3D打印技术参考注意到，定向能量沉积3D打印技术在近年来悄悄发展了起来，学术研究相比以前大为增多，行业应用尤其突出。接下来，以几个事实予以佐证： 2023年4月19日，首都航天机械有限公司发文指出，公司电弧增材制造技术获评中国航天科技集团2022年度十大技术突破（公开信息）。 以3D打印技术制造整枚火箭著称的Relativity，其所开发的Stargate工业机器人3D打印机，其末端执行器采用了电弧和激光沉积技术；依赖该技术制造的Terran 1火箭于3月23日发射，首次向全世界展示了其全3D打印的火箭可以承受最恶劣的轨道发射条件。 美国宇航局已经采用激光定向能量沉积技术制造并测试了大尺寸的推力室，并且正在资助用于空间应用的电弧增材制造技术。 波音公司于2021年与从事电弧增材制造技术开发的AML3D签订了制造合同；2023年3月，美国海军开始与该公司展开合作，并于本月宣布延长合作。 北航王华明教授团队采用激光能量沉积技术，制造了某战斗机主承力框以及C919飞机机头处的钛合金整体窗框（皆为公开案例）。 国内西北工业大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、南京航空航天大学等单位也开展了定向能量沉积3D打印技术的研究。其中，西工大官方新闻指出（点击），其开展的高性能铝合金电弧增材制造材料和制造技术基础研究为我国空间站梦天舱和长五B的研制提供了重要技术；南京航空航天大学发文指出（点击），该校开发的飞船防热承载结构精密激光焊接与高效增材制造技术，已应用于我国新一代货运飞船的研发。弗劳恩霍夫激光技术研究所则开发了将电弧和激光沉积融合在一起的混合金属3D打印技术，能够提高焊接速度、获得更优的表面质量并推动电弧金属3D打印的应用。   总的来说，定向能量沉积是指以激光、电子束、电弧等为能量源的材料沉积技术，是高性能、大尺寸金属构件重要的3D打印技术。作为目前最成熟的金属增材技术之一，定向能量沉积3D打印技术因其在特定位置沉积、关键结构修复、合金设计、双金属/多材料结构、复杂形状三维打印等方面具有的独特优势，已被航空航天、国防军工、重工机械、汽车制造等应用领域视为高复杂度、大尺寸、低成本金属结构的高效高性能先进解决方案。 行业关注度显著增长 3D打印技术参考注意到，关于定向能量沉积尤其是电弧增材制造的学术研究和应用，近年来显著增多。然而，该技术在行业内的重视程度显然仍不如传统的粉末床熔融3D打印技术，对于该技术可以成型哪些材料，有哪些特有的优势和局限性，当前的发展现状等，还未得到系统梳理。 在受控电弧智能增材工信部重点实验室的指导下，格智空中讲堂携手Formnext + PM South China，将于8月深圳共同举办定向能量沉积增材制造行业国际盛会“第一届国际定向能量沉积增材制造前沿技术及应用高峰论坛”。 本次论坛聚焦激光、电弧、等离子、电子束、冷喷、搅拌摩擦等各类前沿、新兴定向能量沉积增材技术；依托格智前沿技术融合和资源优势及Formnext + PM South China的增材行业及终端应用行业影响力定向邀请来自世界各地的国际资深专家、顶尖研究人员、和来自航空航天、国防军工、重工机械制造、船舶制造等产业优秀行业应用代表以及前沿技术厂商等共聚一堂。旨在为行业提供前沿技术分享、创新应用案例交流、市场信息交流、风险挑战应对的战略导向型优质平台，赋能DED技术快速产业落地，引领DED行业高质量持续发展。   会议时间 2023年8月30日 举办地点 深圳国际会展中心6号馆 会议室C 指导单位 受控电弧智能增材工信部重点实验室 主办单位 格智学院 广州光亚法兰克福展览有限公司 本次高峰论坛对高校以及研究所、行业观众免费注册。扫描下方二维码可快速提交参会资料。 本次高峰论坛设立了会议群，提交报名注册后可以添加主办方进群，可获取更多会议资料和信息。 总的来说，中国航空航天、舰船、轨道交通等新兴战略领域发展迅速，对金属构件的性能、精度、制造效率的需求不断提升。采用高性能大型轻量化整体构件替代传统的铆接、焊接结构拼合件，不仅可减轻装备重量，还能提高性能参数与服役寿命。金属增材制造技术以零件的三维数字模型为基础，通常使用激光、电子束、电弧等热源，将金属丝材、粉材熔融再结晶，运动机构按照既定路径将熔融金属逐渐累加直至成形最终金属零件。因脱离了模具、锻压及加工设备尺寸的限制，金属增材制造正逐渐成为新一代大型高强轻质合金结构件的重要制造手段。   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.视频：ORNL使用3组机器人，电弧3D打印大尺寸金属零件 2.激光+电弧混合增材制造新工艺 | 哈工大团队取得重要研究进展 3.电弧增材制造获评中国航天科技集团2022年度十大技术突破 4.西工大「高强韧铝合金增材制造」为梦天舱、长五B研制提供了重要技术

  8月14日，施乐控股公司宣布已将旗下从事3D打印技术开发的Elem Additive Solutions出售给一家名为ADDiTEC的美国公司，后者从事金属增材制造解决方案和应用开发。此次出售是施乐将其战略重点和创新投资重点放在核心能力和产品（包括印刷、IT）之上的调整。这不得不让我们思考，增材制造行业是否仍然难以盈利，是否仍存在进入风险。 3D打印技术参考注意到，作为施乐的竞争对手，惠普的3D打印业务则取得了巨大成功。本文内容，将列巨一系列数字和案例，来说明本行业存在的巨大机会与风险。 2019年2月，施乐收购液态金属3D打印技术的发明者Vader Systems，新成立的团队被命名为Elem Additive。多年来，施乐一直努力将这项技术商业化并将其推向市场。2021年2月，施乐和美国海军研究生院宣布了一项战略合作，重点是推进增材制造研究，这有可能极大改变军队供应其前沿部署部队的方式。作为合作研发协议的一部分，海军研究生院于上一年12月率先在大学校园安装了施乐ElemX™液态金属打印机。这一努力取得成功的重要标志是，2022年7月，施乐液态金属3D打印机被安装在美军黄蜂级两栖攻击舰第2号舰上——这是美国海军舰艇上部署的第一台金属增材制造装备——这无疑是施乐3D打印技术取得重大商业价值的重要里程碑。 施乐首席执行官表示，“自近四年前该组织成立以来，Elem Additive团队取得了巨大的成功。”然而，2022年9月底，施乐3D打印部门就被曝出裁员，“Xerox缩减了Elem Additive的业务，现在只专注于支持当前的安装。”仅一年之后，施乐旗下3D打印业务被完全出售。 因此，施乐的商业化努力是否取得了成功？答案不言而喻。 盈利仍难，风险犹在，潜力无限 3D打印行业发展至今，其仍然是存在风险的行业。另一例证便是昔日的行业巨头Stratasys目前正处于被争相收购的漩涡。  除此之外，3D打印技术参考此前曾总结了全球知名工业级3D打印企业2022财年收入情况，几乎所有知名企业都在亏损，数额通常在数百至数千万美元，甚至数亿美元；仅有有限的几家企业实现了盈利。