增材制造那么多国家都在做，为什么只有中国实现了“钛合金大型复杂整体构件的打印”，是因为中国掌握了金属粉末熔融凝固及微观结构的的控制方法。金属粉末熔化过程相当复杂，充满挑战性，金属的相变、冷却速度以及其他工艺参数都将影响金属粉末的熔凝过程及组织结构。如今，金属3D打印产品变得越来越复杂，诸如开裂、变形等工艺问题日益常见，这些问题需要深入研究，而且只能渐进式的一点一点克服。很多时候，设备商也无法给出合理的解决方案，多数时候需要大家合作。近些年很多金属打印机厂商给设备安装上了摄像头，用以实时监控，确保打印质量；也有为数不少的仿真软件不断面试，帮助工艺人员提前仿真，尽量避免零件打印失败，这对于降低风险有重要帮助。雷尼绍实时监控打印过程雷尼绍打印机配备有两个被称为LaserVIEW和MeltVIEW的模块，前者使用光敏二极管测量激光能量强度，后者则通过红外线感知熔池温度，两个数据通过其InfiniAM Spectral软件得到反馈，可以了解整个加工中的零件质量，同时以高分辨率检测激光和熔池特性。 实时监控打印过程可以使用户和研究人员深刻理解打印工艺，随着建造的进行，数据将以3D形式呈现，工程师可以比较每个传感器的数据并比较任何可能的变化，从而对缺陷进行原因分析。在零件打印期间实时监控会带来庞大的数据量，如果没有合适的解析工具也很难有效利用实时监控这一手段，雷尼绍InfiniAM Spectral软件使制造商能够轻松解读数据并更加详细地了解增材制造过程。访问实时数据为过程控制的未来发展打开了大门，实时监测有利于及时发现并解决问题。同时，也可以利用来自LaserVIEW和MeltVIEW的数据与零件X射线或断层扫描（CT）数据进行比较，以判断零件质量和一致性。工艺过程仿真在金属打印过程中，影响质量的变量众多，面对复杂的增材制造工艺，无论设计师、工艺师有多么丰富的经验，也无法考虑到金属增材制造设计与过程中可能存在的所有问题，通过经验和试错来优化增材制造零件的设计，是十分低效和昂贵的方式。增材制造仿真软件的诞生为工艺探索开辟了新的道路，零件在打印之前通过仿真软件计算最终零件可能产生的变形，便可以确定零件的最佳摆放方向，尽量减少残余应力，避免变形；也可以对热源、熔池、微结构等进行仿真，研究成型机理，加速材料工艺开发过程；除此之外还可以进行拓扑优化分析，设计轻质、高强的结构。通过仿真可以加速金属增材制造的发展，提升3D打印的品质，是一种更加高效的方式。增材制造和工程仿真技术的融合，可以帮助降低风险，提高打印的可靠性。END从以上两方面看来，把雷尼绍的实时监控和工艺过程仿真结合在一起，似乎又会得到一些新的发现。欢迎转发延伸阅读：金属粉末与激光作用过程为什么要仿真基于增材制造的模拟仿真到底接不接地气？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）：增材制造实时监控与工艺过程仿真

2018年7月26日，在杭州举办的2018中国增材制造产业发展高峰论坛上，中国工程院院士卢秉恒做了《智能制造与3D打印》的主题演讲，本文由南极熊3D打印网发布，3D打印技术参考转发，以下是本次演讲的实录：各位嘉宾、各位领导，我来给大家介绍一下关于增材制造技术和产业的发展。增材制造对于中国制造来说是非常需要的，因为中国在制造方面还是很强的，但是在产品的开发能力严重不足，而增材制造给我们补足了这个短板，它可以先把我们的设计利用很短的流程进行迭代，作出样机，评价、分析，确定了设计之后再进行生产。这是被世界各国都采用的技术，美国奥巴马政府就提出，怎么样用一半的时间和一半的费用来去完成新产品的开发。增材制造最近几年发展非常快，几乎年增长率20%几到40%几，FDM尤其是迎合了创客的需要和教育的需要，发展非常快。SLA在产品开发中发挥了重要作用，近几年金属3D打印机发展非常快，2017年比2016年设备的销售量增加了80%，占据了3D设备的51%。对大型结构件来说，用丝材来进行熔化可以是更好的方法，它的能源可以是激光的，也可以是电子束的，也可以是电弧的，就像传统的电焊一样。这个技术已经可以做到尺寸大于2米、5米，甚至已经做到8米，用电子束进行熔融堆积的，也有用电弧堆积的，我们实验室已经做到2米，在做5米6米的装备。还有把更多传统技术用于3D，因为这是用了层层堆积的概念，例如铸造，可以进行一层层铸造来形成3D新的技术。当然在每一层铸造中可以采取锻打的办法，来提高它的强度，增加结构材料的致密度，来提高它的性能。我们也做了很多实验，认为是大型结构件高效的制造方法，可以达到每小时5公斤甚至10公斤。在金属3D打印中一个最重要的问题是我们怎么样能够使结构件强度能够提高，这里面有很重要的问题需要进行研究。我们知道，无论是铸造还是锻压，人们都一直在研究凝固学理论，尤其是铸造，但是铸造和焊接中熔融规模比较大，所以在宏观的体积内来进行冷却和凝固。在3D打印中无论是激光束还是电子束，它的熔池比较小，所以从理论分析，小的熔池产生的缺陷肯定要小的多，所以材料结构的强度能够得到提高。但是怎么样控制它的一些晶粒的生长，晶粒增长的幅度影响了大小，影响了结构强度。所以实际上它是一个在强非平衡态凝固学理论，但可惜现在还没有能够完全认识到这样的科学问题。所以无论是对热应力的分析等等还处于实验阶段，还不能形成很好的理论来指导这个事情。最近几年增材制造一些创新不断涌现，像面曝光的技术，用光固化的原理，材料像拉拔一样快速上升，这样使效率提高了50倍到100倍。像金属打印，用一体技术打印的概念也出来了，虽然是用光固化的材料加上粉末，也可以把陶瓷粉末用于这个办法进行打印。打印过以后需要进行脱脂、烧结。所以3D是一个崭新的概念，但是在这个崭新的概念中可以把传统的制造技术进行融合，来产生一些新的创新技术。功能梯度的材料也越来越引起人们的高度重视，就像刚才弗朗恩霍夫研究院教授讲的一样，用两种技术、三种技术甚至更高的技术。