波音公司将增材制造技术应用于CST-100新型载人宇宙飞船的制造，以减少重量，节约成本和缩短交货时间。该团队因此获得美国宇航局太空飞行意识奖。CST-100新型载人宇宙飞船卫星设计具有极端质量临界、多功能结构、低产量、低占空比、高可靠性和快速市场化的特点。基于此，在航天器和卫星平台建设中，增材制造可实现高效设计流程，并能提供以往无法实现的设计解决方案的特点，为飞行器产品的设计和分析开辟了一个新途径。通过拓扑优化设计轻量化航天器结构通过702SP卫星开发计划，波音公司改变了其工程运行模式。技术团队建立了一种集成设计方法，所有机械元件都在一个技术领导下整合。首席工程师负责平台机械架构、负载路径、子系统集成、新材料开发以及负载开发、设计和制造的协同执行。首席工程师还负责各个分支的所有预算，不仅对设计负责，还对平台机械子系统的可制造性和测试负责。该模式的主要部分是主动使用增材制造，这使得“自由设计”成为可能。如今可以借助增材制造实现曾经无法加工的设计。这种新的制造方式使工程师采用新的思维模式进行思考，并在结构解决方案的开发中发挥创意。波音团队的成功取决于多个因素，包括拥有设计、应力分析、材料和制造工程经验的多技能团队，以及从概念到产品发布的完整所有权。增材制造的系统方法波音在航空航天领域使用增材制造的第一个重要应用是SES-15航天器。该团队确定了几个可行范围，包括在最低点表面安装光学平台的新设计。该架构需要一种系统解决方案，不仅适合使用增材制造，而且还要体现增材制造的部件在集成组件中的作用方式。仅靠增材制造无法产生显著的技术优势。但当增材制造与新的复合材料及粘合材料一起使用时，便产生出了轻质、低成本和热稳定性好的结构件。SES-15项目用于建立验收测试系统，该系统现已应用于波音空间和导弹系统中所有3D打印的飞行硬件。SES-15卫星带有3D打印部件随着增材制造技术的部署，波音已经开始收集关于制造成本和制造周期的数据，这些数据将在未来帮助决策。走向主流波音公司已经不仅仅将增材制造用于卫星和航天器制造，同时该技术也正应用于导弹、直升机和飞机。仅在太空系统中，一支小型、多技能的团队正在为飞行计划提供近1,000个增材制造的零件。随着增材制造成为主流制造技术，可以通过设计实现集成机械系统的可制造性改进和成本降低。如果没有充分理解和重新设计整个系统，就不可能优化增材制造组件。增材制造项目最有效的未来状态将是基于机械系统工程和集成设计的附加生态系统，这将由多技能工程师构成，他们在设计、应力分析、材料、制造和负载方面拥有丰富的知识，可为产品在生命周期内开发创新且经济高效的解决方案。 欢迎转发延伸阅读：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发动机制造：雄起的中国航空空间发射系统中3D打印技术的应用价值长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：看波音如何在集成机械设计中应用增材制造

想象一下，你正在飞往度假胜地的航班上，为了避免突然出现的湍流，飞机的机翼改变了形状；或者飞机在中途被撞击，撞击孔在你眼前慢慢自动密封；又或者飞机机体变成透明，你可以看到周围的一切风景。。。这是2011年空客推出的空中客车概念舱愿景，听起来充满漫威色彩，但这一切随着科技的发展，都在慢慢变成现实。空客与纽约建筑公司The Living、Autodesk和APWorks合作开发了世界上最大的金属3D打印飞机部件—仿生隔断。该隔断是将机组人员与乘客隔开的纤细而重要的隔墙，急救担架固定位置以及乘务员座椅折叠固定位置均集成其间，结构复杂、功能多样，制造过程充满挑战。隔断结构仿生设计设计人员针对隔断的结构进行了仿生设计，并采用先进材料进行金属3D打印，与传统隔板相比重量减轻45％，而且强度和功能更加强大。