开篇见闻

中国3D金属打印这些年

随着科学技术的不断发展和进步，中国在3d打印技术方面也逐渐走出了一条高效、可靠、自主研发的道路。在金属3d打印领域中，中国的技术水平已经逐渐达到了国际先进水平，取得了许多重要的成果和突破。在金属3d打印领域中，中国的技术研发和应用已经逐渐跻身于世界前列，其实力和成果备受称赞。近日，有消息称，美国某著名跨国企业曾多次向中国厂商求购其金属3d打印机，但却被多次拒绝。

年，中国第一个高侧壁比高难复杂结构的钛合金精密零件成功制造。年，中国第一个采用金属3d打印技术制造的民用飞机部件对外发售。这些成果的取得证明，中国在3D金属打印技术方面已经取得了不小的成就。在技术上，中国的3D金属打印技术已经达到了世界先进水平。例如，年，中国太空工程室与中国科学技术大学合作开发的新型3D金属打印机成功研制，该机型可以制造出更为复杂和高质量的金属构件，且生产效率提升了%以上。

（文章内容来源于网络）

在工业制造、航空航天、医疗器械等领域中，金属3d打印技术应用广泛，能够降低生产成本、提高产品质量，从而进一步推动技术的进步和发展。金属3d打印技术可实现任意复杂度的设计，通过数字cad模型，“一键式”快速制造，这为工业产品的制造和创新注入了强大的动力。特别是对于制造难度大，材料稀缺或者需求量小的产品来说，3d打印技术更是具有无可替代的优势。同时，在国防建设中，3D金属打印技术也有着重要的应用前景。我国的航空航天事业正在快速发展，对于装备部件的创新，有着非常迫切的需求。而金属3d打印技术，能够制造出高精度、复杂度高、尺寸巨大的航空航天部件，具备了很大的应用潜力。

当然，虽然前景很好，但还是存在着很多制约因素的：

首先，我国的金属3d打印技术对原材料要求非常高，对材料的研发和应用还不足。这对于我国在金属3d打印技术领域的发展带来了不小的影响。其次，我国在金属3d打印机生产方面还存在一定的技术缺陷和生产规模偏小的问题。目前，我国的金属3d打印机生产企业数量还不够多，技术和规模都需要进一步提升。最后，在金属3d打印技术的市场推广方面，我国还面临一系列的挑战和问题。

技术新发展

高效率打造军舰

近日，亨廷顿英格尔斯工业公司宣布，纽波特纽斯造船厂已获准在建造航空母舰、潜艇和其他海军海上系统平台时使用3D打印部件或其它潜在部件。目前，三艘杰拉尔德·R·福特级航空母舰以及哥伦比亚级和弗吉尼亚级潜艇正在NNS建造，预计将在未来10年内全部交付。

根据亨廷顿英格尔斯工业公司发言人托德·科里略（ToddCorillo）的说法：“虽然目前还不确定在建造和大修期间采用3D打印技术制作的不锈钢部件究竟可以节省多少时间和成本，但总体而言，3D打印是一种具有成本效益且能够提高生产效率的方式。”

最近，美国海军已批准在新的福特级“企业”号航母上使用3D打印的特定门铰链。使用传统铸造方法制作特定门铰链的各种零件通常需要五到六个月的时间，但采用3D打印技术只需要在不到2个月的时间内便能完成生产。为了将3D打印引入造船厂，NNS已为此付出了15年以上时间。该技术于年10月首次获得批准，当时美国海军海洋系统司令部宣布，将在NNS建造的哈里·S·杜鲁门号航空母舰上安装一个3D打印的原型金属排水管，并于年完成3D打印的管道组件安装。

