盘点2016年国内填补市场空白的3D打印创新技术
即将告别2016，进入2017，2017年本站会坚持通过贴近行业应用的方式追踪技术发展趋势与商业模式创新趋势。2017年一定是3D打印发展关键年，而立足2016年，我们又有什么样的资本来迎接2017年的市场机遇呢？在此，特选出3D打印领域填补市场空白的创新技术，希望在2017年，有更多的科研力量投入到3D打印领域的创新中，有更多的社会力量来关注这些坚毅前行的研究工作者，为创新加油！
—以下排名不分名次顺序—
铂力特
创新一：光栅-钨
钨材料的硬度高，脆性大，导电性差，机加工困难，采用传统的减材制造工艺难以成形形状复杂的零件。且钨材料的熔点在金属中最高，熔点高达3400℃，是典型的难熔金属，成形更加困难。
图片：光栅，材料：钨，尺寸：87mm×20mm×20mm，重量：296g，
成形时间：3h，来源：铂力特
铂力特经过多次研究试验，研制出专门针对难熔金属和高导热高反射金属的专用3D打印装备BLT-S300T，有效地解决了以上问题，打印出了钨合金零件，并且工艺参数稳定，成形良好。该零件整体采用薄壁结构，最小壁厚仅0.1mm。
创新二：复杂流道的尾喷管-铜
选区激光熔化（SLM）技术是以激光作为热源，铜材料属于高导热、高反射金属，在激光熔化过程吸收率低，因此成形效率低、冶金质量难控制。铂力特通过大量的试验，研制出专门针对难熔金属和高导热、高反射金属的专用3D打印设备BLT-S300T，有效地解决了以上问题，成功制备出铜材料零件——铜合金尾喷管。
图片：尾喷管，原材料：铜，尺寸：φ210mm×295mm，重量：2.6kg，
来源：铂力特
该零件的内外壁之间设计了50条随形冷却流道，增大冷却接触表面积，降低温度达到快速冷却的效果，有效提高了零件的工作温度。该零件是国内首件大尺寸选区激光熔化铜合金尾喷管，突破了铜材料的激光成形技术，实现了复杂流道的铜材料制造工艺。
西安交通大学
创新三：结构电子产品三维空间的任意排布
在结构电子产品制造领域，美国Optomec公司通过气溶胶喷射3D打印技术已被应用在小批量产品的生产中，使用该技术3D打印的曲面共形天线或在眼镜上直接印制AR电子设备就是其中颇具代表性的应用。
西安交通大学使用的导线打印材料可以有三种不同形态，包括铜锡合金、银锡合金、锡铅合金这样的低熔点金属丝，纳米银离子凝胶溶液、导电高分子水凝胶的导电墨水，以及铝粉、铜粉等金属粉末。基体的3D打印材料则为ABS、PLA、PEEK绝缘性高分子丝材。
在打印时首先通过基体3D打印材料和打印头完成基体部分的3D打印，然后切换为导线材料的打印头，从而进行导线部分的3D打印。无论是使用以上所说的三种导线材料中的哪一种材料，导线材料都将通过打印头沉积3D打印的基体结构中。
在完成一层基体结构和导线的打印之后，工作台将下降一个分层厚度，重复打印基材和打印导线的打印过程，直到打印完全部基体结构和导线得到结构电子。
创新四：采用多束激光辅助控温3D打印定向晶零件
逐渐成熟的3D打印技术为这些关键的零部件的制造提供了一种新的技术方案，在制造工艺和制造精度上都有了极大的改善和进步。但是，这种技术也存在着一些缺陷，例如在金属打印时，由于存在较大的温度梯度，金属难以持续稳定地生长，难以获得品相良好的柱晶或单晶组织，因而得到的零部件的性能和特性受到极大的影响。
西安交通大学克服现有技术中存在的问题，提供一种采用多束激光辅助控温3D打印定向晶零件的装置及方法，通过增加辅助控温光源，利于零件的金属晶体定向生长，能够得到连续的柱晶或单晶组织。
通过设置激光器和扫描器，形成主激光光束和若干束辅助激光光束，能够形成多束混合同步扫描的激光，通过辅助激光光束调整成形过程中熔池的温度梯度方向，改变熔池等温面曲率半径偏转方向，使其与组织生长方向夹角小于设定值，就可以很好地形成定向凝固柱晶组织；同时主激光光束和辅助激光光束配合可改变温度梯度大小，降低打印层温度梯度，确保金属晶体可以连续稳定的生长，控制定向凝固柱晶间距尺寸，得到性能优良的定向凝固柱晶或单晶组织。
南京航空航天大学
创新五：铝基纳米复合材料
南京航空航天大学提供一种基于SLM成形的铝基纳米复合材料，用于激光增材技术领域，有效的解决铝基纳米复合材料在激光增材过程中工艺性能与力学性能不匹配、增强颗粒分布不均匀以及陶瓷相与基材相之间润湿性较差的问题，使得所获得的产品具备良好的界面结合以及优异的力学性能。
南京航空航天大学对于铝基纳米复合材料的加工是在高纯氩气保护气氛环境中进行的。加工过程中，加工参数和粉体性能是影响激光最终成形件的两个最主要因素。从粉体成分角度考虑，稀土元素和陶瓷颗粒的添加必然会增强铝合金粉体对激光的吸收率，从而可保证在的激光功率下熔池具有充足的液相量。一方面，添加的陶瓷相其粒径大小、密度以及质量分数均会影响到激光吸收率。另一方面，激光成形工艺参数同样会显著影响到铝基纳米复合材料成形过程中熔池的热动力学特性以及随后的显微组织和性能。
南京航空航天大学通过优化SLM成形中有效体能量密度来控制获得良好的成形质量，有效体能量密度的作用体现在对激光加工中熔池的稳定性、温度场、流场以及伴随的激光显微组织结构的影响，综合的反映了粉体物性和加工参数这两者对SLM加工过程的影响。南京航空航天大学的制造工艺所形成的熔池具有很好的稳定性，成形件表面具有光滑并呈现出波纹状的熔道轨迹，同时几乎看不到球化效应并获得近全致密的结构。显微组织分析表明增强颗粒得到均匀的弥散分布，基体晶粒细小并呈胞状结构生长。
(责任编辑：admin)
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