2024年3D打印技术领域第6篇Nature研究于9月18日发表。来自美国伊利诺伊大学和中国华中科技大学的联合团队，发表了题为“Controlled patterning of crystalline domains by frontal polymerization”的文章。研究人员利用前沿聚合自旋模式动力学，自主地在聚环辛烯中制造出了具有多尺度组织的图案化晶体域，实现了对聚合物材料多尺度结构的精准调控。3D打印技术参考注意到，该技术为跨尺度、高性能、多功能先进材料设计制造提供了新途径！   研究背景 自然界中的生物体通过精妙的自组装过程构建出了具有复杂结构和卓越性能的材料。这些生物材料，如骨骼、贝壳和蜘蛛丝，不仅在宏观上展现出优异的力学性能，而且在微观尺度上也具有高度有序的结构。这些层级结构材料因其结合了软、硬材料领域和融合界面，在性能上超越了均质材料。受此启发，科学家们一直在探索如何通过合成方法制造出类似的高性能材料。 a.利用热潜伏引发剂（Ru-X）和烷基亚磷酸盐抑制剂（P(OBu)3）来控制聚合反应的前沿模式;b.温度升高和引发剂抑制剂浓度对该系统前传播方式的影响;c.使用Grubbs'第二代钌催化剂（Ru-1）和P(OBu)3（抑制剂与引发剂的摩尔比为1:1）进行的COD反应的均匀前沿模式;d.聚合后2小时和24小时，通过均匀前沿聚合制成的聚环辛烯（pCOD）样品的光学图像;e 在提高抑制剂浓度（抑制剂与引发剂的摩尔比为2:1）时，聚合反应产生的旋转模式前沿;f.在2小时(左)和24小时(右)后聚合后,用纺模传播制备的图案聚合物的典型光学图像 传统的材料制造技术，如3D打印、注塑成型等，虽然能够实现精确的形态控制，但往往依赖于复杂的设备和繁琐的工艺流程。相比之下，前沿聚合（Frontal Polymerization）作为一种自下而上的材料合成方法，能够在无需外部干预的情况下，通过材料内部的化学反应和扩散过程自发地形成有序结构。这种方法在制备具有复杂层次结构的材料方面展现出巨大潜力。 研究过程 本研究的核心在于探索如何通过前沿聚合技术控制聚环辛烯中晶体域的有序图案化。研究团队首先通过调整聚合反应的条件，如反应动力学、热化学和边界条件，实现了对晶体域尺寸、间距和排列的精确控制。 实验过程的关键在于精确控制前沿聚合的传播模式。研究团队通过在密闭矩形模具中进行FROMP实验，系统地研究了不同边界条件、模具尺寸、环境温度以及引发剂种类对前沿传播模式和最终材料结构的影响。具体来说，他们采用了三种不同的钌基引发剂（Ru-1、Ru-2和Ru-3），通过改变这些引发剂的化学结构，进一步调整了前沿传播的动态行为。 材料微观结构和区域的表征 在实验中，团队发现，通过调节模具的宽度，可以改变每单位表面积产生的热量，进而影响前沿的传播速度和材料域的间距。当环境温度升高至35°C时，原本稳定的自旋模式（spin mode）会转变为均匀模式（uniform mode），导致材料结构的变化。此外，不同引发剂因启动动力学的差异，会导致非平面前沿传播过程中的链取向和结晶度分布发生变化，这些变化对最终材料的机械性能产生重要影响。 研究结果 研究结果表明，通过精心设计的聚合条件，可以在聚环辛烯中形成具有不同尺寸和间距的有序晶体域。这些晶体域的形成不仅改变了聚合物的微观结构，还显著影响了其宏观力学性能，如强度、弹性模量和韧性。 通过纳米压痕和拉伸测试，研究者们发现，与通过传统方法制备的均匀聚合物相比，通过前沿聚合技术制备的具有有序晶体域的聚合物展现出更高的力学性能。特别是，这些材料在某些方向上展现出显著的各向异性。 可调谐的机械响应 通过对比不同实验条件下制备的聚合物的微观结构和力学性能，研究者们揭示了晶体域的尺寸、间距和排列方式与聚合物力学性能之间的关系。这些发现为设计具有特定性能的材料提供了重要的指导。 应用前景   本研究证明，通过精确调控前沿聚合过程中的传播模式和引发剂选择，可以实现跨越多个长度尺度的材料结构控制。这不仅体现在宏观的材料域间距和分布上，还深入到微观的聚合物链取向和结晶度层面。这种多层次的控制能力，为设计和制造具有高性能和多功能性的先进材料提供了全新的途径。 高性能复合材料 在航空航天、汽车制造等领域，对高性能复合材料的需求日益增长。通过前沿聚合技术，可以制备出具有优异力学性能和轻质特点的复合材料，满足这些领域对材料的苛刻要求。 生物医学材料 在生物医学领域，对仿生材料的需求也在不断增加。前沿聚合技术可以用于制备具有类似自然组织的力学性能和生物相容性的材料，为组织工程和再生医学提供新的解决方案。 智能材料 通过调控聚合物链的取向和排列，可以制备出对环境变化（如温度、压力或光线）敏感的智能材料。这些材料在传感器、执行器和自适应系统等领域具有广泛的应用前景。 环境应用 具有特定晶体结构的材料可以用于高效的分离膜或催化剂，用于水处理、空气净化和能源存储等领域。 END 总之，这项研究不仅在科学上展示了一种新的材料制造方法，而且在工程和工业应用上具有巨大的潜力。通过进一步的研究和开发，这种方法有望革新材料的设计和制造，为解决现实世界中的复杂问题提供新的解决方案。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。

