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作为地球上最早发明陶瓷的文明之一，中国正在研发能够在太空制造陶瓷的技术。它最令人激动的应用是到月球、火星或其他星球上去建造基地，当然你也可以利用这一技术将月尘做成茶壶茶碗，为自己泡一杯茶。[图片]科研人员在观察金属材料微重力环境下铸造的技术实验样品在地面脱模情况近日，中国科学院空间应用工程与技术中心科研人员在瑞士杜本多夫利用欧洲失重飞机成功完成了国际首次微重力环境下陶瓷材料立体光刻成形技术试验。领导这项实验的中国科学院太空制造技术重点实验室主任王功说：“立体光刻是一种在地面上常用的３Ｄ打印工艺，但以往航天界认为这种工艺不适用于微重力环境。”中国科学家同时还利用３Ｄ打印的陶瓷模具完成了首次微重力环境下金属材料铸造技术试验。王功说，这两项试验的目的是为了将来能够在空间站快速制造出零部件；在太空直接组建大型望远镜或其他科学仪器；更长远的目标是为了开展月球、火星等深空探索。他说：“月尘的主要成分是纳米级或亚微米级的硅酸盐颗粒，其形态与我们平时制作陶瓷的原料形态类似。月壤内还含有钛、铝、铁等金属。”“我们想探索一种工艺用月尘制造出陶瓷模具，再用这些模具将月壤中的金属铸造成金属元部件。”然而，微重力环境下粉末材料难以在制造过程中得到有效控制，国际上普遍采用丝状材料作为太空制造的主要材料形态，但该种方式的一次成型精度和表面光洁度较低，实际应用潜力受限。中国科学家研发出一种技术，将精细的粉末均匀地混入一种特殊的树脂中，制作成膏体，再通过光刻固化。[图片]中科院实验团队完成飞行任务后合影留念“我们团队花了两年多时间研究如何制造这种不会在微重力环境中四处飘散的膏体，这是我们的技术最具创新，最有价值的部分。这一技术可以用来加工月壤等各种精细粉末。”王功说。据介绍，本次试验于６月１２日开始，截止到６月１３日下午，共进行了２８次微重力、２次月球重力和２次火星重力飞行，搭载的两套装置共获得１０件陶瓷样品和８件金属样品。这次制造的陶瓷样品，包括一面半个手掌大小的具浮雕效果的陶瓷国旗，有五角星和“中国”字样，一块六边形结构件和几个立方体。金属样品包括螺丝钉和一个小扳手。[图片]微重力环境下立体光刻制造技术打印的陶瓷样品“我们想验证通过这一技术可以制造出平整规则的物体，我们还将测试样品在不同重力条件下的致密度。”王功说，“我们获得的样品质量都很好，说明这种工艺对不同重力的适应性是非常不错的，验证了这种思路是可行的。”他说，这一新技术有望在未来实现半导体、生物支架、光学部件、微机电系统等产品在太空探索任务中的原位快速制造，也为月尘月壤等月球资源的就位利用提供了新技术途径，将在太空制造领域产生深远影响。王功说，目前试验所使用的设备还需要人来操作。“我们未来的目标是希望可以在无人或机器人参与的情景下开展地外制造工作。但那样的智能设备会更加复杂。”“美国的马斯克和他的ＳｐａｃｅＸ公司目前正在解决如何让人类到达其他星球的问题，而我们实验室要解决的是如何让人在其他星球生存下去的问题。”王功说。据介绍，中国科学院太空制造技术重点实验室是国际上第一个以先进太空制造技术为研究主题的实验室，继２０１６年牵头开展中国首次“太空３Ｄ打印”技术实验后，历经两年多的研究和准备，自主研发了本次任务所用的纳米级类固态陶瓷膏体材料、３Ｄ打印陶瓷耐高温模具以及两套试验装备，为中国空间站、在轨服务及深空探索等任务中实现多种材料的高精度制造奠定了必要技术基础。

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3D打印是一项非常好的技术，但是想要进入寻常百姓家其实最主要的还是过高的价格形成了阻碍。但是对于一些爱好者或者小企业主来说，他们或许并不需要那么专业的大型商用设备，这无疑就成了一个市场的真空地带。[图片][图片][图片][图片]Filippo Moroni&Pietro Gabriele看到了这个市场的空间，推出了售价仅有99美元的“ONE”迷你3D打印机。这款打印机出了样子小巧，价格便宜之外，关键是可以利用手机来进行3D打印控制，非常适合个人用户使用。[图片][图片][图片][图片]无论从价格、体积，以及操控方式上来讲，这款产品简直是为那些爱好者和小企业业主量身打造的。

