受疫情影响，2020年TCT亚洲展比以往来的稍晚了一些，人流量也削减了不少，展位数和面积也相对有所降低，所有的表象似乎与人们的内心期盼或多或少存在着些许差异。熟悉的面孔，熟悉的展商，只是换了个位置，继续在这个时间段发布各自的新产品、新概念。 TCT亚洲展从2015年开始到现在已经是第6个年头，展览规模也从刚开始的非金属打印或教育性质逐渐演变为成规模的工业级集设计-制造-市场一体化的一站式国际化展示平台。可以说，TCT见证了这几年中国乃至全世界3D打印快速发展的历程，由此也说明了3D打印是一个充满朝气与活力的阳光产业。不过，今天我们不去过分吹捧这个行业的发展史和它未来的发展潜力，只是带着“评判思维”的理性思考，透过现象看本质，客观地说说此次TCT展带给人们的些许思考。 01 金属打印备受瞩目 金属3D打印可以说是近两年TCT上最备受瞩目的领域，超半数以上的展商涉足金属打印，涉足形式无外乎三种核心模式：设备商（含代理商），设备+加工服务商，加工服务商。 3D打印装备是整个3D打印行业的主载体。就此而言，此次TCT展给人最直接的感受就是“大尺寸”，以往人们倚重的200-300mm尺寸范围内的装备俨然不再是人们关注的焦点，似乎在人们内心深处已经把一家厂商能够做出200-300mm尺寸范围的装备当做是家常事一般，“大尺寸”才是衡量这家企业是否具有核心能力的指标。 的确，“大尺寸”已经成为当下金属3D打印领域最时尚的产品，从刚开始的400mm，到现在的500mm、600mm、800mm，甚至是1000mm，尺寸不断刷新的背后真的完全是市场需求驱动的行为吗？笔者认为并不完全是。市场需求的放大在一定程度上驱使着设备厂商开始研发新型大尺寸装备，但是新需求诞生的新概念初期会逐渐演变成一种潮流，一种趋势，在需求体量并不大的情况下，这种风潮趋势会迫使着各个设备厂商随势而为，竞相追逐，事实上并没有经过严格的质量把控就推向市场，因此这也就造成了展会上一种非常被动的局面：装备只展示不演示。即便是有信心演示的厂商似乎也存在着或多或少不理想的情况。 金属3D打印展品（来源：EOS） 当然，一款产品并不能要求它尽善尽美后再推向市场，那样时间成本太高，对于成本非常敏感的企业来说是一种负担。因此，企业为实现产品迭代和维持运营而销售初级产品和基本的产品质量之间需要寻找到平衡点，在能够满足用户基本使用质量的情况下推向市场即是最佳的运营策略。这种方式被国内设备商大量采用，但是对于用户而言，在极高的设备成本面前应当仔细甄别。 不同于国内设备厂商的运营理念，以德国为代表的国外设备商似乎更趋向于质量的严格把控，在质量不满足使用指标的情况下，还是会以牺牲时间来消除和完善产品本身存在的缺陷。这种对待技术的严谨态度也是我们国人需要虚心学习的。 不过，面对国内各大设备商的顺势崛起，国外设备商似乎也感受到了前所未有的压力。之前只是捯饬一下展台，摆摆样件就能轻松收获客户的优势已经不再明显，如今也纷纷将装备搬到现场作为硬核宣传资料，他们的内心开始“害怕了”吗？ SLM Solutions展台 装备尺寸的大型化让大型结构件的整体成形变成了现实，不过对于新材料、新应用的催化作用究竟有多大，我们目前还不清楚。3D打印专用材料及新应用的开发与探索依然是步履艰难、成果难现。这也是人们对此次TCT易产生视觉疲劳的最直接原因。但是，增材设计思维的运用则更多的集成到了打印产品之中，也是观念与思维方式的转变，这或许足够说明3D打印的潜在价值已经逐步得到了市场的认可。 金属3D打印展品（来源：左图华曙高科，右图EOS） 可是更令人欣慰的是在细分领域，我们也看到了国内做出的努力和成果。国产数据处理软件、国产振镜以及国产在线监测智能控制系统等细分产品的研制成功，也进一步推动了装备国产化的进程。未雨绸缪，3D打印设备的国产化或许将会是下一轮竞争的新赛道，我们期盼这一天早些到来。 02 国内玩家面临巨大竞争但保持创新活力 TCT展会期间首场新发布会，Carbon即官宣“3D打印技术实现工业量产不再是传说”。作为快速3D打印领域的重要技术，Carbon的进入无疑会给本土清锋时代和塑成科技带来正面竞争。同为明星技术，Carbon已发展成为业内独角兽企业，拥有众多大牌合作企业，而国内同类技术在应用方面的影响力与Carbon相比要小的多。 Carbon新闻发布会现场 实际上除了Carbon，国内企业日后还将面临惠普及Desktop Metal在金属批量化3D打印技术方面带来的挑战。这两家公司实际上早已进入中国，HP基于MJF技术的高分子粉末3D打印技术已大规模走进中国工厂，给整个激光烧结领域带来了一场冲击；而DM在去年TCT展会期间就展示了其桌面金属3D打印技术。相对应的，国内在类似技术领域的武汉易制和升华三维等企业，其实力与国外品牌相比也存在竞争压力。 不过，即便有差距，本土企业也一直保持着高效的创新能力。以高性能聚合物FDM技术和Polyjet树脂喷射技术为代表Stratasys公司，不知会否感到压力。近年来，国内远铸智能、一迈智能等企业的高性能聚合物材料和打印机已经远销海外；而赛纳三维也已推出了多款体素级的全彩色树脂3D打印机。 