近日，增材制造研究公司AM Research发布了最新季度数据与预测报告，深入剖 析了全球3D打印市场的最新动态，涵盖了供应商、打印技术、地理位置及应用领域的多维度分析。 根据报告，全球3D打印市场再次展现出强大的增长潜力，2024年第二季度市场规模达到34.5亿美元，与去年同期相比实现了8.4%的稳健增长。尽管这一数字略低于第一季度的34.7亿美元，但市场整体的韧性得到了充分体现，特别是增材制造服务的显著增长，有效抵消了设备销售的小幅下滑。 在金属领域，本季度尤为引人注目的是，定向能量沉积技术成为唯一实现同比增长的技术亮点。金属增材制造行业的整体价值达到14亿美元，同比增长率高达10.0%，即便是在打印机销量下降2.2%的背景下，这一增长依然强劲。同时，聚合物增材制造市场规模达到20.5亿美元，同比增长7.4%，尽管其打印机销量也略有下滑（0.5%）。尤为值得一提的是，3D打印服务领域表现出色，总额达到18.7亿美元，同比增长率高达12%，进一步彰显了增材制造服务的市场活力和潜力。 宝马集团将电弧增材制造用于汽车制造 AM Research执行副总裁Scott Dunham指出，自2023年初以来，尽管面临利率上升等不利因素，许多上市的增材制造公司在设备销售方面遭遇了挑战，但这种情况并未阻挡整个行业的发展步伐。已安装的增材制造设备利用率创历史新高，而一些领先供应商如EOS、DMG Mori、Nikon SLM Solutions以及华曙高科和铂力特等中国企业在逆境中仍取得了积极成果，展现出乐观的市场前景。 预测2025年市场将强烈反弹 展望未来，AM Research预测到2025年，随着利率预期的下降和今年低迷市场的反弹，打印机销售市场有望实现30%的大幅增长。此外，报告还强调了几个行业内的重大发展，其中牙科行业作为聚合物3D打印的最大市场，在2024年第二季度实现了历史性的里程碑。Align Technologies等行业巨头开始从间接生产转向直接生产其透明牙科矫正器，中国清锋科技的直接3D打印隐形牙套也获得了中国NMPA的认证许可。 这些转变标志着3D打印技术在牙科领域的应用迈出了重要一步。 DED 3D打印在海事领域的应用 直接3D打印隐形牙套将越来越多 在金属装备领域，DED技术的崛起成为本季度的亮点，其增长动力主要来自于线材DED技术的吸引力提升以及粉末DED在涂层部件（如制动转子）中的广泛应用。这些技术进展不仅展示了DED在工业应用中的多功能性，也预示着其在未来市场的广阔前景。 AM Research的报告不仅提供了详尽的市场数据，还包含了来自行业领导者的深入见解，如3D Systems、Stratasys、Markforged、Desktop Metal、Velo3D、Nikon SLM Solutions、EOS、GE Additive、TRUMPF、Farsoon、BLT、HBD、Eplus、Optomec、BeAM、HP、Formlabs、Prodways、DWS 和 Carbon等众多知名企业均在其中。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击。

9月24日，由清锋科技发布的一则消息在增材行业内引起了专业人士的重点关注——该公司已成功实现隐形牙套直接3D打印，并通过国家药品监督管理局（NMPA）二类医疗器械认证。3D打印技术参考认为，该事件堪称2024年度3D打印技术领域的重磅技术进展！ 清锋科技隐形牙套3D打印获NMPA认证   3D打印是口腔隐形矫治的关键技术。具体的说，首先，使用口腔扫描设备获取患者精确的口腔三维模型，然后通过专业的口腔矫正设计软件设计不同阶段的牙齿模型。这些模型会被3D打印机打印出来，作为制作隐形牙套的母模。最终，通过热吸塑等方法将隐形牙套的模片吸附到这些牙模上，制成不同矫正阶段的透明牙套。这种方法被称为3D打印间接制作牙套，已经成熟应用了多年。 采用热压成型和3D打印牙模制作隐形牙套 跳过制造牙模，直接3D打印隐形牙套一直是该领域的重点研发方向。为此，隐适美母公司于2024年1月以6.17亿元收购了能够3D打印高粘度树脂的Cubicure公司。后者的技术旨在直接3D打印透明牙套及其他矫治器，大大缩短正畸产品的制造流程。 隐形牙套直接3D打印并不容易 隐形牙套需要具备良好的力学性能，包括抗撕裂性能、持续有效、精准定制的矫治力。这些性能直接影响牙套的耐用性和矫治效果。然而，材料在形变回弹、应力松弛和应力中断等方面的表现需要达到高标准，以确保牙套在使用过程中不会因材料疲劳而断裂或失去矫治效果。为了实现隐形效果，材料需要具备高透明度，且在使用过程中不易变色或产生雾状效果。上述因素都为3D打印直接生产带来了挑战，关键在于材料。 清锋科技隐形牙套直接3D打印 3D打印牙模制造数量相当庞大 所以，隐形牙套截至目前的制造方式便是前述方法。根据相关资料，一个患者可能需要更换30-40副左右的隐形牙套。这意味着，如果每副牙套都需要一个独立的牙模来制作，那么整个治疗周期可能需要打印相同数量的牙模。根据隐适美2018年的数据，其一周就可制造160万副透明牙套，因此，牙模3D打印的数量只多不少。根据国内知名光固化设备商铼赛智能的数据，其截至2023年底已经累计打印了超70万个牙模。因此，3D打印牙模的制造数量是相当庞大的。 SmileDirectClub使用HP MJF 3D打印机每天制作5万个口腔模型 Rayshape LCD技术批量3D打印牙模 3D打印技术参考查询到市场调查公司meticulous research于2024年8月发布的一份报告，2023年牙科3D打印市场价值为35.6亿美元。