2月12日，普惠公司公布3D打印技术在航空发动机部件领域的工业化应用，这也是在商用发动机的维护、维修与大修（MRO）领域的首次应用。这一由3D打印技术制造的部件预计将于2020年中进入普惠位于新加坡的专业维修中心。 空客A320使用普惠航空发动机 为向普惠发动机提供更快速与灵活的维修解决方案，普惠公司的工程专家与普惠新加坡航空航天部件中心的维修专家共同努力，同时在新加坡科技工程有限公司陆路系统部门的协作下取得了这一创新成果。这一由3D打印技术制造的航空发动机部件应用了后者生产级的3D打印制造能力，也展示了普惠公司在运营层面通过受控流程对金属打印知识领域的深度掌控。3D打印的部件将作为燃油系统部件首次应用在普惠的一个发动机型号上。这一新的材料解决方案减轻了锻造与铸造等传统制造工艺对现有材料供应的依赖，并带来优势。 普惠3D打印的压缩机定子部件 普惠公司亚太售后运营执行总监Brendon McWilliam表示：“得益于新加坡航空航天部件中心员工的创新思维，我们目前又向着扩大应用此技术以满足不断增长的售后运营需求并在业内实现3D打印工业化应用的目标前进一步。这一突破性的创新是普惠公司更为宏大的技术路线图的组成部分，普惠致力于在各层面引入整合人工智能（AI）、机器人与自动化技术的多项先进技术来推动数字化转型工作。我们已做好充分准备，在不降低高质量与可靠度标准的同时为今天的需求提供更优服务并预测客户在未来的需要。” 普惠首席工程师Lynn Gambill 增材制造的应用基础构筑在其能够按需、并依照复杂规格制造部件的能力之上。同时，该技术在设计与可收放尺度方面为响应实时产量需求提供了灵活度，可大规模地推动MRO行业转型。 普惠新加坡航空航天部件中心总工程师Chin-Huat Sia 表示：“3D打印将改变全球MRO行业的游戏规则，特别是在服务更多商用发动机方面。这一技术将为我们的库存管理带来更大的灵活度。在这项先锋型的计划之后，普惠公司与新加坡科技工程有限公司均将探索如何将增材制造技术应用于其它航空部件与发动机型号，同时进一步研发以支持混合维修，从而释放3D打印技术在商用售后市场运营领域中的全部潜力。” 普惠GTF发动机维修 通过应用其专业技术技能，普惠公司工程团队将新加坡科技工程有限公司在其陆路运输系统中应用3D打印技术的方法延伸至普惠发动机的航发部件制造之中。双方密切合作确保项目中的质量与流程系统均满足普惠公司对于售后市场应用的认证要求。鉴于这一创意的新颖，支持批准在维修中使用金属3D打印的技术数据经历数轮严苛审核与讨论方才完成。三方项目人员又在随后探索现有航空规章要求与新加坡科技工程有限公司3D打印设备极限的过程中合作完成了全面的数据审核工作从而形成数据组。 点击查看：复杂的航空3D打印认证 新加坡科技工程有限公司动力学设计与制造高级副总裁Tan Chor Kiat表示：“为一款在役的燃气涡轮发动机用3D打印技术制造一个航发部件对我们而言是第一次。这也展示了我们具有提供全面关键制造解决方案的先进能力，这不仅包括生产级别的3D打印，同时还涉及诸如热处理与机械加工等后流程。我们的客户期望我们具备高质量标准。对这一项目而言，我们交付的航空部件不仅能够符合所要求的高质量标准，同时还满足航空监管当局的各项严苛要求。” 3D打印航空部件安全与质量认证 新加坡科技工程有限公司在提供全面关键制造与工程服务领域已有超过10年的经验，能够向原始设备制造商以及来自航空航天、石油与天然气及精密工程行业的企业提供从核心流程到获得Nadcap批准的特种工艺加工在内的一系列服务。 普惠新加坡航空航天部件中心专业提供发动机部件维修，涵盖V2500与PW4000发动机的燃烧室、燃油系统组件、管道、导管以及歧管。 欢迎转发联系笔者：2396747576;技术交流和资料下载群：867355738；网址：延伸阅读： 1.您的下一航班将使用3D打印的引擎部件 2.看东方航空如何将增材制造运用到民航维修改装领域 3.看美军如何使用3D打印维护战机，同时又有哪些隐忧 4.两吨材料，数年时间，百万美元，3D打印如何为787客机完成认证工作

首先，我们来介绍金属3D打印技术—SLM工艺的制造局限性： 1. 在开发新应用时，几乎不可能不重新设计零件就直接打印，而且通常需要进行反复的重新设计才能满足3D打印的要求。这些前端设计工作也造成了交货周期的延长。 2. SLM技术的过程一致性和可重复性一直以来都被怀疑。 3. 支撑问题难以摆脱。为了防止零件翘曲变形，必须预先知道支撑添加的位置并进行设计；打印完成之后还需要繁琐的去除过程。这些冗长且不稳定的前后处理过程，也会给零件带来差异性。 将这几项因素叠加，就会发现金属3D打印的概念虽然很先进但似乎并没有达到所需的速度和可重复性。如何在物理上尽可能地消除支撑结构，以减少并最终规避这些问题，成为传统SLM技术急需突破的问题。（《无支撑金属SLM工艺对企业的影响》电子书已上传QQ群） SLM技术的支撑结构很让人无奈 无支撑SLM技术正在获得航空航天客户的青睐 2月11日，霍尼韦尔航空航天公司宣布与VELO3D建立合作伙伴关系，前者将利用其在飞机部件增材制造方面的丰富经验来验证VELO3D的无支撑金属3D打印技术。 VELO3D蓝宝石（Sapphire）金属3D打印机于2018年8月发布，是一种端到端的增材制造系统，通过软硬件组合方案解决粉末床激光熔融技术所固有的许多挑战，包括设计限制、过程控制和一致性。此外，高度受控的气氛、使用模拟软件进行构建准备以及现场质量控制确保了制造业一直在追求的可重复性。作为认证工作的一部分，VELO3D开始在霍尼韦尔航空航天公司的工厂安装该系统。 VELO3D蓝宝石（Sapphire）金属3D打印机 据霍尼韦尔航空航天公司介绍，选择Sapphire AM系统的根本原因在于它可以无需支撑结构即可构建高度复杂的几何形状，从而缩短了生产周期并降低了成本。该公司通过对Sapphire AM系统鉴定，目标是打印在现有金属3D打印机上无法制造的几何形状。 霍尼韦尔航空航天技术和高级运营高级总监SöerenWiener博士解释，“VELO3D的技术将帮助霍尼韦尔开发新应用，同时还满足我们对认证材料的要求。