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对于航空航天制造商，汽车原始设备制造商或设计师来说：当需要快速生产小批量复杂零件时，越来越多的公司正在转向3D金属打印，这是否预示了传统铸造行业的终结？而对于铸造来说，业界普遍认为铸造行业不灵活，不具有创新性，而且由于交货时间长，所以响应速度很慢。那么铸造厂的优势在哪里？3D打印技术又是否能够帮助铸造厂提升灵活性呢？[图片][图片] 金属3D打印的优势近年来，工业3D金属打印机的销售稳步增长，就金属粉末床熔融3D打印技术来说，通过激光能量将薄层的金属粉末熔融逐层固化成金属零件，这带来了更大的设计自由度，并可以产生超过铸造的晶体结构，而从外形来说，很多外形设计是传统金属铸造难以生产的。3D打印方式生产的组件不仅可以实现激动人心的未来派设计，还可以节省大量成本，因为它们不仅可以具有优化的拓扑结构，还可以大幅减少重量，并且需要更少的零件来组装，而从功能上来说还可以获得增强。以航空业为例：通过安装3D打印的零部件（例如带蜂窝切口的安全带扣），在空中使用寿命为30年的情况下，可以使空客A380飞机的重量减轻74.2千克，这代表燃料减少成本约为670万美元。这种产品生命周期所发挥的节省的潜力可以让业界轻松了解制造商为何选择3D打印。[图片] 效率、价格、灵活性然而，金属3D打印并非是没有局限性的，就直接金属3D打印来说，一方面3D打印机以及金属粉末的高成本和相对较慢的构建速度都影响到了金属3D打印与产业化的传统制造方式形成正面竞争。此外，通过金属3D打印组件通常需要在打印后进行手动后处理。这意味着必须移除支撑结构和底板，此外，需要烧结炉或热等静压（HIP）来实现高的成分密度和足够的机械性能。如果拿价格来做比较就更为直观了，根据德国工业级3D打印设备及方案提供商voxeljet-维捷的统计，3D打印金属零部件的平均价格大约为铝每公斤300欧元，不锈钢大约为每公斤400欧元，特殊合金每公斤高达1300欧元。与铸造来直接比较，纯铸钢的价格为每公斤6.50至32欧元左右。当然金属3D打印技术会进一步发展，价格会更加具竞争力，构建空间也会变得更大，材料会更便宜，后处理技术也会走向自动化从而更加适合批量生产。那么铸造厂如何来获得充足的灵活性，以应对竞争威胁?voxeljet-维捷相信，3D打印砂型模具以及3D打印精密铸造模具可以帮助铸造厂在小批量生产中以经济高效的方式制造具有复杂几何形状的零部件，从而确保其未来的竞争力。就像金属3D打印一样，3D打印砂型模具以及3D打印精密铸造模具对设计方面的限制也较少。设计师甚至可以实现最精细的内部几何形状，分辨率高达600 dpi，无需考虑脱模倒角等很多问题。而与金属3D打印不同的是，粘结剂喷射3D打印技术不需要支撑结构，也就是说没有废料产生。[图片] 提升铸造灵活性拿voxeljet的粘结剂喷射3D打印系统来说，可以允许在单个打印过程中将多个组件构建在一个打印流程中。这节省了打印时间并优化了系统的机箱利用率。而且3D打印所用的材料已经在铸造厂使用了数十年，可以很容易地与传统铸造砂型组合成混合砂型。这一点，根据3D科学谷的市场研究，在国内，广西玉柴在铸造集成式复合气缸盖的砂芯组方面进行了积极的探索，成功铸造出零件复杂程度高的集成式复合气缸盖，组合砂型的缸盖上水套砂型、缸盖下水套砂型、进气道砂型和排气道砂型是由3D打印出来的。[图片]图：中国各类铸件占比[图片] 获得竞争自由度在应对十分复杂的设计的时候，3D打印砂型还可以显著节省时间，在制造复杂砂型铸造模具时可以节省前所未有的时间。另外，与金属3D打印不同，金属铸造在航空航天等行业是一种合格和有着成熟认证体系的工艺，在与制造业的产业化融合方面，3D打印砂型与铸造有着明显的优势。拿voxeljet-维捷的VX4000设备来说，打印头具有超过25,000个可单独控制的喷嘴和1,100毫米的打印宽度，打印机的打印速度可达每小时120升。在航空航天部件等许多应用中，现在可以使用粘结剂喷射技术与金属铸造相结合的方式经济地构建几乎任何尺寸的零件：例如泵，驱动轮，排气歧管，外壳，框架，大型结构部件等。到2020年，专家预测入门级金属3D打印系统的降价幅度将高达60％。在这种情况下，以金属粉末为原材料的增材制造方式会占据铸造厂市场份额的很大一部分，特别是对于中小型组件来说。但是，它不会完全取代连续铸造工艺。不过，铸造厂应尽早对其生产进行现代化改造。[图片]创成式设计+3D打印+铸造成就非凡轻量化零件根据voxeljet-维捷的首席执行官Ingo Ederer，3D打印砂型模具以及3D打印精密铸造模具无论在成本还是实现产品的复杂性方面都是完美的选择。

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惠普与广东（大理）3D打印协同创新平台合作，在全球最大的制造市场 - 中国开设新的生产级3D打印中心。[图片]在中国佛山 - 惠普多喷射融合技术大规模生产中心的新型HP喷墨融合印刷系统由广东省蓝湾智能技术有限公司运营的新型蓝澜智能 - 惠普多喷射融合技术大规模生产中心于6月16日（星期六）开幕，位于广东省主要制造业中心佛山达利镇。该中心将采用Multi Jet Fusion 3D打印系统，并将独家采用惠普技术为佛山以及大湾区其他行业主要汽车、消费品、摩托车客户提供大规模生产级应用。据了解，这是惠普在亚太地区除日本外最大的生产级3D打印部署。国家和地方政府，企业和学术界的高级代表出席了中心在佛山的开幕式。