减轻的重量可以节省燃料并能减少每年超过100万吨的碳排放量。仿生隔断结构隔断结构的设计模拟细胞和骨骼生长，将所有接口点连接到飞机的主要结构，各个分区内结构互相连接，并通过计算机来测试这些基于生物学的设计，最终创建出独特的结构。设计团队最初目标是减轻30％的重量并保证性能，通过使用仿生设计，重量减轻达到45％。仿生设计在减重的设计中需要设置强度约束，设计团队通过软件模拟获得了隔断结构10,000多个设计排列，并依靠大数据分析来减少设计迭代的次数，最终确定具有最佳性能的结构。设计迭代在决定制造之后，空客公司使用三种不同的3D打印系统完成制造： Concept Laser M2，EOS M290和EOS M400（用于非常大的部件）。工作人员将整个隔离结构分成多个组件，按照组件大小选择合适成型空间的打印机，然后同时生产。创建一个完整的隔断至少打印七个批次。3D打印组件整个结构被分成116个组件，所有组件都有连接器，最终拼接完成之后工作人员对其轻盈的重量和坚固的强度印象深刻。该项目的负责人指出，过去的隔离结构几乎不可能实现减重，而今天通过仿生设计和3D打印可以轻松给部件减重。当前的金属打印机还只能打印小型的飞机部件，更大的成型空间意味着可以打印更大的部件。空客的目标是借助仿生设计实现驾驶舱甚至整架飞机的3D打印，就现在技术日新月异的程度，未来也未必不可能实现。虽然设备、材料、工艺组成了3D打印的三要素，但诸多案例说明，设计将是未来3D打印技术的关键。 欢迎转发延伸阅读：采用点阵结构替代支撑实现轻量化和高强设计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 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：空客为未来航班生成仿生设计

从过往的案例我们可以看出，materialise几乎渗透进入各种应用领域，不断挑战传统加工手段的地位，不断开拓3D打印在传统制造业中的深刻应用，航空航天领域便是其中之一。航天发射过程中，将每公斤物品送入卫星轨道的费用约为20,000美元，节省每一克都有助于提高空间探索的效率。Materialise与全球数字服务厂商Atos的工程部门共同合作，重新开发了一个广泛应用于卫星的钛合金镶件。在设计或制造航天器部件时，最大的挑战就是在不牺牲部件强度或性能的前提下优化重量。钛合金镶件广泛用于航空航天领域，在卫星等结构中用于传递高机械载荷。凭借精巧的优化设计并通过金属3D打印，新型钛合金镶件重量仅为原来的三分之一，性能也得到了改进。镶件置入夹层板结构钛合金镶件通常用来将其他设备与卫星连接起来，这样的镶件承受很高的负载，需要提升起又大又重的结构。这意味着它们必须具备很高的强度重量比，具有很高的强度和刚性，同时重量又必须非常轻。这些镶件被置入在航空航天结构中很常见的复合结构夹层板里，通过与夹层板的结合将载荷转移。传统镶件通常采用铝合金或钛合金通过机加工制造，其砖块形状的内部完全是实体，质量很高。除了材料的高成本之外，重型部件还会增加每次发射时航天器的运营成本。金属3D打印为航天结构件减重提供了契机。利用3D打印优化设计工程师面临着改变传统思维的挑战。这个设计旨在满足从概念阶段到制造阶段的所有要求。Atos依靠在航空航天工程和结构仿真方面的专业知识，从内到外设计了这个新型部件，提高了其整体性能。通过3D打印，物体的内部空间可以采用中空或轻量化结构设计。Materialise和Atos的工程师从减少部件内部的材料使用量入手，研发团队采用拓扑优化和晶格结构设计等先进技术，将镶件质量从1454克减少到500克。除了减轻重量外，团队还解决了原始设计中的热弹性应力问题。由于这些镶件在碳纤维增强聚合物夹板固化过程中已经被安装，因此会受到热弹性应力。