4月24日是中国航天日，在本月央视CCTV 9播出的一档记录节目——《下一站，火星》中，节目在人类探索外太空历史的大视野下，以"天问一号”的飞行历程为线索，梳理出中国首次火星探测任务的缘起、研制历程及目标，涉及多个重要器件的研制过程。根据此前中国航天科技集团官方的消息，航天五院开发的3D打印自支撑晶格结构在天问一号探测器及祝融号火星车上成功应用；航天科技集团六院则将3D打印技术用于7500N变推力发动机最终相关零件的制造。除此之外，业内知名的服务商也曾对外公布参与了“天问一号”研制。3D打印技术参考发现，央视纪录片中特别报道了7500N变推力发动机的研制过程，这是我们第一次以记录的形式“窥见”它的神秘色彩。本文介绍的重点也在于此，这也是中国航天日特别报道的第一篇。 火星着陆的七八分钟，要经历高速进入火星、大气高温灼烧、超音速开伞、悬停避障等等一系列复杂动作。为了保证着陆安全，中国各地的航天工程师齐心合力，协同共建。其中西安的团队（航天六院）负责着陆器的刹车装置——变推力发动机。当天问一号下降到距离火星100km的高度，环绕器和着陆器分离。为使着陆巡视器降低运行速度达到着陆要求，作为着陆巡视器主发动机的7500N变推力发动机发挥关键作用，为着陆巡视器动力减速、悬停避障和缓速下降等软着陆任务提供轨控推力。 7500N变推力发动机开机，动力减速、悬停避障和缓速下降 这种发动机在探月工程中曾多次使用，嫦娥三号、四号、五号落月的最后阶段，都是靠这种发动机反推实现减速和悬停的。但仅仅几年过去，发动机的样子已经完全不同。探月工程使用的变推力发动机高达1.4米，但火星着陆器布局受限，给变推力发动机留的空间只有半米多，必须缩小身形，但技术指标却不能降低。虽然基本原理一样，但改进工作与研制一台新的发动机几乎没有区别。从总装布局到系统参数都要大幅改变，从理论验证到反复试车，每一个流程都必不可少。探月的发动机研制了八年，而天问一号的这个发动机包括验证到交付使用了仅四年。 探月工程和天问一号7500N变推力发动机对比 探月工程和天问一号7500N变推力发动机对比 制造过程中，改进型7500N变推力发动机与以往7500N发动机的性能和推力一样，但重量和体积只有以前发动机的三分之一，结构也更加优化、紧凑。发动机的对接法兰框还首次采用3D打印技术，“一次打印成型”避免大余量去除原实心棒材或锻件引起的变形，也保证了发动机与总体对接的质量稳定性。 天问一号着陆巡视器成功着陆 在3D打印技术参考最新的航空航天案例介绍中，NASA和Aerojet Rocketdyne的研究人员明确表示，与过去制造零件的方式相比，3D打印能够增加可负担性、缩短交货时间并大大提高系统性能。实际上，这项价值几乎被所有的航空航天制造商所认可。《下一站，火星》栏目在对7500N发动机的介绍中上不可能提及一项制造技术，但研制人员却明确标表示，与过去探月工程的发动机相比，研制时间足足缩短了4年，这无不让我们遐想是否有更多器件使用了3D打印，即使并未用来制造最终零件，但是否有可能用来进行原型制造，来加快设计迭代呢？ 天问一号火星探测器标注图（来自微博网友WLR2678） 在3D打印技术参考对中国民营航天的代表——深蓝航天和星河动力的专访中，双方都将3D打印技术应用到了相关产品的研发和制造中。深蓝航天雷霆-5液氧煤油发动机从方案设计到整机试车仅仅用时8个月，3D打印技术的应用加速了设计-制造-设计的迭代；星河动力则在“边界”系列轨姿控动力系统设计之初就将3D打印方案纳入考虑，3D打印使产品实现了轻量化、个性化、一体化、复杂化的总体性能提升。 更短的研制时间，更小的体积和重量，维持不变的性能和推力，天问一号的7500N变推力发动机在研制过程中是否更多的使用过3D打印技术，势必要等待以后解密。目前已公开的相关研究中，其推进剂贮箱采用了7055高强铝合金通过搅拌摩擦焊工艺制造，该工艺近些年来也被发展成了一种增材制造技术。 终归，在天问一号的研制过程中，金属3D打印技术确实发挥过重要作用。 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： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.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 3.专访 | 3D打印技术如何助力深蓝航天快速成功实现火箭垂直回收 4.专访 |中国民营航天星河动力将3D打印技术用于火箭发动机制造