预计到2031年，该市场将从2024年的43亿美元增至162.2亿美元，2024年至2031年预测期内的复合年增长率为20.9%。此外，全球3D打印隐形牙套市场销售额在2023年达到了7.6亿美元，预计到2030年将达到23亿美元。其中，牙模3D打印无疑是重要的组成部分 AM Research 预测的牙科3D打印市场   在全球范围内，正畸牙模树脂和打印机市场存在多家核心厂商，如3D Systems、SprintRay、Rayshape、黑格科技、清锋科技、Liqcreate等，这些厂商在技术研发、市场拓展等方面具有较强的竞争力。 清锋科技带来的创新与市场影响 清锋科技的技术创新，实现了隐形牙套从牙模到产品的直接3D打印，摒弃了传统的热压成型中间环节，大大提高了生产效率和产品精度。这一技术突破不仅简化了生产流程，还降低了生产成本和材料浪费。 据3D打印技术参考了解，直接3D打印技术使得生产流程更加简洁高效。从口扫到最终产品交付，整个流程只需3小时，将大大提高了患者就医的便捷性和满意度。 来自清锋科技 清锋科技的直接3D打印隐形牙套技术可能会对3D打印牙模市场产生一定的影响，但不会完全取代传统的3D打印牙模制作方式。这项技术的优势在于精准控制，减少附件，提高矫正效果和增强完成率及成功率，让患者更舒适地实现更好的矫正效果；同时能够简化生产流程、提高效率，降低成本。然而，传统的3D打印牙模技术在某些复杂的病例中可能仍然具有优势。此外，价格是另一个重要的考虑因素。 直接3D打印隐形牙套可能会使得隐形牙套的生产更加快速和便捷，这可能会吸引更多的患者选择隐形矫正治疗。如果这项技术能够降低生产成本，那么隐形牙套的价格也可能会更加亲民，从而扩大市场渗透率。 来自清锋科技 尽管如此，3D打印牙模市场可能不会立即受到太大冲击，因为隐形牙套的直接3D打印技术可能还需要一段时间来证明其在长期稳定性和治疗效果方面与传统方法相当。此外，牙科专业人士可能也需要时间来适应新技术，并对其效果和可靠性进行评估。 总的来说，清锋科技的这项创新可能会促使3D打印牙模市场进行一定程度的调整，但不太可能完全取代现有的技术。市场可能会逐渐向新技术倾斜，但传统3D打印牙模仍将保持其在特定领域的应用价值。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。

9月25日消息，以色列3D打印企业Nano Dimension为进一步加强其在增材制造领域的领导地位，宣布了一项重大战略举措——以高达1.15亿美元的全现金交易成功收购Markforged。此次收购的每股出价定为5.00美元，较Markforged宣布前的市场股价溢价高达71.8%，彰显了Nano Dimension对Markforged未来增长潜力的坚定信心。此次收购预计将于2025年第一季度完成。 合并竞争，或将诞生新巨头 Nano Dimension的此次收购正值增材行业风起云涌之际，其连续对Stratasys、3D Systems等巨头发起收购要约，虽历经波折，但最终通过收购Desktop Metal和Markforged，成功奠定自己在增材制造领域的领先地位。 合并后的公司不仅技术全面覆盖，且在多个细分领域实现了重叠与互补，涵盖了复合材料3D打印、电子电路3D打印、金属粘结剂喷射、金属挤出系统、砂型3D打印以及聚合物3D打印等多方面，将形成强大的市场竞争力，对HP、GE等传统巨头构成严峻挑战。 据2023财年的财务预测，随着Nano Dimension、Desktop Metal与Markforged的强强联合，合并后的公司预计将实现总收入达3.4亿美元，这一数字不仅彰显了合并后企业的强劲增长动力，也预示着增材制造行业即将迎来的新一波增长浪潮。 此次收购将使Nano Dimension利用Markforged在复合材料和金属3D打印领域的独特优势，尤其是其庞大的15000多个已安装系统基础及高达48.3%的毛利率，为Nano Dimension的增材制造产品组合注入了新的动力。 Nano Dimension首席执行官Yoav Stern对此次合并充满信心，他强调：“与Markforged的结合，是Nano Dimension向成为数字制造领导者及工业4.0核心支柱迈出的关键一步。Markforged的创新材料和解决方案，以及其在全球范围内超过一万五千个系统的成功部署，与众多行业巨头的深度合作，无疑将极大地增强我们的市场地位和技术实力。结合我们与Desktop Metal即将完成的交易，我们坚信这一组合将开启前所未有的价值创造机会，为股东、客户及员工带来盈利增长、卓越服务及广阔的职业发展空间。” 解决2500万美元的诉讼和解问题 值得注意的是，此次交易恰逢Markforged解决了一项高达2500万美元的诉讼和解，虽然这一事件短期内对其财务造成了一定压力，但Nano Dimension雄厚的资金实力（预计收购后现金状况约为4.75亿美元）为合并后的实体提供了坚实的财务支撑，有助于缓解和解对运营灵活性和盈利能力的潜在影响。 从市场环境来看，美联储的降息政策及美国商务部工业和安全局（BIS）对关键技术出口管制的调整，为Nano Dimension的收购行动创造了有利条件。降息可能激发企业在资本设备上的投资热情，而出口管制的实施则可能促进Nano Dimension作为金属3D打印机制造商的国际市场拓展。 总的来说，Nano Dimension对Markforged的收购是其战略蓝图中的关键一步，标志着公司在增材制造领域的的深度布局与全面扩张。

