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钻石不仅有光泽，而且其还拥有一种惊人的品质力量。它们比世界上任何东西都要坚硬，但到目前为止，我们还无法挖掘出它们的全部潜力。现在，在瑞典公司的革命性发展下，这种情况很可能将被改变。那么，瑞典公司他们是如何找到解决方案的？他们在解决这些方案中遇到了哪些挑战，接下来就让我们一起来看看。[图片]3D打印钻石最大的挑战是什么？尽管钻石有着著名的耐用性，但它们的使用是有限的，因为它们非常坚硬，我们无法将它们塑造成复杂的几何形状。在现实生活中，很多人理解的砖石仅仅局限于在珠宝首饰上的应用，但你们知道吗，砖石还被运用在汽车、采矿、军事等行业上，甚至还从中获益了。[图片]这种超强韧的材料对于从钻头到切削工具的生产都有很高的价值，但我们不能充分利用它们的潜力。然而，一家历史可以追溯到1862年的瑞典工程公司，开发了一种革命性的技术，可以生产不需要任何额外加工的金刚石复合材料零件，这些零件从3D打印机中以所需的形状打印出来。Sandvik的交付经理Anders Ohlsson解释说：“从历史上看，3D打印钻石是我们都无法想象的，即使现在我们才刚刚开始突破可能带来的应用，但不久后这项最新的发展将改变我们现在所知道的制造业。为什么3D打印钻石如此重要？如上所述，钻石最重要的特征不是其光泽，而是其强度和抵抗力。它们被认为是世界上最坚固的材料，比钢硬3倍，同时它也是世界上最坚硬的天然材料。3D打印钻石可以彻底改变许多行业。[图片]Ohlsson强调了这种材料的重要性：“在看到它的潜力后，我们开始想，在一种比钢硬三倍、导热率高于铜、热膨胀接近因瓦、密度接近铝的材料中，3D打印复杂形状还有什么可能。这些好处使我们相信，从现在起的几年内，您将在从磨损零件到太空计划等新的先进工业应用中看到这种金刚石复合材料。由于3D打印钻石可以生产任何形状，甚至是超复杂的形状，不需要生产齿轮和复杂的工业工具，所以它们可以直接从3D打印机中出来，随时可用，而且像以前一样强大！重要的是要注意钻石不是一种新材料。有时不需要开发新材料，而是学习如何利用现有材料的全部潜能来处理它们。斯德哥尔摩KTH皇家理工学院材料科学与工程系教授Annika Borgenstam对这一发展的评论是：“今天，工业界的大推动不是寻求开发全新的材料，而是对现有材料进行彻底的重组。使用革命性的新工艺，如3D打印制造，将开辟新的方法，利用我们今天所拥有的相同类型的材料，来建立我们所需要的特性。它是如何工作的？3D打印钻石需要全新和最创新的技术。这就是为什么3D打印制造是生产全功能和超强工具的完美解决方案。3D打印带来了新的工业革命。这种制造3D打印钻石的技术到底是如何工作的？[图片]研发和运营主管Mikael Schuisky注意到，“使用的3D打印制造工艺非常先进。我们使用立体光刻技术在由金刚石粉末和聚合物组成的浆料中进行打印。在这一革命性发展中，一个绝对关键的步骤是后处理。经过长期的研究，Sandvik获得了一项新技术，可以控制3D打印钻石的性能，使其比钢更坚硬，具有非常好的导热性、耐腐蚀性和巨大的热膨胀性。山特维克创新技术的另一个重要方面是可持续性。在3D打印工作完成后，他们的3D打印金刚石复合材料可以在下一个AM过程中循环使用。什么是强大的3D打印材料？3D打印的钻石似乎对你来说是不可用的，但你可以接触到坚固耐用的3D打印材料。说到塑料，尼龙PA12的性能非常强，有17种颜色可供选择。另一方面，惠普生产的喷气式聚变材料也很坚固，但同时又具有柔韧性和耐热性。[图片]另一组值得一提的材料是树脂。碳纤维的RPU将以惊人的质量生产出功能齐全的部件。它们还具有高弹性、抗冲击性和抗撕裂性。当然，还有一种金属3D打印！这种技术在航空航天和汽车工业中越来越受到重视。例如，铝AlSi7MG0.6以其重量轻、耐用性好和耐高压性突出。如果你在寻找医用级材料，甚至还有一个选择，那就是钛6Al-4V。这种高性能3D打印金属可以暴露在极端温度（1660°C）下，它毒性低，并且重量轻。

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光固化3D打印机基于光固化成型原理，不同于FDM机器使用线材，光固化3D打印机耗材是光敏树脂，成型精度高，表面效果好，比PLA材质的模型表面更加光滑。[图片]光固化3D打印机所使用的耗材统称光敏树脂，高深点讲，光敏树脂是由光引发剂，单体聚合物与预聚体组成的混合物，这种材可在特定波长紫外光聚焦下完成固化。[图片]光敏树脂的特性光敏树脂一般是液化状态，使用该材料打印物体一般具备高强度、耐高温、防水等特点。然而，光敏树脂材料长期不使用容易导致硬化，在不使用的状态下需要对其进行封闭。[图片]很多人对光敏树脂是否有毒性有着很大的争议，其实光敏树脂材料不能简单的说它有毒还是无毒，毒性必须结合剂量来谈，一般正常光固化后，都是没有什么问题的。所以，担心光敏树脂材料有毒，对人体会造成伤害的用户大可放心，只要您采购的光敏树脂材料正规，除了打印过程中需要注意通风防护之外，3D打印成型之后的物品是无毒的，可以放心使用与接触。[图片]光敏树脂中的有机挥发物较少，对我们不会造成很大的危害，但对于我们专业的人士经常使用光固化3D打印机来说，在使用和清理的过程中最好还是佩戴手套。有些敏感皮肤的就要注意，每个人体质不同，有些人会过敏，有些人不过敏。对于专业操作光固化3D打印机的我们来说，一般都会带手套、口罩、放到独立车间，做好空气的流动性，准备好清洁的酒精。这种做法显得我们在操作的时候不仅更加的专业，处理模型更加的方便，保持打印室的整洁和干净。此外，光敏材料价格也越来越便宜，使用时需要将其倒进器皿内，如果不使用可以装回到瓶子内，以后需要打印时继续使用。

