陶瓷增材制造是近年来增材制造领域的一个重要发展方向。北京十维科技是国内先进陶瓷增材制造领域的知名高新企业，公司成立于2014年，团队核心成员均来自清华大学，拥有自动化、机械、电子、材料等跨领域专业背景。2016年，十维科技在国内首次上市了性能卓越的光固化陶瓷3D打印解决方案，包括硬件、软件、材料、工艺等，攻克了传统陶瓷无法加工复杂结构、工期长、成本高、成品率低的痛点，相关产品广泛用于包括航空涡轮发动机叶片制造、骨骼植入体制造，以及化工和环保等科研及产业领域，获得了所有客户的一致好评。 十维科技陶瓷3D打印应用 2021年，十维科技推出了五款机型。从研发切入，公司在产品定型后依然可以在量产阶段施展拳脚，帮助客户生产性能稳定的产品，无缝对接研发和生产，推出了增材制造终极形态的高端多材料复合打印机。除了销售成品，十维科技也提供非标定制化服务，可以根据企业的需求，打造生产线，提供定制的3D打印解决方案，推出了面向科研实验室应用的桌面级高性价比打印机。 AUTOCERA系列设备 以升级版AUTOCERA-R为例，这是一款研发专用型陶瓷光刻3D打印机，能够更精准的匹配实验室研究的各种需求，性价比更高。其配备了专门为科研工作者浆料开发使用的模块。传统情况下测试一种浆料，需要准备几十毫升甚至数升之多，一旦有问题又需要全部清洗掉重新备料。消耗大，步骤繁杂，大大加重了研发的工作量，拖延了工作进度。 而升级版的AUTOCERA-R只需三滴浆料，三步操作即可完成浆料性能检测。操作方便，数据记录及时，参数调节直观快捷。人性化设计的远程监控和自动加料等辅助功能，能更好的减轻研发工作的繁重。 十维科技创始人、CEO万力介绍陶瓷3D打印机目前公司已经在三个城市进行了设备的现场展示活动，让客户能近距离亲身感受十维科技光刻陶瓷3D打印设备的实用性和易用性。活动得到了许多客户的支持和好评，也收到了许多反馈意见，有利于公司做好设备的进一步改进。 左右滑动查看更多巡展照片 如果您希望更多了解AUTOCERA，欢迎与公司联系。十维科技将尽快到达您所在的城市，与您共同探讨陶瓷增材制造的全新定义。 联系人：敖晖 销售总监 手机：13911524778 邮箱：nicole@10dim.com 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.陶瓷3D打印面临的挑战，一种增韧解决方案与未来市场 2.几种主流陶瓷3D打印工艺的关键特点及航空航天应用面临的挑战 3.现在及未来，将受益于陶瓷3D打印的行业有哪些 4.生物医疗领域使用陶瓷3D打印面临的挑战

3D打印机，如同电脑一般，已然成为研发工程们的重要工具，可以实现“3D设计-3D打印-原型验证”的连贯工作流程，大幅缩短新品开发周期。 某安防公司的烟雾报警器研发人员，就用3D打印，2小时实现了从设计稿到实物的转变，提升工作效率的同时还实现了设计的保密性。 如今，研发工程师们都知道3D打印机能够帮助他提高工作效率，但是，市面上各具特色的3D打印机，并不是每一台都适合研发部门用。那么，研发工程师又该如何挑选？ 我们来分析下研发工程师对于3D打印机的核心要求。作为一个工具选项，研发工程师最基本的需求是“打的准”且“耐用”、“好用”，就如同好的工作伙伴，这台3D打印机要稳定输出高质量的打印产品，且不能掉链子。 那么，基于这三项核心要求，3D打印机需要具备怎么样的性能？ 1 “打得准”：这要求打印尺寸与设计尺寸一致，要求3D打印机具有高精度 2 “耐用”：即稳定性好，在参数表里可能无法直接看出结果，这个主要取决于光强系统的设计、设备硬件的选配以及散热装置的效用等因素 3 “好用”：即操作便捷，软件操作是否快捷，整理流程是否顺畅 综上，研发工程师在挑选3D打印机的时候，要考察的最基础的三个关键点即为高精度、稳定性、易用性。 为了减少研发工程师的试错成本，小编在这里要推荐一款适合研发工程师、兼具高精度和稳定性的3D打印机——AccuFab-L4K 高精度光固化3D打印机。 高精度 1 先临三维的光固化打印技术已在齿科领域得到广泛应用，精度水平得到认可； 2 L4K的精度水平也达到了IT7的水平（依据ISO286-1、GB/T1800.1标准）。 强稳定性 1 采用了定制开发的传感器，能够实时监测光强的强弱，并自动调节； 2 采用DCS散热系统，保证机身40℃以下的工作温度，大幅提高光学系统寿命； 3 硬件采用工业级器件，且经过21项严格出厂检验。 操作便捷 1 软件采用引导式操作，简单易用； 2 打印机可直接触屏操作，且打印完成快速去支撑，高效便捷。 高精度、强稳定性、操作便捷，L4K要做的是研发工程师的良好“工作伙伴”，配合其进行新产品的快速开发！ 不久的将来，正如文本打印从求助专业图文打印店到如今办公室随处可见可用的二维打印机普及一样，每个研发团队都将拥有放于办公室区域，触手可得的易用型专业级3D打印机，AccuFab-L4K将是您的理想选择。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.先临三维重磅推出高精度光固化3D打印机，助力原型设计和柔性生产 2.美海军与Stratasys达成25台2000万美元的历史最大政府3D打印机购买交易 3.福特采用大幅面（1m³）3D打印机制造夹具和固定装置 4.世界知名工程机械制造商使用中国桌面金属3D打印机制造发动机支架

