3D打印技术参考-增材制造,聚焦专业-(第193页)    

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  • 中科院研究:晶格结构的性能差异,材料、3D打印与传统加工工艺

    中科院研究:晶格结构的性能差异,材料、3D打印与传统加工工艺

    金属三维晶格结构具有比强度高、机械效率高、能量吸收能力强等优良的力学性能,在轻型航空航天、交通运输结构、冲击防护装置等多种工程领域具有广阔的应用前景。实际上,金属晶格结构已经成熟用于我国航天器结构产品。 晶格结构特性与能量吸收能力 晶格材料最重要的特性之一是能量吸收能力,其特征在于压缩过程中能够吸收或耗散机械能。已经证实,大多数晶格结构,如金字塔晶格、三维Kagome晶格、四面体晶格以及钻石晶格等,可以通过改变长径比或晶胞大小等几何参数获得非常优异的能量吸收性能。 此外,可设计的具有晶格结构的夹芯板也被证明具有出色的能量吸收性能。除了几何参数外,还可以通过复杂结构(如梯度结构、金属泡沫填充结构、多层结构和不同的单胞结构)来调整能量吸收性能,其已被证明在能量吸收方面比单一晶格结构更有效。 △左右滑动查看更多,分别为3D打印的梯度晶格结构、点阵填充结构以及夹芯板点阵结构 另一种提高机械性能或能量吸收能力的方法是修改连接支柱的节点结构,当受到压缩或冲击载荷时,通常会出现应力集中,该方法相对简单,但在提高金属晶格结构的能量吸收能力方面非常有效 晶格结构的制备方案传统工艺与3D打印各有局限 到目前为止,已经有几种制造金属晶格结构的技术,包括冲压成型、挤压结合线切割、扩展板折叠和熔模铸造。除了铸造之外,这些技术还必须使用粘合或焊接技术来组装支柱以形成晶格结构。在加工过程中,连接点通常对缺陷敏感,例如对气泡和微裂纹,导致晶格结构的整体机械性能减弱。对于熔模铸造技术,由于技术本身的限制,电解槽配置不能太复杂。 3D打印技术的出现使晶格结构的制造不再困难,而且它不需要结合传统工艺。然而由于可成型材料有限,该技术在制造晶格结构方面仍然存在不足。 为了克服增材制造和熔模铸造的局限性,近年来开发了一种将3D打印与熔模铸造相结合的新技术。在该技术中,首先通过3D打印制备低熔点树脂基晶格结构,然后用其制作陶瓷外壳模具。最后,熔融金属在压缩空气的作用下渗入模具型腔,金属凝固后,去除外壳就得到了金属晶格结构。除了能够产生任何复杂的构型之外,该方法对材料的选择几乎没有限制。 3D打印与熔模铸造制作晶格结构 3D打印+铸造制作的铸铝晶格结构 为了进一步比较晶格结构不同制备方法引起的力学性能和能量吸收差异,3D打印技术参考了解到,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所材料物理重点实验室与中国科学技术大学研究生院合作,通过3D打印结合熔模铸造和直接金属增材制造,制备了三种支柱材料的增强型棱锥晶格结构,通过有限元模拟对压缩行为和能量吸收特性进行了理论分析和实验验证。 不同工艺制造晶格结构的性能差异 采用直接3D打印和3D打印结合熔模铸造两种技术制备晶格结构样品。前者使用BLT-A300打印机,材料选择适用于3D打印的AlSi10Mg粉末;后者使用了铸态AlSi10Mg合金和7005铝合金。 为了了解本研究中使用的不同铝合金的机械性能,进行了拉伸实验。相关应力-应变曲线显示,直接金属3D打印的AlSi10Mg强度和刚度最高,但延展性最低;相反,铸态AlSi10Mg合金的延展性最高,但强度最低,7005铝合金具有中等强度和延展性,仅介于另两种材料之间。 不同铝合金的拉伸试验:(a)拉伸试样的几何尺寸;(b)应力-应变曲线 晶格结构的机械性能可以通过节点增强来提高。在这项研究中,制备方法和支柱材料的影响是关注的焦点。通过增强型金字塔晶格结构和通常结构的对比可以看出,增强是通过向节点逐渐增加支柱的直径来实现的。 金字塔点阵结构的特征:左边是普通星,右边是增强型 晶格结构的相关几何参数定义如下:de和dm分别代表支柱端部直径和中部直径;L、H、θ分别表示底面的宽度、晶胞的高度和支柱与底面的夹角;Le和Lc分别为支柱的有效长度和等径长度。为了研究几何参数的影响,de的值从1.4毫米到1.8毫米不等,间隔为0.1毫米,其中1.4毫米也是用于比较的常用金字塔结构的直径。当de增大时,dm减小以保持晶格结构的相对密度不变。θ值在35°到55°之间变化,间隔为10°。 四组样本,A、B、C和 D,节点增强型金字塔晶格结构 A、B、C 组 EP 晶格结构的变形过程与仿真结果 三种支柱材料中的增强晶格结构通过两种制备方法制备,通过有限元分析和压缩实验系统地研究了制备方法、支柱材料和几何参数对压缩行为和能量吸收的影响,主要结论总结如下: (1) 与金属增材制造相比,3D打印结合熔模铸造的制造方法消除了金字塔晶格结构应力应变曲线平台阶段的应力波动,甚至增加了大倾角下的能量吸收。然而,抗压强度同时降低。 (2) 增加增强型棱锥格构结构的倾斜角度可以缩小承载能力的差距并提高能量吸收。对于铸态7005铝合金晶格结构,在压缩过程中发生脆性断裂,导致能量损失 (3) 增强型金字塔晶格结构的端部直径对抗压强度和能量吸收至关重要。加厚端部直径在一定程度上降低了节点附近的应力集中。 (4) 能量吸收图中肩部点相对于倾角的包络线是一条直线。能量吸收图表明,对于AlSi10Mg,当σ/ES<1.48×10时,3D打印结合熔模铸造是更好的选择,相反可以考虑金属增材制造。当σ/ES>6.84×10时,使用铸态7005铝合金是一种折衷方案。 (5) 理论方程和有限元分析与实验结果一致,可用于预测节点增强锥体晶格结构的力学和能量吸收特性。 END 蜂窝点阵材料由于具有低密度、高比强度和多孔等优点,已成为重要的结构和功能材料。常规的蜂窝材料主要是泡沫、海绵和蜂窝体,其通常用于功能目的,例如声障、防振装置和冲击保护装置,3D打印技术参考此前也做过多次报道。对于泡沫金属和海绵,孔的形状、大小、数量和分布等孔结构本质上是随机的,换句话说,它们几乎是不可控的,而对于蜂窝,孔分布和力学性能具有很强的各向异性。这些特性在一定程度上限制了传统金属蜂窝材料的应用。 3D打印晶格结构将是这些问题最理想的解决方案之一。它们具有精确设计的晶格结构、几乎无限的基质材料、优化的性能,并且可以通过许多工业规模的技术进行制造,这使他们成为航空航天许多工程领域的重要应用方案。 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: 1.3D打印点阵结构:材料疲劳容限设计与制造的力学性能综述 2.降维打印!强度提升37%-65%,3D打印点阵结构研究取得重要进展 3.一种特殊晶格结构的3D打印散热器,既提供刚度,又增加传热面积 4.考虑工艺约束的3D打印自支撑晶格用于中国新型超轻航天器结构
  • 材料和结构影响性能——冬奥雪车头盔的3D打印技术应用

