点击上方「增材制造技术前沿」快速关注专注于3D打印技术硬知识分享 近日，南京航空航天大学顾冬冬教授等人回顾了近年金属零件激光增材制造技术在高端领域的应用研究，系统地讨论了激光增材制造组件在航空航天、汽车、生物医学和核能行业的应用和未来发展。相关总结和评述于2023年1月27日在线发表于《Laser Additive Manufacturing of Metallic Materials and Components》。  原文链接：https://doi.org/10.1016/B978-0-12-823783-0.00016-4 激光增材制造在航空航天工业中的应用 航空航天增材制造的应用场景包括大型金属部件、复杂集成结构、轻质晶格结构的增材制造。在该领域，顾冬冬教授发表过《航空航天高性能金属材料构件激光增材制造》一文，因此本部分为避免重复，以增材制造技术前沿的介绍为主。 激光能量沉积和粉末床熔融工艺已经被证明可用于大型金属部件的直接制造。对于激光能量沉积，国内最知名的案例是西工大使用该工艺为商飞C919生产了超过3米长度的TC4合金翼肋条，王华明教授也使用该工艺生产了战斗机使用的主承力框；在国外，NASA使用该工艺制造了大型火箭燃烧室。对于粉末床激光熔融工艺，近年来也得到了极大发展，尤其体现在大尺寸制造方面。当前装备甚至可以打印超过米级的零件，诸如火箭和导弹发动机的燃烧室、发动机箱体，均可以实现高精度制造。在此方面，国内外均有实际案例。 复杂结构集成制造也是航空航天领域增材制造技术应用的重点，尤其以GE航空最为知名。在最新的案例中，该公司合并了150个零件，设计和3D打印了涡轮中心框架（TCF）外壳；此前，它还创造了将300个零件合并为一个经典案例。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。  轻质晶格结构也是航空航天领域的重要应用，其在卫星蒙皮结构、支架等产品中有大量应用，最直接的优势就是减重。同时该结构当前也已经应用到了民航领域，空客商用飞机的机舱舱壁是近年来的一个成功案例。  图1 激光定向能量沉积和激光粉床熔融制造大型复杂金属构件  图2 由空客公司设计，激光选区熔化制造的新型客舱隔板 激光增材制造在汽车工业中的应用 汽车工业的燃油经济性对于降低碳排放对环境的负面影响至关重要。使用轻量级组件对于实现这一目标至关重要。拓扑优化在汽车零部件设计中的减重效果明显。重量的减轻与制造阶段的能源消耗减少有关。然而，拓扑优化在特定约束和设计条件进行结构优化设计时，通常不考虑结构的可制造性。这些优化的结构通常很难或不可能用传统工艺制造。激光增材制造（AM）作为一种先进工艺，为复杂拓扑结构的优化提供了自由。拓扑优化和增材制造技术如何结合在一起，为汽车行业的轻量化和低成本结构提供一个良好的选择。拓扑优化之前会采用有限元分析对初始设计的结构安全性进行研究，然后进行拓扑优化，在不增加激光增材制造部件重量的情况下提高其结构效率。研究人员利用AlSi10Mg合金低密度、高抗拉强度的特点，制备了一对优化后的构件，如图3所示。 图4a是布加迪采用LPBF技术进行电机支架的系列生产，该电机支架具有集成水冷，起到主动热屏蔽的作用，可以显著减少热量传递，目前该发动机支架已安装在所有系列车辆上。图4b是奔驰采用激光增材制造技术制备的零部件。图4c是刀具增材制造的实验程序，对刀具表面进行抛光，以保证工业实践通常要求的粗糙度。试验结果表明金属增材制造可以为冲压工艺提供性能优良的刀具，并显著缩短加工时间。此外，激光增材制造技术在压铸随型冷却通道设计方面也取得了突破。减小冷却通道与压铸表面的距离，以一致的速率散热促进散热均匀性，图4d。 使用高精度Trumpf TruPrint 3000设备制造了保时捷活塞，如图5所示。该过程从利用激光增材制造对活塞进行拓扑优化，每个活塞都比批量生产的锻造活塞轻10%。6个活塞安装在3.8L双涡轮发动机上，进行耐久性测试。在满载情况下运行了135小时，在不同速度的拖动负载下运行了25小时。经过200小时的测试，不仅6个活塞都通过了严格的测试，而且这些铝活塞也有潜力与铸造或锻造的活塞相匹配甚至超越。事实上，保时捷并不是唯一一家研发增材制造组件的汽车制造商。布加迪工程师采用激光增材制造技术制造出制动卡钳，比以前使用的制动卡钳轻5磅，如图5所示。  图3  金属增材制造零件拓扑优化和制备实体零件 图4 汽车工业中金属部件和工装的激光增材制造零件:(a) 激光增材制造技术加工的布加迪电机支架;(b)小批量生产奔驰正品替换件;(c)刀具增材制造程序;(d)冷却模具的设计和激光加工图5 激光AM金属零件的验证:AM加工的保时捷发动机活塞耐久性试验 激光增材制造在生物医药行业中的应用  由于激光增材制造具有专为患者设计、复杂性高、生产率高、成本效益高等优点，在生物医学领域得到了广泛应用。增材制造在生物医学中的主要应用包括组织工程模型、解剖模型、药理设计和生物医学仪器。与传统的医疗器械制造技术相比，激光增材制造技术是一种具有发展前景的新型医疗器械制造技术。根据患者的临床图像，利用激光增材制造技术可以高效、准确地制造出定制的医疗器械和手术导板。此外，激光增材制造可与多种生物相容性材料兼容，如锌合金、钴铬合金、钛合金等，被广泛应用于植入物和矫形器/假体制造。  工作流程包括四个步骤:医学成像、3D建模、增材制造和临床应用。图6a是从医疗数据到最终增材制造的工作流程。激光增材制造的另一个好处是它能够制造复杂的轻质形状，如晶格结构。图6b是基于三周期最小表面设计的多孔金属生物材料具有低弹性模量、远超皮质骨强度的高屈服强度和超长疲劳寿命，耐久极限超过其屈服强度的60%的理想组合。为了设计生物材料和骨科植入物的小尺度几何形状，可以使用骨组织适应模型或拓扑优化算法。这促进了植入物的合理设计，因为仿骨生物材料或植入物不是通用的，而是针对特定患者的特定机械负荷条件。 图6c是采用激光增材制造技术用于固定面部轮廓，恢复正常的外观和功能。激光增材制造技术的能力，如快速生产患者特定的植入物，减少患者的创伤，并通过更短的手术时间提高手术的成本效益，从而使患者更快地恢复，通过该应用得到了证明。图7是使用增材制造技术设计和打印的生物植入物的示例，包括单胞CAD模型和增材制造制胞状结构。这个案例表明增材制造技术可以开发最接近曲面的晶格结构。同时，利用增材制造技术制造的金属生物医用植入物的骨整合表面可以避免应力屏蔽现象，促进骨的长入。  图6 生物医用金属植入物的激光增材制造:(a)从生物医学数据到最终部分的流程图;(b)基于三周期最小曲面和拓扑优化的增材制造金属多孔种植体;(c)由Ti6Al4V制作的下颌骨种植体 图7 (a)种植体和细胞结构的CAD设计;(b)人造髋关节假体。  激光增材制造在核能工业中的应用 用于核反应堆应用的材料有严格的性能要求，必须能够耐受极端环境，包括高温、辐照和在受到机械应力时与腐蚀性介质接触。增材制造已被证明可以制备许多类型核材料部件。