《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)報(bào)》2024年第01期（總第053期）

增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展l本期關(guān)注：中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布2023年度工作總結(jié)和2024年工作計(jì)劃l政策追蹤：國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2024）年本》，鼓勵(lì)發(fā)展增材制造l技術(shù)進(jìn)展：國(guó)產(chǎn)多光速集成絲光同軸激光定向能量沉積技術(shù)重大突破l行業(yè)動(dòng)態(tài)：2023年國(guó)產(chǎn)增材制造裝備出口61億，同比增長(zhǎng)84%l典型應(yīng)用：增材制造賦能口腔齒科引領(lǐng)齒科數(shù)字化l成員展示：亞琛聯(lián)合科技（天津）有限公司中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立于2016年10月19日，是在工業(yè)和信息化部指導(dǎo)下，由增材制造領(lǐng)域的企事業(yè)單位、高等院校、科研機(jī)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)等128家相關(guān)單位，按照自愿、平等、互利、合作的原則，共同發(fā)起組成的跨行業(yè)、開(kāi)放性、非營(yíng)利性的社會(huì)組織，秘書(shū)處設(shè)在工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心。聯(lián)盟現(xiàn)有成員370余家，已設(shè)立工作組8個(gè)，是中國(guó)增材制造領(lǐng)域?qū)哟巫罡?、?guī)模最大的行業(yè)組織。中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟立足于為我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)搭建合作與促進(jìn)平臺(tái)，著眼于將政府與產(chǎn)業(yè)界、頂層設(shè)計(jì)與企業(yè)實(shí)踐緊密結(jié)合起來(lái)，致力于支撐行業(yè)管理、聚攏行業(yè)資源、營(yíng)造創(chuàng)新環(huán)境、促進(jìn)交流合作，助力中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯l本期關(guān)注中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布2023年度工作總結(jié)和2024年工作計(jì)劃一、2023年工作總結(jié)（一）聯(lián)盟秘書(shū)處1.聯(lián)盟內(nèi)部建設(shè)。2023年聯(lián)盟新增21家會(huì)員單位、3家理事單位、1家副理事長(zhǎng)單位，新增核能工作組。新增單忠德院士、李應(yīng)紅院士為專家委副主任，新增楊繼平、杜寶瑞、顧冬冬為專家委專家委員。截止目前，聯(lián)盟共計(jì)370家聯(lián)盟單位、31位專家。2.政策研究制定。支撐工信部遴選并發(fā)布《2023年度增材制造典型應(yīng)用場(chǎng)景》。支撐國(guó)家發(fā)改委編制《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2024年本）》。協(xié)助工信部、人社部編制發(fā)布《增材制造工程技術(shù)人員國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（2023年版）》。3.論壇交流活動(dòng)。組織召開(kāi)“增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展(廣州)論壇暨2023年增材制造產(chǎn)業(yè)年會(huì)”，指導(dǎo)召開(kāi)“全國(guó)增材制造工程產(chǎn)教融合研討會(huì)”，支持召開(kāi)“2023產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新—數(shù)字產(chǎn)業(yè)人才交流會(huì)暨首屆東西部數(shù)字制造產(chǎn)教融合協(xié)作會(huì)議”“第二屆大飛機(jī)增材制造創(chuàng)新應(yīng)用大賽”“中國(guó)航天增材制造技術(shù)高峰論壇”等會(huì)議賽事活動(dòng)。編制《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)報(bào)》。5.聯(lián)盟創(chuàng)新發(fā)展。聯(lián)盟11家企業(yè)獲評(píng)國(guó)家專精特新“小巨人”企業(yè)，遴選并發(fā)布“首批增材制造優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商”。