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来自加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）的工程师获得了美国国家科学基金会（NSF）提供的150万美元赠款，用于开发环保型3D可印刷混凝土。作为世界上最受欢迎的建筑材料，开发一种更具可持续性的混凝土替代品，并应用于采用新技术驱动的方法，可以大大减少其碳排放。“这项拨款使我们能够利用人工智能和机器学习的最新发展来设计更具可持续性的产品。”加州大学洛杉矶分校Samueli工程学院计算材料科学家兼土木与环境工程助理教授Mathieu Bauchy评论道。“我们的目标是建设一个保守的，以实践为基础的工业 进化到21世纪的知识和数据密集型产业。”[图片] 3D打印混凝土的原型样品。立方体的体积约为1平方英寸。图片：加州大学洛杉矶分校具体的解决方案根据该补助金的主要研究员Bauchy教授的说法，目前制造水泥的过程约占全球人为碳排放量的8％。作为NSF改革和设计我们的未来计划的设计材料的一部分，该赠款将使得能够开发一种替代方法，将这种污染减少约60％。加州大学洛杉矶分校的团队将首先了解和控制水泥浆的流动方式，以及如何使其适合3D打印。然后将探索最大化掺入水泥中的二氧化碳量的过程。在第三步也是最后一步，机器学习将用于寻找具有高承载能力的轻质3D打印结构。其他改善混凝土碳足迹的努力包括美国陆军工程兵团（USACE）的一个项目。这种获得专利的混凝土成分有助于限制由于材料在机械中堵塞而导致的混凝土浪费。宾夕法尼亚州立大学（PSU）最近还获得75,000美元用于开发其3D打印混凝土系统。凭借他们在美国宇航局3D打印火星栖息地挑战赛中的经验，PSU团队还在设计高性能，可持续的混凝土，使用新的水泥基混合物与六轴机器人增材制造机器配合使用。

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光固化3D打印是目前用途最广泛的3D打印材料，有以下几个特点：打印精度高，打印服务价格低，交货周期最快，设备价格便宜。我们在购买了lcd机器后会经常遇到打印不太理想的效果，有些人就会觉得不理想的打印效果是否和机器有很大的关系，事实并不是这样的。其实影响打印质量有几个方面，首先排除机器自身的问题之外，模型本身的坏边，打印的正当操作也有很大的关系，还有加支撑也会有很大的影响，除此之外还有打印后的模型处理也会影响到打印的质量和质感。小编会分几次讲解如何避免打印的模型会损坏模型，还能更好的维护机器，和打印后处理的步骤。[图片]这次我们将整个打印的流程先缕一缕，让自己更加明白打印的时候该进行那些操作，并且将一些注意事项标注清楚，避免自己的操作失误导致要做一些不必要的麻烦。一、建模，导出stl数据在使用三维建模软件的情况下都可以另存为或者导出stl的格式，如果不懂怎么导出stl格式的情况下，可以百度查找导出stl格式的方法，一般来说都会有网上的教程。[图片]二、检查模型是否有问题一般我们推荐使用magics软件检查我们的模型Magics是专业处理STL文件的，具有功能强大、易用、高效等优点，是从事3D打印行业必不可少的软件，常用于零件摆放、模型修复、添加支撑、测量尺寸等环节。[图片]零件修复信息→更新→修复→零件另存为stl查看里面的反转法向、坏边的和噪声壳体的数据，点击后面的修复，除了壳体和高级之外的都显示为0，就说明模型是正常的。三、模型切片模型切片的注意事项（1）选择底面光滑面最好还是没有什么孔洞。[图片]（2）不要选择最大接触面来接近底板[图片]（3）底部抬升5mm，选择全部支撑[图片]支撑参数[图片]（4）检查一些没有加牢固的支撑 一些接近底板位置要加多点支撑，保证可以完全支撑起来，如果太稀疏的支撑会导致模型打印过程中掉落。[图片]然后模型就可以按照之前的切片教程导出pngzip格式的打印模型了。四、打印前机器打印的准备工作1.使用耗材：光敏树脂使用前轻微的左右摇晃一下，请勿大力摇晃导致形成大量气泡。2.耗材接触：请勿皮肤直接接触光敏树脂或接触到眼睛，若引发皮肤过敏或者不适，请立刻用清水冲洗，如情况严重请及时就医。3.耗材选择：建议使用厂家推荐耗材，以免造成打印机的损坏。4.耗材保存：光敏树脂不使用时可以过滤后再进行回收到瓶子内，或者用东西遮挡住料槽，防止阳光直射和强光照射，并且防止灰尘进入。[图片]如果有些需要打印工业的模型，建议使用专门的高精度工业耗材。如果有些需要打印齿科的模型，建议使用专门的可铸造齿科耗材。如果有些需要打印珠宝的模型，建议使用专门的可铸造珠宝耗材。其实光固化的耗材有很多很多种，有可铸造和不可制造的。[图片][图片]五、打印模型[图片]机器优势：高精度Z轴双线轨设计：提高Z轴上升的稳定性，模型打印光滑并且细节完整保留，消除打印破浪纹。创新孔洞平台：防止平台会因为料槽内有杂物而压坏屏幕，方便快速取出模型，避免经常拆除平台降低打印成功率。空气净化装置：打印位置安装风扇排气，可有效减少气味的发散。料槽新型设计：料槽大体积轻重量，方便清理料槽，底部的凹槽设计，减少对离型膜的损耗。全彩触摸屏：简洁的触摸屏显示，实时预览打印文件，WIFI脱机功能，一键升级，享受最新最快的版本迭代。专利灯板：标准UV专用恒流源灯板固化均匀，增加模型打印成功率。