【2019年3D打印回顾之：工业3D打印】 15**15

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我们继续看到工业3D打印在速度，尺寸和功能上都在增加，而成本却在下降，这表明它已集成到更大的制造业中。今年，有许多公告强化了这一趋势，包括合并，收购，合伙关系和产品发布。服务局这是该年度最重要的故事之一，因为它巩固了巴斯夫在AM领域的地位，而不仅仅是外围机构。世界上最大的化工公司已慢慢将其触须伸到太空中，为HP等公司开发材料，然后收购了Innofil3D，Advanc3D Materials，Setup Performance和Forward AM。它还继续为新的3D打印过程开发材料。除了Multi Jet Fusion（MJF），巴斯夫还与Paxis等公司合作进行材料开发。出了通过收购旧金山和巴黎的服务机构Sculpteo，巴斯夫还向3D打印软件和服务公司Materialize投资了2500万美元，这表明该公司在服务局领域投入了巨资，其材料推动了这些努力。巴斯夫可能是全球最大的化工公司，但它并不是3D打印行业中唯一的材料巨头。杜邦，三菱化学，科思创（拜耳的分拆公司），阿科玛（法国石油巨头道达尔的分拆公司），汉高，帝斯曼，赢创等公司今年在该领域也非常活跃（尽管这是可以预期的 ）。同时，另一个服务局市场Xometry继续增长。在今年初完成了5,000万美元的D轮投资后，这家初创公司收购了欧洲最大的按需制造市场Shift。这将使其扩展到12个新国家，并访问由4,000多家制造商组成的网络。GKN还继续扩大其增材制造业务，收购了更多的金属粉末制造商，其中位于加利福尼亚的3D打印局FORECAST3D，以庞大的Multi Jet Fusion 3D打印机机队对集团现有的HP Metal Jet技术进行补充。此外，GKN粉末冶金公司在德国开设了第三个客户中心，并在密歇根州开设了一个客户中心，该客户中心也是其北美总部。西门子在完成声称成功的试点计划后，西门子正式启动了其西门子增材制造网络，该网络使客户和供应商可以根据他们的生产需求进行连接。它还将整合惠普的数字制造网络，并包括大型制造商，包括全球最大的体育用品零售商迪卡特隆。该技术巨头还致力于端到端的AM工作流，包括数字库存，零件和成本分析，生产跟踪，RFQ处理和调度。[图片] Atlas3D能够快速定向零件并添加支撑结构，以最小化DMLS中的变形。西门子还收购了Atlas3D，后者开发了基于云的软件，该软件可自动定位金属3D打印的零件并通过使用热变形分析生成支撑结构。HP和GE Additive继续增长惠普已经发布了其旗舰产品系列，金属3D打印机和彩色3D打印机，随后推出了Jet Fusion 5200系列，这将成为该公司的新生产线。 5200系列比以前的4200系列具有更高的生产率，准确性，一致性和效率。随后在巴塞罗那开设了一个新的150,000平方英尺的研发中心。惠普还宣布了与RöslerAM Solutions的合作伙伴关系，以开发自动化后处理技术。GE Additive在德国利希滕费尔斯开设了一个占地40,000平方米的新园区，它将作为Concept Laser的新总部。 GE航空航天进一步投资，购买了27台新的Arcam电子束熔化系统用于GE9X叶片生产。量产技术在2019年获得又一轮巨额资金后，Carbon以其数字光合成技术能够批量生产而获得了新的合作伙伴关系，以大批量生产Specialized和fizik的自行车零件，JINS的眼镜，睡枕和Keystone的夹板兰博基尼的工业和汽车零件。[图片] Urus SUV的3D打印油箱盖。Additive Industries还建议其模块化MetalFAB1 3D打印机适合批量生产，并且除了将六台昂贵的金属3D打印机出售给一家美国航空航天公司（后来又出售给第七家！）之外，还与空中客车公司和Premium AEROTEC子公司合作APWORKS将进一步验证其用于航空零件的批量生产的技术。惠普的MJF也是为批量生产而设计的，当Smile Direct Club宣布使用该技术每天3D打印超过50,000个牙科矫正器模具时，这一点得到了进一步证明。利基行业累加中断的成熟行业开始受到更多关注。特别是，铁路部门已经看到了更多与3D打印相关的活动。例如，Stratasys与英国的Angel Trains合作进行了一项试点计划，该计划为Chiltern Railways进行了3D打印，四个乘客扶手和七个抓手。欧洲的“移动增材”网络成为了第一个3D打印的与铁路相关的安全性部件：地铁制动单元已经在德国汉堡使用。[图片]  mu Space首席执行官兼创始人James Yenbamroong和Relativity Space首席执行官兼创始人Tim Ellis站在Relativity的全球最大金属3D打印机Stargate面前。除了铁路以外，海洋和太空工业也受到AM的影响。 Relativity Space，Launcher和Rocket Lab等公司都在研究3D打印火箭，以用于发射小型有效载荷。这超出了与联合发射联盟和Space X等主流发射公司的现有合作范围。德国钢铁巨头蒂森克虏伯（Thysenkrupp）也不断进军海洋领域，证明了3D打印船用零件的生产设施并与一家大型船运公司合作零件的3D打印。点评： AM仍然远远不能满足于很多的制造业，但它现在已经在制造业中立足，在很多行业中已处于重要地位。

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【2019年3D打印回顾之：台式机3D打印】 15**15