优化设计降低了这些应力带来的影响并改善了载荷分布，延长了镶件的使用寿命。镶件横截面展示了内部的轻量化结构不莱梅Materialise金属3D打印工厂负责制作了新设计的两个钛合金（TiAl6V4）镶件。金属3D 打印已经证明其在航空领域的巨大潜力，之前没有任何手段可以达到如此之快的交付时间。Atos西班牙机械工程总监这样评价：“减轻重量将有助于提高卫星设备的有效载荷，并大量节省每次的发射成本。正是由于在如此短的时间内，在金属增材制造领域创造出这种高度复杂的产品，使得Atos和Materialise成为金属3D打印解决方案供应商中的佼佼者。”从过往的案例我们可以看出，materialise几乎渗透进入各种应用领域，不断挑战传统加工手段的地位，不断开拓3D打印在传统制造业中的深刻应用，推进变革，推动3D打印的发展。到目前看来，materialise只有一个。欢迎转发延伸阅读：采用点阵结构替代支撑实现轻量化和高强设计3D打印磁性活化材料—赋予材料生命力粉末一致性对3D打印的意义Materialise e-stage有多逆天长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology未来，设计会更加重要！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印复杂钛合金镶件：挑战传统加工手段地位

在金属打印过程中，支撑能够起到导热和防止应力变形的作用，但支撑的存在也给后处理带来了诸多不便。镂空支撑的出现大大减轻了支撑的去除难度，同时有利于节省材料。拓补优化是实现零部件减重的重要手段，伴随结构优化的进行，零部件会出现大量的镂空结构，在SLM打印过程中不得不添加支撑以实现顺利制作。在Materialise的众多案例中，有一项是采用点阵结构来取代支撑实现轻量化和高强设计的应用。案例一：减重63%的钛合金航天部件GE Aviation 用3D打印制造了著名的一体化燃油喷嘴。他们是众多了解3D打印技术能对航空航天业产生巨大影响的公司之一。这不仅体现在供应链方面，也体现在减重方面，飞机更轻可以节省更多的燃料。使用与模拟和分析软件完全兼容的Materialise软件，用户可以制造出重量轻且强度高的工业金属部件。该部件在GE位于不莱梅的金属打印中心采用钛合金3D打印。与传统技术制造的部件相比，重量减轻了63%。如何制造高强度轻量化部件为了减少支架和支撑结构的重量，Materialise团队使用设计优化软件3-matic来检测哪些区域可以用蜂窝结构来替换，这些区域可以减少材料使用，同时能够保证所需的强度。然后团队确定了结构单元的大小和位置，并重新设计了部件以确保其可以实现打印。应用团队根据应力和可打印性修改了光束直径，并测试了最终设计中的应力积累，检查是否需要拓扑优化。经过多次仿真迭代后，支架重量减少了63%。最终结果●原本成为损耗的支撑被功能性的轻量化结构所取代●减少了后处理的工作量●材料使用量减少63%●由于减少了材料使用，并扩大了支撑面积，从而减少了热应力凭借3-matic与有限元分析软件之间无缝衔接，金属部件的强度和可打印性才得以保证。如此显著的减重可以大大减少飞机的燃料消耗和碳排放。案例二：气流冷却器在使用通风机产生气流时，由于产生的是层流，通风机的叶片会阻断一部分气流，导致效率降低。这个气流冷却器内部独特的鳍片设计有助于形成湍流，增加气流的流速。气流冷却器的外部是适合3D打印制造的随型冷却水道，起到最佳的降温效果。较低的表面温度有助于内部热空气向外扩散，获得与鳍片更大的接触面积，从而形成更大的湍流。鳍片中的点阵结构避免了对支撑结构的需求，既轻便又坚固。 设计时还做了精心考量，尽可能避免粉末被卡在部件内部。End无论是减重，还是可打印性，甚至如何提高性能，避免制造缺陷，设计将成为3D打印制造整个链条中极为重要的一环。欢迎转发延伸阅读：Materialise e-stage有多逆天3D打印光致变色材料（含配方）3D打印磁性活化材料—赋予材料生命力粉末一致性对3D打印的意义长按添加订阅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）：采用点阵结构替代支撑实现轻量化和高强设计

