3D打印技术参考注意到，nature reviews materials于近日发表了关于“挤出3D打印喷嘴（Multimaterial extrusion 3D printing printheads）”的评论文章。系统总结了八类典型的喷头及其混合类型，探讨了它们在材料设计中的作用、克服加工限制的能力以及对新兴应用的影响。此外，它还指出了目前有待解决的挑战，并对未来多材料3D打印的发展前景进行了展望。 被低估的挤出3D打印技术 在3D打印中，材料挤出工艺已经从早期的使用加热喷嘴和挤出热塑性材料的熔融沉积制造（FFF/FDM），发展到如今的多材料直接墨水书写技术（DIW），它可以利用材料的非牛顿特性确保其在固化前保持稳定。 根据3D打印技术参考的日常总结，2023年首篇3D打印相关的Nature文章，哈佛大学发表了关于多材料螺旋挤出3D打印的新方法；2025第3篇增材Science，中国学者Shengduo Xu博士通过挤出式3D打印技术，成功制备出一种高性能热电材料，并组装出制冷温差达50°C的制冷器件。 哈佛大学具有可编程亚体素控制的架构细丝的旋转多材料3D打印 发表于Science，采用DIW技术3D打印高性能热电材料 DIW技术的最基本形式仅由一个压力泵组成，通过安装在龙门架上的注射器挤出凝胶状浆料。虽看似简单，但它在目前的所有的增材技术中却拥有最广泛的材料选择范围，可制造的材料包括生物和活体材料，陶瓷和玻璃，金属材料，弹性体和聚合物及其复合材料。这些材料可以以其原始形式直接打印，或者作为化学固化浆料糊剂，也可以通过胶体悬浮间接打印。 多材料挤出增材制造 喷嘴是材料挤出3D打印系统的核心部件，可以实现有机和无机材料打印，多材料挤出、混合和材料切换。先进的多功能喷嘴不仅可以调节尺寸和形状，还可以旋转和调整原位特性。喷嘴功能的改进使3D打印部件的设计复杂性更加强大，制造速度更快，还可在多个长度尺度上制造复杂材料组合。 这些科研成果目前已经转化为制造性能可调的结构化超材料、由活细胞制成的功能性组织以及具有集成传感的软机器人。 核心技术突破，喷嘴功能的三大分类 根据材料挤出3D打印技术的演进，多功能打印头被系统划分为形状调制、性能调制、多材料处理三大类，对应8种功能类型。这种分类突破了传统打印头的单一功能限制，实现了从 “材料输送” 到 “材料 - 结构 - 功能协同调控” 的升级： 1. 形状调制： 固定喷嘴：标准单材料、单输出喷嘴，具有不同轮廓。 自适应喷嘴：动态调整出口尺寸，解决分辨率与速度的矛盾，实现阶梯面填充密度超95%。 多材料输出喷嘴：通过微流体分叉网络（64-256个喷嘴），支持8种材料实时切换。 形状调制打印头 2. 性能调制： 运动学喷头：旋转喷嘴（纤维螺旋排列）/ 振动（超声降低粘度，压电破除氧化层）。 刺激喷头：热 / 磁 / 光刺激（如 UV 实时固化液态金属，磁场定向铁磁颗粒）。 性能调制打印头 3. 多材料处理： 快速切换喷头：气压驱动下实现50Hz材料切换（如软硬环氧树脂的无缝过渡，切换时间＜20ms），支持复杂梯度结构。 混合喷头：主动混合（4 材料动态配比）；被动微通道（仿生梯度硬度）制造组织工程支架。 共挤出喷头：核壳结构（如液态金属芯 + 弹性体壳）打印柔性电路，或通过非轴对称设计制造仿生螺旋结构。实现4种材料动态配比，用于组织工程的梯度硬度支架。 多材料打印喷嘴 材料挤出3D打印技术的创新应用 将不同的打印头功能与先进的材料相结合，可以实现广泛的新兴应用，包括机械超材料、软机器人、4D打印和生物系统。 1. 机械超材料 传统上，机械超材料依赖于高分辨率3D打印来制造具有独特性能的微结构，但由于加工限制，它们只能是单材料结构。多功能挤出喷头的进步解决了这些限制，并显著增强了设计自由度。例如，如今可以使用多种集成材料制造具有可调负泊松比和应变行为的结构。挤出喷头可以使用多相墨水生产轻质结构，这些墨水模仿天然细胞结构的机械性能，同时提供对单元格尺寸和分散度等特征的实时局部微结构可调性。相同的同轴打印头在晶格结构中增强了韧性，同时不牺牲刚度，通过使用非粘附的硅胶层将脆性和柔韧的环氧树脂组件分开。此外，集成紫外线光的打印头可以编程材料的局部表面纹理，通过选择性波长反射来控制结构色彩。 