近几年，3D打印、机器人、可穿戴设备、VR、无人机等概念风靡全球。其中3D打印技术被认为将引领新一轮工业革命。而现实也是如此，3D打印技术已经在工业制造领域取得广泛应用，特别是在汽车、航空航天、医疗等领域。金属3D打印作为金属制造的关键技术，目前主要采用激光光源。为此，激光技术和3D打印技术开始更加紧密的融合。接下来，领略2016年以来，激光3D打印领域的一些进展：

1、台湾建成首座6千瓦高功率激光金属沉积3D打印试制平台

日前，台湾工业技术研究院（简称工研院）建成台湾岛内第一座6000瓦高功率的激光金属沉积（LMD）3D打印试制平台，并结合6家全金属厂商成立“激光披覆表处试制联盟”，用绿色增材制造工艺提升效率及产品竞争力。　工研院激光与积层制造科技中心主任曹芳海表示，激光金属沉积（Laser Metal Deposition）3D打印可利用铁材、钴基、镍基合金、碳化钨等金属粉末在金属工件上披覆强化、修补再生或直接制造，此种3D打印因打印速度快，解决传统加工耗时或困难的问题，可大幅降低制造成本与时程。



为此，工研院在台湾经济部科专支持下已成功开发出LMD同轴送粉及送线式激光金属沉积加工头，也于工研院六甲院区建置国内首座LMD 3D打印试制平台，与国内最高功率的6000瓦激光源，结合机械手臂与国内CNC五轴机台，提供从设计、模拟分析、复合制程与整合验证的完整金属3D打印解决方案。这个“激光表面处理产应用群聚”未来将引入工研院激光金属沉积3D打印试制平台创新制程技术，让台湾产业在激光金属沉积3D打印的加工优势催化下，改变完全以机械加工的制造思维，进而带动数字化制造以及大规模定制化的市场成长。

2、武汉光电国家实验室造出世界最大激光3D打印装备　

近日，由武汉光电国家实验室（筹）完成的“大型金属零件高效激光选区熔化增材制造关键技术与装备（俗称激光3D打印技术）”顺利通过了湖北省科技厅成果鉴定。深度融合了信息技术和制造技术等特征的激光3D打印技术，由4台激光器同时扫描，为目前世界上效率和尺寸最大的高精度金属零件激光3D打印装备。

该装备攻克了多重技术难题，解决了航空航天复杂精密金属零件在材料结构功能一体化及减重等“卡脖子”关键技术难题，实现了复杂金属零件的高精度成形、提高成形效率、缩短装备研制周期等目的。　

据了解， 华中科技大学武汉光电国家实验室教授曾晓雁领导的激光先进制造研究团队，在国家863和自然科学基金项目等资助下，经过十年的长期努力，在SLM成形理论、工艺和装备等诸多方面取得了重要成果，特别是突破了SLM成形难以高效制备大尺寸金属零件等瓶颈。此前，我国在SLM技术领域与国际先进水平相比有较大差距，大部分装备依赖进口。

项目率先在国际上提出并研制出成形体积为500×500×530mm3的4光束大尺寸SLM增材制造装备，它由4台500W光纤激光器4台振镜分区同时扫描成形，成形效率和尺寸迄今为止同类设备中世界最大。　

此外，项目还攻克了多光束无缝拼接、4象限加工重合区制造质量控制等众多技术难题，实现了大型复杂金属零件的高效率、高精度、高性能成形。首次在SLM装备中引入双向铺粉技术，其成形效率高出同类装备的20-40%，标志着我国自主研制的SLM成形技术与装备达到了国际先进水平，所研制的零件不仅大大缩短了产品的研制周期，简化了工序，更重要的是将结构-功能一体化，获得性能优良的、轻质的零件。

3、Concept Laser将为空客批量3D打印航空钛金属零部件

据悉，德国飞机零配件制造商Premium Aerotec公司已正式采用 3D 打印技术为空客公司批量生产钛金属零部件。而且为保证该项的顺利进行，空客子公司在德国北部弗里斯兰德的瓦勒尔分厂新建了一座生产车间，专门来进行钛金属零件的增材制造。与此同时，Premium Aerotec公司还与Concept Laser有限公司签署相关合作协议，特定Concept Laser为其机械设备及工厂技术的金牌提供商。3D金属打印工业批量生产正在加速。在空客公司的大笔投资下，Premium Aerotec公司已开始采用增材制造技术进行产品的批量生产。

