在上周举办的第三届航空航天增材制造大会上，颜永年教授做了《发展大型高效激光金属熔化3D打印装备，助推我国航天航空制造发展》的主题演讲。 颜教授指出，永年激光所做的一些工作，主要是为了航空航天领域的应用。3D打印技术，尤其是激光粉末床熔融工艺的发展，引起了产品结构的重新定义。该技术已经初步完成了精度和经济的统一、精度和效率的统一，以及精度和材料的统一。而对于世界航空航天领域，颜教授认为，该领域已经进入了金属3D打印（SLM）制造的新时代，其他行业的大门也已经打开。 面对今天种类繁多的金属3D打印工艺，颜教授指出，区域打印、多激光大幅面粉末床SLM技术、能量沉积技术以及粘结剂喷射技术应当引起行业内的关注。而具体到SLM技术，多激光、无支撑、少飞溅以及蓝光、绿光等替代光源的发展正在成为新的方向。 永年激光近年来已取得众多关于大型高效金属SLM 3D打印的研究成果，包括集成式扫描头、激光动态再分配技术、冗余扫描技术等，克服了工程上的一些列困难，如空间、热、电磁干扰和安全隐患极限；开发了多款适用于航空航天领域的超多激光和超大尺寸金属3D打印装备。以下为颜教授的完整演讲资料。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.数十激光+米级幅面！2023年国内重量级SLM金属3D打印新品装备一览 2.3D打印成功制备无裂纹、高性能超高温碳化钛陶瓷 3.波音与空客均在使用3D打印制造直升机零件，认为综合成本更加经济 4.借助机器学习和3D打印，快速实现超材料结构逆向设计

3D打印技术参考注意到，NASA于10月19日发布消息称，其最近成功测试了由3D打印制造的铝合金火箭发动机喷嘴。此前由3D打印制造的火箭发动机喷嘴材料通常为镍基高温合金、铜合金或不锈钢，由铝合金制造喷嘴是第一次报道。材料的改变使喷嘴更轻，可携带更多有效载荷，从而为深空飞行奠定基础。 根据该机构的合作机会公告，NASA马歇尔太空飞行中心的工程师与Elementum 3D公司合作，开发了一种可焊接铝，其耐热性足以用于火箭发动机。与其他金属相比，铝的密度较低，可用于制造高强度、轻质的部件。 然而，由于铝对极热的耐受性较低且在焊接过程中容易破裂，因此到目前为止，铝通常不用于火箭发动机零件的增材制造。此前，NASA发起了名为Reactive Additive Manufacturing for Fourth Industrial Revolution Exploration Systems (RAMFIRE-ACO，用于第四次工业革命探索系统的反应增材制造)项目，以期为发动机、运载火箭和栖息地提供重要的新设计机会。该项目下，NASA与 Elementum 3D合作，通过工艺开发、表征和测试来推进高强度铝合金的大规模定向能量沉积 (DED)工艺制造，并使供应链可供更广泛的航空航天、汽车和其他行业使用。 先进铝合金是具有高强度、高导热性和低重量的理想组合，使其成为许多复杂运载火箭结构的理想选择。高强度铝合金的使用受到这些合金较差的可焊性和可打印性的限制。Elementum 3D利用获得专利的反应增材制造 (RAM) 技术开发了一系列用于激光增材制造的可打印高强度铝合金。这些原料的强度等于或超过可比的高强度锻造铝合金，同时与锻造铝合金不同，它们还可以焊接和3D打印。这些铝合金目前被用于太空、航空航天和汽车行业，并为新的创新设计铺平了道路。RAMFIRE项目将把这些铝合金发展至大规模DED工艺，为发动机、运载火箭和栖息地提供重要的新设计机会。  带有整体通道的大型气动塞式演示喷嘴的制造工作正在进行中 NASA和Elementum 3D将所开发的变体铝合金命名为A6061-RAM2，并使用其进行喷嘴打印。火箭喷嘴具有小的内部通道，基于再生冷却原理防止熔化。使用传统的制造方法，喷嘴可能需要多达一千个单独连接的零件。RAMFIRE喷嘴采用一体式设计，所需的连接大大减少，并显著缩短了制造时间。  NASA的月球到火星目标需要能够向深空目的地发送更多货物，这种新型合金可以在制造能够承受高结构载荷的轻型火箭部件方面发挥重要作用。STMD先进制造首席技术专家John Vickers表示：“质量对于NASA未来的深空任务至关重要。像这种成熟的增材制造和先进材料项目，将有助于发展新的推进系统、太空制造和月球、火星及其他任务所需的基础设施。” 铝合金火箭喷嘴成功测试 今年夏天早些时候，两个RAMFIRE喷嘴使用液氧和液氢以及液氧和液甲烷燃料配置完成了多次热火测试。由于压力室超过825磅每平方英寸 (psi)（超过预期的测试压力），喷嘴成功累积了22次启动和579秒（接近10分钟）的运行时间，这表明喷嘴可以在最苛刻的深空环境中运行。 NASA工程师在成功进行热火测试后检查RAMFIRE喷嘴 “这个测试标志着喷嘴的一个重要里程碑，在对喷嘴进行一系列严格的热火测试后，我们证明了该喷嘴能够承受月球着陆器规模发动机的热、结构和压力负载。” 除了成功建造和测试火箭发动机喷嘴外，RAMFIRE项目还使用RAMFIRE铝材料和增材制造工艺来建造其他先进的大型部件用于演示目的。