（二）航空航天工作組1.開(kāi)展超大尺寸激光選區(qū)熔化成形裝備、大尺寸輕量化結(jié)構(gòu)高效率增材制造等6項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)；2.工作組成員單位入選了12項(xiàng)《2023年度工信部增材制造典型應(yīng)用場(chǎng)景名單》；3.2023年3月組織召開(kāi)“航天增材制造高峰論壇”。（三）核能工作組1.組織召開(kāi)“中國(guó)首屆核能增材制造高端技術(shù)論壇”；2.組織召開(kāi)“核能增材制造2023年學(xué)術(shù)年會(huì)”；3.成立核能增材數(shù)字工作小組。（四）標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)工作組1.推動(dòng)《增材制造工藝參數(shù)庫(kù)構(gòu)建規(guī)范》等21項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布；2.推動(dòng)JB/T14627-2023《增材制造點(diǎn)光源立體光固化工藝規(guī)范》等5項(xiàng)增材制造機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布；3.推動(dòng)8項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。（五）生物工作組1.組織海外醫(yī)學(xué)專家在國(guó)內(nèi)開(kāi)展學(xué)術(shù)交流與參觀學(xué)習(xí)活1.開(kāi)展金屬粉末的持續(xù)評(píng)價(jià)及規(guī)范建立工作；2.開(kāi)展增材制造金屬粉末檢測(cè)評(píng)價(jià)。（七）汽車工作組成立《汽車先進(jìn)材料與工藝藍(lán)皮書(shū)》編委會(huì)。（八）激光工作組組織或參與標(biāo)準(zhǔn)研討會(huì)3場(chǎng)，牽頭或參與研制國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等15項(xiàng)，其中國(guó)標(biāo)4項(xiàng)，行標(biāo)10項(xiàng)，團(tuán)標(biāo)1項(xiàng)。（九）激光再制造工作組4月7-8日舉辦“全國(guó)再制造學(xué)術(shù)會(huì)議暨高端裝備綠色制造與再制造論壇”。二、2024年工作計(jì)劃（一）聯(lián)盟秘書(shū)處1.強(qiáng)化支撐工作。落實(shí)工信部等部委指示精神，開(kāi)展產(chǎn)業(yè)研究與政策研究，持續(xù)深化支撐工作。2.深化聯(lián)盟職能。編制發(fā)布《增材制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用三年行動(dòng)計(jì)劃》。組織成立“中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟青年專家委員會(huì)”。擬成立中試驗(yàn)證工作組、可靠性工作組、電子電路工作組。3.開(kāi)展行業(yè)交流。召開(kāi)“中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事會(huì)”“增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇暨增材制造產(chǎn)業(yè)年會(huì)”。分片區(qū)召開(kāi)4場(chǎng)“增材制造典型應(yīng)用場(chǎng)景推廣會(huì)”。5.持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展。啟動(dòng)“增材制造區(qū)域服務(wù)中心”評(píng)價(jià)工（二）航空航天工作組1.舉辦“空天結(jié)構(gòu)增材制造技術(shù)創(chuàng)新中心成立大會(huì)”；2.參加2024年國(guó)際產(chǎn)業(yè)合作大會(huì)（新加坡）暨中國(guó)機(jī)電產(chǎn)品展覽會(huì)。（三）核能工作組1.2024年5月，擬在成都舉辦“第二屆核能增材制造高端技術(shù)論壇”；2.2024年10月，擬在成都舉辦“核能增材制造2024學(xué)術(shù)年會(huì)”；3.推動(dòng)核能增材標(biāo)準(zhǔn)化工作；4.推動(dòng)核能增材部件質(zhì)量鑒定示范工作。（四）標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)工作組1.編制《增材制造產(chǎn)業(yè)路線圖》；2.加快推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)制定和關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研工作。