我们打算通过在生产环境中进行重复性测试（包括打印和后处理）来对该设备进行鉴定，从而获得一套可接受的材料性能数据和组件认证流程。” VELO3D打印的复杂结构 霍尼韦尔将首先专注于对Inconel高温镍基合金的鉴定。作为资格认证的一部分，VELO3D将协助其开发参数以优化材料性能。 END 据报道，VELO3D此次是与霍尼韦尔（中国）达成的合作。在2019年， VELO3D还向一未公开的航空航天客户提供了四台打印机；同年，该公司还与超音速客机创业公司Boom Supersonic达成合作，双方共同开发XB-1超音速喷气飞机。 很明显，航空航天客户格外看好这一推出还不到两年的新型SLM系统。笔者认为，相比传统的SLM技术，新工艺将进一步解放设计，解放后处理过程，进一步降低制造成本并缩短制造周期。 关于VELO3D的技术我们此前已经介绍过很多，本篇不再过多赘述，详细内容可查询延伸阅读。 注：本期上传内容为《无支撑金属SLM工艺对企业的影响》电子书。 欢迎转发联系笔者：2396747576;技术交流和资料下载群：867355738；网址：延伸阅读： 1.金属打印批量化：SLM无支撑系统PK HP与Desktop Metal 2.velo3D：激光对齐校准将严重影响大尺寸零件的打印质量 3.EOS：SLM无支撑制造的可能性和局限性 4.金属3D打印最优前沿(三)：大水平面无支撑工艺探索 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：为规避SLM的制造局限性，航空航天公司选择新型金属3D打印机

国外调研机构Alexander Daniels Global的第四版增材制造薪酬调查现已发布。该研究是增材制造行业中最全面的薪酬研究报告，可深入了解全球范围内的薪资水平、招聘意向、人才激励和招聘趋势。本期，3D打印技术参考就其中的几点关键问题进行讨论。 1.人才之争，仍是关键 增材制造行业的快速发展带来了对新员工的巨大需求。现有的企业不断壮大，一些巨头公司纷纷开展国际化业务，这个行业的所有企业，都需要新领域的专业人士。 这种发展给人才市场带来了巨大压力，经验丰富的增材制造专业人员有限，增长速度低于市场需求。整个行业的人才普遍缺乏，甚至引发了“人才之战”。 2018/2019从业人员工作经验对比 Alexander Daniels Global所做的研究表明，在欧洲和北美市场的增材制造招聘岗位中，平均只有4.5个相关专业的人员可以潜在的填补一个职位。此外，考虑到应聘者必须具有相关领域的特定工作经验，并且需要在工作地居住或愿意搬迁，这些因素导致复合岗位需求的人数实际上更低。 2.职能划分更加明确 增材制造行业按照职能可以分为市场、销售、研发、应用、服务等多个岗位。Alexander Daniels全球薪酬研究报告显示，研发人员仍然是增材制造行业中最大的群体，占所有专业人员的22%。尽管体量最大，但在过去的两年里，这一比例却在减少，其原因可以从字面意思来理解。 增材制造行业职能划分 “研发”涉及非常广泛，可以是从过程工程到传统研究角色的任何事项。随着行业的成熟，岗位职责变得更加明确，材料科学等学科成为独立的领域，而不是被“研发”这个总括术语所涵盖。因此，研发角色正在转移到其他部门，如应用、软件和材料等等，但同时仍在履行同样的职责。 同时，随着行业的成熟和业务的不断发展，越来越多的高管职位（C-level）开始诞生，并领导新业务。 应用和咨询仍然是增材制造行业的一个主要领域。由于应用的种类繁多且难以轻易辨识，应用工程师成为帮助用户了解工艺特点和局限性的关键。 销售也仍然是这个行业的关键角色。随着越来越多的公司开始将增材制造纳入批量生产，安全稳定的设备以及后续服务变得越来越重要。 3.职业发展是从业人员最重要的动力 该报告还深入探讨了对于增材制造专业人员而言最为重视的工作因素；他们最看重的是什么，他们换工作的主要动机是什么，以及他们如何看待行业薪资的竞争力。 增材制造行业专业人员跳槽动机 Alexander Daniels多年以来的调查显示，行业专业人员离职或接受新机会的主要动机一直都是基于职业发展的要求。在今年的调查中，77％的从业者将职业发展视为主要动机；其次是薪资水平，这一比例也高达72％。89％的专业受访者表示职业发展非常重要，这清楚地表明了该行业中具有长期思考能力的专业人员到底看中什么。 增材制造行业专业人员对职业发展的重要性认知 此外，增材制造行业的专业人员也非常看重提高自身技能。大多数专业人员希望能够获得学习机会，如参加公司内外部培训、特定课程以及相关展会等等。获得学习机会，对专业人员的工作满意度至关重要。 4.行业平均工资首次出现下降 从2016年到2018年，增材制造行业的平均薪资水平连续三年获得增长。然而随着该行业的日趋成熟，情况已不再如此，3D打印从业者的平均薪资水平四年来首次出现下降。 2018-2019年不同资历和学科的平均工资下降趋势 在欧洲，跨资历水平和跨学科的平均薪资与2018年相比下降了7.7％，北美和亚太地区的薪资分别下降了2.3％和6.8％。 不过，薪资水平的下降并不意味着增材制造行业的员工已经减薪，而是表明随着劳动力队伍的扩大，市场正在走向成熟。在此之前，占据该行业主导地位的群体是那些在这个行业工作了10年以上的人士，而随着行业的发展，前期进入这个行业的部分群体开始从初级职位晋升到更高级别，现在占主导地位的是那些有2-5年经验的人。随着这一代人的转变，工资水平正在进一步平衡。同样随着行业的发展，劳动力的扩张意味着越来越多的专业人员以较低的职位进入行业，从而造成了较大的薪酬差异。 3D打印工程师是不是一个简单的工种？怎样留住人才？ 在大多数人看来，从事这个行业确实需要有一定的专业基础、一定的从业经验。我们此前曾看到张抗抗发出的一篇文章中介绍到，3D打印工程师需要根据客户的不同需要匹配不同的3D打印工艺，需要了解材料性能、懂得简易3D建模，具备基本的销售和动手能力。按照这种理解，具备以上技能的人，至少也是一个机械专业的本科生、有两三年工作经验，由于都是复合型技能、而且工作不定时经常加班，工资至少要开到1万元以上。然而这个行业最具生命力的服务商的工程师却是从周围村子里找来的，都是初中毕业，因为以前也招过大学生，不行，一是养不起，二是不接地气。 养不起是肯定养不起，不接地气应该就是调研报告中提到的这部分人更看重职业发展通道。