这在中国已经不是什么新鲜事欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology延伸阅读：医疗案例：3D打印气管支架用于复杂手术医疗奇迹：3D打印如何改善我们的生活国内PEEK打印机及医疗应用案例 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：韩国首例3D打印胸廓成功植入人体

前言：从1985年到1988年10月间，美国航天飞机的发射价格增加了85%，每次发射费用飙升到9000万美元。2008年，NASA启动了“商业轨道运输服务”项目，旨在为国际空间站发展商业补给服务。这是美国太空探索战略有史以来最大的一次转型。私营公司成为了研发制造航天运载器的主力，NASA则扮演“甲方”的角色。美国第一个载人航天计划：从火箭到飞船，甚至防热层均由商业公司制造，载人登月计划：指令舱、服务舱、登月艇和月球车都是通过招标由商业公司完成。可以说那些参与竞争招标的商业公司才是美国航天大秀中的主角，它们的助力使美国至今保持全球航空航天工业的领头羊位置。而竞争促使企业进一步加强创新、降低成本，加快航天技术革新的步伐。国际商业航空公司无一不对新技术趋之若鹜，3D打印便是其中之一，本期，跟随笔者了解这些航天公司以及他们在3D打印方面的应用。1. SpaceX发射带有3D打印部件的载人龙飞船SpaceX由马斯克于2002年创立。2012年10月，SpaceX龙飞船将货物送至国际空间站，开启私营航天的新时代。2015年12月，SpaceX实现火箭全面回收，并计划于2019年中，采用带有3D打印部件的龙飞船运送两名太空游客进行绕月旅行。龙飞船内部SpaceX使用3D打印最初也是从非关键部件开始。2014年，SpaceX成功发射猎鹰9号火箭，猎鹰9号含有大量3D打印零件，其中包含关键的主氧化器阀体。该阀体仅用两天即完成制作，相较需要数月时间才能完成加工的传统方式优势明显，更为关键的是该部件在发射的高震动、高热量和高压力下正常运行。SpaceX 3D打印的氧化器阀体（SLM，来自马斯克twitter）2013年，SpaceX即开始使用3D打印制造SuperDraco发动机推进器燃烧室，燃烧室采用镍铬高温合金，安装在龙飞船内部，是最先进的航天器发射逃生系统的一部分。如果在发射过程中发生意外，内置在龙飞船一侧的八个SuperDraco发动机将带领宇航员到达安全地点。从2013年至今，SuperDraco发动机已完成上百次3D打印关键组件的测试。SuperDraco发动机推进器测试过程与传统发动机制造技术相比，使用增材制造不仅能够显著地缩短火箭发动机的交货期并降低制造成本，同时，3D打印也可展现“材料的高强度、延展性、抗断裂性和低可变性等”优良属性。2. 蓝色起源重复发射带有3D打印零件的火箭蓝色起源(Blue Origin)是亚马逊CEO杰夫·贝索斯 (笔者推荐《一网打尽》) 旗下的一家商业太空公司，2000年成立。2015年11 月，蓝色起源实现“新谢泼德”火箭发射和回收，随后又实现火箭的重复发射，该公司还是获得NASA资助的4家公司之一，由此可见这家公司的实力。它只是最不为人知，贝索斯比马斯克要低调的多。 蓝色起源火箭回收实验蓝色起源在3D打印方面进行了大量投资，充分采用新技术进行可行性尝试，仅新谢泼德太空船上就有超过400个增材制造的零件。而其下一代火箭发动机BE-4，更是有很多关键部件采用3D打印制造，如发动机增压泵（OBP）外壳采用铝合金打印，内部集成了传统方法难以加工的复杂流道；液压涡轮采用镍基合金打印，仅需要最少的加工即可达到所需的配合，类似的还有涡轮喷嘴和转子也是如此。BE-4 3D打印OBP增压泵蓝色起源总裁在将传统铸造方法制作的零件与3D打印零件进行比较时，阐明了蓝色起源3D打印技术的优势，传统方法需要一年才能完成的工作，3D打印仅花了3个月时间，3D打印为蓝色起源带来“开发时间的重大进步”。3. 洛克达因3D打印迄今为止最大引擎部件洛克达因（Aerojet Rocketdyne）的历史要追溯到1942 年，二战前后，是世界公认的为航天、导弹和战略系统提供推进和动力系统的领导者，同时在3D打印技术的应用方面也处于领先地位。2016年，洛克达因与NASA签署了一项金额为16亿美元的合同，为后者开发RS-25火箭发动机，3D打印是其中一项关键技术。至今，RS-25完成了多次3D打印组件的测试，其中采用SLM制造的pogo蓄能器是Aerojet迄今为止最大的3D打印引擎部件，该部件使焊接量减少了78％，对于减少飞行过程中的引擎振动具有重要作用。RS-25发动机pogo组件400秒热火测试尽管Pogo蓄能器组件是发动机中最大的3D打印组件，但它并不是唯一的组件，因为Aerojet Rocketdyne越来越多地转向增材制造技术，以创造复杂且成本更低的部件。美国要求2019年之前必须摆脱对俄RD-180火箭发动机的依赖，洛克达因AR1火箭发动机成为蓝色起源BE-4对RD-180替代发动机的备选，但AR1仍将最低风险、成本最低视为最终目标。在AR1开发过程中，3D打印发挥了重要作用。使用传统制造工艺，往往需要六个月才能生产出一个单件喷油器，一年时间才能制造出一个全尺寸的预燃室喷油器，而3D打印在一个月内就完成了一个单件喷油器从设计、到制造、再到测试的过程，并在三个月内制造出一个小尺寸的喷油器。如此大幅削减了开发时间和费用。AR1火箭发动机除了将3D打印技术用于AR1部件的原型和测试之外，Aerojet Rocketdyne也在使用该技术来创建最终制造的部件，从而将3D打印技术的应用从开发环境过渡到置换环境。