其中包括直径为 36英寸（914mm）的气动塞式喷嘴，其具有复杂的整体冷却通道和用于低温流体应用的真空夹套罐。 采用A6061-RAM2 铝材料开发真空夹套制造演示罐，该组件专为低温流体应用而设计，设计有一系列壁厚约为1.5mm的整体冷却通道 NASA和行业合作伙伴正在努力与商业利益相关者和学术界共享数据和流程。多家航空航天公司正在评估这种新型合金和LP-DED增材制造工艺，并寻找将其用于制造卫星和其他应用部件的方法。 与标准生产技术相比，增材制造的零件可以提供复杂的几何设计，并大大节省成本和进度，为推进系统的设计开辟了新的领域。材料选择在系统设计、性能和重量方面也发挥着重要作用。 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。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.ORNL和NASA合作，3D打印一体式月球车车轮，减少组装 2.NASA投入新资金启动25项太空探索3D打印项目 3.62页成果下载：ASTM发布由NASA支持的增材制造现场监控技术战略指南 4.NASA着力开发火箭发动机的多合金和多工艺增材制造

3D打印技术参考注意到，关于波音与空客在使用3D打印技术制造直升机零件的新闻在近日集中出现。两家公司均涉及到批量3D打印，通过对比传统制造工艺发现，3D打印在一定情况下可以更加便宜。这不禁让笔者联想到，GE公司此前的探索也发现，采用金属3D打印代替铸造，发现成本更加经济（点击）。 波音：3D打印小批量生产更经济 报道称，波音公司已开始使用3D打印为波音AH-64阿帕奇攻击直升机生产零部件，目标是缩短较长的制造交货时间并改善供应链。波音公司在一次贸易展上表示，最初的部件（旋翼系统的接头）已经在世界上最大的金属3D打印机之一上打印出来，由此可以看出该部件的尺寸较大。波音计划于2024年春季测试完整的3D打印旋翼系统原型。 波音公司表示，生产第一个3D打印部件只需45分钟，而传统生产则需要一年时间。其长期目标是采用3D打印技术制造过去需要昂贵锻造技术生产的数千个零件。该公司同时表示，除了缩短交货时间外，3D打印还可以更加经济，尤其是对于小批量生产。然而，对于大批量生产，该公司将继续依赖传统制造。此外，3D打印在某些情况下可以实现更高的材料强度。 波音公司将首先检查关键磨损部件，如果该技术得到证明，它可以简化阿帕奇战斗直升机的生产和维护。 空客：3D打印轻量化组件节约运营成本 除波音公司外，空客直升机公司也被报道使用高科技制造解决方案提供商通快制造的3D打印零件改善了燃油消耗。 如今，空客直升机公司已使用部分通快金属3D打印机批量生产飞机部件，以此实现了两个目标——轻质结构和节省燃料。 近期，这家航空航天巨头在德国建立了一个新的3D打印中心，扩大了其增材制造能力，通快为该中心提供了金属3D打印所需的机器。空客直升机中心现场经理表示：“通过创新的制造工艺，我们正在开发未来的直升机。除此之外，3D打印有助于减轻组件的重量”。 欧瑞康3D打印的空客卫星部件 空客直升机公司称，3D打印的飞机零部件将帮助飞机运营商减少燃油消耗，最终降低成本。这些3D打印零件还可以使航空航天业变得更加环保，因为它可以通过降低飞行中的二氧化碳排放量来减少该行业的碳足迹。 这家航空航天巨头正在利用3D打印技术为其电动城市客车和高速赛车直升机制造飞机部件，空客A350和A320等客机也将配备了3D打印零件。通快首席执行官强调了采用3D打印技术如何节省成本并减少浪费，他表示：“增材制造可以节省昂贵的原材料，并可以降低航空业的生产成本。3D打印机仅使用设计师实际需要的材料来制作其组件，并最终在飞机上起飞。另一方面，传统的制造工艺需要比最终产品多十倍的原材料。因此，在铣削或切削时，大部分原材料最终都会被浪费”。 空客直升机公司批量3D打印的A350 客机组件 中国商飞增材制造中心主任张嘉振指出，3D打印通过轻量化组件的制造，可以通过为飞机减重的方式减少飞机全寿命周期内的运营成本。比如减重1公斤，在其整个运营周期内可以节约几十万人民币，即使零件的制造成本比传统工艺更高，综合来说这也是划算的。 GE：3D打印代替铸造，成本更加经济 大多数制造商都难以在支付了铸模费用的情况下，放弃使用铸造而选择金属3D打印，主观上的成本考量都不会将两者相提并论。然而，GE Aviation和GE Additive在2021年的合作证明，金属增材制造可以与传统铸件的价格持平。其成功制造的四个3D打印部件将削减多达35％的成本，这足以让管理部门淘汰旧的铸模。 同样重要的是，GE Additive的工程师从识别目标零件到3D打印最终原型，总用时仅10个月，而使用铸造工艺生产这些零件则需要12-18个月甚至更长时间。GE Aviation的增材制造部门负责人表示，这是他们第一次发现金属3D打印比铸造还要便宜，即便在有外部供应商报价的情况下，金属3D打印仍然具有成本优势。 