美国私营航空航天制造商Rocket Lab成立于2006年，主要为商业客户提供“快速和可重复”的小型卫星轨道发射，并以采用3D打印制造发动机而闻名。Rocket Lab的卢瑟福发动机主要部件均采用3D打印，每次打造需要24小时，其在2013年开始开发，同年完成首次试射。近日，该公司取得了里程碑式的进展，成功完成了第100台3D打印火箭发动机的制造，其中70台已经投入太空使用。卢瑟福发动机集成了独特的3D打印设计，在性能和生产方面兼具可靠性和制造效率。3D打印使Rocket Lab能够在大尺度上快速迭代发动机设计。该公司的火箭长17米，最大载重量为225千克，由9个卢瑟福发动机提供动力，3D打印为火箭的如期发射和轻量化制造提供了保障。100％发射可靠性Rocket Lab首席执行官介绍，卢瑟福发动机使公司能够为小型卫星频繁和可靠地发射发挥不可或缺的作用。到目前为止100％的发射成功率证明了3D打印在全新火箭发动机开发和制造方面的优势。卢瑟福发动机采用了创新的独特设计，它区别于传统的火箭推进系统，3D打印保证了特殊结构的成功制造、快速制造和可靠性制造。3D打印的卢瑟福发动机测试过程为了快速推进业务发展，Rocket Lab此前已经进行了多轮融资，2017年D轮融资7500万美元，2018年E轮获1.4亿美元融资。Rocket Lab扩大了其推进制造和测试团队并增加了3D打印设备投入，这些增加的投入将提高公司产能，支持每月的发射节奏。欢迎转发延伸阅读：采用3D打印制造火箭发动机的设计与工艺考量3D打印在固体火箭发动机上的研究现状及国内应用案例3D 打印在航空航天领域的研究现状及国内应用案例 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：Rocket Lab生产第100台3D打印的火箭发动机

在我们深入研究之前，先讨论下彩色3D打印的市场现状。目前市场上有多种工艺类型的彩色3D打印机，从FDM、LOM、3DP、树脂喷射到新诞生的尼龙烧结技术，彩色打印的质量不断获得突破，功能性越来越强。其中，Stratasys凭借其强大的J750已经惊艳市场多时，HP的尼龙彩色打印也是呼之欲出，两家公司无疑成为这个时代下最受关注的焦点，那么这两种最负盛名的彩色打印技术，又有怎样的竞争差异呢，接下来我们进行对比分析。技术的独特之处1. Stratasys Polyjet工艺Stratasys Polyjet工艺是一种具有极佳分辨率、高端但且昂贵的工艺，它通过树脂喷射配合紫外光固化实现成型，能够生成非常精细光滑的表面、复杂的细节和鲜艳的色彩。该技术的诞生将人们对3D打印的认知提升到很高的层次，在此我们也应该致敬以色列人高超的智慧。出色的细节和色彩展现能力还不是该工艺的全部，以J750为代表的先进树脂喷射技术将以前需要多系统完成的一系列应用，全部汇合到包含多种颜色和材料特性的成套产品中，包括从刚性到柔性、不透明到透明等，在一次作业或部件打印时可实现多种不同材料同步成型，从而为实现多种场景的应用提供了可能。然而，几乎所有树脂打印都难以避免添加支撑材料，Polyjet技术也是如此，支撑的存在通常会增加打印成本并且有时难以去除。2. HP MJF工艺惠普的尼龙打印技术区别于传统上的激光烧结，它采用类似3DP喷墨的形式实现材料的熔融结合，这因此也为材料赋予颜色提供了可能。说的更直白点，它有些类似3D Systems的Projet 660，但真正的区别在于，惠普第一次为彩色打印部件赋予了功能性。尼龙彩色打印的外观相对粗糙，但好在它具备了良好的强度和韧性，而且在三个方向上力学性能较为均等，对于需要生产工程级、全彩色、高质量、功能性甚至最终使用部件的客户，这是理想之选，而且配合机器产能，可以满足小批量的功能件生产。相对于Polyjet工艺的多材料成型，目前HP还只有尼龙一种成型材料，好在该工艺无需添加支撑，也几乎不需要后处理。但它同样存在缺点，尼龙打印面临材料重复利用率问题的问题，在保证性能的情况下可能会造成一定的材料浪费。材料与性能接下来，我们对以上两种工艺可成型材料的性能进行展示：Polyjet工艺可成型材料性能数据MJF非全彩和全彩打印机PA12性能数据3D systems彩色打印材料性能Polyjet工艺的可成型树脂多达9类，我们此处仅对有代表性的几种进行展示，不得不惊叹它的成型能力和丰富的功能性，但其实这并不意味着用户能够将其能力开发彻底。除了专门的服务商，绝大多数应用端可能仅能使用到它的一部分功能和有限的几种材料。从这个角度来讲，惠普目前专一的材料就显得更有针对性（但这并不意味着这款设备只能成型PA12），3D systems的材料性能就不说了。成型能力的不同也带来了两者在设备价格和制造成本上的极大不同。价格：设备、材料与服务当前，J750的市场报价达370万，服务价格为每克7元左右；HP 500系列彩色打印机的市场报价为150万，服务价格为每克6-8元。J750自推出以来在色彩准确性和细节表现方面一直无出其右，基于其强大的功能，这款设备成为塑料打印界最为昂贵的设备。除此之外，设备的运行费用也是价格不菲，目前每公斤喷射树脂的价格达到2500元左右，按照材料的单桶规格、基色组成、支撑材料计算，维持全彩打印的材料成本达到8万元左右。更关键的是这些材料上面会有电子的时间标识，过期会作废。所以，如若没有足够的服务订单，问题就会很棘手，而对于企业内部使用的情况，也须具有足够多的任务量才能体现其价值。总的来说，J750是一款昂贵的打印机。如前面所讲，HP的彩色打印能力要比stratasys略逊一筹，但同时体现了巨大的价格优势。实际上，在满足特定实际使用的情况下（不需要足够的光滑、不需要透明色、不需要材料的多样性等等），HP打印机则更具性价比。笔者计算了一下打印材料、各种助剂的开机运行成本，大概是13260元，相比前者来说，成本就低了很多（有兴趣的读者可以交流材料价格和计算方式）。目前对J750的使用，除非是有雄厚的资金支持或者订单量，否者真的用不起，而这样的单位往往也不会依赖它来做服务。随着HP 500系列逐渐开放彩色打印能力，两种全彩3D打印方案应该如何选择呢？看具体应用场景，也看量Stratasys的 polyjet工艺采用液体树脂作为打印材料，在外观上光滑精细，适合做外观样件。惠普的彩色打印相比来说更加突出尼龙材料的机械性能，适合做功能件。但无论哪种应用，还是得具体到实际场景中才能对比出哪种更适合。以手术规划为例，透明树脂的打印工艺可以给医生直观的感受，更好地做好手术模拟，这是其他任何打印工艺都无法做到的，尼龙的彩色打印在此方面没有任何优势；但如果要给医学院的学生上一堂关于心脏手术的课程，让这堂课的20个学生人手一个心脏模型，那尼龙打印便体现出了经济性，接下来我们按照供应商的报价进行介绍。目前无论选择哪种工艺，还是会按照重量去报价。如果选择J750制造上图中的这颗心脏，在采用纯白色树脂的情况下，单颗心脏的报价是600元，做20颗报价11000元，而且支撑不好去除，倘若做成彩色（笔者找不到彩心，供应商无法报价），价格还要高；如果采用惠普的580做这颗心脏（惠普工程师对其进行了上色），单颗的报价会上千，但如果做20颗，那总报价是3700元。这便是具体使用场景下的具体实例，总之，你要一颗，那么J750不仅可以做到不贵，而且细节、色彩、穿透力都没问题，你应该选择它；但如果你要小批量，惠普的彩色方案便更加适合你。