据惠普与市场调查机构3dbpmResearch进行的最新研究发现，自多射流熔融技术（MJF）推出以来，已交付的零件数量超过了6000万个，在过去15个月里，用户对这项技术的需求呈指数级增长。制造业的数字化转型成为加速这一现象的重要因素，随着3D打印对制造数字化和行业颠覆产生的影响，100%的被调查对象认识到能够进行按需生产的能力成为数字化制造的最大驱动力；而96%的受访者认为，增材制造有助于他们更快的将产品推向市场。 参与调查的欧洲零部件制造商中有63%将在未来12个月内投资10-100万欧元用于数字化生产。惠普3D打印业务全球负责人表示，在制造业数字化转型的过程中，未来的领先公司将是那些利用软件、数据、人工智能和数字制造来重塑产品的公司，3D打印正在为跨行业创造全新的机会，其固有的优势有助于循环经济的实现，这是当今制造企业的重要推动力。 增材制造是工业制造过程数字化的一项关键技术，大多数受访者(96%)认为数字化是几乎整个制造过程的必要条件。据报道，在工业零件制造过程中使用增材制造能够使生产的组件更具成本效益且能够以更快的速度制造更好的产品。接受采访的英国和德国工业零部件制造商正在计划对数字化和增材制造进行最重大的投资，50%的英国和40%的德国受访者表示他们打算在未来五年内投资超过100万欧元。 3D打印不再仅限于生产工具和小批量零件，实际上，随着当今3D打印技术的发展，以惠普为代表的粉末床粘结/熔融技术正在使3D打印生产的级别由小批量过渡到中型量产，在某些情况下，甚至可以达到20万个最终零件的大批量生产。 研究报告以以2020年10月发布的惠普数字制造趋势报告的调查结果为基础，对欧洲的关键驱动因素、投资策略和国家特定趋势进行了更广泛的分析。 欧洲工业零部件制造商一致认为迫切需要加强数字化生产• 100%的受访者认识到数字化生产的重要性。• 70%的受访者表示，数字化制造工作流程的主要驱动力是按需生产零件的能力。• 63%的受访者预计在未来12个月内将花费超过10万欧元用于制造流程的数字化。• 61%的受访者表示，可持续性与其制造工作流程数字化相关或非常相关。增材制造正在颠覆工具的制造方式•超过95%的受访者表示，增材制造是他们当前制造工作流程中数字化的相关技术。• 91%的受访者表示他们使用增材制造来制造工业工具（包括夹具、固定装置和模具）。这些工具用于通过非增材工艺生产更多零件，其他相关类型的零件包括机械臂末端工具和自动化系统组件。•52%的受访者使用增材制造来制造完整的成品增材制造增强了零件功能和生产灵活性• 96%的受访者表示，增材制造帮助他们更快地将产品推向市场。• 91%的受访者表示，按需生产零件的能力是3D打印的主要优势。• 79%的受访者表示，增材制造帮助他们应对因疫情造成的生产挑战。欧洲工业零部件制造商对增材制造未来的增长充满信心•超过95%的受访者预计增材制造的使用将继续增长。• 83%的受访者可能会在未来12个月内投资扩大其数字制造能力。其中65%的投资将包括增材制造。• 92%的受访者可能会在未来五年内投资扩大其数字化制造的能力。其中77%的投资将包括增材制造。 近年来，中国制造业数字化转型趋势也已逐渐形成，潜力广阔。据惠普《数字制造趋势白皮书》，94%的中国受访者视3D打印为传统制造业的可行替代方案，89%的中国受访者认为3D打印可以对传统制造业起到支持和补充作用。创新能力的提高是受访者常提到的3D打印使用优势，值得一提的是，6%的受访者都想了解批量定制带来的新局面，并认为如果3D打印/增材制造能定制零部件，他们的业务就可以进行批量定制。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.ExOne服务中心已交付超200万件粘结剂喷射金属3D打印零件 2.金属和塑料废料皆可回收再利用！3D打印循环制造链条更加完善 3.提前布局MES，迎接增材制造批量化生产的时代 4.GE公司的新尝试：采用金属3D打印代替铸造，发现成本更加经济

ExOne是粘结剂喷射3D打印技术的领导者，据外媒最新消息，ExOne服务中心所交付的零件数量已经超过200万件。该机构的使命是让客户在决定购买本公司设备之前，先为他们的设计尝试金属粘结剂喷射3D打印。 ExOne服务中心成立于2005年，目前拥有28台金属3D打印机，可以7*24小时不间断运行，包括两台最新的X125Pro系统，专用于316L和17-4PH的不锈钢零件。 已交付的零件涉及多种类型的材料 基于在粘结剂喷射领域的多年经验，ExOne推出了 Triple ACT粉末高级压实技术，旨在保证金属粉末在铺送粉过程中均一稳定，为获得高密度、精度和可重复性的零件提供保障。ExOne X125Pro专为大批量生产而设计，成型尺寸为400 x 250 x 250mm，目前专门用来打印17-4PH 和 316L。该中心还配备十几台脱脂烧结炉，全新的Elnik MIM3045 脱脂烧结炉的炉膛尺寸为420 x 460 x 610mm，可提供适用于各种材料的氢气、氩气、氮气和真空处理气氛。该设备使ExOne能够为希望采用粘结剂喷射进行大批量生产的客户展示生产操作过程。 ExOne Triple ACT粉末高级压实技术 ExOne目前可打印的金属材料还包括304L、M2工具钢、Inconel718、6061铝、铜等。该公司最受欢迎的材料是一种金属基复合材料420i，由60%的420不锈钢渗入40%的青铜制成。该材料非常耐用，多被用于工业和模具应用，例如塑料注射成型和吹塑成型。此外，它是消费品（例如珠宝）中最受欢迎且成本较低的材料选择。