘结剂喷射成型，都需要首先将打印生坯中的聚合物去除（脱脂），然后烧结陶瓷颗粒。而近来，聚合物硅氧烷基树脂的发展使陶瓷3D打印带来了新的发展契机，基于该树脂基体打印的陶瓷生坯，可在高温（700至1100℃）热解循环后直接转化为致密零件，省去了漫长的脱脂和烧结步骤。而研究者所需要考虑的关键因素在于，陶瓷的低固有韧性会在其加工过程中引入缺陷（如气孔、未熔合、层间结合和表面粗糙度），这些缺陷可能会在结构上损害最终的陶瓷组件。 3D打印的陶瓷发动机零件进入窑炉 HRL实验室3D打印的陶瓷复杂形状同时具备极高性能 美国休斯实验室（HRL Labs）在2016年就用3D打印工艺开发了可承受超过1700°C高温、强度是类似材料十倍的新型陶瓷，相关研究被发表于《Science》杂志。自此之后，HRL的团队一直致力于这项技术研究，并于近日在美国陶瓷学会杂志《Journal of the American ceramic society》以封面文章的形式发表最新研究成果，其在自由成形高韧性陶瓷方面获得了材料和工艺上的突破，能够解决陶瓷制造过程中缺陷的产生。 一种新配方，使3D打印可成型的陶瓷厚度和韧性分别提升3倍 HRL研究的挑战在于将增韧解决方案与3D打印过程结合在一起。为了解决陶瓷材料的固有脆性，HRL实验室的团队开发了一种新型的纤维增强陶瓷基复合材料。通过将光引发剂和碳氧化硅（SiOC）材料的混合物引入硅氧烷基树脂，配制了新的陶瓷前驱体。经过热解极端加热过程，3D打印的陶瓷增强前驱体材料可直接转化为碳硅氧化物（SiOC）陶瓷。 研究人员利用Prodways ProMaker L5000工业打印机制造了一系列1.25×2.5×15mm的样品，来进行评估和优化配方。经过大量的表征测试，该团队发现陶瓷颗粒具有非常好的分散性，但打印部件的拉伸强度却不同寻常。 Prodways ProMaker L5000基于DLP工艺 研究发现，较厚的样品比较薄的样品更容易开裂，聚合物在热解过程中会伴有挥发性物质释放，而挥发物必须通过基体扩散才能从自由表面逸出。因此温度分布、样品几何形状和基体扩散系数是防止基体内孔隙形成的重要因素。HRL团队随后确定了可以达到增强水平的“最佳点”。添加过多的增强元素将超过其“填充极限”，零件强度会降低；而添加量不足，则可能使陶瓷开裂。 与此同时，研究团队指出增强体的加入有两个主要作用：随着颗粒浓度的增加，可成型的陶瓷最大壁厚增加了3倍，而且打印的陶瓷韧性也提高了3倍以上，弯曲强度在225-325MPa之间。由于具有与传统加工陶瓷相当的韧性、强度和强度变化性，因此所提出的增材制造方法可自由制造高性能陶瓷定制组件。 通过持续测试，HRL找到了最佳配方 陶瓷3D打印工艺创新 除了那些被大家熟知的陶瓷3D打印工艺之外，一些新的成型方法也在不断涌现。 2020年9月，弗劳恩霍夫陶瓷技术与系统研究所宣布其科研团队开发了一种多材料喷射系统（MMJ），可同时打印金属、陶瓷等多种材料，创建具有组合属性或功能的产品。 荷兰3D打印机制造商Admatec也推出了一种模块化的新型DLP陶瓷3D打印机，该系统的设计满足了熔模铸造行业中生产大型氧化铝零件和二氧化硅核壳结构的需求。 Admatec金属陶瓷一体打印机 2019年，Exone推出X1 160PRO，凭借800x500x400mm的成型尺寸，它成为迄今为止最大的金属粘结剂喷射成型3D打印机。然而值得关注的是，该打印机具有开放式的材料系统，还能够成型多种陶瓷和陶瓷金属复合材料。 在其他工艺方面，基于纳米陶瓷颗粒直接喷射成型的Xjet似乎一直没有迎来竞争对手。通过将分散有纳米陶瓷颗粒的液体喷射在构建平台上，高温使其蒸发，仅留下陶瓷材料薄层，该技术能够生产出具有最佳细节和最高质量的陶瓷增材制造零件。 XJET陶瓷3D打印零件 与金属和聚合物相比，许多陶瓷的极高熔点对增材制造提出了挑战。由于陶瓷不易铸造或机加工，因此3D打印可实现几何灵活性的巨大飞跃。HRL所开发的陶瓷前树脂体系可以使用目前商业化的立体光刻3D打印机进行成型，且零件在热解过程中具有均匀收缩率，最终陶瓷零件内部几乎没有孔隙。这为创建具有复杂形状的高性能陶瓷部件创造了可能。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.航空航天领域应用陶瓷3D打印面临的挑战 2.现在及未来，那些将受益于陶瓷3D打印的行业 3.2019年3D打印材料市场的演变：趋势和机遇（陶瓷金属篇） 4.陶瓷3D打印技术汇总

