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总部位于上海的3D打印高科技公司INTAMSYS，曾在2017年的拉斯维加斯CES展会上发布了可以打印PEEK材料的3D打印机FUNMATHT。在3D打印从消费者市场向企业级专业应用市场开始渗透时，该机器的面世恰逢其时，它解决了3D打印高端应用领域困扰已久的高性能PEEK材料成型问题，极大地拓展了可3D打印高分子材料的种类和应用边界。这次在2017年3月8日-10日上海新国际博览中心举办的TCTASIA展会上，INTAMSYS首次FUNMATHT3D打印机在国内展出。 [图片] FUNMATHT3D打印机的目标客户是医疗器械、航空航天、汽车零部件等行业专业用户以及相关科研院所，可用于特种工程塑料件的研发试制和小批量生产。除了可以打印PEEK，该机器也为其他材料的打印提供了充分的工艺条件，可打印大尺寸的ABS、PC、Nylon等常用工程塑料，彻底解决了这些材料打印的翘边、开裂问题。 [图片] Peek材料具有高达343℃的熔点和高于143℃的玻璃化温度。在超过250℃的高温下使用时，依旧可以表现出卓越的机械强度、韧性、硬度、弯曲强度和扭转强度。该材料还具有优异的耐化学性、极好的绝缘性和抗辐射性。另外，Peek材料自身具有UL94的防火等级。PEEK的突出特点使其能够适用于电子、航空航天、汽车、工业和机械行业的零部件制造。此外，它还可以广泛应用于医疗领域。 [图片] INTAMSYS公司FUNMAT系列机型除FUNMATHT外，还包括FUNMAT、FUNMATPRO和FUNMATPROHT三种机型，本次展会INTAMSYS公司还展出了FUNMATPRO工业应用3D打印机，该机器成型尺寸最大可至460x460x600mm，可满足企业、工厂、医疗等行业专业用户的大尺寸成型需求。

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2017FRC（FIRSTROBOTICSCOMPETITION）世界顶级机器人挑战赛事3月10日在深圳拉开帷幕，全球13个国家和地区、超过4000支由高中生组成的参赛队伍来到深圳参加为期一周的赛事活动，其中不乏人大附中、上海交大附中等国内知名高中参赛。 [图片] 据了解，深圳维示泰克为该赛事唯一指定3D打印整体解决方案提供者以及“团队秀”3D打印奖品供应单位，全程助力参赛队伍随心创做，展现最佳参赛状态。在大家的印象中，FDM3D打印机的打印速度非常慢，现场打印支持大赛是不太现实的，但是维示泰克的高速FDM3D打印机却做到了。 本次大赛维示泰克公司与大赛组织方创新开展“3D打印+机器人+创新教育”的新兴3D打印应用推广模式，由维示泰克全程为来自全球的40多个国际队伍提供课堂同步高速3D打印设备、高速3D打印耗材、在线建模设计以及现场打印服务，能够让参赛队伍在机器人设计制作中展示各队伍个性化特色，同时协助各队伍在比赛过程中快速打印更换损耗的零配件。 [图片] 在FRC大赛中，我们能够看到传说中“高门槛”“难操作”的3D打印技术被各国际参赛队伍轻松自如地进行应用：学生利用简单易用的3D打印建模软件设计个性化队伍标志，为比赛增添不少风采；比赛中因撞击磨损的零配件，维示泰克技术团队快速建模，使用维示泰克课堂同步高速3D打印机在赛程中同步打印修复，使队伍能够快速地投入下一场比赛。在这里，3D打印不仅仅是一项的技术，更是解决实际问题的途径，同时也培养了21世纪人才所需技能，提高了学生的创新思维能力以及创做能力，是现在国家大力推行的创客教育的完美体现。

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[图片] 据福特官方发布消息称，未来福特的赛车挡泥板，进气歧管以及扰流板很快将完全使用3D塑料打印技术生产。 福特称其为业内首家与Stratasys Infinite Build 3-D 打印公司合作生产汽车零部件的汽车公司，且其采用3D打印技术生产的零部件与铸造金属部件相比重量更轻，价格也更加便宜。 房间大小的打印机目前被安装在福特位于迪尔伯恩的科创中心处，而福特也计划将该打印机应用于类似于赛车等小批量生产的车型当中。 福特技术中心负责人Ellen Lee在发言中说到：“与Infinite Build技术公司合作，我们可以打印一些大型的工具，固件和部分零部件，同时也使我们在技术更迭时代能够更好地顺应潮流。” 该设备通过接入数码设计图然后再一一打印单层塑料制品，且打印所需花费的时间最终由零部件的大小决定。 各大车企一直都在不断更新3D打印技术。起初，曾采用3D打印技术来生产原型机按钮，开关和把手，而现在则能够使用3D打印技术生产赛车零部件。这其中就包括美国代托纳原型赛车的进气歧管。此外，福特还将使用该技术来生产部分小批量生产的新车。

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据来自美国华盛顿州立大学（WSU）的消息称，该校研究人员日前成功开发出一种独特的3D制造方法，首次实现了从纳米到厘米尺度快速生成材料结构并能对其进行精确控制，且可用于快速大规模制造，生成的材料结构与天然材料（如，骨头和木材）的结构类似。 [图片] WSU的研究团队使用3D打印技术生成了包含银纳米颗粒的雾状微滴，并将其沉积在指定位置，雾中液体蒸发后，留下的纳米颗粒会形成精细的结构。这种细小的结构与“Tinkertoy”积木的构造类似，多孔、表面积极大且强度很高。 据研究人员介绍，这种方法与非洲沙漠中的一种自然现象类似，沙漠中含硫雾滴会形成被称为“沙漠玫瑰”的花状结晶结构，取得的技术突破可用于轻量化超强材料、催化转化器、超级电容器和生物支架等应用，填补了实现这些应用的关键空白。项研究的成果已经在《Science Advances》期刊上发表 。