与以往利用零件合并来减少组装从而降低大量成本不同，此次3D打印的零件完全基于铸造模型，没有任何的设计更改。这一发现让GE Aviation着手寻找其他发动机上更多的零件，并采用金属3D打印来降低成本。 END 通过本文的案例可以说明，在计算3D打印成本的时候，不能以单一的思考方式计算其直接制造成本，应该综合考虑各种因素，要对比制造需求、组件性能提升带来的综合价值等因素。在不同的场景需求下，来判断使用传统加工手段还是3D打印技术。 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。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.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 2.380万欧元！空客大手笔签订3D打印零件制造合同 3.波音扩大电弧增材制造工艺测试，将3D打印大型铝合金构件 4.CONTEXT最新3D打印报告：工业级、专业级和桌面级市场变化趋势

增材制造技术基于离散-堆积的独特成形原理，相较传统制造技术，在降低生产成本、提高生产效率以及制造复杂结构零件方面具有较大的优势，已经在航空航天、核能和医疗等高度定制化领域逐渐代替传统制造技术。传统的增材技术仅限于成形单一均质材料，已无法满足特殊性能零件的生产要求，如火箭隔热罩、热交换管、发动机腔等热端部件，这些零件在工作区域要保持高耐热和高导热性，而在非工作区仅需要保持一定的强度，同时还要求降低生产成本。 多材料增材制造技术是将多种材料按照结构和功能要求集成在一个零件上，在材料成分、形状结构和宏观性能上具有更高的设计自由度，能够通过精确调整将不同的材料沉积到构件的任意位置上，根据环境或结构要求对零件进行特殊定制生产，突破了传统多材料制备技术的诸多限制，适用于制备功能和结构复杂的零件，生产成本低且性能优异，是高性能零件最理想成形方案。 典型多材料体系的组合和应用 由于传统L–PBF设备的送粉系统是通过刮刀/辊式在同层均匀铺粉，难以实现同层或不同层点对点精确沉积多种材料，这成为限制L–PBF成形多材料的主要问题。因此，如何设计传统粉末床的送粉系统成为制备多材料的关键，现有多材料送粉系统分为刮刀送粉系统、超声辅助送粉系统、电子照相送粉系统和刮刀 +超声辅助送粉系统。来自中国科学院宁波材料技术与工程研究所的研究人员发表了题为“激光多材料增材制造技术研究进展和展望”的文章，介绍了多材料增材制造技术影响界面结合强度的主要因素及消除缺陷的方法；介绍了目前不同的送粉方法和每种送粉方法的优缺点；讨论了工艺参数对多材料增材制造的影响规律；最后总结了该技术目前的瓶颈性难题，展望了未来的主要研究方向。 多材料 L–PBF 送粉系统示意图 01刮刀送粉系统 刮刀送粉系统是最早实现多材料打印的装置，两个或多个粉末容器可以分别储存和输送两种或多种粉末。但是这种送粉系统仅可制造沿沉积方向上的多材料构件，难以实现同沉积层的多材料沉积，可适用的材料体系有限，因此不具备发展潜力。新加坡的研究人员升级了标准 L–PBF 的送粉系统，使用双粉末仓成功实现了铜 –不锈钢双金属的成形，这种成形制件存在尖锐的材料界面，材料突变极易在材料界面处产生孔隙、裂纹和分层等缺陷，难以实现商业应用。  多材料构件打印过程02超声波辅助送粉系统 超声波辅助送粉系统最早是在选择性干粉输送中得到广泛研究，该装置可以以均匀的送料速率送粉，其精度可以达到微米级水平，但是逐点超声波送粉的效率较低，限制了该送粉系统在粉末床中的应用。曼彻斯特大学的研究人员使用超声波振动按照不同的几何模型将多种材料的干粉颗粒输送到粉末床上，成功激光成形了二维的多材料组件。  03电子照相送粉系统 电子照相技术在工业印刷行业的应用非常成功，它是利用静电力将材料选择性地转移到基材上，因此，有学者提出将电子照相技术应用在3D 打印中来实现多材料选择性增材制造。虽然该系统能够快速、精确地输送多材料粉末，但是堆叠成三维零件仍存在一定难度，因为电场会随着沉积厚度的增加而减小。Stichel等开发出一款基于粉末床的电子照相送粉系统，证明了该送粉系统制造多材料具有可行性，并且在印刷粉末层的表面和光电导体之间实现恒定电势，降低了沉积层厚度相关性。电子照相技术目前仍存在不足，如工艺参数不当会导致粉末意外掉落，极易造成粉末污染，此外还需要对沉积的粉末进行材料和粒度上的分类。  由FraunhoferIGCV系统创建的多材料3D打印部件 04刮刀 + 超声辅助送粉系统 刮刀 + 超声辅助送粉系统是目前比较理想的解决方案，该系统由曼彻斯特大学的研究人员提出，集成了刀片和超声粉末分配器，并且使用真空粉末抽吸装置，能够精确去除粉末。通过超声波振动激励信号精确控制粉末流的开始和停止，使用超声波振动可以改善干粉流动，破坏粉末团聚，确保实现稳定且连续的粉末流动。使用该装置成功制备出一系列的316L不锈钢和Cu10Sn铜合金组成的多种金属材料制品，证明了该系统不仅具备可行性，还提高了粉末沉积效率，但送粉效率仍需进一步提升。 