    材料和结构影响性能——冬奥雪车头盔的3D打印技术应用

    雪车是冬奥会速度最快且观赏性极高的项目之一,胜负常在毫秒之间,因此对硬件要求十分严格。由东莞理工学院教育学院(师范学院)副教授李楠领衔的雪车头盔研发团队参与研发的雪车头盔已经应用于国家队冬奥项目训练中。该团队运用3D逆向建模、点阵结构3D打印技术,通过采集运动员的数据,进行一对一个性化定制雪车头盔,以达到能贴合每一位运动员实际需求的效果。该款精心“智”造的头盔具有个性化、减重、安全性等特点。本期,3D打印技术参考介绍这款雪车头盔在材料与结构方面的3D打印技术应用问题。 材料与结构的选择 根据相关要求,头盔要求所有配件、材料都需要做到中国自主。 在材料的使用上,这款自主研发的雪车头盔外层采用强度高、防撞性能优异的中国航天T800碳纤维材料制成。T800碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型材料。由于材料经过碳化及石墨化处理,因此具备密度小、强度高等优点,根据相关资料,碳纤维材料的密度比铝还要低,但是强度却比钢铁还要大。 碳纤维外壳+TPU 3D打印的点阵缓冲层 头盔内部材料缓冲层采用了3D打印点阵结构。材料的微观结构对其吸收冲击的能力发挥着巨大作用,3D打印技术参考获悉,研究团队从晶格的选择到头盔外壳及材料性能的匹配经历了上万次的计算,最终确定了最优的晶格结构与材料。采用3D打印(SLS技术)和TPU粉末材料,设计研发雪车头盔缓冲层的点阵结构,优于传统的EPS发泡材料,其抗冲击性能提升40%左右,可抵御头盔在遇到碰撞时的各种冲击力,更好地保护运动员的头部。 据3D打印技术参考了解,采用碳纤维和TPU点阵结构制成的头盔,重量仅约1.1千克,比之前国家队使用的头盔减少了500克,有效地为运动员减少了负重。目前,这款雪车头盔已经通过GB和ECE认证,达到国际雪联规定的赛事头盔要求,并交付了国家雪车队。 使用TPU 3D打印点阵缓冲结构 点阵结构一般是指由杆、板等微元件按一定的规则重复排列构成的空间桁架,具有体密度小、比表面积大、比力学性能高等特点。将其作为芯材的夹芯结构在冲击载荷作用下因结构动态失稳产生巨大的塑性变形并转化为热能,可吸收掉大部分的冲击能量,因而具有优良的缓冲吸能和抗冲击性能作用,从而起到防护功能。 3D打印在制造点阵结构方面具有天然优势,它几乎可以实现任何的空隙精度、空隙率、空隙形状、空隙大小、孔分布以及相互之间连通性。基于此,3D打印的点阵结构可以制造防护体育器材,从而为头盔、盔甲和其他防护用品的改造升级带来了新动力。 李楠团队开发的点阵结构 李楠团队开发的点阵结构带有运动员姓名缩写 此外,制造材料决定了点阵的特性和应用。TPU具有优良的承载能力、抗冲击和减震性能,即使在-35℃时仍保持良好的弹性和柔韧性等物理性能,被广泛应用于医疗卫生、电子电器、工业以及体育等领域。同时,TPU也是主要的适用于3D打印的弹性体材料。 基于以上因素,雪车头盔团队选择TPU作为点阵结构材料。 点阵结构极大影响缓冲性能 在点阵结构的设计上,胞元结构的大小和密度以及胞元结构方向,都会影响点阵结构的可打印性及其性能,有时甚至可以借助结构设计来弥补材料性能的不足。 胞元结构的大小和密度是指单个胞元的大小以及在一个空间内胞元的数量。胞元本身的大小取决于其节点和连接节点的梁宽度和长度。较大的胞元更容易打印,同时强度也更高;较小的胞元相对更均匀,但会受到打印工艺特征尺寸的限制。通常情况下,点阵结构会默认为不需要支撑,这一方面需要注意设计过程中的设计极限,如横梁宽度、梁的倾斜角度等等;另一方面也需要注意摆放角度,选择最理想的零件自身支撑摆放方向,尽可能降低加工成本并减少后期处理工作。但对于SLS技术而言,通常粉末材料可充当零件的支撑,从而减小了胞元结构方向对打印的影响。 李楠团队开发的点阵结构 由于冬奥会项目尚在进行之中,关于雪车头盔的性能数据,3D打印技术参考目前无法提供。但国外有研究人员此前曾测试了由惠普MJF工艺打印的PA11和激光烧结工艺打印的TPU材料的多种类型的点阵结构对撞击的缓冲作用。动态冲击测试采用5kg的圆形金属物体从1m的高度掉落到测试对象上,测试设备可以测量样品吸收的总冲击力。从测试的过程可以发现,不同结构的点阵对冲击的防护作用差别很大,研究人员可以因此选出最佳的结构。该测试项目获得了欧盟H2020框架计划的资助,其内容包括研究几种生成晶格结构的技术,并对这些结构进行测试,最终将其应用于在攀岩、骑行、滑冰等运动中的个人防护头盔。 国外研究人员设计和打印的几种点阵结构(与雪车头盔设计无关)为贯彻“筹办好北京冬奥会、冬残奥会”的要求,加快推进“科技冬奥(2022)行动计划”,2019年,科技部发布了国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项2020年度项目实施方案。科技奥运将充分利用现代信息技术和科技手段,在“更快、更方便、更准确、更安全”的原则下,让体育比赛和辅助活动顺利进行。 END 与传统泡沫头盔相比,3D打印领先的制造工艺具有固有的定制适应性,并具有优于传统泡沫头盔的独立安全测试得分。将头盔的各个组件组装在一起,包括打印的内部结构和外壳,头盔可实现按需打印,从而提高赛场上的保护性能和佩戴舒适性。 “科技冬奥”是北京冬奥会的一大亮点,在“科技奥运”理念的指引下,无数科技工作者开始了“奥运科技长跑”,这是体现我国综合国力的舞台,更是实现高水平科技自立自强的舞台。3D打印作为近年发展迅速的新技术,也在冬奥会的筹备过程中发挥了重大作用。 欢迎转发 主编微信:2396747576;硕博千人交流QQ群:867355738;网址: 延伸阅读: 1.降维打印!强度提升37%-65%,3D打印点阵结构研究取得重要进展 2.一种特殊晶格结构的3D打印散热器,既提供刚度,又增加传热面积 3.考虑工艺约束的3D打印自支撑晶格用于中国新型超轻航天器结构 4.冬奥火炬能耐800℃:3D打印、碳纤维、高温阻燃树脂实现多项创新
  • 知名央企成立增材制造粉体材料子公司,持续发力3D打印材料市场

    知名央企成立增材制造粉体材料子公司,持续发力3D打印材料市场

    在当前金属增材制造产业链中,材料端正在受到越来越高的关注,一方面是由于金属增材制造逐渐铺开带来了量的明显增长,更重要的是应用端正在牵引材料端进行更新换代,其中既包括粉体特性改进,也包括新成分的设计与应用。对于未来增材制造粉末产品开发而言,粉体制备技术与材料研究缺一不可。 作为我国有色金属行业综合实力雄厚的研究开发和高新技术产业培育机构,国资委直管中央企业,有研科技集团于2021年底整合旗下增材制造及特种粉体材料业务板块新设立有研增材技术有限公司并实现独立运营,其中有研粉材和康普锡威分别占股60%和20%,钢研投资占股20%。新公司以有研集团球形粉体制备技术、装备、人员为基础,将重点开发和生产增材制造金属粉体材料。有研集团在有色金属材料研究和球形粉体制备领域同时具备研发优势,本期3D打印技术参考将就有研增材部分重点产品进行介绍,突出粉体制备技术与材料研究在增材制造材料开发中的作用。   1.高流动性铝合金粉末 自铝合金应用于增材制造技术以来,其流动性问题一直受到关注,主要是由于铝合金密度轻,本身不易获得好的流动性,同时铝合金粉末形貌控制较其他合金难度要大。虽然当前主流粉末床工艺并非要求原料粉末必须具备霍尔流动性才能使用,但应用和制粉厂家都希望就铝合金粉末的流动性状态加以改善,以便获得更好的粉末均一性和工艺适应性。有研增材团队自2016年开始生产增材制造铝合金粉末,就相关制备技术开展了专项研究工作。2021年有研增材推出稳定工艺的高流动性铝合金粉末产品,粉末球形度高(>95%)、流动性好(15-53μm霍尔流速约70s),松装密度高(≥1.45g/cm³),同时空心粉率控制在3‰以内,在航空航天、汽车等领域获得了批量应用。未来增材制造铝合金粉末制备技术研究仍将具有重要意义,一方面是金属增材制造转向流水线后将对粉末流动性等特性提出新的要求以适应流程自动化,另一方面是新的铝合金增材制造工艺对粉末特性还有不同要求,例如有望在汽车领域实现铝合金规模应用的粘结剂喷射工艺等。总体而言,未来高流动性铝合金粉末将在增材制造中有重要用途。 高流动性铝合金粉(来源:有研增材) 2. 高导电率纯铜粉末 相对于铜合金,纯Cu的优势是其导电和导热性,但由于纯Cu对常规1064nm波长激光吸收率较低,不易实现致密,因此其打印一直是一个难题。目前解决方法一是利用短波长激光,如TRUMPF的515nm绿色激光设备,另一个是提高激光器功率,但无论是哪种类型的设备和工艺,想要获得高致密度或者说高导电导热纯铜制件都需要原料粉末保持高纯净度,同时还具有更易实现致密化的粉末特性,如粒径分布合理、流动性好、松装密度高等特点。对于纯铜粉末制备而言,保持材料高纯度同时具备高球形度是追求目标。有研增材团队2021年针对纯Cu粉末制备开展了攻关工作,解决了纯Cu粉末高纯度与球形度的兼顾问题,推出了适用于选区激光熔化的高导电率纯Cu粉,粉末松装密度高于4.8g/cm³,流动性在15s/50g以内,制件导电率高于95%IACS。相关产品已在散热、导电件打印中取得重要应用。纯铜或高铜含量铜合金不易实现高球形度粉末制备,有研增材相关技术将在此类材料制备中体现优势。 3. AlCu系高强耐热铝合金粉末 高强铝合金是目前增材制造铝合金材料的迫切需求。随着增材制造转向实际产品,AlSi系合金性能已不能满足要求,但由于传统高强度铝合金牌号不完全适用于激光成型,由此才有了增材制造高强铝合金的成分设计与改进问题。目前增材制造高强铝已有几类改进成分,如空客专利产品Scalmalloy,澳大利亚莫纳什大学的AlMnScZr,美国HRL的7A77.60L等,但相对于广泛的铝合金产品需求来讲,现有增材制造高强铝材料仍显单一。在传统工业制造中,铝合金是应用最广的有色金属材料,各类不同强度、刚度、硬度、耐热、耐腐蚀性能的铝合金牌号众多。未来,增材制造铝合金材料也将依据综合性能要求形成不同体系,而不仅限于强度一个维度。有研增材团队在高强铝方面持续关注高强、耐热、耐腐蚀材料开发,2021年与集团内部单位有色金属材料制备加工国家重点实验室合作开发了适用于增材制造的AlCu系高强耐热铝合金产品,200℃条件下抗拉强度大于400MPa,有望成为增材制造高强铝合金中一类重要新产品。有研集团有色金属材料制备加工国家重点实验室是国内铝合金材料的重点研究单位,在有色金属结构材料强韧化理论,航空航天飞行器制造用高强高韧铝合金,汽车轻量化制造用新型铝合金材料开发方面具有雄厚实力。增材制造高强铝材料相关研究(来源:相关文献) 4. 适用于模具行业的高强高导铜合金粉末 在模具行业,铜合金也是一类广泛应用的材料。当前模具钢材料的随形水路打印已经取得广泛应用,未来更高导热属性的铜合金随形水路模具同样具备应用潜力。SLM Solutions公司于2019年推出适用于模具制造的CuNi2SiCr产品,该材料是一种可热处理的硬化合金,具备高强度以及导热导电性能的平衡组合,同时合金中包括镍和硅,具有很高的耐腐蚀和耐磨性。CuNi2SiCr本身不是一个新成分,该材料对应美标C18000合金。有研增材团队在2020年开展了CuNi2SiCr产品的开发工作,对于粉体特性和热处理工艺对该材料强度、硬度、热导率的影响规律做了细致研究,形成了该材料的制备工艺标准、打印参数包和热处理工艺制度。值得一提的是,相比于其他材料,成分和热处理工艺对打印性能产生的影响属铜合金波动最大。有研集团在上世纪90年代初就对CuNiSiCr系合金开展了研究开发工作,对此类材料的成分设计与应用有深入研究。有研增材以此为基础对CuNi2SiCr产品做了成分改进并开发了相应热处理制度才将屈服强度稳定在550Mpa以上同时保持相应硬度和热导率指标以满足模具制造要求。 END 目前金属增材制造材料正处于更新迭代之中,未来将会有更广泛的新材料乃至增材制造专用材料投入使用。在推进材料更新换代的过程中,材料研究与粉体制备技术缺一不可,尤其是材料研究在增材制造产品开发中所起的作用愈发明显,这一点国外厂家优势明显。近年来,国产材料厂家已经注意到这一转变并开展了相关工作,相信在国产厂家不断发展以及行业内单位共同合作的趋势下,未来国产材料能够在高性能增材制造材料领域实现反超并建立领先地位。 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QQ群:867355738;网址: 延伸阅读: 1.增材制造用钛合金的种类、应用、粉末制备技术,及市场用量情况 2.增材制造用铜及铜合金材料发展现状概述 3.国产「高流动性」3D打印铝合金粉末获批量应用 4.盘点:2021年值得关注的3D打印新材料及成型工艺突破
  • 针对批量化3D打印,开发全自动零件排版能力,支持多种工艺(本期送红包封面)