近日有位今年参加高考的粉丝在后台咨询读者想报考3D打印的专业，该如何报考，笔者在感慨阅读人群已经受到高中生青睐的同时奉上了自己的一些建议。然而建议再多也不如前段时间南极熊发出的一篇稿子内容详实。本期笔者就3D打印相关专业结合南极熊已发内容谈一些看法。随着“第五届世界3D打印技术产业大会”的举行，批量化成为3D打印现阶段的关键词，无论批量化是否真的到来，3D打印却完全可以走出只能小批量制造的魔咒。早前创想智造的金总告诉笔者，3D打印的未来还是要批量化，那时候会是工厂里摆满3D打印机，像传统制造那样实现大批量制造。只是这个预言随着广东大沥采购十余台惠普打印机而如此之快的变为现实，广东大沥虽只有一个，模式却可以大量复制，3D打印批量化制造的时代，也许就在路上。3D打印的相关专业覆盖面很广，曾经很多专门从事3D打印技术研究的硕士博士，由于在比较早的那些年这个行业并未兴起而转行。随着国家、社会对该技术的持续投入和扶持，3D打印会成为未来的趋势，而这一茬一茬的学生，便是真正从制造思维来改变未来制造方式的践行者。想学习3D打印的学子大有人在，高考成绩已出，该如何报考相关专业呢？3D打印属于综合学科，涉及的专业面广，以下每个专业都是3D打印的一个方向。3D打印相关专业1. 材料研发类从阿迪达斯开始使用3D打印制作中底，到NASA使用金属打印零部件发射飞船，材料是实现应用的最基本保障。材料研发对于人员的专业技能方面要求很高，3D打印材料的研发主要是对已有材料的改良升级，对新材料的开发。大学里材料相关专业的主要有：材料科学与工程、高分子材料与工程、材料物理、金属材料工程、复合材料与工程、生物材料等等。从事研发类，需要长时间的刻苦投入。2.3D打印设备研发类设备研发类的工作就是研究3D打印机是怎么做出来的，工作原理以及结构。3D打印机属于电子设备，要想从事这个行业需要有电子电气以及工程机械相关技能，具有敢于动手实践的能力。大学里开设的相关专业有：电气工程及其自动化、材料成型及控制工程、机械设计制造及其自动化、制造工程、机电一体化等等。若本科毕业能够从事这项工作，应当多加努力，多加实践。3. 3D打印设计类笔者认为设计会是未来3D打印极为重要的一环。任何结构的实现无不借助设计，没有设计，再好的设备、再好的材料总不能突出3D打印的制造优势。大学相关专业：工业设计。在本科阶段，需要深入学习建模软件，熟练使用。有设备，有材料，有模型，再加上操作设备的能力，专业的分析能力，未来的技术人员会比现在更专业。笔者认为，对3D打印感兴趣的学子，可从以上方面遴选专业。3D打印相关高校对于国内具有相关专业的学校，且不论名校，一般的高校均有涉及。若非要讲名校，那便是它们多年来的研究使它们自带了一些3D打印教学思维，这也是后来者难以超越的。1.西安交通大学—机械工程学院以卢秉恒院士及其团队为代表的西安交通大学在3D打印领域中有着举足轻重的地位，国内工业级SLA的技术基本上全部来源于西安交通大学，如今工业SLA 3D打印技术在手板制作、产品研发等领域用途非常广泛。该校具有丰富的增材制造教学思维，够分的同学应当首先考虑。2.北京航空航天大学—材料科学与工程学院以王华明院士及其团队为代表的北京航空航天大学在3D打印领域有着卓越的成绩，其研究主要集中于大型复杂金属结构件的制造，为中国航空航天的快速发展提供强有力的支持。