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GE董事长兼首席执行官杰夫·伊梅尔特说过“如果你昨晚作为一家工业公司上床睡觉，今天早上你将作为一家软件和分析公司醒来。”的确，数字制造正在席卷全球，而这其中3D打印技术扮演了重要的角色。 或许有一种看法认为3D打印重新热起来了，这场热很快又会过去。在3D科学谷看来，这场热才刚刚开始，而且这场热将成星星之火可以燎原之势，其影响力与持续力将不同凡响，超乎想象！ 由赛道变为赛场，之前在3D打印领域“扑腾”的是年销售额在千万美金级别的企业，而如今行业巨无霸纷纷到场，年销售额千亿美元级别身价的企业呈角逐之势，3D打印市场格局由溪流汇入大海。从千万到千亿，他们为何而来？ 作为正在来临的工业革命，3D打印在制造中所占据的位置在提升，这一现象从全球范围内来看是明显的。包括惠普全球裁员将战略中心“押宝”到3D打印业务板块上，GE、波音、空客纷纷进入3D打印产业化领域。3D打印作为一种生产方式的时代正式到来，开始“入侵”万亿制造业市场。如何抓住机遇？TCT亚洲3D打印展上热点纷呈，本期，3D科学谷与谷友一起来领略工业革命进行时。 [图片] [图片] 星星之火 来自美国，德国，意大利，比利时，英国等超过15个国家及地区的近151家实力雄厚的展商和50多位重量级的演讲嘉宾齐聚在TCT亚洲展的舞台上，标志着TCT亚洲展已逐渐发展成为行业内的国际性盛事。值得一提的是，TCT展会上，有超过50家展商是首次参展，不乏有GE，西门子等工业领军企业加入3D打印这一新兴行业。新老展商都带来了最新的解决方案在TCT亚洲展上进行首发。TCT亚洲展代表着行业的风向标，再次为观众呈现世界前沿的3D打印技术和前沿理念。 [图片] 3D打印领军企业GE、Arcam、Concept Laser、EOS、Renishaw、SLM Solutions、TRUMPF和Sisma带来了全球最新的金属3D打印解决方案；民族企业铂力特、鑫精合、华曙高科、北京隆源、中科煜宸、青岛卓思、信达雅、大族激光、易加三维也呈现其加速工业级金属增材制造的国产化进程的实力； 3D Systems、Stratasys、EnvisionTEC、Materialise、联泰科技、中瑞机电、Raise3D则展示了从原型到制造的转变进程。除了这些耳熟能详的大公司外，GE Additive首次在全球范围参展3D打印专业展览会，展示其打造增材制造生态圈的认真态度。 [图片] 除了行业领先品牌展示最新的3D打印设备、耗材、解决方案以及各种用于产品设计、开发和制造的扫描、数字化和检测软件的辅助科技以外，同期举办的TCT亚洲峰会及研讨会针对航空航天、工业、医疗三大板块共设15个分论坛，近60场演讲，无一不围绕3D打印技术的突破来展开。德国弗朗霍夫生产技术研究所(IPT) 战略开发顾问Axel Demmer先生、 韩国3D打印研究院的执行董事姜旼澈先生、德国航空航天中心技术南区副总裁Kaj Führer先生、 英国萨里大学（洛克希德·马丁专项课题）的Emma Ryan女士、 芬兰国家技术研究中心(VTT)的研究员Erin Komi女士、 GE Additive业务开发Rob Griggs先生、 通用电气航空集团工程部中国区总经理王鹏先生、中国空间设计研究院张啸雨先生、西北工业大学的黄卫东教授、霍尼韦尔中国有限公司涡轮增压设计经理田辉柏、 美敦力上海创新中心首席材料工程师耿芳女士等大咖逐一发表演说，分享案例与经验。其中，3D科学谷为TCT亚洲峰会独家战略合作媒体。 [图片] [图片] 可以燎原 事实当前的不少设备已经真正意义上进入到工业级别的应用领域的，速度比原来快很多，精度可以匹敌传统工艺，最重要的是3D打印边际成本对产品的复杂性不敏感，这为产品的重塑带来了巨大的想像空间。 那么3D打印的燎原之势从何说起？让我们通过GE的几大宣言来感受迎面袭来的工业革命。 宣言一：版图征战 进入到2016年,GE将增材制造版图扩张至金属3D打印设备领域，发起了对两大著名金属3D打印设备厂商Arcam AB和Concept Laser的收购，Arcam公司的3D打印技术为电子束熔融技术（EBM），Concept Laser的技术为选择性激光熔化（SLM）。Arcam的3D打印技术可打印铝钛（TiAl）合金这种轻量化的难加工材料。 [图片] 看一下上面的GE全球增材制造版图：应用与研发呼应，航空与能源呼应，制造工厂与上游设备呼应，GE俨然形成了庞大的增材制造内部生态系统。然而，GE却表示这远远不够，GE never stop。 宣言二：为增材制造而设计 GE的工程师们发现发动机中几乎一半的结构都可以通过3D打印技术进行重新制造，而使用3D打印技术制造这些零部件并非是对原有的设计进行复制，而是在设计上将原来的方案推倒重来。项目组所取得的成绩是将发动机原有的900个独立零件优化减少至16个，然后再通过3D打印设备完成制造，3D打印的部件重量降低40%，制造成本降低60%。在这次尝试当中，GE并没有与外部的供应商进行合作，而在过去完成一项发动机制造的任务需要10-15个供应商。 [图片] 与此同时，GE组建了另一团队进行全新涡轮螺旋桨发动机（ATP）的研发。这一次，GE使用了增材制造技术思路来重新设计发动机，发动机零件个数由原来的855个零件减少至12个，这样简洁的发动机设计和增材制造技术使发动机重量得以降低，燃油的消耗量降幅达20%，发动机的动力提升了10%，研发周期缩短了三分之一。 [图片] 宣言三：1万台 就市场占有率最高的金属3D打印公司EOS来说，其近几年的年销售量在400台左右，后起之秀Concept Laser的年销售量在200台左右。GE发表了他们要在10年内生产1万台3D打印机的声明，无疑GE的1万台并不是指当前现有的市场，而是正在打开的制造业市场。 [图片] GE的管理层表示，长期来看增材制造技术的市场潜力是巨大的，高达760亿美元。GE的增材制造工程师相信，终有一天人们可以通过增材制造方式按需生产产品或零部件，这种新的制造模式将替代大规模生产的传统供应链。 [图片] 宣言四：数字线程 GE认为数字线程将成为3D打印与工业制造结合的一大特征。 [图片] 提到数字线程就不得不提到GE Predix, Predix是什么？GE 认为你可以把它想象成为谷歌的安卓系统或苹果的iOS系统平台。大家可以基于这个平台开发新的应用软件，还可以下载软件来上网、美拍、听最喜欢的音乐、收发邮件……让生活更为便利。 Predix是与它们相似的一个软件平台，只不过它不是安装在手机上的，它隐藏在庞大数据中心的大门后面，连接着以“数据湖泊”系统形式存储的逾300万次飞行数据和其它形式存储的大数据。和安卓和iOS运行系统一样，Predix是一个精装的房子，有一整套软件服务来协助开发者迅速开发适用于工业环境的软件应用。 Predix是这样一个软件平台。它能够方便我们分析大数据、远程监控机器，并为机器之间建立沟通的桥梁。如果没有Predix这个平台，每一次编写应用程序就要从零开始，但事实上，很多工业互联网的应用都拥有相同的基础服务，而Predix可以直接提供这些服务，大大提升应用软件的开发效率，为用户更快地带来价值。

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航空工业在上个世纪80年代就开始使用增材制造技术，之前增材制造在航空制造业只扮演了做快速原型的小角色。最近的发展趋势是，这一技术将在整个航空航天产业链占据战略性的地位。 包括波音、空客、Lockheed Martin, 霍尼韦尔以及普惠都做出了表率行动。 新一代飞行器不断向高性能、高可靠性、长寿命、低成本方向发展，越来越多地采用整体结构，零件趋向复杂化、大型化，从而推动了增材制造技术的发展与应用。增材制造技术从零件的三维CAD 模型出发，无需模具，直接制造零件，可以大大降低成本，缩短研制周期，是满足现代飞行器快速低成本研制的重要手段，同时也是满足航空航天超规格、复杂金属结构制造的关键技术之一。 电子束熔丝沉积成形 电子束熔丝沉积技术又称为电子束自由成形制造技术(Electron Beam Freeform Fabrication，EBF3)。在真空环境中，高能量密度的电子束轰击金属表面形成熔池，金属丝材通过送丝装置送入熔池并熔化，同时熔池按照预先规划的路径运动，金属材料逐层凝固堆积，形成致密的冶金结合，直至制造出金属零件或毛坯。 电子束熔丝沉积快速成形技术具有一些独特的优点，主要表现在以下几个方面： (1)沉积效率高。电子束可以很容易实现数10kW 大功率输出，可以在较高功率下达到很高的沉积速率(15kg/h)，对于大型金属结构的成形，电子束熔丝沉积成形速度优势十分明显。 (2)真空环境有利于零件的保护。电子束熔丝沉积成形在10-3Pa真空坏境中进行，能有效避免空气中有害杂质(氧、氮、氢等)在高温状态下混入金属零件，非常适合钛、铝等活性金属的加工。 (3)内部质量好。电子束是“体”热源，熔池相对较深，能够消除层间未熔合现象;同时，利用电子束扫描对熔池进行旋转搅拌，可以明显减少气孔等缺陷。电子束熔丝沉积成形的钛合金零件，其超声波探伤内部质量可以达到AA 级。 (4)可实现多功能加工。电子束输出功率可在较宽的范围内调整，并可通过电磁场实现对束流运动方式及聚焦的灵活控制，可实现高频率复杂扫描运动。利用面扫描技术，能够实现大面积预热及缓冷，利用多束流分束加工技术，可以实现多束流同时工作，在同一台设备上，既可以实现熔丝沉积成形，也可以实现深熔焊接。利用电子束的多功能加工技术，可以根据零件的结构形式以及使役性能要求，采取多种加工技术组合，实现多种工艺协同优化设计制造，以实现成本效益的最优化。 [图片] 美国麻省理工学院的V.R.Dave等人最早提出该技术并试制了Inconel 718 合金涡轮盘。2002年，美国航空航天局(NASA)兰利研究中心的K.M. Taminger 等人提出了EBF3 技术，重点开展了微重力条件下的成形技术研究。同一时期，在海军、空军、国防部等机构支持下，美国Sciaky 公司联合Lockheed Martin、Boeing 公司等也在同时期合作开展了研究，主要致力于大型航空金属零件的制造。成形钛合金时，最大成形速度可达18kg/h，力学性能满足AMS4999 标准要求。Lockheed Martin 公司选定了F-35 飞机的襟副翼梁准备用电子束熔丝沉积成形代替锻造，预期零件成本降低30%~60%。据报道，装有电子束熔丝沉积成形钛合金零件的F-35 飞机已于2013 年初试飞。2007 年美国CTC公司领导了一个综合小组，针对海军无人战斗机计划，制定了“无人战机金属制造技术提升计划”(N-UCASMetallic Manufacturing Technology Transition Program)，选定电子束熔丝沉积成形技术作为未来大型结构低成本高效制造的方案。目标是将无人机金属结构的重量和成本降低35%。 [图片] 图片：Sciaky制造的零件 中航工业北京航空制造工程研究所于2006年开始电子束熔丝沉积成形技术研究工作，开发了电子束熔丝沉积成形设备。