4、霍尼韦尔制造公司携手密苏里科技大学研究金属3D打印技术　

日前，来自密苏里科技大学（Missouri University of Science and Technology）的一群研究人员正在与霍尼韦尔联邦制造&技术（Honeywell Federal Manufacturing & Technologies）公司合作对基于金属粉末床的选择性激光熔融（SLM）技术进行材料分析。密苏里科技大学智能系统中心主任Ming Leu教授领导了这个项目，参与该项目的还包括该项目的其它7位教授。　“

该技术的一个主要优点是它能够最大限度地缩短产品制造时间。”Leu教授说：“相对于传统方法，它有很大的优势。使用金属增材制造，您可以制造出那些具有非常复杂几何特征和内部结构的零部件。这种零部件使用传统方法是无法完成的。”



使用霍尼韦尔为此合作项目购买并安装在Toomey Hall的设备，Leu和他的同事们有四个研究目标：预测3D打印金属部件的属性、控制微观结构以实现所需的属性、使粉末的重复使用达到最大化、增加产品可持续性。　

据了解，这个为期五年的项目总共获得了650万美元的资金支持，其中500万美元为人员开支和其他费用，还有150万美元为霍尼韦尔公司购买、租借和放置在密苏里科技的设备。该项目包括五项任务：粉末特征描述、材料属性描述方法、材料性质、温度对材料属性的影响、微观结构和机械性能的控制、以及与增材制造有关的化学。不锈钢304 L将是他们一开始使用的生成材料。

5、美国3D打印超声速发动机燃烧室测试成功　

美国军工巨头Orbital ATK对外公布，该公司在美国航空航天局(NASA)Langley研究中心成功测试了3D打印高超音速发动机燃烧室。结果证明，该3D打印高超音速发动机燃烧室不仅达到甚至超过了所有性能要求，而且也创造了同类设备中可承受最长持续时间推进风洞测试纪录，标志着超音速航空技术更进一步。　

3D打印的超音速发动机燃烧室，也被称为超燃冲压发动机燃烧室，是一项最具挑战性的推进系统部件，因为必须保持在非常动荡的环境下燃烧室内部稳定燃烧。所以这项测试十分严格，为了真正测试Orbital ATK的3D打印原型，系统模拟了长达20天的各种高温超声速飞行条件，其中包括最长时间的推进风洞试验的记录。

据报道，这个成功通过测试的推进系统部件是通过粉末床融合制造(PBF)制造，这项技术也被称为选择性激光融化(SLM)技术。从本质上讲，金属3D打印技术如SLM技术允许复杂的几何形状和组件的构建，以前需要多个零件组装而成的部件，通过金属3D打印技术可以简化成单一的，具有经济与成本效益的组件，在不影响强度或其他机械性能。

6、俄国大学和北航大联合展开激光技术和增材制造研发　

喀山国家研究型技术大学与北京航空航天大学签订伙伴关系协定后，俄方大学校长阿尔贝特·吉利穆季诺夫向“卫星”新闻通讯社表示，两所大学将在激光和增材制造技术领域进行联合研发。　

吉利穆季诺夫介绍称：“我们计划进行联合科研项目。俄罗斯基础研究基金会与中国的合作基金联合宣布对俄罗斯与中国研究工作组所进行联合资助竞赛。我提议申请联合研发激光和增材制造技术项目。”　

吉利穆季诺夫说：“大学间的合作是工业中的捷径。中国的大学与中国航空、汽车、造船工业关系密切。与他们建立联系，就可以进入任何工业领域。中国取得了很大的成绩，从他们那里可以学到很多。”　

他指出：“中国对我们也很感兴趣，我们的院校在飞机、直升机、发动机制造等方面很强大。中国现在非常积极地发展这些领域。最让他们感兴趣的发动机制造。”　