此外，惠普，广东蓝湾智能技术与佛山研究院，广东南海科技大学签署谅解备忘录（MoU），推动3D打印技术在华南地区的应用。[图片]L至R：广东佛山南海广东科技大学杨海东主任，3D打印公司总裁Stephen Nigro，惠普公司，中国3D打印技术产业联盟执行董事兼广东澜湾情报总裁罗军“一切从应用开始 - 数字制造创新者通过在HP Multi Jet Fusion的各个行业生产工业级零件，领导着12万亿美元制造业部门的转型，”惠普公司3D打印总裁Stephen Nigro说。激动人心的是，广东（大理）3D打印协同创新平台正在工厂规模部署HP Multi Jet Fusion技术，以推动其业务增长并加速行业创新。惠普致力于帮助我们的全球数字制造合作伙伴社区发展壮大。“中国3D打印技术产业联盟执行董事兼广东蓝湾智能科技有限公司总裁罗军表示：“随着我们从模拟制造向数字制造转变，未来几年3D打印生产级零件的需求将呈指数增长。 通过在我们位于中国的新数字制造中心部署HP的Multi Jet Fusion技术，我们可以更好、更快速地为我们的客户提供具有成本效益和生产级的部件。”

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3D打印船队正在逐个进行3D打印中，这些船只可以在“水资源丰富的城市”进行操作。在未来，研究人员还设想，这些无人驾驶的船可以适应一夜之间执行城市服务，而不是在繁忙的白天进行，进一步减少道路和运河的拥堵。[图片] 3D打印无人船研究人员之一，丹尼拉罗斯说：“计划是将白天通常发生的一些基础设施服务，如交付，垃圾管理和废物管理等转移到使用一队自动化小船的夜间作业中。 科学家们设计了一系列3D打印的无人驾驶船只，可以运送货物和人员，帮助清理阿姆斯特丹，曼谷和威尼斯等水路富饶的城市的道路拥堵，运河沿着熙熙攘攘的街道和桥梁行驶。无人船提供高水平的操纵性和精确控制。它们可以使用低成本3D打印机使用耐磨塑料材料制造，从而使批量制造更加可行。船体长4米乘2米的长方形船将配备传感器，微控制器，位置跟踪器和其他硬件。它们可以被编程为在几小时内自组装成浮桥，音乐会舞台，食品市场平台和其他结构。科学家们说：“再次，通常在陆地上发生的一些活动，对城市的移动造成干扰，可以暂时在水上进行。”这些船还可以配备环境传感器来监测城市的水质，并了解城市和人类的健康状况。为了制造这些船，研究人员用商用打印机3D打印了一个矩形船体，生产了16个拼接在一起的独立部分。打印花了大约60个小时。然后通过粘合几层复合层压材料将完成的船体密封。集成到船体上的是电源，Wi-Fi天线，GPS以及小型计算机和微控制器。为了进行精确定位，研究人员将室内超声波信标系统和GPS模块（允许进行厘米级定位）以及惯性测量单元模块（其监测船的偏航角速度和角速度等参数）结合起来。

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随着时间的推移，3D打印（又名增材制造）的应用已经远远超出了制作原型。现在，该技术已经在制造业中占据了一席之地，如：由洛克希德马丁公司和美国宇航局建造的朱诺太空船目前正在木星轨道上完成其任务，携带了十三个3D打印的波导支架。[图片]Activated Research Co.使用3D打印技术为其Polyarc气相色谱催化微反应器开发新设计，仅需15个月即可投入市场。雷神公司将3D打印用于制造火箭发动机、鳍片和导弹的控制部件，制作时间仅需几小时而不是几天。据报道，波音在2016年创造了迄今为止最大的3D打印产品，即一种用于制造777飞机的夹具，创造了世界纪录，据报道其制造时间缩短了数周。在这些情况下，结果包括更多的功能、更低的重量和更低的制造成本，而且这三种都是常见的。以下六个因素使这些好处成为可能：优化设计精心设计的3D打印部件遵循许多与注塑成型相同的规则。这些包括：在相邻表面之间使用渐变过渡。消除横截面和零件体积的巨大差异。避免经常在成品工件上产生残余应力的尖角。注意薄的无支撑壁不会打印得太高，或者它们可能会弯曲或翘曲。而浅角度的表面往往会留下丑陋的“阶梯式”表面，这使得它们不具备美容特征，因此需要尽可能将它们弄平。2.抛弃传统最戏剧性的3D打印部件设计利用3D的能力来创建“有机”形状，例如蜂窝和复杂的矩阵。不要害怕使用这些形状，只有这样做会创造出更轻、更坚固的部件。您也不应该害怕在您的设计中放置孔（以及其中的许多孔）。随着传统制造业的发展，在固体材料块中钻孔增加了零件成本和浪费。在3D打印世界中并非如此，因为更多的孔意味着更少的粉末和更少的处理时间。请记住，3D打印的孔不需要是圆形的。通常，椭圆形、六角形或自由形式的孔形状将更好地适合部件设计，并且更易于打印。3.考虑设计周期中的后续步骤然而，仅仅因为你可以打印有很多孔的零件，这并不意味着你应该这样打印，特别是如果计划在以后制作很多这样的零件的话。由于3D打印提供了巨大的设计灵活性，因此不必考虑在原型制作后如何制造零件。