虽然该公司真正将3D打印的部件用于AR1或其它火箭当中还需要满足严格的技术和质量要求，但是这一可能性已经越来越大。4. 维珍银河采用3D打印加快太空商业旅游的步伐维珍银河于2004年成立，是第一个进入太空的非政府组织，维珍银河太空船是世界上第一架商业太空船。2012年，维珍银河太空商业旅游业务正式开售，皮特、小李子、比伯已陆续够买了其太空票，3D打印为帮助他们早日进入太空做出了重要贡献。维珍银河航天飞机维珍银河的关键目标是减少生产发动机制造所需的时间。利用DMG增减材一体设备，每小时可打印4.5公斤、1.5米高、1米宽的零件。这意味着采用打印机可以制造包括燃烧室组件在内的主要系统，而不仅仅是螺栓和支架。这些庞大、复杂和高质量要求的部件，无法在传统的3D打印机上构建。以往需要一年时间制作的燃烧室如今仅需要一个月时间即可制造完成。 维珍银河增减材直接制造大量减少时间和成本具有短期和长期效益。短期是成本和交付周期的缩短；但从长远来看，维珍银河正处于火箭制造和新一代发动机技术根本变革的阶段，这些技术将加速其进入太空的步伐。5. Launcher3D打印铜合金发动机组件Launcher成立于2017年，目前已将10颗卫星送入轨道。Launcher采用铜合金3D打印的“Engine-1” 发动机已成功试射，该公司在低成本商业卫星发射的道路上又向前迈进了一步。3D打印铜E1引擎组件与同类航空航天初创公司（SpaceX、维珍银河、Blue Origin和Aerojet Rocketdyne等）一样，Launcher 正在其轨道任务中采用3D打印技术。通过增材制造，Launcher能够以比传统制造更快的速度开发发动机。事实上，在过去两年中，该公司已经成功地进行了至少8次由镍基合金制造的3D打印推进室热火试验。 3D打印铜合金E1发动机成功测试2018年6月，Launcher与EOS确认了制造合作关系。Launcher采用EOS M290打印了铜合金E1引擎，其冷却能力与燃烧效率比镍基合金表现更好。3D打印的使用使发动机开发更具成本效益，同时也为新材料的测试减少了时间成本。END除却上述企业之外，商业航空公司还有SpaceWorks、Rocket Lab、Relativity Space等，无一没有使用3D打印，其中Relativity的目标更是要3D打印整个运载火箭，篇幅所限不一一介绍。3D打印的在航空业中的作用主要体现在加速开发、节省成本、突出结构和性能优势。但无论哪家公司要3D打印何种组件，都要经过上百次的重复试验以确保安全，从中我们可以看出世界一流航空的探索精神。相比我国的商业航空尚处于起步阶段，未来的进步空间巨大，相应的资金投入也会越来越多，3D打印所能起到的作用也将是至关重要。中国的科技界的巨头们做好准备了吗？欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：国际商业航空公司如何使用3D打印开拓创新

THE TOP新型材料的飞速发展让整个3D打印行业的崛起有了良好的先决条件以及坚实的基础支撑 很多人可能对3D打印比较陌生，印象中传统的打印是通过纸张和墨水打印出平面的图像。而所谓的3D打印，全称为“三维立体打印技术”，是一种快速成型技术：以数字模型文件为基础，将粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式构造各种形状结构的器件。3D打印是制造业领域的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。3D打印在当今时代蓬勃发展，离不开几代科研人员的艰苦攻关和不懈坚持。但即使在今天，3D打印仍然不断面临着全新的机遇和挑战，而我们中国智造的船帆，正在这跨时代技术所卷起的风浪的最前沿砥砺前行、不懈探索！急速发展的3D产业满足个性化需求，成为传统产业的有益补充个性化定制是3D打印的优势之一。中国工程院院士、上海交通大学医学院骨关节研究所主任戴尅戎教授谈到:“3D打印解决了医学界的百年难题即个性化需求的问题。”早在1980年，戴院士接到一个需要做距骨切除肿瘤手术的病人，当时国际上根本没有替换距骨的假体，戴院士带领团队为他定制了人工距骨假体。1982年，在攻克人工距骨难题后，戴院士又带领团队专门给患者陆续定做了膝关节、髋关节，甚至还定做了半个骨盆。从此便一发不可收拾，开启了医疗领域的3D打印定制时代。艰苦探索筑梦前行攻克技术难题，打破行业垄断华曙高科是一家专门致力于3D打印的工业级供应商，在进军3D材料行业初期，国外的相关材料产业垄断，导致国内的3D打印市场没有自己的材料，如何填补材料空白，成了掌握行业主动权的关键。华曙高科董事长，许小曙博士表示：“我们订立了一个原则，我们不做封闭系统。我们的设备可以用我们的材料也可以用别人的材料。这样的话，我们有一个充分竞争的材料市场。”在经历了材料行业垄断后，许小曙博士作为当代的材料人担当起了促进中国3D打印市场良性竞争的责任，体现着中国材料人的责任与风骨。3D打印成就中国智造C919钛合金零部件国产C919大飞机历经10年，终于实现从蓝图到在蓝天下翱翔首飞的伟大跨越。在中国航空工业的历史上，C919将成为一个重要里程碑。C919在设计制造的过程中，使用了最前沿的3D打印技术。飞而康快速制造科技有限责任公司作为C919钛合金零部件供应商，在接到研发任务后，参研人员经过四个月的不懈努力先后攻克了应力开裂和成型变形等问题，实现了C919钛合金零部件的成功研发 。飞而康快速制造科技有限责任公司前副总经理秦芳在C919钛合金零部件按期交付，并且C919成功点火的时候，激动的表示：“真是欢呼雀跃了，整个团队都很高兴。”3D打印技术使人类曾经天马星空的想象变为现实，技术的发展不断刷新我们曾经认为的不可能。与影视作品中冰冷的科技不同，我们的技术推动着社会朝向更温暖、更高效、更有担当的方向迈进。欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：中国制造—《大国之材·3D打印》纪录片