如此规模的大企业尚且如此，业内其他从业者的经营状况可想而知。 该行业的发展情况还可通过市场规模的对比展现出真实情况。由Wohlers Associates发布的《Wohlers Report 2023》显示，增材制造行业2022年的市场规模达到180亿美元，但相比于数十万亿美元的全球制造业相比，实在是九牛一毛。  总市值截止到北京时间4月3日 一大批企业需要靠不断融资获得企业发展的资金支持，虽然催生出了若干个巨无霸企业，但在其实现盈利的路上仍看到不断裁员和缩减业务（3D Systems、Stratasys、Desktop Metal等均发生过）；一些企业则需要不断的获得补助才能维持生存。需要指出的是，很多企业拥有技术，却商业化成功仍然存在困难，如昔日的Exone；很多企业则距离技术成功只差一步，但因无法继续获得资金而破产。 目前，技术的应用仍然具有很大局限，企业的盈利仍旧存在困难，即便是行业的领导者也会面临发展的困境而不得不考虑被收购。但同时，本行业的从业者也在不断努力加速向传统行业渗透这项技术。 近十年来，增材制造行业一直保持强劲的增长，一大批公司因努力研发而改变了众多行业，并受益于技术获得了大量融资和盈利，从而取得了商业化的成功。从数据上看，国内三家科创板上市的企业都有不错的表现：铂力特2022财年营收9.18亿元，较上年度同期增长66.32%，同比扭亏为盈；华曙高科2022财年全年净利润0.99亿元，超卓航科净利润0.59亿元。 国际范围内，对3D打印技术的认可已经成为行业共识，并不断有积极政策支持该行业的发展。在国内，黄奇帆表示，今后二三十年，万亿美元级别市场的“五大件”已初现雏形，其中之一便是3D打印。 总的来说，3D打印行业仍然是一个充满风险却又潜力无限的行业。 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.备受消费巨头青睐，3D打印在视觉营销等广告领域大放异彩 2.赢创专访—深度探讨增材制造聚合物材料市场的现在与未来 3.调查研究：金属增材制造技术的曲折认知增长之路 4.8月，传统工艺&增材制造：现场碰撞！

目前，中国航空航天、舰船、轨道交通等新兴战略领域发展迅速，对金属构件的性能、精度、制造效率的需求不断提升。采用高性能大型轻量化整体构件替代传统的铆接、焊接结构拼合件，不仅可减轻装备重量，还能提高性能参数与服役寿命。金属增材制造技术以零件的三维数字模型为基础，通常使用激光、电子束、电弧等热源，将金属丝材、粉材熔融再结晶，运动机构按照既定路径将熔融金属逐渐累加直至成形最终金属零件。因脱离了模具、锻压及加工设备尺寸的限制，金属增材制造正逐渐成为新一代大型高强轻质合金结构件的重要制造手段。   典型的能够制造米级金属构件的3D打印技术包括电子束熔丝增材制造（EBFF）、激光熔化沉积（LDED）、电弧熔丝增材（WAAM），其他金属增材方法，如片材层压增材、冷喷涂增材、搅拌摩擦增材等，现阶段不适用于高性能大型件制造。东南大学研究人员在稀有金属期刊发表了题为《大型金属构件多机协同增材制造前沿进展》的文章，3D打印技术参考获得了该文的发布授权，对以上技术分别论述。 1. 大型金属件电子束熔丝增材制造 因电子束具有能量密度高、加热集中、精确可控等特性，EBFF沉积效率高、成形件致密度高、不易产生未熔合缺陷且变形小，可以实现不同材料、不同材料梯度零件的直接近净成形。EBFF需在真空舱内进行，增材过程充分隔绝空气，可保证零件质量。然而，真空舱的应用极大提升了制造成本，使得该方法仅适用于航空、航天等关键领域的小批量零件制造。美国航空航天局兰利研究中心是较早开展针对大型金属构件EBFF技术研究的单位，成功研制了六自由度的EBFF设备，配备2.7m×2.5m×2m的真空舱，可实现大型航空结构件的修复与制造。美国Sciaky公司生产的EBFF系统最大可加工零件尺寸可达5.79m×1.22m×1.22m，回转结构最大直径为2.44m，可加工钛、钽、镍基合金等材料。图1为该公司打印的航空推进剂钛合金存储罐。中国航空制造技术研究院是国内针对EBFF研究的单位之一，开发了国内首台电子束熔丝成形设备，并陆续开展了TC4，TC18钛合金及A100超高强钢零件的增材制造，获得装机应用。 图1 Sciaky公司制造的大型航空推进剂钛合金存储罐 2. 大型金属件激光熔化沉积增材制造 LDED增材常用热源包括CO2激光器、Nd：YAG激光器、光纤激光器。CO2激光器平均输出功率高（最高20kW），金属增材沉积效率可达200cm3·h-1，成形精度较低。Nd：YAG激光器输出功率1~4kW，成形精度较好，但光束质量较差，成形效率低。相较于前两者，光纤激光器的光束质量高、光斑尺寸小、光束集中，成形零件质量好，精度高，且光纤柔性传输便于系统集成。综上，光纤激光器是非常有前景的LDED增材能量源，部分商用光纤激光器功率高达10kW，满足大型金属件材料沉积效率需求。 图 2铂力特3D打印的C919钛合金机翼中央翼缘条 采用LDED方法制造大型金属构件的相关研究较为广泛。20世纪90年代末，美国AeroMet公司针对航空钛合金构件的激光增材技术开展系统研究，指出了大型金属构件增材过程中“热应力”控制是关键科学问题之一。英国伯明翰大学Dil⁃worth等采用激光增材制造方式成形飞机机翼支架，并发现层间不充分重熔导致孔隙，使得零件塑性出现明显各向异性，还需采用热等静压技术消除孔隙，提高延展性。自2000年起，国内科研单位陆续开展大型构件激光增材制造技术的相关研究工作。西北工业大学凝固技术国家重点实验室的黄卫东和林鑫采用激光熔敷方式成形C919钛合金机翼中央翼缘条，长度高达5m，性能优于锻造件。北京航空航天大学王华明院士等成功研制出多路沉积“桥式”大型激光增材制造装备新系统。在高性能金属大型关键承力构件激光增材制造“材料-结构-制造”一体化方面形成系列成果，圆满保障了大型运输机、舰载机、大型运载火箭等国家重大装备研制生产任务。 3. 大型金属件电弧熔丝增材制造 WAAM技术通常采用气体保护金属电弧（GMA）、钨极气体保护电弧（GTA）或等离子体电弧（PA）作为热源，将送给金属丝材熔融沉积并逐层成形零件实体。该方法具有沉积效率高、材料利用率高、设备柔性高、制造成本低等优点。同时，WAAM可在无封闭仓的环境下自由成形，制造过程不受零件尺寸、设备尺寸限制。因此，非常适用于大型金属构件的增材制造。 英国Cranfield大学与欧洲航天局合作采用GMA增材制造技术，成形钛合金飞机机翼翼梁和起落架外肋支撑等大型框架构件，材料利用率高达90%以上，产品缺陷少，力学性能优于铸件，如图3所示。然而，因成形零件内部存在大量粗大柱状晶，导致零件整体力学性能各向异性。Almei⁃da和Williams等采用冷金属过渡（CMT）电弧增材方法，成功解决了钛合金增材过程的弧偏吹、大飞溅等问题，并通过提高保护气中氦的含量实现晶粒细化，最终成形了1000mm×400mm×2mm的TC4钛合金垂直薄壁墙结构。 