长久以来，速度问题一直是限制3D打印走向小批量生产制造的主要瓶颈。3D打印行业从未停止对速度提升的追求。革命性的速度进步首先发生在消费级FDM设备领域，不仅树立了行业标杆企业，并催生出“农场、社区”新业态，还显著提升了国民对3D打印技术的兴趣。这一显著变化如今正蔓延至工业级FDM领域。工业级FDM高速3D打印迎来革新 想象一下一个产品采用传统制造需要1个星期，后来采用普通3D打印缩短为1天，而采用高速3D打印只需要1个上午。工业级高速3D打印的革命已经开始！ 9月20日，工业增材制造解决方案的领航者远铸智能，推出了全新工业级高速FDM3D打印设备——FUNMAT PRO 310 NEO，真正迎合了工业领域对3D打印技术的众多想象！远铸智能也是业内首先开展工业级高速FDM 3D打印装备研发的企业之一。 24万小时生产级打印验证 产能与质量达到工业应用需求 目前业内普通打印机的单日打印克重为200~500g，有些甚至只有100~200g。而310 NEO，实现了超高的打印速度，将每天的打印产能带到了500~1000g这个区间，甚至采用镜像/复制模式时可以超过每天1000g的产能，速度提升了2~3倍。 高速打印下样件的表面精度及质量 需要指出的是，简单粗暴的提高打印速度，会牺牲打印质量以及样件性能。目前有些高速工业FDM 3D打印机，虽能打印多种材料，但真正能实现高速稳定高质量打印的材料数量及应用场景十分受限。 远铸智能此次提供的高速打印工艺包经过了24万小时的生产级打印验证，共打印超3万个零件以确保针对具备各类特征的模型使用310 NEO均可进行稳定可靠的连续生产，真正达到工业应用的需求，这得益于远铸智能自研的高速打印控制主板，先进运动控制算法以及极致优化的高速材料工艺包，保障了高速打印下对表面质量和尺寸精度的严格控制。 高腔温技术 稳定打印与材料性能的可靠保障 310NEO的第二个特色是高腔温，稳定腔温带来的好处是多方面且巨大的。对于工程塑料来说，能够稳定成型的温度通常较高，这也是与普通FDM打印机的主要区别。 材料稳定3D打印过程中的腔温要求 1）全尺寸稳定成型 以工业领域应用十分广泛的PC材料为例，其成型过程中对温度十分敏感，随着样件尺寸的变大，低腔温或者不稳定的腔温带来的翘曲变形问题更加严重。310 NEO能够提供高达100℃的稳定腔温，为PC等温度敏感材料提供稳定成型环境，还能保障充分利用构建尺寸，实现稳定的全尺寸打印，防止出现构建尺寸虚标情况。不仅能够使材料稳定高效打印，还为材料高机械强度与一致性制造提供了重要保障。 大幅面全尺寸(305mm×260mm×260mm)成型 2）打印零件机械性能得到提升 FDM3D打印工艺层层粘结制造的特点决定了成型样件的机械强度往往不及传统加工工艺。但高腔温使层间结合得到了极大的提升，材料的机械强度相对于无腔温或者低腔温，都得以极大提高。例如，相比普通无腔温打印，310 NEO 100℃腔温下打印的ABS零件的机械性能可以得到3倍提升。因此，高腔温技术可认为是强化FDM本身弱点的一项关键技术，对工业客户的应用具有极大吸引力，对FDM走向小批量工业化生产至关重要。 100℃腔温和30℃腔温下打印零件材料性能对比 3）一致性可信赖制造 稳定的高腔温也为材料性能的一致性创造了条件。经验证，材料在100℃腔温下打印零件的拉伸强度的分布方差显著小于30℃腔温下的方差。这证明在整个腔室内部都能稳定提供100℃的成型温度，可实现一致性制造，因此能够让用户对打印质量更为信赖。 8种材料高速工艺包 高速打印“普适性”极强 通过以上便可以看出，稳定均匀高腔室温度，对工业级FDM 3D打印技术来说至关重要，是实现高速、高质量打印的重要保障。远铸智能针对310 NEO提供了高达8种经过多种模型、大量测试、长时间验证的高速材料工艺包，包括PC类、ABS类、高温尼龙以及PLA等，可满足多种类型的应用场景。 除高速工艺包外，远铸智能还提供了350度的喷头温度，从而能够打印部分高性能材料，如PPS。同一套喷头系统无需更换，还可以支持部分柔性材料，如TPU95A。远铸一直坚持开放材料系统，与此同时，也一直投入进行材料打印工艺的研究，未来还将更新更多的高速工艺包。 IDEX多工作模式方案 310NEO还采用了IDEX独立双喷头技术，提供四种工作模式，支持镜像模式和复制模式，使得产能在原有基础上翻倍。这一设计不仅提高了生产效率，更提供了灵活的生产方案，适应了多种打印需求。 END 消费级设备局限于打印容易成型的PLA等材料，行业应用受限。对于PC这种大规模使用的工艺材料难以打印或者打印成本高昂。从工业应用的角度来说，市场十分缺乏一款能够高速打印PC类材料的设备。远铸智能FUNMAT PRO 310 NEO实现了桌面级设备、工业级性能的飞跃，也是对其现有大尺寸高速工业级FDM解决方案的重要补充。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。