前几日朋友圈被一篇题为《离职能直接影响中国登月的人才，只配待在国企底层？》的文章刷屏，文章剑指研究所、国企的人才机制和办事低效，但随即文章被和谐，相关单位出面澄清：国家的登月绝不可能因为一个人的离开而停滞不前。事实确实如此，但不得不承认，文章还是戳中了一些体制下的痛点，业务正确是否有让位于政治正确？资源是否有充分合理利用？畅谈的创新是否真的敢于实践？此文之所以引起轰动肯定有更深层次的原因。中国航天这一浩大的工程绝不会因为一两个人的去留受到影响，太空探索，困难重重，中国也早已形成完善的人才建设体系，但此次我们要谈的跟这些没有关系。航天工程依靠的还得是科技，新技术、新工艺、新材料的应用，诸如3D打印这样的新技术已经在航空航天领域展露头角，我们要谈的是新技术的应用情况，是3D打印在太空探索中的应用情况。接下来，跟随笔者一览国际上3D打印在太空探索中的应用。Made In Space—第一个将3D打印机送至国际空间站的公司 MIS是新太空空间最为著名的3D打印公司之一，曾两次将3D打印机送至国际空间站，他们在ISS（国际空间站）接受地面客户的订单，并已经为客户打印了太空广告、一个众包雕塑以及教育项目，比如企业太空计划等。MIS获得了一笔拨款专用于开发一种混合金属3D打印机，研发成功后送至ISS。将3D打印机放于太空，然后根据需要直接将材料打印成所需的零部件或飞行器等，便不需要将所需物品从地球带至太空，这将会极大削减发射成本，给太空探索和商业化等带来革命性的变化。在太空打印的金属铸造扳手MIS目前的目标是在太空中制造小型部件，但最终目标是能够建造大型结构，如卫星、国际空间站的一个模块等。为了达到这一目标，MIS正在研发Archinaut，这是一款3D打印组装系统，可以制作装配用的桁架，然后用机器人手臂和机器视觉将桁架连在一起，制造出更大的物体。Tethers Unlimited—可回收塑料的3D打印机TUI的3D打印机Refabricator，不仅可以3D打印物品，还可以回收利用航空级塑料ULTEM。不同于地球上的塑料回收，该3D打印机将回收的塑料磨成细小碎片后将材料熔化，再制造成小便池漏斗、耳窥器或其他通常需要在使用后丢弃的物品（宇航员要在几年的太空旅行中使用成百上千个这样的物品，用完扔掉之后，需要从地球重新运输到太空）。这样既可以节省材料，又可以减轻预制物品所占的货物负荷。迷你冰箱大小的改装器能够回收和利用3D打印太空级ULTEM塑料GKN航空—运载Ariane 6号火箭卫星上的3D打印金属零件英国航空公司GKN使用激光焊接和激光金属沉积技术，打印了50多公斤的金属喷嘴。该喷嘴直径2.5m，除了使用增材制造技术加强喷嘴结构和连接部件外，还增加了关键的结构特征，使喷嘴上的部件数量从1000个减少到了100个，零件数量减少90%，成本减少40%，生产时间减少30%。这个喷嘴将被集成到由空中客车开发的运载Ariane 6号火箭卫星上，计划在2020年发射。Stratasys—开启猎户座探索Stratasys已在航空航天领域深耕许久，除了为空客A350提供了大量的3D打印塑料部件之外，还将继续向太空提供大量的3D打印零部件。猎户座飞船利用Stratasys Antero 800NA建造一个复杂连接的3d打印对接舱门Stratasys将与洛克希德•马丁公司和凤凰公司在猎户座太空舱的建造上进行合作，使用Antero材料的静电耗散版为航天器打印100多个零件 。Antero 800NA是聚醚酮酮(PEKK)的一种形式，具有太空旅行所必需的机械、热和化学特性。在可能被打印的部件中，有一个关键组件，它由6个互锁3d打印部件组成，位于猎户座对接舱口外。Oxford Performance Materials—PEKK的先驱者OPM是PEKK材料打印的先驱，已经为波音公司领导的航天器项目打印了部分PEKK部件，还为即将搭载7名乘客前往国际空间站近地轨道的CST-100“星班轮”宇宙飞船打印了600多个PEKK零件。由OPM为波音CST-100星班轮打印的OXFAB复合结构部件Relativity Space—世界上最大的金属3D打印机大多数的3D打印公司打印一些火箭构成部分的小部件，再者就是火箭发动机等，Relativity Space也利用3D打印技术制造了火箭发动机的部分部件，如用于火箭上段的一个全尺寸燃烧室喷嘴点火装置和一个全尺寸燃料箱，直径7英尺，高度14英尺，但是他们更想要打印整个火箭。要做到这一点，除了跳出盒子思维之外，还要重新发明盒子本身，这就是为什么Relativity Space开发了一种新的金属3D打印技术，并制造了世界上最大的金属3D打印机的原因。Relativity Space已经完成了其3d打印的Aeon火箭的第100次高温测试星际之门拥有三个工业机器人手臂，是世界上最大的金属3D打印机这台世界上最大的金属3D打印机被称为“星际之门（stargate）”，是混合定向能量沉积系统。依赖于三个工业机械臂，使用初创公司编写的协作机器人路径规划软件协同工作。