赛纳三维3D打印全彩色产品 总的来说，国内在多种同类技术领域已经取得了非常大的进步，但与国外明星企业相比，仍旧需要更多的发展时间和空间，已足以形成正面竞争。 03 消费级3D打印开始追求精致主题 不同于金属打印，非金属打印的发展可以说是消费级和工业级趋于并行架势。消费级设备商不再是单纯追求数量上的优势，开始更多的注重工业设计、用户体验、产品质量和使用成本等，这是时间积累换来的结果，也是市场催生导致的思维升级。“精致”是消费级追求的永恒主题。 面对个人消费终端，基数如此庞大的客户群，消费级产品或许更加注重的应该是商业模式的创新应用。本次TCT上我们也非常欣喜的看到了这一转变，线上直播与淘宝云展的大胆尝试就是新商业模式最直接的探索尝试。互联网作为一项赋能工具，3D打印O2O模式（Online To Offline）的探索带给个人消费端最直接的触及体验，这也让进驻到TCT淘宝云展平台的厂商，得到了产品的不间断曝光。在之前，我们说过：流量产生价值，创造利润。3D打印O2O模式的淘宝云展优化了供应链，也将会真正发挥3D打印个性化定制的技术特点，实现个人消费端与工厂端直接互联，充分发挥出大众创新设计的潜力，实现个人消费级设备商的最大价值，这才是3D打印真正发挥的社会价值。最后在应用方面，本届展会邀请了来自汽车、医疗和航空航天三大行业的应用专家，就增材制造技术的应用发展和实际应用中存在的挑战进行了分享。从中可以看出，3D打印正在以更快的速度应用到设计和生产一线，且在应用广度和应用深度上有了质的提升。与此同时，3D打印的实际应用仍然存在非常多的问题，包括标准、材料、工艺、后处理等，需要研究机构与应用端的共同努力，从基础研究上推动增材制造技术的发展。注：本内容由Myron原创，3D打印技术参考稍作补充。欢迎转发 联系微信：2396747576;硕博交流和资料下载群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.西门子微课：增材制造的工业化应用 2.最新研究：生物3D打印的人类心脏实现泵血功能！ 3.3D打印趋势报告2020：行业亮点与市场趋势 4.华西医院5年完成200多例3D打印植入手术，揭示行业发展痛点

2019年4月，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”。当时这颗心脏可以收缩，但无法像正常心脏一般搏动泵血。 3D 打印的微型心脏 而近日，来自明尼苏达大学的研究人员在相同研究方面取得了重大进展，该团队开发了一种新型生物墨水，并使用3D打印技术创建出了具有腔室、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。本期，我们介绍该研究的主要内容。 3D打印功能性心脏的难点 虽然越来越多的研究已经证明能够使用生物材料3D打印整个心脏，但这些打印出来的构造要么缺乏必要的生物细胞，要么缺乏机电功能，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）。这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。 3D打印心脏原理示意图 为了实现这一目标，该团队需要开发一种生物墨水，其配方将能够提高细胞活力，促进多能干细胞增殖并分化为心肌细胞。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。 构建心脏结构并验证打印的准确性 研究团队首先打印了带有两个腔室以及一个血管入口和出口的干细胞负载主动脉结构，在细胞繁殖到足够的密度后，研究小组开始对细胞进行分化，赋予它们在心脏中不同的作用。为了保证细胞存活，营养物质并不可少，研究发现该打印结构具备弹性和功能性。 3D打印心脏的构建过程，下图显示了打印的准确性 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。 生物打印后24天内细胞增殖的演变过程 检测3D打印心脏的泵血功能 3D打印心脏结构的目的是希望它能够泵血或“跳动”。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。 采用相同方法构建的宏观人类心脏为未来在多个尺度用于药物测试提供了可能，同时它将极大推动临床心脏病学的发展，使研究更接近于临床移植，同时，这一进展也代表了在构建大尺度组织方面迈出的关键一步。 END 组织工程学的目标之一是能够在体外创建组织或器官来维持人体的正常生理机能，3D打印为这项工程提供了一种方法。近年来，生物3D打印已用于创建一系列人体组织或器官，通常用于测试和研究，而非直接移植。去年以色列特拉维夫大学3D打印的整枚心脏，为探索创建高逼真度和针对特定患者的组织进行3D打印的可能性开创了研究先河。而本文的研究，则为组织器官功能性的实现提出了一种方法。 注：研究原文已上传QQ群，不足之处请留言。 欢迎转发 联系微信：2396747576;硕博交流和资料下载群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.生物组织工程技术的变革—体积打印技术 2.中国科学家如何采用干细胞实现血管3D打印 3.3D生物打印的革命：会跳动的心脏，会呼吸的肺和会生长的骨

