落地应用 – 3D打印技术参考-(第24页)    
  • 与英伟达合作,让金属3D打印实时纠偏!打印速度提升10倍!

    与英伟达合作,让金属3D打印实时纠偏!打印速度提升10倍!

    3D打印技术参考注意到,美国金属增材制造系统制造商Precision Additive近日宣布与英伟达合作,推出了首款基于人工智能架构的激光粉末床熔融设备金属3D打印机PA-300。 报道称,人工智能技术被集成到了机器架构中,用于持续监控打印过程并纠正偏差,而且,这些调整在打印过程中实时进行。 除此之外,该公司宣称这款设备采用了其自主研发的扫描超激光熔融工艺(SSLM),可实现比标准LPBF系统快十倍的打印速度。他们将其描述为“迄今为止使用其专有SSLM激光技术并采用人工智能架构打造的最快3D打印机”,能够解决传统激光粉末床熔融 (LPBF) 工作流程中的局限性。但遗憾的是,笔者未能查询到它是如何将打印速度提升十倍的。 人工智能框架能实现实时流程优化、预测性质量保证。其应用目标指向为国防、航空航天、能源和医疗应用领域生产符合认证标准的金属部件,这些应用领域对可重复性、可追溯性要求较高。 am-explorer推出的基于AI的质量保障平台 工艺控制和认证通过精密增材制造认证(PAQ)进行管理。PAQ是一个数据驱动的框架,将构建数据与认证要求关联起来。该公司表示,PAQ能够确保每次构建结果的一致性和可重复性。该框架目前正在支撑该公司镁合金3D打印工艺的研发。镁合金是一类轻质但活性极高的材料,历来难以使用增材制造技术进行生产。除了镁之外,PA系列设备还可加工其他对激光粉末床熔融系统而言具有挑战性的材料,例如钨和铜。 Precision Additive公司首席执行官表示,“增材制造正在进入一个以智能、可靠性和责任制为特征的新时代,Precision Additive的创立旨在确保先进的制造系统不仅具有创新性,而且足够可靠,能够支持最严格的应用。”这一描述显示出,数据对金属3D打印的重要性。 国产全生命周期增材制造专用数据库 3D打印技术参考注意到,西空智造与西安交通大学于日前宣布共同研发并推出了覆盖“设备‑材料‑工艺‑过程‑质量”全生命周期的增材制造专用数据库,整合了LPBF金属3D打印制造全链条的关键数据信息,能适配工业级生产的数据管理需求。 西空智造指出,从设备、材料到工艺、过程、质量,金属3D打印的每一个环节都在持续产生海量数据。这些数据不仅是生产过程的真实记录,更是构建零件质量可追溯体系的核心基础。然而,传统的数据管理方式往往使数据分散存储、格式不一、整合困难,形成众多“信息孤岛”,严重制约了增材制造技术在规模化生产中的应用与发展。 金属3D打印产线要求(来自马瑞博士演讲) 因此,系统性地采集与标准化管理完整的工艺流程数据,已成为行业提升质量控制与工艺优化能力的必然要求。通过科学归档与智能分析工艺历史数据,能够帮助工艺人员实现对制造过程的精准洞察与全面管控。 目前,市场上常见的增材制造软件在数据集成方面往往存在广度有限、深度不足的局限。而此次发布的“全制造流程数据库”带来了三大功能: 增材产品质量可追溯问题(来自马瑞博士演讲) ➡️ 全流程数据整合,告别信息孤岛 数据库目前构建了规模达10.04TB的共享数据资源池,数据库涵盖11类工艺属性数据、7类过程监控数据、10类标记质量评价参数,全面覆盖零件信息、工艺信息、过程及后处理信息等全维度数据。无论是设备参数、材料成分,还是过程信号、质量检测结果,都能实现集中管理,彻底解决数据分散、难以调用的问题。 ➡️ 高效数据应用,赋能工艺优化 数据库开放数据查看、上传和下载功能,支持查询数据报告、开展深度数据分析,为增材制造设计生成、支撑结构设计、工艺规划、零件构建等全流程工程活动提供数据支撑。工艺人员可通过历史数据复盘,精准把握生产过程规律,优化工艺参数设置。 ➡️ 提升可追溯性,质量稳定有保障 通过信息管理系统实现全流程数据追溯,从零件设计、支撑结构、工艺规划到后处理、鉴定,每一步都可查、可管、可控,显著提升产品可生产性、流程可重复性和零件一致性。 END 笔者注意到,越是金属增材制造普及的今天,制造商对质量一致性和可重复制造的要求越高。无论是否基于人工智能分析,但形成的共识就是大家已经普遍认识到3D打印制造流程过程中产生的数据的重要价值。 3D打印技术参考此前就曾报道过,北京动力机械研究所增材中心主任马瑞博士曾表示,在航天增材制造过程中,单次打印的质量数据就能达到10G,能否用好这些数据是提升质量保障的关键。目前,人工智能技术也在本行业受到企业的重视,铂力特就在2025年推出了基于AI的质量分析平台。可以说,包括西空智造推出的增材制造数据库,国内企业都正在更加重视质量保障的重要性。 注:本文由3D打印技术参考创作,未经联系授权,谢绝转载。#增材制造 #3D打印
  • 新型3D打印技术实现金属性能自由调控