两个机械臂具有高功率激光器，可在同一零件上工作。而第三个机械臂可以执行必要的加工与打磨，完成最终工作。目前中国在太空探索中是否有利用到3D打印技术并没有太多的资料披露，因此在本文中笔者无法展示，但我国对于没有验证过的新技术慎之又慎。一位系统内的传统工艺工程师讲3D打印，“谁敢用啊，传统的工艺都已经几十年了，确定是没有问题的。你3D打印能确保不出问题吗，出了问题谁能负的了责任？”问题回到文章开始，中国的探月工程不会因为一两个人的离开就停滞不前，所依赖的终究还是新技术。3D打印已经被中国航天重视，但迟迟没有大的动作也只能说明在当前的工艺条件下使用还不成熟，还面临很多问题要克服，这也从侧面说明了我们国家3D打印本身在国际上还存在差距，如何实现突破，是值得我们所有人思考的。欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：从张小平“影响”中国登月，谈3D打印在太空探索中的应用

增材制造技术应用在空客飞机上的案例已经太多，如A350的闩锁轴、前翼梁上的电缆支架、A320的间隔板以及仿生隔断等等，林林总总，空客已经使用了上千个增材制造的零件。与此同时，空客也与EOS、雷尼绍、Stratasys、Reprap等公司展开合作，技术类型涵盖SLM、FDM、SLS等，共同推进3D打印技术的航空应用。传统制造技术在当今工业条件下已经相当成熟，继续进步异常困难，而增材制造却为航空减重、降低成本、实现效益增长提供了新的契机。与此同时，增材制造的思维有别于减材制造，这也为解放设计、优化产品结构提供了新的可能性。因此，增材制造对于制造业的改变以及对于产品的改造也是空前的。外部挑战与增材思维的碰撞在全球生态意识逐步提高、燃料价格上升和缺乏替代能源的背景下，航空航天业需要寻找新技术以保持竞争力。基于粉末床的工业3D打印有可能带来根本性变化并促进创新组件的开发和使用。当传统行业决定使用增材制造时，便面临着哪些零部件可以使用增材的方法来制造以及如何使用的问题。空客零部件供应商利勃海尔早在多年前就推出了增材制造计划，与空客以及开姆尼茨理工大学的研究团队一起，发起了一个由联邦经济事务和能源部（BMWi）资助的项目，目标是用一体成型的增材制造高压液压阀块替代传统的组合部件。在飞机上，部件之间协同工作以确保安全飞行。扰流板致动器将扰流板移动到期望的位置以减小飞机升力，起到调节飞行速度和高度的作用。这些主要的飞行控制组件在生产过程中要求最高的质量和精度标准。通常，致动器阀块由锻造材料经机械加工、修整、钻孔并最终组装而成，整个过程既耗时又复杂，几乎没有优化空间。然而，冗杂的工艺步骤和繁多的零件组成为金属3D打印展现作用提供了可能。与此同时，仅仅依靠增材制造替代原部件是不够的，新部件必须更轻，有更高的使用效率并满足环保需求，才能凸显增材制造作为未来有无限前途的技术的可行性。解决方案研究团队使用EOS工业3D打印技术来为航空业优化设计和生产流程。通过分析传统部件，研究团队确定了液压结构并移除了辅助部分。根据主要部件的安装空间和接口要求进行重新定位，优化管路连接，这为新部件的设计奠定了基础。“3D打印使复杂性突然变得不再成为问题，零件一层层的堆叠而成使我们能够构建复杂的几何形状，功能元件使用弯曲管道直接相互连接，减少了零件数量，节省了生产时间”，利勃海尔首席工程师介绍到。选择的材料为适用于航空的钛合金，质量轻、机械稳定性好而且有非常好的耐腐蚀性，因此新部件重量减轻，更具成本效益。后处理步骤包括消除应力的热处理，以及对液压通道的特殊处理。对于组件及其制造材料的可靠性和安全性，利勃海尔则完全信赖EOS，零件可靠是实现批量生产的先决条件。对比结果3D打印的液压阀块与传统阀块具有相同的性能，但重量减轻了35％，零件数量减少，有10个功能元件集成到新的阀块中，从而消除了具有大量横向孔的复杂管道系统。这与增材制造所宣传的制造相同的产品，但质量更轻、零件更少相契合。与传统的铣削工艺相比，工业3D打印不那么复杂而且极其有效，同时使废料保持在最低限度。同时，采用EOS M290制造液压阀块需要大约一天时间，而使用四激光的M 400-4则可以将建造时间减少75％以上。这些轻量级的3D打印阀块和未来的3D打印部件也将有助于降低油耗并减少二氧化碳和氮氧化物排放。 由于航空业对飞机部件的要求非常高，EOS与利勃海尔合作通过使用监控套件来进行无缝和实时的组件检测。在未来，这将加速工业3D打印过程中材料缺陷的识别，并有助于减少对计算机断层扫描等下游质量保证流程的需求，建立绝对可靠的生产工艺。得益于EOS增材制造技术，利勃海尔已成功将3D打印的高压液压阀安装在A380飞机上完成了试飞。启示传统制造日益显示出对创新的局限性，也越来越难以满足对日益苛刻的环保要求，而增材制造发展到今天，意味着潜在的成本节约、可持续发展目标以及新的客户利益。这些优势可以带来足够的市场差异化，对于传统制造商，3D打印是实现转型升级、在竞争正脱颖而出的必要技术手段。中间研发团队的重要性通过对诸多大型企业使用增材制造的经验来看，对于增材制造的使用并非盲目，专门的研究团队成为应用推进的主要助力。在空客A380液压阀门的案例中，利勃海尔与空客以及开姆尼茨理工大学组成联合研发团队共同推进项目进行；在奥迪汽车对增材制造的使用经验中，笔者也发现奥迪也具备专业的团队进行增材制造零件的可行性分析；在医疗方面，上期的医疗案例中亚特兰大儿童保健公司也是与佐治亚理工学院的生物工程师组成研发团队，共同开发医疗产品；在国内，东方航空增材制造实验室以及如西安交通大学这样的研究机构无不在增材制造的应用推进方面做出了重要贡献，这些事实说明，传统制造领域与增材制造领域的学科交叉对于应用的推广和使用异常重要。