根据本设计提示开始时的示例，越来越多的公司发现适合最终用途部件的3D打印，但随着产量的增长，许多部件将从打印转换到机加工、成型或铸造。这就是为什么在设计周期早期进行可制造性（DFM）分析变得非常重要的原因，这是为了确保在整个零件生命周期中实现具有成本效益的生产。4.避免二次操作使用SLS生产的塑料零件在生产过程中不需要支撑结构，因此后处理通常仅限于喷漆、铰孔、攻丝孔和加工关键零件特征。另一方面，直接金属激光烧结（DMLS）通常需要大量类似脚手架的结构来支撑和控制金属工件的运动，没有它们，表面可能会卷曲和翘曲。对于悬臂几何形状尤其如此，例如宽T形，这需要在臂下面构建支撑件，这些支撑件必须加工或磨光，从而增加了成本。这个故事与SL相似但不太引人注目，其中固化的树脂支架可以用手持磨砂机和一些砂纸轻松拆除。在可能的情况下，零件应该以减少这些突出物和其他不友好的特征为导向。5.观察公差设计师和工程师应避免“过度公差”部件，因为这可能会迫使它们使用更薄的层来构建（增加构建时间和成本），并且通常需要进行二次加工操作以满足过度的打印尺寸。由于3D打印为减少零件数量提供了许多机会，因此无论如何都不需要在配合表面之间实现超精确配合，这只是该技术如何降低制造成本的又一个例子。用DMLS生产的某些零件需要手工整理。精心设计的3D打印部件可最大限度地减少后期制作步骤，从而降低成本和时间。6.看大图3D打印的零件可能需要更多的前期费用，但不要让它吓倒你。使用3D打印，您可以减少部件数量，减轻重量，提高结构完整性，降低组装成本，降低冷却或布线的内部通道以及传统设计无法实现的其他功能。另外，请记住，3D打印不需要固定装置、模具和其他类型的工具，从而消除了可能不直接与单个部件的价格相关的成本。专注于零件的价格标签，而不是产品功能和“大局”，可能会让您设计出与以前相同的零件，从而消除了降低总体制造成本的机会。

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美国麻省理工学院的工程师们创造了一种 3D 打印的软性结构体，其运动能通过外部磁场控制，就好似没有绳子的木偶一般。这一结构体能够在磁铁的控制下进行多种变形：一个在磁力作用下，光滑的表面起了波纹的环；一个一端能张合的管道；一个能自行折叠的金属片；一个蜘蛛形的“爪钩”，能够爬行、滚动、跳跃，还能及时抓住一闪而过的球。它甚至还能在磁铁的引导下用自身包裹住一粒小药片，将药片运送到桌子的另一端。这些磁力结构体的背后是一种加入了微小磁性颗粒的 3D 打印墨水。研究人员在 3D 打印机的喷嘴周围安装了一个电磁铁。当墨水通过喷嘴时，电磁铁导致其中的磁性颗粒朝同一方向排布。通过控制 3D 打印结构体各个部分的磁场方向，研究人员制作出的结构和装置可以在几乎瞬间之内变化成复杂的形状。除此之外，由于结构体的各个部分都会对外部磁场作出响应，它们也可以移动。麻省理工学院机械工程和土木与环境工程学院的赵选贺教授表示，这一磁性结构体所使用的相关技术能够被用来制造磁控的生物医学设备。“我们认为这项技术在生物医学领域有非常大的前景。”赵教授说，“举个例子来说，我们可以在某根血管周围放置一个结构来控制血液的流动，或者使用磁铁来引导另一个装置通过胃肠道，从而采集图像，提取组织样本，清除阻塞或将某些药物输送到特定位置。在设计和模拟后，我们可以直接将所需要的磁性结构打印出来。”[图片]图丨Yoonho Kim, 赵选贺, Hyunwoo Yuk（从左至右）赵教授和他的同事们在 6 月 13 日的《自然》杂志中发表了这一成果。论文中的合著者有麻省理工学院的 Yoonho Kim、Hyunwoo Yuk、Ruike Zhao，还有新泽西理工学院（New Jersey Institute of Technology）的 Shawn Chester。日新月异的领域该团队开发的磁性结构体属于“软驱动装置”——在机械手段下能进行形状变换或移动的柔软、可变形材料，例如随着温度或 pH 变化而膨胀的水凝胶装置; 在充足的刺激（如热量或光照）下变形的形状记忆聚合物和液晶弹性体; 通过空气或水驱动的气动和液压装置; 或是在电压下拉伸的电介质弹性体。但是水凝胶、形状记忆聚合物和液晶弹性体的变形过程都非常缓慢；气动和液压装置都必须将相关设备和气泵、水泵连接起来，因此它们效率不高、难以远程控制；电解质弹性体的变形需要非常高的电压——通常要超过一千伏。“目前没有一个理想的软性机器人可以在人体或类似的封闭的空间内不受限制地执行任务。”研究人员 Kim 说，“这就是为什么我们认为磁控装置这一理念有很大的发展空间。磁控装置快速、有力、对身体伤害较小，并且可以远程控制。”[图片]图丨3D打印结构除了麻省理工这一团队之外，已有其它研究人员制造出了磁力驱动的材料，不过他们制造的装置只能完成一些相对简单的动作。大多数情况下，研究人员将聚合物溶液与磁珠混合，然后将混合物倒入模具中。一旦混合物固化，研究人员会在将结构从模具中取出之前对其施加磁场，从而使磁珠均匀磁化。