2. 软体机器人 通过整合具有截然不同物理性质的材料，先进的喷嘴功能不仅可以极大地增强软体机器人材料的制造，这些材料还可集成传感和驱动能力。例如，具有集成磁场的喷嘴可以对聚合物墨水中的铁磁颗粒进行排序，从而可以制造出软夹爪、人工肌肉、智能可穿戴设备和手术工具的磁驱动变形。多材料打印与集成切换喷嘴使得复杂的内部结构和流体通道制造成为可能，如通过气动驱动的人工肌肉驱动的软体机器人行走器。 3. 4D打印 利用时间依赖和刺激响应材料，可以使故意设计的3D结构在打印后能够改变其形状。根据材料不同，这些‘4D’结构可以通过外部刺激，如湿度、温度或pH值激活。例如，具有对齐玻璃纤维填料的聚合物可以在热激活后从2D片材变成具有预编程表面拓扑的3D结构。光学刺激可以用于破坏液晶弹性体结构中的交联，导致仿生形状变形。尽管通常使用“4D打印”一词，这些结构的制造过程类似于传统的3D打印物体，并且只有在打印后才能实现其四维行为。然而，人们可以设想未来的多功能打印头在制造过程中将第四维度作为一个特征，以实现真正的4D打印过程。 4. 生物打印 另一个受益于先进的喷头功能的新兴应用是生物3D打印。如组织和血管网络等结构可以通过3D打印技制造支架和类器官。这些过程通常使用生物相容性的墨水，如水凝胶结合活细胞。生物3D打印中的一个关键挑战是保持细胞的活力，通常需要整合血管网络以供应营养和氧气。迄今为止，大多数生物打印应用都依赖于传统的固定喷嘴喷头，因为有效培养大量细胞具有挑战性。然而，先进的喷头技术对于实现全器官制造所需的复杂性、规模和速度至关重要，正如生物打印与各种喷头类型的集成所展示的那样。 未来展望 挤出技术的进步已经彻底改变了3D打印，将其从制造单材料系统发展为复杂的多材料制造平台。这些创新使得制造以前难以处理的材料成为可能，包括多相系统和高粘度墨水，从而大大扩展了可用的材料范围。通过将这些功能集成到多功能喷头中，可以实现前所未有的材料组成和结构复杂性，其分辨率、速度和质量其他制造技术无法比拟。 随着喷头技术的进步，3D打印已经对航空航天工程、医疗和牙科应用以及消费品生产等多个领域产生了实质性影响。未来，3D打印需要进一步整合更先进的功能材料，实现高生产速度而不牺牲精度，并提高重复性和可预测性，以实现其全部的技术、经济、环境和社会潜力。

3D Systems 诚邀您参与「革新工业制造：Titan 3D 打印机在线研讨会」，共同探索颗粒挤出技术如何重新定义工业增材制造。一起来了解Titan的特点，这是真实的革新~ 1.数百种开源颗粒材料 2.1.8米超大打印尺寸 3.增材结合减材制造工具头 4.打印成本，打印效率显著优化 5.多行业广泛应用案例 时间：2025 年 6 月 12 日（周四）14:00-15:00 参会方式：扫描下方小鹅通二维码即可报名 咨询热线：400-890-7899 技术解析：颗粒挤出技术的突破 1. 速度与成本革命 01）打印速度较传统丝材3D打印提升10倍，原材料成本降低，单个部件成本显著优于多种打印技术。 02）高速挤出机支持0.5米/秒打印速度，超快运行速度达1米/秒，配备0.6–9.0毫米可调喷嘴，吞吐量最高30磅/小时（9毫米喷嘴）。 2. 工业级可靠性 01）专为无人值守车间设计，集成工业CNC运动控制、全轴伺服系统及智能安全设备（如室门联锁、材料耗尽检测），确保连续运行稳定性。 02）兼容 CE、KC、NFPA-79 等国际认证，提供焊接钢框架、主动加热工作台（140°C）及 80°C 建模室，适应严苛生产环境。 3. 混合式工具头配置 支持颗粒挤出、丝材挤出与铣削主轴的多工具头组合（最多 3 个），实现从增材到减材的一站式加工。 应用案例 从模具到终端产品的全流程覆盖 1. 航天与汽车制造 01）Airtech & Brumos Racing：通过 EXT 1270 Titan Pellet 打印赛车部件与工装夹具，缩短交付周期达 50%，材料浪费减少 80%。 02）航天管道与难熔模具：高温材料（如 PEI GF20、PEKK GF30）支持 400°C 挤出，满足航空航天领域对耐高温、高强度部件的需求。 2. 可持续家具与消费品 01）Model No.：利用 Titan 打印机的大尺寸建模体积（1270 x 1270 x 1829 毫米）和颗粒材料（如 ABS CF10、PP GF30），实现环保家具的规模化定制，材料利用率提升至 95%。 02）家居装饰与人体模型：柔性材料（如 TPU 85 Shore…