多材料 L–PBF 送粉系统示意图 曼彻斯特大学打印的多材料零件 与传统单一材料的设计不同，多材料成形软件应具备对材料力学性能、空间分布和几何形状进行设计的功能，基于体素建模的3D CAD软件可以实现这些功能，但是需要建立完备的材料学资料库来匹配，目前仍不具备多材料增材制造成形的专业性。而市面上仅有的几款软件，如ParaMatters和Monolith等多材料增材制 造工具软件主要用于成形聚合物，对于金属材料的应用较少，因此今后需要对多材料增材制造软件进行深入探索和设计。 作者介绍 韦超，博士，正高级工程师，博士生导师。现任激光极限制造研究团队负责人，研究领域包括：多材料增材制造、难加工材料激光复合加工。已获中国科学院、浙江省等人才项目支持，已被纳入中国科学院特聘研究岗位。任《极端制造》国际期刊青年编委、中国机械工程学会极端制造分会委员、英国机械工程师学会特许工程师/会员、英国激光用户协会青年委员会委员。 激光极端制造研究中心（隶属于中国科学院宁波材料技术与工程研究所），成立于2022年6月，英国皇家工程院院士李琳教授担任中心主任。现有研究团队百余人。前沿科学研究聚焦于揭示激光与材料作用新机理，具体研究方向包括：单原子材料物化反应机理及调控、奇异光场与物质作用机理及调控、复合能场相互作用机理及调控；工程应用研究重点针对难加工材料激光制造工艺与装备，具体研究方向包括：脆硬材料激光加工、复合材料激光加工、高端合金激光加工、纳米材料激光调制、极端环境材料加工。 注：本文内容来自《激光多材料增材制造技术研究进展和展望》，已获作者团队授权。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.数十激光+米级幅面！2023年国内重量级SLM金属3D打印新品装备一览 2.SLM-可进行多金属3D打印的材料体系，制造潜力、难点与要点 3.SLM-3D打印一体化多金属材料散热器，揭示未来应用潜力 4.调查研究：金属增材制造技术行业应用差异及释放潜力的条件

研华科技（以下简称“研华”）是全球知名的工业物联网厂商之一，其业务分布全球28个国家，在全球拥有约8,900名员工。2023年是研华成立的40周年，也是其在江苏昆山扎根的23个年头。作为工业物联网的实践者与赋能者，近些年来研华科技大力投入数字化工厂的建设，不仅利用自身AIoT（人工智能物联网）技术，也积极引入外部的创新技术，3D打印技术便是其中之一。 ▲昆山研华园区 研华工厂生产过程中需要大量使用非标定制件——PCB定位治具。过去，这些治具主要采用委托外加工，并使用电木材质，通过CNC加工的方式完成。然而，随着时间的推移，在使用CNC外协过程中的问题逐渐增多了起来。 01加工成本增长趋势下的挑战 首先，加工成本不断推高——随着上海经济辐射圈的逐步扩大，昆山当地的房价和物价水平不断升高的同时，老的CNC操作人员不断流失，而愿意从事CNC加工的年轻人在减少，导致近两年CNC加工的费用逐年增长。 其次，委外生产的生产周期往往较长，通常需要1-2周时间。当面对需要快速响应的客户需求，往往无法及时响应并影响交付计划。 第三，灵活性受限，传统的委外形式，一旦图纸发出就很难更改，无法灵活应对产品设计的迭代，遇到紧急且设计变更频繁的需求，往往只能重新制作。 02改变思维，利用3D打印技术 面对这些挑战与困难，研华昆山工厂MPM栗经理一直在寻找新的技术与方案进行改善。一次与总部同事的技术交流时，谈到了这个问题，总部同事当时就给他推荐了3D打印技术。 在横向对比了多家3D打印设备之后，研华购入了Raise3D Pro2 Plus的设备，对于当时的这个决定，栗经理还是比较满意的：“当时别人给我推荐的是另外一款国外的设备，我们前前后后做了多项调研，最后选择了Raise3D Pro2 Plus。”对于为何选择，栗经理进一步补充解释道：“首先是精度，我们做了多轮的样件测试，也在内部做了比较，测试下来令我们啧啧称奇的是Pro2 Plus的高精度。” “确保精度的同时，打印尺寸比较大。虽然大部分我们的夹具都比较小，大概都是20cm以下的小件，但是偶尔也会打一些大的零件，305×305×605 mm尺寸足够大，能够满足这些制件需求的同时，你又不用为这个额外多花大几万，那就非常具有性价比了。” ▲研华昆山工厂在用的Pro2 Plus “另外，还有很多细节的地方，如同我说的一样，这台设备有很多的设计逻辑和思考，都是基于制造业企业端来思考的，像我们看到的外在的丝杆、喷嘴、拖链，内在的很多像RaiseCloud这样的‘团队管多台’逻辑的云管理平台、像ideaMaker这种脱机、封闭且安全的切片软件，甚至是这个设备的重量——你真的很难想象这样的小小一台桌面机居然有100斤！” 033D打印定位治具，轻松实现降本增效 “我们的设备安装在工厂工程师的工作室，操作简单，工程师会用UG，SW软件，所以很快就可以上手操作。