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在2019年，台式机3D打印继续朝着更广泛采用的方向迈进。而且，到目前为止，在某些方面看起来与工业领域并没有什么不同。  熟悉的面孔的新产品在2018年推出了急需的新型3D打印机之后，MakerBot在2019年发布了对该系统的升级。METHOD X改进了Method，具有3D打印ABS塑料的能力，因为其制造室温度提高了100°C C。Ultimaker宣布推出两款新的3D打印机，分别是S3和S5，其中一台可以购买，后者可以作为包括Air Manager在内的捆绑软件的一部分购买。尽管空气管理器尚未使S5获得UL的绿色认证，但它确实可以防止打印机发出一些废气，并改善了构建室内的温度和湿度控制。该捆绑包还包括材料站，该材料站用于保留细丝并将材料预先馈送到打印机以进行连续3D打印。S3是Ultimaker 3的升级版，在一年半之前发布，具有更大的构建体积，自动床平整，更大的喷嘴以及能够使用磨料复合材料进行3D打印（在一定程度上） 。在工业3D打印领域取得进展之后，大幅面打印机制造商Mimaki宣布开发台式3D打印机。由日本公司与韩国3D打印机制造商Sindoh共同创建的3DFF-222台式3D打印机的体积为8.27英寸x 7.87英寸x 7.67英寸，半自动床平整，用于远程监控的内置摄像头，一个HEPA过滤器，并使用PLA灯丝滤芯。[图片]Prusa Mini。到目前为止，Prusa设法克服了台式机3D打印泡沫，并宣布了349美元的Prusa Mini打印机。即使以这样的价格，该机器也具有自动床平整，彩色LCD屏幕和18×18×18 cm（7.1 x 7.1 x 7.1英寸）的打印体积。它是一台高质量的打印机，桌面占用空间小。今年，Aleph Objects公司被Fargo Additive Manufacturing Equipment收购，这使LulzBot 3D打印机系列得以生存。奇怪的是，该公司宣布今年将发布生物打印机并进军欧洲。也许它希望通过这两个举动来挽救自己，或者它可能因为它们的传播而变得过于渺茫。无论哪种方式，我们很高兴看到Aleph Objects复活了。相比之下，Formlabs继续快速增长，进行了首次收购。发行生物专用3D打印机3B Form；并以Form 3和Form 3L的形式介绍其SLA技术的最新版本。新的打印机具有Formlabs所谓的低力立体光刻技术，其中新的光学系统将激光直接引导到与构建平面垂直的方向，并且以较小的力从屏幕上释放物体，从而可以实现更精细的打印细节，更大的零件，更少的误差和较轻的支撑结构。[图片]德国RepRap的液体添加剂制造公司是由陶氏化学公司开发的，可用于新型L320 LAM 3D打印机中，并且可以使用有机硅材料进行打印。在台式机领域，今年宣布推出新打印机的其他知名公司包括BCN3D，Lumi Industries，FELIXprinters，Raise3D，德国RepRap，Dremel，gCreate和Photocentric。一年中发生的另一个有趣的发展是XYZprinting表示它正在走出消费领域，并专注于工业技术。尽管它通过出售低成本打印机增加了空间，但低成本打印机在上市后每年的销量在40,000台左右。实际上，台湾的大型合同制造商New Kinpo的子公司已经发布了无数此类台式机，其中包括组合式扫描和打印系统，“全彩”打印机和几台初学者级打印机。尽管有所变化，XYZprinting仍将继续支持其入门级打印机，甚至推出da Vinci Color 5D，其中包括2D喷墨纸打印机和激光雕刻机以及全彩色3D打印功能。  工业台式机今年，延续了“台式” 3D打印机在挤出空间价格较低端逐渐消失的趋势。已经致力于创建工业级熔丝制造系统的公司发布了新产品，而其他台式机公司也加入了竞争。3ntr今年，它宣布推出Spectral 30 3D打印机，该打印机能够3D打印PEEK，PEI（ULTEM）和PEKK等高级塑料。该打印机具有四个可达到500°C的喷嘴，一个可达到300°C的打印床以及一个可达到250°C的腔室，以及液体冷却，自动印版校平和干燥器，可在打印时保护长丝。Roboze与3ntr并驾齐驱，发布了Stratasys之外首批使用PEEK，PEI和PEKK的FFF 3D打印机。今年，该公司推出了以其350X300X300mm体积命名的ARGO 350。生成室可以达到180°C，而双挤出机可以达到450°C。 Roboze还推出了ARGO 500，其打印体积为500 x 500 x 500 mm，并且挤出机的温度可以达到550°C。两者都配备了Roboze的无皮带系统，旨在提高精度，此外还配备了两个细丝烘干机，自动调平床层和装载细丝。WASP在建筑3D打印世界是比较出名的，新型Delta WASP 2040 TECH能够通过使用可达到至少380°C的喷嘴和不锈钢绝缘打印室，使用PEEK进行打印。还值得注意的是，与前述不同，打印机使用颗粒而不是细丝。3DGENCE还是高温印刷的新手，但是，在今年的Formnext上，它推出了其Industry 4F20系统，该系统可与PEEK和PEI一起进行印刷，同时还开发了专门开发的可溶性支持物。双挤出机可达到500°C，而腔室和挡板可达到180°C。这家波兰公司设计了具有三个可互换模块的独特的快速更换模块化打印系统，新的打印机包括用于控制超细颗粒和VOC的过滤器。  材料和配件尽管台式机3D打印机越来越多地将“入门级”和“工业”之间的界限融合在一起，但与这些系统相关的材料和附件已经有了一些发展。几乎每家大型化工公司都在现场，因此，与其对今年宣布的每种原料进行分解，不如把重点放在最大的化工公司：巴斯夫所从事的一个项目上。巴斯夫3D打印解决方案公司开发了Ultrafuse 316L，这是一种结合在尼龙基质中的不锈钢颗粒。该材料可用于印刷绿色物体，然后通过催化脱脂将其变成棕色部分，然后在熔炉中烧结，从而得到金属含量为90％的316L不锈钢零件。该材料通过iGo3D，MatterHackers和Ultimaker在市场上出售。[图片]巴斯夫的Ultrafuse 316L –金属丝，用于3D打印不锈钢零件Structur3D发布了一种名为Inj3ctor的台式注塑系统，该系统用于在塑料模具中填充有机硅，氨基甲酸酯，环氧树脂或复合材料，从而一次完成一次注塑成型。作者希望长丝回收领域早日起飞，而不是（过早）起飞。因此，很高兴看到长丝回收制造商Felfil发布了新配件，包括Felfil绕线器，用于自动将细丝缠绕在线轴上。同样，荷兰长丝回收机制造商3devo推出了AIRID，该产品用于在使用前干燥塑料长丝。最初于几年前发布的ColorPod的新版本使将开放式桌面3D打印机转换为活页夹喷射系统变得更加容易。 DualBox ColorPod由带两个HP喷墨墨盒的有机玻璃盒子组成，并将其集成到现有的笛卡尔打印机中所需的所有硬件和电子设备可以缠绕在步进电机的轴上。点评：这些肯定不是今年台式机世界中发生的所有事情，但我们希望，2020年成为3D打印的新一年。