在该校主要是可以学习金属材料相关知识。3.清华大学——机械工程、材料专业以颜永年教授及其团队为代表的清华机械系在3D打印领域做出了重要的贡献，在高端装备制造、金属3D打印、生物3D打印等领域均有前沿的研究。4.华中科技大学——材料科学与工程学院华中科技大学是我国最早从事快速成型的研究单位之一，学术氛围浓厚，在金属打印成形理论、工艺和装备等诸多方面取得了重要成果。同样，该校也具有较好的增材制造教学思维。5. 西北工业大学—材料专业以黄卫东教授及其团队为代表的西北工业大学激光制造工程中心，在金属3D打印领域极具代表性，为航空航天、军工中的金属3D打印提供完善的技术支持和解决方案。想学习金属3D打印的学子可首选该校。此外，比较突出的高校还有华南理工大学（机械专业）、南京航空航天大学（材料专业）、上海交通大学（医学方向）、中北大学（材料专业）、大连理工大学（材料专业）等等。End一个行业涉及到的方方面面是非常多的，在大学里要学到的不仅仅是专业知识，还有增材制造的思维模式。希望看到本文的考生都能如愿进入心仪的大学，学到想学的专业。如您支持考生学习3D打印，请转发长按添加订阅Share the World's 3D Printing Technology支持考生学习3D打印！ 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：高考学子如何报考3D打印相关专业

麻省理工学院的工程师通过3D打印制作了可通过磁场实现运动的柔软结构，它可以动，似乎拥有了生命，这跟我们以往看到的3D打印结构完全不同，他们的研究发表在了nature上面。这些结构可以爬行、跳跃、滚动，甚至可以轻松实现抓取动作，这些神奇现象的实现依赖材料、结构以及外部控制。研究人员使用了一种新型可3D打印的墨水用于结构制造，墨水中混合微小磁性颗粒，打印机喷嘴外部装载了一圆形电磁铁，当材料通过喷嘴挤出时，磁性粒子摆动成单一方向（也可打印完一层施加磁场）。通过控制结构中各个部分的磁取向，研究人员可以制造功能性的结构和器件，因不同位置响应外部磁场情况的不同，这些结构和器件可以运动，可以瞬间转变成复杂结构。含磁性颗粒的墨水喷嘴周围安装磁铁材料观察打印过程中控制磁性颗粒的方向打印完成的结构在外部磁场控制下实现复杂运动麻省理工学院的研究人员介绍，这项技术可以在生物医学领域找到应用，医生可以在血管周围放置一个结构来控制血液流动，或者使用磁铁来引导器具通过胃肠道拍摄图像，提取组织样本，清除堵塞，或者将药物输送到指定位置。通过胃肠道清除堵塞演示输送药物提取组织样本该团队的磁性激活结构属于软驱动装置范畴，通过磁场控制变形和移动。其他软驱动结构如遇温度或PH变化而膨胀的水凝胶、遇光热变形的形状记忆聚合物以及介电弹性体，往往需要一定时间才能改变形状，反应缓慢。目前还没有软体机器人能在像人体内部一样的密闭空间里进行任务，而磁驱动的概念则快速有力、对身体友好，并能够远程控制。使用新的3D打印平台，研究人员可以通过改变打印机喷嘴的电磁铁方向来调整特定区域内磁粒子的方向。该团队还开发了一个物理模型，预测打印出来的结构在磁场下会如何变形。考虑到材料的弹性、物质结构分布以及施加外部磁场的方式，该模型可以预测整体结构的变形或移动方式。结构模拟虽然当前的研究还处于初级阶段，但已经不断获得突破。未来，人们可以设计自己的结构和应用领域，通过对结构、磁粒子取向以及磁场等复杂信息的编程，可以打印出机器人等智能产品。 欢迎转发延伸阅读：3D打印光致变色材料（含配方） 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印磁性活化材料—赋予材料生命力