原来我们用CNC外发需要两周时间，但在使用Raise3D Pro2 Plus后，我们的生产速度提高了很多，大一点的件20个小时就可以制造出来，表面也不用任何处理，就已经很够用了。” ▲利用Raise3D Pro2 Plus打印的PCBA装备定位治具 “从材料方面来讲，目前主要使用PLA耗材，相比以前使用的电木材质，价格更低，由于通常我们填充一般30%或50%，只在需要强度的地方用ideaMaker调整成实心结构，在不影响结构强度的前提下实现轻量化处理，材料的利用率就会更高，大大的降低了成本。这样整体下来，治具成本相当于原来的10%左右。” ▲利用Raise3D Pro2 Plus打印的自动测试机台快拆治具 以创新技术实现成本效率的优化，同时兼顾高可靠性，是包括研华、舍弗勒、SKF等工控企业选择Raise3D品牌打印机的原因。 展会预告：2023年10月24-27日，第27届亚洲国际动力传动与控制技术展览会（PTC ASIA 2023）将在上海新国际博览中心召开！Raise3D复志科技将展示在原型设计、模具制造和个性化定制以及小批量生产等工业制造领域的数字化解决方案。Raise3D复志科技诚挚邀请您莅临OE2  A801 数智液压广场，一同探讨行业前沿，交流经验，共同见证制造业数字化转型的无限可能。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.最大12kg打印！Raise3D发布光固化3D打印解决方案 2.99.95%！国产Raise3D桌面级3D打印技术具有颠覆性的成功率，广获应用 3.最新：国外团队使用中国3D打印机发表Science重磅研究 4.60平米打印幅面！美能源部支持开发迄今最大砂型3D打印系统

点击上方「增材制造技术前沿」快速关注专注于3D打印技术硬知识分享 近日，美国能源部公布了新一轮的资助计划，Voxeljet和GE Research一同获得1490万美元的资助，对所谓VX9000粘结剂喷射砂型3D打印系统进行开发和商业化。这套系统是两家公司于2021年宣布的合作项目，美国能源部此次提供额外资金是希望其完成开发并推向市场。 Voxeljet当前已经商业化的最大打印尺寸的系统为VX4000，成形幅面为4x2x1米，使用针对3D打印优化的呋喃树脂和标准化石英砂或二氧化硅打印铸造砂型，打印头的工作分辨率高达200dpi。 VX9000的推出势必进一步增加打印尺寸，使之成为迄今为止新的世界最大粘结剂喷射3D打印机。根据现有的资料，增材制造技术前沿注意到，该打印机将用于生产名为Haliade-X的下一代风力涡轮机关键部件。该机型的打印尺寸将达到目前VX4000的七倍多（规划打印幅面60m2），如此巨大的构建空间为大幅减少所需的独立组件数量铺平了道路。 VX9000与VX4000对比 Voxeljet不同机型的生产效率 新的制造技术将为风能和水能领域生产金属近净成形（NNS）组件，从而减少生产时间和成本。VX9000 是voxeljet开发和制造的尺寸突破性的3D砂型打印机，用于增材制造10吨至60吨以上铸件砂型。美国能源部资助的主要目的是以加速美国各州向清洁能源的过渡。除voxeljet外，GE Research还选择了GE Hydro、GE陆上风电、GE海上风电、克莱姆森大学、橡树岭国家实验室（ORNL）和Hodge Foundry作为该项目的合作伙伴。 VX4000砂型打印机GE 可再生能源公司的代表性水轮机 通用电气公司海上风力发电机舱 先进铸造单元项目的建立是为了加强美国制造业和专业知识，以提高大型金属近净成形部件在其国内生产的成本效益，从而符合拜登政府的清洁发电战略。 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。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.聚合物3D打印晶格结构的准静态和动态压缩行为 2.ORNL和NASA合作，3D打印一体式月球车车轮，减少组装 3.中华文化：3D打印一次成型，数字回归实现文物1:1复刻 4.金属激光增材制造中的激光熔化模式 | 清华大学赵沧教授最新研究

文物是历史文明的印记，现代3D打印技术与历史文物，究竟会碰撞出什么样的火花呢？近些年，借助全新的技术，我们能够以辅助的技术方式呈现拥有悠久历史的文物，从而为观众提供更多的趣味性和更细腻的互动体验。但鲜为人知的是，在上述这些创新展示中，3D打印技术扮演了关键性的角色。   中华缠枝纹薄胎玉壶 近日，一部特火的短剧《逃出大英博物馆》掀起一阵“让文物回家”的热潮，该剧将大英博物馆中的一盏中华缠枝纹薄胎玉壶（以下简称玉壶）拟人化，以一种生动有趣的方式展现了玉壶逃离大英博物馆的过程，引发了人们对中国文物流失海外的关注和思考，并加深了对中国文物流失问题的了解，从而引起更多人对文物保护的关注与重视。 