开发的最大的电子束成形设备真空室46m3，有效加工范围1.5m×0.8m×3m，5 轴联动，双通道送丝。在此基础上，研究了TC4、TA15、TC11、TC18、TC21 等钛合金以及A100超高强度钢的力学性能，研制了大量钛合金零件和试验件。2012 年，采用电子束熔丝成形制造的钛合金零件在国内飞机结构上率先实现了装机应用。 [图片] 图片：中航工业北京航空制造工程研究的电子束熔丝沉积成形设备 激光直接沉积增材成形 激光直接沉积技术是在快速原型技术和激光熔覆技术的基础上发展起来的一种先进制造技术。该技术是基于离散/ 堆积原理，通过对零件的三维CAD 模型进行分层处理，获得各层截面的二维轮廓信息并生成加工路径，在惰性气体保护环境中，以高能量密度的激光作为热源，按照预定的加工路径，将同步送进的粉末或丝材逐层熔化堆积，从而实现金属零件的直接制造与修复。 [图片] 激光直接沉积技术的特点如下：(1)无需模具;(2)适于难加工金属材料制备;(3)精度较高，可实现复杂零件近净成形;(4)内部组织细小均匀，力学性能优异;(5)可制备梯度材料;(6)可实现损伤零件的快速修复;(7)加工柔性高，能够实现多品种、变批量零件制造的快速转换。 在我国，西安铂力特的LSF设备就是这类技术的代表。除此之外，典型企业还有美国的OPTOMEC公司，法国BeAM公司，德国通快以及专为CNC机床公司提供增材制造包的HYBRID公司。 激光直接沉积技术是20世纪90 年代首先从美国发展起来的。1995 年，美国Sandia 国家实验室开发出了直接由激光束逐层熔化金属粉末来制造致密金属零件的快速近净成形技术。此后，Sandia 国家实验室利用LENS 技术针对镍基高温合金、钛合金、奥氏体不锈钢、工具钢、钨等多种金属材料开展了大量的成形工艺研究。1997 年，Optomec Design 公司获得了LENS 技术的商用化许可，推出了激光直接沉积成套装备。1995 年，美国国防部高级研究计划署和海军研究所联合出资，由约翰霍普金斯大学、宾州州立大学和MTS 公司共同开发一项名为“钛合金的柔性制造技术”的项目，目标是利用大功率CO2 激光器实现大尺寸钛合金零件的制造。基于这一项目的研究成果，1997 年MTS 公司出资与约翰霍普金斯大学、宾州州立大学合作成立了AeroMet 公司。为了提高沉积效率并生产大型钛合金零件，AeroMet 公司采用14~18kW 大功率CO2 激光器和3.0m×3.0m×1.2m大型加工舱室，Ti-6Al-4V合金的沉积速率达1~2kg/h。AeroMet 公司获得了美国军方及三大美国军机制造商波音、洛克希德·马丁、格鲁曼公司的资助，开展了飞机机身钛合金结构件的激光直接沉积技术研究，先后完成了激光直接沉积钛合金结构件的性能考核和技术标准制定，并于2002 年在世界上率先实现激光直接沉积Ti-6Al-4V 钛合金次承力构件在F/A-18 等飞机上的装机应用。 自“十五”开始，在国家自然科学基金委员会、国家863 计划、国家973 计划、总装预研计划等国家主要科技研究计划资助下，北京航空航天大学、西北工业大学、中航工业北京航空制造工程研究所等国内多个研究机构开展了激光直接沉积工艺研究、力学性能控制、成套装备研发及工程应用关键技术攻关，并取得了较大进展。 C919大客翼身组合体大部段中的关键零部件钛合金上、下翼缘条是由西安铂力特激光成形技术有限公司使用金属增材制造技术(3D打印)所制造，上、下翼缘条中最大尺寸3070mm，最大重量196kg的左上缘条，仅用25天即完成交付，大大缩短了航空关键零部件的研发周期，实现了航空核心制造技术上一次新的突破。 电子束选区熔化成形 电子束选区熔化技术是指电子束在偏转线圈驱动下按预先规划的路径扫描，熔化预先铺放的金属粉末;完成一个层面的扫描后，工作舱下降一层高度，铺粉器重新铺放一层粉末，如此反复进行，层层堆积，直到制造出需要的金属零件，整个加工过程均处于10-2Pa 以上的真空环境中，能有效避免空气中有害杂质的影响。 电子束选区熔化技术特点如下： (1)真空工作环境，能避免空气中杂质混入材料。 (2)电子束扫描控制依靠电磁场，无机械运动，可靠性高，控制灵活，反应速度快。 (3)成形速度快，可达60cm3/h，是激光选区熔化的数倍。 (4)可利用电子束扫描、束流参数实时调节控制零件表面温度，减少缺陷与变形。 (5)良好的控温性能使其能够加工TiAl 等金属间化合物材料。 (6)尺寸精度可达±0.1mm，表面粗糙度约在R a15~50 之间，基本近净成形。 (7)真空环境下成形，无需消耗保护气体，仅消耗电能及不多的阴极材料，且未熔化的金属粉末可循环使用，因此可降低生产成本。 (8)可加工钛合金、铜合金、钴基合金、镍基合金、钢等材料。 电子束选区熔化技术源于20世纪90 年代初期的瑞典，瑞典Chalmers 工业大学与Arcam 公司合作开发了电子束选区熔化快速成形(Electron BeamMelting，EBM)技术，并以CAD-to-Metal 申请了专利。2003 年，Arcam 公司独立开发了EBM设备。目前以制造EBM 设备为主，产品已成系列，兼顾成形技术开发。美国、日本、英国、德国、意大利等许多研究机构、工厂、大学从该公司购置了EBM 设备，在航空、航天、医疗、汽车、艺术造型等不同领域开展研究，其中，生物医学植入物方面的研究较为成熟。近年来，在航空航天领域的应用也迅速兴起，美国波音公司、Synergeering group 公司、CalRAM 公司、意大利Avio 公司等针对火箭发动机喷管、承力支座、起落架零件、发动机叶片等开展了大量研究，有的已批量应用，材料主要铜合金、Ti6Al4V、TiAl 合金等。