图 3 英尼格玛电弧增材系统 2019年，Ramlab公司采用WAAM技术制造了直径为1350mm，重约400kg的全尺寸镍铝青铜船舶螺旋桨，如图4所示。Cilia等采用WAAM技术制造拖船用螺旋桨，并获得了船级社认证。国内相关单位也开展了广泛研究。华中科技大学的He等采用WAAM技术，成形出尺寸为760mm×37mm×36mm的GH4169航天舵零件，材料利用率高达75%，其抗拉强度、屈服强度、延伸率等力学性能优于传统铸造件。然而，WAAM成形过程中随着层数的增加，成形件热积累严重，边缘形貌与成形尺寸的控制困难，使得成形件表面质量较低。哈尔滨工业大学、上海交通大学相关研究团队针对表面成形质量开展研究工作，并应用于大尺寸金属零件制造过程中。 图 4 Ramlab公司采用电弧增材打印全尺寸螺旋桨 图5 10m级高强铝合金重型运载火箭连接环实现一体化制造 图6 Relativity Space采用WAAM生产火箭箭体 2021年，中国国家增材制造创新中心、西安交通大学卢秉恒院士等利用电弧熔丝增减材一体化制造技术，制造完成了世界上首件10m级高强铝合金重型运载火箭连接环样件，在整体制造的工艺稳定性、精度控制及变形与应力调控等方面均实现重大技术突破，如图5所示。 4. 大型金属件增材问题与挑战 现阶段，大型金属构件增材相关研究较少，工程应用中存在问题与挑战总结如下： 1). 大型金属件应力与变形情况复杂。大型金属件熔化沉积增材过程中，成形金属长期处于剧烈、非稳态、周期性、急冷急热的热循环中，带来的复杂热应力。同时，在已成形部分的强约束下熔池快速凝固使构件内存在复杂凝缩应力，非平衡固态相变则会带来非平衡的组织应力，外部机械约束会导致构件内部产生难以预测的机械应力。上述应力相互交织集中，易导致大型金属构件更容易变形、开裂，加剧应力场预测难度。 2). 大型金属件组织性能难控多变。为提高大型金属件增材时效性，通常采用高功率热源增材，随之带来热影响区域的扩大。一方面，熔融金属受多物理场、能量场相互耦合的短时非稳态冶金，导致熔敷金属显微组织以粗大柱状晶为主。另一方面，已成形金属在周期往复复杂热循环的作用下，形成各向异性微结构。尤其是当制造钛合金等对加工温度非常敏感的材料时，组织性能差，控制困难。 3). 大型金属件增材工艺稳定性差。受金属增材热过程残余应力和变形影响，成形件与预设模型易产生尺寸偏差。在大型金属件增材过程中，偏差不断累积，更为显著，使得已成形熔敷层表面变为非平面。因成形偏差，熔敷层部分位置工艺参数与预设不一致，如熔敷头位置、喷嘴高度发生变化，影响材料沉积过程和保护气效果。导致成形件易产生气孔、夹渣、隔层、裂纹等缺陷，无法连续稳定增材，严重影响构件使用性能。 4). 大型金属件增材效率低。现阶段，为保证工艺稳定性，大型金属件增材通常采用单热源设备实现，因工艺窗口限制，材料沉积效率与小尺寸零件相似，加工周期长，部分零件的制造周期甚至可达数月。使得场地、设备和人工成本较高，无法满足快速响应制造的生产需求。 注：本文内容发表于稀有金属，已获得该期刊授权。 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： 1.8月，传统工艺&增材制造：现场碰撞！ 2.2023 TCT亚洲3D打印展预约全面启动 3.火箭院 | 3D打印用于我国两型火箭大尺寸构件直接制造 4.NASA着力开发火箭发动机的多合金和多工艺增材制造

导读COVID-19大流行的一个意外后果是它对价值数十亿美元的半导体微芯片市场的影响：在全球封锁导致消费电子产品需求飙升的同时，半导体的供应因生产中断而陷入瓶颈。现在，供应的短缺威胁到了依赖于这些部件的行业产量。3D Systems公司的Scott Green和Niels Holmstock以及Diabatix公司的Lieven Vervecken和Gert-Jan Paulus探索了如何利用金属增材制造（AM）来提高半导体制造的效率，提升这些重要部件的生产速度。 金属增材制造很容易与航空航天、汽车和医疗保健等细分市场联系起来，但AM提供的价值是独特的，可以应用于任何一个细分市场，该细分市场特点是系统的性能和功能可以受益于功能优先的组件设计方法。   在2021年，半导体制造设备必须拥有尽可能高的生产率、可靠性和技术能力来减轻全球芯片短缺的问题。在没有重大改变时，人们不会尝试新的努力，当有了最后期限、压力或紧急情况--创新竞赛就开始了。当前，新型的AI创成设计软件和金属增材制造技术相结合，正在共同努力提升半导体设备的主要性能，解决半导体供应链挑战。图1是一个具有复杂冷却结构的金属AM晶圆台，它是提高半导体制造效率的关键。 图1 金属AM使生产具有复杂集成冷却结构的晶圆台成为可能，大大提高了半导体的制造效率（由3D Systems 公司提供）微芯片制造和供应链短缺 微芯片制造被认为是先进制造中最高水平的体现。这个行业是由追求更快、更高效的处理器和更高容量的内存芯片驱动的，针对先进工具系统和基础设施的大量投资追求超高水平的细节保真度、分辨率和精度。数十亿美元的生产线在10亿单位的生产运行中不断折旧以及大规模的持续优化需求，这些都是惊人的指标。当涉及到优化生产线上的硬件和工具时，工业增材制造解决方案的出现为处于解决问题第一线的工程师和设计师提供了一个重要的机会。 COVID-19大流行对供应链造成了冲击。这场大流行病的一个意外的副作用是全球半导体的短缺，扰乱了各种消费产品的生产（从汽车到电子产品都是如此）。2020年12月，大众汽车公司表示，半导体供应的短缺迫使公司将在2021年第一季度减少生产10万辆汽车，因为其零部件制造商无法保证供应。日产、雷诺、戴姆勒和通用汽车公司也在与供应短缺作斗争，这可能会导致每周的产量减少多达20%。 除此之外，由于大多数人远程工作和留在家里，对消费类电子产品的需求（如手提电脑和娱乐设备）飙升，这些设备的制造商正在争夺芯片。当前，由于汽车的设计中内置了越来越复杂的技术和计算，因此，微芯片的供应与汽车工业的发展密切相关。 如果需要更多的芯片，难道芯片制造商就不能增加产能吗？理论上说，这应该很容易，但生产事实证明，能力和技术是实现这些目标的障碍。半导体制造厂为了提高产量，需要安装新的生产线，这些生产线需要新的设备，设备制造商也会进行创新，以满足芯片制造厂不断增加的需求。然而，这些设备和工具复杂且昂贵，生产开发周期较长，在某些情况下，交货时间为6至9个月。因此，设备制造商很难仅仅依赖传统制造技术的生产线来满足预期外的需求增长。 增材制造的拯救 在硅片工装中，有许多复杂的问题相互作用，包括温度、惯性、湍流、振动、精度、磨损以及由污染零容忍政策驱动的超高水平的卫生标准。这些构成了重大的挑战，同时也提供了许多优化的机会，这就是增材制造的作用所在，AM可以使组件的性能和效率阶跃式提高。   遵循传统设计和制造规则的常规零件，其性能总是因设计和制造约束而进行一些妥协。通过使用增材制造技术，特别是遵循“面向增材制造的设计（DfAM）”和“针对功能的设计”的理念。