还有一种是把材料分层，不同材料在不同层出现，我们就可以知道在表面是耐磨的、耐腐蚀的，里面的是强硬的，韧性好的，再里面就像人体的骨头一样，是一个疏松的结构，是一个蜂窝状结构，这是增强刚性来减轻重量的。这些东西在航空航天都有了很重要的用途，当然还有复合材料的应用，也是一个非常重要的方面。在这些方面我们需要关注的是，在材料腐蚀中界面会发生什么样的变化，界面的作用力以及3D结构形成的过程不一样，温度环境和其他物理环境不一样，这样会不会引起界面内应力的增加而影响性能，这都是需要研究的问题。我们在这方面应用前景还是非常广的，像汽车、飞机和航天结构，都需要减轻重量，但需要高的强度或高的刚度，就需要复合材料。当然纤维复合材料中有长纤维的复合材料，像碳纤维的汽车车身，当然也可以用短纤维的复合材料去制造，这里面是有优势的。长纤维复合材料车身的制造可能技术上还有很多的难关，在表面比较展开的一些曲面上是比较容易制造的，但是在曲力变化比较大的一些凹凸结构的比较难以实现。但我们也可以用短纤维或树脂复合解决这个问题，也可以达到很好的强度。所以综合我们所获得性能的改善以及经济性和工艺可实验性，之间要平衡。这在汽车制造中，我认为可能是前景比较大的，短纤维复合材料可能更容易实现，因为它仍然可以用模具制造，所以能够适应汽车大批量生产。当然，长纤维的也可以用来制造样车，在样车制造中我们可以花费比较大的代价来完成一些更好的性能。所以3D打印在应用中要发挥它更好的效应，必须和传统的制造相结合，来综合平衡它的性能和成本。3D打印最近在各种高端制造，在航空航天得到了很大的发展。由于3D打印对复杂形状零件的适应性，它可以把很多零件集成在一个零件上，这样是传统制造没法儿实现的，所以在航空中，火箭发动机零件个数就减少了80%，可以把很多焊缝用3D打印来实现，甚至有说法提出3D的出现会不会使焊接变得没有用了，当然这不是绝对的，但是很多方面可以用3D打印来代替，这样来减少焊缝带来的强度的破坏以及一些可能发生的故障。3D打印用于建筑，现在也开始了很多探索，目前打印低层建筑日渐成熟，用的越来越广泛了。高层的建筑还有一定的难度，这方面有待于材料的改进和材料打印工艺的发展。西安交大从上个世纪九十年代就开始3D打印，但主要是完成以3D打印为核心产品快速开发的技术，这方面和传统的制造技术相结合。例如我们做家电设计的时候可以用硅橡胶去复制模具。我们在做汽车覆盖件的时候可以用技术喷涂法覆盖模具，我们曾经用100天时间做了两款车全部外覆盖的模具，成本就是100万人民币，如果我们正规制造模拟的办法投入要几个亿甚至是10亿以上，要一年多的时间，所以这样以来就大大节约了产品开发中所需要的费用和时间。所以3D打印可以应用的领域越来越宽广，各种民用的消费品、文化创意产品、建筑的设计。可以直接用于航空航天的结构，这方面国内很多研究单位做了大量的工作，已经用在飞机结构件的承载件，用在C919很多零件上。现在中国民用飞机也有自己的目标，像上海商发准备80%的零件都用3D打印来支持研发。像GE公司也已经有三分之一的飞机发动机零件用3D打印进行生产。所以这方面越来越显示3D打印一些技术颠覆性。充分发挥3D打印个性化的特征，用于下额骨个性化的替代，2000年我们就做了这个实验，也是国内做的最早的，去年得到了国家药监局的批号。同时3D打印用于医疗，在牙科的修复方面，在矫形方面，还可以用于癌症的靶向治疗，通过3D打印导航模板，能够使药物沿着准确的路径送到癌细胞那里去，来实行精准的化疗。也可以用于矫形，20几个脊椎骨在矫形定位的时候怎么打孔。3D打印和传统铸造技术相结合，可以形成一些精密铸造，一次性的铸造好燃起机的涡轮盘，我们铸造出来的涡轮盘已经在压缩机上运行一年多了，安全可靠，速度达到400。用于柴油机精密铸件的3D打印。为了推动3D打印的发展，工信部支持13家企业联合成立了增材制造业创新中心，目的是填平技术研究和产业化之间的鸿沟，来为行业提供一些共性技术，像一些标准方面的技术，也提供一些关键元器件的制造，也包括一些优化的工艺方面的服务。平台建设方面，我们建立了共性技术研究平台、公共测试平台或制造服务的平台和一个教育培训基地，这方面的工作正在进行中。同时3D打印的云服务，也使3D打印可以发挥它的重要应用的平台作用。我们准备建立一个软件平台，能够使全国几百家3D打印服务企业和制造业的很多用户能密切联系起来。因为中国3D打印的一些企业都比较分散，比较弱小，有的有几台设备，有的甚至有一两台设备，但是他们平时接不到单，接到单又来不及完成，我们用云平台去沟通3D打印业务的需求和大批中小企业，这样使他们的资源能够得到优势的发挥，又能够使制造需求得到最快的响应。同时我们用云服务平台也做工艺的优化工作，能够解决中小企业在3D打印，在工艺方面的一些困惑问题，帮助提升我们这方面的水平。目前我们建设了100多台设备，到19年底将拥有80多台增材制造设备和50多台测试设备。3D打印面临的挑战是怎么样从控形到控形控性，从宏观到微纳，现在做智能制造需要很多的传感器，传感器以前是微电子工业制造的，它必须有很大的批量才划得来，例如要上百万件。但是制造业所需要的一些量非常小，批度非常多，就适合用3D打印来制造。3D打印按照我们能够制造复杂形状的优势和对产品结构进行改造，进行再设计，再设计的结果可以使很多零件结合一个零件。这是一个。第二，使热交换效率得到很大提升，可以使我们用很少的材料达到非常强的刚度和硬度。以后还会从地球发展到太空，我们把很多制造任务能不能放到太空中去？因为太空虽然有很多不利的条件，但是也有很多有利的条件，它没有重力，我们可以用一个小的设备去制造大的设备。它接近真空，所以就不会像钛合金的打印必须在氩气保护下去做。