国内增材制造行业的从业人员如果谈职业发展，可能对很大一部分人来说比较奢侈，因为只有大公司才会提供这样的职业上升通道。然而在目前的情形下，涉及这项技术的大型企业并不是那么多，它们所能容纳的人才相对于整个增材制造行业来说，更是寥寥。对于有中高级别要求的研发岗位来说，3D打印工程师并不是一个简单的工种。 对于这个行业的人才群体，上升通道、学习机会、薪酬等等，总要有一样让人满意。 薪酬当然至关重要。不过与其他类似行业相比，增材制造行业的薪资水平被认为具有竞争力。这表明，在增材制造领域，薪金可能比竞争性或类似行业的薪资更高。这主要有以下几方面原因：1.增材制造仍然是一个相对较新且不可预测的行业，公司需要支付高薪以补偿员工进入该行业所承担的风险。2. 增材制造行业薪金极富竞争力，也标志着人才之战和稀缺性的存在，雇主倾向于向员工支付更高的薪资，以吸引和保留稀有人才。3. 增材制造行业正在与其他工业4.0技术竞争，其他工业4.0技术（如大数据和数字自动化）也需要增材制造行业所需的许多技能。增材制造作为一种技术可能难以吸引顶级人才，但需要提供更高的薪资来吸引更多人才。但具体到每个公司，还是会存在差异，这也是人才流失的重要因素之一。 注：《增材制造薪资调查》全文PDF已上传QQ群，涉及各个岗位、各个区域的薪资水平，公司的人才管理战略等内容。 欢迎转发联系笔者：2396747576;技术交流和资料下载群：867355738；网址：延伸阅读： 1.未来3D打印会有高收入吗 2.专门的增材制造业务部门对整个公司采用新工艺的重要性 3.AMiner 中国3D打印研究报告（简） 4.2018年3D打印应用现状（上篇） 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：薪资调查2019：随着市场的发展，3D打印行业的工资水平下降了？

本文系清华大学动力工程及工程热物理学博士张抗抗，在知乎上回答问题“特朗普反对全球化并且要把制造业移回美国能否成功？”可以窥探中国3D打印的活力。 我所在的公司从事工业3D打印服务的业务，可简单理解过试制打样 —— 在产品研发阶段，一般都要经过多轮的样品试制，在验证没问题之后，再开模量产。例如，下图是同行制作的3D打印仪表盘，用于汽车研发过程。于是，公司采购一台工业级光固化3D打印机。一开始还好，到了2017年之后就发现了问题：考虑人力、水电、耗材，综合计算成本为1元/克，比深圳/东莞的外包采购价格还要贵50%，难道珠三角都在做亏本买卖吗？可怕的是，这样计算出的成本，还没考虑固定资产折旧。更可怕的是：他们不仅成本低，而且质量高、服务好。服务好到什么程度？我举个例子：有一次，晚上8点来了一个同城的急活客户。有多急？第二天中午12点前就要送到。这个客户之所以找我们，就是觉得只有同城才可能解决。然而，晚8点我们已经下班了，也解决不了这个问题。抱着试试看的心态，我找到了东莞的供应商：他们8点和我接洽、9点开始打印、12点打印完成、深夜1点半跨越速运取货、早上7点到我所在的北方城市、8点送到公司。恍忽间，我觉得东莞好近，完全不像相距2000公里的样子。北方客户经常给我说：“麻烦发顺丰，赶时间”。而这个供应商的回复是：“顺丰太慢了！发跨越吧？”如果再算上物流成本，那东莞的打印成本还要再低一倍，究竟是怎么做到呢？带着这个困惑，2019年8月，我去拜访了这家供应商。东莞长安镇的赛博朋克 去拜访的前一天，我在深圳，一个国际化大都市。当天晚上，我来到了东莞长安镇：交通非常方便，深圳11号线地铁坐到终点站碧头，再打车即可到达。 进地铁站前，随手一拍，深圳大概长这样：在长安镇汽车站附近安顿好已经八点多了，于是出去溜哒吃饭。走到街头，赶到一阵怪异……甚至有点担心被打劫。传说中房价3万+的长安镇，竟然是这种鬼地方，说好的繁华呢？当时给我的感觉：这TM就是末日废土啊，脑子中盘旋的是下面这座城市：走过一个街口，街景还是如旧，但车与人多了起来。下面这个路口，运货的大卡车接连不断，等了3分钟才能过马路。后来听说，这条路是东莞通往深圳的枢纽，车流不断，彻夜如此。 古惑仔工程师的究极形态 有了长安镇的第一印象之后，我对这个供应商的期待已经降低很多了。然而，当我走进一幢民房，见到与我合作数月的“工程师”之后，还是大吃一惊。我以为与我合作的工程师是这样的：这可能太理想了。那差一点，实际情况可能是这样的吧？而真实情况大概是这样的：光膀子、背心、拖鞋、染发。当然，办公环境还比较励志：一时间，我有一种非常魔幻的感觉！要知道，3D打印工程师并不是一个简单的工种，他需要具备以下技能： 3D打印工艺：堆积熔融、光固化、激光烧结……不同的客户需要，需要匹配不同的工艺。 了解材料性能：每种工艺下对应多种材料，根据客户需要，选择满足需求的、成本最低的材料。 简易3D建模：专门的建模工作由专人完成，但打印服务也经常需要简单的3D建模操作，例如抽壳、钻孔、加厚、闭合曲面、切削、缩放、合并等等。 基本销售技能：工程与销售两种工作于一体，需要基本的商务对话功能，让对方产生信任。 动手能力：光固化打印后的成本，需要洗刷、打磨、喷漆等。 按照我的理解，具备以上技能的人，至少也是一个机械专业的本科生、有两三年工作经验，由于都是复合型技能、而且工作不定时经常加班，工资至少要开到1万元以上。在知乎上，1万元真不多；但对制造业来说，可能就是综合成本1元/克与5毛/克的天差地别，是生存与死亡的区别。我问小主管：这些人你怎么招来的？答：周围村子里找来的，都是初中毕业；以前也招过大学生，不行，一是养不起，二是不接地气。问：这些技能你是怎么学会的？答：亲自带徒弟，手把手地教啊！十个人中，总有两三个能够全部掌握的。问：那3D建模呢？不需要大学生么？至少，不需要上个培训班吗？答：B站上都有教程啊，讲得很细的，一步一步来就会了。问：成本高吗？答：基本工资两千，加上提成有多有少。掌握了3D建模技能、商务销售技能、材料工艺知识，在他们眼里，和学习“贴烧饼”的技能也没啥区别。他们也没觉得自己可以和985毕业生平起平坐了，不会心浮气躁。问：你们每天工作到11点，这点工资能留下来人才吗？答：当然可以! 他们来我这里，能学到东西、以后工资更高，还能在空调屋里上班，闲的时候打手游也没人管的。否则，他们就要去富士康了，不自由，也不能成长。