    新型3D打印技术实现金属性能自由调控

    美国能源部下属国家研究机构劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家们最近的一项研究表明,3D打印金属的性能可以在制造过程中进行精确调整。研究团队通过改变打印高熵合金时的激光扫描速度,揭示了冷却速率如何影响金属凝固过程中的原子结构。研究结果表明,无需进行后处理或合金重新设计,即可通过工艺参数直接调整材料性能。 研究结果直接解决了金属3D打印材料性能不确定造成的主要应用障碍,有助于这项技术获得更广泛的应用。 金属增材制造可预测面临的挑战 金属增材制造技术虽然能够制造用于航空航天和国防领域的复杂形状部件,但由于材料性能难以预测,因此仍旧难以被大胆用于对性能要求高的关键应用中。打印过程中快速的熔化和凝固会形成非平衡的微观结构,即使在相同的标准工艺参数下,也会导致强度、延展性和断裂韧性出现显著差异。 劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)指出,高熵合金包含多种主要元素而非单一基体金属,因此比传统合金具有更广阔的设计空间。其复杂的化学成分使其能够展现出广泛的力学性能,但也使其对打印过程中的热历史高度敏感。因此,冷却速率的微小差异就可能显著改变原子排列和最终性能,进一步加剧了可预测性的挑战。 马萨诸塞大学团队制备出兼具超强强度和高延展性的高性能纳米结构合金 利用激光速度对原子结构进行编程 为了研究工艺参数如何影响材料性能,由LLNL领导的研究团队将热力学建模与金属增材制造的分子动力学模拟相结合。研究人员分析了激光扫描速度如何影响凝固过程中的冷却速率,进而影响原子在成分复杂的合金中的排列方式。 结果表明,更快的激光扫描速度会提高冷却速率,从而限制原子重排成低能构型的时间,这使得材料锁定在非平衡原子结构中。较慢的扫描速度则允许更多的原子重排,从而产生更接近热力学平衡的结构。 这种工艺级控制能够直接在同一合金体系内实现强度和延展性之间的调控。快速冷却可提高强度,但会增加脆性;而缓慢冷却则可获得更均衡的力学性能。该方法无需改变合金成分,只需修改单个打印参数即可调整性能。 利用增材制造技术高通量合成Mo-Nb-Ta-W高熵合金 “我们现在已经能够有效地设计出充分利用增材制造特性(例如极快的冷却速度)的新材料,”副组长托马斯·沃辛说道。 不同冷却速率下快速凝固的AlCrFe2Ni2高熵合金的室温截面图(300 K)下,冷却速率分别为10K/ps, 5K/ps,0.1K/ps,0.01K/ps.蓝色、绿色和白色球体分别对应BCC、FCC和非晶原子。中央方框代表初始晶格,作为BCC结构(以蓝色球体表示) 尽管LLNL的研究表明,在金属增材制造过程中,可以通过控制激光扫描速度来影响原子结构,但这些发现是基于高熵合金的热力学建模和分子动力学模拟,尚未在经过认证的大规模零件生产中得到验证。尽管如此,这项工作表明,工艺参数可以作为有意设计的手段来影响材料性能,而不是将微观结构变化视为不可避免的结果。 性能可调控在应用中至关重要 在金属增材制造过程中调整机械性能的能力解决了该领域面临的一个根本性难题:最终用途零件性能的不确定性。在航空航天、国防和能源等领域,工程师无法基于各种可能的材料结果来设计或认证零件。机械性能必须预先确定,才能满足认证、安全和可靠性要求。然而,传统的金属增材制造工艺往往会产生微观结构差异,因为热流的微小变化就可能导致原子结构的巨大差异。 通过增材制造制成的高熵合金 近期的研究反映出学界正努力减少这种不确定性。研究表明,激光粉末床熔融过程中的冷却速率会影响晶粒结构、韧性和耐腐蚀性;而其他研究团队则开发出一些工具,可以通过调整激光功率和扫描策略来预测和影响镍基高温合金的微观结构。这些方法旨在使打印材料的性能与设计意图相符,但通常需要进行大量的参数优化或针对特定合金的调整。 3D打印技术参考查询到,LLNL的这项研究以“Unravelling Microstructure Selection in an Additively Manufactured Eutectic High-Entropy Alloy”为题发表在Advanced Materials。 注:本文由3D打印技术参考创作,未经联系授权,谢绝转载。#增材制造 #3D打印
  • 半年内密集试飞,我国首款3D打印航空发动机正加速应用落地!

    半年内密集试飞,我国首款3D打印航空发动机正加速应用落地!

    2026年1月10日,人民日报再度报道了我国3D打印航空发动机飞行试验的消息,这是半年以来第三次获得官媒报道。研制单位——中国航发湖南动力机械研究所,在去年12月举办的中国增材制造产业年会现场,公布了关于KP16-3D打印发动机项目截至到当时的时间线: ➡️ 2025年7月1日,在内蒙古完成了首次挂飞试验,试验验证发动机的基本运行性能和稳定性,挂飞持续20分钟,最大飞行高度达到海拔4000米,发动机全程稳定工作。 ➡️ 2025年11月9日,在陕西定边县完成了首次单发飞行试验。本次飞行时长30分钟,最大飞行海拔高度6000米,最大飞行速度0.75马赫。 ➡️ 2025年12月9日,在陕西定边县完成了第二次单发飞行试验,飞行时长30分钟,最大行海拔高度提升到9000米,最大飞行速度0.76马赫,发动机全状态工作各项参数无异常。 值得注意的是,中国航发官方在1月24日对发动机的研制过程进行了报道。报道指出,这台发动机于2021年就开展了首次点火试验并取得了成功,但发动机研制如同攀登险峰,每当试验因故中断,便是新一轮战斗的开始。 下台分解、检测分析、定位故障、优化设计……在这一次次的分析与改进中,发动机先后完成零部件强度寿命试验考核,实现转速达标、性能达标,完成发动机整机任务化持久试车,为发动机的飞行试验打下了基础。 中国航发,公众号:中国航发群星闪耀航发丨九霄之上显锋芒——记中国航发动研所3D打印极简轻质微型涡喷发动机研制团队 发动机挂飞实验(来自中国航发公众号 密集测试显示重要意义 从时间线可以看出,我国在半年内完成了至少三次实际飞行试验,尤其是最近的几次试飞,间隔短至一个月,表明技术迭代、工程验证的速度非常快。 这意味着项目团队已经建立起了一套非常高效的“设计-制造-测试-优化”研发闭环,以实现产品定型和量产。同时也代表我国在该领域正在快速经历从无到有、从有到能用、从能用到更强、再到更稳定使用的发展路径。 该项目的负责人——中国航发动力研究所总师办主任米栋在雄安增材制造产业年会上描述了一件很有意思的经历,这款发动机曾亮相去年11月举办的迪拜国际航空展,国外相关领域的一用户就提出想看真机的想法,但当工作人员指出这就是真机时,对方却强烈质疑。就3D打印航空发动机的国际进展来说,我国目前当之无愧的处于领先地位。 发动机基本情况介绍 该发动机的名称为KP16-3D打印极简涡喷发动机,是中国航发动研所为满足国内外中小型无人机用户对动力的需求,通过融合多学科拓扑优化和3D打印技术,研制的一款轻质、高推重比160公斤推力级涡喷发动机。发动机零部件集成度高,且全机超3/4重量(含所有核心零件)采用3D打印制造。 发动机重要部件已通过强度、寿命试验考核,其中工作条件最恶劣的核心关键件——涡轮叶片盘三个试验件均通过了3万次以上低循环疲劳寿命考核,具备装备长寿命发动机的能力。发动机实现了转速和性能达标,整机寿命试验表明,最大无故障使用时间达设计寿命的1.5倍,能在一千余摄氏度温度和五万余转/分转速下稳定工作,综合性能指标达到同尺寸量级涡喷发动机国际领先水平。 工程化应用的难度在哪里 米栋指出,与打印普通产品相比,用3D打印技术制造航空发动机,难度指数级增长,需要跨越“消费级制造”与“极限工程制造”的鸿沟。 从材料看,航空发动机使用高温合金,此类材料硬度高、难熔化、冷却收缩率大、成分复杂,打印后极易变形开裂;从精度看,普通产品精度要求相对宽松,而航空发动机关键零件的精度不能有丝毫偏差;从性能看,普通产品仅需承受轻微外力,而航空发动机涡轮叶片要在手指大小的尺寸上,承载一辆轿车的重量,还要抵住千万次交变载荷冲击,不能产生微小裂纹,对性能要求极高。 发动机单发飞行试验(来自中国航发公众号) 每次飞行结束后,项目团队都要对发动机进行全面分解检查,包括所有零件状态是否正常,有没有出现任何破坏或失效的情况。 中国航发动力研究所结构强度研究部副部长钱正明指出,3D打印虽有一体化成型等优势,但也失去了传统连接零件的摩擦阻尼效果,发动机振动显著增大。为攻克难题,研制团队创新提出‘多学科拓扑优化设计技术与3D打印制造技术深度融合’的思路,攻克了一系列关键技术卡点。” 通过不断飞行试验,可以充分验证发动机在高空复杂环境下的可靠性,不断检验发动机与飞行器的适配性,为后续技术迭代和应用推广奠定基础。作为全球首款经过高空高速试验考核的整机级3D打印发动机,KP16填补了国内技术空白,也为国产高端制造绕开国外传统制造壁垒,实现换道超车提供关键路径。
  • 希禾增材展示面向商业航天的绿激光金属3D打印解决方案