尽管基于激光的3D打印技术通过极大地扩展设计复杂性彻底改变了金属零件的生产方式，但不可否认传统上用于金属打印的激光束尚不完美，可能导致缺陷和较差的机械性能。劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员正在探索高功率激光打印（如粉末床激光熔融L-PBF）中常用的高斯光束的替代形状，以解决此问题。他们的最新研究被发表在《Science Advances》上。 传统高斯光束的缺点与贝塞尔光束 据LLNL研究人员称，在L-PBF 3D打印过程中使用高斯光束会导致激光与金属粉末相遇处产生较大的温度梯度和复杂的熔池不稳定性。传统激光光束会产生强烈的蒸气，并在构建过程中在金属基底中形成一个深腔，即形成钥匙孔。匙孔会在熔池中产生气泡，形成气孔，导致成品零件的机械性能下降。 近年来，该领域进行了大量研究以减少金属激光粉末床熔融过程中产生的缺陷，如使用LED光源代替激光器来熔化粉末、开发“智能”基板以及更好地平衡构建室内的热量以减少组件的残余应力和变形。 而LLNL 的团队在正在研究相对低成本的激光束整形方法来增强L-PBF打印工艺并减少打印金属部件的孔隙率。 高斯和贝塞尔光束形状的强度分布 LLNL研究科学家Tumkur Umanath表示，使用高斯光束特别像用喷火器来烹饪食物——难以很好地控制热量在目标材料周围沉积。而使用贝塞尔光束，则可以显著扩展激光扫描参数，避免传统光束带来的诸多问题。通过将一部分能量从中心重新分散出去，从而可以设计热剖面、降低热梯度，以助力微观结构晶粒细化，最终形成更光滑的表面、获得更致密的元件。 传统光束的另一个缺点是它们在传播时易衍射，而贝塞尔光束因其非衍射特性提供了更大的焦深。研究人员使用贝塞尔光束时观察到工件相对于激光焦点的贴装公差增加。对于工业系统来说，贴装是一项挑战，因为工业系统通常依赖昂贵且敏感的技术，在每层金属粉末沉积时，将其定位在聚焦光束的焦深内。 光束整形对熔池尺寸的影响（A - 高斯光束，B - 贝塞尔光束） Tumkur解释道，贝塞尔光束因其无衍射和自修复特性，已被广泛应用于成像、显微镜和其他光学应用中，但光束整形在激光制造应用中还未普及。这项研究解决了金属增材制造领域中光学物理和材料工程之间脱节的问题，通过整合、设计光束形状来实现对熔池动力学的控制。 3D打印表面更光滑、孔隙率更低的超高密度部件 为了获得贝塞尔光束形状，LLML研究人员将激光穿过两个锥形透镜进行整形，然后让它穿过其他光学器件和扫描器，在中心光束周围形成环状。研究人员使用实验室的商用3D打印机，用该实验装置从不锈钢粉末中打印出了立方体和其他形状。 轴棱锥对安装在聚焦光学元件之前，以在焦点（打印）平面上生成零阶贝塞尔光束分布 为了研究激光束整形实验的效果，研究人员使用了高速成像。对熔池动力学的观察表明熔池湍流显著减少，而飞溅（在构建过程中从激光路径飞出的熔融金属颗粒）也显著减少。飞溅往往会导致金属3D打印部件中的孔隙形成，因此减少这种影响的事实可能是改进L-PBF工艺的积极因素。 当使用贝塞尔光束进行打印时，熔池纵横比更大，并且在广泛的扫描参数空间中出现锁孔的倾向显著降低 单道扫描过程中，飞溅物的喷射速度 该研究的首席研究员 Ibo Matthews 表示，长期以来，业界一直在寻求提高对L-PBF 过程控制的能力，以最大限度减少缺陷。在激光传播路径中中引入复杂的结构增加了灵活性，可以精确控制激光与材料的相互作用、热沉积以及最终的打印质量。 该团队还进行了各种机械研究和模拟，发现使用贝塞尔光束比传统高斯光束制造的零件更致密、更坚固，并且具有更强大的拉伸性能。 研究人员模拟了高斯和贝塞尔光束与金属粉末单道扫描过程中的相互作用，其中贝塞尔光束表现出比高斯光束更好的热梯度。因此，据估计这会促进更好的微观结构形成，同时避免产生“热点”——它是形成深熔池并形成孔隙的重要因素。 光束整形对机械性能的影响：用 ( A ) 高斯和 ( B ) 贝塞尔光束打印的立方体的平均表面粗糙度值 ( S a )，作为各自相对密度的函数。数据点颜色映射到入射能量密度 (Δ H / h s ) 值。BD 表示原理图中的构建方向。使用 ( C ) 高斯和 ( D ) 贝塞尔光束打印试样的屈服应力 (YS)（黑色标记）和均匀伸长率（UE） 通过结合简单的光学元件进行光束整形来提高L-PBF 3D 打印金属部件的质量，具有更高的成本效益。同时无需使用高斯光束构建的部件所需的昂贵且耗时的后处理技术。 “光束整形只是LLNL正在研究的提高3D打印金属零件质量的诸多途径其中的一个，该方法通过整合简单的光学元件，可以减少高斯光束制造零件通常需要的后处理技术所涉及的费用、缩短时间，比交替扫描成本更具明显优势。坚固且无缺陷的零件生产以及以经济高效的方式印刷大型结构是大势所趋。为了使3D打印真正与工业标准兼容、超越传统的制造方法、避免交替扫描技术带来的集成性挑战，需要不断探索光束整形，使其广泛应用于各种金属的印刷，并将其纳入商业3D打印系统。” END 该项工作表明，贝塞尔光束等替代形状可以缓解LBPF技术中的主要问题——激光与金属粉末相遇时会出现较大的热梯度和不稳定的复杂熔池。 作为与通用电气全球研发中心持续合作的一部分，LLNL的研究人员目前正在试验其他光束整形策略，并计划研究复杂的激光束和偏振整形方法，以更好地控制零件的质量。 文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abg9358#F6欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.GE增材：具有增强后处理和质量控制的金属3D打印 2.美奥本大学与EOS深入研究3D打印铝合金部件的结构完整性 3.多位知名学者联合综述：金属增材制造过程中的微观结构演变和多阶段控制 4.高强铝合金在增材制造应用过程中的主要局限性和缺陷类型