随着新冠肺炎蔓延至全球,很多国家和地区的医疗物资出现严重短缺，由3D打印技术提供的快速解决方案很意外的在国外疫情的防护中发挥了重要作用。由此所引发的3D打印医疗器械热度也逐步攀升。 据市场调研机构分析，从2015年到2020年，全球3D打印医疗器械市场一直以25.3%的年复合增长率增长，到2020年将达73.3亿美元。如此巨大的市场空间，也吸引着许多投资者入场。推出高品质的3D打印医疗器械，也将为相关企业带来丰厚的市场收益和宝贵的发展机遇。 自2019年7月我国第一批3D打印医疗器械团体标准开始实施以来，我国医疗3D打印应用开始走上快车道。2020年7月1日，我国第二批3D打印医疗器械标准也正式实施，相关法规和标准体系的逐步建立，也为3D打印技术医疗器械产业化应用提供了政策性支撑。 那么在这利好的大背景下，3D打印技术如何在医疗器械领域不断突破瓶颈与持续创新？近几年的技术发展进程怎样？有哪些最新的3D打印材料和技术备受看好？又有哪些创新思路？超凡知识产权医疗器械研究团队及增材制造研究团队联合上海市增材制造协会发起主办“3D打印技术在医疗领域的应用”线上研讨会，并由知识产权课堂承办。研讨会将围绕3D打印技术在医械研发中的机遇和挑战，3D打印医疗应用的创新思路，3D打印与临床转化应用，3D打印技术在骨科医疗中的应用几个方面进行分享交流。 报名方式扫描下方二维码即可报名免费参加！报名成功后，活动会务人员将会与您联系并邀请进群。如有任何疑问，可联系会务17168146220（微信同号） 活动主题3D打印技术在医疗领域的应用主办单位上海市增材制造协会、超凡知识产权服务股份有限公司承办单位知识产权课堂支持单位3D打印医疗器械专业委员会、DT新材料、3D打印技术参考、赛柏蓝器械、火石创造、上海黑焰医疗科技有限公司活动时间2020年07月09日晚上7点30分 组织机构简介上海市增材制造协会：是在政府部门指导和增材制造领域各企事业单位的大力支持下，经民政部门批复正式成立的行业组织。主要进行增材制造领域相关的研究与交流，协调、组织标准制定等工作，开展增材制造领域相关培训、咨询、展览、会议等活动。重点解决增材制造技术创新和产业化发展的问题，促进我国增材制造产业发展，为实现我国增材制造产业全面腾飞贡献力量。超凡知识产权：自2002年创立以来，持续为客户提供专业的知识产权全产业链整体解决方案。当前，超凡拥有知识产权各类专业服务人士800余名，包括清华、中科院博士在内的多技术领域检索咨询专家160余人（80余人具有三年及以上检索经验），专利代理人/工程师450余人。其中，超凡医疗器械研究团队和增材制造研究团队能够为相关产业链的各类组织提供专利确权、复审、专利价值分析、专利挖掘、专利布局、无效检索、专利权稳定性检索、侵权/FTO检索、知识产权尽职调查、竞争对手分析、行业/技术主题分析等全方位立体化的知识产权服务。上海黑焰医疗科技有限公司：专注于3D打印技术在医疗领域的研究应用，是国内领先的集设备、材料、软件研发及专业技术服务于一体的3D打印数字医疗技术及服务解决方案提供商。公司使用自主研发的数字化医疗设计软件和云打印服务平台、自主研发的3D打印设备及打印材料，为医疗机构提供最优的3D打印数字医疗技术及服务解决方案，与合作医院共同携手共建专业医学3D打印中心，辅助医生进行更多的医疗创新，为病人减少手术风险和病患痛苦。欢迎转发 联系微信：2396747576;硕博交流和资料下载群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.3D打印医疗器械所面临的挑战—灭菌与失效 2.上海交大九院教授：骨组织细胞的3D生物打印 3.3D打印医疗植入物的应用现状及国内研究团体 4.国内对3D打印医疗器械的生产、应用有哪些严格要求和限制

7月2日，据外媒报道，国际汽车联合会（FIA）正式将德国APWORKS旗下3D打印高强铝合金Scalmalloy®批准为一级方程式赛车认可使用材料。 按国际汽车联合会的规定，一级方程式赛车所使用的材料均使用世界上最先进的质量轻、强度大的航空材料，采用现代化技术设计制造，一辆赛车的造价一般在百万美元以上。 由Scalmalloy®制造的空气动力学赛车翼子板 Scalmalloy®是一种铝镁钪合金，其拉伸强度（UTS 520 MPa）、屈服强度（480 MPa）和延展性（延伸率13%）均表现出色，且具有耐腐蚀、微观结构稳定的特点，是一款专为增材制造而开发的材料。 该材料由APWORKS和空客公司共同开发，旨在用于航空航天应用。实际上早在2016年，空客就用这种材料3D打印了机舱隔断，成功帮助A320客机实现瘦身。