    希禾增材展示面向商业航天的绿激光金属3D打印解决方案

    在2026年1月23日至25日正在举办的北京国际商业航天展览会上,希禾增材所展示的产品引起了大量围观。该公司工作人员许琛,向3D打印技术参考介绍了该公司面向商业航天的绿激光金属3D打印解决方案。 许琛提到,希禾增材特别强调连续单模绿激光在选区激光熔化3D打印工艺中的应用。其母公司公大激光,在国内率先推出了高功率绿光光纤激光器,填补了国内产业链空白。希禾作为全资子公司,承担了将绿激光引入金属3D打印领域的角色,缩短了我国在该技术领域与国际同行的差距,并逐步实现了全球引领。 目前,该公司已经部署了超百台3D打印设备,建立了当前全球最大的铜金属3D打印中心,初步建立了绿激光3D打印生产能力。从所展示的信息可以看出,该公司或已承担大量制造服务,相关业务涉及高性能散热器件的制造。 除面向高校科研、批量生产的XH-M160G、XH-M350G、XH-M450G装备之外,希禾推出了具有大尺寸零件制造能力的XH-M660G,它能够适应商业航天领域对大型热端动力部件等的制造需求。 3D打印技术参考查询到,该装备的打印高度可达1.2米(不含基板厚度),采用四台绿激光、双向铺粉技术。该装备也是业内首台配备高功率绿激光、打印尺寸达米级的金属粉末床3D打印机,专为航空航天等超大部件的制造设计,打印效率较传统工艺显著提升。 除设备方案之外,希禾还展示了针对商业航天领域的3D打印应用案例,体现出该公司绿激光铜材料高质量3D打印制造能力。以所展示的推力室为例,其内置大量流道,一体成型,制造时间超过170小时,体现出设备具备长时间稳定运行的能力;零件的粗糙度达到Ra6.3μm,零件的侧表面和下表面粗糙度也能满足客户要求。 许琛提到,如果配合后处理,还可以达到更高的表面质量。传统上此类推力室会用到扩散焊和电铸制造技术,但3D打印可直接一体成型,没有焊缝,极大缩短了生产流程,并提高了产品的可靠度。 实际上此次商业航天展,希禾增材所展示的相关案例还是有些保守。3D打印技术参考在2025年TCT亚洲展发现,该公司的部分推力室展示部件的高度达到了米级,体现出了这项技术的震撼之处。 除了面向商业航天的装备及应用案例展示,希禾增材还带来了其在热管理领域的解决方案。铜材料+tpms结构+3D打印一体成型,为高端散热器件创新带来了新的革命,行业需求极为旺盛。 绿激光技术作为具有优势的3D打印技术,也被各方用户广泛关注,这也是其近两年快速发展的原因,而百台3D打印设备中心的建立则是需求旺盛推动的结果。 注:本文由3D打印技术参考创作,未经联系授权,谢绝转载。#增材制造 #3D打印
  • 20万颗卫星加持,无支撑金属3D打印能否迎来应用热潮?

    20万颗卫星加持,无支撑金属3D打印能否迎来应用热潮?