3D打印技术参考于近日注意到，GE航空航天旗下增材制造制造公司Colibrium Additive（原GE Additive）已正式决定将研发多年的金属粘结剂喷射3D打印系统（下称BJ）推向市场。截至目前，该公司的BJ系统迭代至第三代——Series3，相比第二代系统有重大改进。上一代系统需要大量的手工操作，导致生产过程效率低下，更适合研发场景使用。而新一代机器则专门为大批量、自动化生产环境而设计。 然而需要指出的，Colibrium Additive粘结剂喷射3D打印机产品线负责人表示，Series 3的开发并非一帆风顺。该公司选择退后一步，重新设计某些子系统来满足严格的性能标准。该团队于2023年下半年重新设计并验证，这种刻意的做法导致推出速度较慢，但对于确保系统的可靠性至关重要。众所周知，GE旗下的粘结剂喷射系统自2017年就已提出，之前一直处于长时间的广泛测试中。 第三代粘结剂喷射3D打印系统的特点 高吞吐量：Series 3系统设计用于可扩展生产，能够以更高的效率处理更大批量的部件。 自动化流程：该系统减少了对人工干预的需求，可以更顺畅地集成到现有的制造工作流程中。 高强度生坯：Series 3系统能够生产高密度的高强度生坯部件，这些部件更容易处理和除粉，同时不会影响其结构完整性。目前已验证可实现低至400微米的通孔直径和薄壁制造。 生产大型部件的能力：Series 3的成型尺寸为500x500x495mm，因此可生产大尺寸部件。 质量控制：通过多年研发和严格的变量控制（使用变形仿真等技术），BJ技术能够生产出具有一致、可重复和可预测结果的零件。而不会在加工过程中出现破损的风险。 应用场景 BJ技术在复杂铸件生产中的成本效益高于简单铸件或冲压件，特别适合需要结合轻量化或下游加工特征重新设计的情况。 Colibrium Additive系统能够集成到可重构工厂单元中，具有自动化生产能力，适合追求年产量达到数千或数百万个组件的制造商。该公司正努力实现20、40、100+台机器的安装，以实现真正的工业生产。 Colibrium Additive BJ系统组成 Colibrium Additive BJ系统可实现自动化 在可打印材料方面，目前推出的材料是316L不锈钢，该材料已通过严格的验证测试，并在多台机器上显示出一致性。Colibrium Additive的前期客户在Series 2 Beta平台上已测试支持的材料还包括17-4PH、304L、316L、441、铜（C18000）、碳化钨、钴铬合金、Inconel 718等。未来，Colibrium Additive正逐步开发包括铝、钛、铜等更活性合金在内的未来材料，以扩展系统的应用范围。 Colbrium Additive BJ技术3D打印的零件 采用 Colibrium Additive BJ技术制成的碳化钨零件 用于石油和天然气或采矿的3D打印碳化钨钻头 BJ 3D 打印的碳化钨零件，展示了零件复杂性和减轻重量的可能性 GE BJ金属3D打印机是如何工作的？ Colibrium Additive粘结剂喷射技术使用水基粘结剂沉积在粉末床上，通过加热使其蒸发，然后实现材料交联形成半固体复合材料。打印机会将打印过程中排出的水分吸出，并将其用作机器清洁剂的一部分。它不仅可以打印惰性或活性金属，还可以打印复合材料和陶瓷。 Binder Jet产线配备了三台辅助设备可支持多台机器，液体管理系统（Liquid MHS）包括三个部分：粘结剂、清洗剂以及废液桶。 根据此前的资料，粉末管理系统包括装载原始粉末和回收粉末的料斗，使用气动压缩机以约25Kg/min的速度输入到机器中，这意味着粉末的配置无需人工操作。机器能够将粉末吸出，并将其铺设到粉床上，同时将回收材料放入回收的料斗中。该设计最大限度减少了操作人员与系统和金属粉末的接触，更不会使生产车间布满金属粉末。 在安全性方面，Series 3符合UL和CE标准，具有惰性和密封环境以及无粉暴露（闭环）特点，旨在完全能够处理反应性和易燃粘结剂和粉末，并且不需要危险分区。 研发历程及启示 该公司自2017年就已经宣布开发粘结剂喷射金属3D打印技术，但历时七年才实现商业化，这充分说明了技术创新往往需要长期且稳定的投入。在快速变化的科技领域，保持耐心，专注于技术突破，是取得成功的关键。 在此之前，GE增材公司通过建立测试伙伴网络计划，与不同垂直领域的主要客户建立了战略推广：康明斯用于发电和汽车，西屋制动用于铁路，山特维克用于采矿，肯纳金属用于对耐磨和耐腐蚀至关重要的石油、天然气等工业应用。这种合作模式不仅有助于技术的快速验证和优化，还能通过行业巨头的背书加速市场接受度，强调了跨行业合作在技术创新和商业化过程中的重要作用。 无论是从GE增材公司还是此前HP推出金属粘结剂喷射技术的历程都可看出，这项技术实现稳定生产多为不易，两家公司均付出了数年时间的代价！ 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。

在金属3D打印的整个生产流程中，支撑、废件、测试件，是难以避免的重点材料消耗来源，这些环节导致制造成本高昂。无论是服务商，还是直接用户单位，尤其是航空航天行业这些金属3D打印技术重点用户单位，从长远的角度来说，废料带来的代价是巨大的，其涉及到的不仅仅是材料消耗多，还面临如何处理大量的废品。 将金属废料再制造为优质产品，已经成为全球共识，尤其是在目前追求减少碳排放、降低能耗的总体趋势下。在3D打印技术领域，美国已经将从事废料再生产为优质金属3D打印粉末的iperionx、6K等公司树立为了行业标杆，获得了美国能源部及军方的大量资助和订单，这些公司的技术甚至被限制出口。 在国内，将废金属回收再制造为优质金属3D打印粉末已经有不小的进展。以中体新材为例，该公司成为本行业内细分赛道的一匹黑马，其已实现回收铝合金和钛合金再制造粉末的批量供货。 