铝合金常被用于航空航天承力部件，其高温力学性能对于飞行器的飞行安全至关重要。基于粉末床的激光增材制造铝合金已经在该领域实现了很多重要应用，因此，亟须建立LPBF成形铝合金组织与高温力学性能之间的映射关系，进一步探索合金组织-高温性能一体化调控机理，对提升其在航空航天等领域的服役安全性和稳定性至关重要。 围绕如何提升激光增材制造AlSi10Mg成形件的室温/高温力学性能，南京航空航天大学顾冬冬教授团队与成都飞机工业（集团）有限责任公司，研究了成形方向对LPBF成形AlSi10Mg合金冶金缺陷、显微组织、室温/高温力学性能、疲劳性能的影响规律，揭示了LPBF成形AlSi10Mg合金疲劳裂纹的扩展机理，为提升LPBF成形AlSi10Mg的综合服役性能提供理论指导。相关研究在《中国激光》学术期刊刊登，并以封面文章发表。 封面解读 封面呈现了激光粉末床熔融一体化成形铝合金复杂构件及铝合金标准疲劳试样的过程。激光粉末床熔融技术为高性能复杂铝合金构件的短周期、净成形制造提供了新的技术途径。 研究团队通过激光粉末床熔融技术制备AlSi10Mg构件，研究了基于成形方向调控的铝合金组织演变对室温/高温静力学性能影响，探究了激光增材制造AlSi10Mg构件的疲劳等动力学性能，实现了铝合金构件的材料—组织—性能一体化激光高性能制造。成形方向采用水平成形方式（拉伸、压缩、疲劳等载荷平行于试样铺粉方向）和垂直成形方式（载荷垂直于试样铺粉方向）[图1(b)]。LPBF成形AlSi10Mg疲劳试样如图1(c) 、(d)所示。图1（a）LPBF成形过程；（b）垂直、平行与铺粉方向的成形试样示意图；（c）LPBF成形AlSi10Mg柱状试样；（d）标准疲劳试样图2 不同方向成形试样高温拉伸性能柱状图。（a）100 ℃；（b）125 ℃；（c）150 ℃；（d）175 ℃图3 垂直方式成形试样疲劳性能。（a）光滑试样的疲劳S-N曲线（R = 0.1、Nf = 107）；（b）疲劳裂纹扩展速率da/dN随应力强度因子范围∆K关系曲线  主要结论 1)垂直方式成形试样的截面显示了不同方向的熔池形态，熔池主要呈椭球形和半圆柱形，熔池宽度约为100μm水平方式成形试样截面的显微组织显示，沿成形方向的熔池呈典型的鱼鳞形态，熔池深度为30~80μm。不同方向成形柱状试样截面上的熔池边界较为清晰，但显微组织差异较大:垂直方式成形柱状试样的截面呈半圆柱形熔池形貌，而水平方式成形柱状试样的截面呈层状结构。这归因于LPBF工艺逐层累积、熔池逐层熔凝的特性。 2)垂直方式成形试样的压缩强度低于水平方式成形试样。在压缩过程中，垂直方式成形试样的裂纹扩展路径比较简单，而水平方式成形试样的裂纹扩展路径较为复杂，因而后者具有更高的压缩强度。温度和成形方向均会影响LPBF成形AlSi10Mg合金的拉伸性能:随着温度升高，所有试样的强度都呈现递减的趋势，而延伸率则逐渐升高；水平方式成形试样的强度均高于垂直方式成形试样。由于LPBF铝合金熔池边界的粗晶特征，熔池与层间结合成为影响材料拉伸性能的最主要因素。在拉伸试验过程中，拉伸载荷的方向与垂直试样层间位置垂直，熔池边界粗晶区的裂纹在应力影响下更易形核扩展；而水平方式成形试样的拉伸载荷平行于层间位置，粗晶区对裂纹扩展的影响较小，故水平方式成形试样具有更高的拉伸性能。 3)LPBF垂直方式成形AlSi10Mg合金试样的疲劳强度为151.25MPa；经历107次循环后，合金的疲劳强度有较大损失，强度下降原因是疲劳性能对孔洞等缺陷比较敏感。LPBF成形AlSi10Mg合金的疲劳寿命为2.1×105周次，疲劳裂纹扩展门槛值ΔKth为0.981MPa·m1/2。 总结 研究采用激光粉末床熔融高精度增材制造技术，探究了不同成形方向对AlSi10Mg合金室温/高温静力学性能的影响，系统探究了激光增材制造AlSi10Mg构件疲劳性能，揭示了基于成形方向调控的铝合金组织演变对力学性能影响机制，优化了激光粉末床熔融成形AlSi10Mg疲劳性能，实现了铝合金材料—组织—性能一体化高性能制造，为激光增材制造铝合金在航空航天等领域的应用提供了科学基础和理论指导。 ✦ 课题组介绍 ✦ 南京航空航天大学江苏省高性能金属构件激光增材制造工程实验室于2017年由江苏省发改委批准成立，由顾冬冬教授担任实验室主任。团队主要从事激光增材制造材料设计制备、装备研发、软件集成、智能工艺、性能调控及应用验证等方面研究。 团队近五年在工程、制造、材料、应用物理等领域国际期刊上发表SCI论文100余篇，JCR一区期刊论文70篇，9篇入选ESI高被引论文。由德国Springer出版英文专著1部，申请/授权国家发明专利40余项、PCT国际专利4项。