由于材料对电子束能量的吸收率高且稳定，因此，电子束选区熔化技术可以加工一些特殊合金材料。 电子束选区熔化技术可用于航空发动机或导弹用小型发动机多联叶片、整体叶盘、机匣、增压涡轮、散热器、飞行器筋板结构、支座、吊耳、框梁、起落架结构的制造，其共同特点是结构复杂，用传统方法加工困难，甚至无法加工。其局限在于只能加工小型零件。目前世界上最大的电子束选区熔化设备是Arcam 公司的A2XX 型设备有效加工范围为φ 350mm×380mm。 清华大学在国内较早开展了相关研究，并开发了装备。近年来，西北有色金属研究总院、中科院金属研究所、北京航空航天大学、北京艾康仪诚等单位利用Arcam 公司生产的设备开展了研究，涉及多孔材料、医学应用等领域。自2007 年以来，在航空支撑及国防预研基金等项目支持下，中航工业北京航空制造工程研究所针对航空应用开展了钛合金、TiAl 合金的研究。开发了电子束精确扫描技术、精密铺粉技术、数据处理软件等装备核心技术。针对飞行器结构轻量化需求，重点研究了钛合金的力学性能及空间点阵结构的承载性能和变形失效行为，目前正进行飞机复杂钛合金接头及TiAl 叶片的电子束选区熔化制造技术研究， 激光选区熔化增材成形技术 激光选区熔化成形技术原理与电子束选区熔化技术类似，通过把零件3D 模型沿一定方向离散成一系列有序的微米量级薄层，以激光为热源，逐层熔化金属粉末，直接制造零件。利用该技术可以制造出传统方法无法加工的任意形状的复杂结构，如轻质点阵夹芯结构、空间曲面多孔结构、复杂型腔流道结构等。在航空、航天领域，可用于制造火箭发动机燃料喷嘴、航空发动机超冷叶片、小型发动机整体叶轮、轻质接头等，同时还可用于船舶、兵器、核能、电子器件、医学植入等各个领域，具有广泛的应用前景。相较于电子束选区熔化技术，激光选区熔化由于所使用的粉末尺寸小，因此具有很高的尺寸精度和表面质量。 激光选区熔化增材成形技术由激光选区烧结技术发展而来。20 世纪80 年代以来，经历了低熔点非金属粉末烧结、低熔点包覆高熔点金属粉末烧结、高熔点金属粉末直接熔化成形等阶段。激光选区烧结成形主要用于蜡模、砂模等制造，为精密铸造提供模型。这种原型表面粗糙，疏松多孔，还需要经过高温重熔或渗金属填补孔隙等以后才能使用。随着激光技术的发展以及高亮度光纤激光器出现，国内外金属激光选区熔化增材成形技术发展突飞猛进。近几年来，英国、德国、法国、美国、瑞典等国外发达国家先后开GH4169、AlSi10Mg、CoCr、TC4 等合金金属复杂结构的激光选区熔化增成形设备，并开展应用基础研究。国外著名R-R、GE、P&W、MTU、Boeing、EADS、Airbus 等航空航天武器装备已利用此技术开发商业化的金属零部件。 需要关注的方面 增材制造技术以其与传统去除成形和受迫成形完全不同的理念迅速发展成了制造技术领域新的战略方向。金属零件的高能束流增材制造在航空航天领域的研究和应用也越来越广泛，在先进制造技术发展的同时，也促进了结构设计思想的解放和提升，两者的相互促进必将对未来飞行器制造技术领域造成深刻影响。随着我国综合国力的发展，包括航空在内的国防武器装备的开发逐渐加速，增材制造技术迎来了高速发展的阶段，未来的应用前景十分广阔。但目前实际应用还比较少，尚处于技术成长期，为了推进技术的应用和发展，需要关注以下几个方面。 (1)内部质量和力学性能的均匀性、稳定性和可靠性。由于高能束流增材制造过程集材料制备和零件成形于一体，零件的尺寸、形状、摆放位置、热参数、加工路径等对内部缺陷和组织的形成具有重要影响，每个零件的形成过程都具有一定的特殊性，因此，需要经过多批次、大量的试验考核，确定并固化从材料、成形到后处理的各个技术环节，以实现零件性能的稳定性。 (2)与用户的充分沟通，形成独立的标准。增材制造技术实现过程不同于传统的制造技术，其制备的零件性能也与传统的锻件、铸件有明显差异，不能完全用传统技术的评价方法对增材制造技术进行评定。通过沟通让用户充分了解增材制造技术的优缺点，获得用户对产品性能的具体要求并有针对性的进行满足，形成针对增材制造的零件质量评价标准，对于促进增材制造技术的应用十分重要。 (3)成本、效益的兼顾。并非所有的零件都适于采用增材制造方法，在进行应用技术开发时，需要选择合适的应用对象。综合考虑成本、效益与周期等因素，在航空领域，适宜采用高能束流增材制造技术加工的零件种类主要有复杂形状结构、超规格结构、需要快速研制的结构以及可明显降低成本的结构等。 作为补充，根据市场研究，近几年国内在以金属丝为原材料的加工工艺上出现了更多的设备制造厂商，包括武汉天昱、西安智熔。 面向未来 由于增材制造所具有的极大灵活性，未来的飞机设计可以实现极大的优化，更加仿生力学的结构。市场研究机构SmarTECH曾经从4个角度来探索3D打印技术如何推动航空航天制造技术的发展。包括缩短交货期、减轻零件重量、降低生产和运营成本、有利于环境保护。 - 增材制造在新的零件和备品备件制造方面对于缩短交货期有着显著的优点。航空专家认为比传统方式缩短80%的制造时间，同时还可以显著提高零部件的性能。 -将来增材制造方式可以显著改变目前航空零部件的库存状态。把设计图纸输入到打印机就可以快速制造出零部件将大大降低航空零部件的库存。 -商用飞机的使用寿命在30年，而维护和保养飞机的原制造设备是非常昂贵的。根据空客，通过增材制造技术，测试和替换零部件可以在2周内完成，这些零件可以被快速运到需要维修的飞机所在地，省时省力的帮助飞机重新起飞。 -另外，不再需要保有大量的零部件以防飞机有维修需求，这些大量的零部件的生产也是十分昂贵和浪费资源的。当然，对于旧的机型，尤其是数据丢失的型号，保有原来的零部件还是需要的。 