这些零件可用于国际热核实验反应堆的冷却系统。该模型具有特定的几何形状，包括薄壁(以加强热交换)和内部冷却通道。薄壁模型的一个例子如图8a所示。图8b是经过36小时的LPBF加工，具有内部冷却通道的预制件，平均气孔率约为1%。另一个例子是带有内部铜冷却通道的不锈钢组件，其中氦气将被用作冷却剂。为了提高换热元件的换热系数，内表面必须具有特定的几何形状。也有研究人员使用PHENIX-100机器通过增材制造技术制造了这种双组份物体(不锈钢/铜)，经检测，零件无孔洞、裂纹等缺陷（图8b）。  图8 激光增材制造加工的核能部件:(a)用于冷却系统的激光增材制造薄壁集复杂模型;(b)铅基反应堆燃料组件及其增材制造组件 总结和展望 (1)设计自由、制造复杂结构的能力是激光增材制造技术的主要优点。随着这一技术的进步，已用于各种高端应用，包括航空、航天、汽车、生物医学、核能等。(2)最近的发展表明，激光增材制造能够制造具有不同金属材料、复杂结构和优异力学性能的接近全密度的金属部件。(3)材料、结构和性能的一体化对于追求高性能和轻量化零件很重要。激光3D打印技术在制造一些典型金属结构及其在航空航天、汽车、生物医学和核能领域的应用方面已经开始展现出巨大的潜力和优势。(4)虽然增材制造技术与传统制造方法相比具有许多优势，但它仍然被大多数高端行业视为一种小众技术。为进一步获得业界认可，需要在设计、材料、新工艺和机器等多方面进行研究和开发，以扩大AM技术的应用范围，并将其提升为主流技术。 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.人族火箭发射升空，即是3D打印技术大规模应用的重要里程碑 2.重磅分享（二）：航空航天增材制造产线建设面临的挑战与要求 3.NASA纯干货分享：采用3D打印研制火箭发动机的失败教训与经验总结（重新认识构建过程） 4.NASA喷气推进实验室公布2022年三项3D打印应用成果

导读：洛桑联邦理工学院的专家学者于近日报告了一项与可穿戴设备相关的研究，以“Fiber pumps for wearable fluidic systems”为题发表在最新一期的《Science》上。3D打印技术参考注意到，该研究不仅使用了3D打印工艺，相关设备还是中国品牌！   可穿戴设备是直接穿在身上，或是整合到用户衣服或配件的一种便携式设备。它不仅仅是一种硬件设备，更能通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能，将会对我们的生活、感知带来很大的转变。在创造可穿戴技术时，纤维形式的组件由于其灵活性、可扩展性以及与现有纺织品生产技术的兼容性而提供了优势。基于流体驱动的软体执行器，是开发可穿戴技术的关键，这些执行器通过弹性腔体的变形实现伸展、弯曲、收缩等运动。而能够集成到目前生活中广泛使用的纺织品纤维中的活性流体组件仍未得到开发，因此阻碍了软支撑外骨骼、自适应医疗矫形器和可穿戴触觉设备的研制。以可穿戴和便携的方式产生有意义的流体动力是一个巨大的挑战，来自洛桑联邦理工学院提出了一种纤维形式的流体泵，它是一种柔性且可拉伸的器件，直径为毫米量级，可以产生连续的流体流动，而不需要任何移动部件或振动。这意味着，由该技术所制造的流体泵能够编织成纺织品的外形尺寸，具有人体尺寸应用所需的可扩展性，为可穿戴设备的进一步开发奠定了基础。3D打印技术参考注意到，基于该关键器件的研发于3月30日被发表在Science上，其采用了3D打印技术，制造设备采用的是中国品牌Raise3D（复志）。 采用3D打印制造动力装置 纤维流体泵的加工过程，看上去非常简单，但功能实现却并不容易。所开发的流体泵是一种柔性且可拉伸的管道，其直径为毫米级别，可以在没有任何部件移动或振动的情况下产生连续的流体流动。 为了满足实际应用的要求，可穿戴储能器件必须在不同的形变（如拉伸、弯曲、扭曲和折叠）条件下保持优秀的机械性及稳定性。而3D打印技术作为一种新兴的增材制造技术，可以快速准确的构建多种复杂的结构，为各种器件提供定制化服务，极大程度上满足可穿戴储能器件在尺寸、结构、性能以及一体化集成的要求。由于其高拉伸性和出色的回弹力，聚氨酯(polyurethane, PU)弹性体被广泛用于各种3D打印技术中。 纤维形式的电流体动力泵  通过使用纤维泵进行热管理 聚氨酯中的化学结构与聚酰胺、聚酯、聚丙烯腈和弹性纤维中的化学结构非常相似，导致形成氢键，与有机硅相比，材料与合成纤维的粘合效果明显更好。此外，聚氨酯可以很好地润湿纤维而不会穿透，使纺织品非常耐用。 中国品牌机型助力Science研究 据介绍，此次研究引进了Raise3D高精度3D打印机——E2，该研究工作将新颖的设计和前沿的3D打印技术结合起来，引入的Raise3D E2搭载IDEX独立双喷头，支持同时打印、双色打印，双色打印交替进行互不干扰。IDEX独立双喷头系统还能实现不同材料组合打印：硬料与软料、低温耗材与高温耗材、水溶性与不可溶耗材等，大大拓展了3D打印机的应用领域。得益于IDEX独立双喷头的特殊设计，在打印TPU、TPE、PVA、等软性耗材时，缩短材料受热承力长度，进一步提高打印软性耗材的速度。 E2的复制和镜像模式 E2的默认喷嘴直径为0.4mm，可替换为0.2、0.6、0.8和1.0mm，根据打印尺寸和精度需求，选择合适的喷嘴，更换便捷。目前为止，E2可使用以下耗材:PLA / ABS / HIPS / PC / TPU / TPE / NYLON / PETG / ASA / PP / PVA/ 玻纤增强 / 碳纤增强/ 金属填充 / 木质填充，最高温度可达300℃。将大打印空间与我们能实现镜像打印和复制打印等打印模式的独立双喷头(IDEX)技术相结合；E2是大幅优化投入产出比的工具。   纤维流体泵能够以与可穿戴设备固有兼容的外形来泵送液体，在管道本身内直接产生流量，不需要外部泵，流体系统可以大大简化。这极大提高了可穿戴设备的设计自由度。纤维泵可以分布在整个设备的体积内，减少损失，提高舒适度，并在不需要阀门和连接器的情况下实现先进的多泵可穿戴设备。纤维泵的分布式特性意味着泵的重量可以与传统流体回路中所需的管道重量相比较。在采用纤维泵的情况下，管道就是泵，因此没有带来额外的重量。   使用纤维泵驱动的执行器 END 将纤维流体泵应用于新型可穿戴技术中，无疑是令人兴奋的，3D打印技术必将在可穿戴设备的生产上扮演重要的角色。但是，其应用前景远非仅限于此。据科研学者介绍，流体泵可以让在极端温度环境或治疗环境中工作的人通过衣服循环冷热液体，以帮助控制炎症；对于那些希望优化运动表现的人来说，也是巨大的福音。  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.无需脱脂烧结，重点实验室采用高精密陶瓷FDM 3D打印研制介质天线 2.2023年（上半年）3D打印机买家指南 3.行业洞察：高强铝3D打印材料体系、市场化历程及其应用现状 4.Science最新：3D打印有机硅弹性体，制造出高性能生物结构