另一种金属基复合材料316i，由60%的316不锈钢和40%的青铜渗透而成，该材料易于加工，具有增强的耐腐蚀性能。 ExOne X125Pro 3D打印机 Elnik MIM3045 脱脂烧结炉 ExOne 的粘结剂喷射工艺已对20多种金属、陶瓷和复合材料进行了认证。这些材料中有一半以上是单合金金属，例如17-4PH、316L、304L、M2工具钢、Inconel 718等。最近，ExOne宣布已成功实现6061铝合金成型，同时正在与一家全球医疗器械公司合作，可快速获得钛的合格资质。除此之外，ExOne还能够根据应用定制孔隙率水平，以满足不同行业的需求。 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.具备粘结剂喷射技术成型潜力的金属和非金属材料超过40种 2.金属粘结剂喷射3D打印：在尝试使用该技术时须考虑整个工艺链 3.基于粘结剂喷射和SLM的金属3D打印性能对比分析 4.最新：ExOne、DM同时宣布突破铝合金粘结剂喷射3D打印

由于在电子设备、热管理系统和航空航天工业以及电动汽车等许多应用领域的广泛潜力，高纯铜的3D打印得到了广泛研究。然而这种材料并没有像其他金属那样获得广泛的应用，其原因在于纯铜的3D打印有几个重大的加工挑战需要解决。 由于铜的高导热性，熔体区域散热迅速，局部热梯度大，容易导致分层、卷边和零件失效；而且，铜对氧化具有高敏感性，需要对其3D打印工艺进行特殊处理；此外，纯铜还是一种高反射金属，传统的SLM技术难以对其进行加工。然而，纯铜的3D打印工艺探索并非停滞不前，而是接连取得实质性进展。本期，3D打印技术参考汇总纯铜的3D打印工艺种类。 基于粉末床熔融技术的纯铜3D打印 纯铜的3D打印工艺最开始由激光粉末床打印开始探索，由于纯铜对主流的SLM用激光器的波长具有很高的反射率，不仅不容易熔化，甚至有可能损伤打印机光学器件；通常，基于常规激光器打印纯铜，不得不更改设备结构，配备更高功率的激光器等。因此，基于传统SLM技术的纯铜3D打印发展的始终不尽如人意。 真正的转机是绿激光和蓝激光的发展。纯铜对515nm绿激光的吸收率接近40%，对450nm蓝色激光的吸收率则达到65%，分别相当于常规SLM用红外激光的8倍和13倍。随着对短波长高功率激光器开发的克服，采用SLM技术进行纯铜3D打印开始出现转机。 2017年，Fraunhofer激光技术研究所表示正在探索采用绿激光进行纯铜3D打印；同年，日本岛津推出了100w的高功率蓝光二极管激光模块，并采用它进行了纯铜的3D打印。但对于这两家机构，目前尚未看到有专用的SLM设备推出，Fraunhofer则表示未来将创造一种可靠的用于单模操作的高质量激光器，稳定输出最大功率达400w的515nm波段激光。真正的商业化是在2018年，通快推出了第一款绿激光SLM打印机，该设备配备波长为515nm的TruDisk1020绿光激光器，打印零件铜含量高于 99.9％，实现了100％IACS的电导率和99.9％的致密度。该设备将亮相今年上海TCT 3D打印展。 通快采用绿激光3D打印的纯铜器件 除激光粉末床熔融技术外，电子束对纯铜3D打印也具有优势，不过该工艺打印的零件表面质量方面表现不佳，这为铜感应线圈等应用的后处理带来不便。 本部分上传资料：通快、EOS纯铜材料数据表及设备资料。 基于粘结剂喷射技术的纯铜3D打印 理论上，能够用于金属注射成型的材料均可采用粘结剂喷射工艺成型。然而，该技术的代表型企业Exone在很长时间内推出的官方认证材料却只有17-4PH、304L、316L、M2工具钢等等，纯铜也一直未能出现在同技术类型公司的材料清单中。 几种纯铜3D打印工艺特点对比 实际上在采用粘结剂喷射技术成型纯铜之前，已经有学者采用SLS技术对铜和PMMA的粉末混合物进行了研究。PMMA作为中间粘结剂，在激光扫描过程中融化来粘结铜粉形成生坯，之后再进行脱脂烧结处理。这种方式其实与粘结剂喷射技术的过程类似，都是先将铜粉成型出零件的形状，只是方式不同。研究人员发现，这种间接的SLM过程，纯铜的致密度远低于理论密度（约77-78%），孔隙较多，且脱脂过程产生的杂质被留在了材料内部。 无论对于金属注射成型、粘结剂喷射还是激光烧结，合理的粉末粒度分布、粘结剂的选取和脱脂工艺的控制对于纯铜的成型来说都是关键因素。相比激光烧结，粘结剂喷射技术更容易控制粘结剂的含量，这避免了前者铜粉一次掺入粘结剂而造成的固定比例问题，在工艺调节和研究过程中更加灵活。 不同3D打印工艺制造纯铜零件的性能（参考） 此前，国外研究人员使用Exone的设备已经进行过纯铜材料的研究，但所制备的材料致密度和其他性能都不高，且需要经过热等静压处理才能实现致密化（且只有烧结密度超过90%才有必要）；同时也发现，粉末的粒度分布、墨水成分等都是影响制件性能的关键因素。今年2月，Digital Metal宣布推出纯铜3D打印材料，成为第一个为粘结剂喷射3D打印系统提供官方认证的纯铜材料和工艺的设备商。根据该公司公布的数据，通过粘结剂喷射技术成型的纯铜致密度为96.6%，铜纯度为99.9%，然而并不知晓该公司的后处理工艺是否也包含了热等静压。 Digital Metal粘结剂喷射3D打印成型的散热器及扩音器天线 本部分上传资料：纯铜的粘结剂喷射成型研究；Digital Metal粘结剂喷射成型纯铜的性能数据。 基于熔融挤出技术的纯铜3D打印 2020年2月，Markforged宣布推出纯铜3D打印丝材和工艺，并成功应用于散热器和汽车制造领域。2020年12月，Desktop Metal推出了基于其Studio桌面3D打印系统的纯铜材料及工艺。 