    针对批量化3D打印,开发全自动零件排版能力,支持多种工艺(本期送红包封面)

    据《Wohlers Report 2021》报告,2020年3D打印服务市场规模约为74.54亿美元,比2019年的68.23亿美元增长了9.2%,该细分市场在2019年增长20.3%,2018年增长35.0%,同时,这一数值相当于整个市场规模的58.4%。这意味着,3D打印服务已经成为行业发展的重要推动力量。2021年,国内3D打印服务市场进一步增长,以SLM技术为代表的齿科3D打印机被以百余台的级别批量交付,以SLA为代表的3D打印服务行业更是革新了行业规则。批量化3D打印,正在成为一种趋势。 数字化口腔作为3D打印技术最成熟的细分市场应用之一,在不知不觉中走入我们的日常生活。鉴于每位患者的差异特性,齿科医疗的个性化定制需求与3D打印的技术特点完美匹配。当前,齿科行业已从对3D打印应用的摸索,逐步进入到了快速规模化的阶段。本期,3D打印技术参考以齿科3D打印为例,介绍在批量化制造的前提下,自动化的管理软件所能起到的效用。 数字化口腔——3D打印技术最成熟的细分市场应用 3D打印在齿科行业最为常见的应用包括牙模、正畸、金属牙冠牙桥、金属支架、手术导板等。从早期的DLP技术通过价廉物美的特点敲开齿科市场的大门,到如今简单易用的椅旁方案被牙医、正畸医生和口腔外科医生广泛接受,3D打印正在帮助齿科行业完成从数字化生产到智能化生产的转变,并深入渗透到种植牙、隐形正畸、手术导板等多个应用场景。 无论是采用光敏树脂固化还是金属粉末熔融,都需要针对模型进行数据准备,包括文件导入和修复、模型识别和摆放、面向生产的模型优化、支撑排版、切片等步骤。 专利研发多层冠桥排版自动算法 © Oqton Oqton MOS系统是一款人工智能的云端生产管理系统,不仅从计算机辅助制造(CAM)工艺自动化层面,更协助制造企业从精益柔性生产管理维度释放生产力。 因此,以3D打印为例,Oqton MOS不仅提供单版次的自动化数据准备/数据预处理(CAM),从产程计划上更提过多版次的产线全自动排版。 24小时无休——正畸牙模产线全自动排版 3D打印是隐形正畸牙套(矫治器)目前的最佳生产工艺,更是口腔数字化向传统制造进行深度渗透的必然结果。然而单病例多牙套、多生产工序、和合规要求产程可追溯,都给制造企业带来巨大的挑战,其中3D打印牙模更是产程节拍的关键一环。 24小时 产线排版功能 上线,全程无需人工干预 © Oqton 全自动产线排版只实现一个功能:对数字化病例管理的牙模进行24小时、无间断(面片修复检查、底部切平、模型镂空、腔体加强筋设计、外形补偿缩放、系统打标)超高密度排版。 Oqton MOS利用云原生的计算特性,快速完成大生产三维数据的分析编程运算,解放数字生产力;同时云端访问优势使得“中心数据设计+分布式生产+即日交付”的新制造模型跨越成本门槛,成为可能。 在帮助齿科客户的数据处理工程师们以更简便的操作,得到更容易去除的支撑设计、更精确避开颌面的摆放方向后,经过与Oqton多位排名前列的隐形正畸品牌挚友超过2000版次的试量产测试后,「Oqton智能牙模产线连续排版功能」正式上线。 Oqton产线排版功能自动化简单易懂,24小时自动多版次排版,不仅效率高,Oqton MOS 单版排版的排版质量、自动化要求同样严格。 单版自动排版——更高版面利用率、更小废品率 不仅全面支持树脂、金属、多激光金属、SLS、MJF等多种3D打印工艺自动排版,Oqton MOS针对不同的大生产使用场景,Oqton MOS 为细分领域的生产场景提供专家级别的制造工艺包,力争帮助制造企业使用品牌设备和专业工艺的同时,更提升生产计划效率。 • 树脂牙模排版 正畸牙模排版可谓没什么技术难度,但其数十倍的三维模型个数,仍给数字工程团队带来巨大的工作量。300mm*445mm, 版面利用率60.1% © Oqton Oqton MOS不单单在排版密度上达到超高版面利用率,每个牙模都受到了人工智能的“照顾”:牙模根据刮刀方向进行了摆放角度优化,力争保住最优形变伸缩补偿。同时,排队排版的时候,零件需要沿着刮刀方向放置,以在非整幅面打印中,尽可能减少刮刀移动距离,减少生产中不必要的耗时。 •树脂导板自动排版 作为椅旁数字化口腔的重要应用,树脂导板的数据预处理模块重点设计在其排版的远程性、即时查看、及连接物联网设备。 自动排版预处理,立即发送3D打印机开始打印 © Oqton •金属冠桥、支架自动排版 Oqton MOS的金属桥冠自动排版久经考验,以超高的版面利用率、高达99.9%自动化(支撑打标排版切片)获得全球义齿厂和技工所的喜爱。 独立研发、独此一家的多层冠桥排版,更是为众多小型打印设备的产能拓展打开了新思路。 在支架打印工艺日趋完善的发展下,Oqton MOS的自动化2D、2.5D嵌套排版,为逐渐摆脱笨重“加强筋”设计的金属支架生产成本降低提供了强有力的保障。 100mm*100mm 版面利用率68.2% © Oqton 140mm*140mm 版面利用率37% © Oqton 生产管理系统——更聪明智能地进行生产计划与管理 除了排版上的超高利用率与自动化,Oqton MOS 在订单管理、生产计划上提供了更加强有力的支持,例如拼单、插单等多种生产实际情境,Oqton MOS也能轻易解决。 Oqton MOS 默认单个订单优先排版,即同一个订单,会优先在同一版面进行运算;如果排不下,则立刻新建在临近下一个版面,方便针对同个订单进行快速生产与交付,同时又达到打印效率上的最优化。 Oqton MOS 保障生产动作信息追溯闭环© Oqton 当然,相应的生产报告、生产零件标识图、NFC二维码等功能均已集成进了Oqton MOS系统,即能帮助制造企业自动化、又智能化管理生产计划与操作。 关于 Oqton…
  • 汉邦科技完成近4亿元首轮融资 创该领域首次融资额最高纪录