点击上方「增材制造技术前沿」快速关注专注于3D打印技术硬知识分享 金属增材制造 (AM) 技术在制造复杂零部件方面具有显著的优势，近些年发展非常迅猛。如果这项技术要成为行业中的普遍制造手段，制造零件的质量是一个需要解决的主要问题。在选区激光熔化 (SLM)中，有一部分初始粉末未熔化，因此需要对粉末进行多次回收利用，确保SLM技术发展的经济和环境可行性。近期西班牙莱昂大学的科研人员评估了由不同循环次数粉末打印的17-4PH不锈钢零件性能，相关研究成果发表于材料科学Top期刊《Journal of Materials Research and Technology》。 原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.12.089 粉末床熔融(PBF)工艺是使用金属粉末为原材料，通过增材制造技术(AM)逐层生产制备零件。对于金属零件的制造，该技术包括直接金属激光沉积(DMLS)、选区激光烧结(SLS)、选区激光熔化(SLM)和电子束熔化(EBM)工艺。在这些工艺中，沉积在基建板上的金属粉末层被烧结或熔化，在完成样品打印制造过程后，剩余的粉末（未熔化的粉末）被吸出并筛分加以重复使用，以确保该过程的经济和环境可行性。重复使用金属粉末是改善增材制造经济性的可行策略。循环使用粉末可以直接节省增材制造成本，使增材制造技术更具竞争力，并且能够更广泛的在不同领域使用这项技术。目前的研究已经表明，随着粉末回收次数的增加，打印零件的可重复性已经得到改善。  PBF制造中金属粉末的再利用过程是确保最终零件质量的重要因素。目前已经探究了在惰性氩气氛和高激光功率（约200W）加工条件下循环使用17-4PH不锈钢粉末制造的SLM零件。然而对于在惰性氮气氛中使用低激光功率使用17-4PH粉末对SLM加工的零件质量的影响尚未被探究过。因此研究主要探究了回收17-4PH不锈钢粉末对制造零件质量的影响，重点探究了使用原始状态(P0)和重复使用20次(P20)的17-4PH不锈钢粉末，SLM制备样品的质量。 研究结果表明，对于原始粉末制备的零件，孔径在0.5和6535μm2之间，平均值为82μm2，而P20零件的孔径在0.5和4542μm2之间变化，平均值为50μm2。随着孔径的减小，孔的数量和圆度都增加。总孔隙率在原材料重复使用20次后减少了0.16%，致密度从98.82%(P0)变为98.98%(P20)。P0样品中粗糙度Ra和Rt的平均值分别为12μm和92.57μm，P20样品中分别为9.75μm和80.81μm。两种粉末条件（P0和P20）的微观结构分析没有显着差异。随着金属粉末的重复利用，观察到γ相略有增加。金属粉末重复使用对拉伸性能和硬度都有轻微影响。UTS随着粉末的再利用而增加，P0达到984MPa，P20部分达到1038MPa。另一方面，随着粉末再利用，YS从859MPa降低到770MPa，面积收缩率略微增加。这些结果表明，SLM 零件的延展性随着粉末的再利用而增加，因此硬度降低，P0样品达到336HV，P20样品达到320HV。   粉末SEM图像：（a）P0及（b） P20. P0和 P20状态下粉末粒度分布 XRD结果为P0和P20粉末使用SLM制备17-4 PH不锈钢样品 孔圆度与孔径的关系孔数与孔径的关系 粗糙度结果 硬度结果拉伸试验P0和P20样品 拉伸断口：（a） P0；（b） P20样品  总之，在SLM增材制造工艺中，建议重复使用17-4PH不锈钢粉末，以确保工艺的经济和环境可行性。重复使用的粉末（即使使用 20 次后）以及重复使用的粉末和原始粉末的混合物都可以使用，而不会显着影响打印零件的特性。在未来的工作中，作者团队将会继续评估SLM工艺参数和SLM后处理（机械和热处理）对打印零件性能的影响，以优化整个制造过程。 欢迎转发 主编微信：2396747576; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.五千字分享：NASA采用3D打印研制火箭发动机的失败教训与经验 2.过程中断对SLM制造316L不锈钢力学性能的影响 3.过程中断对3D打印的Ti-6Al-4V力学性能的影响 4.重磅分享（二）：航空航天增材制造产线建设面临的挑战与要求

导读：对于航天发射来说，出现故障导致发射失败是常有的事情，尤其是在研制之初。然而，由于火箭发动机已经再以接近性能极限的方式运行，了解故障的原因至关重要。在竞争激烈的商业航天业务中，分享经验教训的现象非常鲜见。而NASA却不断有新的知识分享，本期内容将介绍NASA材料和增材制造副技术研究员Alison Park和首席工程师Paul Gradl对采用3D打印研制的火箭发动机一次故障的见解。   20世纪60年代，阿波罗计划将人类送上月球，用牛皮纸绘图桌和手工机器制作零件的时代的工程师们会如何看待各种增材制造技术在火箭推进系统设计和开发中的普及？当团队试图同时理解太空飞行和硬件设计的复杂物理过程时，多次开发的火箭发动机故障还会发生吗？如果他们有增材制造技术，他们能更快的执行设计-故障修复吗？然而，即使3D打印的优势在设计、测试和生产中完全实现，火箭发动机的物理仍然具有挑战性。火箭发动机必须在极端的环境中工作：如果有可能出错，它就会出错。因此，系统实现重要的基础、过程控制和关键集成需求是必要的。显而易见的是，设计、制造和组装复杂火箭推进系统的部件涉及大量资源——时间、资金和技能——以实现最终目标，这始终都是为了安全成功的完成任务。NASA马歇尔太空飞行中心正在充分利用3D打印技术用于火箭推进系统，以减少测试时间和设计-故障-修复周期的迭代NASA马歇尔太空飞行中心目前正在充分利用3D打印技术用于火箭推进系统，以减少测试时间和设计故障修复周期的迭代。3D打印在火箭上的其他优势已经实现，包括降低总体成本、加快进度，零件整合，实现复杂特征制造，以及使用新型合金来提高性能。NASA改变游戏规则开发计划下的“长寿命增材制造组件项目（LLAMA）”就是帮助推进该技术成熟的努力。 51次的成功之后发生失败 该项目的目的是评估激光束粉末床熔融工艺(PBF-LB)与GRCop-42(铜铬铌)合金用于制造高占空比火箭燃烧室组件的可行性。任务包括开发和完善PBF-LB工艺和GRCop-42合金，进行硬件设计和分析，管理硬件需求的采购和集成，以及对子组件进行一系列热测试，高温系列测试的目标是在单个燃烧室组件上满足至少50次启动。一个典型的用于化学推进的火箭推力室组件(TCA)有三个主要的子组件：喷射器、燃烧室和排气喷嘴。TCA的功能仅仅是通过提供燃烧并将热能转化为动能来产生推力。对于高性能高压发动机系统，燃烧室和排气喷嘴通常采用复杂的内部冷却进行再生冷却。 在LLAMA项目下测试的硬件 燃烧气体温度可接近3300°C，压力可经常超过50bar。如果不使用系统中的推进剂主动冷却腔壁，腔室几乎会在瞬间熔化；但这推力室的壁厚很薄，这对传统制造来说是个挑战。