Ti2AlNb，具有高的比强度、抗氧化性、无磁性以及优异的高温力学性能，是最具潜力的航空航天发动机用材料之一，对于降低飞行器自重、提高燃油效率和高温服役性能具有重要意义，适合用于制造热端部件的新型轻质高温结构。其应用领域主要包括：航空发动机、卫星发动机等，代表性的零件包括发动机机匣、发动机叶片、隔热套、涡轮盘等。BLT-Ti2AlNb: 更轻！更强！Ti2AlNb虽具有较高的强度，但其延伸率较低，室温下其脆性很大，无法加工成具有精细结构的复杂零件，极大的限制了其广泛应用。金属3D打印技术克服了传统加工方式的困境，在一体成形实现复杂精细结构的同时可达到相关性能要求。例如，SLM成形Ti2AlNb材料与航空航天常用的SLM成形GH3536高温合金材料相比，在900℃下二者强度相当，但Ti2AlNb材料的密度仅为其64.5%铂力特开发BLT-Ti2AlNb粉末产品可以实现耐高温特性，同时面向增材制造的设计可以实现复杂精细结构、优化设计结构。

继2018年采用3D打印制造了轰动一时的钛合金卡钳后，布加迪在3D打印技术应用方面又有新动作。近日，布加迪发布消息称，其新开发的3D打印中空推杆（底盘区域的压力加载连接杆）重量仅为100克，却可传递高达3.5吨的力，使3D打印在结构设计、轻量化应用方面更推进一步。该项目由布加迪博士生Henrik Hoppe领导，他自2017年以来一直在开发创新的金属材料和制造工艺。其硕士论文就是关于钛合金制动卡钳，3D打印将已经高度优化的生产部件进一步减轻了43%的重量，同时保持了其良好的机械和制动性能。在其博士论文的研究中，Henrik Hoppe更进一步的研究了汽车制造用功能性3D打印金属部件的商业和技术潜力，并通过针对特定零件的应用来予以证明。在此前，这些类型的部件主要用于航空航天领域。 布加迪最新型Bolide跑车 3D打印复杂的类骨骼结构 结构优化在汽车制造领域非常普遍，但采用3D打印则可以打破传统的设计局限，实现更为复杂的三维结构。布加迪运用仿生学原理，使3D打印的部件具有骨骼般的结构：薄壁、中空内部和精致细节。这种组合使部件既轻便又具有极高的刚性。 中空、内部填充网格的结构（示意） 在新型跑车的设计过程中，研究团队继续减轻汽车重量，同时在每一个可以想象的领域增强创新。项目负责人Henrik Hoppe解释，从构思到生产，再到安装，工程师需要设计、规划各个步骤并进行所有计算，同时还包括评估生产组件的商业可行性。尽管布加迪在材料、制造工艺和零部件方面要求最高的质量标准，但必须在商业上可行。简单的说，无论设计如何创新，都不能显著增加成本。 在布加迪最新型Bolide跑车中，这种薄壁、中空的骨骼结构被大量使用。 3D打印的连接杆，实现“2两”拨千斤 在布加迪Bolide跑车中，3D打印的连接杆尤为突出。尽管尺寸狭长，但其内部采用支撑拱形结构，仅重100克。受力加载的钛合金连接杆位于底盘区域，根据操纵情况，连接杆可传递的力高达3.5吨，可谓2两拨千斤并不夸张。 3D打印的连接杆 该连接杆也是布加迪有史以来第一个在长度范围采用变壁厚的实例。根据3D打印技术参考找到的视频介绍，零件两端壁厚小并向中心增加，总体在0.4-1mm之间，这意味着该部件同时针对局部应力和重量进行了优化。布加迪甚至已经为该结构申请了专利。 280mm长、0.5mm厚、不到750g的排气尾管外壳 排气尾管是由3D打印的钛合金外壳和陶瓷制成的混合组件，已经重量优化的钛合金排气尾管已被系列生产。这种部件的长度超过280mm，壁厚一致只有0.5mm，重量不到750克。陶瓷材料的导热系数远低于钛合金，将其内置于钛合金外壳中，可以保证在高温废气下不会损伤外壳。