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【3D打印技术吹响混凝土与水泥制品行业科技革新号角】 15**15

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12月8日，为期三天的2019中国混凝土与水泥制品行业大会（以下简称2019CCPA）接近尾声。一年一度的CCPA行业大会正在成为观察中国混凝土与水泥制品行业发展的最佳窗口，是了解中国混凝土与水泥制品行业发展趋势与动态的权威平台。[图片]此次会议主题为"转型绿色，迈向高端，走进高质量发展新时代"。在混凝土与水泥制品领域，国内外对3D打印技术创新和应用领域的探索方兴未艾，在水泥基打印材料、数字化设计软件、打印装备研发以及工程应用领域的开拓已成为热点。3D打印技术的创新为具有模塑成型特征的混凝土和水泥制品产业的创新发展提供了新的方向和领域。[图片]图为建筑3D打印的一整套流程，可以看出区别于传统建筑行业，利用3D打印技术可以实现无人操作建造，这大大改善了目前建筑业专业技术人员不足的情况。材料的零浪费也更符合环保主题。3D打印技术满足了绿色低碳建筑，数字化、精细化、定制化、柔性化发展的混凝土和水泥制品行业的需求。这次会议举办了第一届全国混凝土3D打印创新大赛以此表彰3D打印在建筑领域的突出表现。本着"混凝土：插上数字化与艺术的翅膀"这一主题，众多3D打印技术相关项目参加了该次比赛。其中有一个作品格外吸引在场人员，它就是来自浙江迅实科技有限公司的3D打印地标建筑作品：《打造新时期国际纺织之都》。该作品将绍兴水乡特有的"石拱桥"、"乌毡帽"、"黄酒坛"等文化元素，与柯桥的轻纺产业相结合，最终利用3D打印技术成型。[图片][图片]图为迅实科技3D打印作品，位于柯桥高速入口处文化与3D打印技术的结合可以说很好的契合了主题。而通过3D打印技术实现混凝土的数字化应用更点明了2019CCPA的主旨。据悉，该作品从设计到装饰上色仅花费了15天工期，大大缩短了传统建筑的工期，降低了建造成本。在材料的使用上，对比传统建筑的混凝土也更环保，且强度达到30Mpa以上，完全可以抵抗夏天绍兴的高强度台风。最重要的一点是，该作品建造在柯桥高速入口处，既是柯桥纺织之都的一张靓丽名片，也是柯桥走在科技化时代前沿的标志。最终该作品获得了此次比赛设计创意类二等奖。[图片]图右一为迅实科技3D建筑打印项目 童经理不管是混凝土与水泥制品行业还是其他传统行业，都亟待跟上科技时代的步伐，寻求科技力量突破瓶颈获得新发展。而3D打印技术必将为传统制造业注入新动力，带来新生机。

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【1400亿消费需求 3D打印肉准备跟人造肉正面刚】 15**15