    2025年12月29日,我国向国际电联一次性提交了20.3万颗低轨卫星频轨资源申请,引起广泛关注。这是否意味着未来我国将制造如此数量的卫星呢?这跟3D打印有没有关系? 2025年一项价值达4.5亿元的“梁溪星座”3D打印卫星制造项目或能说明答案,这是一个很可能爆发或者正在爆发的应用场景。如此体量,将会带动3D打印材料、设备、服务以及设计等多个环节的市场增长。 关于该应用场景,巧合的是在2026年1月,韩国航天企业Innospace公司宣布成功实现了Ti6Al4V钛合金压力容器的低悬垂无支撑3D打印。这几则消息让笔者产生了联想——卫星贮罐/贮箱一体化无/少支撑3D打印,或许能成为卫星大规模制造中的一个典型应用。 由Innospace 3D打印的燃料贮罐 3D打印卫星燃料贮罐 国内外应用案例 其实早在2018年左右,就有用户单位向笔者提出能否帮他们直接打印出封闭的燃料贮罐。但当时的技术确实没有办法实现,国内多数设备商在当时也实现不了。但国外却在无支撑金属打印方面喊得很凶,这也是后面几年该技术备受关注和快速发展的重要原因。 2023年1月,全球首批无支撑金属3D打印的封闭式燃料贮箱被送往太空。Velo3D公司为Launcher的Orbiter卫星运输工具制造了8个钛合金贮箱。这也意味着相关的技术储备,在2022年就已经完成。 我国首次实现3D打印卫星燃料贮箱在轨应用是在2024年3月。该贮箱由航天科技六院801所和航天科技八院800所共同研制,铂力特为该贮箱的生产提供了设备支持。 该贮箱采用铝合金一体化成型3D打印。据央视新闻报道,研发团队先后攻克了多项关键核心技术,不仅使所有组件均在贮箱上实现高度集成一体化安装,贮箱内部也通过3D打印流道实现了各组件间的连通,无需导管连接,研发周期大幅缩短,成本有效降低。 国内无支撑金属3D打印 燃料贮箱样例 需要指出的是,类似燃料贮箱这种带有管路的封闭结构,并不意味着一定要实现低悬垂角度的3D打印,也可以借助内部结构的优化设计来规避支撑。 但探索工艺极限,将不断推动3D打印技术向广阔的应用场景拓展。针对国内类似燃料贮箱的无支撑打印样例,笔者发现了三例。 ➡️ 华曙高科无支撑3D打印燃料贮箱 华曙高科少支撑金属3D打印技术已实现大量应用的批量生产,典型应用包括燃料罐、闭式叶轮等,最大尺寸工件超过450mm。材料涵盖钛合金、高温合金、铝合金、不锈钢等。 在2024年的TCT亚洲展上,华曙高科就展示了无支撑3D打印的燃料贮罐。该公司表示,其采用自适应智能扫描策略,精准控制能量输入和零件局部热量,在保证零件致密性的前提下,成形能力相对于传统扫描技术明显提升。 借助该技术,华曙高科攻克了倒圆锥结构、水平圆孔等特殊结构成形难度大的技术难题,成功实现倒圆锥结构20°-25°倾斜角的无限高度成形,无支撑一体成形的水平圆孔最大可达Φ50mm。 ➡️ 融速科技电弧无支撑3D打印燃料贮箱 融速科技是国内领先的金属送丝增材制造解决方案提供商,借助多轴运动可以实现无支撑金属3D打印。该公司在展会上曾展示了由电弧3D打印的316L不锈钢贮箱缩比件,以及电弧3D打印的17-4不锈钢大型航天液氧贮箱。这两项应用的展出,也标志着燃料贮箱的制造并不仅仅局限于激光粉末床熔融工艺。 融速科技电弧3D打印的贮箱缩比件 融速科技电弧3D打印的航天液氧贮箱 ➡️ 易加三维展示无支撑3D打印球体 易加三维于2023年TCT亚洲展上首次公开展示了其自主研发的无支撑金属3D打印工艺,可打印AlSi10Mg、钛合金等常见材料。其展出的无支撑打印的铝合金地球仪球体尤为典型,该零件的尺寸为φ400×450mm,其结构特征预示着可以实现贮箱结构的无支撑打印。 规模化设备部署 支持批量3D打印交付 传统上的卫星燃料贮箱为满足长期在太空极端环境下使用,对材料和制造工艺都提出了严格要求。铝合金、钛合金和复合材料是主要的制造材料,在满足高强度的同时尽力保障轻量化。在制造工艺方面,笔者查询到,燃料贮箱常使用“分块成形+焊接”的方式,工序复杂,存在焊缝,影响可靠度合计精度。如果要以万为单位进行批量生产,可以想象工作量得有多大。 EOS 3D打印的无支撑燃料贮箱 EOS 3D打印的无支撑燃料贮箱上顶面 EOS 3D打印的无支撑燃料贮箱内部顶面 相比3D打印技术来说,后者可谓极大解放了生产力,直接导入模型文件就可以获得一个接近最终使用的“成品”,大大缩短了制造周期。同时,无论是基于结构设计避免内部添加支撑,还是基于无支撑工艺,使用几十、几百台3D打印机,可以在有限的时间内迅速交付大量产品,扩产极为灵活,由此可见3D打印技术的制造优势有多大。 航天产品在定型之后通常会稳定使用。但到目前为止,我国用户单位并没有明确表示过,基于无支撑3D打印工艺实现过卫星燃料贮箱的实际应用。而Velo在今年1月宣布在该领域再次取得应用进展,它与美国商业航天公司Momentus,成功研发出一款3D打印燃料箱,并将在后续开展飞行测试。我们也期待,在该领域我国取得更多进展!关于此,你有什么看法呢,欢迎留言讨论。
  • 金属3D打印龙头铂力特:在消费电子领域的应用和解决方案