同时中国3D打印在应用领域做的还是不错的，但是我们在自己原创的装备、原创的技术方面有相当大的差距，我们希望能够通过多学科的交叉，和材料领域、信息领域，和医疗生物领域进行交叉，来推动技术的创新。这是增材制造发展的路线图，它从技术发展、从3D走向4D，从4D走向5D，所谓5D就是生命可降解组织和生长因子的结合，打印出来的东西能够成为器官再创技术，像人工的心脏、人工的肝脏。在应用方面的发展逐渐从上个世纪的产品原形走向3D打印的产品开发，下面走向批量生产的手段。成形材料，从树脂走向金属材料、复合材料到生物活性材料。产业的发展，从装备到各领域应用，到尖端科技。参与者，我们正在从科技界走向企业界，现在金融机构也都在追捧3D打印的创新技术，希望能够合作，社会上很多创客来用3D打印技术实现他们的创新梦想。再给大家发一次邀请，9月6号和7号在西安也要开这么一个规模的大会，包括设备的展览，包括学术的交流，包括3D打印大赛，这是中国工程院、中国科协共同支持的，是一个国际的高端论坛，邀请在座的企业家、学者、专家能够到西安进行交流。欢迎转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology点赞！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：杭州增材制造峰会：卢秉恒院士《智能制造与3D打印》主题演讲

Makerbot是桌面机厂商中的优秀代表，它老老实实的打印ABS和PLA，高大上的PEEK、尼龙和碳纤维似乎它都瞧不上眼，傲娇的脾气源于它在设备稳定性和材料方面的良好表现。本期来了解一下Makerbot的tough系列PLA材料以及它的智能打印头。 TOUGH PLA从上面我们了解到这款材料强度很不一般，MAKERBOT TOUGH PLA专为工程师和设计师而设计，冲击强度是ABS的2倍，而拉伸和弯曲强度与ABS相匹配，可打印耐用、高冲击强度的原型和固定装置。材料性能数据Tough系列PLA旨在克服 ABS 3D 打印中常见的翘曲、卷曲等缺陷，材料经过测试和优化，可通过Tough PLA智能喷头稳定输出，无需加热建造平台和做过多调整，轻松打印。此外，开发人员还测试了多种机械应用和功能，从抗冲击组件和张力弹簧到攻丝和螺纹。与ABS相比，Tough PLA可进行CNC或钻床加工，也可以在钢支架上打磨出层纹或打磨表面，对成型的产品进行上色，适用于广泛的后处理技术。智能喷头打印 FDM打印机经常遇到的一个问题就是喷头堵塞，makerbot为此不断优化，推出了smart extruder系列，来了解一下其加强版。 Makerbot采用加长的聚四氟乙烯导管，可以有效减少耗材堵塞，保证超过700小时的连续打印，这相当于打印2310米长的耗材。应用多轮系统，用于横向移动和无约束移动在装配之前，典型的原型设计需要对轮毂和齿轮进行加工，而MakerBot Tough原型可以很好地模拟最终车轮，该材料具有高弹性和高变形性，使设计师能够将主滚珠轴承嵌入压配件，抗冲击的齿用于重复测试，润滑的触点便于装配和滚动。卡扣从工业固定装备到消费者背包，卡扣会经常被用到，该部分需要具有弹性和高张力的尖头，能够直接卡入到位，但同时又必须像减震器那样弹性适中，防止变形失效。传统的PLA用于制造这些原型时，由于材料原因设计师还必须重新设计卡扣厚度，而Tough PLA则可以直接生成最终产品，不必改变任何主要设计参数。知名汽车制造商Local Motors使用3D打印技术开发了第一台3D打印车Strati，去年推出了其自驾车Olli，而Olli的零部件便是采用Makerbot Replicator+打印。Local Motors产品开发总监介绍，他们需要快速把零件制造出来，根本没时间等待，而MakerBot Replicator+已经成为在生产和原型设计方面的理想工具，他们所使用的材料也正是Tough PLA。最后，关于makerbot的系列产品，京东自营有售，如果普通的FDM无法满足您的需求，高性能的打印机又太贵，这一款倒是可以考虑。欢迎转发延伸阅读：多激光系统下金属机的集成特点从制造特点和产品周期分析3D打印相对于传统制造的意义看波音如何在集成机械设计中应用增材制造空客为未来航班生成仿生设计长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：高强耐用 PLA 3D打印材料及其设备

增材制造不仅可以生产最终用途的功能零件，作为传统制造手段的必要补充，从难以加工的定制软钳口到用于焊接的定位夹具，工业3D打印机可以轻易完成这些高难度制造工装夹具的制作，帮助完成与传统制造相关的许多幕后工作。本期笔者列举Markforged用户如何使用高性能FDM打印机制造3D打印工具和夹具，以降低成本并优化日常生产操作中的工作效率。1. 三坐标测量仪夹具三坐标测量仪夹具能对检测工件进行快速、方便、稳固的装夹，有效地完成各种复杂型面工件的固定和夹紧，最大限度减少测量的误差和保证测量的精确度。由于常用于大批量和高精度零件的测量，要求夹具必须具备精确地几何精度、可重复性和强度，这无疑增加了成本和制造时间。3D打印当前的材料强度和精度完全可以满足测量仪夹具的制造要求，在满足更低成本和更短交付周期的同时，帮助制造商更加一致和有效的认证更多零件。2. 焊接夹具由于通用或多用途夹具往往无法满足特殊结构零件的夹持，焊接作业通常需要较长时间的安装工作，固定不牢固会导致零件变形、引起尺寸偏差、影响后续装配。3D打印可以设计和制造专门的校准夹具、定制工具和夹具，大大缩短安装时间，提高焊接操作的精度。3. 软钳口软钳口是在零件加工过程中常用的夹具，通常由软金属加工而成，目的是避免在夹持硬度较低或表面粗糙度要求较高的工件时损伤其表面。3D打印采用复合材料制作软钳口，可以承受重型机械加工所产生的强作用力，柔软的钳口可以使用数百次而不需要校准。4. 