Scalmalloy®的优异性能使其成为赛车运动行业的首选应用材料。空客使用Scalmalloy®3D打印机舱仿生隔断作为世界上第一种专门为SLM工艺开发的铝合金，Scalmalloy®同时也是APWORKS开发并获得专利的第二代高强度铝粉。它具有钛合金和传统铝合金的高强度和低密度特征，结合拓扑优化的轻型结构，能够在规定的重量限制内实现更好的质量分布，提升赛车零件功能水平。 传统铝合金与钛合金及Scalmalloy®性能对比 Scalmalloy®用于汽车热交换器 高强铝合金国内研究进展 目前，市场上似乎已经有了很多牌号的3D打印高强铝合金，如英国铸造公司Aeromet International获得专利的A20X，以及HRL于2019年刚推向市场的7A77.60L；国内有苏州倍丰的Al250C，长沙新材料产业研究院的AlMgMnScZr（未名牌号），以及今年上半年刚刚报道的众远新材料的ZYHA-1。由于此类材料在成分组成上大致相似，业内人士指出需要关注专利问题。在研究方面，今年4月，中南大学李瑞迪研究员发表文章，通过与新西兰奥克兰大学、中车工业研究院有限公司等单位合作，联合研发了一种适用于SLM工艺、具有抗裂纹倾向和多种强化机制的低成本、高强度Al-Mg-Si-Sc-Zr合金。 与Scalmalloy®或者类似合金（如Al-Mn-Sc）的主要区别是，后者具有较高含量的昂贵Sc（一般大于0.66%），当降低合金的Sc含量进行打印时，会导致晶粒粗化、热裂纹倾向并且显著降低机械性能。 中南大学及其合作团队经过一系列研究，共同开发了Al-8.0Mg-1.3Si-0.5Mn-0.5Sc-0.3Zr—一种新型的高强度铝合金，可同时兼具低成本和易于打印的优点。该合金打印样品的拉伸强度和延伸率可达到497MPa和11%，经时效处理后，其拉伸强度可达到550MPa，韧性为8-17%。 欢迎转发 联系微信：2396747576;硕博交流和资料下载群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.制约铝合金3D打印应用的六大因素 2.铝合金激光能量沉积技术为何难以实现应用，目前的突破有哪些 3.最新研究：硅可以防止3D打印7075铝合金的微裂纹 4.HRL使用高强7A77铝合金探索先进设计和创新应用

在金属3D打印技术中，激光能量沉积技术的一大优点是能够一次成型整体大尺寸构件，而且其材料利用率高、适合个性化零件生产。 在众多激光能量沉积技术的应用案例中，我们看到比较多的是大型钛合金框架结构、镍基高温合金以及铜合金的火箭燃烧室，以及一些其他材质零件的修复案例等等，铝合金零件的激光能量沉积案例极少看到。那么铝合金的大型整体构件制造是没有需求吗？ 大型整体式铝合金构件直接制造的需求 应用案例虽极为鲜见，但大型铝合金构件的直接制造却也有着重要需求。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。因此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。 一些民用干线飞机用材结构比例（%） 近年来，美国、欧洲的航空设计部门发现，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。 然而，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，而激光能量沉积技术为什么没能用于大型整体高性能铝合金关键金属零件的直接制造呢？ 采用激光能量沉积直接制造铝合金构件的瓶颈目前，铝合金激光能量沉积技术多停留在研究阶段，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。 铝合金激光能量沉积技术取得的进展 据外媒5月12日报道，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。 国内方面，在2017年的一篇报道中提到，「顶立科技通过自有技术，重点解决了旋转雾化制备铝合金粉体材料微量氧元素控制，低熔点元素烧损机理、铝合金激光直接沉积增材制造过程控形控性机制、激光直接沉积铝合金构件热处理组织调控机理、零件性能表征及考核验证方法等关键科学问题；突破超纯洁净专用铝合金材料制备、自适应激光直接沉积增材制造技术、高性能热处理等多项关键技术，最终实现大型整体高性能铝合金构件在航空领域的应用。」但实际应用案例并未披露。 除此之外，笔者也查询了国内中科煜宸的官网，明确提到可以采用激光能量沉积技术打印铝合金，但这方面的案例也确实鲜见。 欢迎转发 联系笔者：2396747576;技术交流和资料下载群：867355738；网址：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.最新研究：硅可以防止3D打印7075铝合金的微裂纹