处于解决问题第一线的公司能够以之前认为不可能的方式进行创新。AM在半导体设备制造商中的快速应用正在提高质量、生产和技术能力，并降低供应链风险。   在半导体行业有无数有趣的挑战 ，它们可以归结为功能优先设计的三个关键主题： • 歧管流量优化； • 减少零件数量和质量管理； • 热管理。   歧管流量优化 一般来说，制备像歧管这种复杂的部件比较困难且耗时，需要多种制造工艺相结合（从金属板折叠到液压成型和管路折弯），而且零件需要进一步装配。最终的结果永远不会接近完美的解决方案，因为大量的制造工艺过程和装配过程充满了潜在的故障点。当应用AM时，设计师可以呈现完美的管状系统，结合先进的计算流体动力学（CFD）来评估影响。在某些情况下，还可以自动创建方案，并允许整合复杂的挡板。   在最大限度地提高流动效率的同时，允许最小化湍流的策略。这种结构的好处是可以最大限度地减少与系统内湍流相关的振动和共振，如图2所示。   湍流和振动影响了输出的精度，在纳米尺度范围，这是很重要的。使用3D Systems的DMP 350平台，工程师们能够实现由液体引起的干扰减少90%，以减少系统振动，实现1-2纳米的精度提高。   图2 在3D Systems 的DMP 350平台上生产的增材制造液压歧管（由3D systems提供）   减少零件数量和质量管理 AM的另一个好处是它能够让设计者显著提高部件整合水平，这最终推动了减少部件数量的设计原则，从而将复杂的流形表示为不需要组装的整体组件。这种简化不仅可以缩短供应链的准备时间，还可以使设计过程变得更容易。 在一些案例中，我们看到几个月的交货时间变成了几个小时，这是因为消除了工具、装配和相关的检查工作。在一些复杂的系统中，通过部件的整合，零件数量减少到原来的1/50。图3显示了一个相关案例，该案例使用金属AM将高度复杂的光学组件制备为一个零件。  图3 在3D Systems的DMP 350平台上作为单一集成部件制备的增材制造光学组件（由VDL提供）   向下选择合金，使用更便宜的低密度材料，只是减轻重量的一个驱动力。DfAM经常通过更有效的设计来实现轻量化。在半导体行业中，轻量化组件有许多优点，包括： • 较低的热质量，导致更快的热响应； • 较低的惯性导致有机会实现更快和更高精度的输送，以及更精确的停止和启动，更精确的加速/减速曲线，同时减少机构的磨损； • 降低质量/惯性，结合DfAM的改进，提高了高速往复机构中子部件的刚度，减少了系统内的振动。 在硅片工装公司，工程师们能够实现50%的减重以减少惯性，能够实现23%的刚度提升以提高共振频率，减少系统振动，所有这些都相当于提高了生产效率。   热管理 我们看到AM展示的另一个能力是生产高效的晶圆台（如图4所示）。这些晶圆台在生产过程中用于支承和固定硅片。热变化会引起材料膨胀的微小变化。随着时间的推移，这些热梯度和波动会产生这样一种情况：由于晶圆表面的不断加工，其结构位置会发生改变（通常称为边缘放置误差，或EPE）。为了解决这个问题，工程师们正转向AM来设计、开发和制造下一代硅片工作台架构。 图4  使用3D Systems的DMP Factory 500生产的集成了先进冷却结构的硅晶圆台（剖面图）（3D Systems提供）   硅片工装企业能够实现热性能的六倍改善和稳定性的五倍改善。通过调节环内的热曲线可以看出ΔT从13.8 mK提高到2.3mK，热温度梯度从22mK降至3.7mK，在一个反应更灵敏的系统中，时间常数从7秒降低到1.5秒。  …

造成陶瓷增材制造工业应用滞后的主要原因是成形缺陷过多和成形质量差。其中，裂纹缺陷严重影响陶瓷件的力学性能，是该技术向工业实用化推进的最大障碍。目前，现有的陶瓷增材制造裂纹缺陷研究主要集中在实验方法的裂纹形貌和抑制上。在往期文章中，3D打印技术参考已经介绍了直接陶瓷增材制造的裂纹形态，本期内容主要介绍陶瓷直接增材制造裂纹的形成机制。 陶瓷直接增材制造技术裂纹形成因素（来源见文末） 陶瓷直接增材制造受激光成形的快速加热和快速冷却特性的影响，在沉积部分不可避免的产生内应力，从而形成微观和宏观裂纹缺陷。微裂纹主要是由沉积层内部的应力场和内部微缺陷（如气孔、缩孔等）引起的。当采用铺粉SLM技术通过高能量密度激光束直接熔化冷陶瓷粉末时，在很短的时间内产生大量的热交换，容易产生热冲击现象，从而产生高冲击热应力，导致在沉积部件表面存在少量深度低于50µm的微裂纹。随着熔池的移动，沉积层因温度分布不均而产生不均匀的热应力场，导致局部拉应力过大，进而产生微裂纹。此外，过多的残余热应力在沉积层中积累，导致陶瓷晶粒沿晶界相对滑移，形成晶间裂纹。裂纹形貌与晶粒生长方向密切相关。在沉积部分的冷却阶段，柱状细胞晶体沿散热方向生长，柱状胞状晶体的晶间结合强度低。当收缩拉应力超过晶界界面能时，裂纹沿晶界扩展，形成晶间微裂纹。裂纹扩展过程中可能会发生一定的角度偏转。当晶粒内原子的键合强度超过裂纹扩展能时，原子键断裂，晶粒内形成微裂纹尖端，在内应力作用下继续扩展，形成穿晶微裂纹。然而，由于穿晶断裂需要更高的裂纹扩展能量，当裂纹扩展能量超过陶瓷材料的断裂阈值时，裂纹优先沿晶界扩展形成晶间微裂纹。沉积部分冷却阶段引起的内部相变也会产生微裂纹缺陷。 相变裂纹：（a）裂纹形成示意图；(b) 相变产生的微裂纹 裂纹也可能由沉积层内的微缺陷引起。在熔池冷却凝固阶段，熔池中的气体来不及逸出或惰性气体被截留，从而形成气孔，气孔周围存在明显的应力集中。当应力超过孔隙的表面自由能时，就会产生微裂纹。在冷却凝固后期，残留在晶界处的未固结液相受到收缩拉应力，导致晶界液膜分离，形成微裂纹。有研究发现，在Al2O3/ZrO2陶瓷蜂窝状晶体的交叉处容易形成孔隙，孔隙沿裂纹扩展能量释放的方向生长，并受到拉应力形成微裂纹；在莫来石陶瓷的沉积过程中，由于层间抬升的影响，沉积层中的孔隙逐渐扩大，当内应力超过材料的结合强度时，在缩孔处开始产生微裂纹。 (a) 晶间裂纹；(b∼e)孔隙破裂引起的裂纹形成过程示意图 影响宏观裂纹形成和扩展的三个因素主要包括：收缩应力、热应力和杂质引起的晶界偏析。 呈高斯分布的熔池中心能量密度明显高于熔池边缘。随着能量密度的变化，熔池区域呈现出高温梯度的特征，导致熔池凝固过程中不同区域的凝固速率存在差异。熔池凝固从边缘开始，逐渐向中心区域扩展、不同区域凝固收缩受约束力影响产生裂纹缺陷。根据熔池凝固速度快、温度梯度高的特点，熔池Ⅲ区边缘先凝固，并向Ⅱ区延伸。II区的凝固受到III区完全凝固后产生的位移的约束，导致II区在凝固过程中无法自由收缩，从而产生裂纹缺陷。当凝固工作延伸到区域 I 时，区域 I 中熔体的凝固受到区域 II 和 III 的限制。熔体凝固收缩所施加的约束力超过区域Ⅰ材料的强度极限时，就会形成裂纹缺陷。这三个区域在完全凝固后都无法自由收缩。由于区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ之间仍存在温差ΔT，相邻区域存在残余应力作用，各区域裂纹将进一步扩展形成宏观裂纹。 (a) 激光直接成形熔池热成像；(b)熔池凝固收缩示意图 除了收缩应力外，热应力也是产生宏观裂纹的最重要因素之一。对于送粉陶瓷增材制造技术，粉床中的粉末在极短时间内被高能量密度激光束迅速熔化，而未照射区域仍处于较冷状态。未熔化的较冷材料和熔化的较热材料之间存在较大的热应力，容易在沉积层与粉末的交界处产生宏观裂纹。基板或前一层在成形过程中被高能量密度激光束直接熔化形成熔池，熔池与周围凝固区之间存在较大的热梯度。当熔池高温热膨胀产生的压应力超过熔池边界凝固区的强度极限时，会产生更严重的宏观裂纹。激光加工中急热急冷的特点，使熔池在激光运动后迅速凝固。由于凝固熔池与新熔池凝固收缩的不一致，沉积层内部积累了大量的热应力。受激光高斯分布特性的影响，沉积层沿宽度方向的中心区域能量密度最高，沉积层中心区域与边缘区域的体积变化不一致，从而导致裂纹缺陷中间区域受到较大的约束力。随着沉积层数的增加，由于热导率低，沉积部分顶部区域的温度与底部区域的温度存在巨大差异陶瓷材料，这导致沉积部分的顶部和底部区域之间存在能量梯度，沉积部分中热应力的不均匀分布导致沉积部分顶部和底部之间的体积变化不一致。随着能量密度的积累，沉积零件的变形越来越严重。当能量密度增加到一定程度时，由于过度变形，在底部区域产生具有大开口的宏观裂纹。由于过度变形，在底部区域产生具有大开口的裂纹。对于多通道单层或多通道多层沉积，相邻扫描线不同区域的能量密度不同，导致相邻扫描线之间的热应力分布不均匀，导致不同区域的体积变化不一致，容易形成扫描线交叉处更严重的宏观裂纹。 多相陶瓷沉积时，由于不同材料的热膨胀系数不匹配，会产生较大的热应力，导致各组分热胀冷缩不一致，从而在零件内部或表面产生裂纹缺陷。研究发现，沉积部分中不同成分的热物理参数不匹配导致局部残余热应力增加，从而导致沉积层中形成裂纹。多相陶瓷沉积层与基体的交界处也会产生严重的裂纹缺陷，熔体凝固引起的快速热收缩受基体位移的约束，导致垂直于激光扫描方向的淬火应力方向。与热膨胀系数失配引起的热应力相比，淬火应力对热应力具有根本性的影响，当淬火应力大于熔敷件的强度极限时，沿激光扫描方向产生裂纹。 纵向裂纹形成示意图：（a）熔池裂纹形成过程；(b) 相邻熔融涂层裂纹的连续叠加扩展过程 杂质会引起晶界偏析开裂，陶瓷粉末中总是含有各种杂质，很难得到100%的高纯度粉末。这些杂质被熔化形成低熔点共晶相，并在结晶后期分离形成晶界之间的“液膜” ，液膜切断了部分晶粒之间的连接，降低了晶界的结合强度。当收缩拉应力超过液膜的界面张力时，在晶界处形成结晶裂纹。如果收缩拉应力较低，不足以撕裂“液膜”，则晶界间的低熔点相在封闭空间内被晶体包围，形成闭环区，冷却凝固后，晶界间形成液态熔体无法充填的缩孔。这些缩孔在外力作用下会形成新的裂纹源，并进一步扩大形成宏观裂纹。陶瓷部分凝固后，陶瓷样品凝固后，沉积件中部分残余液相没有应力释放，成形件会产生较大的收缩应力。先前的结晶裂纹在应力作用下进一步扩展为宏观裂纹。 如上所述，晶粒滑移引起的原子键断裂、相变粒子的体积变化、晶间液膜的破裂和孔隙周围的应力集中是直接陶瓷增材制造微裂纹缺陷的固有特征。层间温差引起的拉应力、冷却收缩引起的收缩应力和颗粒相变引起的应力场是微裂纹萌生的必要条件。沉积层中的初始裂纹是遗传性的。在随后的沉积过程中，前一层的裂缝在新的沉积层中继续扩展，使相邻沉积层中的短而无序的裂缝相互连接，形成宏观裂缝。此外，初始裂纹的优先扩展特性在很大程度上决定了沉积部位的裂纹扩展路径和最终裂纹形貌。 本文内容素材来源： 南华大学刘志文副教授《Advances in crack formation mechanism and inhibition strategy for ceramic additive manufacturing》发表于Journal of the European Ceramic Society 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.干货分享：间接陶瓷增材制造裂纹的形态、产生原因及应对策略 2.影响陶瓷增材制造工业化推进的最大障碍及挑战 3.工艺总结：直接与间接陶瓷3D打印工艺种类及特点 4.西工大：SLM激光直接3D打印陶瓷裂纹形成机制研究

随着增材制造技术不断发展，越来越多的行业开始采用3D打印和创新材料来生产高精度、高质量的零部件，为工业生产提供了有力支持。这不仅帮助企业获得优化零部件的全新设计策略，还简化了生产流程，实现了成本效益和性能导向的平衡。 工装夹具和其他专用工具在制造和组装汽车、工业零部件以及其他产品时起着至关重要的作用。如今，无论是个人还是企业，都在寻求一种更简单、更快捷的方法来开发定制夹具，而3D打印技术已经成为扩展和改进制造流程的最可靠工艺。本期3D打印技术参考所要介绍的，便是3D打印对工装夹具制造所带来的的革命性改变！该技术的引入，深刻影响了一些企业甚至一个行业的制造流程。   新技术让传统CNC的劣势悉数显现  案例一：在2022年12月之前，山东某线束公司工装夹具制造主要使用CNC外发的方式来制作，然而，这种方式面临很多挑战：   1）外包成本：委托制造商进行CNC加工会带来额外的外包费用，包括人工成本和运输费用；还存有各种工装夹具的破损和缺失风险；   2）生产周期延长：由于委托外部制造商，生产周期往往较长，导致生产效率下降。当面对需要快速响应的客户需求，这些就成了CNC的瓶颈，这也可能延误交付计划。   3）灵活性受限：外包制造会限制对夹具设计的灵活性和迭代，难以快速响应设计变更或改进。   线束工厂购置的Raise3D E2打印机 案例二：在2012年之前，澳大利亚产品定制公司Skyzer主要使用夹具制造外包的方式来制作装配工具或零件，这种方式需要支付高额加工费。Skyzer每年要处理成千上万的设备，如果所有装配夹具都交给第三方来生产，费用将会非常高昂。据Skyzer公司CEO Troy Sneddon表示，“以前用第三方制作的方法，我们每次支出费用高达一万美元，对于大项目来说，这个费用还能接受，但对于较小的订单来说，这个制作成本就太高了。”   3D打印，改变了企业主的思考方式  来自山东的线束公司在2022年年底购置了2台Raise3D 的E2打印机，在Raise3D打印设备加入生产后，极大缓解了生产需求，他们无需完全依赖外包，实现自主生产，这颠覆了他们以往的思维模式和设计开发流程工艺。自公司购置第一台E2打印机以来，已经打印了2000多个工装夹具。 该企业的工程技术主管表示：使用Raise3D E2打印机，在保证零件性能和保持竞争优势的同时，单个零件和批量零件的生产成本都得到了极大的降低。我们估算过工装夹具传统CNC外发每小时工作价格在200元左右，目前使用3D打印，制件时间跟CNC类似，但制作成本只有CNC的十分之一。从劳动力方面来讲，E2在打印时无需人工在旁监督，从而大力减少了人工成本。”   