3D打印技术参考注意到，在生产速度上，研究人员结合增材制造精度和传统成型速度，将具有大量铸模填充的物体的生产速度提高10到20倍；在孔隙降低方面，研究人员通过真空辅助挤压技术，将大型3D打印聚合物部件内部孔隙率降低高达75%；在变色CLEC材料3D打印方面，研究人员开发了一种全新的打印概念实现了变色3D打印；在材料选择上，研究人员利用刚性材料和柔性材料相结合的方法实现了兼具强度和塑性的超材料；在微观结构上，研究人员实现了3D打印单晶微观结构，打印出超导高温材料。 结合增材制造精度和传统成型速度,提高3D打印生产速度 约翰·霍普金斯大学研究团队近日研究了一种新型混合成型-增材制造方法（HyFAM），该方法将增材制造的精度与传统成型技术的速度相结合，改善了3D打印的生产速度。对于不需要精细细节的块状部件，研究人员采用类似铸造的工艺进行样品的制备，而对于外表面等细节区域，研究人员则采用传统的3D打印技术。这样一来，具有大量铸模填充的物体的生产速度就被提高到了10到20倍，而对于细节要求丰富的打印件，生产速度也被提高了大约两倍。这种方法有效地避免了某些部件中仅需部分精确打印时的产生的低效率现象。 该团队的研究人员使用了硅胶、陶瓷、金属、环氧树脂、水泥、粘土和巧克力等各种材料测试了HyFAM方法的可行性。这个过程中他们仔细控制了材料流动和稠度，确保了均匀填充，同时通过帮助打印件均匀粘合的方式解决了常见的3D打印问题。 HyFAM方法在大规模定制场景中具有很大的必要性，对于内部特征较大且特征尺寸差异很大的零件来说，仅依靠增材制造小型喷嘴的制备速度过慢，为生产带来极大的障碍。一个物体中既有细节部分，也有非细节部分，虽然HyFAM方法不适用于高度复杂的均匀物体，但该团队通过尝试不同的材料组合后扩展了这种方法的功能，并拓展了其在建筑、软体机器人等行业的潜在应用。 降低孔隙率,实现更坚固的大型3D打印 橡树岭国家实验室（ORNL）的研究人员通过一种真空辅助挤压技术，可将大型3D打印聚合物部件内部孔隙率降低高达75%，解决了大幅面增材制造（LFAM）内部孔隙影响打印部件的结构完整性的重大限制，这一技术的出现代表着在克服大规模3D打印面临的关键技术挑战方面取得了重大进展。通过解决孔隙率问题，该技术可以帮助提高工业应用中大型打印部件的强度、耐用性和性能，有望提升LFAM技术在航空航天、汽车和国防工具领域的应用。 纤维增强材料因其高刚度和低热膨胀性常用于LFAM，但其通常存在孔隙，影响最终部件的质量。该技术在挤出过程中集成了一个真空料斗，用于去除纤维增强材料中的滞留气体。测试表明，无论纤维含量如何变化，新系统都能将孔隙率降低到2%以下。 利用这项技术，不仅解决了大规模聚合物打印中孔隙率的问题，还为制造更坚固的复合材料铺平了道路，这对于LFAM行业来说是一个重大的飞跃。目前的实施方案旨在用于材料的批量处理。但ORNL已经开发出一种连续沉积系统概念，并将在未来的研究项目中进行探索。 变色弹性体,CLCE材料的新型3D打印技术 宾夕法尼亚大学的一个研究小组开发了一种在3D打印中处理胆甾相液晶弹性体（CLCE）的新方法。该材料是一种柔软的橡胶状材料，可根据机械应力改变颜色，在传感器技术、机器人技术、医疗技术和交互式显示等领域具有广阔的应用前景。但CLEC前体具有高粘性，因此3D加工迄今为止一直是一个挑战。通过同轴直接墨水写入（DIW），CLCE能够被转化为复杂的3D几何形状，且不会损失其光学特性。 Alicia Ng博士与研究团队共同开发了一种全新的打印概念，即CLCE材料通过一层透明的硅胶外壳包裹作为其结构核心支架，使其能够保留CLCE的变色特性，同时提供必要的结构强度来支撑复杂的3D设计。这项3D打印技术不仅可以实现有针对性的成型，还可以将变色特性融入到可持续的复杂结构中，是一项对各个行业都具有技术潜力的进步。 