至于为什么会出现上面的报价情况，笔者认为树脂打印过程消耗的是固定的材料，做1个和做20个并不会造成过多材料的消耗，价格可以实现累加；而尼龙则不一样，它每铺一层粉便会造成粉末材料的受热性损耗，单独做一个的材料成本也就增加，但若同时制造多个便可以忽略材料的损失情况，更关键的是它可以上下堆叠几层，也无需支撑，这对于批量制造是有益的。因此也可以说，对于购买了设备的用户，你需要在单次打印中把零件布满，才能减少浪费。其实采用尼龙打印的服务商也肯定会这样做，这对于仅需求一件产品的用户也是有优势的，如果你不严格要求细节，惠普彩色方案仍然是较为经济性的选择。此外，对于一些具体的应用领域来讲也是各有千秋。尼龙彩色方案可以使以前非黑即白的3D打印尼龙服装变得丰富多彩，也可以制作空心、轻量、高强度的沙盘模型，这些应用会对3D Systems的石膏打印带来挑战，同时又是树脂彩色方案难以实现的。END无论对于Stratasys还是惠普，全彩色3D打印技术如何被用做最终用途产品、如何能被工业采用，目前看来谁也说不清。有时候设备开发出来，功能很强大但找不到应用就会显得很鸡肋。那样昂贵的设备，集成度那么高，体现的价值可能很有限。事实上，无论服务商还是设备商，都在努力的寻找应用。很少有人将这两家公司放在一起比较，现在看来它们有不少业务重合的地方：他们都有强大的彩色成型方案，金属成型工艺也非常类似，在聚合物成型方面都独树一帜，这种模式也让3D打印的市场格局丰富多彩起来。欢迎转发延伸阅读：彩色3D打印技术之一 polyjet技术彩色3D打印技术之二--3DP技术彩色3D打印技术之三--LOM技术彩色3D打印技术之四--惠普MJF技术详解彩色3D打印技术的应用与技术对比 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：HP与Stratasys : 全彩3D打印 , 谁更具优势

随着工业4.0的兴起和数字技术的发展，增材制造技术经过一个轻微放缓期，近来再次加速达到两位数字增长预期。随着技术的逐步成熟，3D打印会对当前的制造供应链及至消费供应链造成什么样的冲击？唐隆基博士编译了德勤最近的一个研究报告《2019 TMT（科技、媒体和电信）预测》中关于3D打印的研究报告——《3D打印增长再次加速》供学习参考。该报告指出，3D打印是工业4.0必不可少的技术成份，同时它也是一项重要的制造业供应链颠覆性的数字技术。该报告还提出了理解增材制造（AM）的路径及价值的框架。关键总结在当今日益复杂的生产和维护环境中，越来越多的组织通过寻求3D打印来应对供应链和制造运营中的限制。公司如何或应该如何开始3D打印战略？当然，答案不唯一，反而有许多途径可以将3D打印技术集成到组织策略之中。理解增材制造（AM）的路径及价值框架（文末附有该路径解析）在高层，企业应该检查他们的商业模式。企业领导层应该清楚地了解，3D打印对于他们的业务所代表的机会或威胁，以及将如何颠覆他们所在的行业。接下来，他们应该查阅3D打印相关商业案例。传统按件进行的价格对比，并不能总是全面地体现3D打印的所有优势，因此，为了合理地评估商业案例，企业应该开发一套基于生命周期的成本对比，以便在产品研发、生产、服务及售后等各环节获取3D打印的优势（如果有）。这项评估的关键是了解公司目前已经在何处应用 3D打印技术，以后可以在何处应用 （愿景），最终应该在哪里采用（基于现实的目标）。在此之后，公司应该决定是否继续实现这个目标——即3D打印技术对于商业是否具有意义，如有意义，探明在哪个具体领域（如供应链，产品开发，或其他方面）有实施意义。在测试可行性和可取性之后，领导者应该评估当前的流程和资产状况，然后制定路径图，随时间的推移进行扩展。想要在工业规模上使用3D打印，组织需要管理一系列复杂的、相互关联的、数据驱动的事件。“数字主线”是从初始设计延伸到成品部分的单一无缝数据链，是优化3D打印生产能力的关键。德勤将其称之为“增量制造的数字主线”或DTAM。围绕DTAM 和 3D 打印的五个主要建议评估相关工具和技术的当前状态。对所拥有的制造资源的当前状态进行盘点，可以使公司发现一些痛点， 并了解他们需要重点关注的地方。确定公司的关注重点：产品开发、供应链优化或两者兼具。一旦制造企业评估他们当前的生产能力以及他们希望在3D打印框架内所处的位置，他们就可以开始构建和实施DTAM的路径图或3D打印总体方法。至关重要的是，这应与商业需求相关联：重点应放在推动商业成果上，而不仅仅是能力的建立。考虑当前的数据存储和使用方法，以及它们如何映射到DTAM。3D 打印应该被整合到总体制造流程当中。为实现这一目标，组织需要通过一个数字主线协调3D打印技术和其他可能也会使用的技术（正在形成，或消减的）。公司可以检查他们如何在当前的制造活动中收集、存储和使用数据，然后考虑他们是否正在最大化高效地存储和使用来自工厂车间的信息。通过这种方式，他们可以构建更高效的DTAM。很容易想象出三种制造技术被融合使用的场景，但这些活动或许需要由贯穿整个制造过程的数字主线做支撑。认识到目前还没有一站式、端到端的DTAM创建方案。公司应该检查实施DTAM和扩展 3D打印将如何影响他们的业务，以及根据特定需求开始构建公司期望的模型。考虑人的因素。3D 打印和DTAM 都需要工程师和组织内其他人员的认可和采纳，因此人才的招聘、培训和留用是重要的考虑因素，包括管理方式的调整。经过几十年的发展，3D打印终于进入了一个领先于大多数其他制造技术的持续性增长时期。与许多其他新技术一样，“从大处着眼、从小处着手，快速扩大规模”非常重要。未来几年，我们可能会看到3D打印技术在各类制造业中得到更广泛的应用，从机器人到火箭飞船。对制造业甚至超出制造业范围的涟漪效应可能是深远的。您的公司能否从中受益？如果能，如何受益？附：路径解析路径1：静态路径——增材制造的起点AM为公司的目标领域提供了改进机会，独立于任何那些显著改变产品和供应链的需求。正是在这条静态路径上，该技术在过去30年中找到了立足点，并贡献了价值，最常用于建模、原型设计、工具作业和短期生产当中。AM提供的关键性能增强功能是简化流程和加速设计过程。其优点是可以缩短产品上市时间、提高产品质量并降低成本。例如，在航空航天领域使用立体光刻技术（最古老和最常见的AM技术之一）打印复杂设计，用于发动机零件，机翼和其他用于飞行试验部件的生产。同样，3D打印技术降低生产使用的工具和其他固定装置的成本。例如，珠宝制造商使用AM生产组装模具从而减少交货时间；航空航天制造商利用它来打印掩蔽在其镀铬和涂层工艺的部件。总的来说，与路径 1相关的绩效，通过降低成本来提高盈利能力，并通过加快产生现金流的速度（通过加速业务周期）来实现价值。为实现这些目标而部署AM，既不需要变革供应链，也不需要通过重新开发产品来提供价值，为有兴趣整合这些技术的公司提供相对较低的起点。路径2：供应链进化——追求绩效和增长的AM与路径 1（静态）类似，供应链进化路径提供了改善绩效的重要机会，这次是通过供应链转型。主要来说，AM显著降低最低有效规模从而产生衍生收益，改变传统供应链并降低营运资本要求。AM重新定义供应链运营的主要用影响之一是现场服务运营和“长尾”库存。这些变化可以同时提升三个价值驱动因素：利润（成本）、风险和时间。例如，军方在野外外科医院设置中试验中对AM的使用。在一个示范项目中，军方试图在偏远地区运输急需的生产医疗和手术器械。示范项目明确了以下困难：可用性挑战（时间到交付），数量和种类（成本）的物流限制，匹配供需（风险），设备限制（资金成本）以及在野外场所提供无菌仪器的能力。供应链的进化演变也体现在企业对消费者层面，多个大型零售商和其他服务提供商利用规模和范围经济在当地网点提供按需印刷。