在金属3D打印装备可制造尺寸越来越大的同时，打印后的清粉操作采用自动化手段，基本已成为用户端的共识。这是因为大而重的零件本身，人工操作难以灵活处理零件复杂结构中可能积存的粉末，而借助能够多角度悬停的机器将比手工操作更为灵敏。除此之外，用户在进行大尺寸零件清粉操作时还面临爆炸、粉末回收以及过程可重复等问题，特别对于铜合金、铝合金粉末来说，此类材料很容易堵塞零件空腔。 当前，为金属3D打印后处理做配套的企业仍然不多。据3D打印技术参考了解，北京西昊科技有限公司早在2019年开始着手清粉设备研发。为实现解放人力、保障操作员安全、保护工件安全、提升清粉效率、高效回收粉末这些目标，开展了深入研究和试验，公司已经研发出尺寸从小到大的粉末清理全系列设备（从Pro-400到Pro-1500），并可接受产品定制。 2025年，西昊科技推出大型工件粉末清理防爆设备——Pro-1500，其专为航空航天、汽车、船舶等领域的大型3D打印工件量身定制。该产品工作范围可达1500*1500*1700mm，承重4吨，可清理更大的工件，带来更高的清粉效率。 据了解，该产品设计旨在通过最小化人工干预，实现残留粉末的最大化且高质量的回收，同时节省高达90%的时间，显著减轻人力负担。该系统的一大亮点在于其惰性气体保护下的工作环境，确保设备及操作人员的安全。加之在密闭空间内操作，可为操作人员提供完备的劳动安全保护。 1、大幅面工作舱与重载设计优化 目前，金属3D打印后处理环节可选择的配套装备仍然较少，能够为大型工件清粉的可选设备也不多，而Pro-1500的可操作空间达到了1500mm×1500mm×1700mm（含基板），能够满足当前主流大尺寸金属3D打印零件的清粉需求。而且设备的最大承载能力达到了4吨，结构强度高，能够安全可靠的运行。 2、高效、智能化清粉 大尺寸金属3D打印零件通常具有复杂的内部流道，粉末彻底清除较为困难。针对该问题，西昊科技Pro-1500能够使工件实现360度无死角立体旋转，既可以使用预定程序进行自动化控制，也可以使用特殊设计的摇杆手动操作，根据实际情况灵活调整工件角度。两种方式可互相配合，增加了操作的灵活性，提升了清粉操作的方便程度以及效率。 3、安全防爆与细节设计完善 对于清粉操作，安全是重中之重。一方面需要防爆，另一方面要防止粉末受到污染。Pro-1500采用工件密封手套箱，具有充气密封结构，并且配备了全自动的惰性气体保护，能在线检测手套箱内的氧含量以及压力。一旦有突发情况，就能迅速做出反应。同时，防静电手套为进口品牌，具有耐磨抗老化的特点，符合防爆要求，能进一步保障操作员安全。电器元件以及PLC也都采用了ABB、西门子还有费斯托等国际上的一线品牌，确保设备能够高质量运行。 4、前、后双开门+上开门结构，便于安装 Pro-1500拥有前、后双开门与上开门两种进出工件的方式，极大提升了操作的便利性。如果使用上开门，用户可以直接将打印件从打印机移到清粉机，减少中间环节，减少污染；如果使用前后开门，便于叉车的安装，同时也方便操作人员安装基板。 5、配备多重安全防护措施 设备在工作舱的顶部，设计了主动与被动泄压装置，能够确保在发生紧急情况时迅速释放压力。设备还进行了系统的防静电设计，实现了内部器件充分接地；设备整体安装了3处急停按钮，进一步提升了风险发生时的处置能力。此外，Pro-1500内部多处安装了氧含量监控传感器，工作舱内安装了四个，电气安装空间1个，设备外部移动操作台安装一个，均能实时监控氧含量的数值。 6、实用套件搭配，清粉效率提升 Pro-1500通过振动装置与吹尘枪等套件一起配合使用，清粉效率能大大提升。设备通过振动装置让工件产生振动，把密实的粉末振得松散，容易脱落。吹尘套件借助高压吹扫设备内部的粉末，直接对接吸粉设备回收粉末。因此面对结构超复杂的工件，也能轻松完成清粉，粉末还能有效回收，不会污染周围环境，保障操作人员的健康。

3D打印技术参考注意到，尼康SLM Solutions首席执行官近日宣布，该公司 2024财年收入达到1.5亿欧元（约 1.63 亿美元），比上一年增长36%。外媒特别指出，这一成绩要优于中国金属3D打印同行铂力特和华曙高科。本文内容将浅浅挖掘国际增材市场现状。 首先，欧美增材同行将三者拿来对比在一定程度上显示出了对中国厂商拓展欧美市场背景下的紧张心态；其次，也反映出亚太、欧美金属增材市场，似乎正在形成本土割据。 欧美市场对品牌认可度存在差异 国外同行认为，中国金属3D打印龙头铂力特2024年预计营收虽达到约1.72亿美元（12.5亿元人民币），但其很大一部分收入来源为金属3D打印服务，而尼康SLM Solutions仅销售金属3D打印设备和材料，不提供服务。华曙高科日前发布公告显示，其2024年的预计收入在4.67亿元至5.16亿元之间(约0.64-0.71亿美元)，这些收入涵盖了金属和尼龙3D打印机以及相关材料。 