3D打印超材料,兼具强度和延展性 麻省理工学院(MIT)的研究人员开发出一种利用3D打印技术生产既坚固又具有极佳的延展性超材料的新方法。他们从水凝胶的结构中汲取灵感，将烯酸基聚合物制成的刚性支撑结构和柔性卷曲网络结构组合，并采用双光子光刻技术在一次打印过程中完成，为超材料开辟新的领域。 这种新开发的超材料可拉伸至其长度的三倍，通过拉伸过程中刚性结构和柔性结构之间的相互作用，增加机械缠结和能量分布，从而提高了结构完整性，比由相同基底材料制成的传统网格超材料的拉伸性能高出十倍。通过有针对性地排列“缺陷”，可以进一步提高能量吸收率，抑制裂纹扩展。 这种方法在抗撕裂纺织品、柔性电子外壳或用于组织再生的生物相容性支架方面具有潜在应用。从长远来看，该技术可以转移到陶瓷或金属材料上，赋予它们新的机械性能。 3D打印与超导相结合,生产单晶高温超导体的新方法 美国西北大学的一个研究团队与费米实验室合作，开发了一种利用3D打印技术生产陶瓷高温超导体的新方法。该工艺实现了单晶微观结构，而此前只有通过传统的制造工艺才能实现这种结构，这项新技术将实现新的磁体设计，从而提高性能，甚至有可能生产新一代超导射频腔，标志着超导材料在复杂几何结构中的应用迈出了重要的一步。 这种方法采用了两阶段工艺。首先，采用增材制造工艺生产由钇钡铜氧化物制成的陶瓷结构。然后进行顶部种子熔体生长工艺，在该工艺中施加钕钡铜氧化物单晶种子，选择性熔化该组件并缓慢冷却。这种受控的重结晶使整个组件的晶体结构与种子对齐，从而形成几乎单晶的结构。从长远来看，该工艺为制造更大、更高效的超导元件开辟了新的可能性，可用于粒子物理及其他领域。进一步的研究将探索如何同时使用多个原子核来叠加生成大体积的单晶结构。 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，GE已经使用voxeljet的VX9000成功打印出20个基准砂模，每个砂模的作业箱长度可达9.5米。这些砂模现已进入铸造阶段，将用于铸造发电机组大型金属部件。 VX9000的打印面积约为70平方米，用于打印风力涡轮机和水力涡轮机铸件的模具。在2023年，3D打印技术参考就报道了美国能源部公布的一项资助计划，Voxeljet和GE Research一同获得1490万美元的资助，开发VX9000粘结剂喷射砂型3D打印系统，并推动将其商业化商业化，计划生产近净成形 (NNS) 组件，从而显著缩短美国清洁能源转型的交付周期和生产成本。 VX9000的推出使其成为迄今为止世界最大的粘结剂喷射3D打印机，展示了增材制造技术如何能够扩展到前所未有的尺寸，同时保持精度和成本效益。 VX9000与VX4000对比 VX9000专为满足GE能源基础设施项目（尤其是涉及风电和水电涡轮机组件的项目）的严苛规格要求而定制，将用于生产名为Haliade-X的下一代风力涡轮机关键部件。 GE Haliade-X装有机械部件的海上机舱重达60多吨，VX9000的目标是将生产这种模型和模具所需的资助时间从大约十周减少到两周。这种新颖的制造技术有可能将水电总成本降低20%，并将交货时间缩短四个月。该项目还将包括使用粘结剂喷射3D打印机对16吨转子轮毂的生产进行优化，以及开发用于组装超过10吨的弗朗西斯转轮的机器人。为了帮助确保该项目的成功实施，相关方正在为当地劳动力发展创建先进制造课程，以培训和吸引工人了解这种3D打印制造技术的细节。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

5月20日，第23届中国国际铸造博览会（Metal China）在天津国家会展中心盛大开幕，北京三帝科技股份有限公司携大尺寸3D铸造解决方案参展。 2025全国铸造装备创新奖产品 2.5米3DP砂型打印机3DPTEK-J2500 获奖产品3DPTEK-J2500是三帝科技自主研发的工业级砂型打印机，具备2500×1500×1000mm成型尺寸及±0.3mm打印精度，适配电力能源、船舶泵阀、汽车等领域的大型铸件需求。其采用压电式喷墨技术、高分辨率喷墨系统及专用粘结剂配方，实现高精度、低成本大尺寸复杂结构铸件的一体化成型，避免传统拼接工艺的精度损失。