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人造肉如今在餐饮界已十分常见，汉堡王、麦当劳、肯德基、奈雪的茶都纷纷推出了人造肉食品，销售异常火爆，这段时间正是人造肉的红利期。眼看着人造肉呼风唤雨，疯狂圈地，3D打印肉准备跟人造肉正面刚。3D打印肉是其实就和一般的打印机类似，首先需要一台人造肉3D打印机，然后就是构成某类人造肉材料组成的「生物墨水」，无论是由植物蛋白合成还是由动物细胞培养的人造肉，都可以打印出来。[图片]3D打印肉优势众所周知，人造肉的短板明显，一方面是制作工艺的问题，受技术限制，人造肉无法模拟真肉的品质，另一方面是人造肉缺乏大规模生产的条件。但是，3D打印肉却没有这两个问题。以色列初创公司 Jet Eat 计划在明年推出 3D 打印的素肉牛排，其创始人 Eshchar Ben Shitrit 表示，他们的 3D 打印机和原料配方可以复制肉类的肌肉，脂肪，肌红蛋白和结缔组织等质感。另一家以色列公司 Redefine Meat表示，他们的3D 打印肉系统包括了 3D 打印机、3D 肉类建模系统，以及植物合成肉的配方，在口感接近真肉的同时，还能实现低成本的大规模量产。3D 打印肉类市场方兴未艾，像 Redefine Meat 这样的初创公司还有不少。西班牙的创业公司 Novameat ，打印的原料是由大米、豌豆、海藻等植物蛋白合成的红色糊状物，将胶囊咖啡一样装入机器就能自动打印，已经成功通过 3D 打印制造出人造肉牛排和鸡胸肉，猪肉、羊肉和鲑鱼等人造肉也即将推出。[图片]Redefine Meat公司打印出来的肉2.7万亿中国市场，资本跑马圈地据悉，我国的肉类消费需求达2.7万亿，是全球最大的肉类消费需求市场。研究数据表明，未来10年，人造肉行业的市场规模将达到1400亿美元。目前，人造肉市场仅占全球肉类消费量的不到1％，但到2040年有可能达到9％。不少资本方瞄准我国巨大的消费市场，力图瓜分一杯羹，乐于投资人造肉与3D打印肉公司。美国人造肉公司Impossible Foods截至5月14日，一共获得五轮融资，累计7.5亿美元，投资者包括比尔·盖茨、谷歌、李嘉诚旗下的维港投资等。美国另一人造肉公司Beyond Meat此前就赢得了资本的青睐，先后获得过 7200 万美元的融资。今年5月，Beyond Meat在纳斯达克以25美元的发行价上市，成为全球人造肉第一股，当日暴涨163%，创下金融危机以来美股最佳IPO首日表现。目前，Beyond Meat股价已经飙升近550%，该公司的市值达90多亿美元。人造肉市场资本云集，3D打印肉市场也不甘落后。早在 2014 年李嘉诚旗下的风投公司就对3D打印肉类公司 Meadow Inc 投资了1000万美元以色列Redefine Meat 在9月获得了600万美元的种子轮投资。国内嗅觉敏锐的VC/PE也悄悄行动了起来，宁波素莲食品创始人张信良告诉媒体，近期已有四五家投资机构接触他们。[图片]真鸡胸肉（左） Novameat 3D打印的鸡胸（右）3D打印肉的现状与前景与人造肉已经入驻连锁餐饮并上线售卖不同，3D打印肉明年才会上线。以色列Redefine Meat今年仅在小范围内实验，计划在 2020 年初在欧洲多家餐厅中推出。西班牙 Novameat 也计划明年在西班牙、意大利和英国的餐厅中推出自己的 3D 打印人造肉 ，并在 一到两年后向个人消费者出售。人造肉很贵，3D打印肉也贵。天猫上金字人造肉118元4片，共计440g，折合每斤134元。而Redefine Meat生产的打印肉每斤要14英镑（约合人民币 125元）。不过，预计未来5年内，全球植物肉均价将比其对标的普通肉类便宜60%左右。而Redefine Meat相信，最终3D打印肉也会比传统肉类要便宜。从长远来看，技术门槛、成本高企、产能有限、消费观念、口味偏好等问题都是人造肉和3D打印肉企业有待突破的关卡。