中间团队既需要懂得传统的产品是怎样做的，也需要了解增材制造的优势，因此才能知道哪些产品可以使用增材制造，同时也需要利用增材制造的思维去进行传统产品的优化设计。这些经验也使得这些公司能够迅速的使用并能用好增材制造。增材制造已经走过了盲目发展的野蛮阶段，现在走的是应用路线，越来越多的传统制造从业者正积极主动的拥抱增材制造，这是今年来这个行业发展的重要变化。欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology延伸阅读：奥迪实现高效3D打印产出的应用经验3D打印：打造世界效率最高重型燃气轮机9HA看东方航空如何将增材制造运用到民航维修改装领域 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：由EOS帮助空客A380优化高压液压阀块质量和结构得到的启示

如今，医疗已经走过了漫长的道路，各种各样的新技术不断丰富着医疗产品，为病人带来真正的福音。3D打印作为近几年才被广泛认知的新技术也为助力医疗做出了重要贡献。然而3D打印与医疗毕竟属于两个“相互独立”的行业，3D打印的从业者积极探索技术可以应用的角度，医疗人员也在密切关注着现有新技术所能应用的可能性，加之两种技术的专业性都很高，唯独只有两方人员在密切交流时才可能碰撞出火花。随着医疗3D打印应用越来越广泛，我们可以看到医疗人员会主动寻求3D打印的帮助，这为3D打印发挥更大的作用提供了契机，相关的医疗合作不断上演。创新性合作近日亚特兰大儿童保健公司于今年8月开展了格鲁吉亚有史以来第一次在儿科患者身上放置3D打印气管支架的手术。儿童外科医生的跨职能团队采用佐治亚理工学院的生物医学工程师打印的三个定制支架，为一名7个月大的婴儿完成了气道阻塞手术。值得注意的是，双方人员此次所做的是一种创新性实验。医院负责人称，儿童临床专业知识与生物工程研究相结合可以为临床提供更有效的护理，为患者寻找创新的、可挽救生命的治疗方案，这对于格鲁吉亚儿科护理的未来至关重要。在该病例中，患者Amir患有先天性的气管软化症，由于气管缺乏应有的软骨硬度和支撑力造成管腔不同程度塌陷，导致气管阻塞，严重影响呼吸。Amir在儿科重症监护室住院期间，经常发生气道塌陷，这是常规手术方法无法纠正的。考虑到这一点，临床团队建议手术插入实验性的3D打印气管支架，以打开他的气道并进一步扩张气管和支气管。采用的气管支架是一种仍在开发中的新型装置，由乔治亚理工学院和亚特兰大儿童医疗保健公司联合计划的负责人Scott Hollister设计。Hollister称：“使用3D打印技术来挽救孩子生命的可能性是我们每天在实验室中的动力，我们决心开发出满足乔治亚州最复杂儿科患者需求的创新解决方案”。复杂手术与3D打印气管支架Hollister也是乔治亚理工学院3D医疗制造中心的主任，其团队制作了各种尺寸多个版本的支架，确保手术团队在手术过程中将支架放置在合适的位置并与患者气道及其周围完美贴合。支架采用聚己内酯（PLC）粉末通过SLS工艺打印。植入3D打印的气管支架在这项复杂的10小时手术中，儿童跨职能外科医生团队于8月17日成功地在患者的气管周围放置了三个3D打印的支架。在未来3 -4年的时间里，支架的材料将被吸收，以允许扩张气管和支气管。拓展案例目前，使用3D打印制作支架来治疗支气管软化症已有十几个案例，最早始于2013年。2012年，美国俄亥俄州，刚出生6周的小男孩Kaiba Gionfriddo，无法自主呼吸，被诊断为极端罕见的先天性气管支气管软化症，每日面临死亡威胁。密西根大学医学院根据CT影像利用3D打印制作了一个气管支架植入体内，7天后撤离呼吸机自主呼吸。这是世界第一例3D打印气管支架用于临床。而在我国，2016年，唐都医院与西安交通大学合作，完成了1例气管软化症气管3D打印外支架悬吊手术。该患者气管软化长达6cm，最窄处仅3毫米，软化段长度达到了气管切除的极限长度，产生重度呼吸困难，危及生命。通过把3D打印气管外支架置于软化的气管周围并固定，从而使塌陷的气管被外支架撑起，狭窄的气道被再次疏通，使病人避免了长段气管切除，成为未来气管软化症治疗的有效方法。值得注意的是，该支架使用的仍然是生物可降解支架。风险与机会同在这些案例从工程学的角度来讲非常让人振奋，但从医学和生物学的角度去分析却仍有很多的问题面临验证，例如气管组织与可降解支架的作用机理及其所带来的支架结构设计问题，哪种设计会有更好的效果，支架降解完成之后气管是否仍存在塌陷的风险，材料的降解周期如何等等。此外，这种技术还面临着成本与医疗许可的问题。End不管怎样，3D打印在外科实践中正在获得越来越多的赞同，包括外科技术的创新。如果更多的设计事项和选择能够被外科医生清晰的理解，那么未来将会看到这个方向更多有趣的进展。同时，对于3D打印从业人员来说，这些打印完的零件仅仅是一个个模型，单纯的模型对我们也没有任何意义，但通过跨领域的合作，用在它应该用的位置，它的价值才会体现。欢迎转发长按添加关注下载资料请添加qq群：867355738延伸阅读：医疗奇迹：3D打印如何改善我们的生活3D打印如何辅助医生手术，如何宽慰患者推荐视频：3D打印如何助力修复脊椎损伤（画面唯美）増材制造技术在医学领域的应用问题及带来的新设计理念 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：医疗案例：3D打印气管支架用于复杂手术