诺丁汉大学的研究证明，使用3D打印技术可以制造含有响应环境刺激（如光线）而切换状态的高级聚合物材料。这项被称为ColorMod的创新研究将给电子、医疗设备和量子计算设备的发展带来深远影响。相关文章发表在nature，理解需要花些时间。ColorMod基于光致变色油墨工作，当采用特定波长的光照射时，其外观可从透明转换为彩色，停止光照后颜色仍然保留，即使将油墨打印成实体也可以产生这种变色效应。同时，该过程完全可逆，用户可以对物体多次重新着色。UV光照变色可见光照射脱色打印之后光致变色效应这种现象产生的原因是，当该物质受到光照时发生了化学或物理反应，结构发生改变，造成吸收光谱发生明显变化，从而体现出颜色的变化。▋ColorMod关键思想此前光致变色仅限于从透明到其他颜色变化，ColorMod将这种方法扩展至多种颜色（例如红色到黄色）。其关键思想是在物体整个表面上实现不同区域的颜色控制，在重新着色时，ColorMod仅激活具有所需颜色变化的体素，并关闭所有其他体素。▋光致变色性质过渡态颜色：大多数光致变色材料在用光源激活时可从透明变为彩色。淡化vs持久：大多数光致变色材料一旦从光源上移除就会转变为失活状态。但是对于称为P型光致变色的某种类型的光致变色，颜色仍然存在，即使在材料已经从光源移除之后激活状态仍然存在。激活/停用：光致变色通常由紫外光源产生，失活则需要可见光源。颜色饱和度：颜色的饱和度由激活光源（即紫外光）引发的能量数量决定。诱发的能量越多，颜色变得越饱和。上述特性也适用于热致变色、电致变色和压致变色的情况，唯一的区别是诱导颜色变化的激发源不同。光致变色图谱▋3D打印方式Polyjet▋重新着色3D打印对象ColorMod的主要贡献是对3D打印对象的重新着色，即在打印后也允许外观出现多色变化。研究人员采用P型光致变色染料制成的材料进行打印，从而将不同颜色的致密多色体素覆盖在物体整个表面，这种多色物体的打印也只能采用polyjet技术。模型首着色与打印打印完成之后进行实体重新着色，需要使用软件对模型文件进行重新调色（调色板仅限于该对象所包含的光致变色颜色），在执行时，ColorMod首先计算哪些体素需要被激活，然后使用UV管先激活所有体素来执行期望的图案，再使用可见光投影仪选择性的使一些已经激活的体素失活。P型光致变色染料的使用，使物体即便从光源下移除，颜色变化仍然保留。UV光激活全部体素变色可见光使选择性的使部分体素失活选择性光致变色效果▋光致变色油墨配制1.材料光致变色3D可打印墨水由三个主要成分组成：可用于2D喷墨打印的基础染料、光引发剂、光致变色染料。基础油墨：由购自Rahn USA Corp的三种材料组成：材料Genomer 2252 / G，Genomer1117和Miramer300，ca. 50g，268美元。光引发剂：来自IGM Resins Inc.，材料：Irgacure 819，ca. 50克，250美元。光致变色染料：来自Yamada Chemicals，蓝色（DAE-0001,270nm），红色（DAE-0004,310nm）和黄色（DAE-0068,350nm）。每克每色95美元。2. 所需设备●磁力搅拌器和搅拌盘：用于混合不同组分●脱气器：用于从混合物中除去气泡●分辨率至少为打印头喷嘴尺寸1/10的注射器过滤器，用于清除可能堵塞打印头的杂质3.配制方法●将基础油墨Genomer2252/G（32g），Ge-nomer1117（59g）和Miramer300（9g）以600rpm在搅拌器上混合1小时制备100ml碱性染料；●加入2g光引发剂（每50g碱性染料加入1g）；●加入0.1g DAE-0001，DAE-0004或DAE-0068（每100g加入0.1g）光致变色染料；●将整个溶液在搅拌器中以600rpm再次混合1小时，以将染料颗粒溶解在基础油墨中；●将混合油墨通过注射器过滤器，以确保没有大颗粒残留；●最后，将油墨脱气以去除过滤过程中产生的气泡。