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【几种常见的激光熔覆技术介绍】 15**15

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1974年底，美国ACVO EVERETT RES LABINC公司的Gnanamuthu提出了世界上第一个激光熔覆专利US3952180A，由此开启了激光熔覆技术的基础研究工作序幕。但由于受制于激光器技术的制约，在相当长的一段时间内，激光熔覆技术的产业化发展较为缓慢。进入21世纪后，随着大功率激光器技术的成熟，激光熔覆技术的产业化才得到了快速发展。激光熔覆技术具有稀释率低、热输入小、材料广泛等众多优点，目前已在产业化应用的过程中演化出多种不同类型，并广泛应用于增材制造、再制造、表面工程的各个领域。按照激光熔覆的材料类型和材料与激光束的耦合形式，可将常见的激光熔覆技术分为同轴送粉激光熔覆技术、旁轴送粉激光熔覆技术（也叫侧向送粉激光熔覆技术）、高速激光熔覆技术（也叫超高速激光熔覆技术）及高速丝材激光熔覆技术。[图片]同轴送粉激光熔覆技术同轴送粉激光熔覆技术一般采用半导体光纤输出激光器和盘式气载送粉器，熔覆头采用中心出光的圆形光斑方案，光束周围环状送粉或者多束送粉，并设置由专门的保护气通道，粉束、光束与保护气流交于一点。熔覆工作时该焦点处会形成熔池，随着熔覆头与工件做相对运动，在工件表面形成覆层。[图片]同轴送粉激光熔覆技术特点：自由度高、容易实现自动化。由于其熔覆时向任意方案移动均可得到形貌一致、质量相同的熔覆层，因此其熔覆方向没有限制，配合工业机器人或多轴运动机床可以进行任意路径或任意形状零件的表面熔覆，作为3D打印的打印头时，可进行激光同轴送粉3D打印。熔池惰性气体保护效果好。由于送粉方式为气载送粉以及在熔覆头上设置有专门的惰性气体流道，熔覆过程中熔池处于良好的局部惰性气体氛围中，熔池及熔覆层氧化少，熔覆层中氧化物夹杂较少。熔池小、粉末受热均匀、熔覆层抗裂性好。同轴送粉激光熔覆的光斑尺寸一般为∮1-∮5mm，同时粉末与光束均匀接触，熔覆过程中的热量传递更均匀，因此熔覆层抗裂性好。特别是对含碳化钨等陶瓷颗粒的符合材料的熔覆，容易制备无裂纹、碳化钨分布均匀的覆层。     由于同轴送粉激光熔覆技术的上述特点，其通常应用于主轴、齿轮、箱体等高精度零件、复杂形状零件的表面熔覆改性和增材再制造。同时，基于同轴送粉激光熔覆技术的金属3D打印主要应用于大型零件的净近成型以及梯度材料的制备。旁轴送粉激光熔覆技术旁轴送粉激光熔覆技术也叫侧向送粉激光熔覆技术，其一般采用半导体直输出激光器或半导体光纤输出激光器和重力送粉器，熔覆头采用矩形光斑+旁轴宽带送粉方案。熔覆头工作时，合金粉末经送粉嘴输送至工件表面进行预置，随着熔覆头与工件做相对运动，矩形的激光束扫描预置的合金粉末并将其熔化形成熔池，冷却后形成熔覆层。[图片]旁轴送粉激光熔覆技术特点：材料利用率高。相对于同轴送粉，旁轴送粉激光熔覆技术的材料利用率可达到95%以上。同轴送粉激光熔覆技术的粉末是通过惰性气体吹向激光熔池，在此过程中由于粉末之间的碰撞、熔池的飞溅以及送粉通道的精度影响，有相当比例的金属粉末不能形成熔覆层而被浪费，造成其材料利用率只有50%-80%左右（光斑越小材料利用率越低）。而旁轴送粉激光熔覆通过将粉末预置在工件表面，激光束再进行扫描照射使其熔化，可以达到非常高的材料利用率，节省了较多的材料成本。熔覆效率高。旁轴送粉激光熔覆技术由于采用矩形光斑方案，在保证熔覆方向光斑的能量密度不变的情况下，可以采用加大激光功率和光斑宽度的方式，使得熔覆效率大幅提升。目前实际生产中单道熔覆宽度可达30mm以上，熔覆效率可达到1m²/h或12Kg/h。无惰性气体消耗。一方面，旁轴送粉激光熔覆技术一般采用重力送粉器，不需要消耗惰性气体；另一方面，由于采用预置送粉，气流会影响粉末的预置与堆积，所以熔覆头没有专门的惰性气体保护功能。因此，旁轴送粉激光熔覆技术除了需要使用压缩空气以外，不需要消耗其他气体。从成本的角度而言，节省了较多的惰性气体成本；从技术较多而言，该技术对粉末材料的抗氧化性有一定的要求，限制了其应用领域。旁轴送粉激光熔覆技术由于效率高、成本低，一般应用于液压油缸、轧辊等面积较大、形状简单的零件表面熔覆与增材再制造。超高速激光熔覆技术超高速激光熔覆技术是德国弗劳恩霍夫激光技术研究所开发的一种新型的激光熔覆技术，于2017年开始在国内进行推广应用。超高速激光熔覆技术采用光束质量较好的半导体光纤输出激光器或光纤激光器，采用精密设计的高速激光熔覆头和高转速或移动速度的运动机构。其激光束与粉束、惰性气体气流的耦合经过精密设计，工作时使一部分激光能量用于加热粉束，另一部分穿透粉束的激光束加热基材，粉末在进入熔池之前就已经熔化或加热至很高的温度，缩短了粉末熔化所需的时间，因此可以实现非常高的熔覆线速度（线速度最高可达200m/min，普通激光熔覆最高2m/min）。[图片]超高速激光熔覆技术特点：激光能量利用效率高。超高速激光熔覆技术由于精密设计了激光束、粉束与惰性气体气流的耦合结构，使得大部分的激光束能量作用于粉末和工件，减少了激光的反射和散射损耗，大幅度提高的激光能量利用效率。同轴送粉激光熔覆技术和旁轴送粉激光熔覆技术的激光束直接照射熔池，熔池表面非常光滑，具有很高的激光反射率，因此这两种激光熔覆技术的激光能量利用率约35%左右；而超高速激光熔覆技术的激光束穿过粉束照射熔池，大部分激光能量被粉束吸收，因此激光能量利用率高达65%左右。熔覆效率高。超高速激光熔覆技术由于其较高的激光能量利用率，再配合非常高的熔覆线速度和较薄的熔覆层，可实现非常高的熔覆效率（熔覆效率可达0.7m²/以上）。熔覆层稀释率低。超高速激光熔覆技术由于较高的熔覆线速度，熔池的存在时间非常短，因此其熔覆层的稀释率很低。超高速激光熔覆技术还具有覆层粗糙度好、抗裂性好以及工件变形小等特点。超高速激光熔覆技术制备的熔覆层较薄，非常适合新品零件表面的预保护涂层制备。高速丝材激光熔覆技术高速丝材激光熔覆技术是天元智造公司基于市场需求和激光熔覆技术的发展趋势，从环保、高效率以及高质量的理念开发的新一代激光熔覆技术。其采用半导光纤输出激光器、高精度送丝系统和精密熔覆头，以金属丝材为熔覆材料进行激光熔覆。工作时，金属丝由侧向送入激光束，激光束将金属丝熔化后形成熔池，随着熔覆头与工件的相对运动形成熔覆层。[图片]高速丝材激光熔覆技术特点：环保性好。传统粉末激光熔覆由于熔覆过程中金属粉末抛洒、送粉气流的吹扬、熔池的飞溅以及粉末中造渣和造气元素的影响，熔覆过程有较多的粉尘和烟尘，严重影响设备操作区域的环境，回收的废旧粉尘也会造成一定污染。而高速丝材激光熔覆技术由于采用金属丝代替传统的金属粉末，刚性的丝材会完全熔化形成熔覆层，熔覆过程中无飞溅和金属粉尘的抛洒，其环保性要高于传统粉末激光熔覆。材料利用率高。通过精密的熔覆头设计和金属丝材设计，高速激光熔覆过程中，金属丝会完全被熔化，且熔化过程非常柔和、无飞溅，使得高速丝材激光熔覆拥有很高的材料利用率（材料利用率可达99%）。熔覆效率高。高速丝材激光熔覆技术采用特殊复合能量，使得金属在进入熔池前已达到半熔化状态，只需要很小的能量和很短的时间即可完全熔化形成熔池，因此高速丝材激光熔覆的熔覆效率高于传统的粉末激光熔覆。热输入小、线能量低、工件变形小。高速丝材激光熔覆过程通过精确控制能量输入和较高的熔覆线速度，使得其线能量低至0.29KJ/cm，大大降低了由于热输入造成的工件变形。除了上述特点之外，高速丝材激光熔覆技术还具有熔覆层致密、稀释率低、缺陷率低等特点。高速丝材激光熔覆可应用于零件的表面预保护覆层制备、零件的激光熔覆再制造以及细长轴、薄壁等易变形零件的激光熔覆。