“在我们之前，研究人员只做出了能够延长、缩短和弯曲的结构体。”Yuk 说，“我们的挑战在于：该怎样做出一个能执行更复杂任务的结构体或机器人呢？”“区域”游戏麻省理工的研究团队没有制造内部磁场方向完全一致的结构体；他们在结构体中创建了磁性“区域”——结构体中的独立部分，其中的磁性粒子拥有与其它区域不同的磁场方向。当结构体暴露于外部磁场中的时候，由于各部分粒子对外部磁场的响应不同，每个部分的移动方式都不尽相同。正因为如此，该小组认为他们的结构体能够执行更复杂的细致动作。通过他们的 3D 打印平台，研究者们能够打印出一个结构体的不同部分，也就是不同的磁性“区域”。在打印每个“区域”时，他们都会改变打印机喷嘴周围电磁铁的方向，从而调整特定“区域”中磁性颗粒的方向。该团队还开发了一种物理模型，用于预测印刷结构在磁场下如何变形。这一模型的变量包括印刷材料的弹性、结构体中各个“区域”的形状，以及施加外部磁场的方式。该模型可以预测整个结构体变形或移动的方式。Ruike 发现模型的预测结果与团队用不同结构体进行实验的结果非常接近。[图片]图丨3D打印结构除了会起波纹的环、会开闭的管道，和类似蜘蛛的“爪钩”，研究人员们也制作了一些复杂的结构，例如一个能快速收缩或沿两个方向伸展的“拉胀”结构。赵教授和它的同事们也打印了一个印有嵌入电路和红绿 LED 灯的环。根据外部磁场的方向，环可以通过变形，点亮红灯或绿灯。“我们已经开发了一个供其他人使用的打印平台和预测模型。人们可以设计自己的结构和“区域”形态，用我们的模型验证它们，并打印它们以实践各种功能。”赵教授说，“通过编译结构、“区域”和磁场等的复杂信息，我们甚至可以打印机器人等智能机器。”佐治亚理工机械工程系的教授 Jerry Qi 表示，这一团队的成果将会引领一系列快速、远程控制软性机器人的设计与研发，尤其是在生物医学领域。“他们的研究非常新颖。”Qi 教授并没有参与这项研究，但是对他们的工作给予了很高的评价。“人们可以在人体内使用软性机器人，或者在不易接触到的地方使用软性机器人。利用这篇论文讲述的这项技术，我们可以在人体外部施加磁场，无需在人体内使用任何布线。由于它们响应速度快，软性机器人可以在短时间内完成许多动作。这些都对于实际应用非常重要。”

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上海，2018年6月14日，EOS与合作伙伴西门子及欧特克在上海共同举办了增材制造技术大会。时值进入中国五周年之际，借此机会，EOS邀请超过150位航空航天、医疗、模具、教育以及卫浴等行业专家与合作伙伴，共同围绕增材制造对制造业整体价值链的影响这一主题展开讨论，旨在更好地助力中国增材制造领域的生态系统建设。[图片]图片：来自多个行业的专家共同出席EOS增材制造技术大会EOS首席执行官 Adrian Keppler博士、亚太区高级副总裁胡贤文先生及大中华区总经理叶洎沅先生一同出席本次活动。EOS的专家与与会同仁们就“工业产品成功利用增材制造技术的案例”、“如何更好发挥增材制造技术的价值”、“如何提高增材制造效率并降低成本”与“更好的后处理解决方案”等话题进行深度讨论，力求更好地帮助客户解决在产品设计、制造、认证和服务阶段的各类问题，为客户创造技术优势。活动最后，EOS 大中华区总经理叶洎沅表示：“EOS一直以来非常重视增材制造领域的生态系统建设，去更好地帮助客户解决在产品设计、制造、认证和服务阶段的各类问题，为客户创造价值。未来，EOS将进一步履行对中国市场的承诺，立足中国并服务中国。”[图片]图片：EOS首席执行官 Adrian Keppler博士为活动致辞自2013年进入中国，EOS五年来专注为国内工业制造提供专业的增材技术支持，不仅将成熟多样的产品组合引入中国，还为客户提供增材思维咨询服务，帮助客户从设计端入手，将增材制造技术更好地融入制造流程。如今，已有越来越多行业的客户应用EOS高灵活度的工业级3D打印解决方案。不仅如此，EOS还与国内不同行业企业与机构合作，布局本土增材制造联合创新中心——在深圳，EOS与深圳德科精密科技dMac成立模具增材创新中心，赋能模具行业智造升级；在上海，EOS携手上海交通大学医学3D打印中心及黑焰医疗联合开发PEEK增材制造技术及医疗器械产品；在江苏，EOS与中国航发北京航空材料研究院将在金属激光选区熔化技术领域深化合作。在全球范围内，设备、材料及相关工艺技术的发展日新月异；而在中国，数字化、高效化的制造流程同样是大势所趋。未来，EOS将继续通过与本土合作伙伴及客户的携手创新和开发，不断寻求行业的新突破、探索该领域的新发展。来源：EOS