自主研发软件：3D Creator系统，功能强大的支撑设置功能，自动加支撑，全屏底板，提高打印成功率。防爆LCD屏幕：丝印康宁大猩猩防爆玻璃LCD屏幕 ，减少打印屏幕的受损。1.机器放置：请勿将本机放置在易燃易爆物品或高热源附近，请将本机放置在通风、阴凉、少尘的环境内。2.电源插座：电源插头需接插在带有地线的三孔插座，请使用本机附带的电源线，勿在安装过程中使用其他产品电源线代替。3.机器放置环境：请勿将打印机放置在振动较大或者其他不稳定的环境内，机器晃动会影响打印机打印质量。[图片]4.检查固定位置：打印前需要检查平台上的旋钮和料槽上固定位置是否锁紧，防止打印时不稳定。[图片]5.检查屏幕照射：使用机器前查看屏幕照射是否正常，请佩戴防紫外光眼镜查看。请勿在测试屏幕时用眼睛直视以免损伤眼睛。检查料槽：确定料槽内没有杂物后再进行打印，如果不确定料槽内是否有残留物，请使用机器的料盘清理，然后清除料槽内的固化面，切记不要用金属铲刀触碰料槽内的离型膜。[图片]2.检查曝光时间：打印时查看曝光时间是否符合耗材的规定范围内，防止打印时间过曝时产生模型膨胀，或者时间太少导致不成形。针对不同的不同机器，模型大小，支撑多少都会影响曝光时间的参数，所以一般刚上手光固化3d打印的客户，首先可以问专业的技术人员了解参数的范围，然后也要尝试去测试打印的效果，相对应的修改适合模型打印的参数。[图片]3.打印环境：请勿阳光直射或有强光的空间使用，机器应在空气清洁，无明显漂浮物，温度：26±5 摄氏度，为了优质的打印质量，请在室内恒温的环境下打印。七、零件后处理过程很多初步接触3D打印的朋友会说，别人打印的作品光鲜亮丽，看上去就是高大上，而自己打印的模型却毛毛糙糙，不够美观。其实，这些都是零件后处理过程需要解决的问题，以保证完成高精度高质量的合格零件。1. 拆除：普通零件在制作完成后，取模型的时候请务必带上防护手套进行操作，金属铲刀铲除的时候可以先用酒精喷洗一遍，模型打印完请将平台清理干净后再取出料槽，防止成型平台上的树脂滴漏到屏幕上。2. 清洗：零件取出后，最好用 TPM（ 三丙二醇甲醚 ）进行清洗，或者无水工业酒精，不要用含水量较大的医用酒精和食用酒精。对于细长件、薄壁件，在酒精等有机洗剂中浸泡时间不能超过1分钟，否则样件容易软化、变形；较厚的零件，浸泡时间尽量不要超过3分钟；支撑不易去除需要软化支撑的零件，浸泡时间也不要超过3分钟，并且注意仅浸泡零件的支撑部分。3.打磨：打磨前的零件尽量保持干爽，清洗好的零件用压缩空气吹干，不易吹干的地方可以用纸布擦拭。带水打磨时尽量快速，避免在水中过多浸泡，因为水会使新出炉的样件（生胚）产生一定程度的软化变形。打磨前若样件较软，须静置脱水后再打磨，之后再次静置脱水。就是说比较软的零件需要进行两次静置脱水。[图片]4.静置脱水：刚成型的零件（生胚）由于内部反应还在继续，容易吸收水分和酒精，导致零件膨胀、变软、变形，静置脱水能够让酒精和水分进一步挥发。所以打磨好的零件需再次用压缩空气吹干，放置在恒温恒湿的设备间静置，同时强烈建议用风扇大风吹正反两面，持续30分钟。5.紫外后固化：静置脱水后的零件需要进行紫外后固化处理，至少30分钟，强烈建议紫外后固化箱一并放置于恒温恒湿的设备间。紫外固化箱内的光源分布对固化效果影响很大，尽可能保证样品被各个方向的光均匀辐射。据今年3D打印白皮书的市场数据，在3D打印这个满目琳琅的市场经济中，光固化3D打印设备占据了中国3D打印市场的主要部分，深受市场的青睐和重视。关于光固化3D打印系统的设备特点、零件成型注意事项、零件后处理等相关事项，撒罗满往后都会逐一为大家详解。

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3D打印对于我们来说，已经不算一个新鲜的技术词汇。3D打印最早出现于20世纪90年代中期，现在已经广泛应用于航天科技、建筑工程，工业设计以及生物医学领域。[图片]SpaceX 3D打印的火箭零件前一段时间，美国话题性十足的太空探索公司SpaceX成功的为以色列发射了一枚AMOS-17号卫星，承载发射任务的是重型猎鹰火箭（Falcon Heavy)。猎鹰火箭在制造中，就使用到了不少的3D打印技术。3D打印技术在高精尖行业中已经得到广泛应用，但是我们在日常生活中使用得仍然较少。所以尽管听过3D打印这样的词汇，我们可能不一定真正了解它。其实3D打印技术比我们想象的要简单，下面的图简单解释了3D打印的步骤。[图片]3D打印的5个步骤第一步，既然是“3D”打印，那么就要有3D的模型。日常打印文档时，也得有个排版好的文档，文档是2D的，那么3D打印需要的就是3D模型。制作3D模型最常用的软件工具就是CAD了，工程设计制造必不可少的软件。第二步，将CAD制作的3D模型传至打印机。很容易理解，打印文档时候也得点击打印按钮，传输信息到打印机。第三步，选择“3D”打印具体的材料。可以更广义的理解为对3D打印进行一些参数设置，就如同打印文档时我们会选择单面打印还是双面打印。第四步，关键步骤，开始3D打印。打印文档时是2D的，即打印“一层”的纸质文档，那么3D打印就是按照设计的3D模型，将打印材料由下往上一层一层堆叠而来。第五步，清除打印过程产生的额外材料。可以理解为“抛光”等最后的清理工作，就像木雕完成后，也得吹一吹不是？3D打印的过程是不是很容易理解？步骤和2D的文档打印是类似的。尽管如此，我们仍然容易对3D打印产生一些误解。[图片]3D打印容易损坏环境？有些人认为随着3D打印的普及，塑料等不可讲解的材料会越来越轻易被打印成型，很容易损害环境。