Desktop Metal打印的纯铜电机座和螺旋换热器，均具有内部冷却通道 与粘结剂喷射技术一样，基于熔融挤出的金属3D打印都需要脱脂和烧结。Desktop Metal声称，新推出的纯铜材料致密度可以达到98%，能够制造具有复杂几何形状和内部通道的零件，借助其Fabricate软件可自动执行复杂的冶金过程，从而生产出密度和特征精度均与铸造相似的高质量零件。 本部分上传：Markforged、Desktop Metal纯铜材料数据表。 基于数字光处理（DLP）技术的纯铜3D打印 2021年3月，美国Holo公司宣布推出基于DLP技术的纯铜3D打印材料。采用该公司专有的PureForm技术，利用高分辨率光学成像仪对纯铜粉和光敏树脂混合而成的浆料进行3D打印，并结合已经非常成熟的金属注射成型（MIM）后端工艺，对打印后的生坯进行脱脂和烧结，最终生产出高性能零件。 Holo公司的专有浆料材料特性 Holo公司的浆料具有极佳的分散性，在打印过程中可形成均匀的层厚，打印机可在不到10s的时间内固化新层。目前，Holo通过DLP+脱脂烧结工艺成型的纯铜的致密度平均为96-98%，足以达到大块铜95%的导热率和导电率。此外，该工艺还可能会减少激光打印产生的裂纹问题。 Holo 3D打印的纯铜零件 基于已经成熟的工艺，Holo着重于散热器件的开发与制造，而不是销售3D打印机。其目前的一条试验生产线每月可生产20000个纯铜小零件，并希望每年生产数百万个铜散热片零件。 END 在电子元器件飞速发展的今天，热损耗与热安全问题日益凸显，设计紧凑、高效、一体成形的散热器具有重要的应用空间，而这些特征正是3D打印相比传统加工技术最大的优势。 除热管理系统和热交换装置外，纯铜3D打印还可用于射频阴极和感应加热线圈等。对于不复杂的器件，纯铜3D打印可能并没有特别的必要，其发挥作用的空间还是在于产品开发、特殊结构制造等方面。 当前，纯铜3D打印的工艺其实还有其他种类，但大都局限于少量公司取得了突破，仍有极大的发展空间，这与激光、材料和后处理技术的研究和发展密切相关。 注：本期资料均已上传qq群（共五份）。欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.南科大：金、银、铜等典型高反射材料的激光增材制造 2.ExOne、DM同时宣布突破铝合金粘结剂喷射3D打印 3.铝和钛：航空航天增材制造的绝佳选择 4.纯铜3D打印新工艺：采用DLP工艺实现99.99%的材料纯度

桌面金属3D打印的代表企业主要有Markforged以及Desktop Metal，这两家公司推出的产品在长时间内引领了整个桌面金属3D打印市场。对于这种间接金属3D打印技术，脱脂和烧结是两大重要任务，而脱脂的方法则根据有机粘结剂的组成成分不同会针对性的采用热脱脂、溶剂脱脂、催化剂脱脂或者多种脱脂方法相组合。脱脂是从坯件外部逐渐向内部扩散的过程，整个过程相当漫长，成为困扰业界多年的问题。而脱脂工艺的快慢也造成了如今MIM行业的产品代际，放之于间接金属3D打印，也同样面临该问题。 全亚洲最大的3D打印技术专业展览会-TCT亚洲展即将于5月26日-28日，在上海虹桥国家会展中心举办。作为本次展会的大会赞助商，Raise3D上海复志将会在今年的TCT上发布“全球第二代桌面级金属3D打印解决方案。 图 | 复志展台 该款解决方案由Raise3D和BASF合作开发，与目前市面上的第一代桌面级金属3D打印机不同，该产品采用当下MIM行业最先进的一步脱脂法—催化脱脂，避免了产品容易发生变形和尺寸精度控制困难的弱点，能生产较大尺寸的打印零部件；同时脱脂时间更短，降低了成本，兼容现有的MIM工艺，可直接利用目前的国内手机供应链，实现规模化生产。这也意味着，Raise3D新推出的桌面金属3D打印解决方案可与当前MIM行业无缝衔接。 而当前Desktop Metal和Markforged所采用的脱脂方法是溶剂脱脂，作为上一代脱脂工艺，溶剂脱脂时间长，不仅拉长了整个产品生产周期，还制约着可生产产品的壁厚或者尺寸，使得基于该工艺的技术只适合成形尺寸小、壁薄且厚度均匀的零部件。而脱脂工艺的不同，依赖于3D打印线材中的粘结剂成分。 Raise3D的金属3D打印样品 巴斯夫推出的Ultrafuse 316L线材由超细不锈钢粉和聚合物混合而成，而催化脱脂工艺也正是由巴斯夫发明。与标准热塑性线材相同，其线径分为1.75mm和2.85mm两种，在打印过程中线材内的聚合物充当粘结剂，打印完成的部分称之为生坯。其中的主要聚合物成分在催化脱脂过程中会被除去，剩下的部分则由纯金属颗粒和残余粘结剂组成，接下来会在稍低于金属熔点的温度下进行烧结形成最终的金属零件。 BASF金属3D打印线材 Raise3D部分金属打印展示样件 Raise3D部分金属打印展示样件 根据3D打印技术参考的资料调查，Markforged金属3D打印线材的粘结剂成分为蜡和树脂，其中金属粉末和粘结剂的组分比例为60:40，而Ultrafuse 316L的金属含量则达到了90％。 高金属含量意味着降低了产生缺陷的风险、提高了成功率。巴斯夫采取了一些措施来确保在生产过程中均匀分布金属颗粒，使每个粉末颗粒都可以被一定量的聚合物包裹。这对于减少挤出过程中的不均匀流动、提高表面质量和可靠性具有重要意义。此外，高金属含量也意味着具有更高的性能，3D打印技术参考对比了Ultrafuse 316L与Desktop Metal 316L不锈钢的性能数据，发现前者在拉伸强度、断后延伸率和致密度方面均优于后者。 Desktop Metal、巴斯夫及MIM标准下的316L性能数据 Raise3D是一家位列国际第一阵营、处于高速发展的国际化公司，与多家国际知名品牌建立合作，并成为BASF金属3D打印线材大中华区的独家代理。为发展金属3D打印技术及其他先进3D打印工艺，该公司已有上市计划。 扫描下方二维码，现在预约参观立享50元门票优惠！ 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.预见2021：《2021年中国3D打印材料产业全景图谱》 2.杨永强教授演讲：金属增材制造技术的进展及展望 3.金属粘结剂喷射3D打印：在尝试使用该技术时须考虑整个工艺链 4.2020年全球3D打印市场规模（设备、材料、服务）发展情况