对于3D打印技术而言，由于其独特的分层制造原理，简单和复杂的形状几乎可以一视同仁，只需有合适的三维模型、合适的原料和打印机，就可以立刻打印部件；因为甩掉了模具，可以用较为便宜的价格，制造出传统模具工厂无法制造出的设计；如若设计需要后期修改，只需进行设计迭代，再次打印；若零部件出现损坏，3D打印亦可在破损处直接打印修补，只不过所采用的技术形式不同而已。3D打印对工业制造的颠覆性可见一斑。经过三十余年的发展，3D打印早已走出研究院所并脱离了创客的自娱自乐。打开某宝，搜索“3D打印”，从钥匙扣到冰淇凌，总有一款能满足你的需求，甚至于明日中秋节的月饼亦可3D打印。但工业制造真正追求的，应该是所谓的“大音希声，大象无形”。 3D打印在当前发展阶段下，正是迎合了这一需求。3D打印——契合现代工业的精密要求被誉为“制造业皇冠上明珠”的燃气轮机到今天已经发展了大半个世纪，想要继续进步，需要近乎登峰造极的技术能力与想象力。在不断攀登巅峰的过程中，3D打印技术可谓恰当其时，材料、计算机控制、激光等学科各个击破，弥补了传统制造方法的局限。举个例子，燃机界的翘楚——H级燃机，透平初温1500摄氏度，联合循环效率高达62.22%，极高的灵活性，超低的排放，人类百年工业文明的巅峰之作，就采拮了3D打印的精髓。9HA燃气轮机GE 9HA燃气轮机的核心部件之一——燃烧室燃料喷嘴和预混器就使用了增材制造工艺，微孔预混技术确保了GE低氮燃烧技术DLN2.6e的有效发挥，再结合众多同样尖端的技术，最终成就了法国布尚电厂9HA机组打破吉尼斯世界纪录的联合循环效率——62.22%。3D打印究竟能成就多少改变？下面以GE 9HA燃机中的燃料喷嘴为例：DLN2.6e 中3D打印制造的先进预混喷嘴（Advanced Premixer）在9HA燃机上，GE采用先进的微管预混技术，用微孔管束替代之前大的旋流喷嘴。使用微管预混技术后，喷嘴有密集的进气微管，在每个进气微管的轴向位置有多个燃料孔。空气通过进气微管，微管预混喷嘴使用毫米级直管中的燃料和空气的交叉流喷射混合方式。这样使得燃料和空气预混效率更高，混合更加均匀，速度也更快。同时设计流速高于火焰速度。这样有利于富氢燃料的稳定燃烧。采用微管预混燃烧室后，高活性气体燃料也可采用干式低氮燃烧器预混燃烧。有效地控制NOx的生成。更实现了燃料和空气的更好均相混合，保证了更好的预混燃烧，为更高的联合循环效率铺平道路。而这种结构，当前也只有3D打印可以做。微管预混让9HA在低氮燃烧技术中实现了微孔预混和全预混燃烧，满足超低氮氧化物排放（在最低负荷至30%的工况下仅有25ppm氮氧化物排放)，支持燃机快速增减负荷。3D打印—成就全球最先进燃机H级燃机体积庞大，GE的9HA燃机有约12米高（大概四层楼），重约400吨（约两头蓝鲸），在实际使用中，燃机本身还会有诸多“辅机”，以帮助充分回收废气余热等。除了体型庞大，零件众多，还需“辅机”兼容之外，发电行业还希望燃机24x7不间断工作，同时符合越发严苛的环保法规要求。这一切都需要H级燃机的设计与制造无限趋近完美——燃气轮机核心部件的精度误差最多几十微米。 GE H级燃气轮机GE 9HA燃机成为全世界效率最高的燃气轮机（没有之一），而增材制造为此做出了重大贡献。具体而言，3D打印技术在关键零部件上的充分应用，帮助GE 9HA燃气轮机的出力较传统制造方法增加了1%。而仅仅是这1%。GE在法国布尚电厂的9HA机组满足了大约68万个法国家庭的用电需求，也就是说，在原有能耗不变的情况下，这两个部件可帮助为额外6800个家庭提供光明。 法国布尚电厂如今，法国、俄罗斯、巴基斯坦、日本等多国电厂已经开始部署9HA燃机。2017年3月，哈电集团与GE签署了重型燃机合资协议，重点落实适合中国市场的9F级和9H级燃机的本地化制造；同月，哈电集团将华电天津军粮城项目的9HA燃机合同授予了GE。预计今年下半年可实现9HA机组交付，届时中国电力将有机会直接体验到3D打印技术为尖端发电设备带来的性能提升。 拓展阅读：西门子3D打印燃气轮机燃烧室成功运行8000小时9月20日，西门子表示，世界上第一台用于工业燃气轮机的3D打印燃烧室已成功运行一年，没有出现任何问题。2017年，西门子在瑞典Finspång智能燃烧室制造计划(IBUMA，intelligent burner manufacturing)下生产了首台采用选择性激光熔化技术制造的32.8兆瓦SGT-7000燃气轮机燃烧室，并安装在了位于德国黑森州的意昂集团联合循环发电厂，目前燃烧室已经运行8000多个小时，结果令人印象深刻。西门子指出，与传统方法相比，每个燃烧器头部都是一体化制造，而之前需要13个单独的零件和18次焊接而成。同时在设计上也有了很大改进，例如燃料进料管是燃烧室头部的一部分而不是外部燃料管，这将提高燃烧室的耐温能力，从而有助于延长部件的运行寿命，并最终延长燃气轮机的使用寿命。而在去年，西门子的3D打印专家们还设计并制造了世界上第一台燃气轮机叶片，并在满负荷条件下进行了验证，每分钟转速为13,000转，温度超过1250℃。Finspång工厂的项目经理Niklas Lange表示：“作为能源服务提供商，精确性和一致性是我们的绝对要求，3D打印不仅提供了这一点，而且根据我们的经验，与旧型号相比，它甚至可以提高性能。”最后，提前祝大家中秋快乐。欢迎转发左进群，右关注点赞！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印：打造世界效率最高重型燃气轮机9HA