    金属3D打印龙头铂力特:在消费电子领域的应用和解决方案

    在2025年12月于雄安举办的增材制造产业年会上,铂力特副总经理杨东辉介绍了该公司在消费电子领域的应用和解决方案。铂力特作为全球行业内首家将3D打印技术批量、规模化应用于电子3C行业的企业,对应用市场及技术应用有怎样的理解呢? 消费电子市场概览 杨东辉指出,消费电子领域应用的主要材料是钛合金、铝合金和不锈钢,此前金属3D打印技术一直在这个行业得不到规模化的应用,主要是因为设备与材料昂贵以及打印时间长共同导致的制造成本高,加工难度大。 近些年来,激光器价格的不断降低使3D打印设备的成本大幅下调,高品质的钛和铝等材料的价格也降低十余倍,共同推动了制造成本的不断下降,达到了盈亏平衡点,消费电子领域的应用才成为了可能。 中商产业研究院发布的《2025-2030年中国智能手表分析及发展趋势研究预测报告》显示,2024年中国智能手表产量达到8095.4万个,2025年产量将达到8500万个,市场规模将达到413.8亿元。而2025年全球智能手表出货量预计将超过1.5亿个,市场规模为400-500亿美元。 杨东辉指出,如此巨大的体量,如其中有10%采用3D打印钛合金制造,每个卖10块钱都是巨大的市场,它将带动原材料、打印服务、后处理加工等产业链再次发展。 消费电子市场 面临的问题与实践 随着智能手表的不断发展,钛合金的使用是一个趋势。但传统3C领域的应用存在瓶颈,从消费者的角度来说,外观和功能相近,同质化比较严重,缺乏卖点。传统加工难以加工钛合金复杂结构,同时还面临环保的问题。 如今,一些钛合金的使用已经做到了全部闭环,这导致材料的成本大幅降低,3D打印能突破设计枷锁,实现降本增效,催发个性化定制而且环保,应用端可以放开手脚测试。 2023年7月,荣耀发布了第一个带3D打印钛合金的折叠手机,做到了当时的最薄,当时的销量非常好。2025年OPPO发布了新的手机,借助3D打印技术,实现了0.15毫米的最小厚度。铂力特经过努力,为两家企业进行了规模化的制造和发货。这两个案例是国内目前为止能公开的非常具有代表性的案例,特别是荣耀的折叠屏,引领了3C行业3D打印钛合金的趋势。 消费电子行业 使用金属3D打印技术的要求 3C和航空航天领域对3D打印技术的应用有很大区别。3C行业从从概念到原型再到批量生产,每个阶段都有不同的要求,涉及到精度与表面质量、功能实现、生产一致性、极端稳定性与良率。到最终量产,怎么保障可靠的交货,铂力特都进行了细致的规划。 以铰链为例,从开始打印到打包发货要经历多道工序。因为出货量特别大,品质要求高,要求全过程追诉,这就需要后台有很强大的质量追踪系统。铂力特从前期的落地规划,任务下发,打印过程中的记录,到后续的流转追踪以及质检,都有完整的解决方案。 铂力特3C行业解决方案 杨东辉以铂力特规模化使用的设备是BLT-S400进行了举例。 1.保障质量 BLT-S400设备能打印的尺寸是300×400mm,占地面积非常小,整个设备为了满足工业规模化生产设计了几个结构模块,包括控制、循环净化、成形、光学、落粉、铺粉以及收粉模块。整个生产过程中核心追求就是质量、安全、效率、成本,满足安全性的情况下实现高的可靠性,追求效率,最终降低生产成本。 在真正打印过程中风场非常关键,要吹走大颗粒,提升表面质量,保障光学质量,实现低的氩气消耗。打印过程中有很多潜在的缺陷,要通过AI和视觉等手段识别缺陷,把潜在的缺陷处理掉,防患于未然。铂力特如今可以在20毫秒内完成极速扫描,缺陷检出率超98%,显著降低废品率,提升产能。 具体数值以实际项目为准 2.保障信息安全 在规模化生产过程中,工艺信息以及数据信息都是商业机密,需要对客户数据进行保护,相关的软件也具备了保密功能,从总公司开发工艺参数,在不同的子公司打印其实是一个黑盒子,只能使用、不能编辑,也不可见,确保了相关工艺数据的内部自循环,避免了外泄,提升了自我的商业价值。 3.高效率流转 在软件层面,铂力特开发了自主的规划软件build planner,零件剖分、变层厚打印、设计扫描策略等均靠其实现,涉及到复杂的算法寻求最优解。前期规划好了,设备才有好的执行思想,才能实现快速的打印,所以前期路径规划软件是非常重要的系统。 在设备操作便利性方面,铂力特把涉及到的洗气、加热、风机开启、开始打印等多个步骤进行了自动化、一键化处理,极大提升了操作的便利性。消费电子行业的零件打印和航空航天行业有明显的区别。打印过程中会用到几十、几百台设备,就需要在整个过程中降低时间消耗。 在打印后操作方面,粉末供给、收集、回收筛粉、零件清粉等操作,全程人粉隔离,解决了粉末安全性,避免了粉末污染。 杨东辉指出,铂力特目前可以做到快速打印、流转,中间靠的是一系列的软件解决方案,以及完善的安全方案。 为提升粉末循环使用的效率(上批次打印之后需要对粉末进行筛分),铂力特目前实现了1台粉末循环系统支持4台打印机,中间不需要人工干预,不改变原有设备的布局,提升自动化的程度。在未来,铂力特会实现厂房级的粉末自动化处理,以多台设备为一个单元进行集中的粉末循环处理,十几台设备占地不到一百平米,已经具备了未来自动化产线的雏形,后续会逐渐变成真实的产线。 4.解决经济性的问题 解决低成本经济性的操作之一是控制日常电和气的消耗。通过相关优化,铂力特把单机打印过程中的日常消耗控制到小于两升每分钟,单日耗气量相比市场平均水平可减少90%以上。 为了追踪整个运营过程中的消耗,铂力特对能源进行了相关监控,其BLT-MES系统可实时收集和监控多台设备、辅机和工厂数据。这套系统提升了管理效率,节省了管理成本,已经运行了很多年。 此外,面向批量生产,铂力特优化了设备的稳定运行。数百台设备的平均无故障时间达到了2000小时以上。目前其打印的3C毛坯零件超百万件,良品率超97%,最高达到98.79%。 随着3C领域的蓬勃发展,铂力特表示未来需要在很多方面做创新,包括先进设计、3D打印制造、高性能材料以及自动化。作为首个在消费级领域规模化量产的应用场景,金属3D打印技术在3C行业的发展,让我们有更多期待!
  • 电子束送丝金属3D打印的重要性被低估!

    电子束送丝金属3D打印的重要性被低估!