其实相较于传统的生产工艺，3D打印会产生更少的废料。因为3D打印是“一体”成型，直接按照3D模型的棱角将材料一层一层堆叠而来，剩余的废料很少，而传统生产工艺是在“做减法”，将一大块材料通过切割，钻孔等最后成型，这样会产生更多的废料。另外随着3D打印技术的发展，越来越多可降解的材料能够用于打印，比如用于3D打印的PLA材料（植被型材料）就是对环境友好的。并且3D打印已经在生态保护中得到应用，环保科学家已经开始使用3D打印的珊瑚礁来保护海洋的生态平衡。3D打印会让人失业？3D打印的出现是革命性的，但是同时也有很多人担心3D打印会偷走他们的工作，因为3D打印能够灵活地按照3D模型一体成型，在无形中降低了构成零件的供应链需求。但是从另一个角度来看，3D打印能够让人们更容易的将自己的想法变成现实，从而孵化更多的创业公司和催生更多的职业机会。现在我们已经看到3D打印的应用领域和场景越来越丰富，比如在学校的教学用具，富有设计感的家具，未来会有更多应用3D打印技术的公司崛起，创造更多的职业机会。3D打印的成本很高？观看实际的3D打印过程，或者光是听到3D打印这样的词语，容易下意识的认为，使用的高级材料，复杂的3D设计，一定让3D打印的成本很高。不一定。当我们了解3D打印的原理过程后，就能了解到3D打印成本在于：3D设计、打印材料、打印机。首先，CAD的3D设计有一定的学习成本，但是就像编程一样，3D设计不需要我们反复的“造轮子”，复用既有的设计降低了3D模型的设计成本。然后，3D打印可选的材料其实有很多，成本的高低在于材料的选择，我们当然可以选择便宜的材料进行打印降低成本。最后，3D打印机的成本，现在在电商平台就能买到3D打印机，其实不必多说，一搜你就会有所了解。所以，3D打印的使用成本其实比想象中的要低，3D打印会慢慢的普及，我们有理由相信在未来，3D打印会是生活中的常规操作。

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当大家一听到3D打印大家都会觉得比较神奇，自己想去实现会比较困难。今天小编就带大家一起去了解FDM3D打印机从最初的建模到后期打印成功的过程。3D打印我们大家都知道是将三维模型通过切片、3D打印机最终实现打印效果。一、建模我们所有的三维建模软件都可以实现3D打印比如我们常见的3Dmax、Maya、Rhino、Zbrush等等一系列3D建模软件我们的切片软件支持模型的格式为STL、OBJ格式，所以大家在保存文件的时候记得保存上述格式今天我为大家演示的3D建模软件是Rhino[图片]Rhino对于初学者来说比较容易上手[图片]这是小编自己制作的模型是一个文创笔架，这是一个完整的3D模型我们要将它打印出来。先保存为STL格式的三维模型。[图片]在另存为中保存为STL或者OBJ格式，小编更习惯保存STL格式。二、切片大家都知道我们在对模型进行打印以前是需要切片的在这里给大家推荐的切片软件是Cura小白小编建议使用Cura.15版本下载地址在我们的文章最下方大师级别人物小编我推荐使用Cura 4.1版本下载地址在我们公众号的主页导入模型到Cura 4.1[图片]调整好参数以后就可以导出进行打印了关于切片软件的参数调整小编会在主页专栏里面会有视频讲解小编在这里就不介绍了三、打印[图片]武汉智厽桌面级3D打印机我们将模型用桌面级FDM打印机打印成型打印机的介绍在我们公众号的主页下方四、成型[图片]打印成型的作品这期的推送就结束了下期我们将推送给大家更多的3D打印作品。

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3D打印是制造业领域的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。近年来，随着工业技术的进步，3D打印技术得到迅速发展并得到媒体的广泛关注。面对众多的3D打印技术，各位小伙伴是不是有点hold不住了？没关系，本篇文章为大家整理十大3D打印技术，用动图的方式生动呈现出其原理，让你快速了解3D打印是怎么回事。文中，给大家分享的是3D打印原理高分子篇和金属篇，主要介绍SLA、CLIP、3DP、PolyJet、FDM五大技术，以及NPJ、SLM、SLS、LMD和EBM五大金属3D打印原理。1、SLA（StereoLithography）SLA即光固化成型技术，指利用紫外光照射液态光敏树脂发生聚合反应，来逐层固化并生成三维实体的成型方式，SLA制备的工件尺度精度高，是商业化的最早3D打印技术。以下是SLA工艺工程：[图片]紫外激光源[图片]光固化反应[图片]逐层扫描成型2、CLIPCLIP即连续液体界面提取技术，是在Carbon 3D公司在SLA技术的基础上开发的具有革命性的3D打印技术，将3D打印的速度提高了100倍！CLIP从底部投影，使光敏树脂固化，不需要固化的部分通过控制氧气，形成死区，抑制光固化反应而保持稳定的液态区域，这样就保证了固化的连续性。[图片]光固化反应[图片]氧气抑制光固化过程[图片]光固化死区演示[图片][图片]CLIP成型过程3、3DP（Three-DimensionalPrinting）3DP即三维打印快速成型技术，其与传统二维喷墨打印接近，从喷头喷出粘结剂（彩色粘结剂可以打印出彩色制件），将平台上的粉末粘结成型，通常用采用石膏粉作为成型材料。3DP技术目前主要应用有两个：全彩3D打印及砂模铸造。