7、美国科学家颠覆金属3D打印方法
众所周知的是目前主流的金属3D打印采用的是激光或者电子束烧结技术，使用高能量的激光或者电子束扫描金属粉末床，使金属粉末熔化然后粘结在一起冷却成型进而逐层打印。然而，近日美国西北大学的一个科研团队开发出了一种全新的金属3D打印方法，可以说完全颠覆了以往的技术，它完全摒弃了激光或者电子束，而是采用了一种特质液体油墨和常见的熔炉分两步进行，第一步的成形方法和常见的FDM非常类似。

首先，科研团队发明了一种混合了金属粉末、溶剂和弹性体粘结剂(一种医学领域经常会用到的聚合物)的特殊油墨，这种油墨可以在室温条件下直接用喷嘴挤出瞬间凝固，而其中因为使用了弹性体粘结剂，所以在这一阶段打印出的3D对象可以高度折叠或弯曲成更加复杂的结构，并且可以高达数百层厚而不至于坍塌，研发人员称之为“Green body”。



第二步则是将已经形成的“Green body”放在普通熔炉内进行烧结，金属粉末经过加热则会融化永久的粘结在一起。

负责该项目的材料科学和工程师Ramille Shah表示：“我们所使用的这种方式极大的扩展了3D打印结构，而且材料能够根据用户的需求进行灵活打印。尽管将金属3D打印分成了打印和烧结两个步骤，看似变得复杂，但是事实上这种方式突破了传统桎梏，让我们用更轻松的步骤来实现目标。”

我们知道传统激光、电子束烧结虽然能形成极强的金属3D结构，但其成本高昂且耗时，而像一种中控的零部件使用这种方法还有一些限制，其次，用激光逐层加热的方法会在不同的区域产生加热和冷却的应力，破坏打印对象的微观结构。而使用这种新方法，在熔炉内进行加热确保了均匀的温度和致密结构烧结，不会产生翘曲和开裂。

并且，在这种新方法中，可以一次使用多个挤出喷嘴，以更快速度打印出高达数米的3D结构，唯一的限制可能就是熔炉的尺寸了。

据悉，这种工艺还可以打印一些金属氧化物，像铁锈粉，利用氢将它们还原成纯金属，使用铁锈粉的好处是，铁锈粉比纯铁更轻、更稳定，更安全，更重要的是成本大大降低了。

注明：来源Laser.ofweek.com

近几年，3D打印、机器人、可穿戴设备、VR、无人机等概念风靡全球。其中3D打印技术被认为将引领新一轮工业革命。而现实也是如此，3D打印技术已经在工业制造领域取得广泛应用，特别是在汽车、航空航天、医疗等领域。金属3D打印作为金属制造的关键技术，目前主要采用激光光源。为此，激光技术和3D打印技术开始更加紧密的融合。接下来，领略2016年以来，激光3D打印领域的一些进展：

1、台湾建成首座6千瓦高功率激光金属沉积3D打印试制平台

日前，台湾工业技术研究院（简称工研院）建成台湾岛内第一座6000瓦高功率的激光金属沉积（LMD）3D打印试制平台，并结合6家全金属厂商成立“激光披覆表处试制联盟”，用绿色增材制造工艺提升效率及产品竞争力。　工研院激光与积层制造科技中心主任曹芳海表示，激光金属沉积（Laser Metal Deposition）3D打印可利用铁材、钴基、镍基合金、碳化钨等金属粉末在金属工件上披覆强化、修补再生或直接制造，此种3D打印因打印速度快，解决传统加工耗时或困难的问题，可大幅降低制造成本与时程。



为此，工研院在台湾经济部科专支持下已成功开发出LMD同轴送粉及送线式激光金属沉积加工头，也于工研院六甲院区建置国内首座LMD 3D打印试制平台，与国内最高功率的6000瓦激光源，结合机械手臂与国内CNC五轴机台，提供从设计、模拟分析、复合制程与整合验证的完整金属3D打印解决方案。这个“激光表面处理产应用群聚”未来将引入工研院激光金属沉积3D打印试制平台创新制程技术，让台湾产业在激光金属沉积3D打印的加工优势催化下，改变完全以机械加工的制造思维，进而带动数字化制造以及大规模定制化的市场成长。

2、武汉光电国家实验室造出世界最大激光3D打印装备　

近日，由武汉光电国家实验室（筹）完成的“大型金属零件高效激光选区熔化增材制造关键技术与装备（俗称激光3D打印技术）”顺利通过了湖北省科技厅成果鉴定。深度融合了信息技术和制造技术等特征的激光3D打印技术，由4台激光器同时扫描，为目前世界上效率和尺寸最大的高精度金属零件激光3D打印装备。