Voxeljet(维捷)既是砂型和高分子粉末材料粘结剂喷射3D打印设备的生产商也是主要的服务提供商。2020年，Voxeljet基于其欧洲服务中心运营的所有3D打印建造平台，交付了13.1万个3D打印零件，如果堆叠起来，其高度将达到604米。 生产这些零件的总机器运行时间为32000小时，相当于1333天或3.7年的打印时间，总共消耗的材料重量达到750吨。 Voxeljet在2020年的服务总量展现 大约三分之二的零件采用呋喃树脂基粘合剂3D打印砂型，其他则使用酚醛树脂基粘合剂3D打印塑料（主要是PMMA）。Voxeljet的3D零件按需服务包括从聚合物原型、功能零件、金属铸件的模具和型芯到中小型零件和砂型系列的外包工业生产。 这家德国公司在增材制造方面积累了超过20年的经验，其在德国提供按需服务的年生产能力超过470万升。此外，Voxeljet目前还在美国和中国设有服务中心。 基于Voxeljet 3D打印砂型铸造的零件 Voxeljet为铸造用砂、塑料和陶瓷打印开发的体素级粘结剂喷射成型工艺是一种强大的3D打印技术，可以通过动态在线喷墨技术获得受控效果，实现传统工艺无法达到的精度。这种体素喷射3D打印系统依赖特别开发的打印头可实现7*24小时不间断工作。 粘结剂喷射3D打印在砂型制造方面具有强大的优势，仅使用粘结剂和专门匹配的铸造用砂，即可无需其他工具实现模具和型芯制造，快速灵活且具有经济价值。目前，Voxeljet推出有从300x200x150mm³到4000x2000x1000mm³特大型的多种打印机，铸造量最大可实现80吨。 Voxeljet3D打印PMMA叶盘 PMMA可用于塑料精密铸造，这些丙烯酸塑料具有出色的燃尽性能，可用于中小批量生产复杂的几何形状，而无需进行昂贵的模型生产，Voxeljet可打印的PMMA尺寸最大可达1000x600x500mm³。 目前，Voxeljet已经成为该技术领域最为领先的厂商。国内同技术领域，宁夏共享集团在铸造3D打印产业化应用方面实现了国内首创，攻克了材料、工艺、软件、设备及集成等技术难题，关键技术指标达到国际先进水平，并建成了世界首个万吨级铸造3D打印智能工厂，成为国内铸造3D打印产业化应用的“领跑者”。 欢迎转发v主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.年消耗5.4吨钛合金，成功用于陆、海、空、太空的金属3D打印解决方案 2.美国防部授予ExOne粘结剂喷射3D打印移动方舱制造合同 3.GE 增材：连续增材生产是一场马拉松，而非短跑冲刺 4.共享视觉：当粘结剂喷射3D打印遇上文物保护和艺术品创作

三星堆遗址祭祀区新一轮的考古发掘，引起了社会广泛关注，五千年的文明不知要带给我们多少惊喜，而在此次的发掘过程中首次使用了3D打印技术提取文物。本期，3D打印技术参考介绍的重点包括借助3D打印提取文物的过程，以及该技术在文创方面的可行性分析。 国内首次使用3D打印技术提取文物3月20日，考古工作者宣布在三星堆遗址新发现6座三星堆文化“祭祀坑”，现已出土金面具残片、巨青铜面具、青铜神树、精美牙雕残件等重要文物500余件。同时，3号坑也发现了迄今为止三星堆出土规模最大的一件青铜器——大口尊。 该大口尊长度约70厘米，尺寸大，强度弱，文物一碰即碎。通过前期方案讨论，决定采用3D打印技术提取大铜尊。据了解，此前考古和文保工作中都尝试采用过3D打印技术，但这是首次使用3D打印技术进行文物提取。 工作人员首先使用3D扫描仪对文物进行扫描及周边数据收集，然后通过3D打印机打印出文物的模型，根据模型生成硅胶体的保护套，将硅胶覆盖在文物表面对文物进行保护。提取现场，考古人员用硅胶体保护套贴合在文物上后，外面还要再包裹上厚厚的保护层，放在专门的套箱中。 大口尊中全是泥土，器物本身加上泥土，再加上保护套，总重量超过200斤。考古队员利用考古发掘舱中安装的先进航架系统，深入到1米多深的坑中提取文物。经过编号、登记，文物才能离开考古发掘舱，通过专门运送车送入文物研究保护中心。 3D打印的大口尊原型和倒模硅胶 实际上，提取过程对3D打印技术的应用，也仅此而已，但看似简单，却科技含量十足，它包括了三维扫描、建模、3D打印、倒膜一系列过程。随着科技的发展技术的革新，3D打印作为一种便捷、高效和真实的数字化快速成型技术，在各行业得到了广泛的应用。尤其在古文物修复或重建方面，3D打印技术正发挥着独特的技术魅力。 3D打印在文创方面的可行性分析 文创作品已经成为各大博物馆的一张重要名片，从故宫口红到敦煌壁画拼图，馆藏的各种文物从过去的“高冷”开始慢慢变得“亲民”，文创作品拉近了文物和普通民众之间的距离。近些年来，3D打印和三维扫描逐渐应用到了文物保护和文化传播领域，并发挥了重要作用，而文创作品的直接3D打印却鲜有听闻。接下来，3D打印技术参考来对几个很有意思的文创作品能否采用3D打印制造进行可行性分析，希望能为这项技术在文创作品领域的应用提供思路。 