这是引入3D打印技术的一个巨大机会，为推力室创造这些具有良好特征的复杂冷却通道，已经成为商业航天领域的普遍做法。喷射器也不是一个简单的零件，采用传统制造通常包含数百个焊接在一起的部件，3D打印简化了其结构。再生冷却喷嘴在冷却壁和燃烧室方面面临着类似的挑战，但必须大规模制造。LLAMA项目开始设计和测试所有这些3D打印组件，使用PBF-LB制造注射器和燃烧室，使用激光束粉末定向能力沉积制造再生冷却喷嘴。 LLAMA项目中3D打印的GRCop-42燃烧室和C-C喷嘴的成功进行热测试燃烧室选用的合金为GRCop-42，其具有良好的材料性能，如高导热系数，高抗蠕变性能，延长的低周疲劳寿命，增强的抗氧化性能，能够在接近800°C的高温下具有较高的拉伸强度。在使用PBF-LB工艺进行加工时，这些材料属性仍然保持。该材料在2019年开发成功后，已成为推力室组件制造的首选合金。NASA对多个使用GRCop-42和GRCop-84制造的燃烧室成功进行了的热火测试，累计超过40000秒，启动次数超过1100次。其中包括单个推力为10千牛的GRCop-42燃烧室，累计启动次数超过188次，时间超过8030秒。  LLAMA项目成功测试的一个推力室获得了51个满足项目的指标，这一成功促使团队测试第二个腔室，它与成功测试的上一个腔室在相同的建造板上制造，使用相同的加工步骤。该测试有望提供关于重复性和性能指标的更多过程数据。2021年2月，NASA启动了一系列测试，同样的条件也在第二个腔室中运行，并成功测试了8次，但之后一个实验性的C-C喷嘴出现了故障，并最终被火焰吞没。实验人员按照正确的指令顺序关闭测试程序，发现推力室断成了两截。 第九次测试中GRCop-42腔室测试失败  测试关闭后断开的腔室深入评估失败原因 这一异常测试的发生促使了深入的工艺评估。评估考察了测试过程、排序、硬件、3D打印构建过程、检查和其他记录的所有方面，在高速视频中观察到一个可视裂缝和泄漏。评估的第一步是收集燃烧室加工步骤的历史，包括粉末给料、3D打印制造工艺和建造后工艺，包括热等静压(HIP)、加工、清洗和检查数据。这个腔室与其他三个一起建造——其中两个是相同的建造模型——在同一个建造板上制造。“双生”燃烧室刚刚完成了广泛的高温系列测试，累积了51次启动和近1000秒的时间。 燃烧室泄漏的瞬间对构建记录的进一步调查显示了关于这四个腔室的一些重要信息，在制造过程中既有有意的也有无意的制造中断。这些中断的历史在零件表面留下了层纹，除了这些中断之外，构建记录表明没有异常，HIP参数是正确的，其他后处理操作都符合预期。构建中断引起怀疑 层纹被定义为3D打印零件表面上与构建平面平行运行的清晰可区分的线，这是由层扫描时间(零件可能会冷却)和层厚度的变化引起的，通常在构建停止和中断期间形成。测量了每条可见层纹的高度，并与指示构建停止的切片层位置一致。虽然层纹与其他表面看起来相似，但形成的机制完全不同。 三个腔室来自同一次构建：箭头1和2表示停电，箭头3和箭头4表示排空溢流；1号腔室(C1)没有测试，2号(C2)是测试断开的腔室，3号 (C3)测试成功51次例如，PBF-LB机器冲入保护气体的过程导致每个部件暴露在开放的空气中不到60分钟（猜测可能有其他原因导致中途充气）；在电源故障导致构建中断的情况下，PBF-LB构建室保持密封，但没有主动清洗腔室气氛。停电中断的时间分别为10分钟和120分钟。第二次构建中断位于腔室的桶形部分，测试腔室断开的位置与层切片精确相关，因此受到了很多关注。该团队使用了与故障腔室一起额外制造的C1腔室来帮助评估材料和加工过程。未测试腔室允许对精确的层纹位置进行表征，以确定缺陷、微观结构、化学和机械测试，从而了解故障并提供大量数据。对测试断裂的C2失效腔室的断裂表面进行评估，当第一次用肉眼观察时，很明显断裂面是平面的，但有两个明显的区域轻微变形为杯状。这些“杯状”区域大致位于首次观察到泄漏的圆周位置。在光学显微镜下，断口表面显示扫描模式为平行线穿过表面。这可能表明，在这条层纹上的重新构建造成了粒子之间严重缺乏熔合，这可能导致力学性能降低。在扫描电子显微镜下，由于较高的孔隙率和缺乏粉末颗粒熔合，断口表面表现出不规则的孔隙形状和较低的变形程度。通过电感耦合等离子体和惰性气体聚变进行的化学分析表明，该腔室的氧含量和铬/铌比略高于规范要求。众所周知，过量的氧气会降低电导率、高温强度和抗蠕变性能，导致疲劳裂纹萌生部位。模拟结果加深疑虑 为了完全回答这些类型的建造中断和重新启动是如何导致层纹处机械性能下降的，直接从腔室中提取了微拉伸试样。除了这些样品外，还构建了模拟的建造中断样品，模拟停电环境和时间，以及其他事件和时间。从这些模拟样品中，进行了拉伸和低周疲劳力学测试，以确定构建中断和重启的影响。在腔室层纹(C1)切除的微拉伸试样表明，与腔室的其余部分相比，其孔隙率接近2%。与GRCop-42的典型PBF-LB构建中观察到的接近100%的密度相比，即使是0.5%的孔隙率也非常高。从腔室中取出切片并采集光学显微镜图像，可以明显看出，该材料具有较高的随机分布的孔隙，同时在层纹周围孔隙度的聚集。  从未测试腔室层纹位置取出的微拉伸标本微拉伸测试结果显示，与在不受层纹影响的区域采集的对照样品相比，极限拉伸强度(UTS)降低了30%，失效应变也降低了80%，表明材料处于脆性状态。这可能会导致层纹的承重能力下降，以及循环应变降低。实验室内的拉伸测试数据最初让研究小组相信，建造中断可能会导致性能下降，但来自模拟建造中断样本的拉伸测试数据却是一个不同的结果。在断电和充气情况下，模拟试样的平均拉伸数据与对照试样几乎相同。 极限强度(UTS)、屈服强度(YS)和延伸率无显著差异，试样的密度接近100%，拉伸性能良好疲劳测试也表明不同类型的重启和控制样品之间的疲劳寿命没有差异。该模拟样本数据证实，在适当的重新启动程序后，显示层纹的部件并不一定会减弱材料性能。可能还有其他操作或工艺敏感的因素导致了层纹处孔隙度的增加。带有层纹的模拟样品和对照样品与预期的韧性破坏断口面一致：典型的杯状和锥状。微拉伸样品作为对照，来自一个没有层纹的区域，也显示了破裂前的变形和颈缩。C1腔室微拉伸试样断口层纹显示，断口呈高颗粒状，但变形较小，断口有大量未熔化的粉末颗粒，气孔不规则，可见扫描/熔融模式。这表明，观察到的孔隙度是由于缺乏熔合和没有足够的能量来完全熔化粉末并与上一层良好结合。这一观察结果让团队不安，因为所有构建记录都表明机器运行正常。使用的PBF-LB参数和硬件之前已经使用相同的GRCop-42合金建造了数十个燃烧室，这些燃烧室的密度接近100%，并成功测试。失效评估结果 这次评估的结果表明了导致腔室失效的几个因素：在构建中断线处有大量的孔洞，在HIP过程中，由于尺寸太大没有完全闭合，这减少了层纹周围的承载面积。这种承载面积的减少，加上这些表面的热疲劳和结构疲劳，导致了热测试期间的过载。试验腔室中的孔隙率总体上比GRCop-42的典型PBF-LB构建高得多，还观察到孔隙率随着构建的高度而增加。