《逃出大英博物馆》 中华缠枝纹薄胎玉壶的原型——青玉薄胎茶壶，并非历史文物，而是一件来自苏州的工艺品，出自中国工艺美术大师、苏州玉雕省级非遗传承人俞挺之手  中华缠枝纹薄胎玉壶由一整块十三公斤的青玉玉料，历经半年时间精雕细琢而成，采用传统中国茶壶形制，壶上有宝相花、壶身缠绕福寿藤。值得注意的是，薄胎工艺是中华缠枝纹薄胎玉壶的最大亮点。普通玉器器皿的胎壁厚度差不多在5毫米，薄胎玉器器皿的胎壁只有1毫米左右。因为只有达到这个薄度之后，玉器才会产生一定的透光性，在灯光的辅助下产生发光的感觉，就像大家在网上看到的“发光”的中华缠枝纹薄胎玉壶一样。RAYSHAPE 3D打印，让玉壶“回家”团圆 文物思家国，国人盼物归，如果文物会说话，那定是话语间都充满思国之情。在2023年中秋节即将到来之际，铼赛智能（RAYSHAPE）专业团队决定利用3D打印技术，让玉壶“回家”团圆。 铼赛智能（RAYSHAPE）将3D打印数字化解决方案用于复刻玉壶。选用自主研发的红蜡树脂材料，它是一款高端模型树脂，该材料成型精度高，具有高精度、高表现力等优点,使用该材料打印的模型效果图案精细，使得玉壶的细节表现力极佳，可轻易获得精细的缠枝纹图案，是高端手办、潮玩的最佳模具材料，打印件可直接用于翻模或定制最终产品。 RAYSHAPE红蜡树脂打印的玉壶 同时，为了更好的复刻出原型玉壶的颜色透光性，RAYSHAPE专业团队还选用自主研发的铸造蜡型树脂材料来复刻玉壶，可以看到复刻的玉壶表面非常光滑，高度还原出壶盖和壶身上的所有玉雕细节。另外，铸造蜡型树脂材料晶莹通透，完美复原了采用薄胎工艺原型玉壶的透光感。 RAYSHAPE铸造蜡树脂打印的玉壶 文化与3D打印技术相辅相成、相互促进熟悉RAYSHAPE的朋友都知道我们专注于高精度光固化3D打印技术，具备3D打印机、软件、材料、工艺等环节的自主开发与应用落地能力。无论是文物的数字化建档、修复，还是雕塑、手办模型的数字化设计，处处都有RAYSHAPE 3D打印技术的身影。 随着时代的发展，3D打印技术的出现和应用，开辟了文物保护、修复、复刻和展示的新纪元。我们可以看到，3D打印在文化的展示和传承中起到了承上启下的作用。 3D打印通过数字三维技术，使得历史文物能以新面貌、新方式展示在世人面前，这不仅让历史文化得到更好的保留、还原和传承，还作为一种纽带为我们讲述了一个历久弥新的故事，千年历史与现代串联起来，让历史文物在现代科技的保护下，焕发出了全新的生命力。 如果您对RAYSHAPE 3D打印的中华缠枝纹薄胎玉壶感兴趣，可以添加RAYSHAPE-3DP，微信获取模型数据。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.RAYSHAPE完成A+轮融资，发布4K大尺寸DLP 3D打印机 2.HP与知名运动品牌合作开发3D打印跑鞋 3.3D Paint：将二维图像转换为3D模型 4.清华大学最新《Science》：开发出无机材料普适性3D打印新方法

惠普MJF技术是当前尼龙、弹性聚氨酯等粉末材料重要的3D打印技术之一，自诞生以来已取得巨大的商业成功，并与激光烧结3D打印工艺竞争激烈。惠普公司也因此在3D打印技术领域站稳脚跟。该公司指出，其独特的3D打印解决方案使汽车、医疗保健、工业、包装、消费品和体育用品等行业的制造和生产更加可持续。与传统制造相比，使用3D打印生产最终零件和原型的速度更快，并且可以使用更少的能源、更少的时间并带来更少的浪费。 3D打印技术参考注意到，在10月5日的惠普Imagine大会上，其公布了与 Brooks Running的新合作伙伴关系，并指出此举将颠覆高性能跑鞋市场。Brooks Running是一家具有百年历史的美国知名运动鞋和运动服装品牌，专门设计和制造跑步鞋、跑步服装和相关运动配件，是全球领先的跑步鞋品牌之一。2022年1月，该公司成为美国成人高性能跑鞋业中的顶级品牌，市场份额达到21%。双方合作带来的第一个创新成果是Brooks Exhilarate-BlueLine跑鞋。 惠普与Brooks Running的合作可以追溯到2017年，当时这家鞋类公司依靠惠普的FitStation足部扫描仪来打造个性化跑鞋。如今，Brooks BlueLine实验室 与惠普合作采用MJF聚合物3D打印技术创建了Exhilarate-BL系列。 ‍ 具体来说，MJF用于3D打印鞋子的“3DNA”中底，旨在提供“推进力、弹性体验”。它还根据跑步者的数据专门设计和调整尺寸，以便跑步者的每一步都拥有最佳的缓冲和弹性。据报道，惠普独立验证了其MJF技术3D打印的中底，其能量回报比当今市场上90%的跑鞋中底更高。 BlueLine鞋类产品线管理和总监Nikhil Jain表示，“使用惠普的3D打印技术，我们的设计团队能够以毫米级的方式对中底元素进行微调，这是其他方式无法实现的。作为一个植根于每个人都有独特运动路径的科学品牌，我们在如何改变脚下体验并使用3D打印提供优质、高性能的跑步体验方面仅仅才开始，未来将有更大的创新潜力。” 惠普进入鞋类生产领域的独特之处在于，它正在以多种方式应对这一细分市场。