增材行业更关注材料价格与质量 如今，钛合金3D打印粉末的价格已经由十几年前的约3000元/公斤降至约300-500元/公斤，这是由钛合金的使用规模及生产商数量越来越多共同推动的。采用回收再制造的金属3D打印粉末虽是大势所趋，但用户最关注的目前仍是材料的价格和质量。 钛合金和铝合金的优秀性能使他们成为用户最关注的的两种材料。用户将3D打印的支撑、废件等废料销售给中体新材这样的再制造企业，可以减少部分几乎无法避免的材料支出，从而达到降低材料使用成本的目的。 质量是备受关注的另一个重要因素。采用回收再制造的粉末，能否达到其他原料也能达到的材料纯净度和性能指标？从数据对比看，中体新材的产品成分对比以及打印件性能对比，与其他企业的粉末并无差异。从该公司对国内外多家头部金属3D打印厂商的批量粉末供应，也可看出其产品质量的可靠性。 获雷军顺为资本投资 中体新材或成首批获低碳红利 3D打印企业 在降低碳排放的大背景下，知名大牌公司正身先士卒以当表率。作为这些企业的供应商，往往会被审查碳足迹。2023年，中体新材获得雷军顺为资本领投的近亿元融资。 据3D打印技术参考了解，中体新材于近日成功荣获铝合金、钛合金、铁镍合金材料的碳足迹、SCS循环材料认证，这不仅是产品环保性能的权威认证，更是公司对增材制造领域降低碳足迹，可持续发展承诺的生动体现，是国内首家荣获SCS认证的铝合金、钛合金粉末生产厂商。 据统计，每年全球铝合金废料产生量高达数百万吨，若这些废料得以有效回收并转化为高质量铝合金粉末，相当于减少了数倍于原始开采的能源消耗和碳排放。中体新材通过精密回收工艺，已将数千吨铝合金废料转化为性能卓越、应用广泛的铝合金粉末，实现了资源利用率超过90%的壮举，为行业树立了绿色标杆。 另据3D打印技术参考了解，中体新材正与多家高科技电子产品企业、行业领先的汽车企业开展材料预研工作。这显示出，这些企业对该公司降低碳排放技术实力的认可，从长远的角度来说，可能会成为首批吃到降低碳排放红利的3D打印行业公司。另一个角度也证明，中体新材并未拘泥于3D打印行业。 高效闭环循环系统：链接3D打印生产商与粉末厂商 通过对产品生命周期的全面分析，采用回收料作为生产原料，中体新材不仅有效降低了自身的碳排放负担（仅为传统EIGA10%)，还通过资源的循环利用，实现了成本节约的潜在优势。同时，构建起生产商与粉末加工商之间的高效闭环循环系统，这一创新模式不仅增强了供应链的稳定性与安全性，更为推动环境友好型与经济可持续型的双重发展目标奠定了坚实基础。 随着战略生产商及其供应链体系内闭环（或循环金属经济模式）的逐步建立与完善，中体新材将进一步放大其在成本效益上的优势，实现经济性与环保性的双赢，引领行业向更加绿色、可持续的未来迈进。

在材料科学与工程领域，超轻晶格材料以其独特的结构特性和广泛的应用前景，一直是研究的热点之一。近期，香港中文大学宋旭教授研究团队携手新加坡国立大学翟玮教授及清华大学高华健院士，在《Advanced Science》期刊上发表了一篇题为《Imperfection-Enabled Strengthening of Ultra-Lightweight Lattice Materials》的研究论文。该研究通过高精度激光粉末床熔融技术（μLPBF），深入探讨了三大类晶格材料（板状、壳状和桁架状晶格）在不同相对密度下的失效行为，并提出了一种创新性的强化机制：通过引入几何缺陷抑制微结构局部屈曲从而提升超低相对密度下晶格材料的强度。 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202402727 随着科技进步和工业化发展，工业界和学术界对材料力学性能的要求日益提高，特别是在航空航天、汽车制造和生物医学等领域，对轻量化、高强度材料的需求尤为迫切。晶格材料作为一种具有周期性微结构的高级工程材料，以其低密度、高强度和优异的能量吸收能力，成为了轻量化设计的优选方案。 根据晶格材料的基本组成单元，研究人员可以将其细分为三大类：1) 杆件/桁架晶格（Truss Lattice）；2) 曲壳晶格（Shell Lattice）；3) 平板晶格（Plate Lattice）。 在强度设计层面，主流设计理念以“拉伸主导（Stretching-dominated）”为核心，旨在减少晶格结构中的弯曲变形与应力集中，确保材料主要以拉压状态承载，从而提升承载效率。在此设计原则指引下，传统理论认为，在相对密度接近0的情况下，平板晶格（Plate Lattice）有望达到理论强度极限，且三类晶格的强度排序依次为：板状晶格 > 壳状晶格 > 杆件/桁架晶格。然而，现有实验结果却显示，板状晶格在低相对密度状态下并未能达到预测值; 同时，这三类晶格材料的实际强度也与理论预测值存在明显偏差。 鉴于此, 香港中文大学宋旭教授研究团队通过高精度μLPBF技术，成功制备了具有广泛相对密度范围（1.0%-20.0%）的金属晶格材料，并首次系统性地揭示了晶格材料在单轴压缩载荷下的失效模式转变规律, 同时提出晶格材料的强度设计需要根据不同的失效模式做出适当的调整。在以结构屈曲为主要失效模式的超低相对密度范围内，需要提升晶格材料的稳定性才能提升其强度。他们提出了一种通过引入几何缺陷来抑制微结构局部屈曲从而增强超低相对密度下晶格材料强度的创新性设计方法，为超轻晶格材料的设计和应用提供了新的思路。 