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【以轻量化3D打印铣刀应对车辆底盘的加工挑战】 15**15

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创新型汽车制造商 Local Motors 一直在探索通过大型3D打印技术制造车辆的车身零部件，Local Motors 开发的自动驾驶巴士Olli 的底盘就是采用3D打印技术制造的。底盘完成增材制造之后还需要进行机械加工，但由于3D打印所实现的特殊复杂结构及材料的特殊性，Local Motors在进行底盘机械加工时遇到了铣削挑战。刀具制造商山特维克可乐满为Local Motors提出了加工解决方案，巧合的是在这一加工方案中所使用的铣刀也是通过增材制造-3D打印技术制造的。[图片]Olli。来源：Sandvik加工时间缩短95％Local Motors 的车辆制造方式与传统汽车制造有着显著差异，他们通过3D打印技术制造车身零部件，并努力简化车辆的设计，将小型车辆的零部件数量减少至40-50个。Local Motors 开发了专有的车身零部件碳纤维增强3D打印材料，并安装了长达12米的大型混合制造设备，该设备集成了3D打印技术与铣削技术，可用于生产自动驾驶巴士Olli 的底盘。Local Motors 通过该设备实现最小的材料处理量，并大量减少工具费用。[图片]Olli 底盘加工。来源：Sandvik在Olli 汽车底盘在完成3D打印之后，将进入到铣削流程。在铣削加工中存在的挑战是，底盘本身具有带深腔的复杂零件特征，并且材料要求苛刻，这也是铣削加工的典型挑战。加工这类结构所需的长悬垂通常会由于振动问题和相关的性能问题而遇到加工瓶颈。对于以上挑战，山特维克可乐满给出的方案是结合使用Silent Tools™刀架与新型轻量化铣刀CoroMill®390 解决Olli 汽车底盘的加工挑战。巧合的是，山特维克可乐的轻量化铣刀CoroMill®390 本身也与增材制造技术有着密切关系，这是一款采用金属3D打印技术制造的可转位铣刀。根据山特维克，CoroMill®390 铣刀配备了Silent Tool 刀杆，Silent Tool 配备了CoromantCapto®快速更换主轴接口，这一刀具组合将Olli汽车底盘的加工时间缩短95％。而增材制造铣刀的重量比传统刀具更轻，这使得刀具在加工长悬伸时的性能得到提升。山特维克在设计与制造这款铣刀时可用的减重方式有几种，例如使用轻量化的刀具制造材料，或在刀具主体上集成加工孔，但经过验证之后通过增材制造技术实现的轻量化设计是最佳的途径。根据山特维克给出的数据，铣刀的重量减轻了80％。[图片]带刀杆的3D打印轻量化铣刀CoroMill®390。来源：Sandvik为了减轻CoroMill®390 铣刀的重量，山特维克对刀具进行了拓扑优化设计，刀具制造材料为钛合金材料-Ti6Al4V，并使用粉末床激光熔化金属3D打印技术进行刀具制造。山特维克表示，CoroMill®390增材制造铣刀精确的轻巧设计，可限制振动并实现平滑切割性能，将客户生产率提高50-200％。CoroMill®390 轻量化铣刀已通过雷尼绍的RenAM 500Q 金属3D打印设备进行批量生产，2019年4月正式推出市场。Review除了采用轻质材料等传统方式，粉末床选区激光熔化3D打印技术以及面向增材制造的轻量化设计，成为实现机械加工刀具轻量化的新途径。根据3D科学谷的市场观察，机械加工刀具制造商肯纳金属（ Kennametal）也利用这一3D打印技术开发了一种轻量化镗孔刀具，这款镗刀用于加工新能源汽车电机定子。新能源汽车的零部件通常通过更小、低马力的CNC加工中心加工的，这类加工中心需要更轻的加工刀具。肯纳金属推出的3D打印镗孔刀具的重量仅为传统镗孔刀具的一半，同时仍满足铝电机主体镗孔加工的精度、圆度和表面光洁度的需求。但在金属3D打印技术为刀具制造带来附加价值的同时，我们不难发现，金属增材制造正在高附加值零部件直接制造领域替代传统制造工艺，传统工艺中就包括使用金属切削刀具进行加工的机械加工工艺。无论是肯纳金属还是本文所提及的山特维克都建立了增材制造部门，对3D打印材料、工艺以及零部件直接制造应用进行探索，在增材制造方面积累的经验不仅被用于制造高附加值的刀具，还为外部制造业用户提供增材制造服务。3D打印与机械加工如何融合，又会产生怎样的替代与竞争关系，其中蕴含的趋势与机遇值得深思。

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【3D打印赋能单簧管乐器数字化制造与定制化的优美音质】 15**15