例如，UPS开始将 AM功能投入本地经销商店，以满足小型企业的原型设计需求。由AM带来的最低经济规模的切实转变使这种商业模式成为现实。长远来看，供应链结构的这种转变可能代表着一个关键增长，大大小小的企业都试图以此变得比竞争对手更快、更便宜、更精准。路径3：产品进化——追求产品创新的AM真正的创新机会在路径3中凸显，在某些情况下，AM可以生产出用其他方法发无产出的实体产品，前面提到的用于下一代 LEAP技术飞机发动机的GE飞机燃料喷嘴就是一个的例子。只有使用增量流程，才能具备这种技术可支持、成本可忽略的方式，将20种不同子部件安装在一个单一构建里。此外，AM技术可以更多得兼容多种材料，并且能够在组件和产品中嵌入传感器，电子器件和其他技术。美国军方已经证明了这方面的能力，AM能将应变仪和其他传感器嵌入空气动力学结构中，以监测性能和磨损。嵌入式设计应用还可以扩展到导热材料中的冷却通道。此类设计可用于在铸造过程和其他制造过程中更好地散热。AM技术带来的范围经济带来各种能创建和开拓市场的新型定制可替代品，否则这些市场将无法高效地服务。例如，Cubify的 3DMeTM代表了众多新产品公司中的一家，这些公司能够就个人收藏品和其他产品进行超现实描绘。服装公司也开始采取行动，例如，研究人员已经演示了使用 AM改善鞋类性能的经济方法。鞋类制造商正在利用这一点以及其他见解，例如，用传统制造业无法实现的生物力学设计定制个性化跑步者定制的钉板。产品演变路径（路径3）也提供了一些改善性能的机会。目前的应用表明，性能价值可以从风险的缓和中获得，这种价值的提升等同甚至可能高于路径1、2中提高速度和增强盈利能力所带来的价值增长。这个机遇来自于产品适应性提高，定制工具以及使用其他方法无法实现的流程监控。例如，AM技术通过个性化定制消费者植入物（例如牙冠和助听器）的设计能力，已在各种医疗设备领域拥有了强有力的立足点。AM技术对此类应用的影响是在所难免的。路径4：商业模式进化（组合供应链和产品的发展）——AM追求商业模式创新Path IV公司试图将 AM技术依次或同时应用于产品和其对应的供应链的上。从本质上讲， 他们寻求结合路径2和路径3中嵌入的策略和价值，不仅要获得重新定义竞争水平的运营优势，还要构建新的商业模式。在许多情况下，这些同步努力代表了对创造价值的新方式的尝试，以开拓新市场或减弱竞争者竞争能力的方式提供增长机会。例如，卫浴设备制造商Symmons Industries通过创建渠道来改变其供应链，在设计过程中直接与客户互动，如门把手和橱柜把手的设计。该公司利用这种合作开发和制造面向市场的新的个性化定制产品。同样，医疗保健行业也正在同时转变供应链和产品，AM技术正迅速转变医疗计划和执行的方式。将卓越的成像技术与低成本、多材料兼容的AM技术，可以使医疗诊所降低成本、提速服务并提高质量。在医疗保健方面，战略要求与用新方法为患者提供服务关系更密切，而不非与整体细分市场发展。在合理地假设下，路径3的特征-产品创新目标贯穿了整个路径4。创新产品的交付可能需要一个新的或修订的供应链和分销方法，当其与供应链创新结合，则很可能创造阻扰竞争者和市场的机会（例如，在牙医办公室制造的高度定制牙冠），在部署 AM和数字技术以提高生产者和终端用户之间的协作水平时尤其如此。生产过程中的非 AM方面（例如，将鞋钉固定到鞋子上）可以决定实际生产在哪步发生，但是中间商的非中介化可能会成为变革后供应链的一个特征。欢迎转发延伸阅读：在线3D打印：一场无声的革命哪些技术的进步推动了3D打印在制造业中的发展与Materialise探讨中国3D打印应用现状与前进之路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 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：深度：增长再次加速？公司开启3D打印战略的路径与建议

以美国F22战斗机配套的F119发动机为例，其涡轮前进气温度为1700℃，而F119发动机涡轮叶片用的是第二代单晶高温合金CMSX-4，其熔点是1343℃。换句话说，发动机燃烧室产生的燃气温度比单晶高温合金的熔点还要高出近四百度，那么燃气吹在涡轮叶片上，它不会被融化吗？从生活实例了解冷却原理纸锅烧水：对于纸而言，下面烧火就不是熔点的问题了，是会被烧掉的。但是只要锅里面有水，纸锅就不会烧掉。这是因为纸把热量传导到了水里面，保证自己的温度不上升。同样的，涡轮叶片也采用了传导冷却的方法，把叶片做成中空，里面有冷空气等冷却介质流过，就可以实现降温。纸锅烧水炒肉炸鱼，勾芡挂浆：要保留肉鲜嫩的口感直接下锅去炸和炒，都会因为快速升温而老化。但只要给肉的表面包上一层淀粉，就减少了热量向肉的直接传导，肉也就不会老化。涡轮叶片也一样，首先包上一层热导率很低的耐热涂层，然后中空的叶片表面上打很多小孔，把里面的低温气体放出来包裹在叶片表面，空气就成为了低热导率的材料，这叫做冷却气膜。叶片“勾芡挂浆”这两种技术形式即热障涂层和气膜冷却技术，前者能够提供两三百度的冷却温度，后者则能达到近四百度的冷却温度。在这两方面的作用下，叶片就能够在高于其熔点的温度下正常工作。这和冰制的勺子搅动沸腾的热汤非常相似。那这和3D打印有什么关系？涡轮叶片大多采用精密祷造再机加工的方式制造，也有的会采用切削和锻造工艺。铸造嘛，少不了脏乱差的环境，即使使用3D打印蜡模，也免不了费时费力。总之，传统的工艺在制造成本、材料浪费和制造效率方面都面临挑战，金属3D打印则提供了新的选择。涡轮叶片增材制造工艺当前能够查阅到的3D打印叶片制造商并不太多，他们有西门子、Sintavia、GE等，所采用的的设备品牌分别是Eos、Slm Solutions以及Arcam。在今年TCT期间，笔者也曾看到铂力特、上海探真打印了大型的飞机发动机叶片。铂力特打印的大型航空发动机风扇叶片西门子工业燃气涡轮机测试中心的工程师团队首先使用增材制造重新设计了涡轮叶片的生产工艺，并取得了重大突破。研发团队采用创新的内部几何设计和尾部扩散扰流结构，进一步提高了冷却效率，需要注意的是，叶片的结构是经过了重新设计的。如下图所示，复杂的内部通道、交错肋和孔结构可以最大限度地提高热传递和冲击冷却效果。内有孔道的结构可使冷却介质流过，降低叶片温度3D打印的涡轮叶片由多晶镍超合金粉末制成，该材料使得叶片能够承受高压、极端温度以及涡轮机的高速运转的旋转力。在满负荷核心机试验中，这些燃气轮机叶片运行速度超过1,600公里/小时，受力高达11吨，被摄氏1,250度的气体包围，然后利用超过摄氏400度的空气冷却。这些先进叶片的设计改进了冷却性能，最终提高了西门子燃气轮机的总体效率。Sintavia 3D打印的飞机发动机涡轮叶片孔加工是难点在叶片的生产过程中，气膜孔的加工一直是难点，小孔的设计非常多，孔尺寸非常小并且伴随着多角度，普通机械加工难以满足设计要求。小孔加工是难点国内外通常将小孔的特种加工分为两大类，第一类是基于有实体工具的特种加工，如电火花、电解和超声加工，它们的共同特点是使用实体工具作为加工电极；第二类利用高能束流的特种加工，如激光束、电子束等，它们的共同特点是不需要有实体工具，而是利用高能束流对工件进行加工。这两种技术，前者往往面临加工精度的问题，而后者则对激光技术依赖严重，不过近几年国内的航发叶片激光打孔技术技术已经获得重大突破。飞秒激光钻孔效果直接使用3D打印成型孔隙结构，目前笔者并没有查询到足够多的证据。这一方面是因为叶片的种类繁多，并非所有的叶片都采用气膜冷却；另一方面是因为有些叶片的孔结构极小，即便采用SLM制造也存在很大的难度。网络上看到的多孔叶片孔隙结构都极大，很多是玩家的即兴行为，有没有使用，不得而知。Sintavia 3D打印的飞机发动机涡轮叶片后处理效果END涡轮叶片被看作是航空发动机的心脏，决定着飞机的性能。虽然金属3D打印有着很多优点，但不得不说，传统加工技术因为使用的时间够久目前更值得信赖。即便是西门子，其3D打印的叶片也仍旧没有商业化，它面临着复杂的认证问题。但从GE购买27台EBM打印机用来制造发动机叶片来看，这也将是未来趋势，因为它在制造复杂的内部冷却结构方面具有显而易见的优势。欢迎转发延伸阅读：发动机涡轮叶片的传统与3D打印制造过程发动机制造：雄起的中国航空采用3D打印制造火箭发动机的设计与工艺考量3D打印在固体火箭发动机上的研究现状及国内应用案例 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印透平叶片：用冰勺搅动沸腾的汤