混合组件与此前批量生产的组件相比，其重量减轻了约50％ 3D打印的钛合金外壳和陶瓷制成的排气尾管 此前布用于加迪凯龙的3D打印排气尾管外壳 以325g的身躯，抵挡1.8吨的力 Bolide跑车的前机翼安装支架也采用了3D打印的钛合金，同样具有空心的内部空间，壁厚为0.7mm，仅重600g，可承受800公斤的空气动力。 后机翼的下压力在时速320公里时可达到1.8吨，通过中央碳纤维翅片传导压力，机翼与翅片之间则通过3D打印的钛合金零件连接，其重量也仅有325g。此外，工程师还使用钛合金打印了转向柱的安装支架，一个部件集成了仪表板支架、转向柱支撑环以及车内的两个通风口。所有构件均设计为轻质空心结构，平均壁厚0.5mm。 转向柱支架 在其他方面，3D打印的钛合金还被布加迪用于制造前轴运动部件以及控制摇杆支架，后者壁厚仅0.4mm，重量为95g。使用布加迪内部开发的特殊热处理工艺，所有3D打印的钛合金零件强度达到1250Mpa，高断裂应变至少为19%。 END 尽管布加迪在Bolide跑车上应用了大量的钛合金3D打印零件，然而唯有连接杆的开发让他们尤其认为成就巨大。然而笔者并未查询到关于该部件的专利信息，只能猜测其内部结构可能较为复杂。通过本文也可知道，采用3D打印减轻车辆重量，很多部件不仅可以优化形状，还可做成中空或内置点阵结构，潜力巨大。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.详述：主流汽车制造商正在如何使用增材制造技术 2.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 3.嘀！你有一条来自宝马增材制造中心的视频邀请 4.布加迪极限测试3D打印制动卡钳 为批量生产铺路

本文转自国防科技要闻 导语 1月，隶属于美国防部研究与工程副部长办公室的美国国防制造技术规划办公室发布首个综合性增材制造战略报告，简要分析了制定增材制造战略的目的，明确了增材制造的未来发展愿景、战略目标及发展重点。 一、制定增材制造战略的主要目的 增材制造是一种快速、按需且可定制的制造手段，可有效推动美国2018年《国防战略报告》（NDS）摘要中所述的后勤保障和运营改革，支持美国的经济和国防领域继续保持全球主导地位。 主要途径包括：（1）利用基于增材制造设计的装备，推进国防系统现代化，增强国防实力；（2）增加增材制造材料储备能力，可进行快速原型制作和直接生产零件，从而降低老旧过时零部件引起的风险；（3）使作战人员能利用增材制造能力在战场上采用创新解决方案。 美国防部制定此战略的目标是，为增材制造技术研发与技术转移提供一套共享的指导原则和框架，以支持美国防部、军事部门和相关机构的现代化发展和战备能力。 ▲美国防部制造创新研究机构分布图 二、五大战略目标及其关键发展领域 美国防部认为，虽然增材制造在整个国防工业基础中的应用不断增长，但仍具有很大发展潜力，属于一项新兴技术。基于此，美国防部提出增材制造技术的发展愿景：增材制造将促进建立更敏捷、适应性更强和更统一的国防供应基础，将成为国防部和国防工业基础广泛使用的制造技术，应用于武器系统创新设计，提高武器系统可靠性和作战能力。 针对该发展愿景，美国防部提出五大战略目标及其关键发展领域，具体如下： 战略目标1：将增材制造集成到国防部和国防工业基础中 美国防部将通过政策、指导方针和实施计划，整合和促进增材制造在整个国防部运营和工业供应链（从工程、采购到维护）中的应用，推动武器系统现代化，提高装备战备水平，增强作战能力。 关键发展领域包括： （1）制定政策和指导方针，以在最大范围内切实可行地使用增材制造； （2）修订国防部增材制造实施计划； （3）制定成功的指标和度量标准； （4）在国防部合同管理和武器系统采办管理中开发并共享增材制造业务模型； （5）采用合理的风险管理措施。 战略目标2：协调国防部和外部合作伙伴的增材制造活动 美国防部将通过与其他政府合作伙伴、工业界、学术界合作，调整增材制造相关领导机构、资源、指南和工作流程，以减少采用增材制造的障碍，改善整个武器系统的可维护能力。 