问：每天一点娱乐时间都没有，你的精神不会崩溃吗？答：青春就是应该去做点事情，努力追求成功。这有什么不对呢？此时，我突然觉得：互联网世界与真实世界，真的是两个世界。我沉默一会，抛出一个当时已经争论得甚嚣尘土的灵魂发问：你们工作时间比996还长，不觉得老板在剥削你们吗？首先，他不知道啥叫996，我给他解释了一下。然后，他答道：我们这没有老板，怎么剥削？没有老板？原来，他已经在这个公司工作了3年，得到了公司的信任。今年起，可以承包5台工业打印机，不需要付任何押金、不需要业绩承诺，他只需要交一定比例销售提成给公司。附:这不是一家小公司，类似这样的"承包点"不止一个对他来说，这是他人生中的一个机会，他希望干得更好，来年可以承包更多机器，这样回家过年的时候可以让父母开心一点；对公司来说，也可以降低经营成本与风险、降低管理成本、激发员工活力。如果没有这样的机会，他只能回家种地。我在任何书本中，都没有听说过这种xx主义的究极形态；我也搞不清楚，他这样到底算是被老板剥削、被机器剥削的工人，还是被自己剥削的个体工商户呢？有没有一种剥削，上班不用打卡、平时见不到老板、没有业绩KPI要求、工作全凭自觉与热情、还免租送你生产资料使用的呢？制造业创新的土壤我们必须强调的是：上述这个例子，说到底还是“低端制造业”。珠三角制造业、中国制造业的崛起，不可能仅仅依靠这些低端制造业。但是，这些低端制造业，就像大海中的海藻，在为整个生态提供着丰富的养分：有这样的3D打印企业在附近，大疆无人机、深圳比亚迪、广汽集团的研发是不是比美国同行的成本更低、速度更快？甚至日本丰田、本田的部分3D打印工作，都外包给了珠三角的3D打印行业，而且明年会更多。为什么？因为即便算上海运时间与成本，也依然比本土加工要更划算、更快捷。相比于日本，美国的汽车行业就没有福分，来享受这种 xx主义究极形态对整个制造业提供的养分了。另一方面，虽然它是低“低端制造业”，但它又不像织袜子、造玩具那么低端。就拿3D建模这个技能举例，如果不是有巨大的九年义务教育人口红利、如果不是有B站学知识这样的移动互联网红利，这样的“复合型技能古惑仔”不可能存在。咱们问3个问题： 这样的“低端制造业”，东南亚有足够的“复合型技能古惑仔”来承接吗？ 美国40岁的红脖子失业大叔，和这些“复合型技能古惑仔”相比，竞争力如何？ 先别说美国，除了珠三角之外，中国有任何一个其它地方的3D打印服务，可以和它竞争吗？ 问完这3个问题之后，我们公司就把自己的那台工业3D打印机给卖了，安安心心地采用供应商的服务，合作共赢 ------又一位珠三角农民有机会自学成为机械工程师，但又一位机械专业大学生可能要被迫转行了。这些低端制造业，并不是什么国之重器，媒体不乐意、出于某些原因也不敢报道。不仅特朗普很难知道真实情况，就连咱们中国人也很难想象出来吧？如果特朗普知道了一线制造业的真实情况，我不知道他会做什么样的决策。

过程监控技术是当前金属3D打印设备发展的一个热点方向，众多3D设备生产商都把过程监测和质量控制的最新技术增加到自己最新开发的设备中，目前已成为重要用户能否信赖设备品牌的重要影响因素。例如，EOS开发的EOSTATE模块，Arcam开发的LayerQam™，Sciaky开发的Sciaky’s IRISS™等。 当前部分应用质量监控的3D打印设备 ▌过程监测技术对金属3D打印的重要性 近年来，金属3D打印技术无论从工艺进步还是应用拓展，发展速度都很快，但应用越是广泛，人们对这项技术的认知就越深入，零件的安全性就越发被看重。 然而，金属3D打印至今仍未能成功解决零件内部出现微小气孔、未熔缺陷以及力学性能各向异性等问题。造成这些问题的原因很多，如3D打印复杂的热过程、金属粉末特性的不均匀、设备状态参数的不稳定（比如激光功率波动、温度变化、保护气浓度变化等）、零件形状结构复杂以及工艺设计不匹配等等。 金属打印计算机断层扫描检测内部缺陷 这样一个复杂的过程，普通的技术手段很难确保在零件内部不同区域、零件与零件之间、同一台设备不同生产批次之间以及不同设备生产的同一零件之间的性能一致，即工艺的可重复性难以保证。工艺可重复性和质量一致性是3D打印技术普及和应用的关键，尤其在航空航天领域和医疗领域尤为重要。借助现代科学技术手段，严密监控过程状态变化，创建闭环控制系统，实时调节工艺参数是最好的解决办法。 ▌过程监控技术具体能发挥哪些作用？ 第一，可以获得过程信息，用来更好的理解3D打印工艺过程； 第二，可代替无损检测提供整个制造过程的质量分析方法，并为高端用户建立信任机制。 第三，可以帮助建立3D打印过程的闭环控制，实现工艺控制智能化，制造零缺陷零件。 ▌3D打印过程需要监测哪些数据？ 目前，过程监控技术主要针对粉末床激光和电子束熔融技术，其影响3D打印质量的参数达50多个，每个参数都会影响最终零件的质量。总体可分为三类： （1）设备状态和环境状态的监测 对于以激光为热源的3D打印技术来说，首先要监测的设备状态参数是激光功率、设备温度，更复杂的监控涉及到监控束斑的位置和聚焦，当偏差超过极限时系统将关闭。另外，激光3D打印设备都采用惰性气体保护来确保金属熔化时不发生氧化，因此也会对打印环境中氧含量进行在线监测。 电子束打印机需要监测的参数有真空度、电子枪的电压、束流、设备温度等。 （2）粉床铺粉的一致性监测 其原理是采用CCD摄像机，拍摄每一层铺粉后的粉床照片，通过对比标准的照片数据，检测粉床的平整度、有无凸起的高点、有无夹杂物等，如果发现问题可以通过一些技术措施纠正修补。 不同铺粉状态下的信号反馈 （3）工艺过程监控 工艺过程的的监测是最为复杂的。主要有熔池温度的监测、熔池形状参数的监测、扫描轨迹以及粉床温度的检测等。同时，工艺监控模块还需要测量熔化过程的热量排放，始终控制材料的扫描过程和熔化特性，识别出每种可能的缺陷类型，包括孔洞、孔隙、固体夹杂物或不完全熔合等。电子束选区熔化对粉床温度的监测尤为重要，这种工艺要对每一层粉末进行预热，预热的温度是决定成败的关键因素。 3D systems DMP Inspection自动执行数据分析 ▌当前打印机中的过程监控措施有哪些？ 过程监控技术是通过各种传感器进行信息采集的，常用的传感方法包括：声学、电学、光学、热学传感等，多种方法综合的监测方式也经常被采用来提高检测精度。 （1）光学传感器 光学传感技术在3D打印过程检测中应用最多，相对于其他几种传感方式，光学传感具有不与工件接触，不影响成型过程，获取信息量大等优点。而且由它获取的图像经处理后，可以得到熔凝过程动态熔池的二维或三维信息。 光学检测的单层图像与三维可视化图像（来源见后注） 光学传感技术可用来检测熔池尺寸和熔池温度的变化等，能够直接反应熔化过程金属的动态行为，以及激光的位置和聚焦性能，粉末床表面的特性等。 （2）声学传感器 声学监测是使用声学传感器来测量构建过程中的声学信号，以监测那些可以反映打印缺陷的不规则性信号。声学监测可以实时进行，也可以在打印完成后再进行。它会使用一个完好的工件作为对比，即将该工件的声音波形与传感器产生的波形做对比。如果打印质量较好，那么熔融过程就会十分顺利，期间产生的声学能量变化也会非常小。反之，如果打印质量较差，即打印件存在缺陷（如裂纹或空隙），那么声学信号就会出现变化。 GE声学监测原理：在缺陷处出现波形变化 2017年5月，GE获得了基于粉末床熔融技术的声学监测专利，GE希望通过一种使用声波现场监测的方法来简化打印件的验证，同时改进3D打印功能性金属零件的工作流程。2019年，雷尼绍也推出了 InfiniAM Sonic声波过程监控软件，使工程师能够检测和记录增材制造过程中的声波信号。 发展难点及中外差距 从以上可知，金属3D打印过程质量检测目前是使用一系列的传感器和成像技术来分析金属3D打印背后的物理学过程，并力求在每一次制造金属零件时打造出更高的品质。 通常情况下，收集数据容易，但如何处理和分析数据却有很高的门槛。目前，国内设备商对打印过程的监控实际上多停留在设备状态的监控上，对材料成型过程虽进行了数据采集，但在反馈机制上还不尽如人意，面对后续极大体量的数据，更是缺乏分析能力。 EOS监测模块可呈现信息 国外品牌设备商在此方面则领先于国内很多。EOS的模块化监测产品EOSTATE ExposureOT可以完整分析、监测材料在增材制造过程中的熔化状态，并定义多种可能的错误来源，而且它还是一个自主学习系统，能够随着数据量的增长变得更加智能；雷尼绍的LaserVIEW和MeltVIEW模块可以实时监控打印过程并最终将数据以3D形式呈现，面对庞大的数据量，雷尼绍InfiniAM Spectral软件可以对其解读并确定打印质量。GE旗下Concept Laser的QMmeltpool 3D 质量监控系统则可以通过监测和控制打印过程来发现和纠正过程误差，避免产品缺陷。 雷尼绍InfiniAM Spectral软件可解读监测数据 除了设备商推出的系列解决方案外，国外研究机构也在该领域走在前沿。美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的工程师正在利用机器学习算法来监测预防金属3D打印部件的缺陷；卡内基梅隆大学工程学院的研究人员也在将计算机视觉算法用于激光粉末床增材制造过程，并实现了工艺的实时控制。 END 纵观国内外，在该领域的研究和商业化方面，国内确实落后，而且国外厂商也正在将该技术应用于替代传统的无损检测技术。国内高端应用领域，如航空航天业，对质量的要求是最高的，过程监控技术无疑会增强该领域的应用信心。在一次研讨会上，中国航发商用航空发动机公司的代表提到，质量监控是限制航空应用的一项关键因素；国防科工局经济技术发展中心的专家也总结到，对整套工艺过程的信任机制极大影响了金属3D打印工艺在高端领域的应用。 注：本期上传内容：建立稳健的SLM过程监测方法研究 欢迎转发联系笔者：2396747576;技术交流和资料下载群：867355738；网址：延伸阅读： 1.增材制造实时监控与工艺过程仿真 2.金属3D打印实时纠错—机器视觉结合人工智能的新方法 3.GE增材 : 金属3D打印的广泛工业化需须受益于人工智能 4.金属打印批量化竞争：SLM无支撑智能系统PK HP与Desktop Metal 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：金属3D打印质量的有力保障——过程监控技术

在此前的文章中，我们曾经提到3D打印可以分为宏观尺度和微观尺度的概念。在宏观层面，那些毫米级以及更大尺寸的3D打印物体已经获得各行各业的应用；而在微观层面，建立在纳米级和微米级尺度上的3D打印对象似乎离我们很远很远。然而实际上，宏观尺度的3D打印需要建立在微观尺度上，才能实现更高速度的精确打印，Carbon 3D的CLIP技术是如此，惠普的MJF技术也是如此。 2020年1月，德国最顶尖的理工科大学之一—卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的研究人员发表文章，宣布已经开发出一种新系统，能够将一束激光分成九束，从而可以以前所未有的速度打印具有亚微米级细节的高精度、厘米大小的物体。 ▌单个体素大小与体素打印速率的乘积等于3D打印的速率 体素是体积元素（Volume Pixel）的简称，是数字数据基于三维空间分割的最小单位，无数的体素最终组成了大型且复杂的三维结构。从微观结构考虑3D打印的速度，就涉及到两个重要的因子，即体素的3D打印速度和最小可访问的体素尺寸。 体素3D打印 理论上，单个体素的大小与体素打印速率的乘积等于3D打印的速率。假设在3D打印速度恒定的情况下，体素的尺寸减小十倍，则体素的体积会减小1000倍，那么体素的打印速率就需要提高1000倍。 不同3D打印工艺与体素大小、峰值打印速率之间的关系 到目前为止，通常一个激光点每秒可以产生数十万个体素，如SLS技术每秒可以打印约105个 体素，这意味着它比二维喷墨打印机慢了近一百倍，这阻碍了迄今为止的许多应用。FDM的打印速度更慢，每秒的打印速度仅为几百个体素；改进后的CLIP技术，在体素大小为300 µm的情况下，打印速度也可以达到105个体素；轴向光刻技术（CAL）可打印体素大小在100 µm至1 mm的范围内，打印速度为103-104个体素。 ▌激光分光3D打印系统，实现快速多焦点打印 卡尔斯鲁厄理工学院研究人员与澳大利亚昆士兰科技大学的同事合作，使用迭代傅里叶变换算法和特殊的光学器件设计了一种将一束激光分成9个子光束的新系统，通过改进的电子控制，所有“子光束”可独立且同时移动，每个子光束聚焦在光敏材料的不同区域上，可以每秒大约1000万（107）个体素的速度使材料成型，这与2D喷墨打印机所达到的速度相对应。 