通过数字化无模成型技术，可减少模具开发成本及废料排放，助力企业降本增效与可持续发展。 铸造前沿技术，无砂箱超大尺寸砂型3D打印 在5月19日举办的中国铸造协会年会“铸造前沿技术”论坛中，北京三帝科技股份有限公司3D装备营销部总经理姜庆杰发表《无砂箱超大尺寸3D打印铸造砂模技术与装备》主题报告，重点解析了公司在超大型铸件制造领域的技术突破。 三帝科技3D装备营销部总经理姜庆杰发表《无砂箱超大尺寸3D打印铸造砂模技术与装备》主题报告 针对航空航天、电力能源、船舶泵阀等领域大型铸件长期面临的效率低、成本高、质量不稳定等痛点，三帝科技推出3DPTEK-J4000无砂箱大尺寸3D打印砂型装备。该设备采用无砂箱柔性区域成型技术，支持局部打印，最大成型尺寸达4米，核心优势包括： 复杂结构一体化成型：通过高精度喷头与智能算法，实现薄壁、多维曲面及复杂内腔（如螺旋冷却水道）的一次性成型，突破传统工艺设计限制； 高效低成本：相较传统拆分铸造，生产周期缩短50%以上，以某1.25吨铝合金铸件为例，交付时间从60天压缩至15天； 经济性优化：设备成本对标2.5米级机型，开源材料工艺支持粘结剂与砂材按需调整，进一步降低综合成本。 4米3DP砂型打印机3DPTEK-J4000 同时，为满足多样化的市场需求，三帝科技基于30年的铺粉技术经验，自主研发从毫米级到米级全尺寸的3DP铸造砂型、SLS铸造砂型/蜡型系列打印机，可满足不同尺寸、不同材质产品的制造需求，以更低的单位成本和更短的交付时间，帮助用户最大限度地提高生产力。 1.6米、1.8米3DP铸造砂型打印机 SLS铸造砂型/蜡型打印机 在全国多地提供3D铸造服务 三帝科技独有的“SLS覆膜砂成型+3DP树脂砂成型”组合砂型制造工艺（工信部增材制造典型应用场景），可实现复杂结构零部件（大尺寸、薄壁、细小管路等）的高精高强度一体化铸造成型。 3DP砂铸工艺，免模具，支持大尺寸、复杂结构件的中小批量一体化成型。 SLS砂铸工艺，砂芯强度达4-6Mpa，精度0.1-0.2mm，适用于复杂管路、油路类产品。 SLS蜡型精铸工艺，免模具，实现薄壁、大尺寸、复杂结构产品的快速精密铸造。 三帝科技通过陕西咸阳、河北大名、河南平顶山、广西玉林、山东日照、河南林州、安徽铜陵等地的3D铸造工厂及打印服务中心，建立了全尺寸、多材料、全链路的快速制造服务能力，可为航空航天、电力能源、船舶泵阀、汽车、轨道交通、工程机械等领域的用户提供铝合金、铜合金、铸铁、铸钢、镁合金、高温合金、钛合金等材质的金属成品件快速研发试制和批量化生产，以及铸造砂型、蜡型3D打印服务等。 3D赋能铸造 三帝科技通过并购及自建铸造厂，打通“3D打印+铸造”工艺，形成可复制推广的示范模式，帮助传统铸造厂转型升级，实现绿色、智能、高端铸造，践行国家新质生产力发展要求。目前，三帝科技的3D铸造整体解决方案已在铸造生产中得到了成熟的商业化应用，率先引入3D铸造的铸造厂，已建立了绿色、柔性、高端的快速铸造能力，实现生产效率、产能、营收的翻倍增长，还显著提升了高端复杂铸件的生产效率和质量，拓宽了业务范围，增加了抢占市场先机的底气，成功转型为绿色快速铸造示范工厂。

气孔是金属增材制造中最基本的缺陷之一。但是，如果孔隙率是局部和专门控制的，它可以作为一个重要的技术特征。因此，局部控制的孔隙率将是激光粉末床熔融3D打印技术进一步应用的一个重要特征。 材料是各种现代高科技应用的关键技术。无论是用于冷却、传质（例如在化学反应器中）、通风还是作为过滤器，开孔材料都被广泛使用。在轻质结构、毛细管结构、通气或过滤器组件以及医疗植入物和组织工程中，材料孔隙率是必要的特征。多孔材料的另一个主要应用是两相热流体控制装置，如热管和蒸汽室。在许多应用中，多孔材料的设计是需要控制三个要素：有效孔隙半径、渗透率和孔隙率。 多孔材料制造最常用的方法是“烧结粉末”技术，颗粒混合物被压实并烧结在一起。然而，这种工艺制造的零件内部结构较为随机，会使零件的流体热行为不均匀。此外，几乎不可能制造出由固体和多孔材料组成的整体件。这限制了多孔材料的使用，并给包括多孔结构的设计带来了困难。原则上，SLM金属3D打印技术的使用可以克服这些问题，因为它可以完全控制多孔材料的整体结构。 通过对孔隙率的局部控制，能够在金属部件中生产梯度多孔结构到致密的实体，3D打印技术的应用范围得到了极大的扩展！一个问题，透气钢属于3D打印孔隙的有效利用吗？ #3D打印 #多孔材料  #孔隙