从这些数据可以得出结论，尼康SLM Solutions在去年的业绩确实领先，这也反映出欧美市场对该公司的整体解决方案具有更高的接受度。 欧美市场对用于航空航天、医疗等领域的金属3D打印设备也有着严苛的认证要求，SLM Solutions作为德国本土老牌增材制造企业，在技术积累和行业认可度及适配性方面具有更多优势，而中国厂商进入该市场需要耗费大量时间与资金完成与市场拓展及认证等相关的流程，短期内实现大幅增长的可能性较低。 在尼康在收购SLM Solutions后，该公司的金属3D打印技术已融入前者全工艺体系中。依托其全球巨头地位的丰富资源，如全球销售网络和本地化技术支持，能够将3D打印技术在更广泛的市场中得到推广和应用。而华曙高科以及铂力特，它们虽然在德国、美国都设立了分公司或者合作机构，但是在品牌认可度方面，还有售后响应速度上，或许依然存在着差距。 来自华曙欧洲团队 “区域割据”已经形成 与十年前相较而言，全球金属LPBF 3D打印技术市场，发生了天翻地覆的变化，尤其在中国市场的份额这一方面。当前，欧美高端市场由本土的SLM Solutions和EOS等主导，这两家公司实际上仍然是金属3D打印技术的创新领导者，尤其是EOS。但无法忽视的是，他们在亚洲市场的份额已出现显著下降。 中国厂商在近十年来实现了全面崛起，在本土的航空航天、医疗、模具，甚至正在兴起的消费电子、机器人以及低空经济市场，具有更多优势，而且这种优势已经体现在了品牌认可度上面。因此可以得出结论，双方短期内似乎形成了“区域割据”的状态。 尼康SLM Solutions首席执行官Sam O'Leary表示，“我们一直坚持不懈推动金属增材制造技术的发展，这让我们再次取得了强劲的业绩。”2024年，尼康SLM Solutions在美国当地开设了尼康先进制造技术中心，主要业务为向航空航天、国防和航空等行业提供先进的3D打印技术，并提供综合研发和专业知识支持。同时，该公司还开始在美国生产NXG XII 600金属增材制造系统，该系统深得美国当地多个行业的认可。外媒指出，这些事件标志着尼康SLM Solutions正致力于通过“美国制造”扩大制造能力并增强对北美客户群的服务。 另一方面，美国本土企业Velo3D最近几年的发展非常也不尽如人意，这可能也给了尼康SLM Solutions一些机会。但需要指出的，该公司虽然在上一年度取得了显著成绩，在过去一年却并未公布突破性的技术进展。 铂力特2025年海外市场拓展取得新进展（来自铂力特） 未来发展趋势及中国厂商的机遇与挑战 在几家企业技术实力相差并不多的时候，本土企业显然具有更多优势，因此对于中国3D打印企业来说，欧美市场目前仍然有很高门槛的关键原因，还是在于我们的技术实力并未与本土同行形成显著的差距，同时更方面的认可度也未达到同行的同等水平。 区域打印是金属3D打印技术创新的路径之一 因此在当前阶段，中国3D打印企业需要加强在欧美市场的品牌建设、售后响应速度，提升用户的满意度。但要是实现市场占有率进一步提高的终极目标，还是应当回归技术本身，开发出更加稳定、可靠性更高、使用成本更低的设备，这些领域的创新，目前中国企业尚未占据优势。 光束整形也是金属3D打印技术的创新路径 3D打印技术远远未到发展成熟的阶段，近年来一些列的新技术正在不断涌现，例如无支撑金属打印、光束整形、点打印、区域打印等。随着技术的不断创新以及市场需求的多样化，金属3D打印市场也未尝不可能进入新的洗牌阶段。因此我们不得不再强调，企业的发展路线很重要。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

3D打印技术参考注意到，行业分析师郭明錤于3月6日和7日发布两则电子3C产品将使用金属3D打印部件的帖子，涉及苹果、小米以及铂力特。 郭明錤指出，根据其最新的产业调查，小米预计在2025年底推出新款旗舰机型小米16 Pro，将采用铂力特3D打印的金属中框；苹果则预计将在2026年推出首款折叠屏手机，铂力特是折叠iphone轴承盖和中框的关键供应商。 尤其需要注意的是，3D打印技术不再只限于加工折叠屏手机的轴承盖，而是拓展至中框组件，其具有更重要的意义，将大幅增加金属3D打印部件的制造数量，为供应商带来极大收益。传统上，中框采用锻压+CNC技术制造。而郭明錤指出，在苹果使用CNC技术制造MacBook一体成型金属机壳之前，没有人相信CNC可以应用在消费电子产品。这意味着，使用3D打印技术制造手机中框的趋势将加速发生。 使用3D打印技术制造手机中框的优势在于，可借助镂空设计，在不牺牲中框强度的同时减轻重量，并能提升散热性能。而轴承盖要求很薄，故这两个组件，一个结构复杂，一个太薄，均要求使用3D打印技术实现。 3D打印技术的生产效率和良率一直是电子3C行业使用该技术面临的重要挑战，但在这些问题得到逐步解决时，3D打印技术所带来的的价值优势超过了成本负担，即时生产效率无法企及传统制造技术，手机制造商也将增加使用该技术的使用欲望。 