    电子束定向能量沉积(DED-EB/W)作为一种高效的金属增材制造工艺,具有沉积速率高、热变形小、能效高等优点,有效解决了行业两大难题:生产效率和资源利用。随着对大尺寸、高性价比零部件需求的增长,电子束定向能量沉积成为媲美激光送粉增材制造技术的替代方案。 电子束送丝定向能量沉积是电子束焊接工艺的进一步发展,该工艺在高真空环境下进行,无需额外保护气体即可实现高活性金属增材制造。对于钛等活性金属,局部保护气体通常不足以制造大型增材制造零件,因此需要使用充满惰性气体的腔室或真空腔室。当前商业销售的电子束焊接真空腔室容积可达数百立方米,而如果将其中充入保护气体,则会导致零件造价极为昂贵。 在DED-EB/W工艺中,使用电子束熔化金属丝,在基底上形成熔滴。在此过程中,部分基底材料也会熔化。通过相对于基底移动的装置,可以逐层构建三维结构。这种相对移动可以通过机器人或龙门架移动带有送丝装置的电子束发生器来实现,也可以通过多轴工作台(x、y、z轴,可能还包括旋转和倾斜)来实现。两种方法的结合也是可行的,多轴操作和计算机数控(CNC)技术使得制造复杂的三维部件成为可能。 Pro-beam Additive 的WEBAM 100 机器,配备五轴工作台机械装置、外部移动光束发生器、内部送丝机和用于卷筒或线轴的外部送丝装置 通过提高沉积速率来提高生产率 电子束技术提供了一种高功率、高能量密度的能源。例如,WEBAM 100可提供最大9kW的功率,通常足以满足单送丝需求。该技术可实现最大 1400x1300x1100mm的成型尺寸,从而能够生产大型零件。 不同材料的最大沉积速率和体积速率 凭借这种功率,可以熔化相对较粗的金属丝(直径1.6毫米),并以较高的进给速度制造零件。这种情况下的限制因素是最大进给速度(12米/分钟),高送丝速度为提高生产效率提供了可能。 高沉积速率镍基合金IN718部件的机械性能符合应用标准,与激光(DED-LB/W)和电弧(DED-ARC/W)工艺的结果相当。 以IN718 DED-EB/W圆柱体为例,未发现裂纹或孔隙,显微组织呈现细小的树枝状结构,主要由镍基合金面心立方γ相组成,其中可能含有拉维斯相和碳化物。热处理改变了显微组织,可能导致γ基体中析出细小、共格的盘状γ''(Ni3Nb)相,这些析出相是热处理提高强度的原因。 圆柱体顶部附近的微观结构,在原始状态 (a, b) 和热处理状态 (c, d) 下,低倍 (a, c) 和高倍 (b, d) 放大倍数 控制热变形 增材制造面临的关键挑战之一是热致残余应力的产生,这会导致几何变形。为了弥补这一缺陷,设计人员通常会增大构建平台和部件的尺寸,以应对生产过程中可能出现的翘曲。如果能开发出一种可以降低残余应力和热变形的工艺,则可以显著降低材料消耗和后处理需求,尤其是机械加工。 决定变形的最重要参数是基板厚度、引入的光束功率、送丝速度和生产策略(焊缝顺序),以及基板的预热温度和绝缘性。 考虑到这些参数,可以最大限度地减少热变形。下图显示了一个用于航空航天领域的结构部件的截面图。尽管基板厚度仅为5毫米,但最终的热变形小于2毫米。 用于航空航天领域的 DED-EB/W 结构件 (Ti6Al4V),该结构件制造在 300 x 250 x 5 mm 的基板上,变形小于 2 mm。为了进行比较并突出变形,在其下方放置了一块 10 mm 的基板 另一种减少热变形的方法是使用翻转框架,该框架允许在底板的两侧构建结构。下图显示了一个构建在连接到翻转框架的底板上的组件。该组件在每一层构建完成后都在高真空环境下进行翻转。翻转过程大约需要1分钟。这使得后续层从另一侧依次抵消了前一层的热变形。通过这种方式,这种顺序抵消显著减少了变形。 为用于航空航天领域的 DED-EB/W 结构件(Ti6Al4V),该结构件制造在 500 x 400 x 10 mm 的基板上。a:固定在翻转框架上的部件俯视图。b:侧视图,展示了最小化的热变形 提高资源效率 降低热变形可提高DED-EB/W工艺的资源利用率。其他工艺特性也有助于提高资源利用率。如前所述,在高真空条件下运行无需使用保护气体,从而节约了这种资源。这不仅有利于环境,还能降低成本,尤其对于大型部件而言。 DED-EB/W资源效率更高的另一个原因是,与激光送粉DED相比,送丝DED技术产生的材料浪费显著减少。在送粉DED中,相当一部分粉末要么从零件表面弹开,要么被保护气体或载气带走,要么落在预定沉积区域之外。而线材DED则不会出现此类浪费。 激光送粉3D打印 然而,增材制造总体成本和环境影响的最大因素通常是其能源消耗。电子束能量输入到工件的效率高达90-95%。这项技术非常高效,因为能量直接被工件吸收,电子的动能转化为热能(不受空气或光学系统的散射影响)。相比之下,激光束技术会因反射、散射和光学损耗而造成能量损失。这导致激光束焊接的效率约为30-50%。将DED-EB/W与吹粉激光DED比较,结果表明电子束工艺性能更优,这主要是因为其设备能耗显著降低,仅为DED-LB的三分之一左右。通过生命周期评估对两种工艺进行直接比较表明,在所有环境指标上,DED-LB的排放量约为DED-EB的三倍。 电子束送丝3D打印 对于铜等高反射率材料,由于能量传递过程的差异,DED-EB/W相比DED-LB具有更高的效率。在DED-EB/W中,电子的动能被高效地转化为工艺热。相反,使用传统红外激光器照射纯铜时,高达98%的激光功率会被反射并损失掉。近年来,激光器技术的进步已将反射率降低至绿光激光器的45%和蓝光激光器的30%。 提高资源利用效率的另一种方法是使用由回收材料制成的线材。然而,在基于线材的定向能量沉积(DED)工艺中,通常只使用原生(或“一次”)线材。用回收线材替代原生线材可以改善该工艺的环境足迹,同时降低材料成本。研究的一个例子是钛合金回收线材,这是一种芯材,其结构与标准的均质实心原生线材有显著差异。这种回收线材由激光束纵向焊接的原生钛外层和由回收合金粉末制成的内芯填充材料组成,外层和填充材料的平均成分均为Ti6Al4V。 将药芯焊丝应用于DED-EB/W工艺的挑战在于,药芯焊丝中滞留的气体在真空熔化时会释放出来并迅速膨胀,这可能导致工艺过程中出现飞溅,并在部件中产生孔隙。然而,通过适当的工艺改进,可以获得相对致密的DED-EB/W部件。使用回收钛丝制成的部件展现出相当的极限抗拉强度和断裂伸长率。这些积极的结果为未来在某些应用中使用回收焊丝进行DED-EB/W工艺带来了希望。 采用回收金属丝制成的DED-EB/W壁的抛光横截面 结论 电子束送丝定向能量沉积(DED-EB/W)为提高金属增材制造的生产效率和资源利用率提供了一条极具潜力的途径。其沉积速率高达13kg/h,能量效率接近95%,且无需保护气体即可加工活性金属和反射性金属,在产能和环境影响方面均优于许多现有的DED技术。 此外,该技术还可使用回收线材,进一步增强了其优势。随着可持续发展法规的日益严格和成本压力的不断增加,DED-EB/W与行业不断变化的需求高度契合,并有望重塑人们对大规模增材制造的预期。 注:本文由3D打印技术参考译自Metal AM相关文章,未经联系授权,谢绝转载。#增材制造…
  • 中国和航空航天领域的需求,拉动工业3D打印机出货量重回增长