激光分光方案 为了证明其速度和设计的可靠性，研究人员打印了一个60立方毫米的晶格结构，细节尺度达微米级，包含超过3000亿个体素，已经远远超过了3D打印所创造的记录。 包含超过3000亿个体素的超材料结构 所打印结构的扫描电镜图片，显示出3×3焦点阵列内不同焦点之间的缝合以及不同相邻区域之间的缝合 对于这种类型的3D打印，激光束以计算机控制的方式通过液体光刻胶，仅位于激光焦点上的材料才固化。这不仅依靠光学设计和计算机控制，还有赖于化学方面的进展。在此项研究中，最关键的因素为分光元件（DOE）的制造，它的任何缺陷都会破坏单个子束之间的功率分布和均匀性。 激光分光元件可将一个入射激光束分成3×3 = 9个子束：c为元件实际大小；a、b为扫描电镜下的显微结构 将来，多焦点多光子吸收方法可能会扩展到具有更多焦点的激光阵列，从而获得更大的峰值3D打印速率。该研究第一作者文森特·哈恩介绍，多激光焦点与喷墨打印机的喷嘴类似，唯一的区别是它们在三维上起作用。采用该方案能够生产更高精度的微细结构，可用于光学和光子学、材料科学、生物工程和安全工程。 注：关于本研究的详细内容，已上传QQ群。 欢迎转发联系笔者：2396747576;技术交流和资料下载群：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 2.2019年10大3D打印技术、材料和应用突破 3.哪些技术的进步推动了3D打印在制造业中的发展 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：德国科学家研发激光分光3D打印系统 创造新世界纪录

金属一直以来都是机械制造中的主力，因为金属的强度、刚度要远远好于塑料、橡胶、木材等非金属材料，所以很长一段时间内，金属的作用很难被替代。 但是随着材料学的发展，金属已经不再是我们的唯一选择，甚至有大量的非金属材料因为特殊的性能而被被应用到航空发动机中，如陶瓷材料和碳纤维。陶瓷因为其极佳的耐高温性能而有可能在未来的航空发动机高温部件中得到使用；碳纤维则以优秀的比强度、比模量等综合指标被航空航天工业青睐。 陶瓷基涡轮叶片 GE90和GEnx发动机碳纤维复合风扇叶片 ▌除了质量轻、强度高，碳纤维还有哪些优势？ 如果我们希望航空发动机可以制造的足够轻盈，那么在条件允许的情况下尽量减小材料的密度是一个很好的方法。当年的钛合金就是因为轻质，并且刚度、强度和高温性能都合格，已经是一种被广泛使用的优秀航空材料。 但金属毕竟是金属，即便是像镁铝合金那样的材料，密度也达到2000kg每立方米左右，而且金属材料都有一个很严重的问题，即金属疲劳问题。当金属材料内部受到变化的力的时候，只要这个力足够大、作用的时间足够长，那么材料就会产生微裂纹，然后这样的裂纹会快速变长、直到整个材料都裂开。 金属材料的疲劳裂纹 碳纤维相比于金属材料最明显的一个优点就是—轻。碳纤维密度一般在1400~2000kg每立方米，经过环氧树脂强化的碳纤维密度也不过1600kg每立方米而已，远远好于金属材料。 而且这种材料抗拉强度极高，想要拉断高强度碳纤维材料需要用拉断同样横截面积钢铁的力的两到四倍。 碳纤维（后三行）与金属材料的对比 另外，碳纤维跟金属材料不一样，碳纤维材料并没有所谓“疲劳强度”的概念，也就是说变化的力对于金属材料来说是一种威胁，需要重点关注，但是放在碳纤维这里却不叫什么事情。 上面这些优点对于航空器材可以说是至关重要，因为这些东西是要飞上天的，所以自然是越轻越好，而且像航空发动机这样的装置，需要承受巨大、复杂的载荷，工作状态下零件内部会分布有复杂变化的载荷，有这么一种密度小、强度高、抗疲劳能力强的材料自然是极好的。 ▌非完美，耐高温性能不敌金属 实际上碳纤维本身耐高温性能是非常优秀的，在一般情况下能够承受1000℃以上的高温，碳纤维耐高温的原理是碳纤维中碳原子的结构类似于石墨晶体中的层内结构，碳原子间以牢固的共价键结合，很难破坏，所以耐高温。 但是生产上所使用的碳纤维大部分是复台材料，它的耐高温程度取决于基体材料，大部分是树脂，其使用温度为-50-180℃，所以一般碳纤维制品耐高温在150-180℃，也有300-400℃的碳纤维复合材料。 通过环氧树脂将多层碳纤维粘黏在一起 ▌碳纤维被广泛用在飞机和火箭上 基于以上特点，碳纤维在航空航天领域的应用非常广泛，它可以被用来制造火箭的燃料储藏罐，也可以用来制造飞机的外壳。尤其是现在先进民用客机制造中，碳纤维的使用比例已经超过了50%。 SpaceX公司制造的世界上最大的碳纤维燃料储存罐 波音787外壳大量使用碳纤维材料（蓝色） 然而，虽然碳纤维有很多优点，也确实在火箭、飞机结构上得到了广泛的应用，但是在航空发动机上的使用却不是那么容易，因为航空发动机除了载荷大且复杂之外，还有两个很致命的问题：发动机的高温环境和对结构变形的严格控制。 航空发动机的运转离不开大量燃料的燃烧，所以必然会产生极高的温度，发动机涡轮前的温度可以高达2000℃。前面我们已经提到，碳纤维虽然也能承受一定的高温，但是在这样程度的高温下却依然显得无能为力。 另外，航空发动机分为一静一动两个部分，也就是“静子”和“转子”，静子不动，转子高速转动，动静之间要求配合严丝合缝——这也就是所谓的“转静子间隙控制”。 发动机转动件和静止件之间间隙要求很高 而碳纤维材料虽然说强度很高，但是刚度不足，这也就意味着一旦发动机工作起来碳纤维做的零件会发生更大的变形，带来转静子之间配合状态的改变。尤其是在压力比较高的地方，一点点的缝隙都有可能造成安全问题和性能下降。 所以碳纤维材料在航空发动机中的应用相对较少，使用的位置主要是：风扇叶片。 航空发动机上的第一级风扇叶片 风扇叶片距离燃烧室较远温度很低（事实上就是环境温度），而且这个位置压力比较低、对间隙控制没有那么严格。同时，这些叶片体积足够大，方便了碳纤维材料的加工，使用碳纤维材料也可以最大程度上发挥材料密度小的特点。 巨大的叶片一个成年人可以轻松举起 如果是在那些小叶片上采用碳纤维材料，不仅加工困难（碳纤维叶片制造过程中的很多步骤都要依靠手工），重量也并未减少多少。 