使用Raise3D E2现场打印工装夹具 另外，Raise3D E2打印机可以加速原型设计和测试，原型制作交付周期缩短，流程得到了大幅简化，企业可以更快地进行测试和设计迭代。为扩大产能，该线束公司今年又加购了2台E2，目前有4台E2打印机投入到定制夹具及其他零件的生产中。   澳大利亚Skyzer公司在2012年就引进了3D打印技术，在积累了10年的3D打印经验后，今年，Skyzer添购了多台Raise3D Pro3打印机来扩大产能。据Skyzer预计，在引进使用Raise3D Pro3后，能够减少公司整体32%的生产成本。使用3D打印机制作夹具后，在组装产品时只需要一名工人，大幅减少生产所需劳动力。除了能降低成本，工人使用定制夹具组装产品时，还可以有效的避免损坏或刮坏产品。 打造高精度、小批量、柔性生产解决方案  E2和Pro3打印机是Raise3D推出的两款重量级的专业级FFF 3D打印机，具有满足多种应用需求的潜力。   来自山东的线束制造企业在进行设备选型时，看中了E2打印柔性材料的优势，且拥有IDEX独立双喷头，支持同时打印、双色打印，可支持快速小批量生产。该打印机的优势在于它的高打印精度和稳定的打印性能，可以准确打印出高质量模型，并且能保证打印件表面光滑细腻。 使用Raise3D E2现场打印电测台空板 使用Raise3D E2打印的电测台空板 使用Pro3打印的TwoGood免接触式洗手液机组装夹具 全新自主研发推出的双喷头3D打印机Pro3系列可满足生产以及多尺寸快速原型开发的需求，具有高精度、稳定运行等特点。Pro3系列加粗了Z轴光轴，强度增加75%，提升了设备的稳定性，可实现24小时不间断高效工作。Sneddon表示：“3D打印机的可靠性是指我们能放心让机器整晚不停歇的自主打印。” 作为一种基于3D打印的柔性生产模式，E2和Pro3还可以轻松实现传统工艺无法加工出的复杂结构，除此之外，还可以实施设计策略来优化部件本身，在不影响结构强度的前提下实现轻量化处理，进一步降低生产成本。   基于云的生态系统，助力3D打印高效管理  RaiseCloud是企业生产夹具时必不可少的管理工具。Raise3D的打印机在投入生产后一直处于全天候运转的状态，通过RaiseCloud可以同时绑定和监测多台Raise3D打印机，并支持在同一个界面上查看所有不同设备的状态，工程师可根据每台设备的打印进度进行排单。   RaiseCloud负责生产监控的工程师可以在任何地方、任何时候通过摄像头监测生产过程，一旦发现生产出现问题，也可以及时对打印进度进行调整。摄像头还配有延时摄影功能，当打印出现问题，还可以回顾打印过程的影像记录，进行问题排查，在后期打印中进行调整。在灵活使用RaiseCloud后，3D打印工作间更像是一个无人化的生产车间，助力工程师轻松快捷地进行夹具生产制作。 高成本效益，3D打印取代CNC成为可能 简单易用、精准稳定，Raise3D E2和Pro3适合不同生产线上进行配置，无论是汽车线束还是工控设备，它们都能帮助进行紧急快速工装的交付。Raise3D打印设备加入生产后，为企业提供了足够的支持，满足大多数的批量生产需求，他们的工程师可以根据生产进度灵活排期。   使用Raise3D E2打印的检测夹具 来自山东的企业工程技术主管表示，“3D打印机几乎实现24小时打印，为我们节省了巨大的生产成本和时间，是我们非常重要的生产工具。目前3D打印已经占生产总量的半数以上比例，然而，我们的未来目标是实现全部生产过程的3D打印，成为生产检具、夹具和其他固定装置的理想解决方案。”   Skyzer则在考虑引进Raise3D推出的金属3D打印机和更大尺寸的工业级3D打印机，以及更多种类的耗材。他们认为3D打印拥有巨大的潜力，能够让他们更好服务顾客。“我们预见，利用3D打印技术在公司内部进行产品设计和研发，将给我们带来更多机遇，进一步协助我们拓展客户解决方案。”Sneddon期待看见Raise3D未来在更多领域上的应用。 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.浙大团队利用Raise3D E2为吹塑工件设计低成本4D打印充气结构 2.Raise3D助力低成本小批量生产 3.成本与效率：颗粒3D打印 VS 玻璃钢制作 4.吕坚院士团队：4D增减材复合制造高精度、高度复杂结构陶瓷

当前，“批量生产”正在成为金属3D打印的一大重要特征，尤其在航空航天领域，越来越多的案例证明了粉末床激光熔融3D打印技术批量生产的可行性。工业级3D打印领航企业华曙高科针对批量化生产中效率低、成本高、产品一致性差等难题，不断推进降本、提质、增效的工艺研究，为工业零件批量化制造提供更多增材制造解决方案。 FS511M是华曙高科于2023年发布，针对批量化增材制造推出的四激光双向铺粉金属增材制造设备。FS511M配备自研全套操作系统，可实现产线布局，其成型缸尺寸为540×540×670mm（含成型基板厚度），XY轴成型尺寸为同类产品最高，标配4×500W激光，最大体积成形效率可达100cm³/h。 与行业同级别产品相比，FS511M具备华曙高科四大技术突破，保障用户实现批量规模化高效、稳定生产。 技术突破一：同级别国产唯一自动粉末循环增材系统 在金属3D打印过程中，粉末材料筛分、换粉、输送、粉末封装等环节如采用人工或半自动的方式，将耗费大量人力与时间。这些都是增材制造过程中不容易被看到的隐形成本，但在实际生产中却是影响打印效率、交付工期的重要因素。 华曙高科认为，这些隐形成本可以通过更加便捷、安全的全自动粉末循环方式而减少。 FS511M配备了华曙高科自主研发的自动粉末循环增材系统，集新粉输送、溢粉回收及溢粉筛分功能为一体，能实现惰性气体保护下100%全闭环粉末管理，清粉效率高，安全可靠。 技术突破二：创新风场设计，确保大幅面打印质量稳定 在金属3D打印过程中，激光与粉末相互作用过程中的工艺不稳定性导致了各种缺陷的产生。激光熔化金属粉末过程会产生大量熔渣和烟尘，对成形腔体内光学器件、腔体环境、成形面产生持续性的污染、严重影响光束质量与熔融成形质量，进而成为批量制造质量控制的一大难题。 FS511M具备高质量、稳定一致的批量生产能力。它拥有全新优化的风场设计，多层风场加风墙设计，保证风场从右往左均匀分布，全腔室吹风气流极大减少腔内紊流，提升大幅面多激光打印均匀性，实现高质量长时间打印。 技术突破三：自研精校准系统，实现高精度搭接 多激光3D打印系统是面向高效率、批量制造的解决方案之一，也是粉末床激光成型工艺发展的新趋势，它意味着可以给客户提供高效率、低成本的解决方案，也为3D打印技术在更多行业领域的应用打下坚实的基础。 为确保打印质量，实现高精度搭接，FS511M采用华曙高科自主研发优化搭接策略+精校准系统，全面攻克了多激光增材制造系统中存在的多个激光之间的激光一致性问题、扫描振镜搭接校准问题、搭接稳定性问题以及多激光扫描任务分配问题等诸多难题，使得打印质量及性能更加均匀，多激光搭接偏差≤土0.05mm。 