铜材料的3D打印已经不是什么新鲜事，国内不少设备商号称已经可以采用光纤激光开发出纯铜打印工艺。是不是真的纯铜我们不得而知，但，铜的纯度越高，导电、导热性就越好，打印也越困难，设备的损伤风险也随之升高。截至目前，采用上述工艺进行纯铜打印并实现应用的报道非常鲜见，针对具体应用的3D打印用铜材料同样鲜见。作为一种高导电材料，纯铜常被用于制作电磁感应加热线圈，加热快、效率高，可进行金属热加工、热处理、焊接和熔化。本期主要内容围绕高导电铜感应线圈的SLM工艺展开。电感线圈的传统制作特点与3D打印制作优势传统的感应线圈采用铜丝绕圈方法完成，此种工艺由于受到产品结构的限制，无法制作出复杂的立体3D结构；同时，线圈缠绕法无法制作细微线路和异形线路，限制了行业发展。此外，每种感应线圈必须经过特殊设计，制作周期长达几周甚至几个月。3D打印的铜复杂感应线圈而3D打印的制作优势相信读者已经明了，如果用来打印感应线圈，那将不再需要使用传统的制作设备和工具，而且可以制作近乎任意的形状和结构，制作周期也将缩短为几天，优势明显。那是否可以直接采用目前的SLM工艺打印纯铜感应线圈呢？答案是否定的。SLM工艺下的材料弊端铜材料对激光具有较高的反射率，铜纯度越高，反射性越强，吸收率越低，采用SLM工艺进行打印就越困难。当前公开的铜材料3D打印工艺多是铜合金，铜的含量不一，含量越少则导电性越差。既能满足高导电性又能够稳定进行SLM成型的铜合金未能得到重视。激光反射示意一种高导电3D打印铜合金材料菲尼克斯电气集团旗下的Protiq GmbH经过两年的研究实验，开发出一种使用价值很高的高导电铜合金（CuNi2SiCr），这种高导电铜合金类似于铬锆铜(copper C18150，由Stratasys推出)，可利用SLM技术进行打印，并且该材料成型后的密度为8.82g/cm³，电导率达50ms/m，都与纯铜接近，且含铜量高达97.6%。Protiq通过SLM成型的铜感应线圈Protiq SLM用铜合金与纯铜性能参数对比纯铜高导电铜密度8.9g/cm³8.82g/cm³弹性模量/70±10 GPa抗拉强度/219±10MPa电导率≥57ms/m50ms/m铜含量99.9%97.6%模拟电磁过程3D打印允许更大的设计自由度，不必考虑最小弯曲半径或给定的横截面。通过这种方式，可以开发出具有优化磁场引导和改进工艺特性的新型创新电感器（感应线圈）几何结构。通过使用计算机辅助数值模拟，可以进行电感器在迭代过程中感应加热的电磁过程模拟，并且可以基于结果调整电感器几何形状，这避免了采用繁琐且昂贵的加热实验来确定几何特征的过程。Protiq开发的电感器在操作中可进行更快和更精确的加热，大量节省时间，提高效率。在线平台订购处理传统的订购流程繁琐且缓慢，Protiq为其客户提供了端到端的数字在线平台。客户在平台上传三维模型，便可以得到有关生产成本和交付时间的信息，在几分钟内，可以提供正式报价并完成订购。除了上传数据外，Protiq还在网站上提供单独的线圈配置，例如线圈的基本形状、匝数、线圈直径和间距等，并可以通过滑块调整进行3D预览，根据配置的不同，价格信息随之改变。拓展阅读：采用EBM打印的纯铜感应线圈EBM技术是金属打印的重要工艺，而且金属材料对电子束几乎没有反射，这为纯铜材料的3D打印创造了条件。2017年，总部位于西班牙的全球性感应加热公司GH Induction与拥有增材制造技术的西班牙公司Aidimme合作，利用EBM技术成功打印出了纯铜线圈，铜纯度达99.99％，寿命是之前线圈的2-3倍。GH Induction打印的线圈最大尺寸为200 x 200 x 100 mm，通过一次成型，减少了其他工序，使成本降低。EBM打印的纯铜感应线圈EBM虽能轻松打印纯铜材料，但该工艺却在表面质量方面表现不佳，这为铜感应线圈的后处理带来不便。科研人员针对高反射材料的SLM成型工艺攻克从未停止。延伸阅读：纯铜材料的SLM成型难题纯铜比铜合金更具导电性和导热性，对于终端用户更具吸引力，但纯铜对常规SLM设备所用的激光反射率较高，只有一小部分能量能沉积在材料中用于熔化（只有2%-3%），反射的激光会对设备元器件造成损伤。此外，随着材料从固态转变为液态，材料对红外光的吸收率迅速上升，从而引发不稳定和间歇性的重熔过程。材料对不同波段激光吸收率目前国内对纯铜材料打印工艺的攻克主要集中在提高打印能量，以及通过改造设备内部结构来防止激光反射造成元器件损伤上面。但这样忽视吸收率单纯提高功率的方法并不足够科学。 弗劳恩霍夫激光技术研究所基于纯铜的吸收率提出采用波长为515nm的绿色激光进行成型，这意味着较小的激光能量便可实现稳定成型。激光源的改变同时可以获得更好的光束质量，从而为获得均匀熔池提供条件，这也是制造精细部件的保证。然而，目前的主要问题是绿激光往往能量较低，如激光内雕所用的535nm波段，功率只有几瓦。Fraunhofer ILT未来目标是创造一种可靠的用于单模操作的高质量激光器，稳定输出最大功率达400w的515 nm波段激光。此外，绿色激光不仅可以用来制作纯铜材质的感应线圈、热交换器或精密复杂的电气元件，在珠宝设计领域，绿色激光也可以进行银等贵金属的打印，提供比传统SLM设备更高效更稳定的打印工艺。笔者认为，也许未来， SLM设备会具有不同的光源类型。欢迎转发添加QQ群获取更多资料延伸阅读：重点解析：铜材料的直接打印问题国内金属铜合金3D打印案例 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：高导电铜的3D打印工艺及应用