如今，基于3D打印的原型制作和小规模生产正在成为许多不同专业工程师和设计师的标准选择；经过多年尝试，工业用户也开始迈出了通过增材制造实现全面生产的第一步。以3D打印为先导的数字化制造技术正在改变产品的设计和制造方式，而人们使用这项技术最直接和最便捷的方式便是在线3D打印。本期我们通过全球最大的在线3D打印平台3D Hubs的交易数据及其对400家使用3D打印的公司进行的调查，来了解当前3D打印行业的应用现状。最后，我们还要揭示国内在线3D打印正在面临的无声革命。什么是“在线”3D打印？一般来说，如今有两种方法可以获得使用3D打印的方法：公司内部拥有打印机可自行生产或将其外包给服务机构。如果用户需要使用不同材料获得高质量的零件，并且不想投入大量资源购买和维护3D打印机，那么外包给服务商便是很有吸引力的选择。外包时，又有两种选择：一种是外包给传统的服务公司，一种则是通过像3D Hubs这样的在线服务。传统的服务型外包需要与供应商进行反复沟通，尤其是在预生产阶段；在线3D打印服务则通过网络简化了订购流程，将生产时间大幅缩短。简而言之：“在线”一词指的是这些高度自动化的制造平台，“离线”一词则是指那些流程复杂的传统服务形式。在线3D打印市场为了预测在线3D打印的受欢迎程度，我们先来看看3D打印市场的大局。不同的分析师统计得到的2018年全球3D打印市场的市场规模在93亿-115亿美元，这包括3D打印硬件、软件和材料的销售，以及在线、离线和其他类型的3D打印服务。3D打印市场整体细分（Wohler’s report 2018）通过对服务商的调查结果显示，目前在线3D打印占据服务商年度总收入的35-45%（约13-16亿美元），这是相当大的比例，而且随着越来越多的用户转向在线平台，这一数据在不久的将来还会继续增长。全球在线3D打印需求细分接下来我们基于3D Hubs的全球在线交易数据，分析在线3D打印的需求是如何在全球分布的。图中显示的是2018年订购超过75万件3D打印部件的客户地理分布，北美约占全球在线3D打印需求的一半（49.4%），而欧洲紧随其后达到41%，也即欧美占据了全球在线3D打印需求的90%。亚太地区目前的市场份额相对较小，但仍在上升。在线3D打印的需求是如何在全球分布情况在分析这些数据时需要注意，对在线制造的态度、市场渗透或语言等因素都会影响分销。从对谷歌趋势的回顾来看，2018年亚太地区与商业和工业环境中3D打印主题相关的查询和欧美国家同样受欢迎。这一事实也预示了亚洲市场在不久的将来会迎来3D打印行业的增长。谷歌趋势：3D打印关键词全球热度在线3D打印需求—按行业和应用分类基于2018年专业用户订购的全部3D打印部件的代表性样本，揭示了在线3D打印的需求情况。超过65%的需求来自从事工业、电气或消费品开发的工程师。在线3D打印的行业需求另一方面，航空航天和汽车行业的工程师不太倾向于使用在线服务，只占需求的10%。这些早期的增材制造用户更有可能拥有内部3D打印能力，用于原型制作、生产或其他用途。为了更深入地了解当今工程师如何使用在线3D打印，3D Hubs400名用户进行了调查：他们都是在上述所有行业的专业用户，绝大多数可能使用在线服务的受访者（超过75%）来自员工不足100人的公司。这些数据表明，在线3D打印的主要用户实际上是中小企业的工程师。选择在线制造和3D打印服务的原因超过50%的受访者会使用在线服务生产最终零部件，但只有38%的用户会首选3D打印。相反，用户更倾向于使用3D打印进行原型开发，这一数据达到了91%。即使涉及到最终使用零件的生产，工程师们也只对小批量使用3D打印。三分之二的受访者提到，他们只会在零件数量不超过20个时才会使用3D打印，而90%的工程师表示，如果零件数量超过100个，他们则会转向其他制造方式。制造规模与3D打印使用需求的关系原因很简单：•对于原型设计，成本和交付周期是专业人员在选择制造技术之前考虑的最关键因素，82%和78%的受访者分别提到了这些因素。当前3D打印技术在这些方面表现出色。•对于生产而言，85%和80%的受访者分别认为材料特性和成本是决策的关键。目前3D打印工艺在材料方面已经取得了长足的进步，但每个零件的成本仍然很高，特别是对于较大的生产量或金属零件。这就是为什么工程师们将转向其他制造技术的原因，除了3D打印之外，3D Hubs还提供在线数控加工、钣金和注塑、铸造等多种传统制造手段。在线3D打印需求—按材料和工艺细分下面将展示2018年全球在线3D打印按材料划分的细分情况。就打印部件而言，对塑料的需求是对金属的100倍，但后者每一件的价值要比塑料高出35至50倍。对于塑料而言，FDM技术占据了在线3D打印需求近80%的份额，SLA、DLP和树脂喷射技术占总需求的12%， SLS和MJF占总需求的8%。塑料3D打印在线需求情况在金属在线打印需求方面，基于SLM工艺的铝合金和不锈钢材料占据了总需求的90%以上。金属3D打印在线需求情况“10％的在线3D打印部件均由HP MJF打印机生产”从2018年9月起，主要用于SLS和MJF技术的尼龙3D打印需求急剧增加。这一上涨主要是由惠普的MJF技术推动的。11月在3D Hubs平台上订购的所有零件中，采用HP MJF 3D打印的数量占到了10%。HP MJF在线3D打印需求量这一统计数据显示了3D打印服务提供商对该技术的商业青睐，以及专业用户对高性能功能3D打印部件的需求。在线3D打印：一场无声的革命3D打印经历了很多年才达到目前的水平，直到现在，3D打印才开始在材料特性和生产能力方面与传统制造产生竞争。正如3D打印正在改变制造方式一样，在线服务也正在改变3D打印影响制造的深度和广度，这对于该技术的应用和发展无疑是一场革命。尽管本文大篇幅都在介绍全球在线3D打印的应用现状，但它也几乎适用于任何一个具体的国家。除了能够促进技术的推广和应用之外，在线3D打印也在发生着另一场无声革命—价格之争。在国内，继第一季度未来工厂发起价格战之后，整个3D打印服务市场风声鹤唳。SLA的服务价格已经惨不忍睹，只能依赖走量生存，尼龙打印的价格已经不能用腰斩来形容，金属打印的价格也在持续走低；除此之外，如“打印啦”这样的3D打印云平台竟然出现了关闭状态。这些现象只能说明，国内的3D打印服务竞争情势非常严峻。然而现在只怕并不是拼价格的阶段。可靠性对于工程应用至关重要，标准化和认证才能推动工业应用。在线服务将快速推进3D打印应用，但将价格拼到底时能否还能保证质量和批次的一致性，这关系到的不仅仅是盈利问题，更重要的是我们尚未培养起用户使用3D打印的习惯，却已经让他们对这项新技术丧失了信心。欢迎转发延伸阅读：增材制造的工业化与金属数字工厂哪些技术的进步推动了3D打印在制造业中的发展3D打印技术的应用对企业创新独占的挑战与对策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 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：在线3D打印：一场无声的革命