GE9X采用的第四代碳纤维复合风扇叶片，共有16个前风扇叶片，比GE90和GEnx风扇叶片数量再次减少，从而减轻重量，提高发动机性能。 ▌碳纤维3D打印加工方式 自美国于2014年推出首台连续纤维3D打印机以来，该技术正在快速发展并在航空领域取得应用。随着技术的逐渐成熟和大规模推广应用，该技术或将颠覆现有复合材料无人机、低成本复合材料航空结构的生产模式。 碳纤维风扇叶片3D打印过程 美国Continuous Composites公司获得创新大奖的连续纤维打印（CF3D）工艺，使用快速固化热固性树脂（工艺也适用于热塑性塑料），将增强纤维浸渍在打印头内，并在材料沉积后立即固化复合材料。热固性材料使该工艺能够在自由空间中执行高速打印，纤维体积含量可达到50%～60%。获奖项目中的重要进展包括更加自动化的工具路径生成手段；自动化的工具更换，从而可在同一部件上实现高分辨率单通道打印和高沉积率多通道打印；提高机器人准确性和精度等。该公司预计未来此技术将用于按需打印整个飞行器结构——无论是10件还是1万件。 连续纤维3D打印将多个结构作为单个组件进行打印，图为带有嵌入式角撑板的飞机翼梁。使用Continuous Composite的3D工艺进行打印，随后通过手工沉积碳纤维复合材料进行蒙皮 意大利莫伊复合材料公司开发的连续纤维制造工艺，旨在解决使用热固性树脂进行3D打印的挑战，并已成功用环氧树脂、丙烯酸和乙烯基酯打印连续玻璃纤维增强复合材料。除了适用于碳纤维应用的固化机制外，该工艺还可使用紫外线固化方式，所需固化时间小于1s。目前，该技术已开始用于航空结构件制造。 莫伊复合材料公司3D打印工艺 END 碳纤维不仅性能优异，生产过程同样困难重重，在国际上一直由美、日两国主导。3D打印确实为碳纤维的生产提供了一种新途径，不过目前连续纤维3D打印技术还存在两个主要问题：一是纤维含量低，且打印层之间的分层可能性高；二是缺乏标准化的连续工具路径生成商业软件。未来，随着这些问题的解决，该技术依托灵活开放、高速高效、低成本且生产完全自动化等优势，必将会使碳纤维的生产更加成熟。 注：本文部分内容来自航空知识，由航小北原创。 欢迎转发联系笔者：2396747576;技术交流和资料下载群：867355738；网址：延伸阅读：1.连续纤维增材制造技术或将颠覆航空复合材料结构生产模式 2.碳纤维3D打印：短纤填充与连续增强的区别与性能差异 3.利用高性能复合材料和金属3D打印解决更多制造挑战

《中国航天科技活动蓝皮书（2019年）》报告从世界航天发展态势、中国航天发射活动、中国航天科技创新、中国航天应用服务、中国航天国际合作和中国商业航天进展共六个方面，对国内外航天科技活动进行了全面梳理与回顾。

高速飞行器是航空、航天领域发展的重要方向，具有重大战略意义和重要经济社会价值。未来几年到几十年，武器装备、飞机、空天往返飞行器等航空航天装备面临着全面更新换代，而高速化是其重要趋势，具有代表性的方案包括中国航天科工集团空天往返飞行器和美国洛克希德·马丁公司的SR-72高超音速概念飞机等。不同于传统的弹道型飞行器，高速飞行器必须在极高的飞行速度下满足远射程、长航时、高机动等性能要求，对飞行器结构系统轻量化设计提出了严峻挑战。 中国航天科工集团空天往返飞行器概念图 目前，国内外采用结构优化技术开展高速飞行器结构设计的公开报道极少。近年来，围绕工程研制需求，北京空天技术研究所与西北工业大学和大连理工大学合作，开展了结构优化方法及其在高速飞行器结构设计中的应用研究。本期，3D打印技术参考分别介绍结构优化技术在零件、组合部件以及飞行器全机概念设计中的应用。 ▌零件设计，以增材制造工艺加工，性能较少向工艺妥协 发动机安装接头用于传递发动机推力，布置在发动机推力传递截面、发动机两侧左右各一个成对使用。该安装接头为集中承载部件，除了要保证其自身强度、刚度以及耐温性要求以外，功能上要实现发动机与机身结构的有效连接及载荷的可靠传递。根据对接头结构形式的分析，采用拓扑优化结合尺寸优化方法开展结构优化设计。重点考虑结构承载性能和轻量化水平，同时兼顾安装可操作性；构件以增材制造工艺加工，故设计中未特别考虑工艺限制。优化后结构刚度指标略有提升，局部最大应力略增、但仍在安全范围内；与面向传统机加工艺的原设计方案相比，减重超过 18%。 安装接头优化设计 舵轴初始设计采用分段机加、焊接连接工艺。根据对舵轴结构形式的分析，依据整体结构拓扑优化结果，进一步应用尺寸优化减重设计与增材制造工艺加工，满足了所有性能要求，减重达 8.7%。零件结构优化设计在工程关键技术攻关阶段实现了改进或原创设计，在保证承载性能的基础上，取得了显著的减重效果。结合金属增材制造工艺，极大缩短了零件设计、制造与验证周期，初步实现了面向性能的结构设计。与以往面向工艺的结构设计相比，性能较少向工艺妥协，设计自由度更大，减重效果更好。 舵轴结构优化设计 ▌部件设计，拓扑优化结合增材制造是实现大幅减重的重要途径 根据飞行器减重和性能优化需求，开展了以舵面为代表的部件结构的优化设计工作，建立了较为完善的同类结构优化设计流程。舵面作为独立部件，在高温与压力联合作用下，必须满足刚度、强度和转动惯量等指标。首先采用拓扑优化获取主传力路径，结合设计人员经验提取结构特征，通过尺寸参数优化对重构模型进行详细设计，使结构减重约10%。结构设计人员在方案论证阶段可以利用部件优化设计方法对结构进行改进。应用案例表明结构优化技术与工程经验相结合，能得到符合功能需求、性能优异且具备工程实现条件的结构。 典型舵面优化设计 飞机发动机的吊挂是连接发动机跟机翼关键的结构，它要传递发动机的推力，以及发动机自身的重量，现在的结构形式是典型的框梁式的结构。中国商飞的设计团队对该部件进行受力分析后进行拓扑优化和重新建模，最终采用3D打印制造出来的吊挂比原来重量减少了1/10，原来的重量有1000多千克，1/10是100多千克，对于飞机设计人员来说，减少100多千克，这是非常了不起的数据。 商飞团队对飞机吊挂进行拓扑优化和3D打印 ▌全机概念设计，以结构系统整体作为设计目标 在概念设计阶段应用结构优化技术开展结构概念方案构建是一项具有挑战性的工作。基于工程前期研究基础，探索了一种基于拓扑优化的高速飞行器全机结构概念设计方法。