AMiner研究报告是基于AMiner团队及其研究员认可的研究资料，所有资料源自AMiner后台程序对大数据的自动分析得到，本研究报告仅作为参考，AMiner团队不保证所分析得到的准确性和完整性，也不承担任何投资者因使用本产品与服务而产生的任何责任。研究报告简版和详版可搜索qq群：867355738，亦可关注学术头条获取，本文已获授权。欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：AMiner 中国3D打印研究报告（简）

3D打印如今已经被提到的太多，3D打印植入物、3D打印汽车、3D打印房子，这些大项目在让我们惊奇的同时似乎又离我们太远。但这项新技术也正在悄悄的改变着我们日常生活，像3D打印的巧克力、煎饼还有咖啡，3D打印的水晶内雕和婴儿胚胎，甚至于连我们身上穿的衣服鞋子也可以3D打印。本期我们来了解一下3D打印在日常消费品中的应用。1.运动鞋3D打印解决方案：耐磨、弹性、抗冲击成为3D打印技术与3D打印材料进入鞋类制造领域的关键考核因素。复杂制造的优势可实现鞋底的网格化制造，而独特的TPU材料弹性好，承载能力、抗冲击性及减震性能都很突出。关键优势：镂空仿生、软弹缓震品牌：匹克、阿迪达斯、耐克等。其中匹克与国内易加三维合作推出了FUTURE 3.0概念跑鞋，是在国内制鞋领域结合3D打印制造最好的案例。近期小米有品正在进行FREETIE 凌空3D打印运动鞋的众筹，有兴趣的读者可以百度。关于3D打印在制鞋领域的更多技术和应用，推荐读者查询《解读：3D打印用于制鞋领域》。2.眼镜3D打印解决方案：镜框太沉？镜框总下滑？镜腿太长还夹头？不管你有没有遇到过这些苦恼，市场上的镜架却都是千篇一律的标准化制作，而人们的脸庞形状却存在很大差异，镜框的任何细小变化都会给人们带来不同的佩戴体验，如何挑选一副合适又不至于后悔的镜架实在麻烦。眼镜制造商也成功get到了消费者的这一痛点，于是借助扫描和3D打印推出了个性化定制的眼镜框。3D建模制作定制镜框3D打印的眼镜架具有量身定制的专属鼻托，即使长久佩戴，也不再有自动滑落的困扰，而且3D打印的镜框仅3.7克，相比于传统量产镜框的11克可大大减轻疲劳。关键优势：更轻、更舒适，独一无二品牌：杭州美戴科技。在眼镜行业已深耕十余年的美戴科技与华曙高科合作，利用3D打印摆脱了传统制造工艺的限制，根据顾客的三维数据为他们量身定制出独一无二的眼镜，其美观度、舒适度都大幅提升。欲更多了解可查询该公司官网。3.耳机 3D打印解决方案：3D打印耳机的主要特点在于其设计完全贴合耳朵、外形可个性化设计。和眼镜制作一样，需要对耳廓模型进行扫描，记录每个人耳道位置、长短，通过电脑CAD制作再进行3D打印。采用的打印技术以DLP居多，同时也有部分品牌采用金属打印。关键优势：更好的佩戴体验、个性化独特的外形品牌：去年国内黑格科技曾采用手机APP供用户扫描耳朵模型采取收据，并采用DLP技术进行打印，推出了黑格安然联名系列耳机，其融入了3D打印、人体工程学设计、双蓝牙无线等技术。但目前该耳机似乎已停产。但仍然可以买到其他品牌。4.首饰3D打印解决方案：传统的首饰制造最快也需要15天，最重要的是，手工雕的蜡模在经历了铸造、压胶膜、翻模等工序时非常容易丧失设计细节和精度，而且工序繁琐。3D打印首饰蜡板3D打印所做的，就是省去种蜡树之前的所有步骤，将前期制作时间压缩为1天，精度可达0.1mm，极大的保留设计细节，缩短首饰制作周期，3D打印已成为目前首饰制作的重要手段。理解上面这段话需要阅读《动画揭示：3D打印实现首饰制造全过程》。关键优势：缩短周期，降低成本5.手机壳3D打印解决方案：手机壳这样普通的物件利用3D打印也能变出大花样。首先，造型不受限制，可以做异形夸张的设计，充分表现个性张力；其次，可以利用结构设计开发更多功能，不限于仅仅保护手机；最重要的，3D打印开放了一种个性定制的制造理念和更加未来、绿色的消费理念。在此方面，西安趣智造投入大量精力用于研发，可登录3dfun商城查阅。关键优势：个性化6.服装3D打印解决方案：3D打印运用到服装设计的整个过程使服装的构思与最终成型达成一致，其各环节通过数控完成且数据共享，任何形状及结构都通过每一层逐层变化的截面与前一层自动连接制造三维形态。3D打印应用于服装领域，可以满足人们在追求个性化独一无二的同时实现服装的新颖性、便捷性、环保性。点击查看《FDM与SLS技术用于服装打印---材料与工艺》具体制造过程。关键优势：新颖性、便捷性、环保性7.摆饰、艺术品3D打印解决方案：从各种室内摆件到国庆天安门广场的大花篮，定制服务已经成为一种趋势，独一无二的设计采用传统的制造工艺无疑会有高昂的成本和制作周期。而3D打印多颜色、多材料、多工艺的制造方案可以满足几乎任何不同的需求，只要提供物件的模型，便可以实现轻松的制造。关键优势：个性化定制，成本低，快速典型应用：从多年前开始，天安门广场每年国庆节都会在广场中心摆放大型花坛供人们欣赏，而自从2016年开始，广场花坛开始采用3D打印制作，其目的是让每一朵花的位置更加精准，花型更加精确，从而让花篮更加形象和生动。相信今年亦是如此，笔者今年要去看看。END3D打印正开始慢慢走入人们的日常生活，一场由3D打印技术掀起的变革初露端倪，其将以我们无法想象的方式，改变我们的社会。成千上万的新企业将借助3D打印技术崛起，市场将会出现新的生产方式和知识产权管理程序，并且也将掀起一次创业者浪潮，慢慢来。欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印在直接制造日常消费领域有哪些应用