终端效应器机器人终端效应器又称夹持器，用以直接抓取工件或工具，较轻的终端效应器减小了它们所连接的机器人臂上的悬臂重量，从而改善了操作期间的运动控制。增材制造的零件摆脱了设计限制，在相同尺寸和强度的产品中使用更少的材料，因此增加了终端效应器的负载容量；同时3D打印快速制造和对成本的降低，可以实现用于新应用专门终端效应器的快速开发。5. 复杂零件设计迭代过程可能过于耗费时间和金钱，制造商往往在勉强可接受而非达到最佳设计水平时而停止迭代。使用传统的铸造和机加工，每次迭代都需要创建新的模具和工具。增材制造则消除了额外的模具和工具制造成本，缩短了加工周期，减少劳动力投入，加速迭代过程。6. 一次性零件大批量生产通常与节省成本相关。 但是，当产品处于开始、结束或远远超过其可销售寿命时，公司必须将剩余存货存入库存。 增材制造提供了仅存储数字设计文件的能力，并且只在需要时快速打印一次性零件。按需打印可节省仓库空间、减少库存，实现快速原型设计和定制，从而提高供应链效率。改变制造业从用于难加工的定制软钳口到用于焊接的定位夹具，工业3D打印机可以改善与制造相关的许多幕后工作流程。 使用增材制造可以缩短交货时间，降低制造成本，加速工作完成。关键看想不想尝试。欢迎转发延伸阅读：奥迪2002年即购买了第一台Stratasys FDM 3D打印机被状告的Markforged打印机是如何工作的大型FDM打印机的工业应用与挑战ARGO 500：去他的金属打印！FDM深度应用：最普及但又最实用的3D打印技术长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：案例：3D打印如何用于工装夹具生产

惠普的3D打印技术名称为“多射流熔融（MultiJet Fusion, MJF）”，设备型号为4200/3200，以及2018年推出的全彩打印机500/300，都是基于多射流熔融技术。其中全彩打印机是3D打印行业的第一款“使制造商能够生产全彩色工业级功能部件”的3D打印机，定位是功能性原型设计。当然笔者认为strategys的J750也是可以的。对于医疗、汽车、消费品或其他行业的用户来说，全彩3D打印的应用会为他们带来研发效率的巨大提升。惠普3D打印应用惠普3D打印机的材料强度毋庸置疑，其中最著名的早期案例，是用打印的椭圆形结构吊起了一辆汽车。该结构打印只用了30分钟，重约113克，可提起最高5吨的重量。113克的结构提起5吨的重量由于其良好的打印质量以及超高的制造效率，惠普3D打印技术在生产制造、医疗、汽车、消费品等领域有着很多的应用。2017年仅一年内，利用MJF技术打印的零件就有150万个，其中有50％用于最终用途。▌HP与机器人IAM 3D HUB公司开发了一个机器人项目，该项目把电子系统结合到机器人当中。1. 机器人手臂机器人手臂的顶部利用MJF技术打印完成，并进行了轻量化设计。2. 气动手柄气动手柄通过调节空气输入和输出来打开和关闭手柄。该产品的抓取能力可以保持至少一百万个周期。3. 气动横向制动器根据手风琴的原理，材料的柔韧性和可延伸性，形成了非常薄的折叠区域，通过加压空气完成折叠或展开。▌HP与工业部件1. 工业贴标机美国工业巨头SIGMADESIGN利用惠普3D打印技术，直接制造苹果贴标机的部件。3D打印零部件代替了原来的12个注塑成型件，且强度达到要求。2. 三坐标测量仪坐标测量仪的支撑机械结构，会因为被测量物体的改变而不断进行调整。在调整和迭代的过程中，传统的CNC制造会带来大量的成本投入。HP利用玻璃微珠尼龙材料进行支撑机械结构的打印。3D打印的支撑结构，能够为测量仪提供强大的稳定性。并且在不断迭代调整的过程中，3D打印在节省时间的同时还能降低成本。3. 机器部件Gimatic是一家迄今已有31年历史的机器人与机械臂末端厂商。每年会投入10%的营业额进行研究开发。GIMATIC使用惠普3D打印技术同时进行原型设计和最终零部件生产，气动夹具、机器人手爪等部件可以直接用3D打印来生产，大大缩短了开发周期和交付时间。4. 束线带高级3D原型制造的领导者GoProto公司，现今在不断扩大惠普3D打印机的产能，以满足日益增长的生产需求。其中最为典型的应用之一就是束线带。3D打印的束线带，在材料强度和韧性上的表现都优于注塑成型，并且能够在很短的时间内交付产品。如今，GoProto公司已大规模扩大其在圣地亚哥的生产空间，以容纳更多惠普3D打印机。▌HP与医疗1. 假肢荷兰医疗制造商Hulotech利用惠普3D打印技术，制造更为轻便、更符合人体需求的假肢。病人今天来做诊断扫描，第二天就可以取走自己的矫形器。2. 头颅重塑矫形器头颅重塑矫形器用于治疗头部畸形新生儿，由InventMedical公司开发的3D打印医疗产品。惠普3D打印技术的版本更轻、更舒适。3. 足部矫形器医疗公司Crispin Orthotics提供矫形器的制造服务。利用惠普3D打印技术打印的假肢已经造福了众多患者。▌HP与文创在上海智慧湾举办的首届2018国际3D打印嘉年华上，为人们呈现了一场精彩的“3D打印时装秀”。3D打印时装秀现场清华大学李薇教授利用3D打印技术进行实验性创作，她设计的多款服装是由惠普3D打印机制作而成。惠普多射流熔融3D打印解决方案，实现了极高的尺寸精度以及精美细节。在与李薇教授的交流中，她提到“在制作过程中，我感受到了3D打印奥秘，它可以随心所欲的自由创作，并可以展示出设计师的个性化设计。与普通服装相比，3D打印服装更加的节省人力物力，是未来服装的发展趋势之一，3D打印服装不仅可以表现艺术性也可商业落地，这也是未来可探讨的课题。”在最新的全彩惠普打印机里有140多个零件，都是惠普自身的设备打印出来，直接进行组装的。HP也把自己称为“能把自己打印出来的打印机”。2017年，美国公司Forecast 3D一次性购入12台惠普3D打印机。