    汉邦科技完成近4亿元首轮融资 创该领域首次融资额最高纪录

    金属3D打印行业领军者「汉邦科技」宣布近日完成近4亿人民币首轮融资,创下该领域首次融资额最高纪录。本轮融资由前海方舟领投,远翼投资、中信证券投资共同投资,云岫资本担任独家财务顾问。 汉邦科技是中国头部的金属3D打印企业,拥有全球领先的装备、软件、材料、打印工艺等全套技术方案,覆盖航空航天、工业、医疗等多个领域,行业覆盖度及市占率位居前列。至去年底,汉邦科技累计出货量超500台,销往全球超过20个国家和地区,销量位居前列。  汉邦核心团队拥有近20年激光与金属3D打印经验,其中研发人员占公司总人数一半以上,研发投入每年高达数千万元。目前公司申请专利总数超过200个,其中国际专利3项,金属3D打印设备核心技术专利数量行业领先。此外,汉邦还作为主要起草单位参与制定国标、行标等14项标准,参与了中国3D打印评价体系的建设与标准制定。 汉邦科技全球首创LACM增减材复合加工技术,解决了内表面过程精加工的世界级难题。 在突破产品技术瓶颈的同时,为确保产品品质与服务质量,汉邦也逐渐完成了自动化生产产线及工厂建设。2021年,汉邦科技获得上海市临港新片区政府高度重视,获地近40亩,规划建设新研发生产基地。该基地建成面积将达近6万平方米,比邻特斯拉等著名企业。伴随本次融资完成,汉邦将持续在高新技术研发、技术团队建设和高端生产制造上进行投入。 汉邦临港新片区基地示意图 目前,汉邦科技已成功研发出大、中、小各类型号共23款机型,产品矩阵完整,累计合作并服务客户已达数千家,包括钢研集团、未来工场、上海联影、上海复星、格力、日本松井、深圳光韵达等业内头部客户。 同时,汉邦科技以智能、自动、数字化为抓手,提供企业级“智能化生产产线+批量制造+产业智慧物联”一体化高品质金属3D打印解决方案,为广大客户提供更加高效、柔性的新业态合作方式。 汉邦科技发展史 作为高新技术密集型产业,航空航天领域的创新发展是国家制造实力和国防工业现代化水平的综合体现。汉邦以突出的激光光束质量、优化的风道结构设计、稳定可靠的成型精度、优异的打印结构设计以及工艺开发备受行业用户认可。其中成功研发且批量出货的HBD-1000、HBD-1500和HBD-400多光路金属3D打印大尺寸设备解决了航空航天领域制造的多个痛点,目前已与多家顶级科研院所和航空航天公司达成稳定合作,批量供货。 汉邦科技协助核动力院3D打印生产的核反应堆换热器轰动一时,将动辄十几米高的传统换热器变为仅400mm高,不仅缩小了体积、重量,在能效、制作周期与成本等方面更是实现了令人惊叹的数量级优化,这为未来的航空航天、绿色能源事业带来了更多新的可能。 核反应堆换热器对比示意图 工业领域中,非标零件、精铸件替代制造、模具零件快速得到应用推广。采用金属3D打印技术处理随形冷却水路模具,将更加贴近模具需要冷却的表面,可以缩短生产周期,提升生产效率。在金属3D打印模具制造应用领域,汉邦科技和世界多家知名公司达成合作,共同打造金属3D打印综合解决方案。汉邦将设备的软、硬件、工艺、材料技术深度结合,从而保证打印件的质量和效率。 医疗领域的定制化需求极高,是非常适合3D打印的行业之一。汉邦作为早年间齿科领域的龙头,极具远瞻性地看到了骨科植入物的市场潜力,已与多位院士、教授团队合作研究3D打印在骨科植入物的应用,早在2015年,就与南方医科大学某教授团队合作成功完成首例个性化接骨板植入手术。 汉邦科技创始人兼CEO刘建业表示:“相对于机床减材加工制造体系,作为颠覆性的金属增材制造体系,金属3D打印正在快速成熟,未来将成为比肩传统机床加工生产方式的新技术。不仅是当前主流的航空航天、工业、医疗、模具等领域,其他各行各业也都将会更多地应用到金属3D打印技术,催生出万亿级的市场机会。而中国在这项技术上与国外领先技术代差极小,甚至在某些方面已经超越了国外。汉邦以“金属3D打印工匠”大工匠精神,精益求精打磨团队、管理、产品与服务,与上、下游合作伙伴形成背靠背式的互信合作,并坚持长期为合作方提供核心竞争力为做事标准。汉邦有信心,在未来会做的更好,在自身快速成长的同时,也推动整个中国金属3D打印行业更快更好地发展”。 前海母基金执行董事、智慧互联产业基金执行总裁席璇表示:“随着产业链成本的降低和技术成熟度的提升,金属3D打印逐步从原型制造向批量生产转化,且应用的行业越来越多,我们看好金属3D打印在中国乃至世界的发展。汉邦团队在行业内深耕多年,具备极高的技术敏感性和实干精神,相信会在刘总的带领下迈向更加辉煌的未来。前海方舟基金群愿意持续陪跑,为汉邦嫁接更多产业及政商资源,助力公司更快速的发展。” 远翼投资执行董事裴耘表示:“在3D打印技术这个确定性赛道里,伴随上一代以树脂、尼龙等高分子材料为主的3D打印公司逐步成熟,我们看见以SLM技术为代表的金属打印公司正在快速崛起,加之金属粉末国产化程度的大幅提升,真正面向大规模工业制造,当前尤其是航空航天等特定大行业和工业模具等专业大市场的3D打印需求正在被金属3D打印加速响应。而这其中,我们认为以汉邦为代表的产品领先继而再向服务领先的发展方式具有高含金量与长期竞争力。远翼投资也会充分利用远东宏信集团强大的金融+产业复合背景,助力汉邦向下一个发展阶段加速突破。” 中信证券投资投资总监庄小璐表示:“作为金属3D打印领域的标杆性企业,汉邦在部分核心技术上实现世界领先的同时,业务增长也极其迅速,率先在航空航天、工业、医疗等行业获得了下游头部客户的一致认可。汉邦团队兼具着勤奋务实与刻苦钻研相融合的工匠精神,我们很高兴能够与汉邦团队携手同行,也将在资本规划等层面为公司提供进一步的助力。” 云岫资本合伙人兼AI/智能制造组负责人符志龙表示:“云岫资本持续关注中国高端制造产业升级,也在该方向进行了重点布局。随着工业4.0的发展,3D打印技术在效率、精度等核心指标上均取得了大幅突破,其在以航空航天、高端工业和医疗等为代表的诸多行业应用日趋常态化,催生了巨大的增量市场机会。汉邦作为一家扎根金属3D打印的资深企业,在致力于引领行业实现技术瓶颈突破的同时,还积极与上下游生态伙伴以灵活的业务模式开展合作,拓展行业发展新思路,加速金属3D打印技术的大规模应用。我们看到了汉邦追求创新的决心,也期待汉邦在刘总的带领及各位股东的支持下更上一层楼,引领中国金属3D打印技术走向世界舞台。云岫资本将会陪伴汉邦一起成长,助力汉邦成为新一代金属3D打印领军企业。”
  • 3D扫描+3D打印,重点分析骨科微创精准矫正手术“私人定制”案例

    3D扫描+3D打印,重点分析骨科微创精准矫正手术“私人定制”案例

    数字科技的发展,正在不断改变医疗治疗手段。作为一种新兴的前沿技术,3D数字化为骨科医生新型治疗方式的实施提供了技术支撑,以其高效、准确的特征,助力开启骨科微创精准矫正手术“私人定制”时代。 本期,3D打印技术参考分享一则来自广州市第一人民医院的案例——在三维扫描和3D打印导板辅助下,实现胫骨后倾畸形微创三维精准矫正。该案例由丁焕文教授带领的医疗团队进行诊断及手术,树蚁医疗团队进行数字化设计,先临三维进行术前、术中、术后的下肢准确三维数据的获取。 ◆案例背景◆ “医生伯伯,我老是被同学说腿怪怪的。”在广州第一人民医院9岁小李妹妹对医生这样说道。据患者家属描述,2016年9月小李妹妹因夹伤所致右下肢膝关节骨折,彼时当地医院对其进行了固定手术。但术后却逐步出现右下肢畸形,且越来越严重以致步态异常。 小李妹妹的腿部状况;X线片 在丁焕文教授的安排下小李妹妹进行X线片、CT、MR等传统影像检查,患儿X线片和CT扫描二维断面图像均发现患者右膝有严重后倾畸形改变。于是,拿到CT数据的树蚁智能数字精准外科云服务系统团队使用建模软件对患者的全下肢进行了精准分离式三维重建,对小李妹妹重建后的患处进行了解剖方位对齐和多方位的精准三维测量,发现小李妹妹因为骨骺外伤和多年肢体畸形原因,右下肢短缩明显,达41mm。 临床诊断:右膝部畸形 1. 矢状面畸形:胫骨平台后倾26.4736° 2. 额状面畸形:内翻6° 3. 右下肢短缩畸形(41mm) ◆手术三维设计方案◆ 41mm不是一个很短的距离,在手术中,不能一次性撑开和简单的运用钢板解决问题。因此,树蚁团队第一时间为小李妹妹进行了手术三维规划,运用基于人体解剖学、树蚁Z字截骨新方案为基础,确定截骨位、截骨线。 确定“Z”形截骨线,确定胫骨近端及远端 辅助右胫骨截骨导板设计并匹配、3D虚拟场景构建与树蚁系统云端显示 明确患情后,丁焕文教授带领广州市第一人民医院临床研究团队制定了以下治疗计划:选用数字化3D打印技术辅助下行右胫骨远端精准截骨矫形、外固定+术后缓慢撑开延长术。 三维模拟手术效果(树蚁系统云端数据) ◆3D数字化技术应用◆ 术前,为了手术可以准确无误的进行,丁教授使用先临三维白光三维扫描技术——EinScan Pro 2X Plus多功能手持三维扫描仪对患者腿部进行扫描,为截骨设计了专用的手术辅助Z字截骨导板,并使用CAD设计和3D打印技术,精准定制手术导板和个性化外固定架,让手术导板能够更准确的贴合患肢,提高外固定置钉精准度,防止截骨位置发生偏差,达成微创截骨,帮助患者避免再次手术。 腿部3D扫描过程 腿部彩色3D扫描数据 高精度3D数字化技术的应用优势: EinScan Pro 2X Plus多功能手持三维扫描仪采用非接触式白光扫描技术,扫描幅面大,细节完善,精度高,单幅精度最高可达0.04mm,因此可以无创、快速高效地获取患者腿部表面的高品质数据,形成相应的3D文件,以进行CAD设计及数据存档。 术中,为了将设计的置钉定位导板安装妥帖,丁教授利用扫描所获取的3D数据在电脑上进行畸形状态评估、辅助手术导板快速匹配和精准安放。同时,术后可将3D数据用于评估畸形矫形手术效果和引导术后矫形过程。 辅助导板3D扫描 术中皮外导板使用情况 三维预后良好(树蚁系统云端数据) ◆未来可期◆ 小李妹妹术后三天借助拐杖落地行走 术后为了更加确保疗效,丁教授常规安排了小李妹妹进行了X线片、CT扫描等术后评估检测,证实小李妹妹右下肢的力线完全正常,手术效果良好。先临三维提供了下肢外观白光三维扫描,辅助术前导板定制设计、术中导板精准安放、术后评估效果及引导矫正。借助于高精度3D数字化技术,这样一台复杂疑难下肢畸形矫正手术得以精准、安全和轻松解决。 丁焕文教授:现为华南理工大学医学院教授、人体解剖教研室主任,临床医学和生物医学工程专业硕士研究生导师,第二附属医院暨广州市第一人民医院骨科主任医师。现学术任职为SICOT数字骨科学会常委、中国生物材料学会生物材料临床试验研究分会副主任委员、中华医学会医学工程分会数字骨科学组委员、中国医师协会骨科医师分会3D打印骨科学组委员等。 树蚁医疗:丁教授基于自身21年研究数字化精准骨科,依靠华南理工大学医学院虚拟应用解剖与外科手术虚拟仿真研究中心、国家人体组织功能重建工程技术研究中心,在积累了众多数字化手术使用案例后成立的一个技术转化型医疗服务公司。 *图文信息来源于广州市第一人民医院 丁焕文教授团队树蚁医疗团队 欢迎转发 主编微信:2396747576;硕博千人交流QQ群:867355738;网址: 延伸阅读: 1.产品推介 | “足帮帮”3D脚型扫描仪,从采集到应用,只需要一个它 2.迈向关节3D打印的未来:Nature发布戴尅戎院士团队生物3D打印项目专访 3.苏州纳米所在生物3D打印用于脊髓损伤修复研究方面获重要进展 4.清华-伯克利深圳学院类器官3D打印研究取得重要成果(附国产生物3D打印机)
  • 精彩总结:2021年十项有影响力的3D打印技术研究成果