由于金属3D打印具有复杂的物理冶金过程，现行的技术手段很难确保加工工艺的可重复性和质量一致性，这一点极大限制了激光增材制造的广泛应用，尤其是航空航天领域的高附加值零部件的批量生产。 质量保证和过程监控一直以来都是金属3D打印技术的热门研究，有效、可靠的质量保证手段是增材制造用户最重要的需求。 目前行业领先的增材制造设备商均采用过程监控技术解决这一问题， 如EOS的EOSTATE模块，SLM solutions的QAS模块，Renishaw的InfiniAM模块，以及Concept Laser的QMmeltpool模块等，国内在该领域的发展稍显不足。 为了保障航空航天领域对高附加值产品增材制造过程的可追溯性、工艺可重复性和性能一致性的要求，西安空天机电智能制造有限公司（简称西空智造）推出了一款国产激光增材过程监控系统。该系统包含粉末床在线监控模块和熔池在线监控模块，针对激光粉末床熔融工艺的两个关键点进行监控。 粉末床监控模块可以实现铺粉状态的在线识别，打印精度的实时分析以及零件打印结果的三维重构；不仅可用于质量监测，还可兼容适应性加工以及零件嫁接。熔池监控模块一方面可以实时监测熔池是否失稳，另一方面可作为工艺策略优化的定量化指针以及熔池熔化凝固的热力学/动力学分析工具。此外，在线监控也是打印过程闭环控制以及智能化的基础。接下来，我们将逐一进行介绍，并对典型应用场景进行展示。 工作台面 系统前端（左-熔池监控模块；右-铺粉监控模块） 铺粉监控模块 简介：铺粉监控模块主要用于监测激光粉末床熔融制造过程铺粉和打印后状态监测；识别铺粉和打印过程中的异常现象，进行缺陷智能化分析，实时闭环控制，保证铺粉和成型质量，提高打印过程的可控性。 粉床加工过程 过程监测：基于图像处理和机器学习算法，实时对铺粉和打印过程的缺陷进行标记和分类，包括刮刀抖动、刮刀拖拽、不完全铺粉、零件漏出、黑斑等典型异常。 闭环控制：针对异常情况实时反馈，如再铺粉、停机、工艺参数调整等，确保打印过程中铺粉均匀性和稳定性，提高打印质量。 统计分析：全过程的历时数据可便捷查看和追溯，可进行三维模型重构，并对不同切片特征进行观察和缺陷统计，出具零件质量分析报告。 用户参与：可实现实体区域自定义、每层区域自定义、各类缺陷阈值自定义、原始数据提供，同时支持用户个性化定制。 熔池在线监控模块 简介：熔池监控模块是一种将激光粉末床熔融过程中熔池信息可视化的监测工具。实时记录生产过程中熔池产生的等离子体辐射和熔池形貌数据，是工艺开发、优化和评估的重要资源。可将零部件生产过程中的质量信息完整记录并标识出生产过程中所存在的异常情况，形成质量文件以供用户参考。 熔池在线监测系统界面 过程监测：基于信号和图像处理算法，获得高质量的熔池辐射强度、熔池形貌等信息；实时解析获取激光扫描X/Y位置；实时监测激光开关、激光功率等。实时对打印层缺陷进行标记和分类，包括温度过高，熔池失稳、飞溅过大等典型缺陷。 闭环控制：由于熔池特征较为复杂，影响因素较多，整个过程有着非常高的动态特性，开发自动修正反馈回路，硬件和工艺层面均面临巨大挑战,目前该功能仍处于研制阶段。 统计分析：精细化分析历史数据，全过程数据可追溯和用户操作日志查看，不同切面扫描特征观察及缺陷统计，及零件3D模型分析报告。 用户参与：支持缺陷最小识别率设定、不同缺陷阈值自定义、原始数据提供以及用户个性化定制。 三维可视化及缺陷重构代替CT检测 基于监测数据生成三维模型，结合图像处理算法和机器学习算法实现缺陷重构，对缺陷位置、类型和形貌进行标记和分类，代替昂贵的CT检测结果。 历史查看和3D重构 工艺策略控制和优化工具 为用户提供所有原始数据，配置数据分析模块和工具，为工艺优化提供解决方案和思路。 工艺参数-熔池状态-信号特征映射关系分析 缺陷识别与反馈 建立3D打印过程的闭环控制，实现工艺控制智能化和零缺陷零件制造。 熔池形貌提取 典型缺陷在线识别 铺粉状态以及打印过程中的在线监测不仅有利于深入理解粉末床激光熔融的物理冶金过程，同时可作为保证零件质量的重要手段。西空智造推出的增材制造过程监控系统，无疑将推动国产金属增材制造技术的发展进程，同时将为航空航天增材制造的工艺稳定性和可重复性提供质量保障。目前，该产品已在空军工程大学航空备件应急保障制造和抢修中得到应用。 2020年7月8-10日 上海TCT展位E5-A14，欢迎业内同行咨询交流。 联系电话：029-85839199 手机：15929305831（成博士）；13572545688（张经理） 邮箱：chengxing0520@hotmail.com 官网：www.xaktzz.com 欢迎转发 联系微信：2396747576;硕博交流和资料下载群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.金属3D打印质量的有力保障——过程监控技术 2.SLM无支撑智能系统PK HP与Desktop Metal