大金面具——双耳面具杯，与3D打印 此次出土的金面具备受关注，面具宽约23厘米，高约28厘米，值得注意的是，其形制与金沙遗址博物馆的金面具极为相似，后者长20.5cm，宽10.4 cm，高10.7 cm，厚0.08 cm。金面具整体呈立体脸谱，系在模具上捶揲成形，眼睛、鼻子、嘴巴、耳朵则采用剪切而成。具有重大的历史、艺术和科学价值，是研究商周时期成都地区古蜀文明、金器加工工艺、青铜文明以及四川盆地与外地文化交流的重要实物资料。 商周大金面具 双耳面具杯 金沙文创以金面具为创作灵感，经过略萌化后形成晶莹的双耳玻璃杯，面具双耳变成方便执握的杯柄，耳上纹饰源于金沙铜虎，杯底烫金“太阳神鸟”纹。金色与玻璃晶莹交相辉映，熠熠生辉。从设计的角度来说，最为关键的是将多元素融于一体，由金沙文创和西华大学一名教授联合设计而成。面具杯采用全手工吹制，需要等待15-20日的制作周期，而采用3D打印，则不需要等待这么久。 双耳面具杯 当前，玻璃的3D打印工艺已经获得很好的发展，有企业已经在生产光学镜片。主流的玻璃3D打印工艺有熔融挤出和光固化两种。 玻璃的光固化3D打印过程 3D打印的玻璃零件 关于金面具的文创作品还包括文物复制等其他类型，可以涉及直接金属打印或者3D打印熔模铸造工艺。 光固化3D打印的金面具原型 金面具文创指环（可直接金属打印也可3D打印+熔模铸造） 皇后之玺—玉玺交通卡，与金属3D打印 这枚玉印印钮浮雕一只螭虎，印面刻有“皇后之玺”四字，它是迄今仅见的汉代一枚皇后官印。玺长2.8cm、高2cm，重33g。螭虎造型之生动，玺文字体之规整大气，雕琢技法之娴熟，都是罕见的。 西汉皇后之玺 长安通公司与陕西历史博物馆联合推出了玉玺形状的印章交通卡，它是以西汉皇后之玺为原型缩小比例打造，采用多种特殊工艺，突出文物质感，小巧玲珑，携带方便。 皇后之玺文创作品——印章交通卡 从3D打印的角度来说，印章底部的字样及周围的纹饰可以实现个性化定制。同时，这样个性化的设计所造成的制造成本并不会增加太多。在材料方面可以使用树脂、陶瓷、青铜，结合所用到的技术可以完美体现设计细节。这枚小纪念品有强大的实用功能，使用它可在北京、上海、天津、西安等225个城市乘坐公共交通工具。 极致盛放设计，铂力特打印的青铜汉钮▪龟 太阳神鸟金饰——吊坠、耳钉、徽章，与蜡模3D打印 商周太阳神鸟金饰整体为圆形薄片，外径12.5厘米，内径5.29厘米，厚度0.02厘米，重20克。图案分内外两层，内层等距分布十二条旋转的齿状光芒；外层由四只神鸟逆时针绕太阳飞翔，是古蜀先民深邃的哲学宗教思想、丰富的想象力、非凡的艺术创造力和精湛工艺水平的完美结合。2005年8月16日，“太阳神鸟”金饰图案被公布为中国文化遗产标志。 商周太阳神鸟金饰 金沙遗址博物馆以此为基础开发了书签、吊坠、耳钉、徽章等产品，样式精美。 “太阳神鸟”耳钉 当然他们所采用的还是传统的制造手段。从3D打印的角度来说，可以采用直接金属打印或者3D打印蜡模+翻铸的工艺轻松实现，这两种工艺是目前3D打印金属饰品的两种重要手段。此外，文创作品的产量一般不会太大，3D打印还可以满足小批量制造的需求。 3D打印的镀金耳钉 北科大定制毕业指环（极致盛放设计，钛合金打印） 唐仕女俑—唐妞，与粘结剂喷射3D打印 唐代是中国古代社会的辉煌时代，特别是唐代开放和包容的精神在妇女身上体现的淋漓尽致。在唐代，女子和男子在很多方面享受一样的自由、平等地位。从唐代壁画和陶俑身上可以看到，唐代的妇女的服饰也是非常开放的，这种时代精神恰好契合了当今女性想要表达的观念。 唐代女俑 “唐妞”，是陕西历史博物馆以唐仕女俑为原型，保留其妆容特点，在原先可爱造型的基础上，按照年轻人喜爱的审美方式，用动漫、可爱、Q版的手法，将唐妞设计了出来。她高髻峨眉，面如满月，体态丰满，身穿宽袖长裙，憨态可掬，喜感十足，是唐代人见人爱的“小胖妞”。“唐妞”也是陕西第一个登上春晚的动漫IP形象，在很多文创产品博览会上都获得过大奖。 从3D打印的角度来讲，其重点在于其表面质感以及丰富的色彩展现，这也就意味着它需要通过彩色打印实现。在现有的工艺中，石膏彩色喷墨技术以及树脂喷射技术可以实现，而前者在表现陶俑特色方面则更具质感。 3D打印的希娜娃娃 END 文创作品最好能在生活中有所实用才能起到纪念品的作用，而3D打印则可以大规模的介入博物馆文创产品的开发中。利用它小批量、快速制造的特点，快速将产品推向市场，并借助它独一无二的个性化制造特点迎合大众需求。从另一个角度来说，3D打印可以结合设计、艺术、文化来增加产品附加值和内在底蕴，将单纯的技术玩出新的高度。 欢迎转发 延伸阅读： 1.共享视觉：当粘结剂喷射3D打印遇上文物保护和艺术品创作 2.装备：实现新型仿生/梯度结构设计，催生新概念武器装备 3.SpaceX 龙飞船3D打印推力室中的增材设计思维和规则 4.史玉升教授：4D打印智能构件的增材制造技术及应用领域