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单簧管是木管乐器的一种，通常用非洲黑木制造，由木料、硬橡胶或金属制成，有一个鸟嘴形的吹口和圆形的空心，管身由五节可装拆的管体组成，管体成圆筒形，下端为开放的喇叭口。在吹口处固定一个簧片，吹奏者通过簧片和吹口的空间吹气时，并配合下唇适当的压力，薄薄的簧片尖产生振动，使乐器管内的空气柱开始振动，因而发出柔美的音色。单簧管吹口是影响单簧管音色的关键部位，即使是吹口微小的变化也将会引起乐器音色的变化。世界著名的单簧管专家Walter Grabner创立的ClarinetXpress 品牌，专为单簧管演奏者提供专业级的单簧管吹口。ClarinetXpress 在单簧管的设计开发过程中应用了3D打印技术，并开始尝试通过3D打印技术生产小批量的定制产品。[图片]3D打印的单簧管吹口。来源：Fast Radius满足音质与定制需求多年以来，带有ClarinetXpress 吹口的单簧管经音乐家之手在悉尼歌剧院、卡内基音乐厅等著名音乐厅为人们带来了一场场音乐盛宴。ClarinetXpress 吹口产品一直以来是由一位技能水平高的德国机械师制造的，当这位机械师决定退休时，ClarinetXpress 面临着寻找另外一种合适的制造方式来替代机械师的工作。ClarinetXpress 首先尝试了通过CNC 制造商进行原型制造，但由于交付时间与质量方面的原因，ClarinetXpress决定转而尝试通过3D打印技术制造吹口。在3D打印服务商的帮助下，ClarinetXpress 优化了单簧管吹口的设计与制造过程。[图片]吹口3D打印。来源：Fast Radius在了解到ClarinetXpress对于产品的性能和美学要求之后，3D打印服务商决定通过Carbon的DLS™ 3D打印技术和硬质聚氨酯（RPU 70）快速制造吹口的原型，在外观、质感及音质方面满足的ClarinetXpress 需求。在最初几周的原型制造过程中，服务商团队帮助ClarinetXpress 进行吹口产品的设计优化，Clarinet Xpress 对增材制造工艺有所熟悉之后，设计迭代速度进一步加快。单簧管吹口需要满足精确的规格，才能达到精英音乐家所要求的质量和音高，3D打印技术不仅能够满足这些要求，而且相比ClarinetXpress 传统上依赖于机械师个人经验和技能的方式，3D打印这一数字化的制造技术更易于批量“复制”出高质量的产品。ClarinetXpress 经常需要定制不同类型与尺寸的少量吹口。传统工艺会对订单的最小起订量有要求，但是3D打印技术则更为灵活，能够满足ClarinetXpress的小批量需求，并且可以在一次打印中制造多种不同类型的吹口。正是借助3D打印技术，3D打印服务商为ClarinetXpress 建立了虚拟仓库（Virtual Warehouse™），满足ClarinetXpress的即时生产需求。此外，3D打印技术能够直接制造出吹口所需的定制化徽标元素，无需在打印完成后通过冲压或手工雕刻来实现，这进一步消除了管理生产过程中的成本。Review在单簧管吹口的3D打印应用案例中看到，这一颇为依赖个人传统技能的产品正在向数字化制造转型。而3D打印这一数字化制造技术在灵活满足吹口的小批量定制方面有着独特优势。这两点与已经通过3D打印技术替代传统手工工艺，实现批量定制化生产的助听器外壳产品有着相似之处。或许不久的将来，单簧管等乐器也将在3D打印赋能下，完全实现关键零部件的批量定制生产，为专业级音乐家提供定制化的优美音质。

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【顶刊 Nature 最新研究！超细晶粒高强度钛合金3D打印材料】 15**15

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影响金属增材制造广泛应用的障碍之一是晶粒结构控制中所存在的挑战，晶粒结构控制可能会影响热裂敏感性等因素，并产生各向异性的机械性能，这种现象尤其存在于高性能合金的增材制造中。当前，仍需要开发具有高强度和最佳凝固性能的新型合金，从而最大程度地使金属增材制造技术成为极具优势的高性能部件制造途径。材料界已经认识到细小和等轴晶可以减少热裂纹并能够改善性能，但在目前的钛合金增材制造过程中，由于高冷却速率和热梯度的不平衡凝固，晶粒的主要特征是具有柱状和织构化的微观结构，在增材制造中形成等轴晶粒是一个巨大的挑战。这一问题有望在新型钛-铜合金材料增材制造中得以解决。与新型钛-铜合金相关的研究论文 “Additive manufacturing of ultrafine-grained high-strength titanium alloys (超细晶粒高强度钛合金的增材制造)”，12月4日发表于顶级期刊Nature。[图片]钛-铜合金材料3D打印样件。来源：RMIT University精细的等轴晶粒根据论文概述，增材制造的钛合金零件已被用于多个行业，但是基于金属熔融的金属增材制造过程所固有的高冷却速率和高热梯度，通常会生成非常精细的微观结构，并趋向于几乎只具有柱状晶粒。而增材制造钛组分中的柱状晶粒会导致各向异性的机械性能，这是一个有待解决的问题。通过优化增材制造加工参数的方式仍难以改变条件从而促进钛晶粒的等轴生长。与铝合金等其他常见的工程合金材料相比，目前市场上缺少可供材料制造商有效地细化微观结构的商用钛晶粒细化剂。[图片]a. 增材制造Ti-6Al-4V合金的光学显微照片，显示出粗大的柱状晶粒。b.相比之下，在相同的制造条件下，增材制造Ti–8.5Cu合金的光学显微组织沿制造方向显示出细密的、完全等轴的晶粒。来源：Device & Material Engineering为了应对这一挑战，研究团队在论文中提出了一种新型钛-铜合金材料，由于凝固过程中合金元素的分配，这种钛-铜合金具有较高的组织过冷能力，可以克服激光中高热梯度的负面影响。增材制造过程中的熔化区域无需任何特殊的工艺控制或额外的后处理，研究团队3D打印的钛-铜合金样件具有完全等轴的细晶粒组织。与在类似加工条件下的常规合金相比，新型钛-铜合金还显示出特殊的机械性能，例如高屈服强度和均匀的伸长率，这是由于在制造过程中的高冷却速率和多个热循环而产生形成了超细共析微结构。研究团队预计该方法将适用于其他形成共析金属的合金系统，并将在航空航天和生物医学行业中得到应用。澳大利亚皇家墨尔本理工大学（RMIT University）为论文的通讯单位之一，部分团队成员来自该大学的增材制造中心，研究团队还包括 CSIRO，澳大利亚昆士兰大学以及美国俄亥俄州立大学合金成分和晶粒微结构领域的研究人员。根据论文的通讯作者Mark Easton教授，他们所研究钛-铜合金材料具有完全等轴的晶粒结构，这意味着晶粒在各个方向上均等地生长以形成牢固的结合，具有这种微观结构的合金可以承受更高的力，并且在制造过程中出现裂纹或变形等缺陷的可能性要小得多。论文第一作者表示，在RMIT 增材制造中心，Mark Easton教授领导的团队为金属增材制造组件（尤其是轻合金）设计可调谐的微结构。该项目背后的理论基于David StJohn教授等人提出的相互依存理论（Acta Mater.2011，59，4907）。该想法是利用组织的过冷能力，克服增材制造过程中凝固条件的负面影响。另外，为了充分利用金属增材制造工艺的优势，例如在分层过程中进行热循环，共析体系及其珠光体微结构可能会受益。研究团队预想，金属增材制造独特的热循环和高冷却速率将有助于改善传统工艺中珠光体-钛中发生的严重微偏析，从而获得所需的机械性能。