以下是Exone公司用3DP技术进行砂模铸造的过程：[图片]粘结剂喷射[图片]加热固化[图片]打印成型[图片]铸造成型4、PolyJetPolyJet即聚合物喷射技术，其成型原理类似3DP技术，但喷射的不是粘合剂而是光固化树脂，喷射完成后通过紫外光照射固化成型。[图片]PolyJet成型原理PolyJet采用阵列式喷头，甚至可以同时喷射不同材料，实现多种材料、多色材料同时打印。[图片]阵列喷头工作过程[图片]PolyJet打印过程5、FDM（FusedDeposition Modeling）FDM即熔融层积技术，利用高温将材料熔化，通过打印头挤出成细丝，在构件平台堆积成型。FDM是最简单也是最常见的3D打印技术，通常应用于桌面级3D打印设备。以下是FDM技术的工作原理：[图片]模型处理[图片]耗材挤出成型[图片]逐层打印过程[图片]去除支撑[图片]表面处理金属3D打印技术可以直接用于金属零件的快速成型制造，具有广阔的工业应用前景，是国内外重点发展的3D打印技术，下面跟大家分享NPJ、SLM、SLS、LMD和EBM五大金属3D打印原理。6.NPJ（Nano Particle Jetting）NPJ技术是以色列公司Xjet最新开发出的金属3D打印成型技术，与普通的激光3D打印成型相比，其使用的是纳米液态金属，以喷墨的方式沉积成型，打印速度比普通激光打印快5倍，且具有优异的精度和表面粗糙度。以下是Xjet设备工作过程：[图片]金属颗粒细化[图片]金属颗粒分布在液滴中[图片]液滴喷射成型过程[图片]液相排出过程[图片]烧结后的制件7.SLM（Selective Laser Melting）SLM即选区激光熔化成型技术，是目前金属3D打印成型中最普遍的技术，采用精细聚焦光斑快速熔化预置金属粉末，直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的零件，得到的制作致密度可达99%以上。激光振镜系统是SLM的关键技术之一，以下是SLM Solution公司的振镜系统工作图：[图片]激光发射[图片]激光传输[图片]扫描振镜[图片]激光扫描熔化[图片]金属粉末熔化过程金属3D打印过程中，由于制件通常较复杂，需要打印支撑材料，制件完成后需要去除支撑，并对制件的表面进行处理。[图片]取出制件[图片]去除支撑[图片]后处理8.SLS（Selective Laser Sintering）SLS即选区激光烧结成型技术，与SLM技术类似，区别是激光功率不同，通常用于高分子聚合物的3D打印成型。以下是SLS制备塑料制件的过程：[图片]模型分层切片[图片][图片]制件的取出[图片]后处理SLS也可用于制造金属或陶瓷零件，但所得到的制件致密度低，且需要经过后期致密化处理才能使用。[图片]SLS制造金属零件9.LMD（Laser Metal Deposition）LMD即激光熔覆成型技术，该技术名称繁多，不同的研究机构独立研究并独立命名，常用的名称包括：LENS, DMD, DLF, LRF等，与SLM最大不同在于，其粉末通过喷嘴聚集到工作台面，与激光汇于一点，粉末熔化冷却后获得堆积的熔覆实体。以下是LENS技术的工作过程：[图片]同轴送粉[图片]构建过程10.EBM（Electron Beam Melting）EBM即电子束熔化技术，其工艺过程与SLM非常相似，区别在于，EBM所使用的能量源为电子束。EBM的电子束输出能量通常比SLM的激光输出功率大一个数量级，扫描速度也远高于SLM，因此EBM在构建过程中，需要对造型台整体进行预热，防止成型过程中温度过大而带来较大的残余应力。以下是EBM工作过程：[图片]整体预热[图片][图片]成型过程[图片]熔化过程中粉末的变化

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去年 3 月，建筑科技公司 ICON 和非营利组织 New Story 在西南偏南上展示了双方合作的第一个 3D 打印房子。时隔一年，两家公司宣布，他们今年将在拉丁美洲一个农郊地区打造一个由 50 间 3D 打印房子组成的社区。[图片]▲ 去年西南偏南上展示的样板，造价 4000 美元，图片来自 archdaily这些房子的墙壁和地板将由「火神 2（Vulcan II）」——高 10 米宽 3 米的机器完成打印，单个房子的打印时间少于一天。随后，New Story 会为房子装设屋顶、窗户和家具，预计总体成本将远低于同类廉价房 7000 美元的门槛。[图片]入住这些房子的屋主，将是该地区部分月收入低于 200 美元的贫困家庭。「我们正在将未来的技术带给最有需要的人」，New Story CEO Brett Hagler 说道。这些当地家庭的工作环境非常糟糕，收入微薄，但由于住房是其雇主提供的资源之一，很多人因此不敢辞职找新工作。而这些新家，有可能成为他们谋取更好工作的底气。[图片]▲ 图片来自 archdaily虽然如此，这并不意味着这些家庭可免费获得房子。未来屋主将根据个人收入，分期付款，据说这些「购房费」将用于支持该社区的持续改进。这批房子将包含几种不同的规划，最终设计方案仍在打磨中。而为了确保项目可正常推进，New Story 并不愿意公开项目的具体选址（据称，这种创新项目带来的关注可能会影响项目进度）。与此同时，在地球的另一边，埃因霍温理工大学（Eindhoven University of Technology）也在努力打造另一个 3D 打印房子组成的社区，但这里的房子和 New Story 想做的有点不同。有了 3D 打印的帮助，团队希望可以突破一般房子方方正正的沉闷设计，打造更形态更流畅的房子，甚至可按设计师和屋主的喜好定制颜色或设计。