【直播亮点抢先看】Geomagic Design X-精准逆向的行业标杆 Design X 是业界功能强大的逆向工程软件，融合了历史树CAD建模与三维扫描数据处理技术，帮助用户高效构建可编辑、基于特征的CAD模型，完美兼容主流CAD平台（如 SolidWorks、Siemens NX、Creo 等）。 涡轮叶片设计革命，从极端挑战到极致性能 1. 极端环境，极致使命 涡轮叶片是发动机的“心脏”，在1600℃高温+超音速气流下工作，每片叶片承载的离心力≈一辆SUV！然而，材料损耗、冷却效率、气动设计等挑战，让传统设计举步维艰…… 2. 破局利器：三维扫描+逆向工程 ✅丝级精准重构：工业CT扫描穿透高温合金，精准捕捉内部冷却流道与表面气膜孔，1:1还原复杂叶型！  ✅正向设计赋能：在逆向建模时完美还原破损部位以及榫齿结构等设计意图，让“复制”升级为“超越”！   ✅黄金部件建模：通过多组叶片数据智能分析，提取平均面片模型，消除个体差异，提升性能极限。   制造的未来-CAD+扫描数据双引擎 ✨参数化实体建模：将扫描数据转化为可编辑的CAD模型 （支持Solidworks/NX/Creo），叶片厚度、扭转角一键调整！   ✨全流程兼容：从逆向建模到仿真优化，无缝对接现有设计体系，研发周期缩短60% ！  欢迎预约直播，探索如何用Design X打造极致性能的涡轮叶片！

近日，中车研究院联合北京工业大学王义朋教授团队、融速科技采用电弧熔丝增材制造（WAAM）技术，成功完成国内首件铝合金高速列车车头窗框结构件的试制。该结构件重约260kg，长度约2400mm，宽度约900mm，采用5087铝合金丝材打印成形，历时15天。 传统高速列车车头窗框结构件由5083铝合金板材减材加工制造完成，板材利用率仅为12.9%。为提高材料利用率，降低制造成本，中车研究院在位于北京长辛店的先进成形实验室，利用自主搭建的电弧熔丝增材制造平台，通过精确控制金属熔滴过渡与熔池流动，优化沉积路径和控制层间温度，抑制了铝合金沉积过程中层间未熔合缺陷，解决了大尺寸结构件成形过程中残余应力累积和变形开裂的难题，确保了铝合金构件打印精度和材料性能的一致性，实现了高速列车车头窗框结构件的高效一体化成形，力学性能优于标准要求。 这一突破性进展不仅验证了WAAM技术在轨道交通大尺寸复杂结构零部件制造中的可行性，更标志着我国在轨道交通装备大型构件增材制造领域迈出了关键的一步，为后续开展装车试验等系统验证奠定了重要基础。

3D打印眼镜框，是一个小众应用，还是一个细分赛道？是谁在背后支撑这个产业？ 对于眼镜来说，最重要的当然是它的功能性。各个品牌之间都相差无几，为什么有的却可以成为头部？因为除了纯粹的功能性，是否美观和具有吸引力才最重要，尤其是在当前人们更加在意物质体验的消费环境中。 从比利时Hoet、德国YOU MAWO、美国Breezm到中国BRAGi（佩极光学），无论是老牌眼镜品牌还是新玩家，都在依赖3D打印技术突破眼镜设计和制造的界限，以期在新的市场竞争中不被淘汰。即使这些国际品牌都有着不同的设计风格和目标，但有一个重要的共同点：他们的眼镜产品都使用了EOS的3D打印技术。 被多国知名眼镜品牌青睐，EOS在35个国家开展业务 EOS是全球3D打印行业的领导者，提供一系列工业级金属和聚合物3D打印机以及适合不同行业使用的专业材料。目前，EOS在全球35个国家开展业务，在欧洲、亚洲和北美设有多个区域办事处，并在非洲、澳大利亚和南美设有销售合作伙伴。庞大的服务网络让世界各地的眼镜品牌都可利用其先进的3D打印技术在有限的眼镜市场中打造差异化产品。 EOS聚合物业务开发经理Dave Krzeminski表示：“EOS是一家领先的增材制造解决方案提供商，非常重视打印部件的精度、部件间的一致性以及打印机工作的稳定性，这些都是眼镜品牌的需求。”而3D打印技术正在颠覆眼镜行业有几个关键原因——3D打印技术能够实现眼镜产品特殊结构设计和制造、可持续性以及定制性。 