该装备攻克了多重技术难题，解决了航空航天复杂精密金属零件在材料结构功能一体化及减重等“卡脖子”关键技术难题，实现了复杂金属零件的高精度成形、提高成形效率、缩短装备研制周期等目的。　

据了解， 华中科技大学武汉光电国家实验室教授曾晓雁领导的激光先进制造研究团队，在国家863和自然科学基金项目等资助下，经过十年的长期努力，在SLM成形理论、工艺和装备等诸多方面取得了重要成果，特别是突破了SLM成形难以高效制备大尺寸金属零件等瓶颈。此前，我国在SLM技术领域与国际先进水平相比有较大差距，大部分装备依赖进口。

项目率先在国际上提出并研制出成形体积为500×500×530mm3的4光束大尺寸SLM增材制造装备，它由4台500W光纤激光器4台振镜分区同时扫描成形，成形效率和尺寸迄今为止同类设备中世界最大。　

此外，项目还攻克了多光束无缝拼接、4象限加工重合区制造质量控制等众多技术难题，实现了大型复杂金属零件的高效率、高精度、高性能成形。首次在SLM装备中引入双向铺粉技术，其成形效率高出同类装备的20-40%，标志着我国自主研制的SLM成形技术与装备达到了国际先进水平，所研制的零件不仅大大缩短了产品的研制周期，简化了工序，更重要的是将结构-功能一体化，获得性能优良的、轻质的零件。

3、Concept Laser将为空客批量3D打印航空钛金属零部件

据悉，德国飞机零配件制造商Premium Aerotec公司已正式采用 3D 打印技术为空客公司批量生产钛金属零部件。而且为保证该项的顺利进行，空客子公司在德国北部弗里斯兰德的瓦勒尔分厂新建了一座生产车间，专门来进行钛金属零件的增材制造。与此同时，Premium Aerotec公司还与Concept Laser有限公司签署相关合作协议，特定Concept Laser为其机械设备及工厂技术的金牌提供商。3D金属打印工业批量生产正在加速。在空客公司的大笔投资下，Premium Aerotec公司已开始采用增材制造技术进行产品的批量生产。

4、霍尼韦尔制造公司携手密苏里科技大学研究金属3D打印技术　

日前，来自密苏里科技大学（Missouri University of Science and Technology）的一群研究人员正在与霍尼韦尔联邦制造&技术（Honeywell Federal Manufacturing & Technologies）公司合作对基于金属粉末床的选择性激光熔融（SLM）技术进行材料分析。密苏里科技大学智能系统中心主任Ming Leu教授领导了这个项目，参与该项目的还包括该项目的其它7位教授。　“

该技术的一个主要优点是它能够最大限度地缩短产品制造时间。”Leu教授说：“相对于传统方法，它有很大的优势。使用金属增材制造，您可以制造出那些具有非常复杂几何特征和内部结构的零部件。这种零部件使用传统方法是无法完成的。”



使用霍尼韦尔为此合作项目购买并安装在Toomey Hall的设备，Leu和他的同事们有四个研究目标：预测3D打印金属部件的属性、控制微观结构以实现所需的属性、使粉末的重复使用达到最大化、增加产品可持续性。　

据了解，这个为期五年的项目总共获得了650万美元的资金支持，其中500万美元为人员开支和其他费用，还有150万美元为霍尼韦尔公司购买、租借和放置在密苏里科技的设备。该项目包括五项任务：粉末特征描述、材料属性描述方法、材料性质、温度对材料属性的影响、微观结构和机械性能的控制、以及与增材制造有关的化学。不锈钢304 L将是他们一开始使用的生成材料。

5、美国3D打印超声速发动机燃烧室测试成功　

美国军工巨头Orbital ATK对外公布，该公司在美国航空航天局(NASA)Langley研究中心成功测试了3D打印高超音速发动机燃烧室。结果证明，该3D打印高超音速发动机燃烧室不仅达到甚至超过了所有性能要求，而且也创造了同类设备中可承受最长持续时间推进风洞测试纪录，标志着超音速航空技术更进一步。　