（五）生物工作組1.2024年1月，在沈陽(yáng)、成都、重慶、貴陽(yáng)、昆明等城市發(fā)布“中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟生物工作組創(chuàng)新產(chǎn)品推廣會(huì)”等活動(dòng)；2.2024年4月，組織參加中國(guó)國(guó)際醫(yī)療器械展覽會(huì)(CMEF)，并召開(kāi)研討會(huì)。建立并完善增材制造材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。（七）汽車工作組1.出版第一版《汽車先進(jìn)材料與工藝藍(lán)皮書(shū)》；2.舉辦“汽車新材料與新工藝高端論壇”，組織工作組（八）激光工作組計(jì)劃發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)。（九）激光再制造工作組擬第二季度組織開(kāi)展行業(yè)應(yīng)用論壇會(huì)議。(一)國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2024年本)》,鼓勵(lì)發(fā)展增材制造圖1國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)令圖2《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整目錄（2024年本）》增材制造方向被列入鼓勵(lì)類國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)產(chǎn)業(yè)司修訂發(fā)布《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2024年本）》，自2024年2月1日起施行。目錄2024年本共有條目1005條，其中鼓勵(lì)類352條、限制類231條、淘汰類422條。與上一版相比，鼓勵(lì)類新增了“智能制造”“農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備”“數(shù)控機(jī)床”“網(wǎng)絡(luò)安全”等行業(yè)大類及相關(guān)領(lǐng)域有利于產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)的條目，限制類、淘汰類中新增了“消防”“建筑”行業(yè)大類及相關(guān)領(lǐng)域不符合綠色發(fā)展和安全生產(chǎn)要求的條目。中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟支撐編寫(xiě)的涉及增材制造方向全部被列入鼓勵(lì)類，在《目錄（2024年本）》智能制造大類中，明確提出鼓勵(lì)增材制造裝備和專用材料：“金屬增材制造裝備及專用材料，非金屬增材制造裝備及專用材料，生物增材制造裝備及專用材料，激光器、電子槍、掃描振鏡等關(guān)鍵零部件，增材制造專用軟件，增材制造綜合解決方案和生產(chǎn)服務(wù)?！?二)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委發(fā)布《2024年標(biāo)準(zhǔn)化工作部署》,加快制定增材制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委在《2024年標(biāo)準(zhǔn)化工作部署》中指出，要推進(jìn)新產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)航，以新技術(shù)新材料新產(chǎn)品新業(yè)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)搶占新賽道、塑造新動(dòng)能。大力建設(shè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系，集中力量開(kāi)展一批標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)鏈重大標(biāo)志性項(xiàng)目，以標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)鏈，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)再造和高級(jí)化。要加快制定增材制造專用材料、關(guān)鍵金屬件檢測(cè)等標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)增材制造普及利用。(三)商務(wù)部、科技部發(fā)布《中國(guó)禁止出口限制出口技術(shù)目錄》涉及到2項(xiàng)增材制造2023年12月21日，商務(wù)部、科技部公告2023年第57號(hào)發(fā)布《中國(guó)禁止出口限制出口技術(shù)目錄》，包括空間數(shù)據(jù)/傳輸技術(shù)等24項(xiàng)禁止出口項(xiàng)目，稀土的提煉、加工、利用技術(shù)等110項(xiàng)限制出口項(xiàng)目。其中涉及2項(xiàng)增材制造技術(shù)，分別是“1.