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2015年，波音公司的一份专利颇为引人注目，根据这个专利描述，波音公司可以不用设立多个库存中心存放零件备件，然后再运输到需要的位置，这很容易导致时间的延误；该公司只需搭建其一个拥有零备件CAD设计文件的在线模型库，任何地方只需一台3D打印机就可以在几分钟或几小时内制造出他们想要的备件。当时这份专利让人感觉这一切的描述有些超前，毕竟3D打印的可靠性，质量都并不尽如人意，更何况要满足严苛的航空航天领域的安全性以及阻燃性要求。然而，如今3D打印的确已经在悄然改变航空航天备品备件领域的供应链体系。对于塑料3D打印技术来说，根据3D科学谷，目前最常用的塑料3D打印材料包括如下两种：--热塑性聚醚酰亚胺（PEI）FDM熔融沉积3D打印工艺Stratasys提供的ULTEM 9085，这种性能卓越的热塑性塑料在可靠性方面拥有良好口碑，具有完善的热学、机械以及化学性质，使其成为许多高级应用的首选。满足FAA烟雾和燃烧的规定，对于飞机组件，ULTEM 9085符合对文件记录和可跟踪性的严格采购要求，可以用于打印复杂的曲面，能根据机身内部结构进行合理设计，更重要的是节约经费。ULTEM 9085 是一种 FDM 热塑性塑料，因其 FST 评级、高强度重量比以及现有认证，成为了航空航天、汽车与军事应用的理想之选。 设计和制造工程师能用它 3D 打印高级功能原型以及生产零件。ULTEM 9085 塑料将 3D 打印的用途延伸到要求良好的耐热及耐化学性的应用。 高级应用包括功能性原型、制造工具以及小批量高价值生产部件。[图片]图片：Stratasys为空客A350打印的零件应用方面，空客选择了Stratasys Direct Manufacturing生产用于A350 XWB飞机的3D打印塑料部件。在2015年，Stratasys已经为空客A350打印了零件，并将通过各项认证，从而被纳入空客的供应链。--阻燃尼龙SLS选区激光烧结工艺3D Systems提供的DuraForm® ProX® FR1200，这是一种阻燃尼龙材料，满足FAR 25.853（美国航空管理条理-运输类飞机-机舱内部实施条例）标准，比一般的航空塑料轻10%。使用SLS技术，不需受注塑成型设计的约束，能够优化设计以达到最佳目的，并具有优化的强度与重量比。DuraForm ProX FR1200还满足AITM烟密度和毒性测试的标准，并且拥有消费品UL认证。[图片]图片来源：3D Systems航空公司方面，不仅仅是视频中的阿联酋航空公司，在国内东方航空技术有限公司也在通过3D打印技术改变其备品备件的获取方式。东方航空技术有限公司的增材制造实验室利用满足FAA和CAAC25部相关要求的ULTEM 9085材料，搭配Stratasys的Fortus 450mc工业级3D打印机使用。中国东方航空由此成为国内第一家将3D打印的客舱内饰件应用到商用客机中的航空公司。通过3D小批量打印，中国东方航空解决了过去易损零件订货周期长、成本高的问题，同时保障了公司机队的安全飞行，提高了旅客的乘坐体验。增材制造实验室促成了东方航空技术有限公司的业务转型，从仅仅提交需求到部件设计再到生产。实验室开发了很多客舱内部件，包括座椅扶手、门把手盖板、行李架锁扣、电子飞行包支架和报架。我们认为，3D打印将逐渐与航空航天备品备件市场发生深度结合，并改变这一市场的供应链体系。航空航天领域的零件数量庞大、种类复杂，通过3D打印技术不仅仅满足了“随时随地”获得备品备件的灵活性，还节约了这些公司保有大量备品备件的成本，简化库存管理和减少异地运输的需求。

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随着数字化技术及医学科技的迅速发展，3D打印技术在医学领域得以广泛应用。借助于3D打印技术，医生可以将虚拟的影像变为实体模型，产生了一种有别于传统方法的新途径，为医学领域带来了新的理念和工作模式。其中，利用3D打印技术制备骨科模型是最早开展的技术之一，目前已在临床上得到了广泛应用。然而，目前在数据获取、模型设计、打印及应用等方面还缺乏具有参考价值的技术指导与标准。为指导、规范3D打印骨科模型在临床的应用，特制定"3D打印骨科模型技术标准专家共识" 。[图片]一、3D打印骨科模型定义及分类（一）3D打印骨科模型定义模型是所研究的系统、过程、事物或概念的一种表达形式，通常是指模仿实物或设计中的构造物的形状而制成的样品。3D打印骨科模型是指依据患者骨骼影像学数据、以数字化设计手段生成的三维文件，采用3D打印技术制备出患者骨及软组织解剖实体结构的一类模型。（二）3D打印骨科模型分类按照3D打印骨科模型的用途，可将模型分为手术辅助模型和教学演示模型2类。1．手术辅助模型：主要应用于围手术期，以辅助手术为主要用途。手术辅助模型是依照人体结构打印出的等比例实物模型，对模型的精度、材质、强度有相应的要求。医生可在个体化的模型上设计手术、练习手术操作；也可根据需要将模型应用于手术中的观摩、比对。此类模型主要用于术前诊断、术前规划设计、内置物预调整、手术方案验证、术中辅助定位及术中确定手术方案，以辅助手术医生优化实施决策和方案，提高手术的精准性与安全性。