郭明錤指出，目前铂力特制造的轴承盖与中框样品的单价共约800-900元，量产后因良率改善预计将达到400-600元。若假设初代iPhone出货量为2000万部，且铂力特供应比重达到80%，则初代折叠iPhone在2026-2027年将为铂力特贡献约80亿人民币。铂力特2024年的营收约12.5亿人民币，预计自2026年开始将大幅增长。 资料指出，初代折叠iPhone生产难度非常高，故放量可能需等到2027年。2026年出货量为300-500万部。折叠后厚度约9-9.5mm，打开厚度约4.5-4.8mm。考虑到第二代折叠iPhone，2027年折叠iPhone总出货量或达2000万部。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

十四五”规划将增材制造作为未来规划发展的重点领域。近年来，国家各级先后出台了促进金属增材制造发展的政策；商业航天、3C电子、新能源汽车等行业，正在从尝试使用金属增材制造技术转变为批量生产制造新产品。 据每日经济新闻报道，铂力特董事长兼总经理薛蕾表示，“在一些行业，掌握和应用增材制造技术的程度已经成为企业的核心竞争优势。我们呼吁在布局和孵化未来产业时，在采用金属增材制造技术研制新产品、大规模制造产品等方面，政府发挥导向作用、给予政策支持，鼓励通过使用金属增材制造技术重构产品设计，发挥金属增材制造的‘工业母机’作用，帮助未来产业‘换道赛车’，加快推动新型工业化建设。” 铂力特日前在投资者互动平台也表达了对机器人及低空经济领域金属3D打印技术应用的观点。 铂力特世界机器人大会参展展品 金属增材制造可以实现机器人零部件更自由的设计以及小批量柔性化生产，加快技术研发迭代和落地。铂力特在2024年世界机器人大会上展示了机器人肩支架、胸骨、小臂、大腿、手指关节等零件，采用了拓扑优化及多尺度构型的设计方案，将传统设计方法的多个零件集成到一个零部件上，利用铂力特PBF-LB/M（选择性激光熔化）工艺技术，大幅减少零件数量，在满足强度、功能需求的同时降低了零件重量，简化了零件的装配过程。铂力特将继续聚焦新质生产力发展要求，利用金属增材制造技术使机器人零部件实现更优化的设计，更快速的研制迭代，实现机器人零件的批量生产，助力用户共享智能新未来。 　　铂力特3D打印的汽车后副车架 在低空经济领域，铂力特金属增材制造技术通过拓扑优化、多孔、镂空、点阵等轻量化减重结构的制造，达到结构轻量化，实现大幅减重；目前低空经济、无人机、飞行汽车等领域有较大的轻量化需求，匹配度较高，涉及金属零部件的加工3D打印有较强的优势，目前相关工作正在逐步推进。铂力特将持续关注行业动态、技术发展机会，推动公司研发及市场开拓。

日前，国内领先的3D打印金属粉末制造商中体新材，循环回收钛合金粉已成功实现规模化量产并批量出货。这一成果不仅标志着中体新材在绿色可持续发展道路上迈出了坚实一步，为消费电子、航空航天、汽车等行业的降本增效与可持续发展注入新动力，也将为其在2025年上海TCT亚洲展上的精彩亮相增添亮点。 3D打印钛合金粉100%循环回收，性能优异，绿色环保 中体新材一直秉持创新材料，开发循环回收材料构建3D打印制造闭环，致力于减少碳排放，提升ESG治理推动可持续发展。 中体新材在2023年9月成为国内首家获得100%钛合金再生材料SCS认证的企业，其采用创新回收技术将钛合金废料转化为高品质的增材制造原料，成功实现了材料的闭环循环使用。 其中Ti6Al4V全回收合金粉末具有高球形度、高流动性和优异的力学性能，氧含量低于0.13%，流动性≤45s/50g，抗拉强度可达到1150MPa，具有低密度、高强度、耐腐蚀等特性，经严格质量管控和技术加工，其性能与原生粉末媲美。该绿色循环工艺实现了材料的闭环循环使用，减少了资源浪费，碳排放仅为传统制造十分之一，为客户带来了更为经济、环保的解决方案，尤其受到对ESG有要求的大厂青睐。 扩大产能，批量出货，助力多领域应用拓展 目前，中体新材的循环钛合金粉已成功应用于消费电子领域，公司已与国内外多家知名企业签订批量供应协议。随着头部厂商加速布局钛合金手机及穿戴设备，该材料的规模化供应将大幅降低终端产品成本，推动钛合金在3C行业的普及。与此同时，其在航空航天、汽车等领域的应用案例也逐步落地，充分验证了材料的高强度与稳定性。 为满足市场需求增长，中体新材积极推进产能扩张，其三期新厂房扩建项目已建设完成，专门用于3D打印回收钛合金粉的规模生产。预计到2025年底，中体新材的Ti6Al4V合金粉末年产能将达到700吨，在2026年将完成50多条产线建设。公司采用专用洁净车间和数字化智能平台进行全程监控和质量控制，确保产品的高品质和稳定性。 创新驱动，产品丰富，多技术布局 中体新材以技术创新为引擎，针对不同金属材料，配置开发了自研AMP制粉线，真空气雾化（VIGA)，等离子球化(PS)，等离子旋转电极(PREP)等多种制粉技术，目前已建成二十余条金属粉末生产线，并建立了从新材料成分设计，粉末制备，打印验证和多项性能检测等完整高效的新材料研发流程。通过钛合金、铝合金、铜合金、镍合金、铁合金、贵金属和难熔金属等粉末材料全方位布局，中体新材将持续推动增材制造行业向高效、绿色、低成本方向迈进。 2025 TCT亚洲展，中体新材（展台（7E55）诚邀全球合作伙伴共赴上海，分享金属粉末在增材制造中的前沿趋势，见证金属粉末材料的革新之力！