‘鑄鍛銑一體化’金屬3D打印關(guān)鍵技術(shù)。2.3D打印用耐高溫纖維樹(shù)脂材料及其同步固化工藝等?！眻D3《中國(guó)禁止出口限制出口技術(shù)目錄》公告(一)國(guó)產(chǎn)多光速集成絲光同軸激光定向能量沉積技術(shù)激光定向能量沉積技術(shù)兼顧效率、成本、質(zhì)量，適用于中大型構(gòu)件增材工程應(yīng)用場(chǎng)景。南京理工大學(xué)與英尼格瑪強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，共同研發(fā)了高性價(jià)比的多光束集成絲光同軸激光定向能量沉積技術(shù)，填補(bǔ)該項(xiàng)技術(shù)國(guó)內(nèi)空白。目前已完成整套裝置的原型開(kāi)發(fā)、制造、調(diào)試，正式進(jìn)入實(shí)測(cè)和迭代優(yōu)化階段。這標(biāo)志著我國(guó)在這一領(lǐng)域已取得重要突破，有望在未來(lái)實(shí)現(xiàn)自主可控的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。圖4激光定向能量沉積技術(shù)一、激光定向能量沉積采用激光作為熱源，可以更精準(zhǔn)的控制熱輸入從而提升增材精度，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的幾何形狀，包括各種內(nèi)部空腔結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)的增材制造。同時(shí)激光工藝過(guò)程更穩(wěn)定，飛濺和爆破更少，從而減少缺陷的產(chǎn)生。相對(duì)于電弧成本低、精度低和電子束效率高、成本高的特點(diǎn)，激光定向能量沉積具備兼顧效率、成本、質(zhì)量的前景。另一方面，由于激光無(wú)需考慮材料的導(dǎo)電特性，因此激光增材材料不僅可以選擇金屬，還可以選擇陶瓷、塑料等非金屬，也為復(fù)合材料的增材難題提供了解決思路。激光定向能量沉積技術(shù)，又可依據(jù)所采用的材料形式不同，細(xì)分為激光送粉和送絲兩類。相比于送粉增材制造，送絲具有更高沉積速率和低氣孔缺陷傾向的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)由于材料利用率更高、原材料成本更低從而整體加工成本更低，因而更適用于中大型構(gòu)件增材工程應(yīng)用場(chǎng)景，具有更大的商業(yè)化價(jià)值。早期的激光熔絲增材研究多采用傳統(tǒng)激光焊接采用的旁軸送絲形式，雖然加工平臺(tái)易于搭建，但在增材制造場(chǎng)景下，一方面存在掃描方向性和受熱不均勻性等問(wèn)題，難于滿足沉積層尺寸和性能在各方向的一致性，另一方面成形路徑復(fù)雜多變時(shí)，送絲方向與掃描方向相位關(guān)系的保持依賴于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增大了成形控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。因此，解決絲光同軸問(wèn)題是激光定向能量沉積技術(shù)發(fā)展必須攻克的技術(shù)難點(diǎn)。二、絲光同軸技術(shù)路線選擇（一）光內(nèi)或光外實(shí)現(xiàn)光粉同軸，總體思路分為光內(nèi)、光外兩種。然而送絲與送粉不同，由于絲材直徑較大、激光光斑較小，無(wú)法實(shí)現(xiàn)將多束絲送至同一光斑內(nèi)熔化。因此實(shí)現(xiàn)絲光同軸，多采用光內(nèi)同軸技術(shù)。圖5光外同軸送粉光內(nèi)同軸送粉（二）分光束或多光束光內(nèi)同軸送絲，即是采用“光包絲”的光絲耦合方式，實(shí)現(xiàn)光束中空、絲路居中的光內(nèi)送絲。早期光內(nèi)同軸送絲的思路，是采用一束激光分三光束再將光斑拼接形成環(huán)狀分布。這一技術(shù)近年來(lái)逐漸發(fā)展成分環(huán)形光束光內(nèi)同軸技術(shù)，可以有效的將材料與光束同軸地送到熔化區(qū)域，光束輪廓呈中空環(huán)形，并直接聚焦到絲材和工件表面之間的交匯區(qū)域處。圖6分三光束光內(nèi)同軸分環(huán)形光束光內(nèi)同軸實(shí)現(xiàn)分環(huán)形光束光內(nèi)同軸需要依賴非常復(fù)雜的鏡組設(shè)計(jì)，導(dǎo)致設(shè)備硬件投入及維護(hù)成本直線飆升，與中大型構(gòu)件增材工程應(yīng)用場(chǎng)景所追求的低加工成本相悖，依舊制約著激光定向能量沉積技術(shù)的廣泛應(yīng)用。因此，具有更高性價(jià)比的多光束集成光內(nèi)同軸技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。