主持国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划、装备预研共用技术重点项目等国家及省部级项目30余项。 ✦ 通讯作者简介 ✦ 顾冬冬，南京航空航天大学教授、博士生导师，基础科研与人文社科处处长，《中国激光》副主编。国家“万人计划”科技创新领军人才，教育部“长江学者奖励计划”青年学者，国家“万人计划”青年拔尖人才，国家自然科学基金优秀青年科学基金入选者，德国Fraunhofer激光技术研究所洪堡学者。以第一作者/通讯作者在《Science》发表论文：“Material-structure-performance integrated laser-metal additive manufacturing”（Science 2021, 372, eabg1487）。以第一完成人获江苏省科学技术奖一等奖、教育部自然科学奖二等奖、空军“创新杯”科技创新大赛优胜奖、德国Fraunhofer–Bessel研究奖、英国物理学会高被引中国作者奖、爱思唯尔“中国高被引学者”。注：本文内容受《中国激光》授权。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.材料–结构–性能一体化增材制造 | 顾冬冬教授发表南航首篇《Science》论文 3.最新：体积3D打印再次登上《Science》封面 4.突破：NASA开发出一种新型超高性能3D打印合金，耐温1093℃

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

Aerojet Rocketdyne（洛克达因）被公认为是美国航空航天和国防领域的领导者，主要服务于导弹、太空探索、国防和军备市场。其知名项目包括为NASA阿尔忒弥斯重返月球计划开发太空发射系统（SLS），以及为美国高超声速武器提供超燃冲压发动机等。 值得注意的是，在其最新的宣传中，洛克达因均将3D打印技术用于以上两个项目的相关研究和制造中。 为最新高超声速武器3D打印超燃冲压发动机，零件数量减少95% 2022年3月中旬，美国成功测试一枚高超声速导弹，但因目下皆知的局势原因未及时公布消息。这枚由洛克希德·马丁公司生产的高超音速巡航导弹从B52轰炸机上发射，以大于5马赫的速度飞行，飞行高度超过19812米，飞行距离超过482.8千米。该超声速导弹由Aerojet Rocketdyne超燃冲压发动机提供动力，而该发动机的制造采用了3D打印技术。 洛克达因表示，通过使用创新的制造技术和材料，他们不仅提高了产品性能，同时大幅降低了成本和开发时间。而在此次测试中所使用的超燃冲压发动机因使用3D打印技术，使零件的数量相比此前X-51A Waverider（美国另一款高超声速武器）的发动机零件减少了95%。 再生冷却薄壁夹层结构 超燃冲压发动机的功能要求其采用再生冷却热防护技术，即燃烧室外层需要覆盖精密流道，以实现燃料对燃烧室的冷却，因此其结构非常复杂。采用传统工艺制备，需要将其分解成数量众多的零部件、加工成型后经由复杂装备得到，由此，复杂的装配尺寸链传递将直接导致相关零部件需要具备非常高的加工精度，而且加工与装配消耗的时间也将导致燃烧室制备周期相对漫长，此外大量的零部件装配势必引入较多的附加质量，这些无效质量将使整台发动机的有效推重比降低。 超燃冲压发动机测试过程 这种特殊的结构特点非常适合采用3D打印进行一体化制造，这也是零件数量大幅减少的原因。同时，也为更好的气动热性能、制造的可负担性、可扩展性和快速制造创造了条件。实际上，不仅洛克达因，其他多个国家都在采用3D打印技术开发适用于高超声速武器的超燃冲压发动机。 为 NASA 3D打印太空发动机关键部件，质量、尺寸、成本均大幅降低 除了武器装备，洛克达因还为太空任务提供服务。本月，该公司透露使用金属3D打印技术制造了更小更轻的飞行器关键部件。最新公布的这个案例是阿尔忒弥斯计划的一部分，所制造的部分被称为“四重”反应控制系统，包括四个单独的推进器，能够控制航天器在飞行过程中的滚动、俯仰和偏航。该部件最初是为阿波罗任务创建，已有60年历史，项目团队希望重新设计并采用增材制造以提高效率。Aerojet Rocketdyne团队希望使推进器更可靠，减少整体零件数量，使它们更易于组装和维修，同时还要减轻重量。 公司航空航天工程师兼任务架构师表示，在整个阿波罗计划期间，美国宇航局生产了650多个这种推进器来支持六次登月，花费了巨额资金，然而对于所有复杂的任务，越是负担的起，确保完成的机会就越大，而金属3D打印在此方面发挥了关键作用。 