总结经验 任何用户为零件生产准备的开发路径将根据项目的需求和最终目标而有所不同。它可能是用于迭代设计原型的早期开发部分，也可能是用于载人航天的关键组件。无论路径可能是什么，本行业可以从NASA的经验教训获得对整个增材制造过程更多的解。参数、原料或其他工艺的微小变化都会影响零件的完整性。NASA正在研究各种3D打印工艺，并正在使用它们生产用于开发关键的航天应用组件。NASA还与商业伙伴合作，将相关设计和部件用于航天器和运载火箭系统。因此，NASA主张用于生产3D打印组件的材料和工艺的资格和认证对其安全使用至关重要。为了支持3D打印工艺和材料的认证，NASA制定了一项名为NASA- std -6030“航天系统增材制造要求”的技术标准，该标准为3D打印硬件的开发和生产建立了政策框架。NASA-STD-6030的主要理念是认识到3D打印材料是高度工艺敏感的，因此良好的基础工艺控制逻辑为可靠的零件设计和生产提供了基础。为了确保足够的质量，在开始“适合飞行”的生产水平之前，这些工艺开发和定义活动是必要的。虽然在这次试验系列活动中，LLAMA腔室不符合NASASTD-6030的要求，但测试失败说明了NASA-STD-6030中建立的几个要求背后的基本原理。该失效腔室为稳健工艺开发和深入的材料性能评估提供了极好的案例研究。构建重新启动对当前的设备和保障能力来说可能是不可避免的，NASA-STD-6030引入了一些与流程重启相关的要求，因为构建中断可能与相对于流程名义上的稳态操作的有害物质缺陷的更高风险相关。因此，如果组件允许重新构建，那么为每种合金开发合适的构建重新启动程序并记录是至关重要的。重启程序应包括但不限于记录停止的原因，最大允许停止时间，搭建平台冷却限制，位置、以及最后一部分层的条件。适当的重新启动研究包括机械测试数据和微观结构特征，破坏性物品评估，视觉和体积检查，以及现场监测系统数据。这为团队提供了必要的信息，以确保重新启动过程的可迁移性到所需的组件几何结构。在构建开始之前，应该就标准和合格程序的列表达成一致。如果在飞行硬件生产环境中发生了计划外的构建中断，这些中断事件需要被记录下来，并在构建生产中作为不符合项进行处理。关于LLAMA腔室，虽然这些部件是在非飞行硬件生产环境中制造的，但如果在重新启动之间对腔室的层纹进行了预先测试检查或进行了一些原位无损评估，则可以发现明显的缺乏熔合缺陷。然而，对顶部和底部层纹的观察，仅显示出轻微的几何偏移，并且没有表面连接的孔隙度，零件可能“可用”。这说明了制造高价值/关键任务组件所需的仔细和严格的实践，特别是如果想排除未检测到的故障模式，防止潜在的灾难性后果。LLAMA项目证明了一点，尽管团队最初对一个腔室进行了51次测试，以达到项目目标。在设计、分析、制造、组装和工艺规划方面的所有艰苦工作都在测试台上达到顶峰，最终仍然存在失败的可能。但成功与失败仍然要分开看，经验教训的总结是为了走向最终的成功。 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。微信已改版，为3D打印技术参考设置星标，以防错过高质量内容推送。公众号首页，点击右上角的“…”，然后点击“设为星标” 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.重磅分享（二）：航空航天增材制造产线建设面临的挑战与要求 2.多材料金属结构一体成型：NASA正在测试不使用热源的新3D打印工艺 3.NASA：航空航天领域3D打印材料的可获得性、工艺复合制造及成本组成考量 4.NASA：航空航天领域常用的金属3D打印材料及特点

近日，3D打印技术参考注意到西交大新闻网刊发了一篇题为《科技自立自强，西安交大金属增材制造科研团队在新型熔滴+电弧增材制造铝合金研究方面取得新进展》的文章，展示了该校魏正英教授团队的最新研究成果。 笔者查询了作者团队发表的论文原文，文章提到，铝合金因具比强度高、高导热、来源广、成本低等优点，成为汽车、航空航天、轨道交通等多领域应用最广泛的金属材料之一。随着增材制造技术的快速发展，多种类型的金属3D打印技术被用于铝合金成型研究和应用，其中以激光和电弧增材制造最为突出。  对比两种热源的3D打印技术，激光粉末床熔融技术在制造中小尺寸、高复杂、高精度零件方面具有显著优势，但由于材料本身所固有的高导热、高反射和易氧化等特点使其难以借助激光实现高效沉积。3D打印技术参考在《铝合金大尺寸构件3D打印一体化制造的需求、限制因素及进展》一文中进行过详细描述。  电弧增材制造相比激光在铝合金3D打印方面具有显著优势，尤其体现在大型构件制造方面。3D打印技术参考已经观察到众多的应用案例，如波音公司已经扩大了与澳大利亚金属3D打印公司AML3D的合作，借助电弧3D打印大型铝合金构件；前不久，西工大刊文指出林鑫教授团队铝合金电弧增材制造研究为我国航天提供了重要支持。总的来说，铝合金电弧增材制造正在引起越来越多的关注。 然而，电弧增材制造也有很多问题需要解决。根据西交大新闻网和论文原文的描述，当前研究普遍认为电弧本身不够稳定：沉积层磁场、气流和表面形貌都对电弧形态有显著影响。同时，丝弧之间的强耦合使材料添加和热输入匹配非常严格。电弧稳定性和材料传递模式是电弧增材制造的核心任务，打破传统电弧增材制造中丝弧之间的强耦合是解决上述问题的根本途径。  西安交大魏正英教授金属增材制造科研团队研究比较了电弧增材GMA-AM（气体金属电弧增材制造）、激光-GMA混合制造、旁路耦合WAAM、气体钨丝电弧（GTA）增材等技术，提出一种新型熔滴+电弧增材制造方法（DAAM），实现了铝合金部件的高质量和高效率制造。  熔滴+电弧增材制造实验平台  在DAAM系统中，团队设计了一种特殊的熔滴发生系统来取代传统的送丝系统，使材料添加过程和弧热输入过程成为两个独立的部分。该研究采用变极性气体钨弧（VP-GTA）作为热源，选用2219铝合金作为沉积材料，首先分析了熔滴生成过程和熔滴+电弧沉积特性。然后提出一种热输入策略，实现具有良好形貌的薄壁构件的制备。在此基础上，研究了微观结构分布和晶粒形貌。最后，研究了不同工艺条件下的拉伸性能和断裂特性。 电弧增材制造2219铝合金薄壁件 DAAM薄壁样品典型晶粒形成示意图 相关研究成果以《一种新型的铝合金熔滴+电弧增材制造方法》（A novel droplet + arc additive manufacturing for aluminum alloy: Method, microstructure and mechanical properties）为题发表在增材制造顶刊Additive Manufacturing上。文章第一作者为西安交通大学机械工程学院硕博连读博士生贺鹏飞，作为新工艺平台的设计与研制及工艺负责人对新工艺研制成功做出了突出的贡献。  