虽然阿迪达斯只用Carbon的Clip技术3D打印中底，但惠普有许多用户在探索MJF工艺，用于运动鞋、名牌鞋和日常休闲服的中底、鞋面和鞋垫生产。例如，迪卡侬、Lonati集团生产的鞋中底和外底使用了MJF工艺；锐步使用惠普的工艺3D打印了整双鞋；Hilos正依靠MJF工艺生产具有3D打印中底的休闲鞋，其中80%由回收材料制成；巴塞罗那初创公司ATHOS也在利用惠普的技术创造了登山鞋。 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。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.生产效率大跃升！3D打印助力鞋模成功瘦身1.6KG！ 2.联泰科技3D打印助力福欣精密科技鞋模厂产业新升级 3.3D打印解决方案，以让大众消费群体穿上高舒适度的定制鞋为目标 4.鞋类新视角！万物皆可3D打印？

10月5日，3D打印技术参考注意到，GKN航空已与IperionX签订合作协议以优化钛合金材料供应链。此次合作引人注目的是，GKN将给IperionX提供钛废料，而后者将对此进行加工，制成100%回收3D打印钛粉。IperionX突破性的氢烧结和相变 (HSPT) 技术可优化钛的微观结构，以实现与轧制钛合金相当的强度和疲劳性能。 IperionX首席执行官Taso Arima表示：“GKN Aerospace是航空航天和军事市场钛合金可持续发展和精密制造领域的领导者。我们非常自豪能够与吉凯恩航空航天公司合作，将我们市场领先的高性能和可持续钛产品商业化。” 3D打印技术参考查询了该技术的钛合金低成本制造技术，这是一种氢辅助金属热还原工艺，它采用钛矿或废钛合金原料，以极低的能源强度生产钛粉，从而有可能在可持续的闭环中实现低成本、低碳排放的生产。氢可以使Ti-O不稳定，利用Mg还原TiO实现还原脱氧，形成满足工业需要的低氧含量的TiH，然后通过行业标准方法将TiH进一步加工成钛金属。 传统的钛合金生产方式是能源和成本密集型的，并会导致大量的温室气体排放。IperionX的钛生产和制造专利技术有望生产出高性能钛产品，而能耗和成本更低。在美国，先进工业所需的钛金属95%以上依赖进口，IperionX打算将钛矿物和金属生产带回国内，减少对国外原生钛进口的严重依赖，并以较低的成本强化供应链。 鉴于此，IperionX在近年来备受关注。美国空军、海军等能够极大量使用3D打印钛合金的部门均与该公司建立了合作，以期获得低成本的钛合金材料从而降低3D打印成本；福特高性能部门也与IperionX达成了合作，双方共同探索使用IperionX的创新低碳、100%回收钛金属生产钛部件；SLM Solutions也在今年与IperionX公司签订了一份不具约束力的谅解备忘录，后者将向前者供应回收再制造的钛合金粉末；实际上航天公司Relativity Space也与另一家钛回收再制造公司建立了合作以获取低成本的3D打印钛合金粉末。 总的来说，今年应用市场开始对于3D打印钛合金粉末回收再利用有着特别的关注，从汽车、医疗、军事到航空航天，都在开始尝试接触；而钛粉回收再制造公司也在更多的被市场关注。 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。 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.顶刊综述：增材制造CuCrZr合金的机械、电气和热性能及未来展望 2.综述：激光增材制造金属零件残余应力及变形的研究 3.增材制造CuCrZr铜合金大综述 4.数十激光+米级幅面！2023年国内重量级SLM金属3D打印新品装备一览

激光增材制造技术基于三维数字模型，使用激光作为能量源，逐层熔化金属材料以形成目标零件。该技术可以生产具有复杂结构的金属零件，但增材制造过程中产生的残余应力会导致变形。本文总结了影响零件残余应力和变形的因素，介绍了检测零件的残余应力与变形的常用方法，并比较了它们的应用、优缺点，阐述了预测零件变形的五种方法，介绍了基于反向补偿原理的变形补偿方法，并提出了今后可用于增材制造零件的变形检测方法。 1、影响残余应力和变形的因素 通过大量研究可知，工艺参数是影响增材制造残余应力和变形的重要因素之一，其中包括激光功率、扫描速度、粉末层厚度、扫描间距、预热温度等。除此之外，影响零件残余应力和变形的另一重要因素是激光扫描策略。常用的扫描策略包括单向线扫描、往复线扫描、螺旋线扫描、分区扫描和层间旋转扫描策略等，如图1所示。 图1 常用的扫描策略 2、残余应力检测 表1列出了几种常用的测量零件残余应力的方法。 2.1钻孔法 钻孔法的测量原理如图2所示，在待测位置钻一个直径为2a的小孔，小孔周边残余应力失衡得到释放，材料发生轻微的形态变化，根据测得的应变释放值可以得到测量位置的残余应力。 图2 钻孔法测量原理图 2.2轮廓法 轮廓法是沿特定目标平面对工件进行切割，垂直于切割表面的残余应力失去了工件本身的约束而自由释放，导致切割表面的变形，变形量与垂直于目标平面的残余应力大小成正比。