近日，由奥本大学和EOS北美工程师组成的研究小组，深入研究了构建方向对3D打印铝合金部件结构完整性的影响。 该团队对五种最流行的铝合金粉末进行了测试，包括AlSi10Mg、Scalmalloy、F357以及QuesTek和Addalloy® 5T (AD1) 公司生产的铝合金粉末。使用粉末床熔融3D打印技术，他们研究了构建方向如何改变部件微观结构、材料孔隙率和疲劳行为，这些属性都是材料是否适合高应力工业应用的影响因素。研究显示，铝合金在增材制造中的使用受到了极大关注，特别是在航空航天工业中，这使得越来越多与增材制造工艺更兼容的新型高强度铝合金不断涌现。但是，在将这些新开发的铝合金用于安全关键承重应用之前，对其结构完整性进行全面研究至关重要。 所研究铝合金的成分组成 五种铝合金粉末3D打印之后的SEM图像 铝合金在增材制造应用中的兴起 随着金属3D打印技术迅速成为汽车、国防和医疗保健等行业的战略应用技术，新材料创新不断涌现。尤其是铝合金，凭借高强度重量比、淬透性和出色耐腐蚀性的特点，使其成为航空航天和赛车运动领域各种应用的首选。 然而，奥本大学的研究人员表示，3D打印铝合金通常比其他材料更具挑战性。此类材料粉末颗粒轻、流动性差、易吸潮、导热性高，且极易氧化，这一系列问题增加了3D打印铝合金出现缺陷的风险——这些问题对任何材料的机械性能（尤其是疲劳性能）都是有害的。3D打印技术参考也曾在《制约铝合金3D打印应用的六大因素及国内外高强铝合金的商用进展》中进行了详细解读（链接http://amreference.com/?p=6566）。 当前已经证明，零件的构建方向是产生缺陷的类型、大小和频率的主要影响因素。这归因于不同构建方向下零件经历的热历史变化，因此有必要评估构建方向如何影响3D打印铝合金部件的疲劳行为。 由 Scalmalloy 制造的空气动力学赛车小翼 构建方向对结构完整性的影响 该研究在垂直和水平方向上3D打印了AlSi10Mg、Scalmalloy、QuesTek Al、AD1和AlF357样品。 首先，构建取向对铝合金部件的晶粒结构没有显著影响。然而，构建方向对缺陷具有明显的影响，水平试样的体积缺陷水平比垂直试样高得多。Scalmalloy 和AD1在垂直和水平构造方向之间的缺陷密度变化最小，这是由于这两种合金的热导率相对较低所致。 不同铝合金3D打印完成之后的热处理条件   LB-PBF铝合金的拉伸性能 将这些合金相互比较，无论构建方向如何，AD1铝合金在疲劳性能方面都优于AlSi10Mg、QuesTek Al和Al F357。这是由于AD1较低的缺陷密度、较高的拉伸强度和较高的伸长率所导致的结果。虽然水平方向构建的Scalmalloy零件的疲劳性能略低于水平方向AD1零件，但两种合金的垂直试样的疲劳寿命相当。 该研究总结道：“虽然这项研究并未提供整体疲劳性能，但五种不同方向制造的LB-PBF铝合金所得到的数据和知识可以帮助用户选择合适的铝合金种类。 五种合金水平结构的孔隙率明显高于垂直结构 END 根据SmarTech的介绍，铝合金占金属3D打印中所有金属粉末的消耗量（按体积计算）将从2014年的5.1%逐渐提高到2026年的11.7%左右。铝合金正在追赶上钛、镍和钢等材料，成为支持增材制造下一代发展的重要机遇。 更多内容客查询文章《Structural integrity of additively manufactured aluminum alloys: Effects of build orientation on microstructure, porosity, and fatigue behavior》，也可在QQ群下载。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.高强铝合金在增材制造应用过程中的主要局限性和缺陷类型 2.性能媲美锻造，西工大黄卫东教授团队开发3D打印高强、高韧铝合金 3.国产「高流动性」3D打印铝合金粉末获批量应用 4.铝合金大尺寸构件3D打印一体化制造的需求、限制因素及进展

本文核心数据：3D打印产业规模、3D打印设备销售额、3D打印机销量、3D打印服务销售额、3D打印材料销售额、全球各国3D打印产业规模、全球主要3D打印企业出货量占比等。 1、市场规模：全球市场规模超120亿美元 Wohlers Associates是权威的全球3D产业研究机构，通过总结全球261家服务提供商、系统制造商和材料生产商的数据，《Wohlers Report 2021》指出，2020年全球3D打印市场规模达到127.58亿美元，相比2019年增长7.5%，低于此前21.2%的增长率。 主要是因为2020年全球范围内众多公司受到疫情影响，裁员、削减支出更是普遍，其中以业内最大的两家公司Stratasys和3D Systems最为典型。2020年，两家公司在整个行业所占比重为8.5%，而2019和2018年分别是10.7%和13.8%，呈现逐年下降的趋势，这也意味着，业内其他设备制造商正在崛起。 2、全球3D打印细分市场：服务成3D打印行业主要推动力 设备市场需求较稳定 ——3D打印产业结构：3D打印设备及服务占据主要市场 据《Wohlers Report 2021》数据，2020年，全球3D打印产业结构中，来自3D打印服务的收入约74.54亿美元，占比达59.29%，同比增长了20.3%;全球3D打印设备实现销售额30.14亿美元，占比达23.97%，与2019年的30.13亿美元基本持平;全球3D打印材料销售额为21.05亿美元，相比2019年的19.16亿美元，增长9.9%。 ——3D打印服务市场：3D打印服务及产品收入逐年上涨 据Wohlers Associates报告，2017-2020年全球3D打印服务市场规模不断增长。2020年3D打印服务市场规模约为74.54亿美元，比2019年的68.23亿美元增长了9.2%，该细分市场在2019年增长20.3%，2018年增长35.0%。同时，这一数值相当于整个市场规模的58.4%，也意味着服务已经成为行业发展的重要推动力量。其中，排除类似Stratasys或3D Systems等设备商的服务收入后，由专业服务提供商产生的收入为52.77亿美元，占服务总收入的71%。 据Wohlers Associates报告，2017-2020年全球3D打印产品市场规模不断增长，2020年，全球3D打印产业结构中，来自增材制造产品的收入是53.03亿美元，同比增长了5.1%。 ——3D打印设备市场需求稳定，仍有较大增长空间 根据《Wholers Report 2021》数据显示，2020年全球3D打印设备市场销售规模达到30.14亿美元，与2019年的30.13亿美元基本持平，主要系2020年全球在新冠疫情冲击下，销售渠道收到影响，全球打印设备市场规模增速有所减缓，随着疫情好转，全球经济稳步复苏，未来3D打印设备市场将快速增长。 