    精彩总结:2021年十项有影响力的3D打印技术研究成果

    本期,3D打印技术参考总结了2021年3D打印技术值得关注的十项重要科研成果,涉及增材制造应当遵循的“串/并联式路线”、微结构立体光刻3D打印技术的进步、金属纳米结构和软体机器人直接3D打印、超材料和结构材料增材制造以及新材料方面的创新等,并介绍了这些研究可能带来的影响。其中来自国内的研究新上一个台阶,标志着我国在该领域的部分研究已经走到了世界前列。 1. 顾冬冬教授《Science》介绍“材料–结构–性能一体化增材制造”并行模式 2021年5月,《Science》发表了南航材料科学与技术学院、江苏省高性能金属构件激光增材制造工程实验室顾冬冬教授团队的研究综述论文《材料–结构–性能一体化激光金属增材制造》。标志着南航在基础研究和重大成果方面取得新突破。南航是本文第一署名单位,顾冬冬教授为本文第一作者和通讯作者。 传统增材制造遵循典型的“串联式路线”,即结构设计–材料选择–加工工艺–实现性能;但因材料、结构和工艺等多因素耦合规律复杂,激光增材制造精确成形需反复试错,造成金属构件高性能目标实现困难。为对应上述挑战,该研究提出了“材料–结构–性能一体化增材制造”(MSPI-AM)这一整体性概念,其概念性创新在于:变革传统的串联式增材制造路线,发展新的“并行模式”,在复杂整体构件内部同步实现多材料设计与布局、多层级结构创新与打印,以主动实现构件的高性能和多功能。 3D打印技术参考评选理由:同期《Science》主编以“跨尺度调控”为题,对论文做了亮点评述,认为激光增材制造有望变革零部件的设计方式。这种更为综合的方法以主动实现构件的高性能和多功能,将有助于减少制造所需的工序数量,并扩大可用于最终应用零部件的结构类型。 2. 美LLNL国家实验室:通过光束整形,实现更好的光热控制,3D打印更光滑、孔隙率更低的超高密度零件 劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)研究科学家表示,使用高斯光束特别像用喷火器来烹饪食物——难以很好地控制热量在目标材料周围沉积,从而导致较大的温度梯度以及熔池不稳定,造成气孔等缺陷的形成。而使用贝塞尔光束,则可以显著扩展激光扫描参数,避免传统光束带来的诸多问题,通过将一部分能量从中心重新分散出去,可以设计热剖面、降低热梯度,以助力微观结构晶粒细化,最终形成更光滑的表面、获得更致密的元件。此外,传统光束的另一个缺点是它们在传播时易衍射,而贝塞尔光束因其非衍射特性提供了更大的焦深。 LLNL的研究人员探索高功率激光打印(如粉末床激光熔融L-PBF)中常用的高斯光束的替代形状,以解决此问题,他们的最新研究被发表在《Science Advances》上。这项研究解决了金属增材制造领域中光学物理和材料工程之间脱节的问题,通过整合、设计光束形状来实现对熔池动力学的控制。经过整形的光束使熔池湍流和飞溅显著减少,同时,使用贝塞尔光束比传统高斯光束制造的零件更致密、更坚固,并且具有更强大的拉伸性能。 3D打印技术参考评选理由:在传统SLM技术走向更大尺寸、更多光源的背景下,对成型机理的研究依然重要。通过结合简单的光学元件进行光束整形来提高L-PBF 3D打印金属部件的质量,具有更高的成本效益。坚固且无缺陷的零件生产以及以经济高效的方式打印大型结构是大势所趋。 3. 刘锦川院士团队《Science》:利用一种非常规的3D打印策略,创建超级钛合金结构 2021年10月,香港城市大学刘锦川院士团队在”利用增材制造设计成分调制钛合金“方面取得重大进展,创建出了一种具有独特微观结构的钛合金,在保持高强度的同时显著提高了延展性,达到约1.3GPa的高拉伸强度、约9%的均匀伸长率和超过300MPa的出色加工硬化能力。该研究在国际顶尖期刊《Science》上发表。 通常而言,金属材料中的成分不均匀性往往被看做材料内部的重大缺陷,是研究人员一直所努力避免的。然而,材料的成分不均匀性却很少被积极地利用起来作为有效的合金设计方法。一方面,这是由于人们对成分不均匀性的积极作用缺乏足够的认识;另一方面,也是因为传统的铸造、锻造等方法往往无法对材料内部的成分波动实现人为有效的调控。增材制造过程中所固有的金属粉末快速融化和凝固过程,以及超快的冷却速度,为研究人员提供了这样一种有效调控成分波动的手段。基于这种全新的思路,研究人员尝试在3D打印过程中采用两种常见合金粉末(Ti64和316L不锈钢)进行混合打印,并通过特殊的打印参数,创建了一种超级钛合金结构。3D打印技术参考此前曾对该研究进行了相关介绍,点击下方图片可查看详情。 3D打印技术参考评选理由:研究者创造性地将成分调制的概念和3D打印结合起来,另辟蹊径地设计出了一种前所未有的成分梯度组织。本研究工作同时极大地开拓了增材制造技术的想象空间,使得这项技术不仅仅被用作复杂构件的成型技术,更可以被开发为一种全新的合金设计和制造方法,从而有力地推动增材制造技术实现“材料-结构-性能”一体化智能设计的梦想。 4. Nature:一种直接3D打印金属纳米结构的技术 用于金属纳米3D打印的现有技术需要聚合物-金属混合物,金属盐或流变油墨,从而限制了材料的选择和所得结构的纯度。气雾剂光刻先前已被用于组装预图案化衬底上的高纯度的3D金属纳米结构的阵列,但几何形状有限。 2021年3月,《Nature》报道了韩国首尔国立大学和浦项科技大学的一种使用多材料直接3D打印金属纳米结构阵列的技术,可打印具有灵活几何形状和小至数百纳米的特征尺寸。研究人员将离子和带电的气雾剂粒子引导到一个电介质掩模上,该介质掩模包含浮在偏置的硅基板上的一系列孔。离子在每个孔周围聚集,生成静电透镜,将带电的气溶胶颗粒聚焦成纳米级射流。这些射流由在含孔掩模下形成的聚合电场线引导,其作用类似于传统3D打印机的喷嘴,使气溶胶颗粒能够3D打印到硅基板上。通过在打印过程中移动衬底,研究者成功地打印出了各种3D结构,包括螺旋、悬垂的纳米管、圆环和字母。 3D打印技术参考评选理由:研究者介绍了一种使用带电气溶胶为基础的3D纳米打印技术,这种完全干燥的技术,不涉及聚合物或油墨。3D纳米打印技术有望在多个领域实现应用,如构建微纳级别的医疗植入物,在计算机芯片上构建3D逻辑电路、甚至可以用于超轻型飞机组件。 5. ORNL开发出独特的聚合物粘结剂,可3D打印具有“极高强度”的部件 粘结剂喷射3D打印由于广泛的粉末兼容性和可扩展的工作流程,成为比其他3D打印工艺更便宜、更快的选择。然而该技术所呈现的生胚部件的低机械强度成为该技术的“主要瓶颈”,阻碍了它们更为广泛的采用。在提高生胚部件的强度时,粘结剂是重要的增强途径。 美国橡树岭国家实验室(ORNL)团队于2021年在《nature communications》报道了一种独特的PEI聚合物粘结剂,其具有独特的分子结构,能够与氰基丙烯酸酯发生反应以实现卓越的强度。该粘结剂材料的的结构经过精心设计,具有低粘度、高溶解度和有限的结晶度,使其成为粘结剂压电喷射的理想选择。通过试验粘结剂PEI负载量,该团队表示他们还能够优化其打印适配性,可实现生坯强度的近线性增加。通过原型设计,研究人员发现,打印PEI浓度为5.5%的部件,零件强度为6.28MPa,远高于使用商业粘结剂所能达到的3.60MPa。由于粘合剂喷射部件的固有孔隙率,该团队还发现他们能够通过整合二次聚合物来提高砂型部件的强度。例如,通过添加氰基丙烯酸乙酯3D打印出了6.5厘米的桥梁,抗弯强度达到53兆帕,使其比实体砖更坚固。 3D打印技术参考评选理由:从粉末中提取生胚零件而不造成损坏是粘结剂喷射技术后处理面临的首要挑战,新型粘结剂体系的开发对该技术制造高精度和高强度零件具有重要保障。 6. 麻省理工:一种新的微结构立体光刻增材制造技术 传统基于投影的微立体光刻技术(PμSL),通常采用单孔径成像配置,由于图像分辨率(影响最小特征大小)和像场面积之间的相互牵制,限制了该技术生产具有微结构的大尺寸零件的能力。 麻省理工学院于2021年9月在《Science advances》展示了的一种基于平面透镜阵列和积分图像重建的新立体光刻3D打印技术。所提出的工程投影系统基于透镜阵列,其中每个微透镜可以保持高孔径,整体打印面积可以随着微透镜的数量而增加。与数字光处理相结合的微光学器件允许通过并行传输、叠加和集成多个输入图像来对投影输出图像进行可扩展的重建,从而产生从微米级到厘米级跨越四个数量级的周期性微结构。同时,该研究提出的整体光刻系统可以结合到其他基于数字光处理的光刻系统中,使用简单且廉价的组件进一步增加系统的构建区域。这种兼容性可能会推进高通量微结构数字光刻技术的发展。 3D打印技术参考评选理由:新的微立体光刻技术与传统商业PμSL 系统相比,打印尺寸可增加102至103倍,并具有力学和结构方面的优势,未来可能将影响力学/声学超材料功能结构、细胞力学生物材料和能源/环境应用结构的生产。 7. 吕坚院士团队发表结构材料增材制造综述 2021 年 4 月 1 日,香港城市大学吕坚院士团队发表综述论文“Additive manufacturing of structural materials”。本综述涵盖了广泛的主题,包括适用于3D打印的结构材料种类,如聚合物、金属、陶瓷、玻璃和复合材料等;介绍了4D打印的常用材料和原理,对比了不同刺激方法的优缺点;对结构材料的增材制造提出了多元化展望,包括多材料(multi-material)AM,多模量(multi-modulus)AM,多尺度(multi-scale)AM,多系统(multi-system)AM,多维度(multi-dimensional)AM和多功能(multi-function)AM;最后,文章还详细介绍了结构材料增材制造技术在不同领域的巨大应用潜力,涉及航空航天、生物医疗、电子设备、核工业、柔性可穿戴设备、软质传感器/驱动器/机器人技术、珠宝和艺术装饰品、陆地运输以及水下设备等领域。 3D打印技术参考评选理由:在3D打印被逐渐广泛认知的背景下,该文系统论述了各种材料的3D打印技术的最新进展以及它们的潜在应用,讨论了结构材料增材制造的关键问题,对初学者和有一定研究经历的人士都大有裨益。 8. 史玉升教授团队顶刊综述:超材料的增材制造技术与发展趋势 超材料是指自然材料所不具备的特殊物理性质(如电磁/声学斗篷、零/负泊松比、负折射率等)的人工结构或复合材料,这些奇特的物理特性可以通过精心设计的(准)周期性结构或多材料组合来实现,在国防工业和民生领域都有着广阔的应用前景。 增材制造技术由于在制备复杂结构方面具有巨大优势,为制备超材料提供了有效技术手段。史玉升教授团队长期致力于该领域的研究工作,在增材制造超材料的设计与制备方面已发表系列文章。该团队于2021年在材料领域顶刊《Materials Today》上发表论文,对超材料的增材制造技术与发展趋势进行论述,明晰了超材料的分类、指出了增材制造不同类型超材料的研究现状和发展趋势、提出了五模超材料,为超材料在工程机械、航空航海和生物医疗等领域的应用提供了思路。 3D打印技术参考评选理由:史玉升教授团队长期致力于4D打印技术和超材料研发,该文让我们认识到了什么是超材料,以及3D打印在制备超材料时所能发挥的重要作用,为我们展示了一个采用3D打印技术制造神奇材料的世界。 9. 比钢丝绳强5倍:中国科学家3D打印蜘蛛丝复杂三维纳米结构 2021年9月,新华社报道了中国科学院上海微系统所陶虎团队与上海交通大学夏小霞、钱志刚的合作成果,他们成功用基因重组的蜘蛛丝蛋白3D打印出纳米机器人,相关研究成果被发表于《Nature Communications》。 实验表明,一束由蜘蛛丝组成的绳子比同样粗细的钢丝绳还要坚韧,它能够承受比钢丝绳还多5倍的重量而不会断裂。然而,在自然界中获取大量蜘蛛丝非常困难,该团队创新开发基因重组蜘蛛丝蛋白光刻胶,通过优化重组蜘蛛丝基因片段和分子量,结合基于百万级数量电子的大规模仿真模拟,实时控制加速电压调控电子在丝蛋白光刻胶里的穿透深度、停留位置和能量吸收峰,实现了分子级别精度的真三维纳米功能器件直写。 3D打印技术参考评选理由:蜘蛛丝蛋白优异的机械强度为复杂三维纳米结构提供了关键支持,良好的生物相容性允许进一步通过功能化,实现可载药、可驱动、可降解的4D纳米功能器件(时空可变形),在智能仿生感知、药物递送纳米机器人、类器官芯片等研究领域具有明确的应用前景。 10. 具有集成流体电路的多材料全3D打印软体机器人 在过去十年中,软体机器人领域已经确立了自己独特的适用于使用传统刚性机器人难以或不可能实现的应用。对由流体装置(如液压或气动)驱动的柔顺材料的依赖增强了软体机器人的许多固有优势,特别是在人机交互的安全性、成本更低和操纵复杂且精密结构的适应性方面。然而,目前影响软体机器人实用性的一个关键障碍在于,当需要增加独立操作的执行器的数量或自由度时,通常需要相同或更多数量的不同控制输入。 为了减少或消除对此类外部控制方案的需求,研究人员研究了多种通过流体逻辑增强软体机器人自主性的方法。美国马里兰大学的研究人员于2021年7月在《Science advances》报告了采用PolyJet 3D打印技术制造具有集成流体电路的多材料全3D打印软体机器人。研究人员最初在CAD软件中设计组装模块化组件,如流体电路元件、互连和接入端口以及软机器人执行器和结构构件,形成具有具有完全集成流体电路的软体机器人模型;然后采用PolyJet工艺在一个打印过程中实现三种材料固化成型,包括软体机器人的柔性部分、刚性结构以及支撑材料。为了支持控制软机器人功能的底层流体电路的复杂性,研究还展示并描述了与 PolyJet 3D打印策略兼容的基本类型的流体电路元件,包括流体二极管以及常闭和常开流体晶体管。 △左右滑动查看更多 3D打印技术参考评选理由:由于软机器人领域仍处于起步阶段,驱动操作的潜在输入方式仍然多种多样。这项工作采用3D打印的方式实现了软体机器人整体结构的完整成型,对传统的需要外部连接线和控制器的制造技术是一大挑战,未来可能影响生物医学应用,包括康复设备、手术工具和可定制假肢。 END 3D打印技术的进一步发展离不开实验科学的进步与研究人员的努力,本文所列举的研究成果更是对现有制造不足进行的改进尝试,它们可能在很长一段时间内无法实现落地应用,但却为技术的发展积蓄着力量。本文亦仅能遴选万千技术研究的极小部分进行展示,未来,该技术将在改变人们生活和生产方面继续发挥更大的作用。 注:本文内容由3D打印技术参考总结,转载须在正文开始前注明来源。欢迎转发 主编微信:2396747576;硕博千人交流QQ群:867355738;网址: 延伸阅读:…
  • 粉末床熔融和粘结剂喷射金属3D打印零件热处理及烧结面临的挑战