3.11日外媒消息，粘结剂喷射3D打印技术领域领先的ExOne和Desktop Metal公司同时宣布实现了6061铝合金粘结剂喷射3D打印。长期以来，铝合金并不能用于粘结剂喷射3D打印工艺，这是因为在完成打印后需要进行烧结后处理，在此过程中易导致铝合金燃烧，这是该技术进行铝合金加工的一大挑战。 两公司同时宣布突破铝合金粘结剂喷射3D打印 Desktop Metal所采用的材料由Uniformity Labs提供，新型粉末可以进行高浓度烧结，这是两家公司经过多年合作开发的一种低成本原料，可生产出完全致密的可烧结6061铝，伸长率超过10％，并具有相比锻造6061铝更高的屈服强度和极限抗拉强度。DM公司CEO兼联合创始人RicFulop提到：“作为汽车、航空航天和消费电子领域最受欢迎的材料之一，铝合金粘结剂喷射3D打印技术的突破具有重大里程碑意义，也是3D打印行业向前迈出的重要一步。” 将轻质金属添加到粘结剂喷射3D打印的材料体系中，为跨行业的各种热应用和结构应用打开了大门。Desktop Metal新开发的6061铝合金粉末中添加了烧结助剂，按照目前的消息，这种助剂被包裹在了颗粒表面；此外，用于喷射的粘结剂中也掺入了昂贵的纳米粒子或者铅、锡、镁等材料。官方同时指出，该粉末还能与水基粘结剂一起使用，并且相对于其他市售6061铝粉具有更高的耐火性，从而提高了安全性。 Desktop Metal使用的的6061铝合金粉末形貌 相比之下，ExOne并没有公布其材料来源，不过该公司透露是通过与福特汽车公司合作实现的铝合金粘结剂喷射3D打印技术的突破，这说明了汽车公司对这项技术的看重。 官方消息称，在由福特和ExOne共同创立的项目中，由工程师、材料科学家和制造专家组成的团队共同开发了这种用于铝材的快速可靠粘结剂喷射3D打印和烧结的工艺，该工艺可提供与压铸可比的性能，烧结件的密度可达到99％。十多年来，研究人员一直回避铝合金烧结成型的商业可行性，基于该项目的成功，福特和ExOne预计将申请合作和独立专利。   福特和ExOne共同开发了铝合金快速可靠粘结剂喷射3D打印和烧结工艺 汽车公司为何看重铝合金粘结剂喷射3D打印 当前，铝合金虽已经可以采用激光进行3D打印，但福特公司更加看重效率，他们希望能够以经济实惠的方式生产专为3D打印而设计的复杂零件，从而实现尺寸和重量的减小、零件的整合和性能的提高。 福特公司增材制造技术负责人表示：“这是汽车工业生产3D打印和烧结零件的一个突破。“虽然3D打印工艺与冲压车身面板有很大不同，但我们现在更加了解铝合金的性能，以及铝在轻量化车辆中的价值。高速铝合金3D打印为我们刚刚开始关注的其他应用铺平了道路，因为它能够用铝制作以前不可能的复杂零件。” Exone采用粘结剂喷射技术3D打印的铝合金零件 据称，Ford-ExOne联合开发项目于2019年首次启动。福特领导了最终的材料和可重复性测试，以验证其准确性。跨职能的Ford-ExOne团队正在积极研究使用新材料和新工艺的设计。 END 全球铝铸件市场每年超过500亿美元，粘结剂喷射3D打印作为一种新的解决方案势必产生巨大的影响。 根据3dpbm Research即将发布的关于金属增材制造领域的市场报告，铝合金已成为仅次于钛、钢和镍的第四大最受欢迎的合金，而到2030年，它的排名还将更进一步。如果粘结剂喷射技术能够证明能够像宣传的那样进行批量生产，这项技术对于铝合金来说将更加重要。 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.铝和钛：航空航天增材制造的绝佳选择 4.华中科大：开发用于增材制造的新型抗裂纹、高性能铝合金

不同3D打印工艺有其对应的应用场景，不能说那种技术一定更好，但用户需要认识清楚不同工艺之间的差别。SLM技术适用于高精度、高表面质量的应用，零件几乎完全致密化，强度也很高，但制造效率低、成本高；基于粘结剂喷射的金属3D打印工艺适合于批量制造场景，但零件内部相比SLM技术存在较多孔隙，零件性能也普遍认为不如前者。在此背景下，来自南洋理工大学的研究人员，比较了这两种工艺制造的零件疲劳性能的影响，并从微观结构角度进行了分析，发现尽管与粘结剂喷射技术打印的零件相比，SLM制造零件的孔隙率水平更低，但其高周疲劳性能却远低于后者，而粘结剂喷射技术打印零件的疲劳强度与与传统制造的致密零件相当。 粘结剂喷射技术的成型试样，采用HP Metal Jet打印机制造，粘结剂为水性溶液，零件尺寸为70*10*10mm。打印完成后零件被加热使粘结剂中的水分挥发形成具有一定强度的生坯，粘结剂在高温烧结阶段会发生分解，金属粉末在1380℃和氢气的保护下烧结两个小时完成冶金结合。该工艺的成型试样包括垂直和水平两种。 SLM技术的成型试样采用Concept Laser打印机制造，零件为总长度为64 mm、直径为9 mm的圆柱。打印参数为：激光功率90 W，扫描速度1000 mm/s，间距150 µm，层厚30 µm，连续层之间旋转90°扫描。打印完成后，样品在500°C去应力退火一小时。 传统制造的试样取自商用热轧板，钢板在1050℃退火并空冷，性能满足ASTM A240 / A240M–17标准，适合制造压力容器。 测试结果发现，HP Metal Jet技术打印试样的硬化行为、延展性、疲劳强度与传统制造的合金相当，试样中较高的孔隙率虽然未对高周疲劳性能造成影响，但会导致屈服强度降低。因此，如果能够大幅降低孔隙率，可以使Metal Jet技术与传统方法制造的零件具有同等性能。 SLM、Metal Jet和传统制造试样的拉伸和疲劳性能 SLM、Metal Jet和传统制造试样的典型拉伸应力-应变曲线、疲劳性能及加工硬化行为 SLM工艺比Metal Jet工艺打印的试样内部孔隙要少的多，具有较高的屈服强度，但其延展性较差，疲劳强度也远不如另两种试样。 Metal Jet和SLM技术打印的零件组织 两种不同3D打印工艺条件下零件的不同微观结构可以解释这些结果：粘结剂喷射技术成型的零件在塑性变形的早期阶段普遍存在平面滑移，以及与其他微结构因素的结合，导致在准静态和循环载荷下阻止了在孔角处成核的小裂纹，因此延展性和疲劳强度都不会受到材料中孔隙率的不利影响。