更多挑战 除了技术层面，增材制造在未来十年航空航天的需求与挑战还很多，包括： -当前的飞机制造商并不了解增材制造设备，也很难提出对设备如何升级的要求，下一步飞机制造商需要更多的参与到增材制造设备的开发中来。 -增材制造设备厂商必须提高做工程的能力和提升材料专业度。当前增材制造设备厂商缺乏开发高端航空航天零部件的能力，缺乏开发质量跟踪和控制设备的能力。增材制造设备厂商不能局限于做设备制造，而应该发展围绕着增材制造、增材制造材料一系列的系统服务商的能力。 -增材制造设备厂商需要开源设备材料，虽然接受其他的材料会带来竞争，但灵活性提高了才能使得航空航天制造商开发更多的应用。开源设备材料也会使得设备本身更容易受市场欢迎。 -软件之间需要更好的衔接。目前脱节的地方很多，使得做出一个完整的零件过程变得磕磕绊绊，这不利于行业的绩效。 -需要集成控制系统到增材制造设备里。目前市场上很少有系统的工具来监测和跟踪增材制造的过程，这导致需要大量的测试件，而且需要昂贵的后处理。目前Sigma Labs正在试图开发这样的系统。 主体内容来自：作者巩水利，中航工业北京航空制造工程研究所

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去年，跨国公司GE收购了德国3D打印公司Concept Laser的75%股权，并计划在未来几年内获得全部所有权。现在，GE似乎正在加大对Concept Laser的投资，因为其宣布将对后者进行大幅度扩张。这一扩展计划将包括为Concept Laser建立一个更大的总部，增加其员工基础和支持团队，以及大量投资下一代增材制造设备和材料。 [图片] 在物理增长方面，GE准备对Concept Laser在德国Lichtenfels的总部进行大规模扩建。根据GE宣称，新总部将扩大到包括制造、产品开发、测试和管理的空间。hew HQ的建筑概念目前正处于定稿阶段。 GE表示，它已经将Concept Laser的员工人数从200人增加到244人，并计划在2018年初进一步将其增加到350至400人之间。据报道，该公司主要招聘更多的工程师和技术人员。来自公司的声明说：“Concept Laser正在加强其在美国和德国的现场服务运营，并在生产、质量控制、开发和测试等领域增加工程师。” 据了解，Concept Laser由Frank和Kerstin Herzog于2000年创立，是金属3D打印技术的知名和开拓性开发商。该公司以其创新的LaserCUSING技术而闻名，该公司还在全球拥有广泛的经销商和代理商网络。 [图片] “几年来，Concept Laser发展迅速，在全球3D打印行业中树立了良好的声誉，”Frank Herzog说。“GE使我们能够扩展我们的基础设施，为我们的业务带来更强大的流程和更多的资源。我们的重点是将我们的机器发展成熟，并应用额外的资源，以提高客户响应能力，以及不断改进我们的产品。” 目前，GE和Concept Laser正在合作开展一些项目。首先，Concept Laser与GE添加技术中心(ATC)合作，帮助确定金属3D打印可用于大规模制造复杂金属部件的领域，包括GE航空喷气发动机的零部件。 [图片] 正如Herzog所言：“ATC是Concept Laser的一个关键部分。我们多年来一直是机床和材料的制造商，但ATC正在为我们提供产品和材料认证过程的新见解，因为GE是这种技术的最终用户。通过学习，我们将加快发展进程。” 目前，两家公司也在一起努力开发新的增材制造技术，以帮助推动航空航天、汽车等行业的发展。 在收购Concept Laser的75%股权之前，GE对德国AM公司SLM进行了一次失败竞标。尽管受到挫折，GE还是收购了Concept Laser和瑞典增材制造公司Arcam AB。

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“问渠那得清如许，为有源头活水来”是黄文华最喜欢的诗句，他这样解释道：“做人只有以开明宽阔的胸襟，接受各种思想、各类知识，方能才思不断，新水长流。”作为南方医科大学基础医学院院长、博士生导师，黄文华长期从事医学3D打印、数字医学、临床应用解剖学等相关研究，他始终以饱满的热情对待自己的科研事业，勇于探索、推陈出新，收获了多项研究成果。 在多年的科研道路上，黄文华曾获首届“中国青年解剖科学家奖”，他还是人体解剖学全国重点学科学术带头人，担任广东省医学3D打印应用转化工程技术研究中心主任，南方医科大学医学3D打印研究所所长。 师承前贤，为数字医学不懈奋斗 黄文华师从著名解剖学家、“中国数字人之父”钟世镇院士。钟院士是中国现代临床解剖学奠基人，中国数字人和数字医学领域的开拓者。钟院士经常这样告诫自己的学生：“现在能够依靠个人努力取得重大成就越来越难，更多需要团队和他人的帮助，总要有人甘当配角。”这种“配角人生”的精神深深地影响着黄文华，他时刻以恩师的话勉励自己。他说：“医学基础研究离不开临床的实际需求，我们所做的工作只是更好地为临床服务，做好‘临床’的配角。” 博士期间黄文华有幸加入钟院士的团队，见证了“中国数字人”的横空出世，这一壮举使中国成为了继美国、韩国之后第三个拥有数字化可视人数据的国家。在钟院士的谆谆教导下，黄文华坚定了基础服务临床的指导原则，以临床应用为主结合数字医学新型技术的科研路线。在团队的共同努力下，南方医科大学解剖学科建设取得一系列突出成果，2007年黄文华作为《中国数字化虚拟人体若干关键技术研究》项目的参与者，荣获了国家科技进步二等奖。 继往开来，在3D打印技术领域大显身手 黄文华在3D打印技术领域积累了众多经验，获取了相当大的成绩。