    粉末床熔融和粘结剂喷射金属3D打印零件热处理及烧结面临的挑战

    通过重新熔化粉末或丝材,使每台3D打印机基本上都成为了自己的铸造厂。然而,打印部件确定且且可重复的机械特性仍然是应用端面临的主要障碍。 此外,3D打印零件件的真空热处理也在发展。由于与传统生产的零件相比,增材制造的零件显示出截然不同的机械行为,因此与此过程相关的热处理也有所不同。由于大多数金属3D打印工艺都涉及高温熔化和快速冷却,因此零件通常具有极高的内应力。 为研究机械性能而打印的不同取向的拉伸试样 这些固有应力对零件来说可能是优点,也可能是缺点。当内部应力对最终产品有害时,真空应力消除似乎是对3D打印部件执行的最普遍和最重要的热处理工艺。普及度略低一些的其他真空热处理工艺包括真空退火和真空烧结。 随着增材制造技术的应用越来越广泛,制造商通常会与商业热处理商签订合同,为其执行关键的热处理,当然大型服务商也会采购专业的热处理设备进行内部处理。当前业内普遍应用的热处理炉包括真空炉和气氛炉。前者必须配备扩散泵以达到深真空水平,并且必须具有极其严格的温度均匀性;而后者不必配备扩散泵,真空度水平较低,通常需要氮气或氩气保护,但热处理过后的零件通常表面被氧化。 增材制造需要的关键热处理设备——真空炉 粉末床熔融和粘结剂喷射金属3D打印零件热处理面临的风险 3D打印的组件的通常是“近净形”的零件,真空炉的气氛条件必须满足要求。热处理完成的钛或镍基合金零件表面如果出现污染可能导致零件报废。因此,制造商通常会坚持只使用昂贵的全金属高温区真空炉来进行热处理。真空热处理企业必须重视这一要求,一定要明确这种要求所关联的风险。 粉末床熔融工艺仍然是当前应用范围最广的金属3D打印技术,这种基于粉末的层层制造工艺极易附着甚至将粉末沉积在内腔、盲孔和冷却通道中而难以去除。 如果不能采取完善的预防措施,无法使用的可能不仅仅是零件,更有可能会对昂贵的真空热处理炉造成损坏。由于打印零件中仍有松散粉末,在热处理过程中,从部件内腔掉出来的粉末使钼制高温区被严重损坏。补救措施只能是将加热片翻面使用,用氮气彻底吹扫整个部件,以及只在全金属高温区内处理没有空腔的实心SLM打印的部件。 掉出的钛粉粘结到钼制发热元件上 对于处理粘结剂喷射技术成型的零件,通常首先需要将零件在常压炉中进行脱脂,在该过程中大部分的粘结剂会被去除。但在随后的高温真空烧结过程中,剩余的粘结剂会释放和挥发出来,这些有害的粘结剂会附着在真空炉的低温区域,如水冷机或真空泵。因此,如果对粘结剂喷射技术3D打印的零件进行烧结,需要配备专门设计的真空炉,并且该炉型需要具有粘结剂回收装置。 真空泵被污染后的对比 热处理过程中的其他关键要素 3D打印工程师需要明白,只有当构建基板与成型材料的成分相匹配时,才能得到最好的结果。此外,打印部件的最大厚度也应与构建基板的厚度非常接近。匹配的构建基板成分和尺寸有助于在热处理过程中获得更稳定、无裂纹的3D打印部件。 由于打印断面和构建板厚度匹配不当在热处理过程中产生裂纹 此外,在热处理过程中,构建基板本身通常与打印部件的温度曲线难以相匹配,直接将热电偶放置在打印部件内部便非常重要。3D打印允许较高的设计自由度,因此热处理商往往要求在打印部件的最厚横截面内设置一个打印孔以便放置热电偶。如果不允许这么做,则应当在构建板上放一个与最大厚度相匹配的模拟块并预先钻好孔。 构建板本身通常不能反映出所打印部件的温度分布,因此绝不要在构建板上钻孔和接线 3D打印的复杂零件又是可能包含盲孔、空腔、暗槽或密封的冷却通道,在真空热处理过程中,任何压差都可能导致打印部件产生裂纹甚至爆裂。因此,所有3D打印出来的内部几何形状都必须有一个通畅的排气路径。 在对3D打印的零部件进行真空热处理前,都应当至少在1300℃左右进行适当的烘炉, 真空漏率应当小于每小时5微米汞柱。许多打印部件都有很大的应力,一定要在多个预设温度下保温,并且缓慢地加热和冷却。 除进行规定的热处理之外,构建基板还需要进行蠕变校平处理,校平时需要压上重物,蠕变压平可以使基板重复使用。 在关键位置压上重物对构建板进行蠕变校平 END 金属3D打印如今正在航空航天、医疗、汽车等行业发挥重要价值,对热处理的需求也在稳步增长,国内外目前相关的服务数量增长明显。 可重复性是金属3D打印技术追求的重要目标,不仅仅是能够降低生产成本,更能够提高技术的可靠性。事实证明,真空热处理对整个增材制造工艺的成功应用起着非常重要的作用,这个链条上所有参与者都必须接受。 欢迎转发 主编微信:2396747576;硕博千人交流群:867355738;网址: 延伸阅读: 1.全面回顾金属增材制造零件的断裂与疲劳特性(二)——缺陷与后处理手段 2.Science重磅:一种非常规的3D打印策略,创建超级钛合金结构 3.罗罗通过3D打印设计和制造有史以来最大航空发动机的关键结构 4.美奥本大学与EOS深入研究3D打印铝合金部件的结构完整性
  • 2021,聚合物3D打印的最新研究进展

    2021,聚合物3D打印的最新研究进展

    3D打印在实现材料组分的可控调节和复杂结构的精确制造方面具有独特优势;因而有不少学者相信,3D打印技术必然会在未来制造业中占据越来越重要的地位。3D打印的相关研究现在发展到什么程度,其原材料如何制备,制造方法如何开发,加工条件有何影响,又在哪些方面已经有了应用?希望《Advanced Industrial and Engineering Polymer Research》的最新一期“3D Printing of Polymers”特刊文章,可以让你一探究竟。 1. 综述:聚合物纳米复合材料的激光烧结激光烧结是一种常用的增材制造(AM)技术,适用于汽车行业、医疗保健和消费品等领域的各种应用。聚合物激光烧结除了具备适合终端使用零件生产的机械性能外,聚合物激光烧结还可以生产比许多其他AM技术更复杂的结构,因为它不需要支撑结构,而且零件可以堆叠在建造区域以进行更有效的处理。理论上,广泛的聚合物应该可以通过激光烧结来处理。然而,在实践中,情况并非如此,目前只有少数聚合物能够进行可靠和一致的处理。  本文综述了通过添加一系列有机和无机纳米填料来提高激光烧结聚合物的加工性能、力学性能和功能性方面的研究。它验证了关键的挑战,包括纳米相的分散,以及为克服它们而开发的方法。探讨了纳米相对可加工性的影响,以及关键加工参数的重要性。讨论了纳米复合材料粉末生产技术和零件表征的最新进展。重点介绍了激光烧结件的最终性能及其潜在的应用,并讨论了研究所目前面临的挑战和未来的潜在研究方向。 论文链接:https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.07.0032. 综述:在制造领域利用智能材料进行4D打印的重要作用多年来,3D打印技术在工程和医疗领域取得了重大进展;还引进了4D打印,它是3D打印的高级版本。4D打印的过程是当打印的3D物体由于外部能量输入(如温度、光线或其他环境刺激)的影响而成为另一种结构。该技术利用了具有良好的形变能力的智能材料的输入。自组装和可编程材料技术旨在重新想象构建、生产、组装和产品性能。4D打印应用于工程、医学等各个领域。4D打印蛋白质或许是一项伟大的应用。在这个新的维度下,3D打印的物体可以在光、热、电、磁场等外部刺激的影响下自行改变形状。 本文对4D打印技术进行了简要的讨论。以图解的方式讨论了4D打印在制造业领域的各种特点、发展及其应用。概念化了4D增材制造的工作流程,并最终确定了4D打印在制造领域的十个主要作用。虽然可逆4D打印本身是一个奇妙的发展,但它是具有创新性的,在形变期间使用了耐用和准确的可逆变材料。它帮助我们创造传统制造技术无法轻易完成的复杂结构。