▋新进展研究人员已开发出含有光致变色分子的高级聚合物材料，并证明了材料3D打印之后光致变色分子和聚合物之间的功能协同作用，扩展了高级材料种类，可用于解决实际问题。▋应用据研究人员介绍，理论上光致变色3D打印可以对QR码或条形码等相当复杂的信息进行可逆编码，然后将材料擦拭干净，这种方法可用于开发能量存储和电子材料，也可以应用于电子，医疗和量子计算行业的3D打印设备开发。欢迎转发 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印光致变色材料（含配方）

卢院士开讲啦上篇欢迎转发延伸阅读：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）：卢院士开讲啦在线观看

金属打印能够应用到汽车、航空航天、能源、工业以及医疗领域，无论哪一个行业都难以承担零件质量问题所带来的损害。3D打印零件质量所涉及的关键技术一是工艺，二是材料，本期话题以SLM技术为例细数粉末材料一致性对金属打印的意义。金属粉末雾化工艺的突破促进了SLM技术的发展，而粉末材料质量的提升则直接推动了金属打印零件的应用。目前SLM常用的粉末粒度范围为15-53μm，要求粉末具备良好的球形度、流动性以及低氧含量，然而由于雾化工艺困难，粉末质量存在很大问题。1. 球形度问题金属粉末制备过程中，粉末颗粒会随着制备方法的不同而呈现不同形状，如球形、近球形、多角形等。粉末颗粒形状直接影响粉末流动性和松装密度，进而对所打印件的性能产生影响。金属打印粉末形态差异一般来说，球形或者近球形粉末具有良好的流动性，能铺成薄层，进而提高零件的尺寸精度和表面质量，零件也能获得高密度和均匀性组织，是作为 3D 打印的首选原料形状类型。但是要注意，球形粉末的颗粒堆积密度小，空隙大，使得零件的致密度小，也会影响成形质量。2. 空心粉与卫星粉问题空心粉空心粉和卫星粉对材料品质是一大挑战，此二者的存在会导致成型零件中残留气孔，甚至经热等静压后此类孔洞也难以消除，对零件力学性能特别是疲劳性能带来严重影响；空心粉导致的空气夹带，则会直接影响材料成分和打印的稳定性。3. 粉末粒度分布问题粉末粒度双峰分布SLM用金属粉末15-53μm的颗粒大小指标虽容易达到，但粉末粒度分布却同样会对零件的表面质量和力学性能带来影响。据研究，同样的粒度范围内，以具有双峰分布的金属粉末为原料制得的零件致密度最高（留下邮箱获取文章）。4. 材料循环使用问题金属打印过程中未熔化的粉末仍然可以作为原料继续使用，但经过长时间的高温成型过程，粉末床中的粉末氧含量会有一定程度的增加，这对于EBM来说影响更大。随着使用次数增加，粉末成分、粒度分布、颗粒表面形貌都会发生变化。但目前的研究发现，SLM 成形试样的显微组织及力学性能与粉末循环次数无明显关联，而EBM成形试样力学性能则与粉末循环次数形成明显关系。针对于此点，仍需要深入研究。激光打印过程除却上述问题，金属粉末材料还面临着成分均匀、氧含量问题等。金属打印将用于超级大力神飞机制造3D打印用金属粉末的制备技术的发展制约着3D打印金属零件行业的发展，近年来，在金属3D打印技术迅猛发展的背景下，金属粉末制造巨头Sandvik、Carpenter、欧瑞康等纷纷加强了3D打印专用球形粉末产品的开发力度，针对于某一产品开发专用材料，一系列针对具体领域和具体零部件使用的粉末开始面世，这在加剧竞争的同时，也有利于促进金属3D打印的安全应用。欢迎转发延伸阅读：金属粉末注射成型技术(MIM)3D打印技术粉末成型工艺金属打印与热等静压技术技术竞争：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）：粉末一致性对3D打印的意义