关键发展领域包括： （1）合作活动的支持以及跨军种资源的共享协作； （2）修订联合路线图并调整资源； （3）与联邦政府及外部利益相关者合作。 ▲3D打印的混凝土结构桥 战略目标3：推动和促进增材制造的敏捷应用 美国防部将在整个技术和业务流程中，修改增材制造相关政策，增强对增材制造的科学理解、创新设计，推动增材制造设备、材料和技术的融合发展，扩大增材制造在国防部各军种以及工业基础中的采用率，提高增材制造应对战争需求的敏捷性。 关键发展领域包括： （1）开发并共享新的增材制造资格认证和鉴定方法； （2）利用先进技术指导设计； （3）利用数字线索/数字孪生支持增材制造的现场部署和应用。 战略目标4：通过学习、实践和分享知识以提高增材制造应用熟练程度 国防部各军种将教育和培训从事增材制造的技术和业务人员，以保障国防工业基础中足够的增材制造劳动力。 关键发展领域包括： （1）学习流程和最佳实践； （2）进行零件制造实践； （3）分享知识。 战略目标5：确保增材制造工作流程的安全 美国防部将通过构建数字线索、整合增材制造工作流程、控制权威增材制造数字数据的访问权限等途径，保障整个增材制造工作流程的网络安全。 关键发展领域包括： （1）保护、控制和管理数据传输和访问； （2）将增材制造机器直接与安全网络连接； （3）利用质量保证流程验证零件质量。

清华新闻网1月21日电近日，清华-伯克利深圳学院(TBSI)精准医学与公共健康研究中心马少华副教授、黄来强教授团队在3D打印技术制造的类器官研究中取得重要成果，成功建立了类器官均一化、自动化、高通量培养平台，制备的人源和鼠源的正常组织和肿瘤类器官，形态结构均一，忠实地保留了源组织/肿瘤从基因分子细胞到组织生理病理的特性、对药物和治疗的反应功能。其中肿瘤类器官高度保持了源肿瘤的异质性和患者之间的异质性，为肿瘤的发病机理研究、药物和疗法的筛选和评价、个体化精准治疗，以及再生医学的研究和开发提供了优良的技术平台和疾病模型。 肿瘤类器官制备及应用路线图 类器官在生物医学医药研究、个性化治疗以及再生医学领域具有广阔的应用前景。其中基于癌症病人肿瘤组织在体外三维培养的肿瘤类器官，作为肿瘤疾病模型，在癌症药物、疗法、个性化精准治疗的研究和开发中具有巨大的应用潜力。但是，目前类器官研究还存在诸多问题：类器官形态及组成的可控性差；同批次类器官个体之间，以及不同批次类器官样本之间均存在显著差异；建模周期长（培养周期需要4-6周），而且建模过程缺乏自动化操控，耗时费力。 针对这些问题，研究团队以微流控联动3D打印技术快速制造、培养和自动化操控建立正常组织和肿瘤类器官，全过程均一可控，可高通量规模化。通过微流控液滴技术将含有细胞的Matrigel剪切成直径约500微米的均一化微球并将其作为细胞活动的结构模板，经过1周培养熟化（细胞自组织）即可形成类器官。利用这个平台成功培养了小鼠肝、肺、肾等正常组织的类器官，癌症病人肺、肾、胃、直肠等多种肿瘤的类器官。 类器官制备技术平台示意图 3D打印技术参考查询了清华-伯克利深圳学院的有关信息，发现该校曾于2016年购买上普博源(北京)生物科技有限公司的高级生物3D打印设备。经查询，该公司专门从事3D生物打印和制造先进生物打印产品，拥有创新的3D生物打印系统、新型生物墨水和先进的3D细胞模型，并应用于个性化组织工程和癌症治疗、医疗器械、药物测试和新药研发。 目前，该公司官网显示的生物3D打印机有五种类型，包括两型入门级和专业级的桌面生物3D打印机，两型旗舰级的生物细胞3D打印机和多功能生物3D打印机，以及一型低温沉积组织工程支架3D打印机。 上普生物开发的生物3D打印机 以旗舰级四喷头多功能桌面级生物3D打印机为例，该设备通过数种喷头与功能模块相互之间的自由搭配，可以组合出诸如水凝胶细胞打印、多材料复合打印、转轴管腔打印、近场直写打印等数十种打印工艺。一台设备即可涵盖绝大多数生物3D打印使用场景，完全胜任仿生组织器官构建、高端医疗器械、细胞研究与治疗、先进材料开发等多方面应用。 