它似乎是不同行业的游戏规则改变者,因为它依赖自然因素而不是能源,而且完全改变了生产、开发、捆绑和运输商品的方式。 论文链接:https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.05.0013. 综述:增材制造应用对环境可持续性的作用增材制造(AM)利用其数据逐层生产复杂形状的产品,精度高,材料损耗少。与传统制造工艺相比,增材制造技术具有许多积极的环境优势。最重要的是,减少了原材料的浪费,使用了新的智能材料。它似乎专注于能够减少材料浪费、能源消耗和机器排放物组件的产出。有必要对增材制造技术及其应用的环境可持续性进行研究。随着越来越多的企业致力于加强他们的生态足迹,AM的可持续性正不断地获得动力。有远见的行业领导者不断地直面挑战,鼓励他们的员工找到新的方法来减少浪费,改善员工的制造环境,并找到使用新材料的创新方法,使其变得更具可持续性。这些举措推动了产品、商品和服务的增值。     本文讨论了增材制造在创建可持续生产系统方面的重大效益。最后,本文确定了AM在可持续性方面的12个主要应用。虽然增材制造和技术的主导地位正在关键行业中确立,但它们的可持续性优势在当前的制造场所中是显而易见的。主要目标是鉴定增材制造技术相对于传统制造的环境效益。现在各个行业可以决定适当的技术来满足环境目标。 论文链接:https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.07.0054. 连续纤维增强热塑性塑料的3D打印用混合双组分纤维的拉挤连续晶格制造是一种新引入的纤维增强热塑性复合材料的增材制造方法,可以在需要的地方沉积材料。这项技术的成功在于一个打印头,在材料被挤压之前,未固结的连续纤维增强复合材料通过一个挤压模具沉积于平面之外,而不使用支撑结构。然而,最先进的复合原料,如混纺纱,由于其底层纤维结构,即热塑性纤维与增强长丝混合,在可达到的材料质量和部件尺寸方面存在局限性。混合双组分纤维克服了这些局限,因为每个单独的增强纤维都包覆在热塑性护套中。这样一来,就可以避免耗时的纤维浸渍步骤,这些步骤是会给孔隙含量和材料质量带来负面影响的。     本研究比较了混合双组份纤维和市售混纺纱在不同加工条件下的拉胶质量。介绍了在不同的模具填充度、模具温度和拉挤速度下,对直径为5 mm、含量50 ~ 60 % 玻璃纤维的聚碳酸酯复合材料型材进行拉挤试验。结果表明,由混合双组份纤维制成的拉胶比在相同条件下由混合纺丝制成的拉胶具有更低的空隙率。我们认为这是由于固结机制的差异造成的,在混合双组份纤维的情况下,与达尔西安流主导的混纺纱固结相比,主要是热塑性套的聚结。 论文链接:https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.07.0045. 用于医疗产品增材制造的基于超高分子量聚乙烯的双组分原料超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有独特的性能,但熔体流量(MFR)极低,约为零,不适合用聚合物的标准方法进行处理。本文旨在研究不同等位PP含量的双组分UHMWPE基复合材料的摩擦学性质。复合材料采用三种方法制备:a)热压粉末混合物;b)颗粒热压缩;c)3D打印(FDM)。  结果表明,通过挤压复合(颗粒热压缩和3D打印)得到的UHMWPE基复合材料在力学和摩擦性能(耐摩擦性、摩擦系数、杨氏模量和屈服强度)方面均优于热压粉末混合物制备的复合材料。在保持高摩擦和力学性能以及广泛的载荷范围内必要的熔体流量(MFR)方面,最有效的是“UHMWPE+20%PP”复合材料,被推荐作为骨科摩擦单元复合形状产品(关节部件)的原料。 论文链接:https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.05.0036. 用于聚酰胺12激光烧结的材料适应性工艺策略的发展聚合物激光烧结(SLS)是最有前途的增材制造技术之一,因为它可以制造具有高力学性能的复杂结构部件,而不需要额外的支撑结构。半结晶热塑性塑料,最好用于SLS,需要在一定的表面温度范围内加工,使材料同时存在于熔融状态和固态。根据最常见的加工模式,这些高温在整个建造阶段都可保持。在目前的技术状态下,这将导致高冷却时间和延迟的组件可用性。     本文通过工艺自适应方法、现场实验和数值模拟,证明了基于加深模型理解的材料自适应性加工策略可以克服这一缺点。这些策略是基于聚酰胺12在高温和准等温加工条件下,在粉末床表面以下几层开始结晶和凝固的事实。因此,等温结晶和固结特性是通过适应过程的材料表征来分析的。分析了激光加工过程中温度场对零件截面、层数和加工参数的影响,并将其与加工后的零件性能进行了关联。此外,通过控制零件冷却来均匀化零件热记录的可能性,可通过模拟方法得到加强。作者指出,材料相关的凝固特性必须作为几何相关和层相关的温度场的函数来考虑,并证明了对材料和部件性能的主要影响。从这些发现看出,新的加工策略的激光曝光过程以及在z方向上成形室的温度控制,可以加速LS过程和更均匀部件性能的早期可用性。 论文链接:https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.05.0027. 局部可弯曲短碳纤维增强聚合物复合材料的3D打印局部可弯曲的固体板是在单一的3D打印操作中制造的,使用单一的材料,即短碳纤维增强塑料(CFRP)。局部可弯曲CFRP板包括实心和可弯曲部件,采用双级搭接结构无缝连接。可弯曲件采用平行十字结构,实心件采用100%填充结构。  通过改变平行横截面结构的梁角可以控制其弯曲性能。与实心板相比,弯曲刚度降低了近98%。循环弯曲试验表明,局部可弯曲CFRP板具有可逆弯曲变形。弯曲刚度降低约8-14%。然而,即使经过100次弯曲变形,也没有观察到明显的损伤。 论文链接:https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.02.0048. 沉积速度和挤压温度对FFF打印单层聚合物薄膜中细丝间融合的影响熔丝制造(FFF)是一种增材制造技术,其中熔丝以可控的方式沉积在之前沉积的熔丝上或相邻,导致结构部分的构建。本研究旨在利用印刷的单层薄膜来表征单个细丝之间的融合键合程度,这有助于理解过程-结构-性质关系,优化FFF过程中涉及的工艺参数(即沉积速度和挤压温度)。   对于脆性聚乳酸(PLA)和球性聚丙烯(PP),使用不同挤压温度(200°C至260°C)和沉积速度(30mm/s至90mm/s)制备具有平行于沉积方向的尖锐裂纹的单层双边缘缺口拉伸(DENT)试样。描述了断裂韧性(Kc),定义为PLA脆性断裂临界载荷下的临界应力强度因子和断裂的具体基本工作(We),作为PP韧性韧性断裂韧性的指标。结果表明,该方法被证明是识别FFF过程中工艺参数对熔合键的影响的有效工具,显示了断裂韧性的强敏感性,无论是PLA的Kc 还是PP的We ,均可达到单丝之间融合粘接程度。 https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.07.002欢迎转发 主编微信:2396747576; 硕博千人交流QQ群:867355738;网址: 延伸阅读: 1.超越PEEK,3D打印的碳纤维增强尼龙有怎样的性能和应用潜力 2.旨在替代金属,世界最大高性能聚合物3D打印机的成型尺寸达1 x 1 x 1 m 3.盘点:2021年值得关注的3D打印新材料及成型工艺突破 4.面向未来的战略技术:大型复合材料增减材一体制造及其关键要素
  • 5G+工业互联+3D打印——航天三院159厂打造智能增材制造生产线