[图片]▲ 图片来自：Architectural Digest此外，团队还希望在建设后几间房子的时候，可直接借助 3D 打印之便，将各种传感器融入到墙壁中，打造「智能家居」。按计划，团队将依次打印 5 座独立房子，其中第一座为单层住宅，后面四座均为多层住宅，预计将于 2019 年中落成。在项目公开一周后，已经有 20 个客户向负责房地产商询购。[图片]虽然大家都是用 3D 打印技术建造房子，但两个团队却出于截然不同的原因。对于埃因霍温理工大学而言，探索 3D 打印建筑主要是出于荷兰当地缺乏熟手砌砖工，于是乎和当地建筑公司 Van Wijinen 发起了这个名为「里程碑项目」的五年计划。项目将在完成建造这 5 座房子后继续打印其它住宅。相比之下，New Story 在进行拉美的确的项目时，还曾被问及，3D 打印房屋是否会因建造人工需求减少而影响当地就业问题。New Story 的联合创始人 Alexandria Lafci 表示，虽然人手需求的确会减少，但当地人将学会新的技术技能。这也是为什么，自去年在西南偏南亮相以来，他们不仅在优化打印房屋本身，同时也在优化打印的设备，简化操作方式，尽可能让不同地区的本地人能够学懂如何使用。[图片]▲ 图片来自 Solution Plant Hire除了现有项目，负责研发相关打印技术的 ICON 还和开发商 Cielo 合作，用 3D 打印机为德州奥斯汀市的流浪汉打印住房和其它经济适用房。但无论动因如何，两个来自不同国家的团队都是在实验成本更低廉、快捷和环保的建筑方式。如果能在今年看到任意其中一个项目落成，都是 3D 打印行业的胜利和制造业的里程碑。多年来，由于没能对大部分消费者生活造成直接改变，3D 打印从奥巴马口中的「或将颠覆所有产品制造方式」的「天之骄子」到新鲜感不再的「明日黄花」。事实上，虽在 C 端只要少数爱好者仍在使用，但 3D 打印于汽车、航空和医疗等制造业上的表现一直不错。据国际数据公司（IDC）统计，2018 年全球半年度 3D 打印支出复合增长率为 18.4%，预计到 2020 年该市场将达到 230 亿美元。题图来自 Zillow

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无论技术如何变化，或者新的创新如何让人感到眼花缭乱，制造业的基本目标都保持不变：减少意外停机时间，降低成本，消除不必要的浪费等等。幸运的是3D打印（增材制造）正是这种创新技术之一，在实现复杂的功能产品设计和时间节省方面，3D打印有着无与伦比的优势。[图片]穆格3D打印的控制器零件.来源：Moog变化的舞台,不变的工业需求随着3D打印技术和材料的进步，可以使用的材料以及端到端的工作流程软件控制从根本上改变了采用增材制造的方式，一些现有供应商正在创造增材制造领域的专业知识，以便控制自己的供应链，改变他们向客户交付产品的方式。本期，3D科学谷与谷友一同来领略3D打印在应用领域的最新进展。关于3D打印零部件对供应链的意义，我们可以通过一个直观的例子感受一二。拿穆格与微软， ST工程和新西兰航空公司的一个模拟合作举例。新西兰航空公司从新西兰奥克兰驾驶波音777飞往洛杉矶，机舱部件发现受到损坏，这时候空中机组人员通知奥克兰的维修部门。新西兰航空公司的维修部门检查了其零件库存，发现洛杉矶站没有更换零件。这时候新西兰航空公司可以采购这个受损零部件原来的数字模型，由洛杉矶的3D打印机打印出来，然后直接送到机场，飞机降落后，维修团队可以进行维修而不会损失任何正常运行时间或收入。这样的场景 – 与工厂车间内的机器零件的维修替换是一样的逻辑 – 不仅大大减少了获得新零件所需的时间，而且几乎消除了与供应链相关的非价值创造成本，例如包装、运输、仓储、库存管理和海关。节约库存和仓储成本是追求零部件通过增材制造来实现的重要推动力，大约25％的零件成本在仓储环节中。此外，根据3D科学谷的市场观察，拿航空航天行业来说，一架飞机的服役时间长达数十年，在这种情况下，备品备件的保有是耗资巨大的负担，尤其是对于有些已经不在生产的飞机机型来说，由于飞机还在服役，仍然要制造和维持数目庞大的备品备件是一件严重浪费资源的事情。减少材料浪费，减少废旧零件，降低物流带来的碳足迹，3D打印为人类与地球的可持续发展带来了新的空间。另外一个典型的案例，惠普与路虎和维斯塔斯（风力涡轮机制造商）等工业客户合作，探讨如何通过惠普的3D打印技术来推进这些工业用户售后市场的能力。作为试点计划的一部分，惠普通过3D打印技术为其传统打印机的用户打印备件。在一个案例中，惠普用户的办公室打印机HP DesignJet 510打印机即将停产。为了确保打印机的使用寿命更长，惠普正在使用惠普的3D打印来为用户提供零部件。[图片]惠普3D打印的打印机零件.来源：惠普随着试点计划的成功，惠普正在通过其3D打印技术对更多备件进行制造工作。从而以更可持续的方式提供备件，使其更具成本效益，同时最大限度地减少仓储和运输，并提高客户满意度。此外，3D打印所生产的零部件在设计方面还可以获得改进，例如惠普打印机的零部件经过重新设计，可将30个零件的装配减少到仅6个零件。不仅仅是塑料零件，金属零件的备品备件打印也呈上升趋势。但在某些情况下，公司可能希望通过逆向工程来制造不再可用的零件。在这方面苏尔寿做出了表率，苏尔寿是全球领先的泵生产商之一，专为工程、配置和标准泵送解决方案提供各种产品，以及必要的辅助设备。作为泵送解决方案业务的一部分，苏尔寿不仅尝试通过3D打印为旋转设备制造备件。还通过逆向工程使维修商能够根据原始组件制造新零件。[图片]苏尔寿3D打印的砂型模具.来源：苏尔寿苏尔寿通过激光扫描仪和坐标测量机（CMM）来创建精确的三维模型。他们拥有一系列增材制造设备，包括砂型3D打印机。通过砂型3D打印机创建出铸造用模具，再结合铸造与CNC机加工将零部件制造出来。这样的过程通常需要24-48小时，并且可以同时3D打印多个模具。这个过程比使用传统的模具制造技术要快得多。