近年来，金属3D打印机的工业应用增长迅速，根据Wohlers Associates发布的《Wohlers Report 2021》数据，2015-2019年全球3D金属打印机和桌面型打印机数量不断增长，2020年受疫情影响，有小幅下降。2020年销售了大约2169台金属打印机，同比下降6.8%。 近年来，3D打印设备制造商的数量增长迅速。2020年，全球有228家制造商生产和销售工业3D打印系统(价格高于5000美元)，与2019年相比，增加了15家，自2012年以来，工业系统制造商的数量增长了近7倍;2020年有37家公司的工业3D打印系统销量超过了100套。 228个系统制造商分布在世界各地，对比Wohlers报告2020和2021版，美国制造商数量保持47家不变，排名第一;德国增加2家到27家，排名第二;中国制造商的数量则减少7家下降至25家，排名第三。 ——3D打印材料市场规模快速增长 打印材料类型逐渐丰富 据wholers数据，2020年全球3D打印材料市场规模估计为21.05亿美元，包括工业和桌面系统的材料，不限于金属和高分子粉末、液态树脂、丝材和粒料等，该市场相比2019年的19.16亿美元增长9.9%。 其中，光敏聚合物的市场为6.349亿美元，相比2019年增加了3.8%;用于粉末床的热塑性聚合物市场为6.292亿美元，比2019年增长16.7%，这包括用于激光和高温粘结剂喷射成型工艺的粉末。两组数据对比发现，使用最多的3D打印材料可能将在未来几年内发生变化，高分子粉末即将超越光敏树脂成为最受欢迎的3D打印材料。 热塑性塑料丝材的销售额达到4.141亿美元，相比2019年的3.943亿美元，增长了5.0%;金属3D打印材料的收入增长了15.2%，达到约3.834亿美元，高于2019年的3.327亿美元。 3、全球3D打印市场竞争格局集中 中美占据主要市场 ——美国与中国市场规模占比合计接近50% 从图中可以看出，2019年美国3D打印产业规模占全球比重34.4%，中国为10.8%。作为3D打印起步较晚的中国，近几年，抓紧自主创新和研发，虽然和国外的技术还有一定差距，但也一步步朝着精细化和专业发展。当然，国内巨大的市场潜能，也吸引了不少国外3D打印行业巨头的目光和投资，进一步推动了中国3D打印产业的发展。 注：截止2021年7月5日，相关官方机构未披露2020年数据，因此上述3D打印产业区域结构情况仅结合2019年数据分析，仅供参考。 ——3D打印头部企业集中在美国 中国企业逐步抢占市场 在产品出货量方面，2019年全球工业3D打印企业一共销售了超过2.2万台工业3D打印系统(售价高于5000美元)，比2018年增长了14.7%。并且列出了工业级设备出货量排行榜，可知美国Stratasys公司的出货量占据榜首，来自中国大陆的联泰科技(Uniontech)、先临三维(Shining 3D)，来自中国台湾的XYZprinting入选。 注：截止2021年7月5日，相关官方机构未公布2020年数据，因此上述3D打印企业出货量情况仅结合2019年数据分析，仅供参考。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2020年全球3D打印市场规模（设备、材料、服务）发展情况 2.2020年3D打印10大应用、研究和重要事件 3.3D打印助力后疫情时代，梳理全球企业资源图谱，解析百亿美金市场现状 4.2021 TCT 3D打印展精品展品（二）：性能高，结构复杂，功能强大

据新华社官微报道：近期，中国科学院上海微系统所陶虎团队与上海交通大学夏小霞、钱志刚合作，成功用基因重组的蜘蛛丝蛋白3D打印出纳米机器人。相关研究成果被发表于《Nature Communications》。 据介绍，该技术加工精度可达14nm，接近天然丝蛋白单分子尺寸（~10nm），较之前技术提升了1个数量级。 蜘蛛丝蛋白是具有极好的弹性和强度的蜘蛛丝的主要构成成分，包含甘氨酸、丙氨酸以及少量的丝氨酸，加上其它氨基酸单体蛋白质分子链构成。 蜘蛛丝中的不规则的蛋白质分子链（非晶区），使蜘蛛丝具有弹性；蜘蛛丝中规则的蛋白质分子链（结晶区），又使蜘蛛丝具有强度。 实验表明，一束由蜘蛛丝组成的绳子比同样粗细的钢丝绳还要坚韧，它能够承受比钢丝绳还多5倍的重量而不会断裂。 蜘蛛丝蛋白优异的机械强度为复杂三维纳米结构提供了关键支持，良好的生物相容性允许进一步通过功能化，实现可载药、可驱动、可降解的4D纳米功能器件（时空可变形），在智能仿生感知、药物递送纳米机器人、类器官芯片等研究领域具有明确的应用前景。 由于在自然界中获取大量蜘蛛丝非常困难，该团队创新开发基因重组蜘蛛丝蛋白光刻胶，通过优化重组蜘蛛丝基因片段和分子量，结合基于百万级数量电子的大规模仿真模拟，实时控制加速电压调控电子在丝蛋白光刻胶里的穿透深度、停留位置和能量吸收峰，实现了分子级别精度的真三维纳米功能器件直写。   据悉，该技术成果加工精度达到14纳米，这一技术有望用于智能仿生感知、药物递送纳米机器人等领域。 注：本文内容来自镁客网。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.结构易仿、制造不易、科学更难 | 史玉升教授团队的4D打印研究进展 2.史玉升教授团队顶刊综述：超材料的增材制造技术与发展趋势 3.美大学借助3D打印开发出新型轻便、可防止变形失效的超材料 4.装备：实现新型仿生/梯度结构设计，催生新概念武器装备