可穿戴纤维

3D打印柔性丝得到应用

是纺织物的基础。随着能够作为传感器、驱动器或能量存储、收集器的先进纤维材料的发展，制造先进的功能性织物成为可能。研究表明，纤维也可用于泵送流体。

流体致动是软性机器人技术的基础，也是可穿戴技术的关键方向之一。目前，缺乏可以简单地集成到纺织品中的主动流体泵，这限制了很多柔性可穿戴医疗设备的开发。这是由于，传统的刚性流体泵，具有较大噪音和振动，并不适合集成到可穿戴的功能性织物中。为了解决以上挑战，瑞士洛桑联邦理工学院的专家学者共同报告了一种可拉伸纤维形式的流体泵。这项研究利用可伸缩纤维形式的流体泵将压力源直接集成到纺织品中，实现了无线可穿戴流体控制，扩展了纤维的应用范围。

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在这项研究中，科研团队使用复志科技的Raise3DE2FFF/FDM3D打印设备创建了纤维流体泵。研究团队研制的纤维流体泵由连续的螺旋电极嵌入薄弹性管壁中组成，并通过电荷注入电流电动力学静默地产生压力。每米纤维可以产生千帕斯卡的压力，流量可达每分钟55毫升，相当于每千克15瓦特的功率密度。设计自由度的优点是相当大的，研究团队通过可穿戴触觉、机械活性织物和热调节织物的演示来说明这一点。

据介绍，此次研究引进了Raise3D复志科技的FFF/FDM3D打印机—E2，纤维流体泵的加工过程，看上去非常简单，但功能实现却着实不简单。作为一种柔性且可拉伸的管子，该纤维流体泵的直径是毫米级别的，可以在没有任何部件移动或振动的情况下产生连续的流体流动。

为了满足实际应用的要求，可穿戴储能器件必须在不同的形变（如拉伸、弯曲、扭曲和折叠）条件下保持优秀的机械性及稳定性。3D打印技术可以快速准确的构建多种复杂的结构，为各种器件提供定制化服务，极大程度上满足可穿戴储能器件在尺寸、结构、性能以及一体化集成的要求。由于其高拉伸性和出色的回弹力，聚氨酯(polyurethane,PU)弹性体被广泛用于各种3D打印技术中。

将纤维流体泵应用于新型可穿戴技术中，无疑是令人兴奋的，3D打印技术将在可穿戴设备的生产上扮演重要的角色。但是，其应用前景并非仅限于此。据科研学者介绍，流体泵可以让在极端温度环境或治疗环境中工作的人通过衣服循环冷热液体，以帮助控制炎症；对于那些希望优化运动表现的人来说，也是福音。

轻量化的未来

3D打印铝材料

铝和铝合金被认为是增材制造发展到大批量生产应用的下一阶段最有潜力的材料之一。这主要是由于与钛合金等轻量化金属相比，铝具有出色的机械性能和低廉的价格。然而，增材制造铝基零件的工业化应用仍有很长的一段路要走，这是因为铝材3D打印面临的几个固有挑战仍未得到有效解决。

铝3D打印的一个早期挑战是，几乎所有用于增材制造的铝合金最初都是为铸造应用而开发的。事实上，迄今为止增材制造中最常用的铝合金是AlSi10Mg：一种时效强化铝合金，具有良好的硬度，强度和动态韧性，传统上用作铸造合金。由AlSi10Mg制成的粉末通常用于增材制造，并且最终组件具有高耐腐蚀性，低密度和高机械强度。

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随着金属开发商和制造商引入更多增材制造专用铝和铝合金材料，金属3D打印行业将持续取得增长。今天，尽管铝增材制造的应用潜力在很大程度上仍未开发，但它在某些领域正在取得进展。Scalmalloy是专门为航空航天应用开发的，并具有满足苛刻应用环境的特性。铝镁钪粉末合金具有较高的强度重量比，良好的延展性和耐腐蚀性。与拓扑优化结合使用，该材料可以提供轻量化、高性能的飞机部件。还值得一提的是，早在年，APWORKS就使用这种铝合金打造了一款3D打印摩托车LightRider。