我们在此前的文章中曾经介绍，3D打印虽然能够节省材料，但它同样会造成大量的材料浪费。以SLM技术为例，这些材料浪费主要来源于支撑结构、废件、被循环系统带走的金属粉末以及粉末筛分过程产生的损失。而如果要采用金属3D打印技术直接制造火箭，其产生的材料浪费无疑会相当可观，而且，能否使用多次循环的粉末用于火箭关键部件制造，目前来说也没有明确的结论。 削减成本，一直是火箭发射市场关注的焦点。美航空航天增材制造企业Relativity Space的目标是通过3D打印来制造整枚火箭，该公司拥有自己的3D打印工厂，并开发有大型金属3D打印机，能够在数周内完成火箭制造。然而面对经济性和3D打印造成的材料浪费，该公司也在寻求实现材料循环经济。 Relativity Space 3D打印的Aeon1发动机，约由100个零件组成 3D打印材料的可回收性和再利用性是企业降低成本、实现可持续发展的重要因素。对于金属3D打印来说，粉末材料的价格往往非常高昂，材料的浪费难以被忽视。 在这种背景下，粉末制造商6K的工艺可谓极具吸引力。该公司使用一种被称为微波等离子体的制粉工艺（UniMelt），采用CNC铣削和磨削废料以及3D打印支撑结构、不合格的零件为原料来生产粉末，并能够将多次循环使用的粉末优化为合格产品。其制粉效率也远超气雾化法，这为增材制造应用端提供了一种新的方式来管理项目成本和控制供应链，同时还可以促进增材制造向循环经济发展。 6K促进增材制造向循环经济发展 日前，Relativity Space宣布与6K建立战略合作，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。 在上个月，6K公司实现了首批两套金属粉末生产系统落地运行，其每年可生产100吨粉末。这两套系统专门用于生产航空航天领域所使用的镍基和钛合金粉末。通过利用6K的周期性粉末循环生产技术，Relativity Space能够有效地重复利用粉末废料来生产3D打印零件，从而改善自身的可持续性实践。该公司已于今年2月引入了更大的金属3D打印设备，用以生产Terran 1火箭。 6K使用Onyx In718打印的火箭喷嘴 为创建可持续的3D打印粉末闭环供应链，两家公司制定了从概念验证到零件打印结束的三阶段发展规划。该规划将证明使用6K的UniMelt工艺能够将Relativity的金属废料转化为优质的3D打印粉末，同时确保粉末符合Relativity（和航天工业）的生产标准。从长远来看，使用6K的技术将使Relativity Space实现对金属粉末供应链的把控。 6K和Relativity Space都将此次合作视为将航天工业和增材制造技术推向更可持续发展未来的重要探索。6K独特的工艺可以减少甚至消除材料浪费，并制造出高质量粉末，这对于整个增材制造行业来说，将是真正的循环经济。 往期上传内容：6K公司工艺与产品详解PDF；粉体特性及杂质对打印质量的影响；粉末循环使用的寿命问题、航天用高品质粉末、材料形态对制件性能的影响等 欢迎转发 联系微信：2396747576;硕博交流和资料下载群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.从SLM低产出率，看支撑结构和废件的使用潜力 2.金属3D打印工艺链对TC4粉末性能的影响 3.粉末可回收性因素对金属增材制造的影响 4.激光粉末床熔融技术的安全性：危害和行动建议

华西医院是国内最顶尖的医院之一，也是世界领先的3D打印骨科应用高地。迄今为止，华西医院骨肿瘤中心已完成超过200例3D打印骨科植入物手术，在手术布局、材料选择以及结构、界面精准设计和承重等关键技术方面，都处于国际领先水平。 骨科3D打印植入手术是全球医学领域应用最早、研究最成熟的领域，3D打印的金属假体可以提供优良的个体化仿生植入物，实现精准治疗。 骨科3D打印植入物 在外形上，3D打印能够制造出传统方式制造不出的骨科仿生形态；在结构上，3D打印界面具有仿生骨小梁网孔结构，孔径/孔隙率通过特定设计可以诱导促进骨生长，让自体骨与植入物快速整合。在强度和稳定性上，3D打印植入物具有良好的初始稳定性和生物力学性能，更符合临床相关要求。 自2015年以来，华西医院为200多例骨肿瘤患者实施了3D打印金属植入手术，手术量和临床效果在全世界都处于领先水平，这些成绩的取得都离不开华西医院骨科-骨与软组织肿瘤中心学术带头人屠重棋教授。 华西医院教授讲述：国内3D打印医疗产业发展痛点 华西医院骨科每年要完成的骨科手术量约14000例，3D打印手术并不是其中开展类型最多的手术，且开展难度较大。屠教授选择研究3D打印技术是因为看到了它在骨科应用的价值，对某些疑难病例来说，它能够达到现有技术无法达到的禁区。经过多年实践，屠重棋教授指出，我国在3D打印机和材料研发、产品设计、制造及临床应用等方面还任重而道远。 首先是打印机器和打印材料的问题。目前我国使用的医学金属3D打印机、生物3D打印机及其打印材料几乎都来自欧美发达国家，在此方面几乎没有原研产品，只在尼龙或树脂等打印机和材料方面可自给自足。在技术上的落后和短板限制了我国3D打印临床应用的发展。 其次是优秀的3D打印数字工程师缺少。虽然我国在近5-10年间也培养了大批的数字影像工程师，但目前仅能满足临床的基本需求，主要原因是缺乏临床医疗的相关知识。 