在SLM工艺试样中，柱状晶粒内的精细凝固单元结构使它们具有较高的屈服强度，而由于柱状晶粒太细、取向差不够大，无法阻碍裂纹扩展，导致SLM零件的疲劳抵抗力较低。 Metal Jet试样断口，300MPa，循环数98368；b：SLM试样断口，152MPa，循环数2.5E5；c：高倍放大图像显示裂纹从Metal Jet试样的表面萌生；d：裂纹从SLM试样表面附近的孔萌生 对于SLM试样来说，应尽量减少未熔合气孔的发生，从而降低总孔隙度，进而提高疲劳强度。最后研究人员指出，该研究所使用的SLM工艺并未得到优化；采用HP Metal Jet工艺打印的试样，也是基于该公司早期开发的工艺。而实际上随着HP技术的商业化，现有的工艺可能能够实现更好的性能；而对于SLM技术，工艺自然也会对性能造成显著影响。 最后，关于两种技术机械性能更为全面的分析对比，请点击《基于粘结剂喷射和SLM的金属3D打印性能对比分析》查看。 本期上传：研究原文及HP Metal Jet技术目录。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.基于烧结和熔化工艺的金属3D打印成本结构对比 2.金属粘结剂喷射技术：在进行批量生产时须考虑整个工艺链 3.具备粘结剂喷射技术成型潜力的金属和非金属材料超过40种 4.金属打印批量化竞争：SLM无支撑系统PK HP与Desktop Metal

Desktop Metal基于粘结剂喷射的金属3D打印批量生产系统Production System自概念推出已有几年时间，虽然到2021年才会正式交货，但其中间版本——Shop System于近日已正式交付客户。Shop系列是专为机加工车间设计的金属粘结剂喷射系统，目前已安装在北美、欧洲、中东和非洲以及亚太地区。 Desktop MetalShop System 业界最经济高效、最高分辨率的中量生产解决方案 Desktop Metal首席执行官指出， Shop System提供了业界最经济高效以及最高分辨率的中量生产解决方案。它的高速单程打印设计将高质量的粘结剂喷射技术引入了机械车间、铸造厂和粉末金属零件供应商的全新市场。 整套系统包括打印机、干燥炉、带有内置粉末回收装置的粉末站、烧结炉和集成的粉末处理设备。为了易于使用，DM设计了一键打印的功能，而经过优化的工程粉末和加工参数可确保零件质量和可重复性。 Shop System及其附属设备 Shop System可以生产复杂的金属零件，其速度是传统粉末床熔融（PBF）技术的10倍。该机器在75微米的层厚下可以达到800cc/h的速度，仅用5个小时就可以生产成百上千的零件，每天可以生产多达70公斤的不锈钢材料。 ‍‍ 该系统使用高分辨率（1600 DPI）打印头，每滴的尺寸保持在16微米，每秒可喷射多达6.7亿滴，可以打印具有精细特征的零件，平均粗糙度（Ra）低至4微米。该公司声称，Shop System的分辨率比当前的同类单程粘结剂喷射系统高33％。 Shop System的打印产品具有极高的表面质量 Shop System具有可变的构建箱配置，包括4L、8L、12L和16L四种。4L（350 x 220 x 50mm）打印机的起价为16.65万美元，而16L（350 x 220 x 200mm）的起价为24.15万美元。客户还将获得该公司的Fabricate MFG建造准备软件及其最近发布的Live Sinter烧结变形控制软件。 开始全球发货 Shop System早期的采用者有葡萄牙Jade Creaction LDA公司、英国Walk Calnyy公司、美国Alpha集团、法国E.A.C.以及香港生产力促进局（HKPC），覆盖珠宝首饰、航空航天、能源和运输、精密制造以及服务等领域，这些企业都利用粘结剂喷射技术生产高容量的最终用途金属零件。 Jade Creaction专注于珠宝和手表等奢侈品，它利用Shop System系统更快地满足客户的需求。其首席执行官指出，这项技术让设计更加自由，为设计师提供了更大的创造力。与此同时，奢侈品制造商E.A.C.也利用粘结剂喷射系统批量生产具有复杂几何形状的零件。在过去的四年里，该公司一直在探索金属粘结剂喷射技术，经过对竞争格局的全面审查和基准测试，E.A.C.最终选择了Desktop Metal的Shop System，因为其具有无与伦比的打印质量、吞吐量和经济性。 EAC采用Shop System打印的不锈钢珠宝饰物镀金后的效果 工程粉末和金属注射成型供应商Alpha Precision Group（APG）也在将Shop System纳入其体系以促进零部件的生产，这些零部件有助于减少排放，提高燃油经济性并提高汽车领域发动机的性能。APG高级工程工程师Phillip McDonald表示，Shop System将改变工程师的思维方式，“不仅是从制造角度，而且是从设计无极限的角度。”这项技术可以帮助客户非常快速地迭代设计和制造原型产品，不仅节省制造成本，而且交货时间进一步缩短。 美国工程服务公司Impac Systems Engineering（ISE）认为，Shop System可每天生产数百个近净成形零件，并大大降低人工成本。芬兰VTT技术研究中心将使用粘结剂喷射技术促进对新材料的探索，以扩大其金属增材制造材料的产品范围。 Shop System实现的部分应用 在法国，CETIM（机械工程行业技术中心）认为，该技术将为机械工程领域的创新和研发创造新的机遇。该中心材料、工艺和工业化首席运营官Pierre Chalandon指出，“我们坚信金属粘结剂喷射可以降低全球成本，提高生产率，提高质量、清晰度和准确性，开发新材料，并对烧结过程进行模拟，以控制零件变形。