近年来，西安交通大学魏正英教授金属增材制造团队先后研究了多物理场耦合的金属增材过程的传热传质增材成形机理，对光/粉末耦合机制、熔滴与超常熔池冶金动力学行为进行研究，分析金属增材制造中熔化特性及凝固宏观形貌和微观组织特征；分析了多重热循环中应力变形机制，对金属增材形—性的一体化进行调控机制研究；研究了金属增材制造精度控制、性能预测和可视化测量反馈控制技术，利用自主研制的SLM平台进行了航天的金属选区融化技术研究。 针对轻质铝合金激光增材高效成形的难点，团队成功研制了颗粒增强铝基复合材料熔滴/电弧高效增材制造技术与设备，并建立了熔滴复合电弧3D打印成形系统和动态监视反馈的主动控制软硬件系统，实现了耐磨陶瓷颗粒增强铝基复合材料构件的熔滴/电弧高效增材制造。 论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221486042200745X 注：本文部分内容参考西安交通大学新闻网。欢迎转发 主编微信：2396747576; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.2023首篇Nature：哈佛大学多材料螺旋3D打印新方法 2.高性能铝合金3D打印粉末之宝航多级别材料与应用场景 3.视频：3D打印一站式软件如何完成结构优化、支撑设计与仿真并加快制造效率 4.为特殊金属和特种陶瓷开辟一种可行的3D打印解决方案

随着新型汽车和新能源汽车的发展，人们对汽车的舒适性和安全性要求逐步提高，同时为了降低汽车能源消耗，有必要在汽车零件开发过程中实现复杂结构零部件的轻量化结构设计。近年，德国奥芬堡应用科学大学的科研人员研究了使用衍生式设计和纤维增强增材制造技术对汽车零部件进行轻量化设计制造，相关研究成果在“第32届CIRP设计大会”上被报道。   原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212827122006722 近年来，增材制造技术（AM）发展迅速，新工艺和新材料不断涌入汽车航行业及新兴市场，越来越多的成功案例克服了以前有限的材料选择和材料性能低等。这种新发展的一个例子是材料熔接层制造(FLM)，FLM工艺的优点是简单且便宜。此外，与昂贵的金属粉末相比，塑料丝的材料成本要低得多。然而，使用这种工艺制备的零部件具有强度低等缺点，可以添加短纤维来克服这些问题，通过添加长纤维可以实现更高的强度增加。衍生式设计可用于开发根据特定标准（例如，轻量化、强度、韧性）优化设计的组件。这项研究主要聚焦汽车行业中衍生式设计与纤维增强增材制造相结合的实际案例。 应用实例为赛车后轴上的A型摆臂，A型摆臂需要连接到后轴的控制臂上，它与控制臂一起提供了轮架的垂直导向，从而产生来自轮架的拉力和压缩力。图1中粉红色区域代表衍生式设计的第一步，是开发的A型摆臂最大可能设计空间。由于A型摆臂为轴对称构件，设计空间只使用A型摆臂的一半。选择控制臂和轮毂载体的连接点作为保留的特征，指定荷载工况下的设计空间如图2所示，这个工况下会出现两种负载情况，分别是受到4800N的拉力和4800N的压缩力。由于A型摆臂是由两个销子连接到控制臂上，力在这些方向会发生作用，除力外还应考虑安全系数。 通过迭代优化A型摆臂的结构，采用收敛建模的方法进行精细化设计，如用折叠面的方法对边缘进行平滑处理、对某些地方进行轻微加固。图3为应力视图和内部2D视图的初步设计，为达到低重量高性能组件的制备，设计的零部件呈细丝状结构(图3a)。最大应力为52.29MPa，出现在控制臂的两个引脚附近。另外在红色区域的中间支柱边缘(图3b)，只有少量的纤维可以连续地铺设在支柱中。由于在支柱中出现高应力，因此在重新设计时对支柱进行加固，以便能够嵌入更多连续的增强纤维。最终的几何形状如图4所示，共有2.42立方厘米的连续增强纤维嵌入在A型摆臂的几何结构中。 拉伸试验在静态试验机上进行，图5是A型摆臂拉伸试验的夹具。由于设计的夹具导致A型摆臂只能承受一个销的拉应力。根据所进行的拉伸试验，最终最大拉伸力Fmax=4110N，延伸率dL=1.6mm，该力高于计算的FZ=2853N，安全系数为S=1.44（图6）。这项研究可以明显表明通过衍生式设计可以优化汽车组件结构（图7）。   图1 带轮托的A型摆臂空间设计 图2 荷载案例1(左)和荷载案例2(右)的设计空间。 图3 A型摆臂几何结构初步设计：（a）有限元分析应力图；（b）内部2D视图  图4 A型摆臂的最终几何形状：（a）增强后的重新设计实体视图；（b）纤维改进的零件内部2D视图图5 A型摆臂拉伸试验用夹具:a)带夹具的A型摆臂，b)测试装置中夹紧的夹具。图6 最终几何形状的零件力学性能图7 A型摆臂的原件和结构优化后的零件 总之这项研究与传统制造工艺相比，衍生式设计和增材制造的相互结合可以显著降低零部件的成本和重量。在衍生式设计中，纤维添加的方向以及纤维的数量对力学性能具有巨大影响，可以制备出承受高力的汽车组件。在拉力试验机上测试组件时，只能证明安全系数为1.44。因此需要进一步提高构件中的纤维含量以提升力学性能。然而也有迹象表明，衍生式设计软件中对长纤维的考虑目前还没有充分实现，弥补这一缺陷对于后续的研究工作具有相当重要的意义。 欢迎转发 主编微信：2396747576; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.五千余字国外测评：中国碳纤维3D打印机，性价比高，可批量生产 2.2022年8款国内市场可以买到的桌面型碳纤维复合材料3D打印机 3.国产3D打印数据准备软件重磅发布新版本，助力2万用户效率提升 4.中科大提出热固性材料新型3D打印方法

1. Relativity  Space总结第一次3D打印火箭飞行收获   Relativity  Space Terran 1于北京时间3月23日11点30分左右发射升空，近日该公司宣布了这次发射实现的重要进展： 西方第一枚以甲烷为燃料的火箭飞越了100公里的卡门线进入太空，全球首枚来自中国公司。 第一个几乎完全3D打印的火箭通过Max-Q（火箭的最大压力）阶段，证明 3D打印制造火箭结构是可行的。 第一个甲烷轨道级火箭在西方成功完成第一阶段飞行、主发动机关闭和第二阶段分离。 西方甲烷燃料轨道火箭在真空飞行期间首次进行二级点火尝试，收集了有史以来的首次飞行数据。 持续的数据审查，并将为未来的火箭带来经验，包括Terran R。 2. Nano Dimension对Stratasys提高收购报价 3月22日，Stratasys发布消息称已拒绝Nano Dimension在3月初提出的以每股18美元的现金收购后者剩余股份总代价约为11亿美元的收购邀约。   随后，Nano Dimension提出以每股19.55美元现金的修订报价，对Stratasys剩余股份的收购将花费前者12亿美元，比上次报价上涨9%。该报价较截至2023年3月3日的收盘价溢价 37%，较公司30天成交量加权平均价溢价40%，较60天成交量加权平均价溢价51%。