四推进器模块传统与现代的设计 重量减轻可以降低发射成本，同时还允许在飞行器上放置更多组件，从而可能延长服务期或提高其任务能力。而易于组装则将降低制造成本，特别是可能面临整体项目时间表经常被压缩的情况，同时由于组装工作通常需要在洁净室环境中进行，因此易于组装非常重要。 零件数量的减少使公司更容易迭代新设计，这也意味着需要制作的工具要少得多。这显著减少了工艺开发的时间并降低了成本，更少的零件意味着更少的流程和工艺步骤，以及更少的零件和材料之间的相互依赖性。只要3D打印步骤得到很好的控制，就可能更容易达到目标。这确实意味着将风险更多地集中在作为一项技术的3D打印上，但这可能意味着更少的紧固件、焊缝、胶水和其他材料的相互作用而导致的意外故障。 优化的喷射器模块内部结构 然而，所有因制造产生的成本都是其次，因为太空任务过于昂贵，如若部件发生损坏则需要人员在外太空修理，其中的风险可想而知。3D打印一体化设计和制造将这些可能的风险尽量排除，并能够增加器件的安全性。 Aerojet Rocketdyne在初步优化后采用IN718打印了概念模型，但由于悬垂问题，工程师不得不添加大量支撑来防止热变形，此后还需要去除支撑，这不仅增加了产品成本且对表面质量造成了影响。项目团队认为仍有大量轻量化和拓扑优化的空间，即便在重新设计过程中消除了大块不必要的材料，但仍不完美。最终Aerojet Rocketdyne选择与nTolpology为该项目的推进器进行重新设计，并由Velo3D提供制造服务。 优化的喷射器块的横截面 nTopology的技术人员对“外壳”喷射器主体的块状结构进行了进一步优化，在复杂流体端口和通道周围留下一致的壁厚，同时消除应力集中区域，并采用晶格结构填充由此产生的空隙，增加了它的强度和刚度。 Velo3D在业内以无支撑打印而闻名，且拥有独特的解决方案来减轻打印材料内累积的内应力，是少数能够成功打印大型复杂钛零件而不会开裂的金属增材制造系统供应商之一。最终3D打印的钛合金结构优化推进器在重量、尺寸、制造成本方面均大幅降低：与传统制造版本相比，质量仅有以前的1/5，尺寸减小了一半，制造成本也仅是此前的1/3。而且由于它包含的组件少得多，因此组装起来也更容易，在操作过程中发生故障的机会也更少。   实际打印的喷射器结构 实际打印的喷射器结构 项目团队人员表示，通过利用增材制造和先进的软件技术，与过去制造零件的方式相比，3D打印能够增加可负担性、缩短交货时间并大大提高系统性能。他们的下一步是演示这个概念模型，并将进行实际测试。 END 洛克达因公司在二十多年来一直致力于将3D打印技术整合到其火箭发动机、导弹和战术防御系统的生产过程中。公司的增材制造团队使用GE旗下Concept Laser以及EOS和Velo3D的装备来满足3D打印制造需求。洛克达因高级项目经理在2020年就表示，公司多年来不断加深对3D打印材料、工艺及设计的理解，掌握不同系统组件使用温度范围（-254~3316℃）内的材料特点，彼时已开发了至少11种合金；其他还包括如何依赖设计实现组件整体、一体化制造，从中节省成本、加速设计迭代。 注：视频演示请查看3D打印技术参考视频号。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.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext + PM South China解锁增材智造新技能！ 3.兵器：3D打印助力巡航导弹等高超声速武器制造 4.中国日报海外版：3D打印加速中国导弹生产

近日，美国私营航空航天公司Launcher宣布将后处理系统制造商Solukon作为其除粉系统的首选供应商，后者的SFM-AT1000-S除粉机，可用于对包括发动机和燃烧室在内的大型金属3D打印火箭部件进行清粉操作。 对于大型金属3D打印零件来说，其特征首先是重而大，传统对于小尺寸零件的手工清粉将无法适用，需要一台专用的清粉机器进行自动处理；另一个特征是结构复杂，对包括火箭发动机在内的部分零件，有相当多的内置流道等易于存储粉末的空腔，人工操作可能难以灵活处理，借助能够多角度悬停的机器将比手工操作更为灵敏。除此之外，用户在进行大尺寸零件清粉操作时还面临爆炸、粉末回收以及过程可重复等问题，特别对于铜合金、铝合金粉末来说，此类材料很容易堵塞零件空腔。 为了应对其中的一些挑战，Launcher选择了Solukon的除粉系统来对其大型和重型火箭部件进行后处理。