首先，根据载荷和设计目标估计出初步的最大变形、质心位置、最小一阶频率设计要求，通过拓扑优化快速获得结构质量指标的可实现下限，从而确定一组可用于进一步结构设计的系统性指标；然后，在拓扑优化设计结果基础上，建立参数优化模型 (考虑功能需求，如预留设备空间、增加操作口盖等)；最后，根据上述结构系统性指标建立优化设计约束，以结构系统整体刚度最大作为设计目标，开展尺寸优化设计获得全机参数化模型。在结构概念设计阶段经过以上两轮结构优化，获得的飞行器全机结构概念设计方案可作为后期结构详细设计阶段的重要参考。 某高速飞行器结构概念设计 从图中可以看出，该研究中的高速飞行器与使用超燃发动机的超音速飞行器非常类似。超燃发动机实际上已经成为飞行器的整体结构的一部分，目前国内外均在开展此类大尺寸整体结构的3D打印，具体内容可点击下图查看。 超燃冲压发动机结构 ▌亟需突破的结构优化技术 结构优化方法作为创新设计手段，在高速飞行器结构设计应用探索中已经展现出巨大的能力与潜力。然而，目前的应用仍以冷结构和中低温热结构为主，结构性能主要考虑刚度、强度和固有频率；材料以金属为主，局部使用复合材料；拓扑优化设计结果的解读和特征提取仍依赖于设计人员的手动操作，工艺约束考虑较少；全机概念设计中受限于计算能力，模型规模较小，设计结果粗糙。 结构优化在飞行器设计中的应用 为满足高速飞行器极端载荷环境和高性能指标要求，结构优化技术近期亟待突破或完善以下技术： (1) 建立局部超高温热扩散结构设计技术； (2) 完善大梯度高温热结构拓扑优化技术； (3) 完善动载荷下的结构拓扑优化技术，实现局部动响应特性改善； (4) 发展全新的拓扑优化方法，避免密度法拓扑优化结果特征提取带来的性能损失； (5) 发展面向增材制造的拓扑优化技术，建立增材制造结构件性能评估和质量控制标准； (6) 发展陶瓷基复合材料结构优化设计技术； (7) 进一步针对未来复杂可重复使用结构优化问题，完善不确定结构优化设计方法； (8) 基于并行计算发展超大规模结构高性能分析与优化设计平台，实现大型部件和全机的精细概念设计。 END 结构优化技术在国内外航空航天领域已经得到大量应用，尤其是拓扑优化技术在提高结构性能、降低结构质量中已发挥出显著作用，被行业普遍接受。拓扑优化技术的应用已从肋板、支架、挂架等零件推广到机身、部段甚至整机的优化设计。高速飞行器由于其极端使用环境和严苛性能要求，对结构优化技术与制造工艺具有迫切需求。结构优化技术在零部件以及全机概念设计中具有极大潜力，但仍需要开展更为深入的理论方法和应用基础研究。 大量理论方法研究和工程应用实践表明结构优化技术不但为飞行器结构研制提供了有效的设计工具，更重要的是带来设计理念的变革。 欢迎转发 联系笔者：2396747576;工程师技术交流和资料下载QQ群：867355738 延伸阅读： 3D打印集成制造的最佳实例：从855个零件到12个零件的非凡效益 中国航发：基于增材制造的微型涡喷发动机轻量化设计及试验 兵器：3D打印助力巡航导弹等高超声速武器制造 GE9X发动机：多材料金属3D打印航空应用的集大成者

2020年农历春节前夕，北京深蓝航天自主研制的“雷霆-5”（LT-5）液体火箭发动机进行了首次整机变推力长程试车，试验取得圆满成功！ 整机研制自2019年4月方案设计到2019年8月各零部组件投产，再到2020年1月整机试车，共历时9个月，刷新了液体火箭发动机研制的“中国速度”。通过采用3D打印、电动驱控等新工艺、新技术，显著提高了产品的可靠性和测试维护性以及研制的迭代速度，将主要零部件的生产周期减少到一个月内，从零部件到整机的装配时间减少到3小时以内。 该发动机是国内唯一一型结合了“针栓推力室”和“电驱控泵”两大变推力前沿技术的液体火箭发动机，实现了国内液氧煤油发动机在推力调节领域的突破性创新。此次整机试车成功全面验证了发动机系统协调性和连续变推力能力，标志着深蓝航天完成了泵压式液体火箭发动机从设计、制造到试验验证的研制闭环，是继2019年10月推力室试车突破发动机针栓喷注和多次点火关键技术之后，在可回收液体运载火箭关键技术攻关上达到的又一个里程碑。 注1：针栓推力室是“猎鹰”系列可回收液体运载火箭现役主动力发动机实现变推力的关键技术之一，成就了美国商业航天公司SpaceX的业界神话； 注2：电驱控泵技术是新西兰商业火箭公司Rocket Lab首创并应用在“电子号”火箭主动力发动机上，开辟出了商业航天的新天地。 项目研制团队在不足3个月的时间内，转战大江南北，先后完成了火炬点火器试车、推力室试车、涡轮泵水试、整机电磁兼容、整机振动、整机液流等共10余项重大地面试验，为整机试车的成功提供了有力保障。 在此次发动机整机试车成功之前，2019年10月，深蓝航天已经成功对液氧煤油发动机进行了推力室长程试车。该次试车的发动机喷注器壳体和推力室身部两个零件采用金属3D打印制造，内部有百余条冷却流道，使用传统工艺铣削和焊接工艺不仅制造周期长、成本高，零件性能也难以得到保证。铂力特在承担此次任务中严格控制工艺，保证零件外形尺寸、流道精度及粗糙度，同时零件加工周期缩短至2-3周。 发动机推力室 采用3D打印工艺制造的推力室，实现了国内液氧煤油火箭发动机推力室效率从95%到99%的技术跨越，达到了国际先进水平。而从两次测试看来，不排除使用了相同的3D打印部件，进行了不可科目的实验。 关于深蓝航天 北京深蓝航天科技有限公司成立于2016年11月，注册资本壹仟余万元，公司位于北京亦庄经济技术开发区。主营业务为商业航天领域液体运载火箭产品及相关技术的研制与开发，确定了以商业液体运载火箭和航天发射服务为核心业务、飞行器辅助和配套设备等为辅的公司发展战略。 北京深蓝航天科技有限公司的愿景是：立志成为太空运输产业的推动者。公司专注于液体运载火箭及其回收、复用技术的研制，致力于通过技术创新、管理和模式创新、系统工程研制流程创新，大幅度降低人类进入太空的成本，推动太空新经济时代的到来。 欢迎转发联系笔者：2396747576;技术交流和资料下载群：867355738；网址：延伸阅读： 1.2019年中国航天领域3D打印8大应用成就和案例 2.3D 打印在航空航天领域的研究现状及国内应用案例 3.国际商业航空公司如何使用3D打印开拓创新 4.采用3D打印制造火箭发动机的设计与工艺考量