近日，深圳大学刘志远、陈张伟教授联合南方科技大学严明教授、香港城市大学吕坚院士、北京科技大学吕昭平教授以及深圳技术大学杨灿副教授，共同发表了关于金属增材制造过程中微观结构演变和多阶段控制的综述文章。3D打印技术参考注意到，相关作者均是本领域内的知名学者，联合发文的情况非常少见。 增材制造为生产具有特定部位微观结构的先进金属材料提供了极大的自由，该文章探讨了金属3D打印的基本过程，即熔池的形成和结合，提出了综合加工图，将熔池能量和相关的工艺参数整合在一起。基于凝固和位错理论，深入分析了多阶段组织的形成机制，提出了多阶段控制方法。此外，还简要讨论了潜在的原子尺度结构特征。通过调整工艺参数和合金成分来进行增材制造的微观结构设计，以实现该技术的巨大潜力。该文有助于对增材制造过程中微观结构演变进行全面了解，不仅建立了一个坚实的微观结构框架，更为采用金属3D打印在需要的位置得到特定的微观结构、调整材料的机械性能提供了有前景的指导方针。 加工参数和合金成分是决定增材制造微观结构的基本元素 增材制造过程形成分级显微组织 基于熔池形成和结合过程的综合加工图，增材制造的分级显微组织可分为凝固组织和后凝固组织。 （1）基于增材制造的基本过程，通过整合能量和工艺因素构建了熔池行为的新加工图，并划分为四个区域：I. 缺乏结合，II. 未熔合，III. 过程窗口，IV. 锁孔形成。稳定的熔化和熔池的充分重叠是生产优质金属部件的必要条件。 （2）凝固组织包括从先前沉积的衬底外延生长的初生柱状晶粒和沿晶界析出的第二相。初生晶粒的大小由温度梯度和凝固速度的乘积决定。当等轴晶粒在液相中形核的速度超过柱状固液前锋推进的速度时，发生柱状晶向等轴晶的转变。 （a）增材制造过程中熔池的形成和结合示意图。(b) 集成了能量和工艺参数的增材制造加工图。E*m和E*b 分别对应于将金属粉末加热到熔化和沸腾所需的能量 （3）凝固后的微观结构包括亚微米级位错单元和纳米级沉淀物。位错胞的物理起源是热应力刺激下的位错积累和聚集，这是由增材制造过程中不同层重复加热过程中的循环膨胀和收缩形成的。此外，通过人为增加层间时间，可以加强本征热处理，在已成型部分引发沉淀反应。 （4） 由于增材制造过程中的快速冷却，在原子尺度上获得了过饱和固溶体，从而使金属材料被额外强化。此外，当固液界面从前向流动逆转时，会在熔池后部留下额外的溶质，形成一种独特的偏析结构。 (a)增材制造和铸造过程形成的过饱和固溶体示意图；(b) 熔池边界处的成分波动 增材制造带来了前所未有的微观结构设计自由 根据位置调整材料特性，可以产生更有效的工程结构。因此，结构功能集成的智能组件可以通过增材制造来实现。对于单一金属，通过增材制造过程中的热历史控制，已成功调整了局部结晶晶粒取向、晶粒尺寸和晶粒形态，分别如下图(a-c)。 对于增材制造中的多材料位点特定微观结构，现阶段的一些可能组合如（d-h）所示，其中单一颜色代表单一合金，混合颜色代表从一种合金到另一种合金的冶金转变。最简单的结构包括两种不同成分的合金，通过离散的过渡步骤结合在一起（d）。例如，具有离散界面的马氏体时效钢-铜和马氏体时效钢-低合金钢双金属已经使用 SLM 成功制造。（e）显示了从一种合金到另一种合金的逐渐过多（具有不同的微观结构）；或者，材料组合物可以在不同位置的两种成分之间切换，如(f) 所示。在其他应用中，可能需要或甚至必须具有三种或更多种组合物 (g)。此外，可以将额外的颗粒添加到基体合金中以形成复合结构（h）。可以观察到，增材制造带来了前所未有的微观结构设计自由。 通过增材制造获得的 (ac) 单一和 (dh) 多材料的特定位置微观结构 从更广泛的意义上讲，工艺参数和合金成分是增材制造显微组织的两个决定性基本要素。在增材制造过程中，输入能量对金属粉末的熔化有直接影响，并通过熔池中的晶粒成核和生长来决定最终的凝固微观结构。熔池的重叠引起循环热处理，最终导致凝固后微观结构的构建，包括位错单元和纳米级沉淀物。此外，由于增材制造过程的间歇沉积方式，存在隐含的时间和残余应力因素，它们对微观结构演化过程也有显著影响，因此需要更多关注。 从合金成分的角度来看，底层合金成分通过溶质分布发挥内在影响，导致冷却过程中的成分过冷。具体而言，合金的溶剂原子在凝固过程中构成基本的周期性晶格。溶质原子是构成过冷的起源，对晶粒形貌有重要影响。可以添加其他微量元素以进一步调整3D打印金属材料的微观结构和机械性能。此外，可以在增材制造过程中通过成分修改来应用相位控制。这些基本的加工和成分因素通过增材制造过程中的热量和溶质重新分布相互作用，共同控制增材制造的微观结构。因此，在未来的研究中需要采用综合方法来发挥增材制造的巨大潜力。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.高强铝合金在增材制造应用过程中的主要局限性和缺陷类型 2.华中科大：开发用于增材制造的新型抗裂纹、高性能铝合金 3.材料–结构–性能一体化增材制造 | 顾冬冬教授发表南航首篇《Science》论文 4.通过相场模拟，获得金属3D打印过程中的晶粒演化特点，实现微观结构精准控制

金属3D打印特有的快速冷却过程可以产生细小的晶粒，具有传统制造工艺无法比拟的优点，能够建立材料-工艺-微观结构-性能一体化增材制造的跨尺度调控机制。同时，增材制造工艺固有的缺陷、残余应力及微观结构性能属性，对广泛采用金属增材制造的结构部件影响重大，尤其是对断裂、疲劳性能极度敏感的应用，需要明确金属3D打印部件的疲劳裂纹扩展速率、断裂韧性和疲劳强度等性能特点，及其提高合金损伤容限的工艺手段。 疲劳断裂是承重部件失效的最突出原因。导致传统工艺制造的金属合金疲劳失效的裂纹萌生、扩展和快速断裂机制已被掌握，而3D打印金属材料独特的微观结构（如细亚稳相、介观结构和孔隙率等）如何影响疲劳和断裂的机制尚未确定。这不仅对于3D打印组件的可靠性评估至关重要，而且还有助于完善处理步骤，以生产更加可靠的结构完整性组件。3D打印与大量工艺参数相关，可以制造极其复杂的零件，允许定制零件，这使得充分掌握材料、工艺和性能之间的关系变得特别困难。 金属3D打印的一个关键挑战在于热源和原料之间的相互作用 当前，最普遍应用的金属3D打印工艺包括基于激光和电子束的粉末床熔融工艺(PBF)、能量沉积工艺（DED）以及粘结剂喷射工艺（BJ）。基于高能热源的直接3D打印工艺是传统制造工艺最接近的自然替代品，也是与疲劳和断裂关系最为密切、讨论最多的工艺。