3D打印医疗应用离不开医工结合 第三个是医工结合的难点问题。3D打印在骨科临床应用所需要的骨科高级别医生，不仅要熟练掌握临床专业知识和技能，同时还需要熟悉数字化影像学、材料学、工程学和生物力学等相关知识，目前此类医生太少。 第四个难点是生产工艺的精准、稳定和行业评价体系的建立。首先是需要供应商保证产品的精准性，3D打印金属植入物对于材料和制造工艺要求很高，需要很高的精准度。植入物的精准度需要第三方严格评估，量化评估3D打印骨小梁的形态、孔隙率、孔径、强度等指标；其次是对成品的后处理进行考量评估。 我国第二批3D打印医疗器械团体标准正式发布 自2019年7月我国第一批5项3D打印医疗器械团体标准正式实施以来，我国医疗3D打印应用开始走上快车道。2020年6月18日，中国医疗器械行业协会发布公告，审查通过第二批十项3D打印医疗器械团体标准，批准发布为中国医疗器械行业协会团体标准，并于今日正式实施。 第二批10项3D打印医疗器械标准包括： 1. 《医用增材制造钽金属粉末》 2. 《3D打印钽金属临床应用标准》 3. 《增材制造（3D打印）个性化牙种植体》 4. 《增材制造（3D打印）口腔金属种植体》 5. 《增材制造（3D打印）口腔种植外科导板》 6.《增材制造（3D打印）定制式骨科手术导板》 7.《3D打印金属植入物有限元分析方法》 8.《3D打印金属植入物质量均一性评价方法及判定指标》 9.《生物打印医疗器械生产质量体系特殊要求》 10.《金属增材制造医疗器械生产质量管理体系的特殊要求》 十项标准涵盖了从原材料、植入物、手术导板到质量管理体系的多方面内容。 在钽金属粉末标准中，详细规定了用于增材制造的医用钽金属粉末的技术要求、试验规则、标识、包装、运输、贮存及质量证明等；应用标准则对设计开发人员提出了详细要求，如需具备熟练的定制式3D打印钽金属骨缺损假体设计开发能力，尤其是对设计开发过程中软件的兼容性、数据转换的正确性和完整性有充分的掌控能力等。 3D打印钽金属材料标准的粒度要求 3D打印金属植入物质量均一性评价方法及判定指标，不仅界定了3D打印金属植入物产品质量均一性的术语，还详细列述了植入物的化学成分、内部质量、显微组织、尺寸、表面质量、表面粗糙度、多孔结构以及力学性能评价方法及判定指标的相关内容。 生物打印医疗器械生产质量体系特殊要求，对从事生物打印医疗器械的生产企业在设计开发、生产、销售和售后服务等全过程提出了详细要求。 由于定制式的3D打印医疗器械是由主治医生和工程师交互设计后采用增材制造而成，常规检测手段和评价方法很难确保其安全有效。3D打印医疗器械标准的建立对确保定制式3D打印医疗器械的临床应用的安全性和有效性具有重要意义。 本次十项标准于2020年7月1日起实施，将会为国内3D打印行业及相关应用指明方向，助推行业健康快速发展。 注：十项标准已上传QQ群。本文部分内容参考动脉网杨雪《华西医院骨科屠重棋教授：3D打印与工匠精神》。 欢迎转发 联系微信：2396747576;硕博交流和资料下载群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.3D打印医疗植入物的应用现状及国内研究团体 2.3D打印医疗植入体的安全性、国内审批流程及存在的问题 3.国内对3D打印医疗器械的生产、应用有哪些严格要求和限制 4.标准初定，国内医疗3D打印的现状及未来发展的难题在哪里

抛光加工是保证表面质量不可或缺的技术手段，近日，南方科技大学机械与能源工程系助理教授邓辉研究团队提出了一种基于各向同性刻蚀轮廓包络原理的抛光技术，可获得纳米级超光滑表面，而且适用于多种常见金属材料，具有普适性和显著的工业应用价值。可以加工具有复杂外形和内腔结构的金属零件，加工效率高且加工后表面无残余应力。 这一技术有望在航空航天和汽车零部件等领域投入应用，也可解决3D打印金属零件的后处理难题。相关研究成果被发表于机械制造领域顶级期刊。 抛光的主要目的是降低表面粗糙度、去除损伤层，最终获得光滑且无损伤的高质量表面。无论是日常生活中的消费用品还是制造技术高度集成的半导体芯片，抛光加工都是保证表面质量不可或缺的技术手段。近年来，在金属材料超精密加工领域，具有复杂外形和内腔的金属零件的抛光一直是工业界所面临的技术难题。传统的诸如化学机械抛光、激光抛光以及磁流变抛光，都存在“刀具干涉”问题。如何在不破坏金属零件的面形精度的前提下，高效率获得纳米级光滑表面，是目前亟待解决的技术难题。 各向同性刻蚀轮廓包络抛光原理图 受单点金刚石超精密车削加工的刀尖轨迹包络原理启发，南科大研究人员提出了一种基于各向同性刻蚀轮廓包络原理的抛光技术：在抛光液的钝化作用下，金属表面生成一层钝化膜；在电场的作用下，钝化膜的薄弱位置优先发生击穿放电；通过阿伦尼乌斯公式优化相关参数，击穿位点可实现密度可控的各向同性刻蚀反应；随着各向同性刻蚀的进行，刻蚀坑不断扩展并相互融合完成包络；最终原始粗糙表面被超光滑表面取代。 