据3D打印技术参考3月6日消息，美国知名航空航天金属3D打印服务商Sintavia已购入EOS于2024年推出的具有颠覆行业发展意义的金属3D打印机——AMCM M290-2 FLX，这是北美第一台集成了光束整形技术的商业化金属增材制造装备。该事件也意味着航空航天工业开始使用新的金属3D打印技术，这必将促进相关技术的发展！ 光束整形技术是解决金属3D打印速度慢、质量不可靠难题的全新解决方案。光束整形光纤激光器的巨大进步使光束整形3D打印机的商业化成为现实。由nLIGHT公司推出的可编程AFX激光器，在单个激光器中提供了七种不同的光束轮廓，从85 微米光斑尺寸（用于最大限度提高轮廓精度）到210微米环形轮廓（用于加快打印速度、提高工艺稳定性并减少烟尘和飞溅）。经验证，nLIGHT AFX激光器对316L钢和铝材料的打印速度比标准400W工艺快3倍。这些改进解决了传统方法所遇到的局限性，将金属3D打印的发展重点转向具有巨大潜力的光束整形方法。 那么，怎么就凭一台激光器就带来如此之大的改变呢？这是因为nLIGHT的可编程AFX激光器的可调光斑类型之一为环形光斑，其克服了与传统高斯激光光斑相关的多种挑战。 3D打印技术参考注意到，威斯康星大学的中国学者已经借助同步加速器X射线，对采用该激光器环形光束的LPBF过程进行了原位高速X射线成像。同时还对比研究了高斯光束LPBF过程的X射线成像结果。研究发现，采用AFX激光器的环形光斑，孔隙、熔池波动、飞溅均得到了有效缓解；同时，环形光束光斑可一次熔化更多粉末金属颗粒，可以熔化的直径比标准激光器大三倍，而增加粉末层厚度，也未见明显的孔隙及材料性能下降。这一研究结果证明，采用集成了环形光束的AFX激光器，能够带来更快的打印速度和更高的打印质量。除此之外，AFX激光器可以快速（微秒级时间尺度）切换光束轮廓，同时不会牺牲光束质量，适应不同的应用和打印需求。 动态光束整形的经济优势 AMCM M290-2 FLX仍然是当前唯一一款商业化的集成光束整形技术的金属3D打印机，Sintavia购买的设备配备了两台1.2kw的激光器。该公司创始人兼首席执行官Brian Neff评论道，“在未来几年里，随着我们开发和应用这项新技术，我们预计能够以150µm或更大的层厚度打印我们的组件，而不会损失任何材料特性，从而大大提高我们已安装打印机的产量。nLIGHT系统经过全面测试后，其最大的优点是，只需极少的新设备，就可以将其改装到其他现有的EOS和AMCM打印机上。”这可能意味着，传统的EOS机器可以更换激光器，实现制造能力的提升。 航空航天仍然是金属3D打印技术应用最多、最广泛的行业。Sintavia可以说是美国最知名的航空航天和国防工业金属3D打印技术服务商之一，其EOS设备就有19台。而光束整形技术代表了金属3D打印技术的最新发展，商业化的落地对该细分方向的发展具有重要支持，同时也代表着一种新的制造趋势的开始。 头部的金属3D打印设备开发商正面临多重挑战——将重点聚焦在开发行业应用，开发新技术，还是保障业务增长。这是一个值得思考的问题，企业需要多条腿走路。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

在不牺牲结构完整性的前提下进行高效的热管理对许多行业和应用来说都具有挑战性，这些行业和应用仍然需要新材料和高效结构的发展。这在一定程度上是由消费电子、汽车、航空航天、国防、医疗保健和可再生能源等高端制造行业所推动。 在热传递方面，即使是很小的改进也会对冷却效果产生显著影响，而有效的热管理可以大幅减少材料浪费，同时提高部件的可靠性和寿命。此外，如电动汽车、射频、高功率发光二极管、太阳能电池和固态激光光源等新产品系统都有显著的散热需求。因此，人们普遍认为，许多行业局部高热量通量和非均匀散热需求将需要材料和制造技术的进步，以有效地消散未来系统和设备的热负荷。 增材制造技术位于可能实现高效热管理设备的潜在技术的前沿，这主要得益于改进的几何形状、材料和具有高传热性能的超材料的可制造实现性。汽车、航空航天和电子等行业对高性能金属合金的需求正在增加，在这方面，激光粉末床熔融（L-PBF）是制造复杂金属部件最有前景的增材制造技术之一。 银（Ag）和铜（Cu）具有相比其他金属材料更好的热性能。银的热导率和热扩散率分别为415W/mK和165mm²/s，在所有金属中表现最佳。其次是铜，其热导率和热扩散率分别为397W/mK和111mm²/s。因此，银和铜在激光粉末床熔融（L-PBF）技术中作为热管理的基础材料和合金元素受到了越来越多的研究关注。