该公司的除粉系统由其专有的智能粉末回收技术（SPR）驱动，采用可调节的两轴零件旋转和有针对性的振动来自动去除3D打印零件中的多余粉末。 对于Launcher而言，SPR技术能够从复杂的通道和几何形状中完全去除未熔合的金属粉末，提高零件生产的效率、安全性和质量，同时降低成本。作为首选后处理供应商，Launcher安装了SFM-AT1000-S 除粉系统，以完全清除其火箭发动机和燃烧室中的多余粉末。 Launcher制造主管表示，自动除粉是生产过程中必不可少的一步。对于最终热处理和热等静压，零件必须清除所有粉末，这对于内部通道难以接近的大型、重型零件来说是一项特殊挑战。SFM-AT1000-S将有助于进一步自动化生产过程，实现可靠和可重复的清洁效果。 SFM-AT1000S是Solukon专为大型和重型零件设计，能够对尺寸达 600 x 600 x 1000mm、重量达800Kg的零件进行清粉处理，非常适合航空零件的后处理，如Launcher近一米高的E-2发动机燃烧室。 该系统配备了两个带有可编程伺服驱动器的无限旋转轴，可沿任何可想象的路径移动零件。组件也可以通过使用操纵杆以不同的速度向任何方向移动，而系统的可选数字工厂工具可确保除粉质量和除粉过程的自动化。 对于火箭开发来说，最具挑战性的任务之一就是制造富含狭窄、复杂形状冷却通道的燃烧室。通过3D打印，可以在燃烧室中创造出最优形状的冷却通道，Launcher选择了EOS旗下AMCM公司的M4K打印机制造了其全尺寸的E-2燃烧室，其尺寸为高85厘米、直径40厘米，与喷嘴一起被设计为整体部件，具有更高的冷却性能，同时减少了零件数量和对装配的需求。M4K打印机的成型尺寸为450 x 450 x 1000mm，配备4台1000w的激光器，这台由CuCrZr合金打印的部件因此也成为世界上最大的单一组成部分3D打印燃烧室。 虽然3D打印使火箭发动机部件在几何复杂性、成本效益和交货时间方面具有巨大优势，而且大尺寸的金属3D打印装备已经有很多选择，但部件冷却通道和内部结构的除粉问题却一直存在，这个过程复杂且耗时，像Solukon这样开发专门后处理设备的厂商还并不多。无论从操作的可便利性，还是制造的稳定可靠角度，开发专用设备都是大势所趋。 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： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.从有需求、无设备，到打印全球最大火箭燃烧室，成就航天，也成就3D打印行业 3.揭秘珠海航展上的大尺寸金属3D打印零部件背后的制造故事 4.最大尺寸达0.6×0.6×0.6m，看3D打印如何深入影响我国民营火箭深蓝航天的制造流程

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

孔隙一直被认为是金属3D打印的不利因素，这种缺陷不仅会导致致密度降低，还可能成为循环载荷条件下的裂纹萌生点，因此对疲劳寿命产生不利影响。然而，NASA喷气推进实验室（JPL）的研究团队展示了最新的研究成果，将孔隙这一不利因素充分利用，使其对3D打印的零件起到积极作用。研究分别给出了激光粉末床熔融工艺下AlSi10Mg、316L不锈钢、Inconel625和Ti6Al4V不同工艺条件下的孔隙率水平，并描述了预测多孔材料特性的模型。 按照NASA JPL团队的描述，多孔材料并非一无所用，在轻质结构、毛细管结构、通气或过滤器组件以及医疗植入物和组织工程中，材料孔隙率是必要的特征。多孔材料的另一个主要应用是两相热流体控制装置，如热管和蒸汽室。在许多应用中，多孔材料的设计是需要控制三个要素：有效孔隙半径、渗透率和孔隙率。 NASA JPL团队3D打印的具有多孔特征的试样 对于热流体应用，如果需要较大的毛细管压力差，则有效孔隙半径应较小。轴向液体流动阻力是渗透率的函数，渗透性决定了穿过显微结构的液体压降，因此决定了液体传输能力。孔隙率有助于提高导热系数、屈服应力并减轻重量。这些多孔特性以非线性方式关联，设计人员必须始终在这些竞争因素之间进行平衡，以获得应用组件的最佳设计。 JPL 团队已经提交了多项专利，其中包含这项技术的应用。研究团队还展示了采用该技术制造的3D打印实心多孔金属NASA/JPL杯垫的正反面，它可以吸走杯子下面的水分。 NASA JPL团队3D打印的具有多孔特征的杯垫 多孔材料制造最常用的方法是“烧结粉末”技术，颗粒混合物被压实并烧结在一起。然而，这种工艺制造的零件内部结构较为随机，会使零件的流体热行为不均匀。此外，几乎不可能制造出由固体和多孔材料组成的整体件。