圖7多光束集成光內(nèi)同軸（三）多光束集成光內(nèi)同軸技術(shù)如西班牙Meltio公司，依托多光束集成光內(nèi)同軸技術(shù)開(kāi)發(fā)的核心產(chǎn)品包括MeltioM450小尺寸工業(yè)金屬3D打印機(jī)和Meltio引擎，首次將激光定向能量沉積系統(tǒng)成本降至10萬(wàn)歐元級(jí)別，其產(chǎn)品一經(jīng)問(wèn)世即對(duì)國(guó)外增材市場(chǎng)格局造成重大影響，成立4年時(shí)間即達(dá)成銷售近300臺(tái)套的搶眼戰(zhàn)績(jī)，一躍成為DED領(lǐng)域的頭牌，足見(jiàn)市場(chǎng)對(duì)這一技術(shù)的認(rèn)可。為打破多光束集成光內(nèi)同軸技術(shù)被國(guó)外企業(yè)壟斷和封鎖的格局，2022年末由南京理工大學(xué)智能焊接與電弧增材技術(shù)團(tuán)隊(duì)牽頭，與國(guó)內(nèi)定向能量沉積增材領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)南京英尼格瑪工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)有限公司聯(lián)合，開(kāi)始布局多光束集成絲光同軸激光定向能量沉積技術(shù)的裝備研發(fā)。歷時(shí)1年，現(xiàn)已完成整套裝置的原型開(kāi)發(fā)、制造、調(diào)試，正式進(jìn)入實(shí)測(cè)和迭代優(yōu)化階段。該套設(shè)備包括機(jī)器人、激光同軸裝置、水冷裝置和電控柜，通過(guò)電控柜上的控制裝置和路徑切片軟件IungoPNT，來(lái)實(shí)現(xiàn)模型的增材成形。其中，核心的激光同軸裝置采用多光束集成絲光同軸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)近似環(huán)形光斑拼接，同時(shí)通過(guò)更簡(jiǎn)潔的鏡組設(shè)計(jì)，可以大幅降低硬件造價(jià)和維護(hù)成本；實(shí)現(xiàn)直立式結(jié)構(gòu)形式，相較于分環(huán)形光束常見(jiàn)的L型和Z型結(jié)構(gòu)，更利于機(jī)器人集成，在復(fù)雜結(jié)構(gòu)增材場(chǎng)景中具有更高的靈活性；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)光束獨(dú)立控制功率、波形，為工藝控制提供更多靈活性。使用該設(shè)備進(jìn)行不銹鋼增材測(cè)試，路徑選擇窄道薄層的弓字形，表面較為光潔，紋路無(wú)明顯宏觀缺陷。通過(guò)TardisIGNIS熔池相機(jī)觀察并記錄，過(guò)程穩(wěn)定，無(wú)飛濺。圖8直線往復(fù)增材測(cè)試-激光DED-熔池目前，該套設(shè)備能滿足長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定增材，包括穩(wěn)定的激光出光和操作界面各種參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性。圖9圓柱增材測(cè)試-激光DED通過(guò)TardisIGNIS熔池相機(jī)，能觀察到在優(yōu)化的工藝參數(shù)下，熔滴過(guò)渡為液橋過(guò)渡，材料熔覆沉積的情況良好，過(guò)程穩(wěn)定。在優(yōu)化的工藝參數(shù)下，其增材件的表面紋路較為細(xì)膩，外壁表面粗糙度可達(dá)Ra6.3~12.5。圖10增材件表面紋路對(duì)比未來(lái)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將持續(xù)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和迭代，自主可控的成熟產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品將會(huì)走向市場(chǎng)，為國(guó)內(nèi)增材行業(yè)拓展新方向。（翻譯來(lái)源：3D打印技術(shù)參考）的設(shè)計(jì)和增材制造華中科技大學(xué)史玉升教授團(tuán)隊(duì)在《MaterialsToday》（IF=31.041）上發(fā)表論文，對(duì)超材料的增材制造技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了論述。機(jī)械超材料是具有特定元素/晶胞排列的人造材料，可實(shí)現(xiàn)新穎的特性，例如零或負(fù)泊松比、消失剪切模量和高比能量吸收(SEA)。SEA是抗沖擊超材料設(shè)計(jì)最重要的特性，與材料有關(guān)。硬質(zhì)材料通常比軟質(zhì)材料具有更高的SEA值。SEA很大程度上取決于相同材料的結(jié)構(gòu)配置，例如，基于支柱和基于板的超材料。研究表明，基于支柱的八位體桁架超材料具有比體心立方超材料更高的SEA。具有高SEA的新型超材料可以源自自然生物。例如，在骨骼和蝴蝶翅膀中觀察到的三周期最小表面（TPMS）顯示出優(yōu)異的SEA特性，而竹子的中空結(jié)構(gòu)承受橫向力并避免斷裂。