然而，采用传统基于红外激光的LPBF装备，要实现可接受的部件密度，需要使用功率相对较高的激光器（约1千瓦），而当前基于绿光的设备则为这些高反射金属的3D打印带来了契机。到目前为止，对高纯度银、铜和铜银合金的L-PBF加工的研究还很有限。 以高效高功率密度的电动机为例，其在推动脱碳努力和实现汽车、航空航天和能源领域净零排放目标方面将发挥至关重要的作用。为了实现电动机功率密度的显著提升，需要同时提高效率，可以通过优化材料、有针对性的导体几何形状和拓扑结构以及集成的热管理策略来实现。在这方面，增材制造（AM）提供了无与伦比的设计自由度，使得通过传统制造技术无法实现的最优绕组几何形状成为可能。而如能通过3D打印技术将设计优化原则和特定应用材料结合在一起，可以实现卓越的性能，同时能够以经济高效的方式减轻电机部件的重量。 纯铜、纯银及铜银合金一体结构 3D打印技术参考注意到，来自伍尔弗汉普顿大学的研究人员此前设计和制造了由纯铜、纯银和铜银合金整体式线圈和热交换器一体结构，以期在特定位置采用特定材料来改进产品的效能。该团队发现研究发现，L-PBF技术3D打印的纯Ag的热性能明显高于纯Cu和Cu-Ag；与纯Ag和Cu-Ag合金相比，纯Cu则具有更好的导电性能；此外，纯铜、纯银和市售铜变体相比，L-PBF技术制造的Cu-Ag合金的强度性能明显更高。因此，研究团队使用纯铜制造线圈，纯银制造热交换器，高纯度铜银合金制造需要额外强度的热交换器连接。由此开发制造了具有不同材料分布的优化的流体流动和传热TPMS结构。 纯铜、纯银及铜银合金一体结构 随着计算机辅助仿真、设计工具、定制材料和先进制造技术的最新发展，人们现在可以识别出解决复杂问题的新颖技术，这些技术超越了传统制造的局限性。将功能材料与再生设计和激光粉末床融合（L-PBF）技术相结合，已经推动了定制材料和制造领域的创新。 FRAUNHOFER IGCV 3D打印的多材料部件 这些新兴技术和材料的结合为制造业带来了无限的可能性，不仅提高了生产效率和产品质量，还拓宽了材料科学的应用范围。通过计算机辅助设计和仿真，工程师能够更精确的预测和优化产品的性能，从而满足客户对产品越来越苛刻的需求。同时，定制材料和金属基复合材料的开发使得产品能够在特定环境中表现出更好的性能，如更高的强度、更好的耐腐蚀性或更低的热导率等。

日本汽车制造商本田近日正式宣布，其在多个应用领域广泛使用金属增材制造（AM）技术，包括为本田红牛车队（F1）制造多种最终零部件。本田采用的是激光粉末床熔融3D打印技术，并使用尼康SLM解决方案的系统。通过这些技术，本田积累了丰富的增材制造工作流程优化和工艺参数调整的经验。 3D打印技术的优化 本田的工程师们利用金属增材制造技术来创建复杂形状的零部件，这些形状是传统铸造或锻造工艺无法实现的。为了实现高效生产，本田需要积累大量专业知识，例如减少支撑材料的使用量，并设计易于移除的形状。 在打印过程中，材料状态、激光照射强度、惰性气体流动以及产品在基板上的放置位置等条件，都是提高质量和效率的关键因素。因此，本田选择在内部设计和制造多种金属增材制造零部件。通过尝试多种条件来优化参数，例如使用相机拍摄每一层的熔化状态，检查温度和激光输出，从而积累经验。 为了优化参数，本田会在基板上放置一个测试件，调整激光输出和扫描速度等条件，并通过拉伸测试检查强度，以确定最佳值。在确定最佳值时，设置激光条件至关重要，以确保每层形成的熔珠（金属粉末熔化并固化后的部分）能够无缝重叠。如果激光功率不足，熔珠会过小，熔珠之间的间距和层厚（熔珠深度）也会不足，从而导致间隙。相反，如果功率过高，熔池在激光照射下产生的气体无法完全排出，会残留在内部。 生产效率的提升 当从用于原型阶段的小型成型区域的建模机转向用于最终产品制造的大型成型区域的3D打印机时，较大的成型空间更容易受到外部干扰。这是因为在气流速度较慢的下风区域，缺乏有效去除金属熔化时产生的烟雾和熔融金属飞溅物的能力，从而导致下风区域的成型出现问题。为解决这一问题，本田使用高速相机检查每一层的飞溅物去除状态，并通过风速传感器与风速分布进行对比，以确定问题原因。通过优化风速，本田能够在整个成型区域内实现高质量的生产条件。 金属粉末床熔融工艺需要每隔几十微米重复进行激光熔化，这使得零部件容易发生变形。传统方法是先制造零部件，然后进行测量，并根据测量数据调整参数。这一过程需要反复进行，以提高尺寸精度，但这种方法耗时且无法实现快速生产。因此，本田采用了变形预测模拟技术，减少试错次数。通过将模拟技术擅长的变形方法纳入设计中，优化建模姿态和支撑形状，从而能够快速制造出高尺寸精度的模型。 F1 零部件的增材制造应用 金属增材制造技术在F1赛车动力单元零部件中的应用是一个典型案例。本田为当前的车手世界冠军马克斯·维斯塔潘（红牛车队）提供发动机。利用金属增材制造技术，本田能够快速响应规格变更，制造出复杂、薄壁形状的零部件，这些零部件是传统制造技术无法实现的。