突破设计界限，打造差异化产品 比利时Hoet公司自1989年成立以来，一直利用尖端技术生产眼镜。该公司表示，我们选择增材制造来制作新的眼镜框有三个原因：我们能够以标准技术无法实现的方式进行生产。可以在不增加成本的情况下生产各种尺寸。而且这是一项绿色技术，由于其灵活性，可以明显减少能源和材料的消耗"。 该品牌采用EOS金属3D打印机（特别是EOS M 290）生产了其Hoet Couture钛合金镜框，集成了具有晶格结构的特殊设计。该品牌董事总经理Patrick Hoet表示：“增材制造已经在许多应用领域证明了它的价值，通常被看中的是该技术能够制造功能部件，但对于眼镜行业来说，这项技术所提供的设计可能性才是我们决策的关键。” 使用EOS M 290制作的钛合金蜂窝结构眼镜框 Hoet使用EOSTi64作为核心材料。钛合金极高的柔韧性，强度高且密度低，广泛应用于眼镜行业。相关生产商表示，"EOS的优质服务，尤其是其快速、专业的应用建议，让我们对其深信不疑。其亲力亲为的态度、快速的反应和领先的技术，再加上出色的生产系统，形成了一套完整的方案。 按需批量生产，不断推陈出新，保持走在潮流前端 传统眼镜的大批量生产带来了眼镜的经济性，但生产出来的眼镜通常有30%-40%滞留在批发商或零售商那里无法卖出，这自然不是生产商愿意看到的。而3D打印技术则允许眼镜品牌生产数量更有限的镜框，甚至可以按需生产。这不仅减少了未售出产品造成的浪费，还能让设计师更快地将新设计推向市场，并大大降低风险。随着眼镜潮流的快速变化，能保持走在潮流前端是一个巨大的优势。 美国Breezm自从采用EOS 3D打印技术后，大幅缩短了产品上市时间，从原来的6个月缩短到仅几周，按需交付定制订单，实现了60%的年销售额增长，售出60000多副眼镜。同时，该公司Breezm实现了更多的设计可能性，包括80种独特款式和5种颜色选择，从而在市场上脱颖而出。 该公司采用EOS FORMIGA P110和PA 2200来应对定制和速度方面的挑战。与其他颜色选择有限的增材制造解决方案不同，EOS可为Breezm提供多种颜色的镜框。由于采用了白色基底材料，经过3D打印后，所有部件都呈现出均匀的白色表面，可实现100多种色彩后处理。EOS技术的精确性确保了每个客户的完美匹配，而小批量生产的灵活性也消除了大量最低订单的需要。 此外，如可持续性发展也是眼镜品牌选择3D打印技术的一个重要原因。与注塑成型的镜框相比，3D打印在可持续发展方面的优势主要体现在，它最大限度减少了材料浪费并消除了对模具的需求，可以实现更灵活的生产。 德国品牌YOU MAWO与EOS、Fraunhofer EMI合作，对其3D打印眼镜进行了全生命周期分析（LCA）。研究发现，3D打印眼镜在从人体毒性到臭氧消耗都比传统的醋酸纤维镜架更具可持续性。其中，YOU MAWO的镜架被发现比传统眼镜的碳足迹低58%，产生的废物减少了80%。YOU MAWO常务董事兼销售主管Sebastian Zenetti表示：“我们正在与EOS一起创造定制3D打印眼镜的未来，EOS技术令我们信服，因为它符合我们的高质量、低废品率标准。” 定制眼镜，稳定的质量和效率最重要 大多数#3D打印眼镜 品牌都提供一定程度的定制服务，依靠面部扫描和数字设计参数为客户提供定制产品。中国品牌佩极光学将三维扫描、参数化设计、3D打印技术融入眼镜的定制，并将此作为其商业模式。在制造方面，佩极光学使用EOS的FORMIGA P 110 Velocis系统和成熟的PA 2200材料。 佩极光学相关人员表示，定制眼镜业务最终要的是质量和效率，因为任何不稳定的因素都会造成交付的延迟，从而降低客户的满意度和消费体验。该品牌深入比较了世界各地不同供应商的技术，EOS的设备稳定性保证了产品的高效交付。 而且，EOS在部件质量和表面光洁度方面同样具备优势。其设计师表示，“在每个制造周期中，框架和支架之间的配合都非常好，而且几乎不存在与技术相关的台阶效应。此外，PA2000这种材料允许多种表面处理工艺，包括着色。眼镜框的白色纯度也非常重要，在这方面，EOS表现出色。"EOS设备出色的稳定性，助力佩极光学在短短几个月内生产交付了超过3万多副定制化眼镜，其业务已扩展到多个国家。 