    中国和航空航天领域的需求,拉动工业3D打印机出货量重回增长

    随着消费级产品销量再次激增,工业金属系统正引领高端应用市场反弹。 3D打印技术参考注意到,知名市场分析机构CONTEXT于1月15日发布2025年第三季度全球3D打印行业市场报告。数据显示,全球工业3D打印系统出货量重回增长轨道。航空航天和国防领域的需求增长以及中国国内市场的复苏,推动了高端市场摆脱长期低迷。与此同时,入门级市场依然火爆,出货量持续增长,吸引了新的投资。 CONTEXT最新数据显示,2025年第三季度硬件系统总收入同比增长5%,市场两端均实现增长。工业级系统受益于金属3D打印市场的复苏,而入门级系统则继续保持强劲增长势头。在经历了两年高端市场需求疲软之后,最新数据显示工业机械出货情况开始趋于稳定。 高端市场整体购买意愿依然谨慎,但已不再是保守观望。3D打印行业已走出不惜一切代价扩张的阶段,目前正专注于增材制造已能带来显著经济价值的领域。航空航天、国防和中国国内制造业正在发挥着主导作用。 工业和中端系统,金属3D打印推动复苏 工业系统出货量(定义为单价超过10万美元的系统)同比增长3%。其中,中国市场增长最为强劲,出货量增长22%,再次成为全球工业系统出货量的最大贡献者。 尽管工业聚合物平台持续面临挑战,但复苏的重点却集中在金属粉末床熔融系统上,该系统的全球出货量同比增长了25%。中国供应商中瑞科技和铂力特在本季度表现突出,出货量同比增长最为显著。 中国国内航空航天和民营航天领域是主要驱动力。中国金属粉末床熔融(PBF)供应商的出货量同比增长35%,其中大部分系统仍销往国内市场。西方航空航天和国防客户的采购活动也有所复苏,但增速较为缓慢。 在西方供应商中,EOS本季度表现强劲,营收同比增长20%;尼康SLM Solutions则保持了其在大幅面金属系统领域的领先地位。在多激光、超大幅面金属平台领域,中国易加三维的营收也实现了增长,铂力特则延续了强劲的业绩势头。 中端市场(价格介于2万美元至10万美元之间)持续承压。出货量同比下降13%,反映出持续的融资不足以及区域性本土化举措影响不均。值得注意的是,惠普在Formnext展会上宣布进军工业聚合物材料挤出领域,推出全新丝材打印平台,这预示着在这个成熟市场将迎来新的竞争。 在工业和中端价格区间,出货量领先的厂商包括联泰科技、Stratasys、ZRapidTech、Formlabs、3D Systems、闪铸、HP、NanoDimension(包括Markforged)、EOS和铂力特。其中,联泰科技、ZRapidTech、铂力特、EOS和HP的出货量均实现了显著的同比增长。 专业系统:技术迁移 专业级产品(价格区间为2500美元至20000美元)同比下降14%。此次萎缩几乎完全是由材料挤出系统需求下降所致。随着用户转向功能更强大、价格更低的入门级设备,该价位段的FDM/FFF打印机出货量再次大幅下滑。 光固化树脂系统保持了相对稳定的发展态势。Formlabs凭借约40%的市场份额,继续保持着市场主导地位。近期产品更新使其产品组合与低成本树脂3D打印竞争对手区分开来。与此同时,市场对价格更低的连续复合纤维系统也日益关注,FibreSeek(前身为Anisoprint)通过Kickstarter众筹平台筹集了超过450万美元的资金。 入门级系统:资本追逐销量 售价在2500美元或以下的入门级系统继续快速增长。受中国技术和价格创新双重推动,全球出货量同比增长18%。 此外,该领域也已成为战略投资的焦点。据广泛报道,大疆已对智能派进行战略投资,这标志着这家无人机制造商迈出了重要的多元化步伐。快造科技在成功完成众筹后,获得了数千万美元的B轮融资,而创想三维已提交香港上市申请。 消费级市场集中度依然很高,拓竹科技和创想三维两家公司在本季度合计占据了全球入门级产品出货量的57%。 前景 CONTEXT预计2025年全年全球增材制造收入将以个位数的温和速度增长,但在2026年将会加速。 2025年全球3D打印行业大部分时间都用于简化运营,并清除并购带来的干扰。供应链韧性、国防投资和区域制造业战略继续有利于增材制造的发展。中国目前引领着复苏,但明年资本获取渠道的改善应该会支持西方市场更广泛的反弹。 注:入门级(2500美元以下);专业级(2500美元至20000美元);中档级(20000美元至100000美元);工业级(100000美元以上)
  • 金属3D打印批量生产,用户在乎什么?

    金属3D打印批量生产,用户在乎什么?

    对于激光粉末床熔融金属3D打印技术来说,销量最多、应用最多的不会是动辄米级的大尺寸设备,而是那些400mm左右的中等尺寸机型。此类设备构成了生产车间的主力,对于各大品牌来讲,过去几年曾经卷过谁的打印尺寸更大,谁的激光数量更多,但逐渐回归到怎样将用于批量生产的主力机型做的更稳定、更可靠。 那么金属3D打印批量生产,用户在乎什么?那一定是单件制造成本、生产效率、质量一致性与可靠性;像苹果这样有更高追求的企业,还会在乎附加值、供应链可靠度以及可持续性。本期内容的重点,我们来探讨全球金属3D打印技术的创新领导者EOS公司,为此做了什么。 2025年,EOS发布了其最新款的金属3D打印机M4 ONYX。据3D打印技术参考了解,这款机型是EOS专门为批量生产场景中实现更高生产效率和可靠性而设计。 哪些手段提高了生产效率? M4 ONYX被EOS称之为是金属增材制造领域的下一代旗舰机,为提升生产效率,其做出了以下改变: ➡️ 提升打印尺寸 首先,EOS为M4 ONYX设计了更大的打印尺寸,能够一次打印更多零件。虽然只比M400前后左右各只多出50mm,但对于金属3D打印来说,能否满足一个场景的制造需求,往往就差那么一点;此外,如扩大到500mm的尺寸,就妥妥的步入到了大尺寸制造场景,设备的定位与成本已是另一番局面。因此,M4 ONYX是多个行业可接受的中大尺寸批量生产机型。 450×450×400毫米的打印尺寸可以满足多种场景的批量制造需求。如中小型飞行器结构件(燃油喷嘴、叶片、卫星支架、舱门铰链、小型推力室等),汽车、赛车高性能部件(进气歧管、冷却板、档杆、支架等),能源与工业装备难加工部件(叶片、接头、泵壳、阀体等),国防与船舶的特种、小批量高价值部件,模具,医疗植入物,电子3C等等。 ➡️ 激光器数量从4台增长6台 其次,设备配备了6台×400瓦光纤激光器,这与EOS以往的风格完全不一样。过往其主力批产机型多配备4台激光器,此次做出改变或许是顺应当前的主流趋势。EOS指出,这项改动让制造效率提升了50%,大大地降低了零件成本。 EOS还计划推出针对这款设备的光束整形版本——M4 ONYX FLX。该技术已是提升打印速度的重要手段,打印效率相比传统激光可提升3倍。 ➡️ 能够实现连续生产 连续生产是衡量设备批量制造水平的关键指标,它意味着设备可以连续运转,不需要等待清粉、加入粉末,然后再重新开始打印。 3D打印技术参考了解到,EOS为这台设备配备了双工作站,一次打印完成后,打印缸可以自动更换另一个缸,还能够实现夜间自动启动以及作业切换,每次更换所用的时间不到三十分钟,适宜连续、高产量的生产。和它相搭配的是闭环粉末管理系统,可以自动输送送粉,保证能够连续运行。 通过增加打印尺寸、配备更多激光、自动不间断运行,M4 ONYX成为EOS公司新一代面向批量生产的主力机型。 哪些手段提升了质量保障? 打印尺寸再大、激光数量再多,如果不能长时间稳定运行,批量生产根本无从谈起。在此方面,EOS公司的产品确实在业内深受好评,其技术方案也被行业广泛关注。此次在M4 ONYX,新的质量保障手段再次升级。 ➡️ 优化腔体气流管理 对比M400的气流管理方案可以看出,中间入风、两侧出风的模式已升级为多层可控的层流,且气流直接吹向烟尘与激光窗口之间,可直接避免烟尘阻挡激光及附着在光学窗口。EOS称其能够确保长时间稳定的制造——即使打印易产生烟尘的合金,也能保持光学窗口的清洁和性能稳定。 EOS M400-4风场设计 M4 ONYX的风场设计 ➡️ 实时过程监控与智能控制 M4 ONYX集成了EOS公司先进的粉末床监测和光学断层扫描技术,有助于早期发现缺陷——提升可靠性并降低非破坏性测试的支出。 除此之外,EOS所开发的SmartFusion技术也可以搭载到这台系统中。从而可以在制造过程中智能管控热量分布,实时对工艺参数进行调整。这项技术有助于减少打印支撑、缩短制造时间并且降低成本。 ➡️ 其他 EOS还表示,这台设备配备了强大的涡轮系统,能让整个腔室在15分钟内充满惰性气体。下一代RFS PRO+前置旋风分离器,将危险物的减少90%;同时RFS PRO自带副产物惰化功能,可以避免后续加入其他介质(如硅油,沙子等)进行额外惰化,保证设备操作的安全性。 EOS此次硬件发布的同时,还推出了功能更强大的软件。该系统集成了EOS Build+流程控制、西门子自动化、预警通知以及用于工作流程连接的开放式API。EOS表示,这些功能可以将订单到打印的交付周期缩短高达30%。 END EOS指出,M4 ONYX不仅仅是一台机器——它更是一个为批量生产优化的完整增材制造生态系统。 从上述这些配置介绍也可看出,EOS确实集成了其当前最先进的质量保障措施以及效率提升方法,使机器在质量可靠性和一致性方面表现更为出色。此外,配置的提升并没有增加打印的操作难度,一系列工艺改进和智能优化措施,让操作的便捷性也进一步提升。所有这些努力,都会让制造商有信心扩大采用金属3D打印批量生产的规模。 EOS还一改的往日风格,采用了全新的时尚设计和高效的机身尺寸,给人耳目一新的既视感。据3D打印技术参考了解,该设备将于2026年第一季度上市,而光束整形版本将于2026年第三季度上市。#增材制造 #3D打印 注:本文由3D打印技术参考创作,未经联系授权,谢绝转载。
  • 2026年,我国太空金属3D打印迎来最新进展