其目标是缩短生产时间并降低成本。 以活塞为例，过去由锻造铝制成的活塞被3D打印钢活塞所取代，以使其能够承受随着发动机开发进程而增加的燃烧压力。尽管钢的比重高于铝，通常会更重，但通过应用金属增材制造技术，本田成功地使其比传统技术更轻。 涡轮增压器壳体是另一个例子。它们由镍基合金制成，过去通过精密铸造制造。涡轮增压器壳体比活塞更大，且有薄壁部分，因此在制造过程中容易发生变形。本田工程师成功地利用金属增材制造技术建立了有效的涡轮增压器壳体和活塞制造技术。在满足严格的尺寸标准的同时，他们还显著降低了成本和生产时间。这些零部件在2020赛季中期被引入，并为当年的胜利做出了贡献。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

随着生成式人工智能（AI）技术的兴起，3D打印行业迎来了文生CAD（Text-to-CAD）平台的快速发展。这些工具允许用户通过简单的文本提示生成可用于3D打印的CAD文件，极大地降低了增材制造的门槛，使其更加普及。 在过去一年中，中国的3D打印机制造商拓竹科技和Markforged创始人Greg Mark分别推出了新的AI 3D模型生成软件。此外，Meshy.ai、OpenAI Point-E、neThing.xyz和谷歌的DreamFusion等平台也提供了类似功能。2023年初，领先的芯片设计商英伟达也加入了这一行业趋势，推出了自己的生成式AI工具。 3D打印技术参考注意到，软件开发商Zoo提供了一款CAD建模应用、GitHub模型比较扩展工具，以及一款AI驱动的文生CAD工具。其中，文生CAD工具是一个开源平台，能够通过简短的文本提示生成CAD文件。该平台利用了Zoo的KittyCAD设计API和ML-ephant机器学习API，通过程序化分析训练数据来创建可3D打印的模型。 KittyCAD是该公司2021年推出时的原始名称，2024年1月更名为Zoo。根据联合创始人兼执行董事长Jordan Noone的说法，这一变化源于客户群体的分化：越来越多的开发者利用设计API构建专有工具，而另一些用户则仅对建模应用和文生CAD功能感兴趣。他在一篇博客文章中表示：“这给我们带来了挑战——这两类客户的需求截然不同。” Zoo Text-to-CAD用户界面 Noone曾是航空航天制造商Relativity Space的联合创始人兼前首席技术官。他解释说，Zoo现在是公司的总品牌，而KittyCAD则保留为其旗舰设计API的名称。 Zoo数字设计生态系统的核心是其免费开源的文生CAD平台，该平台能够将简短的文本提示转换为3D CAD模型。这些模型可以导出为STL、PLY、OBJ、STEP、GLTF、GLB和FBX格式，用于3D打印或在外部CAD软件中进行编辑。 在测试CAD生成工具时，结果喜忧参半。目前，该平台要求用户避免使用模糊和笼统的概念，并且仅限于单个对象，尚无法处理组件。用户被鼓励描述可以用几何形状表示的对象，并“尽可能明确地”说明尺寸、形状和特征要求。 由Zoo文生CAD工具生成的3D Benchy CAD模型 当使用模糊的提示（如“制作一个经典的3D Benchy”“制作摩托车前刹车盘进气口”“制作汽车方向盘”）时，生成的模型要么过于简化，要么完全不符合目标形状。值得注意的是，生成式AI图像工具在最初进入公众视野时，也曾产生大量远非逼真的图像；文生CAD工具可能也会经历类似的发展过程。 然而，当我们将提示细化为更具体的内容时，结果有所改善。例如，“制作一个直径10厘米、有20个齿的螺旋齿轮”生成的模型就更为理想，如果3D打印出来，可以具备实际功能。 由Zoo文生CAD工具生成的螺旋齿轮CAD模型 文生CAD工具是增材制造领域的一个重要趋势，它允许那些几乎没有数字设计经验的人创建可3D打印的模型。今年早些时候，AI软件初创公司Backflip在获得3000万美元融资后引起了广泛关注。该公司由首席执行官Greg Mark和首席技术官David Benhaim创立，其新的生成式AI工具能够将图像和文本提示转换为可3D打印的部件。 该公司得到了风险投资公司的支持，声称其平台能够让设计师在几分钟内创建复杂设计的高分辨率模型。生成的文件可以用于金属、碳纤维或塑料的3D打印。 此前，拓竹科技推出了PrintMon Maker，这是一款AI驱动的3D模型生成器。通过MakerWorld，这款免费工具允许用户通过文本和图像提示创建类似宝可梦风格的3D打印角色，生成的模型可以直接导入切片软件，无需调整，还优化了多色3D打印。 拓竹文生模型平台 此外，3D打印材料专家polySpectra推出了neThing.xyz。这款AI驱动的生成式设计工具允许用户使用简单的提示创建可3D打印的CAD文件，旨在降低增材制造的入门门槛，使3D CAD创建更加普及。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