粘结剂喷射工艺通过间接手段分别制造生坯，再通过几个关键的后处理操作来提高零件的机械性能，环节虽多，但其成本更低，制造速度更快，进一步解放了零件的设计自由。 最普遍应用的金属3D打印工艺 使用3D打印加工金属的一个关键挑战在于热源和原料之间相互作用的性质。例如，Al对3D打印常用的光纤激光具有高反射率，导致其吸热性较差。此外，蒸汽压差别很大的合金元素，例如铝合金中含有Mg和Li元素时，在真空条件下首先汽化。绝大多数合金在主流的L-PBF、E-PBF和DED金属3D打印工艺中普遍存在的快速凝固条件下容易开裂。通常，易于焊接的合金也适合用于3D打印。除此之外，合金的同素异形体，如钛基和铁基合金，因为要经理打印过程的大温度梯度和复杂热循环，使得增材制造工艺、微观结构和性能之间的关系变得独特。这反过来又使制造的合金及其机械性能对所使用的工艺高度敏感。因此，在零件制造过程中需要仔细选择工艺参数组合并进行精确控制，以提高可靠性。 粉末原料的质量在决定部件的整体质量方面起着至关重要的作用，尤其是它的相对密度。在粉末床工艺中，粉末颗粒粒度分布、球形度等将影响其流动性，进而影响3D打印过程中的铺粉效果。研究发现，在电子束粉末床技术中，更宽的Ti6Al4V粒度分布可使零件的孔隙率水平更低；相反，较大的颗粒尺寸会导致较高的孔隙率水平。粉末在重复使用过程中存在吸氧的现象，进而导致脆化和密度下降；且多次使用后粉末颗粒的球形度会下降，可观察到明显的变形，粒度分布变窄，进而影响缺陷的形成。 增材制造金属粉末性能间的关系 与粉末床工艺不同，能量沉积工艺对原材料不太敏感。然而，粉末颗粒表面的裂纹或划痕会导致最终的3D打印部件出现孔隙。有研究报道，粉末尺寸分布和合金化学成分直接影响粘结剂喷射工艺成型零件的烧结动力学，进而影响零件的收缩和致密化，并发现采用 10:1 比例的双峰尺寸分布粉末，可以实现高密度的生坯部件和烧结部件。 3D打印金属材料的微观结构 在任何给定的3D打印工艺条件下，熔体的快速凝固使材料具有类似使用快速淬火技术获得的微观结构：精细、亚稳态和具有增强固溶度的组成相。已打印层的重复加热和冷却使凝固的合金经历了复杂的热循环历史，使材料微观结构多显示为柱状晶粒并富含残余应力。所有这些微观结构特征的结合，跨越几个长度尺度——从纳米到毫米甚至更多——使3D打印金属材料的机械性能独一无二，并且与传统制造的同类产品截然不同。 采用直接3D打印工艺制造的许多合金的一个显著特征是具有凝固胞状结构，其长度范围为采用激光为热源时的~ 0.1 到 1 µm（SLM和DED），而在使用电子束为热源时，该结构通常大于5 µm 。下图显示了采用SLM技术打印的316L胞状显微结构，这些结构的形成是凝固过程中成分过冷的结果。当固液界面前的液体温度由于溶质浓度高而低于液体的凝固温度时，界面变得不稳定，从而有利于枝晶生长。枝晶形态受温度梯度和凝固速度的比值控制。在SLM工艺中，冷却速率极高（>106 K/s），凝固时间不足以形成二次枝晶，从而形成胞状形态。在激光能量沉积过程中，冷却速度相对较慢，可观察到二次枝晶。总之，胞状结构的大小取决于温度梯度和凝固速度，也取决于所用的工艺参数。 SLM制造的316L胞状结构 SLM制造的代表性微观结构 ：(a) 单道扫描的 AlSi12 (b) SEM 图像显示具有 Si 偏析的熔池边界区域。(c)(d)旋转策略分别选择90°和67° 扫描方式的不同对3D打印合金的组织结构具有明显影响，具体表现在所形成的织构、晶界和缺陷上面。采用SLM工艺制备的AlSi12，沿X-Y平面可观察到固化的激光轨迹，而在侧面在显示出重叠的熔池横截面。熔池边界对应激光束高斯分布，最高深度位于光束的中心。在SLM制备的Ti6Al4V中，若连续层之间选择90°旋转，在X-Y平面可观察到原始β晶粒结构，；而如果扫描策略选择67°旋转，则会观察到球状或等轴结构。 END 本文主要叙述了当前主流的金属3D打印工艺及在相应工艺条件下材料共有的显微结构特征。热源和原料之间的相互作用是导致材料具有不同结构特征的关键原因，具体到每种材料也会特有的相组成。在很多情况下，微观结构可能会使拉伸、断裂和疲劳行为具有各向异性，因此需要进行后处理，这也是下期文章叙述的关键。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.顶刊综述：3D打印金属材料的缺陷种类及其对疲劳性能的影响 2.西南交大采用X射线三维成像揭示3D打印铝合金疲劳行为的各向异性 3.3D打印点阵结构：材料疲劳容限设计与制造的力学性能综述 4.高强铝合金在增材制造应用过程中的主要局限性和缺陷类型

近日，北京工业大学材制学部激光工程研究院王璞教授课题组使用DLP 3D打印工艺结合溶液掺杂技术制备了稀土掺杂石英微结构光纤，并成功将其应用于高温光纤传感领域。该工作为3D打印石英技术开拓了又一新的应用落脚点，有助于推动3D打印掺杂石英光纤的进一步发展，未来该技术有望被广泛应用于各类稀土掺杂光纤激光器、光纤放大器等领域。 稀土掺杂微结构石英光纤被广泛地应用于军事国防、通讯传输、探测传感等诸多领域，该光纤在实际制备过程中，通常面临两大核心技术：稀土掺杂石英光纤预制棒制备技术和微结构光纤制备技术。 3D打印技术克服传统光纤预制棒制造困难 在稀土掺杂石英光纤预制棒制备方面，石英基质具有良好的化学稳定性、优良的机械特性、较高的损伤阈值等特点，在工程应用和科学研究方面备受关注与青睐，但石英材料在实际制备过程中，通常面临较高的软化温度、较大的粘度、稀土溶解度有限、加工成型困难等问题。目前被广泛使用、最成熟的稀土掺杂预制棒制备方法为改进的化学汽相淀积法，如图1所示。该技术需要高纯沉积气源、大型旋转高温设备（~2000 ℃），同时还面临较大的疏松体孔径（~2μm，不利于稀土离子的均匀分布），复杂的制备工艺、高昂的生产成本、有害气体与环境污染等问题。 