3D打印的超音速发动机燃烧室，也被称为超燃冲压发动机燃烧室，是一项最具挑战性的推进系统部件，因为必须保持在非常动荡的环境下燃烧室内部稳定燃烧。所以这项测试十分严格，为了真正测试Orbital ATK的3D打印原型，系统模拟了长达20天的各种高温超声速飞行条件，其中包括最长时间的推进风洞试验的记录。

据报道，这个成功通过测试的推进系统部件是通过粉末床融合制造(PBF)制造，这项技术也被称为选择性激光融化(SLM)技术。从本质上讲，金属3D打印技术如SLM技术允许复杂的几何形状和组件的构建，以前需要多个零件组装而成的部件，通过金属3D打印技术可以简化成单一的，具有经济与成本效益的组件，在不影响强度或其他机械性能。

6、俄国大学和北航大联合展开激光技术和增材制造研发　

喀山国家研究型技术大学与北京航空航天大学签订伙伴关系协定后，俄方大学校长阿尔贝特·吉利穆季诺夫向“卫星”新闻通讯社表示，两所大学将在激光和增材制造技术领域进行联合研发。　

吉利穆季诺夫介绍称：“我们计划进行联合科研项目。俄罗斯基础研究基金会与中国的合作基金联合宣布对俄罗斯与中国研究工作组所进行联合资助竞赛。我提议申请联合研发激光和增材制造技术项目。”　

吉利穆季诺夫说：“大学间的合作是工业中的捷径。中国的大学与中国航空、汽车、造船工业关系密切。与他们建立联系，就可以进入任何工业领域。中国取得了很大的成绩，从他们那里可以学到很多。”　

他指出：“中国对我们也很感兴趣，我们的院校在飞机、直升机、发动机制造等方面很强大。中国现在非常积极地发展这些领域。最让他们感兴趣的发动机制造。”　

7、美国科学家颠覆金属3D打印方法
众所周知的是目前主流的金属3D打印采用的是激光或者电子束烧结技术，使用高能量的激光或者电子束扫描金属粉末床，使金属粉末熔化然后粘结在一起冷却成型进而逐层打印。然而，近日美国西北大学的一个科研团队开发出了一种全新的金属3D打印方法，可以说完全颠覆了以往的技术，它完全摒弃了激光或者电子束，而是采用了一种特质液体油墨和常见的熔炉分两步进行，第一步的成形方法和常见的FDM非常类似。

首先，科研团队发明了一种混合了金属粉末、溶剂和弹性体粘结剂(一种医学领域经常会用到的聚合物)的特殊油墨，这种油墨可以在室温条件下直接用喷嘴挤出瞬间凝固，而其中因为使用了弹性体粘结剂，所以在这一阶段打印出的3D对象可以高度折叠或弯曲成更加复杂的结构，并且可以高达数百层厚而不至于坍塌，研发人员称之为“Green body”。



第二步则是将已经形成的“Green body”放在普通熔炉内进行烧结，金属粉末经过加热则会融化永久的粘结在一起。

负责该项目的材料科学和工程师Ramille Shah表示：“我们所使用的这种方式极大的扩展了3D打印结构，而且材料能够根据用户的需求进行灵活打印。尽管将金属3D打印分成了打印和烧结两个步骤，看似变得复杂，但是事实上这种方式突破了传统桎梏，让我们用更轻松的步骤来实现目标。”

我们知道传统激光、电子束烧结虽然能形成极强的金属3D结构，但其成本高昂且耗时，而像一种中控的零部件使用这种方法还有一些限制，其次，用激光逐层加热的方法会在不同的区域产生加热和冷却的应力，破坏打印对象的微观结构。而使用这种新方法，在熔炉内进行加热确保了均匀的温度和致密结构烧结，不会产生翘曲和开裂。

并且，在这种新方法中，可以一次使用多个挤出喷嘴，以更快速度打印出高达数米的3D结构，唯一的限制可能就是熔炉的尺寸了。

据悉，这种工艺还可以打印一些金属氧化物，像铁锈粉，利用氢将它们还原成纯金属，使用铁锈粉的好处是，铁锈粉比纯铁更轻、更稳定，更安全，更重要的是成本大大降低了。

注明：来源Laser.ofweek.com