已报道相关研究中晶格材料相对强度与相对密度关系的(A)数值和(B)实验结果; (C)本研究采用高精度 µLPBF 技术制造的具有更广泛相对密度范围的板、壳和桁架晶格样品; (D)材料屈服到结构屈曲失效模式转变所导致的板、壳、桁架晶格强度排序变化; (E)引入几何缺陷所带来的抑制晶格微结构局部屈曲和提升晶格材料强度的效应 该研究的成功离不开高精度μLPBF技术的支持。LPBF粉末床熔融技术在工业上广泛应用于制造复杂、高精度的金属零件。它适用于航空航天、汽车、医疗、能源等领域，能够生产轻量化、高性能的部件，实现个性化定制，提高生产效率和产品质量，推动工业制造的创新发展。LPBF技术在制造金属晶格结构方面发挥了重要作用，占据了约 90% 的份额。μLPBF能够在50~100微米尺度上精确构建复杂的三维结构，为实现超低相对密度晶格材料的制备提供了可能。研究团队采用性能稳定的SS316L作为基材，通过设计多几何自适应打印策略，确保了基材性能的一致性和三类晶格结构的高制造保真度。 三类立方晶格和 µLPBF 制备的金属样品：(A) 选定的用于数值仿真的11种晶格; (B) Gyroid壳状晶格、(C) FCC 板状晶格、(D) SC 桁架晶格和 (E) Diamond壳状晶格，用于实验研究; (F) µLPBF高精度打印的微小金属花瓣 主要发现与结果 1. 失效模式转变 该研究发现，随着晶格材料相对密度的降低，其失效模式呈现出一种显著的转变趋势：从材料屈服逐渐过渡到结构屈曲。具体来说，在相对密度较高的状态下，晶格材料的主要失效模式为基材的塑性屈服；而当相对密度降至超低水平时，结构屈曲则成为主导的失效模式。这一屈曲失效现象导致晶格材料的强度随着相对密度的减小而迅速降低。然而，不同类型的晶格结构在失效模式转变的相对密度以及强度降低的速度快慢上存在明显差异，这些差异进一步影响了三大类晶格结构之间强度相对大小的变化格局。 实验测量和数值评估的Gyroid壳状, SC板状和SC桁架晶格的有效抗压强度与应力-应变曲线, 以及具有不同相对密度下的晶格强度排序 2. 弯曲应变能比例（BSER） 为了深入理解晶格材料的变形行为和失效机制，研究团队引入了弯曲应变能占比（BSER）这一关键参数。BSER定义为弯曲应变能与总应变能之比，能够量化晶格材料在变形过程中弯曲效应与拉伸效应的相对贡献。研究发现，随着压缩应变的增加，所有类型的晶格材料在低相对密度下均表现出BSER的显著上升，表明结构屈曲失效实际上是应变能从非稳态转变为稳态的过渡过程。特别地，壳状晶格由于其曲面几何特征，存在一定比例的弯曲应变能，在变形过程中反而表现出更高的稳定性和强度。 图 4. 超轻晶格材料的应变能分析和缺陷强化效应：具有不同相对密度的 (A) SC 桁架、(B) Gyroid 壳状、(C) Neovius 壳状和 (D) SC 板状晶格的 BSER，(E) 几何缺陷示意图和 (F) 有/无几何缺陷的晶格…

3D打印技术参考注意到，总部位于比利时的增材制造公司Amnovis自2021年起，已成功交付超过50000个3D打印医疗植入物。该公司的3D打印钛植入物不需要热处理，显著缩短了脊柱、骨科和颅颌面（CMF）植入物的上市周期。 Amnovis-3D打印植入物 3D打印技术参考注意到，Amnovis所提供的3D打印钛植入物无需热处理，这为客户提供更快、更经济的解决方案，同时保持最高的质量标准。Amnovis自2008年起便开始3D打印高端医疗器械，是首批采用激光粉末床熔融（LPBF）技术生产钛植入物的公司之一。 今年早些时候，Amnovis制作了一份美国食品药品管理局（FDA）的主文件，该文件包含了其合格的钛3D打印工艺（适用于Ti 1级和Ti-6Al-4V 23级）的所有关键信息，简化了监管提交流程。Amnovis表示，该文件解决了FDA对钛3D打印的担忧，加快了3D打印植入物的上市时间。 3D打印钛植入物 在医疗行业，3D打印技术正变得越来越普及，尤其是在植入物的生产上。生物医学3D打印公司ArcomedLab最近打破了3D打印颅颌面植入物数量的记录。自2018年以来，该公司在拉丁美洲完成了700例成功的案例，其颅骨植入物采用聚醚醚酮（PEEK）生物聚合物3D打印，可根据患者需求个性化定制。 不过，医疗领域的3D打印技术应用实际上并不尽然在于个性化打印或者定制化。该技术前期可用于手术规划和诊断的医疗模型制造；对植入体的制造实际上与个性化的关联不大，更主要的是制造网格结构；此外，医疗辅具的3D打印则体现了更多的个性化制造需求；齿科也是较大的市场，且发展迅速。 3D 打印植入物的大批量生产 国内医疗3D打印新进展 根据贝哲斯咨询的数据，2023年中国3D打印医疗设备市场规模达到了81.01亿元人民币。这反映了医疗领域对3D打印技术的广泛需求和快速发展。另一份报告指出，2023年中国医疗应用中的3D打印市场规模为37.01亿元人民币，这一数据更专注于3D打印技术在医疗领域的具体应用，如手术导板、植入物、假肢等。 2024年4月，华曙高科医疗行业合作伙伴湖南华翔医疗科技有限公司，申请增补的金属3D打印系列产品——胸腰椎椎体“多孔型椎体融合器”，成功获得三类医疗器械注册证。2024年2月，由大洲医学采用华曙高科金属3D打印解决方案，研发生产的全球首款3D打印仿骨结构钽金属骨填充重建棒（坦瑞生®）获国家药品监督管理局（NMPA）颁发三类医疗器械注册证。同月，成都天齐增材智造有限责任公司荣获国家药品监督管理局颁发的“3D打印患者匹配式颌面接骨板”三类注册证书。 