图1 MCVD装置原理图 针对上述稀土掺杂预制棒在制备过程中所面临的问题，王璞教授课题组利用3D打印光固化纳米复合浆料来制备稀土掺杂光纤预制棒，如图2所示，其具有室温成型（25 ℃），易于成型且表面光滑（全程无需任何机械加工），纳米多孔结构（~50 nm，有利于稀土离子的吸附与均匀分散），较低的烧结温度（1300 ℃），极低的制备成本等优点。 图2 基于3D打印光固化纳米复合材料的稀土掺杂预制棒制备原理图 经固化、脱脂、掺杂、烧结等工艺步骤，得到透明、表面光滑、无定型的掺镱（Yb）石英玻璃芯棒，在976 nm和1040 nm处表现出了良好的Yb荧光特征峰，该玻璃中Yb离子的荧光寿命约为0.74 ms，如图3所示。 图3 (a)Yb掺杂石英芯棒，(b)掺杂芯棒XRD检测图，(c)Yb掺杂石英芯棒荧光光谱图，(d)Yb离子荧光寿命 3D打印制备光纤微结构 在微结构光纤制备方面，通常采用手动堆积-牵拉法、挤压法、超声钻孔法等，如图4所示。针对石英微结构光纤，目前使用最广泛的是手动堆积牵拉技术，其具有精度高、长度长等优点，但在实际制备过程中，面临堆积形状结构受限、手动堆积加工、反复牵拉等问题；挤压法通常采用大型挤压塔，对玻璃原棒进行挤压，由于挤压模具耐热温度的限制，挤压法通常只适用于低软化温度（＜1000 ℃）的多组分玻璃，针对石英基材料无法进行直接挤压，且所能制备的结构相对单一；超声钻孔法无法避免大型超声钻孔机，且面临加工时间长，玻璃体易破碎等问题。 图4 微结构光纤制备方法 (a)堆积-牵拉法(b)正向挤压法(c)超声钻孔法 针对上述传统微结构光纤加工制备所面临的问题，该课题组采用DLP 3D打印技术制备了空气-石英结构包层，如图5所示。3D打印技术在制备复杂、任意结构方面具有明显优势，且制备过程中无需大型特殊设备，同时DLP 3D打印纳米复合浆料技术，可在较低烧结温度（~1300 ℃）下实现石英玻璃结构的制备。  图5 基于DLP 3D打印技术的空气-石英包层结构制备原理图 经过与掺杂石英芯棒类似的热处理工艺，得到空气-石英包层结构，与商用的熔融石英玻璃进行对比发现，拉曼光谱与X射线光电子能谱检测表现出良好的一致性，证明3D打印石英玻璃可进一步应用于光学元器件的制备。 Yb掺杂石英微结构光纤 将Yb掺杂的石英玻璃芯棒与空气-石英包层进行简单的手动装配，结合光纤拉制技术，将直径1.5 cm左右的微结构石英光纤预制棒拉至百微米量级，如图6所示。与传统微结构光纤拉制技术相比，3D打印石英光纤在拉制过程中未充入任何气体，通过拉制温度、玻璃粘度控制尽可能保持原有石英结构，所得光纤直径与头发丝类似。所得光纤折射率与传统方法制备的石英光纤保持良好的一致，吸收光谱检测显示出标准的Yb离子特征峰，但目前该光纤传输损耗较大，有待进一步优化。 图6 基于DLP 3D打印技术的稀土掺杂微结构石英光纤制备流程图 光纤高温传感 将所得到的Yb掺杂微结构石英光纤进行高温传感应用实验，当温度不断升高时，荧光光谱呈现出周期性变化，利用920nm和1080nm处的荧光强度比，可实现高温光纤传感，其对数荧光强度比与温度倒数拟合曲线呈现出几乎完美的线性分布，探测灵敏度与普通商用光纤基本一致，处于正常范围内。  END 目前该光纤面临背景损耗过大，进一步研究表明损耗主要源于玻璃内部缺陷与空气孔结构的塌陷，未来需进一步优化制备过程中的烧结工艺和真空度，以降低该光纤预制棒中所含杂质与气泡，同时可进一步优化拉制工艺，以弱化空气孔结构的塌陷趋势，从而进一步减低传输（泄露）损耗。 该工作将3D打印石英技术成功地应用用于稀土掺杂微结构石英光纤的制备，并将所制备的光纤成功应用于高温光纤传感，推动了3D打印石英技术的实用性发展，同时为稀土掺杂微结构石英光纤的制备提供了新的途径，未来该技术有望进一步应用于光纤激光器、放大器等领域。 注：本文内容来自3D打印技术参考，由郑保罗供稿。欢迎转发主编微信：2396747576; 硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.Formnext：Raise3D将以9.9万和2.9万的价格发售桌面金属和碳纤维3D打印机 2.Formnext深圳展百余3D打印品牌参展、百余论坛、百余新品发布 3.多款工业级FDM/FFF 3D打印设备入驻国内领军3D打印手板企业峻宸集团 4.低成本，高效率丨DLP 3D打印高强复杂结构最终用途部件

在过去二十年中，增材制造工艺已广泛应用于许多工业领域中的复杂形状部件的制造，其主要应用领域之一便是航空航天工业。由于极高高的强度-重量比以及出色的可加工性，高强铝合金在航空航天业广泛使用。然而，增材制造工艺对高强铝合金的适用性仍然受到增材制造工艺中几种不可忽略的问题和缺陷的限制。多年来，人们致力于减少或消除这些缺陷，从而扩大了增材制造在高强铝合金中的应用范围。 高强铝合金在增材制造应用过程中的主要局限性 由于某些类型的缺陷会影响高强铝合金3D打印组件的质量，因此该技术在航空航天领域的使用仍然受到限制。另一个关键问题是，缺乏针对3D打印组件的全面、公认的质量标准，这限制了航空航天行业对该工艺的使用。目前，只有极少数的铝合金可以被适当地改性，同时由于3D打印过程中发生的热循环而导致的凝固相关问题，2xxx和7xxx系列合金很难通过3D打印加工。在3D打印的2xxx和7xxx高强铝合金产品中已经观察到了各种类型的缺陷，为了消除或避免缺陷并克服加工困难，需要对合金进行化学成分改性并开发相关国内工艺。 航空航天业未能广泛使用3D打印工艺来生产高强铝合金结构件的原因主要包括以下几方面： 3D打印工艺受到部件尺寸和生产速度的限制，导致该工艺在大型航空航天部件的生产中尚无竞争力。例如，通过增材制造工艺生产的最大的航空部件重约750千克，长4.7m、宽1.7 m、高0.5m。该部件旨在展示3D打印在生产下一代波音777x喷气式飞机的组件中的应用。然而，这和波音747客机64.3 m的翼展相比，相距甚远。航空航天业最重要的两个优先事项是安全保证和风险管理，这要求航空航天部件具有高精度和一致性。