铝合金在工业领域也有无数的应用，包括热交换器和散热器的生产。澳大利亚增材制造公司ConfluxTechnology展示了如何使用增材制造和铝合金生产更高效的热交换器。该公司展示了使用EOSMD打印机和EOS的AlSi3Mg材料制造的10D打印热交换器。现在获得专利的热交换器在一系列行业中具有各种应用，包括航空航天，汽车，石油和天然气，化学加工和微处理器冷却。而说到大幅面铝打印零件，迄今为止最大的是由MELD制造公司生产的。这家美国公司使用其独特的摩擦固结3D打印工艺，通过使用现成的铝条打印一个十英尺（3.05米）直径的铝筒来展示其露天能力的可扩展性。

金属粉末3D打印

最关键的还是安全

从实际制造角度来说，金属3D打印的每个阶段都会产生不同的污染源（或物质）进而会造成特定的危害。金属3D打印用的金属粉末，粒径分布通常为几十微米，可被吸入肺或肺泡。对于低密度的钛、铝及其合金都是反应性金属，风险尤其大，必须受到粉尘浓度的特定限制；其他金属粉末，如钢或其他含镍合金，则被危险物质指令分类为致癌、致突变和生殖毒性材料。对粉末颗粒的长期接触和吸入会给操作人员身体健康带来一定隐患。

不仅如此，在组件的打印过程中危险同样存在，熔化过程产生的废气除一部分会被带入过滤系统，仍可能有一部分被排出到打印系统的外置空间，从而造成室内环境的污染。随同废气的排出，一部分惰性气体如氮气尤其是氩气，也是风险的来源。设备的维护过程，如过滤系统的清洁，其中的粉尘、灰烬比金属颗粒更加细小，若处理不当，很可能会因为成分的稳定性问题发生火灾甚至爆炸。

基于对SLM工艺过程的整体评估，德国Bayreuth大学开发并评估了粉末防护的特定方案，其重点在于安全防护反应性材料Ti6AlV4。为减少危害而采取的保护措施由STOP原则确定优先级顺序，实施策略要基于流程、地点以及员工保护等关键因素。

金属粉末的处理必须格外小心，并且在可能的情况下，应在保护性气氛中进行。目前，全封闭的工艺流程正在被设备制造商所重视，以SLMSolutions为代表的金属打印机品牌商从粉末的灌装、清理甚至中途加装等所有流程均实现了全封闭操作，这种空间分割或封装最大程度的减少了粉尘的暴露和危害。在这种情况下，3D打印手套箱就成为了一种优先的设备选择。

（大型金属3D打印手套箱）

3D打印安全保护

3D打印技术作为一项前沿性、先导性非常强的新兴技术，对传统制造业的工艺改造和新材料的广泛应用具有颠覆性的意义和作用。我们制造的3D打印手套箱（增材制造保护手套箱）针对航空航天特殊零部件的加工所需要的环境而设计的：3D打印设备一般采用送粉成型或铺粉成型两种，每种成型设备其需要的手套箱设计要求不同，为此需要啊根据不同需求来设计手套箱提供可靠的解决方案。

金属3D打印惰性气体保护系统是一套高性能、高品质的自动吸收水、氧分子的超级净化防护手套箱，提供一个纯化工作环境需求的密闭循环工作系统，可以满足特定清洁要求应用的1ppm的O2和H2O惰性的氛围环境。实现了将选择性激光溶化装置本体放置在一密封箱体内，该密闭箱体与多级粉尘手机装置和风循环装置形成闭环，氩气在该闭环内循环，系统中的气氛水含量达到小于1PPM指标，氧含量达到小于1PPM指标，实现超高纯工作气氛的环境，加工的产品可直接应用，减少再处理环节，是一套满足科研开发而设计的经济型循环净化系统。

（大型金属3D打印手套箱）

技术优势

●解决3D打印手套箱大体积密封的可靠性。

●解决3D打印手套箱信号线及动力线高度集成进箱密封防干扰问题。

●解决3D打印手套箱工作时烟尘净化问题及过滤器更换周期及寿命问题。

●人性化专业化设计，箱体外形美观，箱体上大型门的密封性极好，开启方便简单。

●解3D打印手套箱送粉器送粉进气或铺粉设备镜头吹气与手套箱箱体压力控制。

更多金属3D打印安全保护技术

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