这限制了多孔材料的使用，并给包括多孔结构的设计带来了困难。原则上，SLM金属3D打印技术的使用可以克服这些问题，因为它可以完全控制多孔材料的整体结构。 目前已有许多使用SLM技术制造多孔材料的研究。报道最多的方法是通过设计和打印具有最高激光分辨率的多孔结构，这种方法通常是通过开发具有定义的晶格结构来实现的。使用这种方法制造的多孔结构已成功制造，并已被证明可实现100μm或更大的孔半径 。该技术存在两个限制：（1）孔径受到设备分辨率的限制；（2）需要构建整个多孔结构零件的模型。 采用结构设计实现的多孔结构 另一种3D打印多孔材料的方法是调整激光参数，使粉末材料不被完全熔化。使用优化的激光参数，已经证明可以生产有效孔径小于10μm的多孔材料。此外，该方法不需要对多孔部分进行详细的CAD设计，显著降低了计算成本。尽管与前一种方法相比有优势，但后一种方法产生的多孔特性和激光参数之间的关系在以往研究中并未明确。目前还没有全面的参数优化研究来了解激光参数和多孔性能之间的关系，并改进微结构的制造和设计。 通过工艺控制实现的多孔特征零件（来自KIT） JPL 团队的研究工作就在于系统解释了这些多孔结构与激光参数之间的关系。根据实验数据，有一系列的能量密度可用于为每种材料构建多孔特征。该能量密度范围存在上限和下限，在此范围之外，粉末材料要么过度熔化（导致所有孔隙率丧失），要么熔化不足（无法形成连续结构）。 通过SLM制造的AlSi10Mg、不锈钢、In625和Ti6Al4V多孔材料的实验和分析研究 为了建立能量密度和所需孔隙率水平之间的相关性，研究团队绘制了总孔隙率、激光功率和能量密度之间的关系图。研究表明，决定孔隙率的关键参数不仅仅是能量密度，还有激光功率。孔隙率在相同的能量密度下是可变的，特别是当激光功率较低时。例如，当激光功率为57-228W且能量密度相同时，AlSi10Mg的孔隙率在 26.9-12.2%之间变化。对于Inconel625和Ti6Al4V，在相同能量密度下，当激光功率小于150W时，孔隙率也是可变的。另一方面，当激光功率较高时，孔隙率几乎是恒定值。例如，当激光功率在228-342W、能量密度为20J/mm3时，孔隙率约为10% 。在其他材料中，当激光功率在相同能量密度下超过阈值时，孔隙率是恒定的。这表明当激光功率低于每种材料的阈值时，实际应用于粉末的激光功率可能不是设定值。较低的激光功率可能容易受到熔化热扰动的影响。为了减少构建误差，希望激光功率高于图中的阈值。换句话说，当激光功率超过阈值时，相同的能量密度可能会产生相同的孔隙率。 最后，使用本研究的技术已开发出了实际应用，并已成功用于两相热控制装置的制造。通过增加对如何制造和控制多孔材料的理解，可以提高使用3D打印技术制造新型多功能零件的能力。 注：研究原文已上传QQ群。 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： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.3D打印研究成果下载：花费5年、1720万欧元，提交5500个样本，专注于缺陷和工艺分析 3.爆款集结！中国3D打印机大厂纵维立方春季发布多款新品 4.3D打印复杂结构热交换器并将其一分为二

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

2021年12月7日，谷神星一号商业运载火箭于酒泉卫星发射中心发射成功，星河动力(北京)空间科技有限公司（下称“星河动力航天”）成为了国内首家掌握500km一箭多星商业发射能力、首家实现连续发射成功的民营航天企业，该公司秉持“固液并举”发展战略，同步自主研制的中大型重复使用液体火箭智神星一号在两个月后也传来好消息——主动力装置苍穹50吨级液氧煤油发动机试车圆满成功，辅助动力系统300N、50N发动机单机地面热试车，这标志着该公司中大型重复使用液体运载火箭蓄势待发。 根据此前的公开信息，我们已经了解到星河动力公司已经开始使用3D打印技术，这是实现低成本和快速研制的重要因素。近期，3D打印技术参考专访了星河动力，公司研发团队首次向媒体介绍了这项技术的应用情况。 星河动力3D打印技术应用概况 星河动力可重复使用中大型液体运载火箭“智神星一号”主动力装置“苍穹”发动机内部的一些壳体类零组件的空间结构、叶片类零组件的叶型以及推力室类零组件的流道均较为复杂，使用传统的机加工艺方法难以实现，且加工周期较长、成本较高，3D打印存在明显的技术和工艺优势。