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【FDM 3D打印机常用耗材指南 】 15**15

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在使用3D打印机的时候，无论是专业性的工业模具还是娱乐性的动漫模型，都需要用3D打印机耗材。3D打印耗材是决定成品品质的关键，今天就向大家介绍一下在FDM 3D打印机中最常使用的耗材-PLA。什么是PLA?PLA也就是生物降解塑料聚乳酸，主要采用玉米淀粉作为原材料聚合而成。在消费级和工业级3D打印领域，PLA是使用最广泛的材料。PLA的优点1、使用PLA的另一个好处是在打印过程中不会散发出恶臭。它通常被认为是无味的耗材，PLA作为一种可生物降解的热塑性塑料，PLA比大多数类型的3D打印机灯丝更环保，它是由每年可再生的资源(例如玉米淀粉或甘蔗)制成的。具有环保、无毒、无害、可生物降解等优点。2、收缩率低、热稳定性好：能打印结构复杂、物件大的样品，不会开裂，不易变形。3、韧性好、强度高：除了普通物件外，同时适合打印装配结构件，当结构件要求强度较高时，打印填充率应在30% 以上。4、PLA很容易打印，PLA的印刷温度低于ABS，并且不易翘曲，这意味着它不需要加热床(尽管绝对有帮助)。5、像ABS一样，PLA衍生出很多其他类型耗材，例如在PLA的基础上生产出具有导电或暗中发光特性的细丝，或注入木材或金属的细丝。[图片]   PLA适用哪些场景?换言之，什么时候不应该使用PLA?第一，与其他类型的3D打印机耗材相比，PLA较脆，因此在制作可能反复弯曲，扭曲或掉落的物品(例如手机壳，高磨损玩具或工具手柄)时，请避免使用它。第二，PLA往往会在60°C或更高的温度下变形，所以应该避免将其与需要承受更高温度的物品一起使用。PLA耗材的使用场景非常多，在模型、低损耗玩具、原型零件和容器上都可以用PLA耗材。

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【3D打印珠宝首饰的五个步骤】 15**15

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3D打印技术作为新代设计与生产带来了广泛的变革。为全球各国政府、科研院所和企业都已大力推动与发展3D打印技术及其在各行业中的应用。尤其在珠宝行业，运用喷蜡3D打印技术与石蜡铸造技术相结合的模式已广泛运用，在复杂与独特的的首饰铸造。然而3D打印技术所拥有的成形局限小、成形精度高的优势并没有得到充分利用。其主要原因在是把3D打印技术用于代替传统手工起版、而在真正在于没有把3D打印技术形成局限小、成形精度高的优势运用于首饰创新设计。下面小编从首饰制角度对球套活动结构、内悬挂活动结构和轴结构展开3D打印首饰设计与应用研究。[图片]近年来，以数字为制造技术取得重大突破，各个重大的突破。各个市场也出现也逐渐接受3D打印产品。与此同时，先进的3D打印和数字技术的应用为中国珠宝创造前所未有的机会，从而得出，打印珠宝技术分为五项步骤:[图片]①使用高分比率的3D打印机见设计模型打印成蜡模。这种蜡模有这饱和蓝色，其密度和表面特征与传统铸造蜡相似，使用多喷射设计建模打印出来的。它工作原理是通过几个喷嘴将融化的蜡扫过结构建区域逐层沉积在铝制平台上，当加热的3D打印材料时喷射在构建板上，蜡就会凝固。另一个熔融稳定较低的蜡则沉积在设计模型的悬垂端下，作为支撑材料。打印完成后，将模型从拖盘中取出来，放在热水中， 将支撑材料融化。②将模型放进装有液体石膏的容器中。石膏固化，蜡将在熔炉中融化，最终得到石膏的模具。③将融化的金属液经由浇注入模具，并举行硬化。④将石膏的模具打碎，一件新的首饰就诞生了。⑤将首饰进行简单抛光，最后再仔细清洗并手工抛光。

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