原則上，從自然結(jié)構(gòu)中學(xué)習(xí)的仿生超材料可以改善高比能量吸收特性；受竹子中空結(jié)構(gòu)啟發(fā)的八面體桁架呈現(xiàn)出優(yōu)異的SEA，超越了基于支柱的面心立方和八面體超材料；具有高機(jī)械性能和SEA的蜂窩結(jié)構(gòu)已廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。這些發(fā)現(xiàn)表明仿生超材料可用于改善SEA。柚子皮是一種厚度為3-20毫米的泡沫狀結(jié)構(gòu)，由細(xì)長(zhǎng)且相互連接的八臂細(xì)胞組成，具有較大的細(xì)胞間隙。整個(gè)柚子的自由落體試驗(yàn)表明，由于柚皮的保護(hù)，柚子可以承受70J的沖擊力。因此，重構(gòu)和優(yōu)化柚子皮有望實(shí)現(xiàn)較高的SEA。受柚子皮啟發(fā)，有研究人員提出了一種分層蜂窩結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)蜂窩相比，其SEA和等效平臺(tái)應(yīng)力分別提高了1.5倍和2倍。然而，分層蜂窩表現(xiàn)出極大的各向異性，無(wú)法承受另一個(gè)方向的外力。另有研究人員探索了板晶格柚皮狀多面體超板晶格超材料存在于封閉腔附近，這導(dǎo)致制造困難。功能梯度（FG）超材料通常用于改善沿相對(duì)密度增加的方向逐層斷裂的SEA，同時(shí)承受單軸壓縮。連續(xù)相對(duì)密度表現(xiàn)出延遲的初始致密化應(yīng)變。例如，功能梯度基元和陀螺儀的初始致密化應(yīng)變比均結(jié)構(gòu)高19.18％和18.5同時(shí)觀察到仿生梯度竹結(jié)構(gòu)的能量吸收比傳統(tǒng)蜂窩結(jié)構(gòu)高四倍?；谥е姆律制ざ嗝骟w超材料具有高散熱、抗沖擊和可制造性，但它們的局限性能量吸收能力限制了它們的應(yīng)用。華中科技大學(xué)史玉升教授團(tuán)隊(duì)將分級(jí)設(shè)計(jì)引入基于仿生柚皮多面體超材料中，以改進(jìn)高比能量吸收能力并擴(kuò)展其應(yīng)用，并研究了材料對(duì)功能梯度設(shè)計(jì)的SEA定律的影響。圖11BPM的形態(tài)演變a）自然界中的柚子表面和柚子皮；(b)柚皮的顯微結(jié)構(gòu)[8,15]；(c)受柚子皮啟發(fā)設(shè)計(jì)的BPM單元；(d)支柱的相對(duì)密度-直徑關(guān)系；(e)設(shè)計(jì)的UBPM模型；(f)設(shè)計(jì)的GBPM模型研究人員受柚子皮保護(hù)果肉的抗沖擊性和功能梯度結(jié)構(gòu)可提高SEA能力的啟發(fā)，采用軟材料（光敏樹(shù)脂）和硬材料（Ti-6Al-4V）進(jìn)行3D打印，制備了梯度仿生多面體超材料（GBPM其SEA超過(guò)了前期報(bào)道中大多數(shù)軟材料和硬質(zhì)材料制造的超材料SEA。圖12SEAAshby圖與各種現(xiàn)有超材料的對(duì)比激光選區(qū)熔化Ti-6Al-4V粉末及數(shù)字光處理光敏樹(shù)脂制造仿生多面體超材料，掃面電鏡觀察仿生多面體形貌，準(zhǔn)靜態(tài)壓縮仿生多面體超材料，Abaqus動(dòng)力學(xué)顯式仿真準(zhǔn)靜態(tài)壓縮過(guò)程。在壓縮試驗(yàn)和數(shù)值模擬的指導(dǎo)下，SEA能力的提高與材料無(wú)關(guān)。在應(yīng)力-應(yīng)變曲線中，波動(dòng)區(qū)出現(xiàn)在硬材料制造的仿生多面體超材料（BPMs）中，在軟材料制造的BPMs中不存在，導(dǎo)致軟材料制造GBPM的SEA值的增長(zhǎng)率比硬材料制造GBPM提高了5.9倍。軟材料和硬材料制造的GBPM的SEA值分別為1.89J/g和44.16J/g，超過(guò)了先前研究中報(bào)道的大多數(shù)軟材料和硬質(zhì)材料制造的超材料的SEA。圖13UBPM和GBPM的壓縮結(jié)果、力學(xué)性能和SEA：(a)軟材料制造的UBPM和GBPM的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；(b)硬質(zhì)材料制造的UBPM和GBPM的應(yīng)力-應(yīng)變曲線c，d）軟材料制造的UBPM（c）和GBPM（d）的壓縮結(jié)果；(e,f)硬質(zhì)材料制造的UBPM(e)和GBPM在℃=0.1(f)時(shí)的壓縮結(jié)果；(g)通過(guò)壓縮試驗(yàn)和功率擬合獲得的軟材料制造的UBPM和GBPM的SEA應(yīng)變曲線；(h)從壓縮測(cè)試和功率擬合中獲得的硬質(zhì)材料制造的UBPM和GBPM的SEA應(yīng)變曲線圖14FEM中的von-Mises應(yīng)力分布：(a)UBPM；(b)GBPM結(jié)論1.分級(jí)設(shè)計(jì)降低了力學(xué)性能，將45°剪切斷裂轉(zhuǎn)化為逐層破壞。與硬材料制造的BPMs相比，軟材料制造的BPM表現(xiàn)出延遲的致密化應(yīng)變。2.提高SEA的梯度設(shè)計(jì)與所用材料無(wú)關(guān)。與UBPM相比，GBPM可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的SEA。