CIMIC2019第七届中国注塑产业大会•广州注塑•创新•降本主办方微注塑承办方苏州微注塑信息科技有限公司协办单位高分子科学前沿、3D打印技术参考、塑世界、微注塑论坛vzhusu.com赞助单位酷捷干冰设备（上海）有限公司深圳德科精密科技有限公司浙江恩得智能设备有限公司宁波斯曼尔电器有限公司浙江金星螺杆制造有限公司宁波海星机械制造有限公司上海发那科智能机械有限公司会议规模300人会议时间7月25日全天报到；7月26日8:30-17:30正式会议会议地点广州五年来在业界朋友们的鼎力支持下，CIMIC中国注塑产业大会已经成为中国注塑行业的持续时间最长、规模最大、最具影响力的产业研讨会！2014年12月 厦门第一届2015年07月 苏州第二届2015年12月 东莞第三届2016年07月 宁波第四届2017年07月 深圳第五届2018年07月 上海第六届 2019年7月26日，这一次,让我们来到中国南大门、花城——广州，共话注塑风云！第七届中国注塑产业大会 · 广州中国人工成本越来越贵、九零后新生代不愿意进工厂……低端制造业产业开始外迁越南等东南亚国家...未来注塑加工企业的发展究竟依靠什么？环保风暴袭过后，对模塑工厂要求越来越高...注塑企业将如何应对？去年第四季度开始的大行业不景气和中美贸易争端下的出口减少模塑产业何去何从？同时，以塑代钢是制造业大趋势！注塑加工技术将在智能制造时代发挥更大的作用，模塑行业要实现跨越式发展，创新、降本将是重中之重！正因如此，CMIC 2019第七届中国注塑产业大会 • 广州 将特别聚焦创新、降本两大主题。本次大会还邀请注塑产业链专家，来自于全球领先注塑机企业、模具企业、辅助设备企业、原材料企业的技术专家，以及有着卓富经验的注塑加工行业专家将同探讨高品质注塑的真谛，促进行业整体进步与提升。初定议题数据驱动的注塑产品创新设计沈靖 中国工业设计研究院西南中心 总工程师注塑技术创新与先进制造谢鹏程 北京化工大学 教授 博导、中国塑协注塑专委会秘书长快注塑VS慢注塑——注塑生产的同步化策略顾建法 帝希洁具系统（苏州）有限公司 运营经理注塑成本如何降低10%杨建宏注塑专家、精益生产专家高精度高寿命多腔超短周期的模具设计制造藍仲雍 星星科技集团模具处 副总经理 技术创造利润——能赚钱的技术才是好技术刘建新广东新宝电器股份有限公司 注塑项目专家3D打印助力模塑制造方案许木荣深圳德科精密科技有限公司 总经理基于模流仿真分析的注塑成本降低解决方案李礼moldflow认证高级工程师低压注塑技术在汽车模具领域的先进应用谢阳毅模人教育创始人更先进的清洗方式帮你挣更多钱孙刚酷捷干冰设备（上海）有限公司 中国区总监高分子材料、环境友好塑料的最新研究进展邀请中邀请中免喷涂材料以及仿金属、仿喷涂等特殊外观工艺在汽车内饰件中的应用邀请中邀请中注塑工厂上云整体解决方案邀请中邀请中注塑工业4.0邀请中邀请中如何有效通过注塑MES系统降本增益邀请中邀请中会议亮点专注、人气、规模、热点、前沿、聚焦广州、机遇1.专注微注塑已成功举办六届注塑大会成功经验！这是行业持续时间最长、人数最多、口碑最好的专业研讨会。2.人气微注塑平台精心打造，积聚30万+粉丝人气关注！3.规模注塑行业顶级盛会，预计将有超过300名业内顶尖专家及制品、设备、模具、原料企业参会。4.热点持续关注行业最新热点应用，介绍市场最新热点技术与应用，提供全方位解决方案。5.前沿大会聚焦工业4.0、中国制造2025的基础，探讨“创新”、“降本”，实现注塑行业的工业4.0，跨步智能制造！6.聚焦广州广州是华南地区最大的城市，也是粤港澳大湾区首要城市。广州汽车产量居全国第一，是第一大支柱产业，为汽车行业配套的模塑厂家不计其数。7.机遇以华南和广州的业内高级管理、技术人员为基础，与来之全国各地的朋友共聚广州！广州是中国最大的城市之一，东风日产、广汽本田、广汽丰田的非金属材料零部件供应商有上千家！这正是中国注塑行业最肥沃、最密集的土地之一！对于欲开拓华南地区的供应商企业来说是个绝佳不容错过的机会！报名方式微信报名:长按以上二维码添加客服“远方”为好友，发送一张纸质名片的照片并留言“726报名”，或者编辑文字发送“姓名+公司+职务+电话+主营产品+报名人数，726报名”。报名费用:以下价格包含会议期间会场门票、午餐、茶歇、会刊、资料费，不含住宿以及交通费用。前50名付款者将获赠价值998元礼品一份！类型7月1日之前付款7月15日之前付款注塑制品/用户企业（1200元/人）九折优惠+赠送五星级酒店住宿一晚（拼房）九折优惠供应商或其他（2400元/人）九折优惠+赠送五星级酒店住宿一晚（拼房）九折优惠多人组团在以上提前付款基础上可再享受以下团购优惠价：2人报名总价立减300元，3人报名总价立减800元，4人以上报名总价立减1500元备注：1、“注塑制品/用户企业”是指注塑加工厂、塑料制品厂、塑料件用户、科研院校（以主办方核实认定为准）2、“供应商或其他”是指设备、模具、原料、服务供应商、贸易商、媒体和其他类等。（以主办方核实认定为准）3、“拼房”是指由主办方随机将两位同性别的报名人安排在一间双床标房入住。如报名人需单独入住单人大床房，可以补房差价。付款账号公司账号（公对公）：名称：苏州微注塑信息科技有限公司账号：32201997444051511180开户行：建设银行苏州望亭支行备注：*如付款到3个人账号，由于银行可能不显示付款人姓名，故付款后务必请将汇款底单拍照发送或在汇款备注栏里注明报名人姓名*不论付款到以上4种哪个账户均可开具发票，需要开票者请在报名时提供开票资料或抬头和税号，会议报到现场取发票。发票为3%增值税普通发票，内容可以开具“会务费”（默认）“展览费”“咨询费”“技术服务费”等*账号4只接收公司公对公支付，请勿以个人名义付款至此对公账号，否则发票抬头只能开具给该付款个人。*微注塑是业内注塑行业研讨会第一品牌，精准、专业、高端！3.0万超值赞助一次深入直达超过300位专业观众！人均百元成本！且作为赞助商身份在微注塑平台推广会议期间曝光数十万次！欢迎转发 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：CIMIC2019 第七届中国注塑产业大会：创新+降本