自 2022 年 7 月以来，Nano Dimension一直是Stratasys的最大股东，目前拥有 Stratasys约14.5%的流通股（完全稀释后为13.7%）。 3. EOS不减慢打印速度实现无支撑金属3D打印 在大多数情况下，无需支持的3D打印是通过大幅减慢打印过程或通过预先计算构建并解决特定几何形状的特定区域来实现的。EOS推出的是一种新软件解决方案，并在今年的RAPID+TCT活动中发布了Smart Fusion，它不仅能够避免添加支撑，它还涉及更大、更重要的过程质量控制问题。 EOS由 316L 材料 3D 打印而成的无支撑定子环 使用 EOSTATE ExposureOT监控系统，可以捕获熔池的辐射，Smart Fusion 可以自动检测过热情况，然后调整后续层的工艺参数。换句话说，EOS开发了一种工具，可以以自动化方式完全改善构建结果，而且是在完全不减慢设备建造速度的情况下实现这一目标。 4. 韩国研究人员开发出一种新的金属3D打印系统 来自韩国的研究人员新近开发了一种新的金属3D打印系统，涉及使用线材和电弧等离子体来实现制造。与常规不同的是，他们能够精确调整这个过程，充分利用液态金属的表面张力，从而可以在任何方向上进行非常精确的沉积。此外，沉积的金属具有细晶微结构，部件具有高强度。 新工艺改善了电弧增材制造的表面质量 大多数线材沉积金属3D打印的零件往往非常粗糙，需要使用CNC铣削才能达到较好的表面质量，但使用该工艺可以获得精细的结构和非常好的表面质量。 该系统当前还处于研究阶段，尚未商业化。 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.人族火箭发射升空，即是3D打印技术大规模应用的重要里程碑 2.执着于高精度 | 先临天远发布“小个头”计量级手持三维扫描仪 3.铂力特财报分析：2022年营收9.18亿元，加工服务占比超50% 4.重磅：《增材制造工程技术人员国家职业标准》颁布

导读：本期要介绍的是一款相比当前市场上的其他产品具有不同设计风格和考虑因素的金属3D打印机，能够帮助用户更多理解金属3D打印的流程和注意要素，技术内容位于文章后半部分。   近年来，对于粉末床激光熔融金属3D打印技术一直在强调大尺寸、多激光，它虽然在一定程度上反应了厂商的研发水平，但对大尺寸的需求在整个应用场景中仍然属于少数。科学研究是本领域的一个重要细分市场，3D打印技术参考在近期也报道了国内厂商对此所做出的贡献。需要指出的是，科研本身对金属3D打印机制造尺寸的要求并不需要特别大，而是需要关注一些关键因素：参数开源，设备打印的均一性、稳定性要好，制造质量要可重复，对制造的零件所测试的数据要值得信赖，在此基础上最好还能低成本使用，等等。 对于实验室来说，占地空间小，精致且可靠的装备无疑具备吸引力。除国内厂商之外，3D Systems在金属3D打印领域也推出了高质量的装备，并应用在航空航天、医疗、汽车、核能等行业，是金属3D打印领域重要的参与者。面向科研领域，其推出了创新的小尺寸DMP 200金属3D打印机。尤其值得注意的是，该设备沿袭了该公司工业机的设计元素，对于实验室应用来说，具有极大的吸引力。人员、在线监控、质量保证、验证和流程控制等，获得可重复和可认证的优质金属打印部件，这款创新的小尺寸DMP 200金属3D打印机有哪些不一样？ 除开源参数之外，以下介绍的内容均是有别于当前绝大多数其他厂商设计风格、但极符合实验室应用特征的信息。 设备参数开源，允许调节参数  DMP Flex 200金属3D打印机成形尺寸为140 x 140 x 115mm（高度包含基板），配备500W激光源，可实现出色的精度、可重复性和极佳的表面质量（最高可达 5μm），能够制造复杂细节和薄壁结构。设备参数开源，允许用户调试参数是基本的要求，可以打印钴铬、钛合金、不锈钢、高温合金及其他多种材料。 专利滚筒/压实系统  专利滚筒/压实系统，几乎可以处理任何粉末规格，如宽范围颗粒粉末：8um<d50<9um<d90<16um，支持使用更小的颗粒，这有助于实现优质的特征细节和更薄的壁厚。 封闭式清洁  粉末在清理过程中采用全密封吸粉而不是敞开式清粉，可在不暴露于氧气的情况下回收和重新装载粉末，减少粉末飘散；可在在惰性气体条件下对构建室进行清洁。这种设计，对实验室清洁非常友好。 密封装载  粉末和基板的装载与取出均在密封条件下操作，为此专门设计了中转仓（可旋转）。构建板采用夹紧机制取代螺栓固定，装卸更为方便。建模板和粉末容器均通过气闸进出构建室，可避免接触粉末并防止氧气进入构建室。  独特设计小尺寸成形空间  DMP Flex 200本身的成型尺寸为140 x 140 x 115mm，但对于一些贵金属、稀有金属而言，材料极为昂贵；或者对于新合金配方，材料的量很可能并不多。这台设备专门设计了一个20毫米深x20毫米直径的微型供粉缸和成形缸，非常适合材料研究人员和学术研究部门，可以帮助他们测试和开发新合金配方或探索加工昂贵稀有的材料，它能将需要的最小粉末用量减少50倍。   简化工作流程  3DXpert®是DMP Flex 200随附的金属增材制造一体化软件解决方案，可确保高质量优化打印的简化和可重复流程。该软件使用户可以对从设计到制造的整个工作流程进行全面控制，从而在短时间内制造出优质部件。在3D打印技术参考看来，高校实验室在空间占地方面往往需要进行特别注意，设计紧凑、精致的装备无疑能解决实际的困难；同时，全流程无粉末暴露的设计，也尽最大可能避免爆炸、吸入以及实验室污染等危险因素；独特的小粉缸在3D打印技术参考看来确实小了一些，但为何采用这种设计还需要倾听厂商的介绍；此外需要注意的是，3DXpert这款软件已经备受关注，设备能够自带这款软件，无疑可以让国内用户体验到其不同于当前普遍使用的其他软件所带来的设计、支撑添加以及工艺设置体验。  无论如何，这台设备相比当前市场上的其他产品具有不同的设计风格和考虑因素，能够帮助用户更多理解金属3D打印的流程和注意因素，对于科研来说确实有吸引力，非常值得观看该公司对这款设备的进一步解读。扫码预约观看研讨会，值得期待。 主编微信：2396747576; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.2023最新金属与非金属增材制造技术全景图（中文版） 2.重磅分享（一）：航空航天增材制造批量生产面临的挑战与解决之道 3.2021-2022，铂力特多次支撑高校用户发布论文 4.参数开源｜助力国家重点实验室取得众多金属3D打印研究成果