他现任中国临床解剖学专业委员会副主任委员，广东省解剖学学会常务理事，广东省3D产业创新联盟副理事长，中国3D打印技术产业联盟生物医学会理事，中国医药生物技术协会医学3D打印技术分会主任委员，SICOT中国部数字骨科学会副主任委员，中华医学会数字骨科组副组长，中华医学会显微外科学分会委员，《中国临床解剖学杂志》《中华显微外科杂志》编委。 黄文华介绍道：“3D打印技术的来临，将媲美电脑时代的兴起。目前，3D打印技术的应用领域越来越广泛，作为一项具有开创性意义的技术，3D打印技术也将给医疗行业带来深远的影响。” 3D打印技术作为一种新型制作工艺，它与医学的结合已成为科技界的一股新兴潮流，黄文华从中看到了巨大的潜力和广阔的发展前景。基于虚拟仿真的数字医学研究与3D打印技术具有天然的亲和力。但是不管模型重建的再逼真，它也只能在电脑中实现、观察，而仿真手术却能为患者进行个性化的手术规划。在实际诊疗中，如何确保个性化实施极为重要。而3D打印技术的兴起给予了黄文华更为宽广的施展空间。 例如，与广西贵港市人民医院合作开展的3D打印技术辅助的踇甲瓣优化设计在拇指精准重建中的应用，借助3D打印技术，可实现供区皮瓣的最优化设计，最大程度上降低了外科重建过程中不必要的供区损伤，从而提高外科重建的临床效果。该项技术在广西多家医院推广获得广西医药卫生适宜技术推广奖一等奖、广西科学技术进步一等奖，并在中华医学会手外科分会举办的学习班上进行了专项推广。而在次年，合作开展的“3D打印技术在骨科修复重建中的基础与临床研究”再次获广西医药卫生适宜技术推广一等奖。“基础与临床的紧密合作是一种双赢模式”，基于以上，通过大量的临床案例积累和整理，对3D打印技术在骨科临床疾病治疗中的具体运用进行总结，编撰出了国内第一本与3D打印有关的骨科临床应用专著——《3D骨科学》。 [图片] 第四届世界3D打印技术产业大会现场（图片来源） 精心打造科研平台，推进3D打印技术应用于实践 随着医学3D打印应用研究的深入，一些问题也逐渐显现出来。对于临床一线工作者，缺乏相关知识背景基础，而且在繁重的医务工作中，也无暇亲力亲为，技术壁垒、硬件设施制约着其发展。而且，理工等相关学科的交叉融会，对于科技人员也提出了更高的要求。 基于以上情况，黄文华带领团队根据临床实际应用的需求，构建了以数字医学、医学3D打印、生物力学等技术为代表的“医学3D打印技术创新平台”，依托解剖国家重点学科，建设了“南方医科大学医学3D打印研究所”、“广东省医学3D打印应用转化工程技术研究中心”等，致力于推进高新科技的医学转化应用。 具体来说，就是通过“临床需求—服务平台—临床应用”的双向联动机制，面向临床医疗服务机构及器械企业提供第三方医学数字化设计、3D打印精准制造等技术服务，有效的突破了数字化技术应用的瓶颈，使医学3D打印技术服务落到临床应用的实处，通过源自临床多样化的医疗需求，有效形成了可持续创新的3D打印应用机制。目前，这一成果已在全省范围为多家医疗机构提供技术服务，受到业内人士一致好评。如，参与设计并协助南方医科大学第三附属医院成功实施了世界首例“髋臼骨折3D打印腹腔镜辅助下内固定术”，通过术前虚拟仿真及手术规划，并借助3D打印仿真骨折模型于体外进行手术预演，在腹腔镜辅助下成功完成髋臼骨折固定手术，并取得良好的临床治疗效果，这一成功的案例在中央台及地方台均有报道。 深入钻研，聚力高端核心技术产品应用转化 说起医学3D打印技术的发展现状，黄文华娓娓道来：“现在的医学3D打印技术创新应用多集中在形态学阶段，成型的模型更多的只能用于体外观察和简单的协助操作，并不具备可植入性及生物功能特性。”对于医学3D打印的应用前景，黄文华认为还有很大的空间去挖掘。他目前的工作重心即为针对医学3D打印关键技术，聚力高端核心技术产品应用转化。 具体来说，就是利用学科优势资源，依托广东省医学生物力学重点实验室，开展基于生物力学测试的新型医疗器械创新设计。如“股骨颈骨折治疗动力加压锁定板”“一种刚度可控的骨肿瘤缺损修复植入体设计和成型方法”“一种个体化骨骼模型的解剖型接骨板的设计及成型方法”，以上研究均申请了相关发明专利。同时，黄文华还与常州华森、佛山安齿等企业合作，在金属3D打印植入体的个性化设计、形态拓扑优化、表面处理、力学性能优化等方面进行了研究，对解剖基础研究应用产业化进行了初步探索。 在医学教学方面的应用潜力也是十分巨大的。他说：由于大体资源的受限，寻求复制标本的新技术已被提上了科研日程。3D打印与数字医学结合，以数字仿真人体为蓝本，可以有效解决目前国内医学教育大体资源不足的问题。如，南方医科大学生命博物馆铸型标本堪称艺术精品，但其制作周期长、工艺复杂，而且保存不易，更受限于标本来源。如果将模型数字化就可进行永久保存，而通过3D打印技术就能实现批量复制，从根本上解决这一问题。在针对解剖医学教育模型的初步探索中，黄文华带领团队与上海光韵达医疗联合进行了产业化开发合作，争取在产学研方面取得更大的成就。 博学多才，拓展3D打印技术应用范围 青，取之于蓝而青于蓝;冰，水为之而寒于水。作为一名知识渊博、谦虚谨慎的科学家，黄文华在科学的世界不断汲取知识和力量，让自己的科研人生越来越充实，内心越来越强大。他不畏艰险、挑战难题、超越自我，获得了一个又一个令人瞩目的成绩。他先后主持和参与国家自然基金重大仪器专项、国家863计划和其他省市级课题40余项，累计在研经费4000多万元。他还曾赴美国、新西兰、韩国、新加坡、香港、澳门、台湾等国家和地区学习和交流，获取先进经验，让自己的研究更加深入。 黄文华对自己的科研事业有着永不枯竭的动力，他说：“3D打印技术将成为改变未来世界新的创造性科技，它在医学领域的应用蕴含着无限可能，这些可能性是推动我们不断探索、勇于前行的力量源泉。”让我们共同期待黄文华和他的团队引领大家尽快走向医学3D打印应用新时代。