在軟材料制造的BPMs的斷裂階段沒(méi)有出現(xiàn)波動(dòng)區(qū)，與硬材料相比，軟材料制造GBPM的SEA值的增長(zhǎng)率提高了5.9倍。仿生梯度設(shè)計(jì)可提高超材料的能量吸收效果，仿柚子皮梯度超材料的SEA超過(guò)了先前研究中報(bào)道的大多數(shù)軟材料和硬質(zhì)材料制造的超材料的SEA。以上發(fā)現(xiàn)可以指導(dǎo)具有高能量吸收以抵抗外部沖擊的超材料的設(shè)計(jì)。（來(lái)源：《MaterialsToday》翻譯：機(jī)械工程學(xué)報(bào)）(一)2023年國(guó)產(chǎn)增材制造裝備出口61億,同比增長(zhǎng)84%據(jù)海關(guān)總署數(shù)據(jù)顯示，2023年中國(guó)出口增材制造裝備和材料、零件等總額69.25億元，相比上年度增加27.96億元，增幅67.73%，進(jìn)出口總額達(dá)到75.4億元。億人民幣，同比增長(zhǎng)84%。細(xì)分領(lǐng)域上看，“用金屬材料的增材制造設(shè)備”出口32872臺(tái)，金額為3.968億人民幣增加1.9萬(wàn)臺(tái)；“用于塑料或橡膠材料的增材制造設(shè)備”出口數(shù)量最多的增材制造裝備類型。2023年中國(guó)進(jìn)口增材制造裝備數(shù)量為6456臺(tái)，總額4.626億元。其中，“用金屬材料的增材制造設(shè)備”僅33臺(tái)，相比2022年減少27臺(tái)；“用于塑料或橡膠材料的增材制造設(shè)備”進(jìn)口數(shù)量為6279臺(tái)，相比2022年增加2636臺(tái)，進(jìn)口額2.16億元。圖152023年中國(guó)3D打印進(jìn)口3D打印裝備和材料、零件等總價(jià)值6.16億人民幣，同比增加20.98%作，向歐洲航天局(ESA)交付了第一臺(tái)太空金屬3D打印機(jī)。這臺(tái)打印機(jī)是在NASANG-20任務(wù)中發(fā)射的，搭乘SpaceXFalcon9火箭前往國(guó)際空間站(ISS)。打印機(jī)專為微重力環(huán)境而開(kāi)發(fā)，將在Huginn任務(wù)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。該打印機(jī)自2016年起由AddUp和空中客車公司在克蘭菲爾德大學(xué)和航空航天承包商HighftechEngineering的協(xié)助下開(kāi)發(fā)，是一種線控能量沉積(DED)系統(tǒng)，包含一個(gè)用于存儲(chǔ)電線的盒，同時(shí)最大限度地減少熱量和顆粒排放并進(jìn)行補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)。該打印機(jī)標(biāo)志著太空應(yīng)用金屬3D打印的重大進(jìn)步。此前對(duì)太空金屬3D打印的探索主要集中在用于備件修復(fù)的電子束熔化等技術(shù)。這款新型打印機(jī)代表著技術(shù)向前邁出的重要一步，特別是在太空任務(wù)變得更長(zhǎng)、成本更高、更關(guān)鍵的情況下，不僅能夠更換損壞的零件，還能為不可預(yù)見(jiàn)的緊急情況或設(shè)備升級(jí)等創(chuàng)建臨時(shí)組件。太空3D打印的引入為更多定制和有效解決方案開(kāi)辟了可能性。如果人類想要殖民其他行星、在太空采礦、在軌道上產(chǎn)生能源以及管理數(shù)千顆衛(wèi)星，3D打印將成為必不可少的工具。它在減少任務(wù)所需貨物、再利用潛在廢物、回收機(jī)載金屬以及按需制造必需品方面有很大的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)場(chǎng)按時(shí)生產(chǎn)零件能夠顯著提高任務(wù)效率，比啟動(dòng)新的供應(yīng)任務(wù)更快，對(duì)于挽救生命和延長(zhǎng)任務(wù)持續(xù)時(shí)間至關(guān)重要。圖16用于國(guó)際空間站的金屬3D打印機(jī)除了金屬增材制造(AM)之外，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)再生材料聚合物3D打印以及生物打印的進(jìn)步也是必要的。增材制造作為太空探索的重要工具，不僅證明了其在關(guān)鍵應(yīng)用中的可信度，而且也使該行業(yè)能夠利用不斷擴(kuò)大的太空市場(chǎng)。此外，該合資企業(yè)為DED和線激光沉積工藝提供了獨(dú)特的機(jī)會(huì)。與粉末床熔融相比，這些技術(shù)通常被認(rèn)為不夠精其他基于電線的技術(shù)以其安全性和使用不同質(zhì)量和特性的回收材料的多功能性而著稱。此外，激光DED系統(tǒng)作為切割和打標(biāo)工具的適應(yīng)性也是一個(gè)額外的優(yōu)勢(shì)。DED通過(guò)在磨損零件上添加新層來(lái)實(shí)現(xiàn)零件再生的能力也是有益的。