    2026年,我国太空金属3D打印迎来最新进展

    3D打印技术参考注意到,我国太空金属3D打印研究迎来最新进展。 2026年1月12日,中科宇航力鸿一号遥一飞行器在我国酒泉卫星发射中心圆满完成亚轨道飞行试验任务,返回式载荷舱通过伞降系统顺利着陆完成回收。首飞搭载微重力激光增材制造返回式科学实验载荷以及航天辐射诱变月季种子等。 中科宇航发文阐述了此次微重力金属3D打印的部分细节: 此次首飞搭载的微重力激光增材制造返回式科学实验载荷(LAM-MG-R1)是中国科学院力学研究所自研的太空金属增材制造的技术验证载荷。本次载荷的主要任务是验证太空微重力环境中激光熔丝金属增材制造技术的可行性,有望获得太空激光熔丝金属增材制造关键过程参数、成形件几何特征与性能参数等科学实验数据。本次任务为发展太空金属增材制造基础理论和关键技术奠定了坚实的基础,为开发太空环境中长期在轨金属增材制造与原位修复等技术提供了宝贵的经验,必将有力促进我国太空制造技术发展。 在太空金属3D打印方面,欧空局于2024年首次实现人类首次太空金属3D打印。由空客公司打造的金属3D打印机,重180公斤,在国际空间站打印出了高9厘米、宽5厘米的精密零件,整个制作过程耗时约40小时。 2024年6-8月,宇航员开始零件的打印过程。工程师团队需要处理微重力环境下的不确定性,配套了一套精密的操作策略,通过其电信链路实现有效载荷的远程控制与监控,确保每一步操作都稳定可靠。打印过程中,团队不断调整参数,以确保打印质量。2025年3月,首个在太空生产的金属3D打印部件已返回地球进行测试。但3D打印技术参考在过去一年并未查询到研究结果公布。 我国太空金属3D打印的另一套方案 2025年4月11日,科技日报于刊登一则重要消息,中国航空制造技术研究院高能束流发生器实验室在“太空3D打印”技术领域取得突破性进展。该单位在模拟微重力环境下,成功应用冷阴极电子枪实现了钛合金精密成型,完成“太空级”3D打印。 报道指出,该项技术已实现在模拟微重力环境下的电子束熔丝成型。此外,研究团队已研制出“太空级”3D打印原理样机,设备实现小型化、轻量化,可显著降低发射成本。 “太空级”3D打印原理样机内部结构(来自科技日报) 从目前的资料看出,无论激光还是电子束,两者均适合太空打印,只不过基于现有的认知,激光太空打印追求的是高精度,而电子束太空打印追求的是高能量、高效率。然而根据资料,电子束3D打印仍然需要氦气保护,主要目的是为了防止真空环境下电荷积累,氦气的氦离子与电子在真空环境下发生中和反应,抵消电荷积累引起电子束束斑震荡及放电。 太空3D打印技术发展进程 太空3D打印作为一项前沿技术,近年来取得了显著进展,不仅在技术层面实现了突破,还在实际应用中展现出了巨大的潜力。 1. 首次人类太空3D打印 2014年,人类首次将3D打印机发送至太空,在国际空间站成功打印了包括扳手在内的多个工具和零部件。测试验证了3D打印技术在太空微重力环境下的可行性和有效性,为未来的太空制造提供了技术基础。自2014年首次测试以来,太空3D打印技术不断取得新的进展。除了传统的工具和零部件打印外,还开始尝试在太空中打印生物组织、建筑材料等更复杂的物体。 2. 首次太空生物3D打印 2018年,俄罗斯宇航员在国际空间站上利用3D生物打印机打印出了实验鼠的甲状腺,这是人类首次在太空打印出生物器官。这一成就不仅展示了太空生物3D打印的可行性,还为未来在太空打印更复杂的人体器官和组织铺平了道路。 3. 首次太空连续纤维增强复合材料3D打印 中国在2020年5月的长征五号B载人飞船试验船上,成功搭载了自主研发的连续纤维增强复合材料3D打印机,成为全球首个实现此类技术的国家。该技术采用连续纤维束与热塑性聚合物作为原材料,通过自主研发的打印头实现复合浸渍与熔融沉积,实现了复合材料的一体化制备与成形。 4. 首次太空激光金属3D打印 2024年,空客公司制造的金属3D打印机在国际空间站上成功完成了首批液化测试线的沉积,打印出了熔化的“S曲线”,标志着3D打印机调试成功,并开始进行样件打印工作。 无论是用于空间站的维护、工具的即时制造,还是安装接口及机械部件的替换,太空在轨制造都展现出了无可估量的价值,为未来的太空居住与探索开启了全新的可能性。