他们也因此成为了全球首家能够提供完整一站式hp3D打印解决方案的公司。自此，美国Proto Labs、比利时materialise、制造服务公司Weerg、IAM 3D Hub、丹麦Danfoss以及很多中国企业纷纷展开了与HP的全面合作。2017年7月，国内第一台HP3D打印机在青岛高新中国3D打印创新中心落户。2018年5月，国内首个惠普全球3D打印批量化创新中心落户广东佛山。其实，无论全球哪个角落，工厂的诉求很简单——通过3D打印机缩减成型成本、加快产品上市时间，减少成本和浪费，最终提高竞争效率，他们就会对拥抱3D打印拥有强烈意愿。随着技术的进步、应用的推广，预计到2020年，可能大多数惠普的用户，都在使用这些打印机作为直接制造，而不仅仅是作为辅助工具。未来，会有更多的行业将3D打印技术融合到他们的工厂，包括医疗、汽车、家电、消费品等等。不管是专门的3D打印制造中心，还是融合在工厂里成为流水线的其中一环，这两种可能性未来都会存在而且会发展的更好。据了解，惠普即将推出金属3D打印技术。长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology点赞！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：惠普3D打印技术成熟应用案例

金属打印的一大弊端就是速度太慢，这当然跟工艺有关，在工艺无法获得进一步突破的情况下，增加激光器的数量可以缩短每一层打印的时间，这的确是提高效率的好方法。笔者在以前的文章中曾细数SLM solution以及Trumpf的金属机技术原理，两者对于设备结构的改造可谓是打开了金属机升级换代的大门，与之相随的还有Renishaw等品牌。多激光系统的目的就是允许多个激光器同时处理一个组件，但这不仅仅与速度有关，更重要的是力求降低每个零件的打印成本。而且每一家都有自己的特色。1. 利用自有资源解决发热问题Ren-AM 500Q的成行空间为250×250×350 mm，打印尺寸比较常规，配备四台激光器，熔化能力高达150 cm3/ h。在如此小的空间内使用四台激光器，雷尼绍利用自己的资源解决了激光器发热问题。由AlSi10Mg制造的带有内部冷却通道的Galvo安装座（内部开发并安装在自己的设备上）—确保了光学系统的热稳定性。抽真空系统、集尘系统以及智能气体管路可以减少氩气等惰性气体消耗，并能有效分离烟尘、延长过滤器寿命。Ren-AM 500Q实现了自动化粉末和废物处理，经过筛分的粉末可循环进入打印室。Galvo安装座2. 高效自动化通快是有名的机床制造商，其Truprint 5000 使用了该公司自己的三台光纤激光器。在该设备中，多激光打印提高了打印速度。圆柱形成型空间适用于直径最大为300 mm，高度为400 mm的零件制造。最高500°C的预热温度可确保零件的稳定、高质量制作，特别是对热作模具钢和钛合金，可有效防止开裂。作为跨界选手，Trumpf专注于系统的自动化，这使得Truprint 5000能够自动启动生产过程并将成型缸移动到操作位置。集成的零点夹紧系统可配合完成腐蚀、铣削或车削。内部换缸原理允许成型缸与成品打印零件一起延伸，而成型腔室保持惰性气体保护，下一个成型缸安装好后便可直接打印。拆包站也被无缝地集成到工艺链中，装满材料和零件的成型缸可以直接移动到拆包站，多余的材料可自动输送进入筛分站。其灵活的自动化界面使该系统适用于不同的工业和生产场景。3. 粉末循环处理系统SLM Solution配备了粉末自动化处理站，外部供粉系统、筛粉系统以及打印系统使设备实现了边打印、边筛粉、边供粉的循环空间，甚至当粉末不足时也无需暂停打印，只需从外部供粉系统即可实现粉末补充。所有进入打印机的粉末都会先经过筛分，保证没有超大颗粒或异物进入烧结过程。而打印完成的操作同样智能化和清洁化，通过筛粉系统与打印机相连的抽取装置直接将成型缸内的粉末抽取进入筛粉系统。整个系统处于惰性气体氛围的密闭环境中，与粉末完全隔离，确保了工作时最大的安全性。欢迎转发延伸阅读：TruPrint 3D打印系统解析多光束下的激光打印系统SLM如何实现密闭清粉及内部换缸理念的重要性多激光无缝拼接的大尺寸粉末床激光熔化自动化设备是怎么工作的？长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology点赞！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：多激光系统下金属机的集成特点

高速烧结，代号HSS（High Speed Sintering），给我们的第一感觉就是该技术的打印速度要超出SLS打印速度，事实也确实如此。近日，Stratasys宣布与工业喷墨打印头供应商Xaar PLC合作将共同推出高速烧结技术，这在我们感叹国际巨头在纷纷玩技术跨界的同时，高速烧结技术也再次引起业内关注。HSS高速烧结技术是采用红外线灯和喷墨打印头来代替激光，在粉末床上选区喷射油墨，再经过红外线照射实现成型。该技术由3D打印技术专家内尔.霍普金森教授于2003年提交初始专利，几经周折之后最终经英国拉夫堡大学和赢创集团之手，被VoxelJet公司收入囊中。铺粉喷墨成型从制造过程看，HSS技术似乎与惠普MJF极为相似，最大的区别是HSS不使用细化剂。据称，HSS不需使用细化剂，也能够获得出色的分辨率，实现满意的打印结果。因此我们可以预测，Stratasys即将推出的高速烧结机应该别无二致。HSS打印柔性面料MJF打印柔性面料HSS技术有别于SLS的单点激光熔化粉末材料，逐层烧结使打印速度可以提升100倍，在批量制造方面有明显的优势；而且通过HSS技术红外加热融化粉末比使用激光所需的时间要长，从而减少了对材料的损坏，提高了烧结质量，即使用100％的回收粉末也不会造成打印件表面粗糙，同时加工过程中也不需要惰性气体保护；在材料方面，有些材料很难或是无法通过激光加热烧结，但是使用HSS技术就可以实现。