太空背景下加強(qiáng)的審查和測(cè)試可以吸引來(lái)自各個(gè)國(guó)家的太空、航空航天和國(guó)防部門(mén)的新客戶，鼓勵(lì)他們以新的眼光看待DED技術(shù)。(一)增材制造賦能口腔齒科引領(lǐng)齒科數(shù)字化圖17央視財(cái)經(jīng)頻道《專精特新·制造強(qiáng)國(guó)》近期，央視財(cái)經(jīng)頻道《專精特新·制造強(qiáng)國(guó)》走進(jìn)中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事單位鋮聯(lián)科技，深度報(bào)道了鋮聯(lián)科技在齒科數(shù)字化領(lǐng)域的絕活——快，“運(yùn)用3D打印和數(shù)字化技術(shù)生產(chǎn)義齒，在生產(chǎn)上做減法，在指縫里搶時(shí)間，分秒必爭(zhēng)，讓牙齒加工可以‘事半功倍’?！变吢?lián)科技快的秘訣是全流程數(shù)字化，跑出假牙生產(chǎn)加速度。鋮聯(lián)云平臺(tái)作為中樞大腦，指揮著設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)、生產(chǎn)精密高效運(yùn)行，用戶通過(guò)云平臺(tái)發(fā)送訂單需求，云平臺(tái)設(shè)計(jì)師通過(guò)智能設(shè)計(jì)軟件完成CAD/CAM設(shè)計(jì)，完成處理的數(shù)據(jù)將通過(guò)智能生產(chǎn)調(diào)度中心發(fā)往最合適的打印中心完成打印，質(zhì)檢出貨，平均時(shí)間僅需24小時(shí)，最快可達(dá)到6小時(shí)出貨。鋮聯(lián)科技自研的齒科智能設(shè)計(jì)軟件，基于人工智能和大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，采用圖形識(shí)別算法，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)設(shè)計(jì)，人工后期只需要微調(diào)即可，大幅縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，設(shè)計(jì)效率提升數(shù)倍。工欲善其事，必先利其器，鋮聯(lián)科技持續(xù)研發(fā)高投入，自主研發(fā)齒科3D打印機(jī)和全套后處理設(shè)備，不斷縮短3D打印和后處理的時(shí)間，解決了變形、層紋，砂眼等諸多行業(yè)質(zhì)量難題，良品率從93%提高到99%。(二)核能裝備全過(guò)程監(jiān)控成形制造中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事單位中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院申報(bào)的“核能裝備全過(guò)程監(jiān)控成形制造”成功入選工業(yè)和信息化部公布了“2023年度增材制造典型應(yīng)用場(chǎng)景名單”。增材技術(shù)在核能領(lǐng)域應(yīng)用前景巨大，有望開(kāi)發(fā)出性能跨越式提升的核能裝備。同時(shí)，也能提高核能裝備的制造效率和精度、加強(qiáng)核能裝備的安全可靠性。但目前國(guó)內(nèi)增材制造過(guò)程缺乏監(jiān)控手段，尚無(wú)法何保證增材制造過(guò)程完全受控。而核動(dòng)力院的“核能裝備全過(guò)程監(jiān)控成形制造”項(xiàng)目正是為了疏通這個(gè)卡點(diǎn)。圖18“睿眸”過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)核動(dòng)力院開(kāi)發(fā)的“睿眸”過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不僅能對(duì)生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，還可以對(duì)打印異常進(jìn)行智能判斷，最終形成增材產(chǎn)品制造全過(guò)程數(shù)字質(zhì)量全程記錄文件。目前該技術(shù)已與國(guó)內(nèi)多個(gè)品牌的打印機(jī)完成了適配，也在核動(dòng)力院增材研發(fā)鑒定過(guò)程中進(jìn)行了示范應(yīng)用。海為高科牽頭申報(bào)的“船用高強(qiáng)薄壁復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)件整成為中國(guó)船舶集團(tuán)首家入選的單位。在航空航天、船舶和核電等眾多領(lǐng)域，都十分需要具有高強(qiáng)度、薄壁厚特征的復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)件。而傳統(tǒng)的加工方式，往往存在成本高、流程復(fù)雜、時(shí)間周期長(zhǎng)、成形結(jié)構(gòu)受限等問(wèn)題。具備高成形自由度、短成形周期和成形質(zhì)量好等眾多優(yōu)點(diǎn)的SLM工藝有效地解決了這個(gè)問(wèn)題。針