采用华曙高科装备开发的3D打印植入物 Wedo 开发的羟基磷灰石涂层多孔钛合金椎间融合装置 2023年，维度（西安）生物医疗科技去年宣布，其3D打印脊柱植入物已在中国获得市场批准。该公司的羟基磷灰石涂层多孔钛合金椎间融合装置（WedoCage）采用铂力特的技术进行3D打印，并已获得国家药品监督管理局三类医疗器械注册证。WedoCage的多孔结构复杂，对3D打印精度有很高的要求。 Carbon 3D打印超100万个牙科部件 Carbon作为大批量定制3D打印领域的领军企业，与3D打印牙科树脂开发商Keystone Industries携手，已在Carbon 3D打印机实现了超过百万计的牙科部件的交付，标志着行业合作的新高度。 在长达314,000小时的紧密合作中，双方利用11,200升Keystone材料，高效完成了超过百万个牙科部件的打印任务，见证了技术与材料完美融合的力量。 Carbon的技术实力在此次合作中得到了淋漓尽致的展现，其大规模、高效率的生产能力，以及对高质量要求的严格把控，赢得了业界的广泛认可。Carbon首席执行官兼联合创始人Phil DeSimone对此评论道：“这一里程碑的达成，不仅是我们与Keystone合作的辉煌成果，更是牙科制造领域发展方向的鲜明标志。Carbon远不止是一家3D打印公司，我们正引领着大批量定制制造的新时代，为当今牙科行业的快速发展注入强劲动力。” END 总的来说，3D打印技术在医疗领域取得了显著进展，它不仅能够根据患者的具体需求快速定制个性化植入物，还可通过无热处理等创新工艺大幅缩短了生产周期，降低了成本，同时保证了高质量的生产标准。这项技术不仅提升了手术效果，还加速了医疗产品的上市速度，为医疗行业带来了革命性的变革。随着技术的不断成熟和市场需求的增长，3D打印在医疗植入物领域的应用前景将更加广阔。

3D打印技术参考于9月19日注意到，美国商务部工业与安全局（BIS）近期针对包括金属增材制造在内的关键技术领域，正式颁布了全新的出口管制政策。这一举措通过临时最终规定的形式，特别针对3D打印机技术加强了管理。 具体而言，该规则为采用激光束、电子束或电弧技术的金属3D打印机分配了新的出口管制分类编号(ECCN)，标志着对此类高端制造设备的出口监管达到了新的严格程度。同时，针对低温冷却、量子计算、半导体以及栅极环绕场效应晶体管(GAAFET)等前沿技术，也增设了更为详尽的限制措施，并扩展至相关软件的开发、生产、操作及维护环节，确保技术安全不流失。 在此框架下，任何将上述指定技术转移至美国境外的行为均需事先获得许可。值得注意的是，国家组A:1内的国家，涵盖众多欧盟成员国、英国、韩国、日本及澳大利亚等，被视为已获得默示批准；而国家组D:1与D:5，特别是中国和俄罗斯，则面临出口假定禁止的严格限制。 新的金属增材制造出口管制详解 新出口管制特别针对那些在工作过程中使用惰性气体或要求真空度等于或小于100Pa的打印机。这一举措旨在确保高端制造技术不落入潜在威胁者之手。 此外，具有“同轴配置”或“近轴配置”的“过程监控”设备也受到了新规定的影响。这些设备，如成像相机、高温计（用于监测1000°C以上的高温环境）、辐射计或光谱仪，以及基于这些监控设备实时反馈调整打印参数的闭环控制系统，均被纳入了出口管制的范畴。特别值得一提的是，由于电弧技术的特殊性，电弧增材制造技术的出口同样受到了限制。 AM Explorer借助AI实现3D打印实时质量监控与分析 BIS表示，这些限制措施旨在防止下一代金属3D打印机等高端技术落入恶意之手，因为这些技术能够显著提升零件性能，并可能带来前所未有的军事能力（美国人真的魔怔了）。为了应对这一挑战，在受影响行业运营的美国和外国公司需要立即行动，重新评估和更新其出口合规计划，以确保符合新规定的要求。 为减轻合规压力，BIS提供IEC、推定例外及特定物品豁免，但D:1或D:5国家外籍员工豁免需雇主严格报告。同时引入“祖父条款”，允许美企外籍员工无许可续用受控技术，但不适用于GAAFET等敏感技术出口至D:1或D:5国家人员。 值得注意的是，3D打印技术的出口管制并非孤立事件。今年初，英国政府已率先对包括金属3D打印机及其软件在内的“新兴技术”实施了类似出口管制。此外，法国、西班牙及荷兰等欧洲国家也相继跟进。回顾过去，BIS对3D打印等“新兴技术”的出口管制并非首次。早在2019年，该机构就已对包括增材制造、人工智能、机器学习和机器人技术在内的多项技术实施了限制。实际上，这些管制并没有影响其他国家增材制造技术的发展，尤其是中国。 评论：反应多度，自以为技术很先进！ 此次出口管制针对中国的意味非常明显。但是，美国政客很明显属于反应过度。近年来中国在增材制造技术领域已经突飞猛进，此前在增材制造领域的差距已经不再明显甚至已经赶超。该国政客还在抱着本国遥遥领先的旧观念来应对他国技术发展水平，实属可笑。 针对此次出口管制的技术类型，中国并不存在明显的过度短板。中国在金属增材制造领域的发展迅速，特别是在激光粉末床熔融（LPBF）和定向能量沉积（DED）等关键技术上取得了显著成就。中国企业如铂力特、华曙高科、汉邦激光、倍丰科技、易加三维等，在金属3D打印设备和技术上已经达到了国际先进水平，甚至在某些方面超越了美国同行。 所谓的限制电弧增材技术，也并没有太多必要。国内电弧增材制造技术水平并未落后其他国家，并已经在航空航天、造船等领域取得应用。 但仍有一些技术中国也确实存在短板，如区域激光打印技术、监控技术、基于增材的设计软件等，仍需要我们清醒的认识到。