利用HSS工艺打印的物件能够实现较好的表面质量和较高的精细度，适用于制造全功能的部件，比如支架和外壳。这些部件能够直接应用于汽车、工业设备以及日常消费品。在实际应用中，可以制造多功能和功能完整的原型，例如支架、带扣、鞋底和用于最终用途的其它功能部件。目前，可扩展的应用包括汽车的内饰件和产品包装等用途。HSS技术打印齿轮HSS技术打印弹性体HSS技术打印卡扣从近几年发生的诸多实例可以看出，3D打印技术发展的一个重要趋势就是快速、批量化制作，在金属打印方面有粉末粘接后烧结技术，在非金属粉末方面有HSS和MJF技术，在树脂方面有CLIP技术，这些技术要么获得了巨额投资，要么已经开始批量化应用。欢迎转发延伸阅读：从制造特点和产品周期分析3D打印相对于传统制造的意义空客为未来航班生成仿生设计CLIP：不只是打印鞋底技术竞争：喷射技术比你想象的更加重要长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology点赞！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：高速烧结技术是怎么回事

尽管3D打印技术市场份额在持续增长，但当前技术上仍存在很多无法超越的局限性。在美国，3D打印枪支可能正在走向合法化3D打印已经被用于大规模生产。波音公司已在16种不同的商用和军用飞机上使用了200多种、2万多个3D打印的飞机零部件；空客每个月正在对超过30吨的零件进行3D打印；GE计划在３年内累计打印2万个LEAP喷气发动机所需的燃料喷嘴。Stratasys则推出了专为持续生产而设计的创新性多单元增材制造平台，这可以推动3D打印实现更大批量生产。Stratasys Continuous Build 3D Demonstrator为连续生产零件而设计，平台由一个模块化单元和多个 3D 打印子单元组成，并由基于云的中央架构驱动3D打印在汽车、航空航天、医疗甚至电子和游戏领域引起了风暴，但我们已经认可3D打印并不会对传统制造带来威胁，更不会取代传统制造业这一现实，它是现代制造手段的必要补充，起到的是锦上添花的作用。3D打印只是一种制造手段汽车无疑是由多种金属材料制造而成，在制造过程中通常会用到铣削和折弯设备，似乎这样的生产步骤才符合传统，在不断循规蹈矩的生产中，制造商可能要面临销量不断增长而生产速度滞后的问题，此时按时完成订单比减轻重量和降低成本要来的优先。假设通过热固工艺进行塑料成型需要5分钟，而每年需要制造20万个零件，此时就不能单一的使用热固工艺，因为每年只有10万个5分钟。具备热塑性的材料适合于大批量生产，能够在不到1分钟内完成成型，为提高效率，要考虑制造工艺也要考虑材料。3D打印快速制造3D打印可以打印复杂零件，并且在过去的几年中可打印的材料得到了极大扩展。然而，当需求达到数十万个零件时，更快的打印工艺往往能取得最终成功。近几年来在3D打印圈儿里面备受关注的技术便是Carbon的CLIP技术以及惠普MJF技术，前者将打印速度在同类型产品中提升了25-100倍，性能优异，众所周知的便是阿迪达斯用它来制作运动鞋鞋底；而惠普MJF技术则将同类型工艺打印速度提升10倍，打印的产品具有优异的性能和精度。惠普MJF工艺打印的具有内置铰链的功能夹子技术的突破无疑是伟大的，而且通过分析也发现更快的打印速度确实可以降低成本，但是如果要求3D打印像注射成型那样在1分钟内制造产品，3D打印则根本做不到。3D打印还是去干它应该干的事情：● 制造成本高昂：如果零件本身是较为复杂的几何形状或高昂的固定成本导致价格居高不下，又或者产品的批量较小，3D打印会是更具成本效益的方法。● 生产周期冗长：如果由于零件本身的生产时间造成高昂的停机成本，3D打印不失为一种不错的解决方案。● 库存成本高昂：3D打印可以按需生产，降低库存成本。● 供应商单一：如果零件可以通过3D打印来制造，则无需与任何供应商周旋。● 远距离交付：当地域限制给零件交付带来困扰时，同地域内的3D打印则完全可以解决这一问题。● 进/出口成本高昂：现场3D打印生产同样也能消除原本高昂的进/出口成本。● 功能改进：3D打印能够通过重新设计零件来提升性能，由此将收获更多的利润及市场份额。亚马逊3D打印在线服务同时，麦肯锡也明确指出，3D打印会在五个方面产生颠覆性影响：● 加快产品开发；● 产生新的制造战略和工艺流程；● 利润来源转移；● 新功能；● 竞争方式转变。3D打印无疑为那些通过缩短产品上市周期而获得竞争优势的企业，争取了更多在更新换代过程中的“时间”，这些优势同样也在渗透并影响终端用户的产品。通常，小批量、高价值、高复杂度的零件可能具备一定的优势，而对于耗费高劳动力成本的零件，3D打印可以减少或消除装配时间，并使构建过程自动化，从而减少整体成本。这些新功能可以用来改进零件的性能从而提升其价值。在Formlabs的一个案例中，3D打印降低了40%的零件总体成本。全球最大的直升机制造商贝尔直升机 （Bell Helicopter）借助3D 打印技术改进了零件 内部整体的气流影响，并且能将零件的编号直接打印 上去。这在滚塑成形工艺里是无法实现3D打印另一重要应用便是在不增加成本的前提下实现产品的个性化定制，这当然也受到第三方需求的驱动。这一功能的实现无疑能够为公司带来收入的新增长点，同时也能减缓市场波动、季节性因素等造成的负面影响。在很多情况下，添加必要的安全警示，零件编号，在零件上附以标签说明的方式给出加工指令都能提供更多的工作便利。个性化定制的眼镜框3D打印所能提供的新功能也为设计提供了全新思路。由于传统铸锭加工或铸造技术的限制，零件形状比较单一，而3D打印则能在塑形方面一展所长。