上普生物3D打印机应用领域 仿生组织器官 ·脊髓打印 ·心脏打印 ·皮肤打印 组织工程支架 ·骨修复支架 ·半月板支架 ·骨-软骨支架 细胞研究与治疗 ·细胞免疫研究 ·胚胎干细胞打印 ·神经细胞打印 个性化药检模型 ·器官芯片 ·个性化肝癌模型 ·神经药物筛选的类脑模型 高端医疗器械 ·抗HPV病毒蛋白缓释支架 ·心脏支架 ·血管支架 ·人工心脏瓣膜 先进材料拓展应用 ·人造肉 ·导电材料打印 ·磁性材料打印 ·4D打印 BioMaker提供多种打印喷头，从细胞打印喷头到光固化喷头，从制冷喷头到高温喷头，每种喷头都搭载上普特色打印技术，保证擅长材料可以顺畅打印 ‍ 随着生物打印技术的发展，在生物学中使用生物打印的努力只会越来越多-从开发来模仿生物学动态特性的新生物墨水到与生物学复杂性相匹配的新生物打印机和生物打印方法。为了进一步增加广泛采用，工程师正在继续简化生物打印技术以改善自动化，以减少操作员所需的经验。 未来，生物打印可能会取得进展的一个特定领域是形态发生，其中涉及复杂的细胞，生化和生物物理动力学，这些动力学雕刻出了活生物体及其组成器官的形状和组成。这些复杂性可以通过生物打印的构造以某种形式概括，包括与快速扩展的类器官工程领域合并。因此，生物打印的未来将为广泛的生物学问题提供巨大的潜力。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.最新研究：生物3D打印的人类心脏实现泵血功能！ 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.生物组织工程技术的变革—体积打印技术 4.浙大团队：轴向光刻3D打印技术在生物组织工程中的应用和优缺点 --广告--

1月25日，SLM Solutions发布消息称，已与一家大型欧洲OEM签署了谅解备忘录，后者将购买五台NXG XII 600机器。双方之间的正式合同将在2021年第二季度签署，第一台机器交付时间定于2022年。该协议还允许保留和分配生产时段。 NXG XII 600 12激光3D打印机 NXG XII 600是SLM Solutions于2020年11月发布的最新型面向工业批量生产的金属3D打印机。这台机器备受关注不仅仅是因为配备了12台1千瓦的激光器和600x600x600mm的成型舱室，同时使用了光学变焦、全新优化的风场舱室以及成熟的烧结多孔风墙专利技术，使其成为目前市场上打印效率最快的设备，同时具备高效的稳定性和安全性。 此设备主要用于大尺寸零件的批量化生产，为汽车和航空航天等行业新应用带来更多的可能，为工业级的批量化生产开启新的篇章。该客户将是第一批购买该型号打印机的公司，并打算将其用于批量生产。 12激光同时烧结 此外，SLM Solutions还与另一位客户签订了一台Beta机器合同，并将在2021年第二季度交付。基于此，SLM Solutions在2021年可能将延续2020年的优秀成绩，即便这家公司又更换了CEO。 目前，已上市的超过4激光的金属3D打印机品牌只有SLM Solutions和Velo3D。后者是业内第一家推出商业多激光金属3D打印机的企业，Sapphire XC系统配备8台1KW的激光器，成型尺寸为φ600 x 550mm，其客户主要来自航空航天和能源行业。 另外，3D Systems和Additive Industries也在分别开发9激光器和10激光器的SLM设备；Fraunhofer则基于“Future—AM” 项目开发出了5振镜、可扩展的下一代金属3D打印技术。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.五家 | 多激光、超大型金属3D打印的时代或已到来 2.中文视频：SLM Solutions上市12激光、20倍速NXG XII 600金属3D打印机 3.国内打印尺寸超400*400mm的SLM品牌、问题、优势及发展的内在驱动力 4.GE增材：金属3D打印中气流（风场）设计的重要性