除中国品牌，美国公司Breezm也开发了通过集成3D扫描、AI数据和EOS聚合物3D打印来制作定制镜框的工作流程。Breezm首席执行官表示：“EOS技术不仅使我们能够满足而且超越客户的期望，在很短的时间内提供量身定制的眼镜，得益于EOS技术，我们的眼镜生产比以往任何时候都更快、更高效、更个性化，使我们能够提供业内最佳的客户体验。” END 得益于3D打印技术从原型到最终产品制造的不断进步，全球眼镜行业3D打印市场正在迅速扩张。3D打印技术参考查询到，2024年眼镜领域为3D打印行业创造了2.68亿美元的收入，到2029年则可能突破8.29亿美元。受益于3D打印技术的适应性和效率的终端产品包括太阳镜、安全眼镜和老花镜等等。 EOS也认为3D打印技术在镜框生产领域将继续增长，同时也看到了其他特殊领域更大的发展潜力，#EOS 的增材制造方案为多家新兴眼镜品牌迅速推向市场并取得商业成功提供了巨大助力，正在该领发挥重要作用。

3D打印可以高效生产结构-性能集成的铝合金部件，满足了航空航天和汽车工业长期需求。然而，高强度铝合金具有高开裂敏感性，实现高强度铝合金的近全致密增材制造仍然是重大挑战。 3D打印技术参考注意到，来自中科院金属所的研究人员于近日取得新突破，他们通过LPBF工艺设计并制备了一种Al-Fe-V-Si-Sc合金。LPBF过程中极高的冷却速率和热梯度促进了特殊分级异质结构的形成。位于熔池中心的非晶/晶体复合结构以及存在于熔池边界的纳米级析出物可以为该合金提供强化，使其在室温和高温下都呈现出超高强度。 研究人员使用优化的工艺参数3D打印预合金Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si-0.3Sc粉末，相关检测未发现明显的裂纹、未熔合等冶金缺陷，材料的致密度达到了99.9%，成功制造了无裂纹和接近全致密的合金样品。 样品在325°C下人工时效2小时后空冷，通过显微硬度和拉伸试验评估3D打印铝合金的机械性能。结果显示，热处理样品的不同区域的显微硬度与已报到的同类合金相比得到明显强化。究其原因，是因为LPBF过程极高的冷却速率（∼105–107K/s)，在合金内诱导形成了多尺度相，有利于抑制裂纹的萌生并阻碍其扩展，从而提高合金的变形抗力。 (a) 在不同热输入条件下高速相机拍摄的熔池堆叠图像。(b) 用最佳参数制造的热处理样品的3D显微组织图像。(c) 复杂结构样品的宏观图像。(d) 与BD平行的热处理样品的SEM图像。局部放大的SEM图像：(e) 熔池中心和(f) 熔池边界。(g–i) 与BD平行的热处理样品的EBSD结果：(g) 逆极图（IPF）图，(h) 晶界分布和(i) 核平均旋转（KAM）图 3D打印的Al-Fe-V-Si合金铝合金在20°C到400°C范围内表现出优异的机械性能。不同温度下样品的应力-应变曲线显示： 在20°C时合金表现出超高的强度，抗拉强度为865±11.5MPa，屈服强度为649±17.5MPa。这些数值超出了多种LPBF铝合金已报道的数值。 样品的强度随温度变化，与其他3D打印耐热铝合金相比，该合金在不同温度下表现出更高的抗拉强度。 在300℃时的抗拉强度和屈服强度分别为463MPa和431MPa； 在400℃时的抗拉强度和屈服强度分别为225MPa和191MPa。 (a) 熔池中心和边界处的硬度分布。(b) 不同温度下的工程应力-应变曲线。(c)不同3D打印铝合金在室温条件下抗拉强度与延伸率对比 (d) 不同温度下多种3D打印铝合金的抗拉强度对比 因此，通过合金化Sc并充分利用LPBF工艺的特性，研究人员开发出一种具有超高强度和耐高温的铝合金。热处理后的LPBF Al-Fe-V-Si-Sc合金的超高强度可以归因于多种强化机制，包括Orowan、过饱和固溶体、高密度原子团簇、高密度位错和HDI硬化。同时，成功制造了具有复杂晶格结构的典型零件，表明该合金具有良好的打印性能，该合金的断裂延伸率可能会是日后需要改善的重点。 推荐：Ultrahigh strength heat-resistant Al-Fe-V-Si-Sc alloy fabricated by laser powder bed fusion