抛光过程的建模分析 根据上述抛光原理，研究人员对抛光过程中材料表面的形貌变化以及粗糙度变化进行了建模分析。抛光开始阶段，由于刻蚀坑的形成，表面粗糙度逐渐增加；随着抛光的进行，表面刻蚀位点互相融合取代了原始粗糙表面，表面粗糙度迅速降低；最后，初始表面被完全取代，转变为超光滑表面。从该模型可知，基于提出的包络抛光原理，理论上可获得亚纳米级超光滑表面。 钛的刻蚀轮廓包络抛光过程的轮廓与形貌演变 以钛（TA2）的超精密抛光为例，研究人员通过对电解液和击穿电压等参数的优化，实现了材料表面的各向同性刻蚀。抛光所形成的刻蚀坑呈现规则的半球形，密度可控，内表面具有纳米级粗糙度（Sa=1.13nm）。研究结果表明，此方法对TA2可实现15.1m/min的高效率去除，在抛光3分钟后表面粗糙度Sa从64.1nm迅速降低到1.23nm，高效率获得了纳米级表面。 各种金属材料的抛光效果图 同时，研究团队也将这一抛光技术应用到了其他典型金属材料，如镍磷合金、镍钛合金、304不锈钢、6063铝合金、Inconel718合金等。抛光后的样品表面都具备了镜面效果，也都获得了纳米级表面粗糙度。这一结果表明：研究团队提出的各向同性刻蚀轮廓包络抛光技术可作为一种普适性抛光加工手段应用于常见金属材料，具有显著的工业应用价值。 邓辉介绍，此项研究所提出的刻蚀轮廓包络抛光技术避免了使用传统抛光工艺所不可或缺的刚性工具，因此该技术不存在“刀具干涉”问题，可以加工具有复杂外形和内腔结构的金属零件，加工效率高且加工后表面无残余应力。此外，由该技术的加工原理可知，这一技术适用于绝大部分的金属材料，具有较强的通用性。未来，这一技术有望在航空航天和汽车零部件等领域投入应用，也可解决3D打印金属零件的后处理难题。 注：研究原文已上传。欢迎转发 联系微信：2396747576;硕博交流和资料下载群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.增材制造中表面光洁度的重要性，及光整加工技术的种类和应用现状 2.【增材制造】保证产品质量及批量生产的稳定性-FAA是怎么做的 3.粉末粒度分布和微量元素差异造成的金属3D打印质量问题 4.使用EOS光学层析成像代替无损检测保证增材制造部件质量

增材制造技术与其他数字化生产技术一起被誉为推动第三次工业革命的重要力量，它将数字技术、工厂的可重复性和工匠的设计自由结合在一起，解放了设计师的创造能力，彻底改变了传统的生产和制作模式。 随着工业4.0发展浪潮的不断前进，3D打印技术已被运用于消费电子、工业器械、汽车、航空、医疗、建筑、科研等诸多领域，并逐步向个人和家庭应用不断延伸。 接下来，我们通过3D打印巨头Stratasys革命性的技术创新，来了解高端3D打印给设计和制造带来了哪些改变。 设计-包装 得益于3D打印对制作过程的优化，它为产品设计和包装行业提供了革命性的创新和节能突破。 从手机包装到智能音箱，从耳机到香水瓶，Stratasys以全彩PolyJet技术逼真还原不同表面的质感和精致的细节。 •零件名称：耳机包装 •使用机型：J7/J8/J5 系列 •材料使用：模型重量 860g 支撑材料 657g •打印时长：耗时 42 小时 37 分钟 设计-手办 设计师借助3D打印可以轻松制作动画场景、人物形象等，无需额外的手工打磨。 对手办制作公司而言，将传统产品进行科技化升级，可极大降低开发周期和制作成本。 •零件名称：Stratasys 大家庭 •使用机型：J850 •材料使用：模型重量 1,117g支撑材料 813g •打印时长：耗时 17 小时 26 分钟 医学模型 在医疗领域，3D打印同样能为人类做出巨大贡献。 无论是手术方案模型的预演，还是医疗器械原型的制作，3D打印技术都为医学诊疗提供了更充分的准备时间和更高的临床效率。同时，在医疗教育与培训领域，它也同样大放异彩。 •零件名称：联合成像的体素大脑 •使用机型：J7/J8/J5 系列 •材料使用：模型重量 1024g 支撑材料 312g •打印时长：耗时 13 小时 37 分钟 工程设计 与传统开发流程相比，因为有了3D打印的加入，只需花很少的时间就能将创意从设计工作室搬到生产车间。 各种工具、夹具、治具和可用零件的原型制作、测试及生产都可以较快速度和较高效率完成，常见的多运用于汽车行业。 •样件名称：Nylon12CF 踏板车 •使用机型：Fortus 900 制造生产 想要解决大规模生产难题，避免昂贵且耗时的加工和生产是关键所在。 利用 3D 打印，可实现更快的迭代、决策制定和对市场变化的反应。很多航天航空的专业治具和可飞行零件如今都能通过3D打印技术加速从创意投入生产的全过程。 •样件名称：BMW MINI 侧窗 •使用机型：J8/J7/J5系列 •材料使用：模型重量 71g 支撑材料 68g •打印时长：耗时 1 小时 56 分钟 在7月8-10日TCT亚洲3D打印展期间，Stratasys将携带以上展品与观众见面。同时，两款适合办公环境的3D打印机—J55 全彩3D打印机和F370 工业级打印机也将予以展示。 J55…