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[图片]铂力特董事长薛蕾⊙记者乔翔○编辑郭成林铂力特的愿景很简单，就是想让金属3D打印能够“做得出，用得起”，让金属3D打印走进千万家工厂，让企业成为全球领先的增材技术解决方案提供商，为中国增材制造产业发展作贡献。如何做出来？怎样用得起？铂力特“80后”董事长薛蕾告诉记者：“只有站在行业前沿角度做研判，不断加大研发投入实现新的突破，同时不断推敲工艺、装备和材料构成的产品解决方案，时刻思考什么是具有竞争力的、符合经济性以及环境友好性的产品，才能经得起市场的考验。”从早期十几人的科研创业团队，逐渐成长为超六成收入来自高端航天航空客户、产品通过空客公司认证的科技企业，铂力特书写了一个刻苦钻研金属增材制造技术、从理论到实践再到成功产业化的“中国3D打印故事”。在企业愿景的引领下，铂力特创造了有目共睹的成绩。铂力特的业务范围涵盖金属3D打印服务、设备、原材料、工艺设计开发、软件定制化产品等，构建了较为完整的金属3D打印产业生态链，通过持续创新为航空、航天、能源动力、轨道交通、电子、汽车、医疗齿科及模具等行业客户提供服务。成立：背靠顶尖专家团队新技术的研发创新再到产业化，离不开背后雄厚的技术团队支持。于铂力特而言，在工业级金属增材制造(3D打印)领域不断前行的一个重要保障，即拥有顶尖的专家团队和不断以市场为导向持续创新的独立研发团队。薛蕾告诉记者：“我们早期应用技术的创始团队，正是源自任教于西北工业大学的黄卫东教授团队。”据介绍，公司创始团队中的黄卫东教授团队从1995年就开始进行金属增材制造技术研究，是国内外较早开展相关研究的团队之一。对高科技企业而言，时间不等人，公司成立之后的研发工作更是分秒必争。薛蕾表示：“虽然起步时间差不多，但国外同行在产业化方面的确要强于我们。”因此，2012年，即公司成立后的第二年，铂力特就组建了独立研发团队，研发方向包含金属3D打印工艺、材料、设备等方面。独立的研发团队、充足的研发人员，是铂力特得以持续突破技术难关的重要保证。截至2018年末，公司研发人员共116人，占员工总数的26.73%，其中研究生学历及以上人员共61人，占研发人员的52.59%。事实上，薛蕾本人也是铂力特在金属增材制造领域的产业化应用技术的带头人。作为一名“80后”博士，薛蕾曾主持2016年国家重点研发计划(973)项目、2015年工信部工业转型升级项目、2015年国家发改委产业振兴和技术改造项目等，并且在LSF、SLM系列型号设备的相关研究填补了多项国内空白，目前全面负责公司研发方向制定及关键研发项目的实施。对金属增材制造领域相应技术的深刻理解以及在产业化研发道路上的持续深耕，让铂力特在科研方面成绩斐然。2017年，铂力特参与的两项金属增材制造项目分别获国防科学技术进步奖一等奖和二等奖。同年，公司荣获第一届全球3D打印大奖年度OEM奖，这是当年唯一上榜的中国金属3D打印企业。定位：专注增材制造产业生态链“定制化是增材制造主要的应用方向，而全产业的布局使得公司可以从原材料、制造等多个环节入手，更加灵活高效地满足客户多样化的需求。”薛蕾说。近年来，以Stratasys、3D Systems、GE、EOS等为代表的行业巨头正通过自主研发或持续并购等方式，加速布局增材制造产业，以打造完整产业链。相比海外巨头的发展路径，铂力特目前的业务已经涵盖上游材料、中游设备及下游服务全产业链。“增材制造设备是牵动增材制造行业发展的关键。”薛蕾告诉记者，3D打印的核心专利大多被设备厂商掌握，因此在整个产业链中占据主导地位，这些设备生产厂商大多亦提供打印服务业务。行业公认，德国EOS公司是金属和高分子材料工业3D打印的领导者。“早在发展初期，公司就通过代理销售EOS设备掌握了相关设备的使用经验，随着公司自研设备的成功研制并大量投入使用，公司一体化服务优势明显。随着公司发展，代理销售EOS设备更多的是在提供金属3D打印设备及打印服务方案过程中将EOS设备作为解决方案的一部分提供给客户，以满足客户相应需求。”薛蕾说。如何理解代理业务之于铂力特的业务促进作用？薛蕾解释，下游部分客户很可能没有相关的增材制造技术使用经验，但基于行业知名度等原因，客户对于EOS设备可能更加偏向，“因此，铂力特也为客户提供基于铂力特的工艺技术支持的、能在最短时间内熟练使用打印设备的综合解决方案。同时，代理EOS设备也让铂力特在了解客户需求和分享铂力特的使用经验的过程中，加深与客户的沟通合作，持续解决客户在应用方面的问题，亦为公司后续业务拓展带来机会。”薛蕾半开玩笑地说：“做得出，用不起，那意义其实并不大。我们的目标应该是不仅做得出，还要用得起，争取让金属3D打印走进千万家工厂。”从招股书披露的数据来看，报告期内，公司3D打印设备(自研)销售收入已由2016年度的4358.87万元增至2018年的7248.73万元，复合增长率达到28.96%。不仅如此，2016年至2018年，公司向客户销售的定制化产品中由公司自研设备生产的比例逐年提高，分别为22.92%、51.15%、70.62%。优异成绩的背后是扎实的技术支撑。