工程师需要以创造性的思维解锁3D打印技术的这些优势，譬如多个部件可以集成为一个，内部结构可以是复杂的几何形状等。传统工艺生产液压模块效率低下，雷尼绍对路虎赛车上的液压零件进行了优化，采用3D打印制造实现了减重60%、整体性能提升20%的效果3D打印的优势都将在带来新盈利点的同时降低成本，缩短上市时间，承担模具和制造工具的双重角色，甚至可以直接生产功能件。麦肯锡还指出，3D打印技术的渗透可以满足高度专门化的市场需求、零部件定制、快速交付或者一些深入的应用。今后，不少企业的竞争优势也将从先前以低成本、大批量的模式转向更注重价值链领域的方向发展。在这种情况下，3D打印技术将为需要在数秒内生产一个零件的需求提供支持，并将在应用领域遍地开花，但需要明确的是，从现在开始就应当重视3D打印的作用，也不可妄谈替代传统制造。欢迎转发延伸阅读：看波音如何在集成机械设计中应用增材制造空客为未来航班生成仿生设计3D打印复杂钛合金镶件：挑战传统加工手段地位长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology点赞！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：从制造特点和产品周期分析3D打印相对于传统制造的意义

3D打印可以通过加速生产、减少模具投入、优化工作流程以及减少材料浪费来降低成本，然而3D打印对成本降低的帮助不仅体现在这些场面上的问题，还在于一些精确的细节处理上。当前，3D打印已经远远超越快速制作原型的范畴，其产品可以用作工具，也可以功能件使用，该技术即将或已经在当下的制造领域占据一席之地。● 由美国洛克希德•马丁和NASA共同建造的朱诺飞船搭载有十几个3D打印的波导支架，目前已在Jupiter轨道上完成任务。●雷神公司将3D打印用于制造火箭发动机、导弹控制部件，制作时间由几天缩短为几个小时。●波音公司在2016年采用3D打印制造了777飞机的夹具，是迄今为止最大的3D打印产品，创造了世界纪录，将制造时间缩短了数周。●中国的应用也肯定很多，铂力特夜以继日的开工便是实例，只是太过神秘。3D打印用于制造的零件功能更多、重量和成本更低、制造周期更短。然而要保证3D打印产品的功能性，有些细节需要注意。1. 设计优化3D打印零件的设计在遵循特定的增材制造原则之外，还应当遵循许多与注塑成型相同的规则，例如在相邻表面之间使用渐变过渡，消除横截面和零件体积的巨大差异；避免在成品工件上产生残余应力的尖角；薄壁不可以太高；零件表面尽量平整，模型精度太低，容易出现“阶梯”表面。空客公司仿生设计摩托车主体结构2. 突破传统制造思维3D打印的优势之一便是可以创建复杂形状，如蜂窝以及复杂矩阵，这些结构采用传统制造手段往往无法加工。然而使用3D打印，只要结构可以更轻、更坚固，就无需考虑太多加工的限制。在传统制造中，在固体块状材料上钻孔会增加零件加工成本并产生浪费，采用3D打印则意味着可以使用更少的材料并能减少加工时间。而且采用3D打印来加工的零件并非全都需要是圆形，椭圆形、六角形或其他自由形式的孔形状也将适合部件设计，而且这些形状更易于打印。LEAP喷气发动机包含多种创新3D打印组件3. 考虑设计周期中的后续步骤3D打印虽然提供了极大的设计灵活性，但如果不是像GE那样批量打印最终零部件，最终还是要转到铸造或机械加工，这也就意味着在进行零件设计时应当考虑采用传统手段能否制造。这就是为什么在设计早期要执行可制造性（DFM）分析的重要原因，要确保零件在整个生命周期内实现经济高效的生产。4. 减少后处理操作使用SLS生产的塑料零件在构建过程中不需要支撑，后处理通常仅限于喷砂、喷漆、铰孔、攻丝以及一些关键特征的加工。而SLM金属打印技术则往往需要大量支撑结构来防止零件变形。这一点和SLA类似，但是光固化技术的支撑可以轻松去除，采用砂纸就可以磨平零件表面，金属打印的支撑结构去除困难，需要繁琐的后续加工，这无疑会增加制造成本。因此在零件设计端就应该考虑如何减少打印时的支撑。3D打印的游艇空调格栅，制造过程无需其他工具5. 使用恰当的加工余量3D打印零件在设计时加工余量是较为被容易忽视的一环，设计师往往不了解打印技术，尤其是当使用金属打印技术时，在支撑处没有增加加工余量，导致后处理过量，零件无法使用；也有可能是工程师在客户的零件上独立进行余量设计时增加过多，后处理过程中不得不进行二次加工来去除过量的尺寸，这同时也增加了成本。零件的设计应当最大限度的减少后期加工步骤，从而降低成本、缩短交付时间。后处理6. 从制造全局出发3D打印在前期可能会花费比较大，但不能仅仅看到眼前这点花费，因为3D打印在减少零件数量、保持结构完整性、减少重量以及降低综合成本方面潜力巨大，同时复杂性的结构制造优势也非传统加工手段可比拟。此外，3D打印制造不需要任何固定装置、模具以及其他类型的工具，从而消除了可能与单个零件无直接关联的成本。仅仅专注于零件价格，而不是产品的功能和整个制造全局，可能仍然会局限于过去的设计和产品中，无法突破，从而丧失降低整体制造成本的机会。欢迎转发延伸阅读：看波音如何在集成机械设计中应用增材制造空客为未来航班生成仿生设计3D打印复杂钛合金镶件：挑战传统加工手段地位采用点阵结构替代支撑实现轻量化和高强设计长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology点赞！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：在使用3D打印的情况下如何进一步降低成本