2．教学演示模型：主要应用于非手术环境，以展示解剖结构的实体形态为主。教学演示模型主要用于视觉观察，作为人体结构的样品进行立体展示；可立体地、详尽地、高对比度地显示复杂的解剖结构和伤情、病变形态，直观地显示病变与邻近解剖结构之间的空间关系，为临床医生、医学生提供其所熟悉或需要的观察角度。此类模型多用于医疗教学、辅助疾病诊断，亦可用于向患者展示伤情或病情，利于医患沟通等。二、3D打印骨科模型设计、制备、应用的基本流程及质控环节教学演示模型与手术辅助模型这两类模型在应用环境上虽略有区别，但其在设计、制备、应用环节的基本流程是一致的，可分为临床需求、数据获取、模型设计、模型打印及模型应用5个环节。作为临床应用的特殊产品，需要对这5个环节进行相应的质量控制，以确保3D打印骨科模型的生物安全性与临床应用效果。（一）临床需求3D打印骨科模型的应用应依据临床需求决定。临床医生或相关人员依据实际需要，将复杂的临床问题简化、提炼，提出明确、合理的制备模型需求，结合3D打印技术的特性，综合考虑选择3D打印骨科模型主要拟解决哪些实际问题。（二）数据获取3D打印骨科模型原始数据的获取主要依靠电子计算机断层扫描(computed tomography，CT)和磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）这2种非接触式的获取方法。利用CT和MRI采集数据时，应针对不同组织与不同目的需求合理选择扫描方式和参数；针对体表数据采集，可以采用表面扫描等方法。（三）模型设计利用专业软件对获取的数据进行处理，根据临床需求分割出兴趣区域、完成三维重建，设计出理想的三维模型。同时，在进行模型设计时要兼顾后期所选用的3D打印方式。（四）模型打印将设计完成的三维模型数据转换成3D打印机可识别的文件格式，根据临床需求选择合适的3D打印方式、材料及参数，完成模型制备。依据临床使用目的不同，需对模型进行适当的后处理，如去除支撑、表面光滑、金属部件的淬火回火等，必要时可进行部分机械加工处理。（五）模型应用将获得的3D打印骨科模型依据不同的目的需求作为教学演示模型或者手术辅助模型应用。术中应用的模型需要依据模型材质确定消毒方式。三、3D打印骨科模型质量控制的相关技术规范基于上述基本流程，在3D打印骨科模型设计、制备的各关键环节给予对应的质量控制，以确保3D打印模型符合临床要求。（一）临床制备需求的提出与骨科模型适应范围利用3D打印技术可以将患者局部病灶实体化，通过模型展示在医生面前，特别对于骨科疾病的诊断、教学、手术设计有着重要的帮助。在临床实践中，强烈建议根据医生提出具体的制备需求制作3D打印骨科模型，确定是否需要打印模型，确定模型打印范围，指导后续原始数据的获取和数字化处理过程。以下几种情况推荐使用3D打印骨科模型：①复杂部位的单发骨折（如骨盆等），②多发骨折，③累及关节面的骨折（如肱骨头骨折、髋臼骨折、胫骨平台骨折、踝关节骨折等），④骨、关节与脊柱畸形，⑤骨肿瘤范围、形态、毗邻关系确定，⑥骨骼解剖位置观摩，⑦辅助手术设计和置入物预安装，⑧辅助术前医患沟通，⑨术中指示解剖位置。（二）数据资料准备3D打印骨科模型为个体化实物，其数据来源通常为患者本人的数字化影像资料，如CT、MRI等。影像学资料由计算机软件生成三维模型文件，3D打印机通过读取文件的截面信息并将这些截面逐层打印堆积而构成一个实体。影像学资料的扫描精度会直接影响3D打印骨科模型的真实性。因此，规范患者骨骼影像数据资料的采集尤为重要。[图片]1．CT：CT对骨组织、造影剂的解析能力较强，是数字化设计最为常用的医学数据来源。基于3D打印设计需要，CT数据需要满足以下要求：①设备选择：推荐使用螺距小的多排螺旋CT，不推荐使用传统的级进式CT或单排螺旋CT；②扫描范围：以能够满足临床需要为准；③扫描间距：推荐≤1 mm，不推荐≥2 mm；④CT扫描参数设定：依据临床需要；⑤分辨率：推荐像素矩阵为512×512、像素尺寸≥0.5 mm×0.5 mm的CT设备；⑥扫描体位：扫描体位摆放正确对以后进行三维设计、测量有益处。CT扫描摆放肢体建议使肢体长轴与扫描方面一致;如果肢体存在外固定或者骨关节畸形时，建议减少两者的成角角度。建议使双侧肢体摆放对称；按照解剖学姿势摆放：双上肢伸直附于体侧、手心朝前和双下肢靠拢、足尖朝前；⑦造影剂：根据临床需要可以选择使用；⑧金属异物：CT扫描过程中会产生伪影，对骨骼影像精确性将产生误差。2．MRI：MRI对软组织有较好的解析力，但鉴于MRI扫描层厚问题，一般很少使用MRI进行精确数据采集，多用于标注软组织、病变范围。MRI扫描序列中T1成像显示解剖结构较清楚，适合用于骨关节三维模型设计；而MRI增强二维断面图像适合标记肿瘤及其浸润范围。不推荐直接采用MRI图像用于3D打印模型的三维重建，MRI与CT数据可以融合、配准，用于协助CT影像进行3D打印模型的设计和测试。