随着中国在电子设备性能上的持续提升，特别是在高性能计算、数据中心、电动汽车和航空航天等关键领域，对高效散热解决方案的需求日益迫切。3D打印纯铜散热器因其卓越的导热性能、设计灵活性和制造效率，正逐渐成为一些领域的首选散热方案。 图1 传统散热器 然而，传统散热器在现代应用中面临着诸多挑战。由于流体的粘性，鳍片表面的流体流速会减慢，形成附面层，这会降低散热器的效率。传统散热器的设计和制造过程能耗高、环境污染严重，且热效率低、传热慢。它们的外观设计也较为粗陋和笨重，不符合现代审美和空间利用需求。并且，高性能的传统散热器成本较高。这些问题限制了传统散热器在现代应用中的广泛使用，促使新型散热器技术的发展，以提供更高效、轻量化、美观和成本效益的散热解决方案。随着技术的进一步发展和应用的扩大，预计对3D打印纯铜散热器的需求将继续增长。 散热器采用3D打印制造也面临挑战 在设计领域，针对3D打印纯铜散热器这类产品，设计师们越来越倾向于采用一种名为TPMS（Triply Periodic Minimal Surfaces）的结构进行主体填充。这种结构以其独特的几何特性，为散热器提供了更高效的热交换性能和更轻的重量。然而，传统的CAD软件在处理TPMS结构的建模方面存在一定的局限性，能够支持这种复杂结构的软件并不多见。 在这样的背景下，设计师们面临一个挑战：如何快速迭代并优化设计，以满足市场对于高性能散热器的需求。传统的设计方法往往需要大量的时间和资源来调整和测试不同的设计方案，这在快节奏的市场中显得尤为不足。因此，市场迫切需要一种能够同时具备TPMS结构建模能力和快速迭代特性的设计工具。 TPMS结构细节丰富，曲面结构复杂，对散热仿真分析提出了较高要求，主要体现在以下方面： CAD数据兼容性要求高：散热仿真需直接处理CAD软件生成的几何模型，要求散热仿真分析软件能够直接识别各种CAD软件的几何模型或者STP、STL等中间格式模型，对数据兼容性提出了较高要求。 网格剖分困难：由于TPMS结构复杂，需使用高质量网格划分工具来避免影响仿真精度；同时对于TPMS等复杂几何结构，网格剖分体量往往较大，对网格剖分效率也提出较高要求。 散热流动场景复杂：对TPMS结构散热器进行散热仿真，除流动压力和流速等常规计算外，往往也需要考虑热传导、热对流和热辐射等综合影响，对散热仿真分析软件的功能完备度、收敛性和计算准确性等均提出了较高要求。 材料属性不确定：TPMS结构通常由金属或复合材料制成，导热系数和表面粗糙度等材料属性的不确定性会影响仿真精度。 计算资源消耗大：TPMS结构的复杂几何和多物理场耦合导致仿真计算量巨大，尤其是瞬态仿真或大规模模型。 尽管TPMS结构在散热器设计中展现出巨大潜力，但将这一复杂设计转化为高性能实物，仍面严格的制造要求。在金属3D打印中，传统的红外激光在加工纯铜及铜合金等高反材料时存在诸多挑战，使TPMS结构设计的实际生产面临困难。 首先，纯铜在红外波段对激光的吸收率较低，大部分激光能量被反射，难以充分作用于金属粉末，影响了熔池的稳定性和质量。熔池形成困难会导致局部熔融不充分，产生未熔合孔隙等缺陷，影响打印的精度和结构的完整性。 其次，红外激光在加工纯铜时产生的大量反射光还可能对设备的光学系统造成损害。高强度的反射光回射至光学路径中的关键组件，可能导致镜片局部过热，加速光学元件老化或损伤。在长期使用下，还可能影响光学系统的稳定性，进而降低打印精度和设备可靠性，同时大幅增加设备的维护频率与使用成本。 此外，对于TPMS这种壁厚薄、曲面复杂的精细结构，熔池稳定性不足更容易导致形貌偏差、气孔等问题，影响打印精度和整体性能。为确保打印质量，往往需要反复调整工艺参数，以提升成型一致性。这不仅会拉长打印周期，还增加了生产成本，限制了大规模高效制造的可能。 总的来说，传统红外激光在3D打印纯铜散热器时面临材料适配性差、热控能力不足、设备损耗大以及生产效率低下等多重挑战，尤其在打印TPMS等复杂结构时，问题更为突出。这不仅影响了高效散热器的应用，还阻碍了创新散热结构设计的落地。要打造高性能且稳定可靠的散热器产品，亟需形成从设计、仿真到制造的全流程链路，构建能够应对复杂结构和高精度制造要求的国产化解决方案。 散热器3D打印的全链路突破 散热器的3D打印不外乎于设计、打印机以及材料。3D打印技术参考注意到，国内在这些方面均取得了显著突破。下面，将基于一个基本设计的换热器进行仿真、多方向迭代和高水准制造。 漫格VoxelDance Design进行原始设计 VoxelDance Design是一款国内全自主研发隐式建模核心的设计软件，它通过算法块连线的方式，也就是蓝图脚本，能够快速精准地实现TPMS（三重周期极小曲面）结构的填充。这种技术极大地提升了设计的灵活性和精确度，使得设计师可以更加专注于创意的实现。通过这种方式，VoxelDance Design不仅优化了设计流程，还大幅度降低了设计时间，使得设计师的想法能够几乎实时地得到表达和实现。 