3D打印技术参考上期文章介绍了国外企业对3D打印技术的应用的主要类型，其中前三位为原型制造、直接生产和概念设计，这些应用极大促进了汽车产业的研发和生产速度。本期文章介绍奥迪汽车对于3D打印技术的应用情况。原型和概念设计原型制造是汽车客户最重要的购买动因，在汽车开发和概念设计阶段，必须遵守最高的质量标准。从车轮罩、车门把手到散热器格栅，车辆的大部分零部件均在此阶段进行原型设计。原型必须具有精确的几何形状，要有真实的颜色和透明度。在采用3D打印之前，制造商多是采用模制和铣削来创建原型，费时费力，而且很多形状无法实现。3D打印通风格栅奥迪采用3D打印加快尾灯原型设计2002年奥迪即已购买了第一台Stratasys FDM 3D打印机，现在拥有10台可运行设备 - 包括Stratasys FDM和PolyJet型号。奥迪表示，其研发团队采用3D打印可实现全彩色、多材料打印，对于很多部件的原型制造时间可以缩短到一半，原来需要组装的零部件现在可以集成式制造，明显加快了设计验证过程。而且，PolyJet技术基于喷射的原理对于原型制造具有明显的优势，无论纹理还是颜色的实现均不是其他技术所能比拟。直接零件生产奥迪与SLM Solutions合作，改进了旗下顶级汽车发动机W12系列的性能，利用金属3D打印技术制作W12引擎的特殊零部件，用于高端的奥迪A8汽车。奥迪W12发动机的金属打印水连接器SLM相比传统制造更适用于原型和零部件的组件设计和改进，而3D打印组件的负载能力与传统制造的零部件相当。由于材料种类非常丰富，像活塞这样的高度受力部件也可以使用3D打印制造而直接使用。奥迪表示，3D打印最大优点是实现了高度复杂组件的一体制造，这些组件要么无法用传统的制造工艺生产，要么成本很高。根据经验，小而复杂的组件最适合3D打印制造，并且成本更低。与此同时，3D打印可以及时用于备件生产，而无需存储大量零件。辅助工具如果说直接零件制造类似人体植入物，那么定位辅助工具就是手术导板。横梁支柱在奥迪R8 Spyder中承担车辆所需的刚度，在组装期间，员工必须将支柱放置在汽车的精确高度上，以便与座椅之间保持理想间隙尺寸。为了完美组装横梁支柱，研发人员采用3D打印开发了定位辅助工具来精确定位位置。辅助工具用于横梁支柱定位除了定位辅助工具，奥迪还开发了安装辅助工具以及安全辅助工具，这些工具的使用可以保护汽车在装配过程中免受可能的损坏，同时也能保证操作人员的安全。安装辅助工具确保棘轮开关朝一个方向推动3D打印矫形器保护焊机员工不会因过度用手而产生危险将增材制造融入汽车制造奥迪模具制造部门正努力将3D打印融入到汽车制造中，在此我们看到的是模具部门正在促进这件事，他们借助3D打印技术制造了1:2的比例的Type C赛车的复制品。相较原型车而言，尽管这个模型尺寸上是缩小了一半，但是仍然能够坐下一名司机，而且模型中的所有金属部件都是3D打印而成。3D打印1:2的比例Type C赛车这辆3D打印的模型赛车可以看做奥迪对3D打印技术的一项测试。虽然这种复制品本身并不适合在公路上行驶，但是可以借此研究如何进一步使用金属3D打印制造更精确更复杂的零部件，同时奥迪也可借此与大众集团的其它成员构建一种“重要的协同配合”关系。据了解，在大众集团下属分布在9个国家的14个模具制造单位中，有多家单位正计划集中他们的资源推进3D打印技术在整个大众集团中的应用。欢迎转发延伸阅读：增材制造如何重塑汽车产业汽车零部件增材制造工艺链详细探讨案例探究：3D打印提升汽车性能 加速设计迭代2018国外企业对3D打印的使用状态及对国内的启示长按添加订阅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）：奥迪2002年即购买了第一台Stratasys FDM 3D打印机