3．图像数据格式、传输和存档：①用于重建和存档的医学二维断面图像，推荐使用符合Dicom 3.0的数字影像和通信标准格式，不推荐使用由PACS系统生成的其他格式图像；②已构建的骨骼系统三维模型文件，推荐采用通用的光固化立体造型术（stereolithography，STL）格式，不推荐采用其他文件格式；③推荐采用移动存储介质和固定存储介质相辅的数据保存和存档调用方式，以保证数据的安全性和查询便捷性。（三）数字化模型设计设计是3D打印技术的灵魂，是将传统医学影像转化成3D打印实物的核心步骤。对于3D打印骨科模型，设计环节至关重要。为保证3D打印骨科模型真实、可靠、实用，推荐由临床医生参与模型的设计全过程，并由临床医生审核确认模型。设计所使用的三维设计软件应具备以下条件：①兼容Dicom 3.0格式图像文件，符合PACS系统要求；②具备2D视图、3D重建轮廓视图；③具备长度和角度测量、不同阈值分割、兴趣区修改、三维重建、改变光滑度等基本功能；④能够生成STL等三维格式文件。设计的三维模型应满足以下条件：①外形仿真于解剖形态，不失真、不过度光滑；②模型规格尺寸强烈推荐1∶1的原始比例；③模型满足临床实际需求。（四）模型加工制备1．材料及加工方式的选择：3D打印的材料种类繁多，较为常见的有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（acrylonitrile butadiene styrene copolymers，ABS）、聚乳酸（polylactic acid，PLA）、光敏树脂、石膏、尼龙、金属等（表1）。各种材料的理化性质及所对应的加工方式不尽相同，对于具体的3D打印骨科模型，要根据实际需要选择材料及其相对应的加工方式。[图片]对于手术辅助模型，用于骨盆、四肢骨折与畸形等对成型精度要求不高的模型，推荐使用材料价格便宜、制造成本低的3D打印材料，如PLA、ABS材料；用于复杂脊柱、小关节骨折等部位的模型推荐使用成型精度较高的3D打印材料，如光敏树脂、尼龙材料。石膏粉末胶粘法制作骨骼模型力学强度低、容易碎裂、掉渣，不推荐用于手术辅助模型。对于教学演示模型，推荐选择色彩丰富的石膏或光敏树脂材料。2．3D打印设备性能要求：对于同一种材料，目前市场有许多设备可以完成3D打印加工，但不同设备的技术参数差异较大。强烈推荐制备3D打印骨科模型的设备为具有资质的厂家生产的合格商业产品，并需要满足以下条件：①层厚≤0.2 mm；②打印精度≥0.2 mm；③打印误差≤5%。四、模型应用在模型进入应用阶段前，强烈建议保留模型的主要技术参数（如患者信息、设计人员信息、加工设备型号及加工参数等），以便于查询和监管。（一）教学演示模型教学演示模型不推荐用于手术环境，也不推荐用于预定制内置物等术前辅助手术设计。模型表面应光滑、无残存支撑材料、无碎屑与尖锐物，外形完整无断裂。（二）手术辅助模型手术辅助模型由于直接用于手术设计、内置物预处理、术中台上观摩比对等环节，故应满足下列要求：1．外观及操作要求：手术用模型的制作应符合解剖及生物力学的要求，满足临床医生的设计需求，表面应光滑，无残存支撑材料或粉末碎屑。2．模型消毒灭菌：手术辅助模型如需进入手术室，为了有效杜绝污染与感染，必须进行消毒。3D打印骨科手术用模型结构复杂、几何精度要求高，为防止消毒导致模型变形失真，应依据模型不同的制备材料进行分类消毒、灭菌：①高压蒸气灭菌：对于耐高温、耐湿度的3D打印金属模型，强烈推荐压力蒸气灭菌。此方法既能保证消毒灭菌效果，又无毒、无害、环保、安全。②低温等离子消毒法：过氧化氢低温等离子体灭菌法能够快速地杀灭包括细菌芽胞在内的所有微生物，灭菌过程中仅排出少量氧气和水，无毒性残留物，具有灭菌温度低、灭菌速度快、灭菌物品干燥、环保、安全等优点，是目前不耐高温、不耐湿热医疗器械和物品的最佳灭菌方法。强烈推荐用于ABS、PLA、尼龙、石膏、光敏树脂等3D打印骨科手术用模型的消毒。③化学消毒：化学消毒方法主要有浸泡法及熏蒸法。甲醛熏蒸消毒方便、经济、不损害物品，但因甲醛对人体具有毒害性而不推荐使用。环氧乙烷灭菌法能对不耐热物品实行有效灭菌，可用于不能采用消毒剂浸泡、干热、压力、蒸汽及其他化学气体灭菌物品的消毒，推荐用于ABS、PLA、尼龙、石膏、光敏树脂模型的消毒，但环氧乙烷为有毒气体，性质不稳定，排放会对周围环境造成污染。戊二醛浸泡法对手术用模型也能有效消毒灭菌，可用于ABS、PLA、尼龙、光敏树脂的消毒灭菌；石膏模型不耐潮湿且有吸水性，不推荐使用戊二醛浸泡法。五、免责说明本共识仅为技术指导性意见，具体实施时需依临床实际情况而定。本共识不具备法律效应。(本栏目顾问：钟士镇、裴国献，技术支持：黄文华、胡仁民)共识制定专家组成员(以姓氏笔划为序)：丁焕文　王成焘　王军强　付军　伍苏华　刘忠军　许建辉　孙盈军　苏秀云　张元智　张涌泉　陆声　周东生　郝永强　郭征　唐雷　桑宏勋　董涛　蔡宏　裴国献