借助于此，星河动力在该发动机中大量使用3D打印技术：涡轮泵3D打印件重量占比约65%，发生器3D打印件重量占比约75%，主管路90%为3D打印件，推力室3D打印部分占比约30%，阀门壳体类零件约90%均为3D打印制造。“苍穹”40吨液氧/煤油发动机星河动力小型运载火箭“谷神星一号”的四级——“边界”轨姿控动力系统，其中的集合环以及经进一步改进后的多机集合块也使用了3D打印技术，从而极大简化了管路接口，优化了机加过程。 2000N轨控发动机产品 在“边界”系列轨姿控动力系统设计之初就将3D打印方案纳入考虑，因为动力系统设计原则之一就是低成本、高效能，3D打印与动力系统的设计原则需要契合。与传统的设计思路相比，设计师不再一味追求结构简单、线条单一、易于加工的零件形式，而是以性能、强度、重量等为主要导向的优化结构，且要与3D打印成型具有良好的匹配性，因此对设计师也提出了更高的要求。通过该路径制造的产品，实现了轻量化、个性化、一体化、复杂化的总体性能提升。 然而，当前大部分设计师的设计经验主要来自传统机加，3D打印相比于传统机加在设计上需要额外考虑产品型面、弧度、角度、支撑以及打印方向等问题，初次接触3D打印的设计师设计的产品可能无法直接打印，需要反复几次，但熟练3D打印产品设计基本原则后，则能快速设计出传统机加难以加工的产品构型，与仿真软件相结合能够设计出质量轻、强度高、性能好的产品。 3D打印为星河动力火箭发动机制造解决了哪些实际问题3D打印对总装导管的优势在于克服了大直径薄壁管路无法弯曲成型的难题，新工艺使管路变向处的壁厚与直管段壁厚一致，保证了装配的可靠性。3D打印对发动机总装的另一个优势是复杂内腔的加工，如采用3D打印的控制阀座内腔可以设置复杂的通道，减少了使用控制导管带来的系统复杂性。 涡轮泵的泵轮与蜗壳在设计之初，分别进行了简单型面的机加方案与复杂型面的3D打印方案设计，后者较前者效率提高约5%。另外，涡轮盘也同样采取了机加成型与3D打印成型两种方案，机加成型需要20～25天，3D打印仅需要3～4天，大大缩短了制造周期与成本。 涡轮泵零组件涡轮泵水试件装配完成图轨姿控动力系统的多机集合块，如果按照传统方案设计会增加大量工艺孔，这些工艺孔在内部流道加工完成后需要进行焊接封堵，工艺较为复杂，采用3D打印技术能够一次成型，只需在对接面留余量机加到设计公差即可满足使用要求，提升了加工的便利性，缩短了加工周期。 轨姿控动力系统试车 大推力液体火箭发动机推力室通常采用再生冷却的方式进行燃烧室热防护工作，其制造工艺过程都极其细致和复杂，整个制造过程通常都长达数月之久，生产过程中任何一个小小的失误，都可能导致整个推力室的报废，因此推力室的造价也非常高。 发动机运行动画 3D打印等增材制造技术使制造廉价版再生冷却推力室成为可能，国外航天企业和研究机构已经通过3D打印技术对整体制造再生冷却推力室甚至火箭发动机整机进行了验证性研究。通过对支持多种金属同时打印的增材制造技术的研究和实施，达到大推力液体火箭发动机再生冷却推力室复杂型腔集成设计和一体化制造，大幅缩短推力室制造周期，同时在一定程度上可以降低推力室的制造成本，优化性能并减重，提高推力室的可靠性和寿命。 END 在大规模使用3D打印技术的过程中，星河动力公司积极与3D打印业内品牌商合作，飞而康、钢研极光、铂力特、鑫精合等对零部件的结构优化以及零件制造均给予了很大帮助，星河动力希望能够借助这项技术使产品更轻、数量更少、强度更高、可靠性更好。未来，在“苍穹”液氧/煤油火箭发动机、“边界”轨姿控等复杂系统中，星河动力将更多的采用3D打印技术。 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： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.专访 | 3D打印技术如何助力深蓝航天快速成功实现火箭垂直回收 3.8本3D打印行业应用报告，覆盖航空航天、汽车、生物医疗及服务等多领域 4.年度总结：2021年中国航空航天领域3D打印技术10大应用