Shop System使我们的增材制造工厂所涵盖的技术更加全面。” 实现增材制造2.0 Desktop Metal宣称，其正在进行“增材制造2.0革命”以重塑制造业的未来，其Shop System系列将在其中发挥不可或缺的作用。增材制造2.0是指通过3D打印获得的吞吐量、可重复性和零件成本可以与传统制造工艺竞争的概念。据报道，3D打印的市场规模到2030年将达到1460亿美元。 公司CEO指出，“长期以来，人们一直在吹捧3D打印的许多优势，大规模定制、复杂几何形状、轻量化、装配合并、无模制造、数字库存等等，所有这些都捆绑在一起，将作为增材制造2.0的一部分。而Shop System便是以上优势的极佳体现。” 日前，Desktop Metal宣布将与Trine Acquisition 公司反向合并上市，届时，其市场规模将达到25亿美元。Trine是一家目标明确的收购公司，Desktop Metal将会从中获得5.75亿美元的收益，以用于对3D打印行业的收购整合，推动其内部增长。上月，Desktop Metal还获得了美国国防部一项为期三年、价值245万美元的项目，旨在为美国陆军批量生产不含钴的硬质金属零件。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发…

金属粘结剂喷射技术对材料、粘结剂以及打印工艺（包括粘结剂的喷射量、粉末中的压力分布、沉积时间等）、烧结制度、零件设计等有着重要的依赖关系，对用于粘结剂喷射3D打印的新材料进行认定是一项复杂的工作，它涉及上述多种因素的相互匹配。本期，3D打印技术参考主要介绍该领域的材料情况。 ▎明星企业的产品普遍还未上市 截至目前，可用于粘结剂喷射成型的金属材料远远不及其他金属3D打印技术，但前者基于在低成本、批量化制造方面的巨大优势，获得了极大关注，HP和DM等公司因此成为明星企业。然而截至目前，这些品牌的设备却仍未上市，即便在其官网也查询不到可打印的材料。 在该技术领域，目前已商业化的打印机品牌还属Exone以及Digital Metal等，而前者当属该领域的领导者。上月，Exone宣布了其金属打印平台可成型材料的重要革新，其中包括10种金属。 Exone金属打印机既可成型金属材料，也可成型陶瓷和复合材料。此前，该公司推出的官方认证材料仅有6种，在过去几个月中Exone对其客户打印的材料进行了严格评估，新认定14种可打印材料，包括6种金属合金、6种陶瓷和2种陶瓷-金属复合材料。加之该公司同期开发的M2工具钢达到最高合格状态，其可成型材料总量达到21种。 ▎粘结剂喷射技术可成型材料种类 目前已确定的可用于粘结剂喷射技术的金属材料种类较少，主要是因为严格的企业标准。而实际上用户所打印的材料要远多于官方给出的材料种类。在应用终端，只要材料性能达到客户要求即可称之为合格，它适用于特定的应用，但可能并不满足广泛的商业要求。 Exone对此类客户认定的材料规定了一个新的类别，即“客户资格”，加上还有一些是研究机构正在开发且被认为是可打印的材料， Exone将适用于粘结剂喷射技术的材料分为以下三类： 已通过ExOne严格测试并验证的材料： 金属：17-4PH，304L，316L，M2工具钢 金属复合材料：316青铜，420青铜，钨青铜 客户已验证且在应用的材料： 金属：钴铬合金，铜，H13工具钢，Inconel 625，钛，钨合金 陶瓷：氧化铝，碳，天然砂，合成砂，碳化硅，碳化钨钴 陶瓷金属复合材料：碳化硼-铝，碳化硅-硅 符合研发要求的材料： 金属：4140、420、4340、4605，铝，青铜，H11工具钢，哈氏合金，Haynes 230，Inconel 718，钨，TZM钼 陶瓷：氮化铝，钛酸钡，碳化硼，氮化硅，碳化钨，氧化锆，碳化锆 金属复合材料：铁与青铜，钨与铜，钨与因瓦合金 注：部分展示，详细目录已上传QQ群 从这些材料可以看到，一些常用的金属材料如316L/304L不锈钢、模具钢、工具钢、钛合金、镍基合金等都可以通过粘结剂喷射技术成型，且都获得了应用。2019年，瑞典Digital Metal推出了两种“超级合金”DM247和DM625，实际上就是两种镍基合金的牌号，这是该公司为满足航空航天、汽车和工业领域对3D打印高温合金材料的需求增长而开发。 Digital Metal材料性能数据 铝合金是汽车和航空航天业中最常用的金属之一，但其在粘结剂喷射成型技术中一直面临挑战，其主要原因是在打印完成后的烧结过程中容易导致铝合金燃烧。当前，ExOne正在与各种制造合作伙伴一起努力加快粘结剂喷射平台打印铝合金材料的商业化。 铜的粘结剂喷射成型一直在被研究，2015年的一项研究使用exone的打印机证明了铜的可打印性，同时也阐明纯金属粘结剂喷射成形面临的一个主要挑战是提高零件的烧结性和致密性。 ExOne粘结剂喷射技术可用于3D打印铜 粘结剂喷射工艺虽然简单，但是，优化设备、粘结剂、粉末和后处理步骤，提供市场所需的每种粉末的精确密度和材料冶金性能，是一项严肃的工作。目前，粘结剂喷射成型技术已用于汽车、航空航天、国防、能源和消费类应用的精密最终用途零件制造，其应用潜力和挑战同在。 本期上传： 1.可打印和潜在可打印材料的详细目录 2.粘结剂喷射技术成型铜材料研究 欢迎转发联系笔者：2396747576;技术交流和资料下载群：867355738；网址：延伸阅读： 1.金属粘结剂喷射技术：在进行批量生产时须考虑整个工艺链 2.基于粘结剂喷射和SLM的金属3D打印性能对比分析 3.基于烧结和熔化工艺的金属3D打印成本结构对比 4.基于烧结工艺的金属增材制造工作原理