 有机硅弹性体对热、化学试剂、风化、臭氧、湿气和紫外线辐射等环境极为耐受，因此被广泛用于制造电子设备、汽车、飞机和医疗设备等领域相关产品。有机硅弹性体在医疗设备中使用多年，其应用包括嵌入式传感器、柔性电子设备、软机器人等。 有机硅结构可以通过使用传统技术（如模塑）或先进技术如软光刻和3D打印制造。然而，由于液态有机硅预弹性体的界面行为带来的挑战， 3D打印的有机硅通常质量不佳。这些挑战可以通过使用嵌入支撑材料来部分解决，该材料在平移打印喷嘴周围流动，同时将沉积的墨水捕获在空间中，从而为打印结构提供稳定性。然而，即使在这样的稳定条件下，打印油墨与其支撑介质之间的界面张力也会在打印结构固化之前导致其变形和破裂。用添加剂改性有机硅墨水可以使3D打印结构保持稳定，但使用未改性的有机硅油墨进行3D打印仍未得到研究。在不修改油墨的情况下实现高质量有机硅3D打印的一种途径是通过使用化学性质与其稳定油墨相似的支撑材料来消除界面张力的破坏作用。因此，迫切需要开发化学性质类似于聚（二甲基硅氧烷）(PDMS) 油墨的支撑材料。 来自佛罗里达大学的研究人员开发了一种可3D打印精确、复杂精细结构PDMS有机硅弹性体的方法，其利用了在与有机硅油墨接触时具有不明显界面张力的支撑材料。研究人员将该方法称为超低界面张力增材制造 (AMULIT)，支撑材料是一种填充的反相乳液，由硅油连续体中的液滴组成。相关研究成果于3月23日发表于Science杂志。 研究人员发现，支撑材料和墨水之间的超低界面张力能够打印直径小至 8μm的特征，通过调整这种支撑材料的弹性和流动特性实现了高性能打印，能够制造如脑动脉瘤模型和功能性三叶心脏瓣膜这样的复杂结构。3D打印技术参考注意到，该团队3D打印出的心脏瓣膜模型的功能表明这种结构可能具有足够的柔顺性和耐用性。   3D打印脑动脉瘤模型 3D打印主动脉心脏瓣膜模型能泵送液体 通过使用几种不同的商用油墨配方来打印各种结构，研究人员证明了AMULIT技术不需要专门的墨水。通过机械测试，发现使用AMULIT生产的3D打印结构比模制结构更具可扩展性，并且同样坚固；还发现这些结构在宏观尺度和微观尺度粗糙度上具有光滑的表面质量，这得益于墨水和支撑介质之间的低界面张力。 总的来说，超低界面张力3D打印技术可用于制造与生物材料设计和手术模拟器相关的复杂硅胶结构，并引入了扩展使用其他材料打印的可能性。 文章参考：www.science.org/doi/10.1126/science.ade4441 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： 1.3D打印为制造高质量难熔合金提供多种有效解决方案 2.用好设备，解决问题 | 三维扫描助力轮船制造企业增强综合竞争力 3.国产3D打印数据准备软件重磅发布新版本，助力2万用户效率提升 4.设计之春 | 3D打印能为设计师提供哪些材料和创意选择

中南大学粉末冶金国家重点实验室于1989年经国家计委批准依托于中南大学进行建设，1995年通过国家验收并正式对外开放运行。实验室立足于服务国家重大战略和经济建设对新材料的重大需求，为我国重点战略提供了上百种特种粉末冶金材料，是我国粉末冶金高层次科研、人才培养与合作交流的综合基地。2015年，基于前沿增材制造新材料的研究需求，中南大学粉末冶金国家重点实验室引入了华曙高科FS271M设备——这是华曙高科发布的首款金属增材制造设备，同时也是售出的第一台。引入7年来，这台设备助力该实验室承担了10余项国家重点研发计划、国家自然科学基金等国家项目，进行了铝合金、钛合金、难熔金属合金等多种类金属材料研发，发表增材制造相关的学术论文80余篇，在新材料科研领域取得突破性进展，在国际上处于先进水平。 01参数开源——助力科研 中南大学粉末冶金国家重点实验室博士生导师陈超副教授指出，“我们通过调研发现，当时进口品牌的3D打印设备都是采用闭源系统，如果需开发新材料或更改烧结参数，就必须另外支付高额的参数包购买费用，无法实现科研个性化。而华曙高科设备的开源性能让我们根据需要，选择更多更合适的工艺参数，这也是我们决定与华曙合作的首要原因。” 2015年，中南大学粉末冶金国家重点实验室引入华曙高科首台金属增材制造设备FS271M，用于新材料研发项目。7年来，始终稳定运行的FS271M设备成为中南大学粉末冶金国家重点实验室科研攻关、新材料研发的“坚实后盾”。 陈超教授（图左）在FS271M设备前与学生讨论新材料研发项目 首先，FS271M开源参数可灵活调整，充分满足了研发人员在研发过程中根据打印实况多次调整分层厚度、激光功率等参数的需求； 其次，FS271M高稳定性确保了在多批次重复打印时成形样件综合性能的一致性，使新材料在强度、屈服度、塑性、光滑度等方面达到需求，最大程度确保了实验数据的准确性； 第三，其光斑大小可调整，具备的精细小光斑契合了科研人员对于成形精细度的要求。 与此同时，本地化售后服务和专业培训，以及华曙高科创始人、董事长许小曙博士在增材制造领域深厚的技术沉淀，让中南大学粉末冶金国家重点实验室对与华曙高科的合作充满信心。 027年研发，硕果累累 一直以来，铝合金、钛合金等轻合金材料以其质轻、高比强、抗腐蚀等优异性能，广泛应用于航空航天、轨道交通、汽车等领域的轻量化结构。但实际应用于增材制造的合金种类非常少，难以满足承重、耐热等复杂服役环境对合金构件的迫切需求。因此，亟需开发兼具良好成形性与强韧性的增材制造合金。 中南大学粉末冶金国家重点实验室陈超教授团队，在FS271M设备上开展了一系列研究工作，在开发增材制造高强耐热合金材料难熔金属材料方面取得重要进展——研发的铝合金、钛合金、难熔金属合金等多种类金属材料性能优异，在国际上处于先进水平，并承担了国家重点研发计划、国家自然科学基金等国家项目10余项，发表增材制造相关的学术论文80余篇。 中南大学粉末冶金国家重点实验室与湖南湘电动力有限公司，在FS271M设备上联合研发一体成型铝合金大热流密度电机壳体 03面向科研——升级设备 2020年，华曙高科发布了FS271M全面升级换代产品——FS273M, 它承袭了FS271M 的开源和优良品质，增加了双激光配置，并专为科研用户开发了大小缸配置。其中小缸进行材料开发，大缸进行零件试制，左右激光光斑一大一小，光斑尺寸连续可调，不仅能帮助科研用户降低使用成本，还能达到最佳打印效果。 “随着近年来技术发展，3D打印已经成为了一种不可缺少的材料加工方法，今后我们仍然有许多研发工作值得去探索：一方面要开发适合3D打印的材料体系，根据3D打印技术特点去调整材料成分，使其更适合3D打印并获得更优异的性能；另一方面，多材料3D打印、梯度3D打印都是未来发展的大趋势。”谈及下一步研发方向，陈超教授表示。未来，华曙高科将继续与中南大学粉末冶金国家重点实验室等高校科研用户精诚合作，支持全球高校科研用户在新材料研发等领域不断深入研究，充分发挥金属增材制造技术优势，提供更多技术支持，助力开发更多具有参考价值的研究成果。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.与Oqton合作，华曙高科将使激光粉末3D打印流程高度精简 2.比哈佛难进！中国3D打印设备商企业入选微软加速器创业加速计划 3.北理工院士团队：采用国产多激光金属3D打印装备制备出高铁刹车盘 4.美陆军新授予1亿美元用于地面部队3D打印和数字化改造，警惕差距拉大