随着技术的不断更新迭代，市场上有众多不同类别、不同品牌、不同价位的扫描仪产品，用户对于如何选择适合自己的三维扫描仪存在疑惑。本期，3D打印技术参考介绍先临三维工业级扫描仪应用专家李秀磊的见解，就如何选择工业级三维扫描仪展开探讨，并详细分析固定拍照式和手持式三维扫描仪的特点及适用领域。 工业级三维扫描仪的选择维度 李秀磊工程师师建议用户，在选购工业级三维扫描仪产品的时候，围绕以下维度去综合评估：01. 硬件指标 •扫描精度以及精度稳定性（精度和重复精度）•扫描精细度（细节）•扫描速度•使用体验（便携性、易用性）这里，容易忽视的一点：重复精度，又称精密度（即多次测量同一样件，数据测量结果的一致性/稳定性），这需要厂商拥有多年的行业积淀、过硬的技术实力以及严谨的质量管理体系。 02. 用户指标 • 数据质量要求，实际扫描的精度、精细度要求•使用场景需求，对象大小、材质以及扫描时间•预算 03. 厂商指标 •用户口碑•品牌与服务•软件升级 在用户具体选择工业三维扫描仪时，主要是参照用户指标，接下来我们将围绕这个方面展开，详细介绍如何选择拍照式或手持式三维扫描仪。 工业级三维扫描仪的特点 工业级的三维扫描仪，拍照式和手持式这两种是主流类别。首先，我们要明确一点，这两种技术的差别在于技术原理和适用场景的不同，两者之间并不存在孰好孰坏，就如同手术刀和菜刀一样，都是刀，但是适用的场景不同。 01. 拍照式：精度与精细度具有优势 拍照式和手持式三维扫描仪的点云生成原理不同，前者单幅点云即可输出，后者为多帧数据拼接融合生成点云，使得在相同的成像条件下，拍照式三维扫描仪在精度和细节具有良好表现： •计量级精度，天远OKIO系列精度水平最高可达0.005mm，重复精度稳定；•细节的还原度很好。 - OKIO系列三维扫描仪扫描细节展示 - 02. 手持式：便携性和材质适应性具有优势 由于激光光源的特性，使得手持式三维扫描仪在便携性和材质适应性方面具有优势： •扫描灵活、便捷、快速（天远FreeScan UE仅750g，轻巧易用），完整扫描一辆轿车，10分钟即可完成；•适应材质广泛，针对一些黑色、反光样件，无需喷粉，直接扫描；•高精密度（天远FreeScan UE 精度高达0.02mm，重复精度稳定）。 工业级三维扫描仪的选择要点 在实际挑选的时候，最需要关注的还是对于数据质量的要求和使用场景。 01. 精度和细节高要求，推荐拍照式 小型精密零部件，对于精度和细节要求高 高水平生产线，精度要求在0.005-0.015mm 02. 便携性、材质适应性高要求，推荐手持式 扫描样件无法拆卸、移动 扫描样件黑色、高反光，且不适喷粉 03.一般选型参考 一般情况下，我们的选型原则是： •对精度和精细度有明确高要求，选用拍照式三维扫描仪（针对黑色和高反光零件的精密测量，可以在零件表面喷粉后，进行扫描）；•对于使用便携性和材质适应性有明确要求，选用手持式三维扫描仪；•除却这两个明确的要求，那么我们推荐的选型范围如下： 04. 选型认知误区 一直以来，大家对于拍照式和手持式三维扫描仪的认知有一个误区，即大家误认为拍照式三维扫描仪扫描不够灵活、较慢，其实不然。在一些扫描场景中，比如产品方便移动的，或者是结构轮廓复杂的，甚至要求CPK批量检测的，拍照式三维扫描仪具有迅速、高效、高精度、高重复性的优势。 比如扫描一个直径8厘米左右的管道泵铝叶轮，配合自动转台，一分钟以内即可获得三维数据；   再比如配合协作机器人或多机联动，批量化检测、自动输出报告，更是具有惊人的效率。 现在，国际上先进的生产线，例如特斯拉电动汽车以及F35战斗机，其对于精度、细节均有高要求，采用拍照式三维扫描仪来进行全尺寸的三维检测，使用效率也是有目共睹。 - 特斯拉产线三维尺寸检测 - -F35产线三维尺寸检测- （图片素材分别源于：“保罗车闻”好看视频和“原创学习”公众号） 工业级三维扫描仪应用案例 01.拍照式三维扫描仪 示例一：扫描光猫下壳 示例二：扫描手机组成部件 示例三：最薄处仅0.16mm的薄壁件 示例四：直径6mm精密零件 示例五：塑胶模具，精度要求0.03mm以内 02. 手持式三维扫描仪 示例一：扫描飞机发动机管路 示例二：扫描机械铸造零部件 示例三：扫描高反光模具 END   通过此番讲解，相信大家对于“如何进行拍照式和手持式三维扫描仪的选择”有一个基本的认知： •对于中小尺寸的精密零部件，选用拍照式三维扫描仪；   •对于中大型零件，且同一设备需在多场景内使用，选用手持式三维扫描仪；   •同时，越来越多对于尺寸检测具有高要求的用户，均会配备拍照式和手持式三维扫描仪，以满足设计和生产环节中不同的三维检测要求，提升效率，并增强产品品质。 若是大家在实际选择中，仍有疑虑，可联系天远技术服务团队，进行扫描演示。天远深耕高精度3D视觉检测领域多年，拥有丰富的行业经验，可以根据您的需求，提供最合适的技术解决方案。 随着技术的不断更新迭代，市场上有众多不同类别、不同品牌、不同价位的产品，用户对于如何选择适合自己的三维扫描仪存在一些疑惑。本期，秀磊老师就来讲解一下如何选择工业级三维扫描仪，并详细分析固定拍照式和手持式三维扫描仪的特点及适用领域。…