在关键技术指标方面，铂力特在某些方面甚至超越行业巨头。目前，公司针对特定行业分别开发了适用性强的金属增材制造设备，比如针对航空航天的BLT-S300/BLT-S310、BLT-S400系列等，以及针对该领域深度应用的BLT-S500、BLT-S600系列；针对医疗齿科应用的BLT-A100及针对模具应用的BLT-A300等系列设备，并开发了适配该应用的设备参数、支持材料等。“BLT-S300、BLT-S400系列产品，以及BLT-S500、BLT-S600系列产品基本都有EOS的相应对标，横向对比中，我们部分指标，如成形尺寸、预热温度、氧含量控制以及铺粉效率等方面甚至有所超越。”薛蕾自豪地说。至于原材料方面，在薛蕾看来，原材料质量的稳定性是3D打印企业未来能够持续发展的“一个非常重要的环节”。薛蕾接着说，以用量较大的TC4钛合金粉末为例，公司目前建成的粉末生产试验线生产的TC4钛合金粉末对标国际领先的钛合金粉末品牌，在各项性能指标方面基本相当，无明显差异。公司目前自主研发的新型钛合金粉末TiAM1，改善了TC4成形的开裂问题，合金强度和塑性匹配更好，“能有效降低300mm以上的大尺寸复杂结构增材制造过程中的变形、开裂现象”。正是因为公司在金属增材制造原材料领域的不断进步，铂力特也逐渐构建了较为完整的金属3D打印产业生态链。招股书显示，2018年，公司3D打印原材料的收入占比已由2016年的2.52%升至4.02%。发展：攻坚航空航天应用公司3D打印定制化产品销售收入由2016年的6477.59万元增至2018年的12245.14万元，复合增长率达到37.49%。其中，航空航天领域是定制化产品的主要应用方向，2016年至2018年，来自航空航天领域客户的收入占营业收入的比重分别为62.35%、54.32%、62.21%。薛蕾告诉记者，金属3D打印在航空航天领域的应用主要有5个比较显著的优势，包括缩短研发周期、实现复杂结构件、增加使用寿命、增强耐用性以及降低成本。从铂力特的产品系列来看，针对航空、航天领域开发的BLT-S300/BLT-S310系列，是报告期内对公司自主研发设备销售收入贡献最大的机型。数据显示，该机型各报告期收入占当期设备销售收入的比重分别为48.08%、52.67%、42.24%。除此之外，公司的BLT-S500型号、BLT-S600等大型SLM设备也解决了我国大型航空航天精密复杂构件的生产制造瓶颈问题。良好的品质与口碑，也让铂力特收获了众多重量级客户。薛蕾说：“凭借多年来的技术积累，我们在航天航空领域已经与中航工业、航发集团、航天科技、航天科工、空客等国内外下游应用行业龙头企业建立了稳固的合作关系。”据招股书披露，报告期内，公司来自前述一些大型集团下属单位的收入分别为9194.22万元、10867.28万元及17552.04万元，占营收比分别为55.27%、49.41%、60.22%，复合增长率达到38.17%。“铂力特还是目前空客在亚洲的第一个金属3D打印供应商。”谈及去年的合作，薛蕾记忆犹新，“首先是2018年4月，我们与空客合作的A330NEO增材制造零件正式启动，然后到了8月底，我们跟空客(北京)签署A350飞机大型精密零件金属3D打印共同研制协议，计划在2019年交付试验件。”“相关预测显示，航空航天零部件产业产值规模超过1500亿美元，但3D打印应用在其中的份额尚不足1%，未来市场的空间巨大，留给铂力特的想象空间也非常广阔。”薛蕾说。■快问快答上证报：请介绍一下国内增材制造产业的发展情况？薛蕾：国内对于增材制造的研究起步于20世纪90年代，相对欧美等发达国家起步较晚，但后发优势明显，从国内相关专利数量来看，2013年以后，增材制造专利出现快速增长。经过30多年发展，我国增材制造产业已从起步期迈入成长期，已初步形成了以环渤海地区、长三角地区、珠三角地区为核心，中西部地区为补充的产业空间发展格局。上证报：公司的行业地位是怎样的？薛蕾：公司已发展成为国内最具产业化规模的金属增材制造企业，业务覆盖金属增材制造全产业链，产品及服务广泛应用于航空航天、工业机械、能源动力、科研院所、医疗研究、汽车制造、船舶制造及电子工业等领域，尤其是在航空航天领域，公司金属3D打印定制化产品在国内航空航天增材制造金属零部件产品市场占有率较高。上证报：金属增材制造作为一项技术，它的未来发展趋势怎样？薛蕾：金属增材制造技术的发展并不是孤立的，涉及制造工艺、设备、材料、优化设计等各个方面。总的来说，为获得更为广泛的应用，金属增材制造技术都在努力向兼顾高性能、高精度、高效率、低成本、更大的加工尺寸范围和更广泛的材料适用性方向发展，其目的都是为了向直接制造最终功能零件发展。上证报：3D打印在航天航空及国防领域有哪些应用优势？薛蕾：“轻量化”“高强度”“高性能”及“复杂零件集成化”一直是航空航天零部件制造和研发的主要目标。3D打印技术所制造出来的零件能够很好地迎合这些要求，其应用优势主要体现在：可以缩短新型航空航天装备及零部件的研发周期；可以实现复杂结构设计；满足轻量化需求，减少应力集中，增加使用寿命；提升航空航天装备的零部件强度和耐用性；提高材料的利用率，降低制造成本；金属3D打印技术除用于生产制造之外，其在金属高性能零件修复方面的应用价值绝不低于其制造本身。上证报：请谈谈公司所面临的挑战？薛蕾：经过多年的发展，我国增材制造行业已日趋成熟，但整个行业依旧面临部分挑战，主要包括：增材制造专用材料发展滞后，部分设备核心器件依赖进口，行业标准体系尚不健全，产业整体规模偏小、应用广度深度有待提高，协同创新及推进机制有待完善。来源: 上海证券报