两个多世纪以来，工业工厂生产在四个主要方面表现出色：过程的可重复性、生产部件的耐用性、工作流程的生产效率以及经济的运营总成本。工厂工作流程已经过优化，从而以尽可能低的成本生产尽可能多的优质部件。任何寻求与标准流程一起被接纳的新的生产方法或工作流程，都必须满足或改进这些经过时间考验的元素。当今的制造业正在经历快速转型：这一过程称为工业4.0新的市场需求推动制造商提高速度和灵活性。新的商业模式需要快速响应客户需求和快速的设计迭代。制造商需要更短的生产周期和更快的产品生态系统演化；他们必须以数字化速度打造实体产品。3D打印工业4.0重要组成部分幸运的是，对于面临这些压力的制造商而言，3D打印技术的功能不断提高，已经成为行业工厂生产的战略资产。新材料、新的打印方法、新的设计能力和新的工作流程意味着数字化制造方法现已成为可能。在过去的30年里，3D打印一直是设计评审、原型制作、一次性用品或搭桥制造的主要研发内容。现今，3D打印加入工厂车间，并可以成为批量生产最终产品的一部分。3D打印已大量进入加入工厂车间使用数字工厂技术制作的部件可实现工业4.0对产品和流程的承诺，这是使用传统方法所无法实现的。先进的设计算法可实现采用晶格而非实体来制造部件，并可对几何形状进行拓扑优化，使部件质量更轻但更加坚固。可以更轻松地交付由多个部件组合成单部件组件的集成式和一体式部件。此外，这些部件可结合新型流体和气流通道，从而提高效率并延长部件使用寿命。金属数字工厂金属制造的目前趋势是，要求更快地以小批量交付更加新颖且功能更多的部件。这一趋势在很大程度上受航天市场推动，尤其是航天器方面，它们要求在短时间内交付低成本但功能更强的部件，它们所使用的是任务关键、高价值的部件。为了提高航天领域的燃油经济性，开展了大量关于增材制造如何能够在提高功能的同时降低零件重量的研究。轻量化为发射成本的降低带来了机遇纳米卫星和立方体卫星（尺寸可以从适合手掌的大小到冰箱大小不等的小型卫星）的发展趋势正推动部件设计进入新时代，即部件更加轻巧、紧凑和耐用。这反过来又导致对小型卫星运载火箭的需求越来越大，它们作为常用更大的极地和地球同步卫星运载火箭的替代方案，为小型卫星提供更实惠的发射选择。3D systems为法国航空公司Thales开发的卫星支架航空应用也推动金属增材制造研究水平的提高。随着对商用机身需求的增加，飞机行业正在采用新方法以降低飞机重量、提高燃油效率和降低供应链复杂性，同时保持并提高安全标准。空客首个适航金属3D打印射频滤波器这些新方法涉及用于非关键型和关键型部件的轻质材料的新创新，并更多地关注了增材制造。SmartTech Markets在2017年发布的《2017年增材制造在航天领域的机遇—民用航空》中预测金属增材制造设备（不包括服务和材料）仅民用飞机行业一项的总市场收入将在2016到2027年间增长700%。该文章还预测向飞机原始制造商提供专业服务的“增材制造航天工厂”的数量将会大幅增加。东方航空已将增材制造运用到民航维修改装领域包括工业燃气轮机(IGT)和运输行业在内的关键行业中的这些趋势和预计增长，需要通过金属增材制造的强化方法来获得可提高生产效率、降低运营成本和更具成本效益的部件。为了满足这些新的需求，需要借助数字工厂提供的创新生产速度和能力。其具体表现在：为金属部件生产提供转型机会•不受减材制造确定的设计规则所限，获得新型、优化的功能性部件•通过改进的增材制造设计 (DfAM) 方法，降低组件中的部件数量、所涉及的供应商数量、供应链复杂性和部件维护工作。•实施经济的解决方案，降低高价值部件的总运营成本。结合增材制造解决方案与减材制造解决方案，为原始制造商创造最高价值并实现 24/7 全天候生产•集成式数据流和自动化软件支持在设计到成品发运的整个过程中实施管理和操作。•与现有产品生命周期管理 (PLM) 和企业资源规划平台 (ERP)集成，以便融入到整个制造企业中。•整合优化的解决方案，例如模具、夹紧系统和后处理机械。支持在符合行业标准的前提下将增材制造集成到整个制造链中。通过小批量交付任务关键型高价值部件，提供最大价值•在较为便宜的金属部件方面，虽然增材造不会取代这些部件的大规模制造方法，但其仍可在等待模具期间作为中间桥梁为金属部件的及时生产提供支持，也可以进行原型制作。END金属增材制造为原始设备制造商带来了显著的生产效益，而可扩展性、可追溯性和可重复性方面的最新进展则能够体现这一颠覆性技术所带来的好处。金属增材制造通过优化的部件设计和功能设计，赋予了制造商一系列优势，这些优化减轻了部件重量并提高了部件性能。同时，在瞬息万变的市场上，缩短了产品开发时间和生产时间。欢迎转发延伸阅读：【增材制造】将标准一网打尽看东方航空如何将增材制造运用到民航维修改装领域【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 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：增材制造的工业化与金属数字工厂

随着国内外对于增材制造技术研究的不断深入，增材制造产品在航空领域的应用潜力慢慢凸显出来。美国波音公司通过DED技术为其787梦幻客机生产结构部件，将Norsk Titanium公司的快速等离子沉积™技术用于飞机结构件研发，通过技术研究与改进以及一系列严格的测试，最终于2017年2月获得了首个3D打印钛合金结构件的FAA认证。快速等离子沉积™技术3D打印钛合金结构件美国GE在其LEAP发动机采用了增材制造燃油喷嘴，该燃油喷嘴采用Hastelloy X高温合金作为增材制造材料，是目前国际上第一款通过了适航认证的增材制造航空发动机组件。增材制造LEAP发动机燃油喷嘴适航即适航性，是指航空器适合/适应于飞行的能力。通过了适航认证，就代表了产品在研制及批生产阶段的各个环节均实现了有效的控制与管理，产品达到了规定的安全与质量水平要求。对于适航审查与认证的要求与条款的理解对于提高国内增材制造产品质量至关重要。在这里，我们分享美国FAA在增材制造适航审查与认证方面的考虑与规定。FAA全称Federal Aviation Administration ，美国联邦航空管理局，1967年成为交通部的下属。其主要任务包括:促进民航安全管理；鼓励和发展民用航空,包括航空新技术；开发和经营空中交通管制、导航系统的民用和军用飞机；研发体系和民用航空领空；制定和实施控制飞机噪音和其它节目环境影响民航；美国商业空间运输管理等。随着增材制造在航空领域应用优势与潜力的展现，如何对增材制造这一新兴制造技术开展适航审查与认证工作受到了FAA的关注，并开展了以下工作（见下图）。适航认证的起点从对技术的认知开始2015年6月3日，FAA发布了AIR 100-15-130-GM39《增材制造认知》备忘录，提出由设计、制造和适航部门（AIR-100）组建了增材制造国家团队（AMNT），收集有关AM应用的信息，并作为正在开展的AM认证研究的技术资源。这些信息将有助于AMNT识别技术问题，并研发促进AM零件获得FAA认证的指南。疑问（考虑）是适航审查与认证的基础2016年7月7日，FAA发布了AIR100-16-130-GM18《粉末床熔融增材制造零件的工程考虑》备忘录，该备忘录不提供AM部件认证的指导，而是从产品设计、原材料、成形过程、后处理、检测方法、工艺验证、材料设计值获取以及其他方面（包括技术文件、电子文档、过程控制、成形中断、异质污染物控制、可追溯性等）提出了疑问（考虑）。这些工程疑问（考虑）是为与申请人进行认证讨论提供良好的出发点，并在需要问题文件（IP）中进行记录，为后续的适航审查定与认证奠定基础。实地审核与更新迭代是确定评估审查要求的保证2016年9月30日，FAA发布了AIR 100-16-110-GM26《增材制造设施和过程的评估》备忘录，旨在帮助航空安全审查员（ASI）对AM设施及过程进行评估，协助审查员采集关键工艺参数，并从人员培训、场地设施、技术数据、原材料处理、设备、软件控制、制造过程有效性、制造过程监控、检测、冶金过程等方面进行全流程过程审核，并积累数据、更新迭代、并进行新的认证活动。随着增材制造工艺与流程的成熟及行业标准化的完善，增材制造国家团队（AMNT）预计会对该文档进行频繁修订。