然而，目前只有少数几种3D打印工艺可以生产尺寸公差为30–40μm的组件，但航空航天公司要求的组件的尺寸公差通常小于10μm。因此，不能每次都获得航空航天部件的所需尺寸精度，并且为了达到所需尺寸而对零件进行机加工会导致额外的制造步骤和成本。 各工艺所能达到的最高尺寸精度 航空航天部件具有严格的质量认证体系，对于关键部件（如发动机涡轮叶片）非常重要。然而3D打印在航空航天业中的质量管理和认证方法仍在制定中，其复杂性在于缺乏关于增材制造的航空航天部件的失效机制，特别是对疲劳失效的理解。 近年来，已经建立了许多与金属增材制造有关的标准。但是，其中只有少数几个适用于航空航天领域，包括SAE AS9100和MSFC-STD-3716。标准的不足严重影响了3D打印工艺的广泛应用，制造商也多将重点放在开发此类标准上，以推动技术发展。与此同时，由于增材制造过程中物理过程的复杂性，现有的无损检测手段在孔隙、气体夹杂和裂纹等缺陷检测中可能存在问题，需要制定专门的测试方法。 高强铝合金增材制造过程中产生的主要缺陷 由于制造过程和合金本身的特性，在2xxx和7xxx高强度铝合金的3D打印零件中会发生几种类型的缺陷，包括开裂、孔隙、球化以及挥发性合金元素的氧化和蒸发等。 1. 开裂 在3D打印过程中会由于多种原因而产生裂纹，其中包括孔隙的存在（充当裂纹的起始位置）以及制造过程中加热和凝固的影响。铝合金3D打印过程中的裂纹可分为液化裂纹和凝固裂纹。液化是当施加热量时微观结构中某些成分的选择性熔化。例如，具有低熔点的第二相粒子或具有高偏析度的晶界可能具有比基体低得多的熔点，因此开始局部熔化，从而导致这些位置处的脱粘。液化裂纹的倾向与合金元素的高浓度和可热处理铝合金的高热导率特性以及高激光功率和/或高扫描速度有关。相比之下，凝固裂纹发生在凝固的最后阶段，此时液体流动不足以填充凝固金属之间的间隙，这种类型的裂纹与较大的凝固范围有关。凝固裂纹是高强度铝合金增材制造中非常普遍的现象，特别是对于2xxx铝合金。在合金的凝固过程中，柱状晶粒沿热梯度方向扩展，同时沿晶界收缩，从而导致裂纹形成。在凝固的最后阶段沿着晶界可以观察到凝固裂纹的形成和扩展。 3D打印铝合金零件中的裂纹 2. 孔隙 孔隙是高强度铝合金增材制造中最常见的冶金缺陷之一，特别是在涉及激光的情况下。它可以分为收缩孔、气孔和熔合缺陷。与孔隙形成有关的几个因素包括扫描策略、热裂解、扫描速度以及所用的保护气体等，即使优化了工艺参数，仍然可以观察到一定程度的孔隙。在SLM工艺中，孔隙的常见类型是锁孔和冶金孔。激光扫描后形成的气孔会留在零件表面以下，其中锁孔（> 100μm、形状不规则）大多在快速的激光扫描速度下形成，而冶金孔（<100μm、球形）多在缓慢的扫描速度下形成。由于铝合金粉末的不完全熔化或层与层之间的熔合不良，可能会出现其他类型的孔。 3. 球化和卫星球 考虑到最小表面能的原理，当与基材接触不良时，由于表面张力，3D打印过程中的液态金属可能会收缩为球形，这就是球化现象。球化作用会导致铝合金表面熔合不良，固化层表面粗糙，从而导致零件质量降低。高强铝合金在3D打印过程中的球化通常与熔化过程有关，同时，液滴飞溅和润湿性差也可能导致形成球化现象，当下部熔池中达到足够的熔化水平时，球化现象会减弱。卫星球的产生是另一钟表面缺陷，就微观结构和形态而言，它与球化略有不同。卫星球表面缺陷是由粘附在表层的粒子组成，并高度依赖于扫描速度。有关研究指出，在扫描速度为250 mm / s的情况下，观察到AlSi10Mg中卫星球的形成要比500 mm / s或750 mm / s时少得多。 a）扫描速度为750mm/s时AlSi10Mg中的球化和卫星球缺陷（b）6061铝合金氧化膜SEM图像 4. 氧化 另一个降低铝合金3D打印零件质量的问题是打印过程中发生的氧化。 氧化铝的热力学稳定性使得难以除去铝合金粉末表面产生的氧化膜。有研究人员分析了激光熔合6061铝合金和Al-12Si过程中熔池各点氧化皮的形成机理。在他们的研究中，熔池表面的氧化皮咋激光照射后蒸发，确定了搅动熔池的Marangoni力是破坏氧化皮的最可能原因。氧化物由于残留在熔池两侧，形成了区域性的孔隙。 在打印过程中，虽然腔室中充入了惰性气体，但粉末中仍有0.1–0.2％的氧气残留，这也导致了在逐层熔化的过程中存在氧化的发生。此外，氧化还会导致合金粉末团聚，使铺粉变得不均匀，导致零件的结构完整性和精度下降。 铝合金不同区域的熔化和润湿是通过氧化物的解离或破坏来控制的，而不是通过不同区域的熔化。通过控制氧化膜的形成，可以调节铝合金打印零件的质量，因此，需要密切关注打印过程中的氧含量。 5. 挥发性合金元素蒸发 在应用相对较高功率密度的增材制造工艺中，如果合金中某些元素的熔点低于合金母材熔点，则可能会发生选择性蒸发。由蒸发引起的成分变化将改变材料的耐腐蚀性、机械性能和凝固组织。目前研究主要集中在高强铝合金SLM加工过程中挥发性合金元素（如Zn、Mg和Li）的蒸发，目的是提高材料的加工性能。有研究人员评估了几种用于SLM的高强铝合金的适用性，打印后化学成分发生了明显变化，尤其是锌和镁的含量。   SLM工艺后高强铝合金化学成分变化（wt％） END 在过去二十年中，增材制造工艺已广泛应用于许多工业领域的复杂形状部件制造，其主要应用领域之一便是航空航天业。由于极高的强度-重量比以及出色的可加工性，高强铝合金在该领域广泛使用。然而，增材制造工艺对高强铝合金的适用性仍然受到几种不可忽略的问题和缺陷的限制。多年来，人们致力于减少或消除这些缺陷，从而扩大了增材制造在高强铝合金中的应用范围。 在后续的文章中，我们将介绍最小化或消除缺陷的方法，也可进入QQ群提前查看相关资料。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址：延伸阅读： 1.铝合金大尺寸构件3D打印一体化制造的需求、限制因素及进展 2.当前国内外3D打印高强铝合金种类、性能信息汇总 3.华中科大：开发用于增材制造的新型抗裂纹、高性能铝合金 4.铝和钛：航空航天增材制造的绝佳选择