根据Bueckner叠加原理，利用有限元模拟软件建模即可反推出目标平面的原始应力场，得到工件垂直于切割表面方向上的残余应力，测量原理如图3所示。 图3轮廓法测量残余应力的基本原理和步骤 2.3 X射线衍射法 X射线衍射法（XRD）的测量原理如图4所示。当样品中存在残余应力时，晶面间距发生变化。当布拉格衍射发生时，产生的衍射峰相应地移动，移动距离与应力有关。残余应力可通过用波长λ的X射线照射样品并测量相应的衍射角2θ来获得。 图4 X射线衍射原理图   2.4中子衍射法 中子衍射法以中子流为入射束照射试样，试样晶面发生布拉格衍射得到衍射峰。该方法的测量原理与X射线衍射法相似，但与X射线相比，中子具有更强的穿透能力，更有利于测量材料或零件内部的残余应力。 3、变形检测 3.1三坐标测量机 三坐标测量机（CMM）是将被测物体置于三坐标测量机空间，采用探头探测被测物体，来获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，计算出被测物体的几何尺寸、形状和位置。 3.2 X射线计算机断层扫描 X射线计算机断层扫描（XCT）使用X射线管发射X射线束，待测样品围绕固定轴旋转，探测器以不同角度收集样品的投影图像，然后使用计算机恢复物体模型的三维结构。这种测量方法可以清晰、准确和直观地显示被检测物体的内部结构、成分、材料和缺陷状态。测量原理如图5所示。 图5 X射线计算机断层扫描测量原理图 3.3激光位移传感器 激光位移传感器利用激光技术进行测量，以非接触的方式精确测量待测物体的位置、位移等。激光位移发射器将镜头发射出的激光射向物体的表面，物体的表面出现一系列反射情况，其中一束反射的光线回到激光位移传感器当中，根据光线反射的角度和激光位移传感器的距离来测量待测物体的位置和位移等。测量原理如图6所示。 图6 激光位移传感器测量原理图 3.4数字图像相关法 数字图像相关法（DIC）通常采用CCD相机拍摄物体变形前与变形后表面上的自然散斑或人工散斑图像，而后计算机通过搜索变形前后两幅图像的匹配点来检测位移。 4、变形预测 4.1热-力耦合模型 在增材制造的热-机械耦合模型中，应力和温度两个物理场相互作用。然而，过程的整体热-机械耦合特性非常复杂，使用精细网格模型进行多次扫描的热-机械分析通常非常耗时。4.2多尺度建模方法 在零件变形的分析中单独采用宏观模型或微观模型是不现实的。多尺度模型可用于研究不同长度和时间尺度下的材料特性，为连接不同尺度下的模型提供了桥梁，允许适用于不同尺度的模型相互交流，以研究材料的不同特性。 4.3改进的固有应变法 固有应变法广泛应用于焊接问题，是残余应力和焊缝裂纹的来源。如果已知固有应变，则可通过热弹-塑性有限元分析计算残余应力和变形。由于AM的热变形在原理上与焊接的热变形相似，改进的固有应变法已被应用于AM领域。 4.4降阶模型 降阶模型是对随时间变化的多维物理过程的低维近似描述，可以减少计算量，节省计算时间。降阶模型具有更快的计算速度，特别是在自由度更大的情况下，但原始系统中保留的信息更少，模型精度将降低。 4.5机器学习 机器学习（ML）是对计算机算法的研究，它可以通过巨大的数据集和连续的训练来自动改进数据分析模型。在ML中，模型被不断训练以从大量数据中发现模式和相关性，然后根据数据分析的结果做出最佳决策和预测。预测精度随着数据的增加而增加。 5、变形补偿 在零件变形预测的基础上，将零件的变形反向补偿给制造零件的初始几何体，以消除或减少零件的变形，如图7所示。   图7 反向补偿概念 6、展望 近年来，随着激光增材制造制造的金属零件残余应力和变形测量方法的发展，为了避免对试件的损坏，无损检测方法越来越受到研究者的重视和广泛应用。其中，光学测量方法由于其非接触和其他优点而被应用最广泛。在金属零件的残余应力和变形预测方面，ML所需的模拟计算量和数据量相对较大。为了显著降低计算成本和提高工作效率，可以努力研究将降阶模型与ML相结合的方法。 原文：沈阳航空航天大学，Bo He, Cheng Bi, Xiaodan Li, Wei Wang, Guang Yang. Residual stresses and deformations of laser additive manufactured metal parts: a review. International Journal of Material Forming 16, 7 (2023). https://doi.org/10.1007/s12289-022-01729-w 欢迎转发 主编微信：2396747576（请注明身份）; 硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.预热至1000℃，电子束3D打印无残余应力零件 2.纯钽点阵3D打印：加工、微观结构和工艺引起的缺陷 3.北理工：增材制造中高强铝合金的缺陷与力学性能研究进展…