技术突破四：三工位一键转移，方便快捷人机友好 在批量生产中，大尺寸成型缸的转运效率和安全性是一大挑战。得益于华曙高科雄厚的自主研发能力，FS511M配备华曙自主研发的缸体“建造”、“清粉”及“取件”独立三工位，并拥有“一键转移”功能，取件方便，减少人工操作，避免取件过程中的机械碰撞，保护客户资产。惰性气体全程保护，保障清粉安全。 与此同时，FS511M独创的U形梯道设计空间大、便捷性高，支持多人进行不同工作操作，让用户感受人机友好、操作轻松，提升工作效率。 增材制造市场始终保持着高速发展的态势，将为整个制造业带来极大的生产力提升。华曙高科秉承创新推动3D打印产业化的理念，将始终致力于为用户最大化提升产能规模，满足市场多样化需求。未来还将持续发布更多创新、产业化的增材制造解决方案。 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.提升超3倍！华曙高科大尺寸金属3D打印效率获重要突破 2.华曙高科增材制造研发制造总部项目正式启动 3.自支撑、尺寸更小、性能更强│3D打印颠覆性的卫星天线 4.行业论坛：粘结剂喷射金属3D打印基础技术、应用与市场现状，及未来发展

8月9日，3D打印技术参考注意到，SLM Solutions已收购一家名为Adira AddCreative的葡萄牙公司，以增强其大尺寸粉末床激光熔融3D打印技术的开发能力。需要指出的是，SLM Solutions已经是该技术领域大尺寸制造的领导者，后者能有哪些独特的技术，能让其花费巨资进行收购呢？ 3D打印技术参考查询到，Adira  AddCreative能够通过SLM技术打印安装在航空发动机中的大尺寸涡轮盘。其技术来源于Fraunhofer ILT的可扩展下一代金属3D打印技术。具体地说，为了提高系统的生产率，Fraunhofer ILT采用了扫描振镜和线性轴系统的同步运动（也即光学系统可移动），这便为打印尺寸的可扩展提供了可能。这也是与当前商业化的产品最大的创新之处，使基于SLM工艺的金属3D打印技术的成型尺寸可能不再受限制。 在此之前，SLM技术领域采用的是固定式的光学系统，配合更多的激光和扫描振镜来增加打印幅面，而新的运动式光学系统代表了大型部件制造的一种潜在变革方法，为超大型部件提供了可扩展的解决方案。 可移动光学系统SLM技术加工方案 Fraunhofer ILT基于粉末床的金属3D打印技术新型加工解决方案是其FutureAM项目的一部分。该项目于2017年11月推出，旨在将金属部件的增材制造加速至少10倍，重点呈现从订单到完成金属3D打印组件的数字和物理增值的整体视图，目标是向增材制造的新一代技术迈进。该项目在结束时取得了技术上的飞跃，AddCreative 则成功对Fraunhofer ILT的技术进行了商业化。 这种激光粉末床熔融 (LPBF) 工艺将整个构建体积分解为单个区域，并在可移动构建室内以最佳顺序将它们一一打印。激光头可以在龙门架上移动，从而可以独立操作铺粉。该系统配置可以允许多个激光器同时打印多个零件，从而提高机器的速度和制造更大零件的能力。它最初配备四激光器系统，后来扩展到 5 个激光器，并且可能进一步扩展到12个激光器。 可移动光学系统SLM技术加工过程 316L不锈钢打印；20个零件合并为1个；直径700mm，高80mm 直径840毫米，高425毫米，40个零件合并为一个，有中空通道和薄壁结构，58千克 作为当前激光粉末床熔融金属3D打印技术的重要领导者，SLM Solutions一直在研发大尺寸机器，3D打印技术参考在过去几年也一直在不断更新其技术进展。NXG XII 600是该公司于2020年底推出了的12激光3D打印机，该系统具有600 x 600 x 600 毫米的构建尺寸，是业内首款配备超多激光的金属3D打印机，该型号已被众多知名用户所安装，如Divergent Technologies、Sintavia和Collins Aerospace；2022年，该公司获得美国军方的间接资助，用以开发将Z轴扩展到1.5米的NXG XII 600E；在去年的Formnext展会期间，它还展示了一款更大的机器，能够打印最大3.0 x 1.2 x 1.2米的零件。 SLM Solutions 表示，基于Fraunhofer ILT用于激光粉末床熔融的可移动光学系统加工技术，Adira AddCreative凭借其1m x 1m构建平台和类似的12激光器的容量“完美地融入”了其产品线，将带来“更高的灵活性和可扩展性”以及成本效益”，适用于航空航天、能源和国防领域的3D打印应用。 AddCreative推出的商业化可移动光学系统SLM技术加工系统 SLM Solutions首席执行官 Sam O'Leary 表示：“将这项先进技术集成到我们的产品组合中有助于完善我们的产品，缩小我们当前产品与未来大型增材制造系统之间的差距。这是我们不懈创新的又一证明。旨在为客户克服制造挑战并持续改变制造格局。” 3D打印技术参考梳理当前的技术创新手段，认为提升SLM技术打印效率的主要手段有增加激光器数量、优化光源种类、优化打印工艺和铺粉工艺、以及区域打印技术带来的革新；而对于增加打印尺寸，传统的方式不得不大量增加激光数量，而可移动式光学系统为基于激光的金属3D打印进一步扩展尺寸带来了可行的解决方案。 最后，SLM Solutions已被尼康以6.22亿欧元收购，后者持有其92% 的股份。通过此次收购，无疑进一步增强了这家公司在金属3D打印领域的创新实力。 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.专题：2021，多激光、超大型金属3D打印的时代已经到来 2.区域金属3D打印是对传统SLM技术的发展更是挑战 3.蓝光+区域打印 | 美空军资助100倍速未来金属3D打印设备研发 4.SLM-可进行多金属3D打印的材料体系，制造潜力、难点与要点