结合需求为维修过程认证提供指导2016年11月30日，FAA发布了NOTICE 8900.391《飞机、发动机、螺旋桨中的增材制造维护、预防性维护及更换》，主要是为飞行标准服务（AFS）人员参与飞机、发动机及旋翼类飞行器的维护、预防性维修及更换时提供认证与监督的指导，同时对于FAA管理、运营及行政人员也可以参考这份文件进行相关的工作。该文件的实施有效期定为1年，并于2017年11月30日废止使用。AC进一步指导开展适航符合性验证2018年，FAA发布了咨询通告AC 33.15-4《粉末床熔融增材制造成形涡轮发动机零件及修复指南》的征求意见稿。FAA的咨询通告（AC）是FAA向所有飞机型号申请人给出的一种适航符合性验证方法（非强制实行），用来表明对适航条款或专题的符合性，按此方法验证，FAA直接认可，原则上CAAC/EASA也是认可的。虽然这份文件不是FAA最终发布的文件，但对于如何保证增材制造（此处仅为粉末床熔融（PBF）方法）产品质量仍具有重要的参考价值与意义。下面将对AC 33.15-4中的规定进行简述。AC 33.15-4给出的是一种可接受的方法，用于证明通过粉末床熔融（PBF）增材制造（AM）成形涡轮发动机零件及零件产品的维修与联邦法规 14 CFR §33.15的符合性，并对AM相关设计与制造等方面提供了指导。由于PBF AM成形的工艺依赖性强，其材料的设计值不仅与制造商采购原材料的变异性相关，而且还与用于制造生产零件和维修的制造工艺所引入的变异性相关。必须对全流程的参数变量有充分的理解，才能达到稳定和可重复生产零件所需的控制水平。因此，AC 33.15-4在材料设计值、设计、材料与成形、后处理、检测、工艺验证等6方面给出了指导。测试程序要规范，材料设计许用值应获取在材料设计值方面，AC 33.15-4提出要建立规范的测试程序，采用典型、有代表性（考虑成形批次、成形位置、试样取向、原材料批次等）的测试样本的基本准则；应考虑有效工艺窗口、产品的实际情况（各向异性、孔隙率、熔合不良情况等）、测试实验室的资质等方面对试样测试进行保障；采用类似于复合材料的积木式验证方法（见下图），通过试样级、细节件级、构件级等多层级积木式验证来保证产品研制；在成品材料设计许用值方面，要考虑增材制造材料各向异性的表征、最小材料设计极限值的建立、零件功能裕度的补偿等方面，最终建立材料设计许用值。积木式验证工艺特点与约束，设计考虑需全面对于增材制造这一强设计相关的制造技术而言，从适航的考虑从零件设计就应该开始考虑。AC 33.15-4从零件设计、零件取向、尺寸控制、表面状态、支撑结构、粉末去除等几方面进行指导。零件设计时，应充分考虑各向异性、增材制造特有缺陷以及缺陷的最佳检测时机与方法；依据材料各向异性特性、残余应力的产生、自支撑及悬垂曲面的特点来考虑零件成形时的取向；考虑工艺及装备的成形能力、残余应力的产生于消除、后期热处理及热等静压等热循环的要求来控制制件产品的尺寸；考虑零件的表面光洁度要求、内表面处理、表面状态对于力学性能、可靠性的影响以及零件产品防护涂层的涂覆；考虑零件生产时支撑结构数量的减少以及支撑结构对于传热与保形的作用；考虑粉末去除，并制定相应的程序规范，验证潜在残余粉末对于零件预期功能的影响。生产过程要稳定，技术规范不可少在材料与制造方面，主要从材料与工艺的研发以及材料与工艺控制等方面提供认证指导。在材料与工艺研发阶段，充分考虑变异性来源，并采取适当的控制措施，减少材料性能变化；通过原材料规范、熔融工艺规范、热处理规范、人员资格鉴定与认证、设备鉴定、维护与校准等方法，进行合格冶金工艺的鉴定，批准后能始终如一生产符合设计要求的零件；在材料与工艺控制方面，应考虑建立原材料规范、原材料再利用要求、工艺规范、零件材料规范等方面的标准化文件用于适航认证。后处理规范需明确，潜在影响应说明在成形后处理方面，必须规范并说明成形后工艺及程序，包括：残余粉末的去除、残余应力定义及解决方法、取件方法及顺序、支撑去除的方法及顺序、热处理与热等静压的过程参数及显微组织要求、防护涂层涂覆的技术规范及其对材料性能的潜在影响。检测方法需明确，检测要求应给出PBF AM是逐层沉积的过程，可能产生在成形方向上不具有显著高度的缺陷（例如，沿成形面形成的、仅有1-2层厚的熔合不良等平面缺陷）。此外，成形态表面粗糙，可能会掩盖表面缺陷，难以检测。所有常规无损检测（例如，X射线、荧光、超声、涡流）是适用于AM零件检验的，但可能需要以新的或组合的方式来检测AM过程产生的缺陷。因此，在检测AM零件时，应明确零件材料固有缺陷及缺陷阈值标准、确定检测时机、选择适合的检测方法与标准、保证表面状态符合NDI检测要求、通过CT等方法应对复杂几何形状及内部特征的检测。AC 33.15-4指出，CT是目前唯一被批准用于检查无法直接访问的内部特征的检查方法，但需要考虑其成本、时间、能力等。工艺过程需验证，更改必须有依据为保证稳定、可再现地生产出符合设计要求的尺寸、性能及质量的零件，AC 33.15-4提出进行工艺验证，包括工艺验证方法、工艺定型鉴定、设备鉴定、多台设备鉴定以及关键工艺变更的相关要求。当工艺过程与参数发生变更时，必须提供可靠地试验数据及依据进行说明。FAA对于AC 33.15-4的制定及未来发布表明增材制造在航空领域的应用已初步进入实际工程应用、批量生产阶段，其规定的要求都体现出从产品的设计研制到批生产各个环节与流程都需要系统化、规范化的技术文件支撑，才能保证产品生产的质量一致性及可重现性，这对于提升国内增材制造产品质量、推动增材制造在各行业领域的应用有重要的指导及参考价值。欢迎转发 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：【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

TRUMPF（通快），这家有着90多年机床生产史的德国公司，是全球制造技术的领导企业之一。自迈入增材制造领域以来，通快推出了极具制造潜力的TruPrint 3000/5000以及绿色激光打印技术，其采用的内部换缸理念被后来者广泛认可。作为航空航天领域的重要应用，采用增材制造技术改进卫星和发动机制造方式，成为该公司近年来关注的重点。本期，跟随3D打印技术参考一览通快如何为此做出贡献。航空航天—增材制造最重要的垂直市场随着对卫星部件和性能要求的提高，火箭每运送一公斤进入太空就要花费几十万欧元。同时，火箭必须极其稳定，能够承受起飞时产生的强大作用力。增材制造航空航天应用范围增材制造技术非常适合航空航天业，它可以显著减轻飞行器重量，降低油耗，并因此能为环境保护减少支出。增材制造技术所用的材料往往为某一特定应用而开发，传统方法（如铣削或铸造）制造的零件通常未经优化且非常笨重。轻质金属如铝合金和钛合金已经可以轻松进行3D打印，并因此能够制造传统方法无法突破的优化结构和轻量化组件。增材制造轻量化应用增材制造在航空航天领域拥有超过20％的市场份额，是该技术最重要的垂直市场，任何相关的3D打印公司都在试图扩大其市场份额。通快航空航天关键技术通快可为航空航天提供两种最重要的增材制造工艺：激光粉末床熔融（SLM）和激光熔融沉积技术（LMD）。SLM技术特别适用于复杂部件，如发动机、燃烧室或航空航天工业中的其它特殊部件。粉末床熔融技术成型专用材料在LMD工艺中，激光束配合喷射的金属粉末可在零件表面实现叠加制造，因此它可以快速生产非常大的组件。优选的应用包括大型部件的原型设计和修理，如燃气轮机或压缩机叶片。