    5G+工业互联+3D打印——航天三院159厂打造智能增材制造生产线

    据中国航天报消息:日前,中国航天科工三院159厂自主研发的自主可控增材制造智能生产线突破现有的增材制造单机离散生产模式,首次将智慧物流、工业互联网与增材制造技术融合运用,粉末供应、物料运输及任务调度实现全流程自动化,单机设备利用率与综合产能大幅提升。在原有的增材制造单机生产模式的基础上,该生产线将5G网络与数字孪生技术相结合,为后续建设“5G+增材制造”智能产线奠定坚实基础。 迈向智能制造新高度 当前,随着航天产品应用的不断深入,159厂将复杂结构件的规模化生产提上日程。走进159厂增材制造技术创新中心的生产车间,增材制造智能生产线上的4台设备正在工作,技术负责人张文韬介绍,从运送产品开始进行制作,到最终生产出符合要求的成品,仅机械臂和这4台设备就可以自主完成。 厂房大厅的墙上安装着一块硕大的显示屏,反映生产过程的数据实时跳动,4台设备的工作运行情况一目了然,机械臂在自动上料、下料。 据介绍,增材制造技术与航天产品结合具有天然的应用优势,如结构功能设计一体化、零件结构拓扑优化、提升设计自由度、提高材料利用率、减轻重量、降低制造成本等,原有的单机生产模式已不能完全满足规模化的应用服务需求。技术负责人谢林表示,该生产线突破现有的增材制造单机离散生产模式,结合增材制造工艺过程特点,采用一体化布局设计,将打印主机、清粉系统、供粉系统、物流系统以及其余配套辅助系统进行布局,有效节约设备资源和车间占地。 图为工作人员进行增材制造产线巡检 谢林表示,在传统单机生产设备中,打印前的基板、缸体以及粉末材料准备工作与打印完成后的粉末清理、缸体运输等工序无法与设备打印同步进行,会占用设备资源,影响生产进度,造成平衡度较低、各工位负荷不均衡、产品生产效率低下等问题。 针对这一痛点,159厂结合增材制造工艺过程特点,采用一体化布局设计,将打印主机、清粉系统、供粉系统、物流系统以及其余配套辅助系统合理布局,提出5G+工业互联网方案,定制化研制连续生产的增材制造生产线系统。“我们现在的生产场景需要较高的网络宽带、较低的网络时延,5G网络恰好满足需求。”谢林说。 “以前天天跑生产线,查看生产进度,搬运材料、粉末、重六七百公斤的缸体及打印完的零件。”张文韬形容道,现在的智能化增材制造系统使员工从过去高强度的手工操作员转型成为了“指挥员”和“监督员”。 5G,让工厂更“聪明”“智能” “我们现在的增材制造生产线系统是运用5G技术,通过数字赋能实现的。”谢林说,159厂利用5G技术“大带宽、低时延、高可靠”的特性,将“5G+工业互联+增材制造”相结合,从而对增材制造生产过程中的各类数据进行快速采集、分析及应用,实现增材制造由传统单机生产向网络化、智能化方向转变,提高增材制造的生产效率。 从生产看,工厂要变得更“聪明”、更“智能”,5G确实是个好帮手。比如,每台设备通过5G技术实现互联互通,后台能够对各类数据进行快速采集,实现增材制造由传统单机生产向网络化、智能化方向转变,提高增材制造的生产效率。眼下应用5G技术的工厂不少,159厂有何特殊之处?谢林说,“专网”是门道。159厂通过与联通公司合作,搭建了一个边缘云专属服务器,将所有数据传输到服务器上,数据不出园区,就可实现所有生产设备互联与控制,还能对信息安全进行保护。 网络化的3D打印生产线(来源:Grenzebach) 5G将生产数据与工厂内部系统对接,实时的生产产值和数据汇总进行反馈,相关人员随时可以了解设备产值、动态,为159厂减员增效、提升品质、降低成本、缩短周期带来帮助。 “预计到年底,我们会打通物料、仓储、调度,将热处理等设备‘搬’进车间,增材制造设备打印好的产品通过AGV小车运输到下一道工序,相当于建立一个小型的智能工厂。”谢林说,测试后投入使用的AGV小车如同神经网络一样,可以连接所有的工位,把工厂内的自动化孤岛一个个都连起来。 对于159厂来说,基于5G工业互联的增材制造生产线首次将5G通信、工业互联网与增材制造技术进行深度融合应用。未来,159厂将建立基于工业互联的5G增材制造智能工厂,形成增材制造技术应用新模式和典型应用场景,使产线具备可复制、可推广的条件。 注:本文内容来自中国航天报,记者: 苗珊珊、邓雨楠。欢迎转发 主编微信:2396747576; 硕博千人交流QQ群:867355738;网址: 延伸阅读: 1.年度总结:2021年中国航空航天领域3D打印技术10大应用 2.2025年服务于中国航空航天等领域的金属3D打印装备将超六百台 3.增材团队介绍:航空工业沈飞工艺研究所增材制造团队为科研与生产护航 4.增材团队介绍:航天六院7103厂采用3D打印让中国载人火箭发动机更加可靠