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全球技术巨头西门子在今天首先实现了3D打印应用领域的又一新的突破，因为它用3D打印方法生产了安装在核电站的零部件。这代表了3D打印技术在核电部门的重大突破，这是因为其使用的部件必须达到极高的安全性和可靠性标准。 [图片] 位于斯洛文尼亚的Krsko核电站是此次突破发生的地点。用于防火泵的直径108mm的叶轮由西门子工程专家团队亲自3D打印并成功安装，3D打印部件替代了较旧的叶轮，为工厂的防火系统提供了保障。 据了解，该工厂自1981年以来一直运行，对于原来的零件，制造它的公司已不再生产。然而，在3D打印技术的帮助下，该零件的虚拟副本被创建，随后在位于瑞典Finspang的西门子增材制造设施中使用3D打印机打印。该增材制造项目代号为Perun。 [图片] 这种其他过时部件的重建是核工业的一个有希望的发展，并且可以适用于所有行业的老设施，显示出3D打印延长其使用寿命的潜力。逆向工程可以用于这样的情况，当原始设计难以或不可能获得，并且3D打印技术允许实现设施的整个预期寿命。Krsko的情况就是如此，该工厂现在能够运行比最初预测更长的时间。 核电所涉及的巨大风险意味着对工业的安全和质量的要求是非常严格的。根据欧洲核安全监管机构小组的排名，Krsko的工厂是欧洲最安全的工厂之一。因此，3D打印部件经过持续几个月的广泛测试以确定其适用性，然后在Krsko以及独立设施进行，并且材料测试包括部件的CT扫描。测试结果表明，替换部件的材料性能优于其非3D打印原件。西门子发电服务部门首席执行官Tim Holt表示，“Krsko核电厂的这一成就是我们如何以真正重要的方式影响能源行业的数字化转型和数据驱动能力的另一个例子。”除了提高部件质量，他强调3D打印的方式不仅缩短了生产时间，而且还提供了另一个巨大优势。 Krsko的工厂为斯洛文尼亚提供了超过四分之一的电力和为克罗地亚提供超过15%的电力，它已经与西门子合作了十多年。大多数情况下，西门子的工作一直是为无核方面提供服务，如为涡轮机和发电机设备提供服务和修改。现在，该公司正在研究3D打印技术可以用于生产部件的方式。 [图片] 自2009年以来，西门子在Finspang的增材制造设施一直在推进3D技术的制造，其他能源行业已经从他们的创新中大大受益。例如，用于燃气轮机的3D打印部件可以将交货时间减少约50%，开发时间缩短75%。捷克共和国布尔诺的一家发电厂自2016年6月起开始使用西门子为其燃气轮机生产的3D打印燃烧器部件。这是行业中同类产品中的第一个，它已经实现了1600个等效运行小时，不会导致任何强制停机。 [图片] 在Krsko的最新发展是3D打印行业的一个非常有前途的标志。3D打印技术满足如此高的质量和安全标准的能力展示了其对所有行业的巨大潜力，并进一步奠定了其作为未来西门子成为制造主要公司的地位。

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近日，德克萨斯A＆M大学研究人员开展了一项帮助残疾人的项目，即使用3D打印技术为各种消费品制造盲文标签。机械工程系的本科生在助理教授Tanil Ozkan博士的带领下，正在努力为洗发水或罐装西红柿等日常消费品大规模生产粘性标签，其产品细节印刷在盲文中，允许美国视觉障碍人群获得与其他正常人相同的信息。 据Ozkan称，由于所涉及的额外成本和美国市场目前的动态，迄今为止，消费品的分销商不愿在其产品标签上标注额外信息。虽然已经研究出了3D打印技术作为产生这些标签的方式，但是直到现在，在制造过程中使用的标准聚合物是不可靠的。现在，Ozkan的团队率先采用了一种新方法，可以打印更耐用的标签，以更可靠的方式贴在包装上。 [图片] 该项目建立在大学研究生以前创建的一个“非接触传感器技术”基础之上。该软件生成虚拟表面，从而基于诸如表面曲率和产品与其标签之间的高度差来确定用于3D打印操作的理想处理参数。随后的3D打印标签，利用这种技术，是一个更适合他们的产品。Ozkan的团队继续开发自己的便携式3D打印机，该打印机是专门为制作盲文标签而设计的。3D打印机运行的软件能够根据用户确定的字体大小生成盲文字符，并将其打印在标签上，这是现有3D打印技术难以成功执行的程序。 值得一提的是，该技术大大降低了以这种方式使用3D打印所需的专业水平，Ozkan希望这一突破将继续以其他方式使更广泛的视力受损人群受益。“如果我们将这项技术与便携式3D打印机相结合，那么它可以被带到学校、疗养院和公共图书馆，在那里我们社会的盲人和视力受损的人群将会获得大大的好处。”他说。 [图片] 先在，Ozkan和他的团队也在开展另一个项目，希望能够为消费品行业带去积极的变化。他们提出了一种指示物品到期日期的新方法，所有人都可以看到，包括视障者。它使用特殊类型的聚合物，包裹在凝胶中，用于产品的包装上。聚合物的颜色和渗透性将随时间改变，因此视觉受损者将能够通过触摸确定物品的剩余保存期限，而其他消费者将能够通过视觉准确判断。据悉，Ozkan希望将他的团队的工作介绍给负责盲文标准化和公共卫生的监管机构，提高对无障碍问题的认识，并提出视觉障碍消费者未来如何更好地融入市场的方法。 Ozkan赞扬德克萨斯A＆M大学的学生所做的贡献：“我们的学生对这些技术非常了解和感兴趣，这将有助于帮助所有需要它的人，”此外，教授补充道：“任何一种产品开发或创新，总是会出现各种各样的问题。当你开始学习事物并获得更多的经验时，你就会变得愈发自信。在许多情况下，应该打破规则，因为年轻人需要去创新。”3D打印盲文标签肯定会为残疾人和消费者带来更光明的未来，3D打印技术再次展示了未来的发展方向。