激光熔融沉积技术快速实现大尺寸零件制造作为行业领先的企业，通快在LMD和SLM方面无疑非常出色，它可以为航空航天业的客户提供最适合的3D打印解决方案。为卫星部件减重55％在巴黎航空展上，通快展示了航空航天工业中增材制造的真正应用。其为德国太空公司Tesat-Spacecom制作了一款通信卫星支架，用于测试新通信技术的空间整流能力，驱动器被连接到支架上用来调节微波过滤器。德国Heinrich Hertz通信卫星同样是为减轻航天发射的重量，通快通过与专业CAE软件公司合作对支架进行了拓扑优化设计，最终通过TruPrint 3000打印的支架由原来的164g减少为75g，减幅约55％。Heinrich Hertz通信卫星上的3D打印支架优化后的支架不仅更轻，而且拥有和原支架更好的性能，它的扭曲度更小、更稳定，但它却无法通过传统方法制造。这个示例显示出增材制造在轻量化、高性能制造方面的优势，它可以通快优化设计，获得有效载荷，减轻重量。为发动机零件节省80％的材料和74%的制造成本通快还与西班牙航空供应商Ramem合作共同探索航空增材制造应用。 两家公司一起使用3D打印优化了“航天耙”。在发动机开发中常使用耙子来确定驱动装置的压力和温度，这种测量对于测试飞机的性能是必要的。Ramem航空航天耙耙子会被直接安装在发动机的流道中，并暴露在极端温度和高压下。为了获得精确的测量结果，高尺寸精度至关重要。到目前为止，耙子的生产既昂贵又耗时：员工首先在铣床上制造出基本的耙体，然后他们必须手动插入六个细管，并通过焊接和板材密封部件。如果期间有一根管子放置出错，则整个部件制造失败。TruPrint系列适用于工业3D打印这样复杂的结构对于增材制造来说似乎并没有太多的难度，通快首先优化了靶子的几何形状，并使用TruPrint 1000直接打印。与以前的复杂制造过程相比，3D打印自然可以更快地制造组件，制造商也因此减少了80％的材料浪费，这相当于节省了74％的总成本。结果表明3D打印可以节省航空航天行业的大量时间、材料和资金。发动机叶片修复通快的LMD技术在巴黎航空展上展示了该技术在飞机发动机叶片修复中的应用。这些部件必须能够承受飞行期间的极端温差。此外，这些部件由于经常接触灰尘和水，因此在边缘和尖端处会发生磨损。增材制造为高效航空应用提供可能航空技术人员必须及时修理叶片，否则便会发生故障。激光沉积技术是最好的修复工艺，叶片厚度有时仅为0.2毫米，传统方法很快就达到了极限，而LMD技术可以精确控制激光和送粉量，并可以使用与组件完全相同的材料。LMD技术在航空叶片中的应用：修复、喷涂、成型和焊接修复过程仅需几分钟，并可以轻松多次修复叶片。因此，每次发动机大修的部件成本便显著降低。凭借低能量的输入特点，激光沉积技术是航空航天应用的理想方法，它可以用做修复、喷涂或建造三维结构，而传统的焊接技术无法做到这一点。END3D打印的技术形式是多种多样的，金属3D打印的方法就有很多很多，每一种工艺都有不同的适用场合，这无疑提供了灵活多变的制造选择。但无论哪一种，都相比传统的减材制造，更自由，更灵活，更具潜力。欢迎转发延伸阅读：3D打印铣床—混合制造的特点与优势通快内部换缸和外置粉末处理理念的重要性中国航天实现3D打印在轨应用3D 打印在航空航天领域的研究现状及国内应用案例3D打印+拓扑优化制造542*542*141mm的钛合金无人机框架 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：通快 :为航天器减重55%, 减少80%材料浪费, 节省74%的制造成本

3D 打印的汽车采用塑料替代原有的大部分金属材料，可以使汽车整车质量大幅度下降，燃油利用率提高，因此能够达到环保的目的，这一点非常适合中国目前节能减排的要求。但是，你不能指望现阶段的汽车做成塑料的， 3D打印的汽车在还只是概念产品，但它在现阶段的汽车工业中仍然可以发挥重要作用。本期我们来看FDM技术如何助力汽车行业应用。功能性测试原型在设计工业应用工具时，传统技术使用铝制或者替代性的金属合金材料，这是因为金属件的表现更加优异并符合该类工具的要求。在许多情况下，热塑性塑料可以达到该类工具的强度要求，但是无法满足执行测试任务时的刚性要求。而这正是复合材料发挥作用的地方。向基础聚合物中添加增强材料可以极大地改变原材料的性能，从而使塑料件替代金属件成为现实。目前常用的FDM增强材料有碳纤维和玻璃纤维，可用来增强ABS、尼龙（PA）、聚丙烯（PP）、聚醚醚酮（PEEK）等材料。可打印此类高性能材料的FDM打印机品牌有Stratasys、Markforged、上海远铸、一迈智能等等。汽车装备组件制造业在不断调整以满足新的需求。定制化、按需生产和小批量生产等需求都在不断催生有别于传统制造方法的替代性方案。增材制造技术可能永远无法完全取代数控机床加工或铸造，但类似Stratasys F900这样的高性能FDM打印机能够以高性价比的方式满足这些需求。Stratasys碳纤维复合材料Nylon12CF性能数据FDM打印的装备组件碳纤维填充的尼龙材料相比纯尼龙具有更高的性能，以Stratasys Nylon12CF为例，通过短切碳纤维与尼龙12共混，获得的35%增强纤维含量的复合材料具有优异的结构特性，是FDM材料组合中最强的热塑性材料之一。工装夹具目前的工程热塑性塑料，每一种都是为满足特定需求和应用而设计。碳纤维复合的尼龙材料通过调节纤维复合的含量可达到不同的性能要求。Stratasys Nylon12CF 拥有优异的刚度，能够很好地满足生产件、模具和夹具等一些通常需要刚度大、质量轻的材料需求；而Markforged onyx则通过微碳纤维的强化使材料获得了强度和韧性的平衡，采用该材料制作的软钳口，避免了在夹持硬度较低或表面粗糙度要求较高工件时的表面损伤。Stratasys 生产的汽车夹具工业使用的打印机最好能具备制造多种材料的能力，广泛的材料种类能够为制造商提供更多选择，满足不同工业应用的需求。就像金属打印机，一台机器就可以打印不同牌号的不锈钢、钛合金和铝合金，对于FDM打印机也是这样。Markforged生产的软钳口Stratasys Fortus系列和Markforged打印机无疑在工业FDM打印机中是出类拔萃的，它们凭借的便是多功能性、出众的制造能力以及良好的可靠性。在汽车维修领域潜力巨大3D打印在汽车维修行业应用较少，但潜力巨大。3D 打印设备和材料、汽车产权保护、打印后的质量检测、汽车维修从业人员的技术水平、对技术的认知等是限制这项技术在汽车维修行业中应用的重要原因。3D打印定制的零件用于维修由于当前汽车种类越来越多，汽车的型号更是不断更新，一些进口车、限量版汽车零部件储备相当少，汽车维修行业和4S店均难以将汽车的零部件配备齐全。更换定制的奔驰轿车配件这就要求汽车维修企业具备零部件定制生产的能力，而3D打印技术则能够为满足各种车型的零部件缺失维修提供重要保障。从汽车维修工具到零部件的直接制造，3D打印无疑能发挥重要作用。最直接的表现便是它能够节省维修等待时间、更能解决因等待和聘请原厂专业人员造成的成本问题。注：内容部分来自stratasys.欢迎转发延伸阅读：案例：3D打印如何用于工装夹具生产大众汽车：在生产线上使用3D打印机进行车辆生产ARGO 500：高性能塑料替代金属打印x汽车零部件增材制造工艺链详细探讨 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：FDM 3D打印技术如何助力汽车行业应用