工程师只有充分了解更多关于金属3D打印技术的知识，才能更好的利用它。当涉及金属零件小批量制造时，金属3D打印技术会被视为首选，这项技术的成功应用极大推动了3D打印市场的发展并带来了制造方式的深刻变革。很长一段时间内，金属3D打印技术被认为无所不能，然而作为技术本身，却有着不可忽视的局限性。3D打印区别于以往的减材制造，生产制造领域的专业人员若想成功运用这项技术充分发挥其潜力，就必须了解其制造过程，采用增材思维模式规避设计缺陷。3D打印铝合金复杂一体式散热片•金属打印方法当前，金属3D打印主要工艺包括SLM、EBM、3DP、LENS、LMD等类型，每种工艺各有特点并拥有各自的市场应用基础。金属3D打印比塑料打印要复杂的多，针对其复杂性，金属打印需要使用设备商认可的材料、工艺，但即便如此，仍然存在诸多失败风险。LENS、LMD都是采用喷粉形式输送金属粉末，激光在沉积点将粉末熔化成型，该过程也可使用金属丝完成，通常用来打印大型、低保真零件，也可用来进行零件修复。3DP用于金属打印是近几年才兴起的新型工艺，首先采用粘接方式实现零件成型，最后通过高温烧结实现冶金熔化。该工艺突破了SLM的效率缺陷与尺寸限制，成本更低，被大型制造商看好。SLM和EBM归为粉末床熔化技术，采用激光或电子束熔化粉末，相对于其他金属打印技术，粉末床熔化技术的制作效率较慢，但可以高精度打印复杂结构部件，零件强度高、耐用，随之而来是需要对零件进行更为仔细的设计。以上每一种金属打印技术都可以达到很好的效果，能够满足其应用领域，然而由于当前用户普遍缺乏设计制造知识，金属打印也常常被误解为无所不能。SLM打印的钛合金复杂结构部件，由网格代替实体•金属3D打印并非无所不能金属3D打印因可以制造传统工艺无法实现的设计而闻名，然而金属3D打印却也并非无所不能，并非所有的设计都适合用于金属打印。金属3D打印的服务商经常会被问及XX零件是不是可以打印，然而实际情况却是很多的设计无法“按照原样”进行打印，客户需要对设计进行修改，以规避金属打印的制造弊端。当一些客户把原来希望用SLS或者SLA打印的部件改用SLM制作时，会发现SLM做不了，这是因为金属打印相对来说更为复杂，需要考虑更多的设计问题。另一个常见的误解是金属打印优于传统减法制造方式，如CNC，实际上如果减法制造可以完成加工应该首先选择。CNC加工往往可以制造大尺寸零件，效率高，而且针对CNC优化的零件可能无法直接进行金属3D打印。金属打印如SLM、EBM打印尺寸较小，往往需要添加支撑和繁琐的后处理，这些都会改变原始的设计。金属部件打印时间越长，失败的风险就越高。零件在反复的加热和冷却过程中产生大量的应力，构建零件所需的时间越长，零件在打印过程中由于体积大而变形的可能性就越大，并且内应力会一直增加而无法在打印过程中释放。当应力达到一定程度时，零件会发生翘曲变形甚至脱离基板，此时打印失败。这种时候，CNC加工比金属打印要更快更经济。3D打印多孔髋关节置换部件可促进骨骼生长进入植入物•3D打印的优势和劣势与任何其他技术一样，金属3D打印也有优缺点，重要的是如何开发并利用好该工艺。金属打印的优势是可以创建高强度、轻量化的复杂部件，零件几乎完全致密，可制造传统手段无法加工的内部精密结构，而且产生的材料浪费极少。金属打印的另一优势与其可靠性有关。虽然构建金属零件需要找到最佳的参数、摆放角度以及相应的设计，但一旦确定下来，金属打印的一致性非常好，每次都会产生相同的部件。如此一来，对于给定的零件，金属打印零件性能的可预测性以及效率便不能被忽视。速度和成本无法引导人们追逐这项技术，这也是金属3D打印当前的劣势，较慢的打印速度以及高昂的成本严重限制了金属3D打印的推广应用。基于此，航空航天以及汽车行业成为该技术的早期用户，高强度、轻质量的结构极好的满足了这些行业的需求。有大量证据表明，高端应用正在推动金属3D打印的需求。相比于塑料3D打印，金属打印需要花费的时间更长，它通常还需要多次打印来验证和修复设计的合理性，以便实现后期的批量生产。即便如此，这项技术仍然带来了巨大突破。在零件进行打印之前，设计师应该考虑零件的首选材料，尽管设备商声称有很多材料可以用于3D打印，但实际上可用的材料很有限。材料工艺的开发会花费大量时间并需要反复验证，而且材料与设备工艺是一对一匹配，更换了设备或者更换了材料，工艺无法通用，这也是该工艺棘手的方面。目前常用的金属材料包括不锈钢、铝合金、钛合金、钴铬合金等，选择最合适的材料对于零件能否满足使用要求至关重要。金属3D打印另一需要考虑的问题是表面质量，由于逐层制造，有的位置还需要添加支撑，金属打印的零件往往表面质量较差，需要采用CNC二次加工或采用手工打磨和抛光。而且这些加工也仅能限于加工工具可以触及的区域，如果零件太薄或者太复杂，甚至无法进行表面处理。尽管金属3D打印并不像塑料打印那么容易，但由于工艺要求较高，优势也很明显，完善设计过程是值得的。•金属打印的趋势金属打印的零件往往需要二次加工才能使用，这使得金属3D打印将与传统的CNC加工配合使用，同时增减材一体设备也将占据一定地位，在一台设备中组合完成所有操作是有益的。CNC可以完成精细结构特征的加工，例如在打印的零部件上面加工螺纹、完善表面质量，将金属打印和CNC加工相结合将是3D打印服务商的一种模式。虽然增减材一体设备会成为市场增长点，但传统的金属打印机也会持续增长，业界希望3D打印技术走向主流。金属打印的发展和应用将取决于工程师和设计师对3D打印的广泛知识，设备商有责任分享这些经验。随着技术的发展，金属打印速度会不断得到提升，成本会逐渐降低，材料也会更加丰富。总体而言，只要敢于尝试，金属3D打印会为未来制造业的发展做出贡献。欢迎转发延伸阅读：看波音如何在集成机械设计中应用增材制造空客为未来航班生成仿生设计3D打印复杂钛合金镶件：挑战传统加工手段地位金属打印成本结构分析（上）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）：金属3D打印真相：优势、劣势及趋势