根据Wohlers Report 2021，铝合金构件占2020年3D金属打印总构件的11.6%，相比2017年快速增长了135%。倍丰科技针对这一快速发展的需求推出了适合3D打印专用的高强铝合金。  2017-2020年3D打印材料市场比重 倍丰科技创始人、澳大利亚工程院吴鑫华院士带领的研究团队成功开发出了牌号为GA570的高温高强的3D打印专用铝合金材料，立刻受到了包括美国通用，波音，雷神，赛峰等多家航空巨头的高度赞赏和重视。GA570材料强度达到目前可用于3D打印的铝合金材料中最高水平，抗拉强度稳定达到570MPa以上，延伸率稳定达到12%以上，制备的航空零部件通过了250℃高温下持续5000小时的稳定试验，相当于发动机常规服役25年的要求。   GA570热处理前后样棒室温力学性能 现有3D打印常用铝合金AlSi10Mg的屈服强度为260MPa，打印后的延伸率为4-6%，最高使用温度小于100℃，无论从性能上还是使用温度上，都无法满足航空航天铝合金产品的苛刻要求，而GA570的强度接近常用AlSi10Mg系铝合金材料强度的2倍。特别指出的是，GA570表现出了十分优异的高温使用寿命，对比目前适用于金属3D打印的Scalmalloy铝合金，其在250℃时的使用寿命仅为100小时，而GA570在同样温度下的使用寿命超过5000小时，极大提高了使用寿命。   性能指标 GA570 AlSi10Mg Scalmalloy 室温拉伸 屈服强度（MPa） 560 260 470 抗拉强度（MPa） 570 350 520 延伸率（%） 12 6 12 250℃拉伸 屈服强度（MPa） 180 不适用 120 抗拉强度（MPa） 250 不适用 150 延伸率（%） 9.5 不适用 9.8 250℃使用寿命（h） 25年 不适用 100 GA570力学性能与其它铝合金的对比 目前，GA570材料已连续打印各类产品两年多，产品得到了国内外航空航天和科研等领域客户的广泛应用和性能验证。两年多来，倍丰科技根据市场应用反馈，持续深入挖掘GA570GA570规模化应用潜力，优化升级材料成分，配套完善打印工艺和后处理工艺参数包（热处理工艺极为简便，比AlSi10Mg热处理工艺可减少75%以上的时间和能耗），并积极帮助客户完成高强铝合金航空航天等领域复杂构件研制工作。 GA570粉末和打印产品 GA570因其耐高温、高强度特点，当前其典型的应用案例为高效热交换器，一方面在相同的耐压条件下，可实现与常规AlSi10Mg合金相比更薄的壁厚，更轻的重量，并实现更好的换热效果；另一方面可取代原中温环境下使用的低传热系数材料钛合金和不锈钢，实现减重、高效传热双重提升。 GA570弥补了传统6系铝合金材料不能完全适用3D打印工艺缺点，同时解决了传统铝合金强度低、使用温度低等问题，是一种新型高强度铝合金材料，具有着广泛的应用前景。用该材料制作航空铝合金3D打印结构件，更有希望替代目前航空航天上的部分钛合金构件，达到航天航空领域降低重量与节约成本的目的。  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.工艺综述：近十种铝合金3D打印工艺汇总，阐述技术特点及应用方向 2.行业洞察：高强铝3D打印材料体系、市场化历程及其应用现状 3.盘点：2022年值得关注的3D打印新材料、新工艺和新应用突破 4.材料盘点：10款具有特殊性能的3D打印铝合金，6款来自国内

空间通信领域的竞争日益激烈，不断开发创新产品成为趋势。该领域应用的领先机构Thales Alenia Space总结了为设计、制造和测试与增材制造工艺兼容的紧凑轻型波纹喇叭而进行的工作。该研究以减小喇叭尺寸并保持传统波纹喇叭的主要性能为目的开展，设计了具有新轮廓的波纹喇叭，并采用铝合金3D打印一体成型。最终喇叭的长度减少了35%，相关测量指标测试符合要求，这种新产品对空间应用非常有吸引力。 喇叭天线在卫星通信过程中可以避免干扰其他通信系统，波纹状喇叭始终提供非常宽的频率带宽、低交叉极化水平、低旁瓣水平和低回波损耗，使其成为许多应用中非常有吸引力的解决方案。在过去几年中，优化仿真工具的使用已成为紧凑型波纹喇叭天线设计的一场革命。目前，由于优化工具的高度发展，波纹喇叭通常不再通过预先确定的轮廓来定义，并且通常将优化集中在每个波纹的内外半径作为设计过程中的变量。然而，波纹喇叭天线的整体尺寸正成为真正的关键问题。过去，波纹喇叭通常由锥形轮廓定义，当必须设计具有窄波束宽度的喇叭时，传统的锥形轮廓是巨大的，因为它们会导致窄的喇叭角和大的孔径，组件的尺寸会很大、质量重、制造困难且昂贵。 3D打印的铝合金天线喇叭概念模型 使波纹喇叭更紧凑的一种方法是使用混合波纹水平和垂直波纹。与典型的波纹喇叭相比，这种喇叭天线使性能显著改进，获得了相同的辐射性能。近年来，增材制造在太空应用中显著增长。喇叭天线通常是通过将高导电材料（例如铜）电镀到巨大的心轴上来制造的，之后必须用化学方法将其移除。对于波纹喇叭天线，很明显这些方法在技术上要求很高，且很耗时。增材制造通过逐层构建克服了这些问题，这使得创建复杂结构成为可能。Thales Alenia Space介绍了一种紧凑轻便的C波段波纹喇叭天线的新设计，其外形结合了与3D打印兼容的轴向和径向波纹。所创建的天线喇叭中包含了晶格结构，这种方案使喇叭在不使用支撑结构的情况下与增材制造兼容。45°波纹的倾斜对喇叭的射频性能和打印都有直接影响，因此有必要通过修改每个倾斜波纹的深度来重新优化其轮廓。先前在基于超表面的喇叭设计方面的方法开发有助于识别和改进喇叭的优化。   具有轴向和径向波纹的喇叭剖面示例 参考喇叭天线与紧凑型天线的比较   支持径向波纹的格子结构 喇叭天线是在3D Systems的DMP Factory 500上制造的，其成形尺寸为500 x 500 x 500 毫米。零件的材料选择了AlSi10Mg，以60μm的层厚打印，在不到72小时内完成。通过应用DfAM原则（增材制造设计）以及多公司之间的良好合作，零件的功能特性避免了对临时支撑结构的需要。这减少了后处理时间，从而减少了制造成本。RF法兰接口的表面质量对于高性能至关重要，该零件经过了CNC加工。3D打印紧凑型喇叭天线 多年来，Thales Alenia Space已经确定了增材制造解决方案在太空天线应用中的潜力。2022年，超过1500个3D打印组件已安装在Thales Alenia Space卫星上。天线产品的高度可定制性推动了非经常性设计成本，而生产量相对较低。增材制造使设计人员能够实现质量节省、紧凑性和技术性能增强。对于天线组件，质量节省通常会导致组装时间减少，其影响不可低估。虽然增材制造确实有设计限制，但它提供了一种灵活性，即形式服从功能，从而提高射频性能。 使用增材制造的主要优点是设计紧凑，非常适合于太空应用。与传统制造技术相比，其他优势包括质量节省和整体零件设计以及缩短的交货时间。演示器的复杂设计给传统技术带来了很多制造风险，而DfAM方法大大降低了制造风险。在生产成本方面，增材制造解决方案与机加工解决方案不相上下。但随着3D打印技术的发展，生产率和生产成本都在得到改善。 总的来说，本文介绍了一种通过增材制造制造的紧凑型C波段波纹喇叭的颠覆性设计。轴向和径向波纹的特殊性允许显著减少喇叭长度，同时保持与传统喇叭相同的射频性能。这种设计为卫星通信带来了多种优势，减少体积和质量以及节省成本和制造进度。该设计也是可3D打印的，可实现生产形式的多样化。 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： 1.380万欧元！空客大手笔签订3D打印零件制造合同 2.超高温SLS｜聚合物粉床3D打印技术的重要发展，以史玉升教授团队技术为例 3.NASA投入新资金启动25项太空探索3D打印项目 4.62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