图2 初代换热器模型图 此外，VoxelDance Design还支持使用非线性参数对零件特征尺寸进行快速驱动，这意味着设计师可以轻松调整和优化设计，以适应不断变化的需求和条件。这种灵活性和实时性的设计能力，为设计师提供了强大的工具，以实现更加高效和创新的设计工作。通过这些功能，VoxelDance Design可以极大提高设计效率，间接的推动了增材制造技术的发展，为智能制造领域带来了新的可能。通过创建原始轮廓，并选择合适的基本单元进行填充，最后进行简单的固定数值驱动，一个基本结构的散热器模型就创作完成了。 中望PHOENICS软件进行仿真和设计指导 中望流体仿真软件PHOENICS是一款通用流体仿真软件，广泛应用于各工业场景下的流动情况，适用于可压缩流体/不可压缩流体、牛顿流体/非牛顿流体、层流/湍流、单相流/多相流、亚音速/超音速、恒温/变温流动、单组分/多组分流动等分析。丰富的流动求解能力，足以应对TPMS结构散热分析面临的各种工况。 使用中望流体分析软件PHOENICS可对TPMS结构流动区域进行高效率网格划分以及快速精准分析。PHOENICS支持结构化和非结构化网格划分，支持PARSOL、SPARSOL等多种网格切割方法，可以便捷地实现整体网格和局部网格加密。 图3 PHOENICS软件设置界面 PHOENICS支持稳态和瞬态计算，支持无限核数的并行计算以及单精度/双精度计算，支持在笛卡尔坐标系、极坐标、圆柱坐标以及贴体坐标下进行流体分析；支持多种差分格式，如一阶二阶Upwind、中心差分、高阶线性差分QUICK、非线性差分SMARTMUSCL、混合差分格式等，充分满足不同计算精度的要求。软件同时支持松弛因子、伪时间步、极值和迭代控制等多种调整收敛性的手段，也可通过设置合适的初始值来加速收敛。 以某TPMS结构散热产品为例，经分析确认，初代方案散热不充分，容易产生热应力集中的风险。建议修改产品结构，使得散热器来流流速更高，出口流量更大。 图4 初代结果热流耦合仿真 根据此修改需求，通过VDD产品可以对换热器壁厚和尺寸进行设计迭代。采用场驱动的方式快速创建新几何模型。 图5 变单元尺寸&变单元厚度设计及其热流耦合仿真结果 用PHOENICS对两款新设计方案重新进行热流耦合仿真，均达到理想散热效果。新设计的散热合理性得以确认。 希禾连续绿激光进行高质量纯铜打印 希禾增材（ADDIREEN）是中国首家专注绿激光金属增材制造的企业，基于自研增材专用高功率绿光激光器，提供高性能金属3D打印设备与定制化打印服务，为铜、铝、金、银等高反金属材料、难熔金属材料、贵金属材料及常规金属材料的精密打印提供整体解决方案。 与传统红外激光相比，铜及铜合金等高反金属材料在绿光波段对激光的吸收率显著提升。常温条件下，铜对1064nm红外激光的吸收率不足5%，而对532nm绿光的吸收率可达40%以上。采用绿光进行熔融，有助于实现金属材料的充分熔化，从而获得高致密度的复杂结构打印件。同时，更高的能量利用率还能有效减少飞溅等现象，在提升成形质量的同时，也为设备的长期稳定运行提供有力保障。 希禾增材绿激光系统采用自研单模绿光光纤激光器，最小光斑直径可达15μm，在高反金属、难熔金属及常规金属材料的复杂结构打印中，能够实现更高的能量传递效率和更精细的加工能力，大幅提升打印件的致密性和表面质量。在本次打印中，希禾增材结合了漫格VDE在打印前对温度场和应力场的精准预测以及漫格BP对设备参数的精准传递与控制，确保了TPMS结构整个打印过程的高精度和高稳定性。 如图6所示，希禾增材采用绿激光系统打印的纯铜散热底板，在表面质量、细节精度和整体尺寸控制方面展现出高质量的制造水准。该散热底板尺寸为100*60*12mm，成品表面光洁、金属纹理均匀，尺寸精度达到高标准。通过对希禾增材绿激光设备的工艺参数进行优化，纯铜打印件可以实现99.9%以上的相对密度，有效避免了传统制造中常见的孔隙、裂纹和表面不均等缺陷。同时，纯铜的优异导热性能得到充分发挥，确保热量快速且高效地传导至下游散热模块。 图6 打印产品图 目前，希禾增材已具备纯铜0.1mm和不锈钢0.06mm的最小壁厚打印能力。在TPMS结构散热器件制造中，壁厚可达0.08mm，打印成品兼顾复杂几何精度、结构稳定性和优异的力学性能。这不仅展现了希禾增材绿激光技术在热管理领域的应用实力，也为构建国产高性能散热器的设计、验证与制造体系提供了坚实的实践支撑，推动复杂散热器件从设计到高效量产的转化。 总结与展望 目前国产全闭环3D打印纯铜散热器从设计到分析再到最终生产打印的技术是完全可以实现的。本次漫格、中望和希禾的联合方案，突破了国外的技术垄断，填补了国内市场空白。此次实践，不仅为国内散热市场的即将到来的需求激增做好了充分准备，而且为国产软硬件的商业化应用奠定了坚实的基础。 申请试用或了解更多信息，请联系：Sales@voxeldance.com