但在成形过程中，金属粉末受激光辐照而熔化形成微型熔池，熔池快速凝固，导致零件内部热应力无法及时释放，产生应力集中和变形等缺陷。如何解决3D打印-增材制造过程中的应力集中和变形等缺陷，成为行业较为关注的痛点。该领域中主要的设备厂商、航空航天等应用单位可通过Simufact Additive软件来解决PBF-LB 成形过程中的内应力及变形等问题，通过预先进行仿真优化，可大幅度减少试错次数，提高3D打印质量和效率。

 Simufact Additive 增材制造仿真

海克斯康Simufact Additive 增材制造仿真软件主要功能分铺粉增材制造工艺仿真、铺粉增材制造工艺缺陷分析仿真、金属粘结剂喷射成型工艺仿真、机加仿真分析，算法上涵盖了固有应变、热学分析、热力耦合分析，包含制造过程和校核功能分析，针对铺粉增材制造工艺，软件可实现增材过程分析、热处理、热等静压、线割、支撑移除等工艺过程全流程仿真分析。通过Simufact Additive对增材制造过程仿真分析主要分析3D打印变形、开裂、卡刮刀预测、收缩线、应力、应变、相变等，并且软件具有变形补偿自动优化，能够将优化后的结构导出STEP等格式，最终帮助用户实现一次打印成功。

Simufact Additive 薄壁结构打印变形分析

 复杂曲面应力模拟及变形优化

本试验以复杂曲面航空零件为模型，零件整体厚度为1mm，材料为AlSi10Mg，空间尺寸为188.90mm*161.40mm*158.18mm，经测量计算发现模型最大曲度达到了35°，由于模型曲面复杂极易在PBF-LB成型中产生内应力，进而发生变形和开裂最终导致失效。本试验采用Simufact Additive固有应变算法，并对模型进行变形补偿自动优化，最终获得最优工艺方案。

复杂曲面航空零件等轴视图

 摆放方案设计

模型体积为40.382cm3，表面积为816.530cm2，三角面片数量为16248个。构建过程中采取不同的取向和位置，所带来的应力分布和变形也是不同的。一般情况下零件能够在多个摆放方向上完成加工，摆放方向的选择能够影响支撑区域分布、支撑大小、应力趋势和变形。综合考虑支撑强度、支撑与成形件的相互作用和支撑的易去除性，设定零件定向临界角为45°，为了研究摆放方式与支撑体积对应力分布和变形的影响，以定向临界角45°为基准设计了三种零件摆放方案，如图所示，三种摆放方案在支撑模型取向、支撑区域分布、支撑体积大小等方面都有所不同，三种摆放方案的摆放参数见表1。

三种摆放方案及其支撑分布

从图可以直观看到方案1受支撑面积最少，方案2的支撑体积最大，相较于方案2，方案1的支撑体积减少，支撑位置易于去除，但零件整体重心高度较高，预测零件边缘会出现较大的应力变形。方案2降低了零件整体的重心高度，增加了受支撑面积，以达到减少应力变形的需求，但支撑增多，支撑体积增大，降低了打印效率，且位于零件内侧的支撑较难去除。方案3采取了最少的支撑体积，重心高度最低，打印效率与成本极大减少，但零件各处悬垂角度较小，预测零件未支撑区域（主要是支撑角度较小的边缘部分）的变形量会增大。

表1 各个方案的摆放参数

 Simufact Additive 增材制造优化分析

方案1中最大正应力的大小集中在200-250MPa，等效应力分布小在300-330MPa之间①处的等效应力最大达到了328.714MPa，因此这些应力集中点有很大的开裂和失效风险。表面偏差形状对比图，其中变形量最大达到了2.89mm。

方案1模拟结果图

方案2出现的最大负向变形位置的出现是由于该处的支撑的残余应力导致的变形，查看支撑移除前该处的应力分布，发现移除前该处支撑的最大等效应力达到了361.571MPa，高于周围支撑120-160MPa。方案2的正向最大变形量相较于方案1略微减少了0.79mm。对比方案2和方案1的最大正应力分布图和等效应力，其中有三处应力集中处在相同的位置，这是因为方案1和方案2在零件该部分都没有支撑分布，因此零件内部应力分布相差不多（15-25MPa），但方案2出现了一个新的应力集中区域，见下图(a)①处，

方案2模拟结果图

方案3模拟结果中最大正应力分布中，可以明显观察到零件存在着大小在258MPa左右的应力集中区域，无支撑导致的散热不均匀是造成残余应力过大的重要原因。形状对比图中发现由于残余应力存在使零件应力集中的区域发生了严重形变，形变量最大达到了9.89mm。

方案3模拟结果

对比三个方案的模拟结果，方案2相较于方案1出现了新的应力集中区域，大小最大达到了180.103MPa，3而且负向最大变形位置的曲率较大，不利于后处理，最重要的是支撑位置处于零件内侧，不利于实际生产中支撑的移除和后期加工。方案3的应力集中区域分布复杂，应力集中区域较多，容易发生断裂和失效，并且变形处变形较大，最大变形量达到了9.89mm，属于严重变形。

所以在此选择对方案1进行变形补偿自动优化，即在Simufact Additive中设置优化目标0.5mm，这样软件自动迭代 ，经过10次迭代，最大变形降到了0.4503mm，变形降低了83.4%。

失真迭代优化结果图

将应力结果也与优化前的进行对比，如下图所示最大正应力集中区域的应力大小不超过215MPa，相比优化前降低了14%，等效应力最大不超过270MPa相比于优化前降低了15.8%，降低了断裂和失效风险。

方案1迭代优化后模拟结果对比图

 小结

本文针对复杂曲面零件设计了3种不同摆放及支撑打印成形方案，利用Simufact Additive固有应变有限元分析法分析预测应力趋势和变形分布，并对零件进行失真变形进行迭代优化。对比优化前后结果发现：最大正应力下降14%，等效应力下降15.8%。最大变形从2.714mm降到了0.4503mm，变形降低了83.4%。研究结果可为PBF-LB 工艺方案设计和优化提供参考，降低试错次数。

l 参考文献：张雷,徐峰,杨行等.基于固有应变的PBF-LB复杂曲面应力模拟及失真迭代优化[J].陕西理工大学学报(自然科学版),2023,39(03):15-22+68.

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点阵结构数据量太大，你想转个角度看看，但软件非常卡顿；想赶紧把辛辛苦苦建好的点阵模型赶紧保存起来，恰好就死机了，半天的工作付之东流;每一个零件都需要从头开始设计，尽管每次都是用同样方法做同样的操作，生生把自己干成一个工具人;手动给每一个细节特征（比如点阵单胞）都导上圆角，直到软件和你都累到崩溃；三周期极小曲面（TPMS）方程怎么写？在CAD软件里面画TPMS需要什么特殊技能？…….

现在，这些增材制造设计师所经历的挑战，可以交给面向增材制造的高效设计平台—nTopology来解决。

nTopology面向增材制造的高效设计平台©来源：安世亚太

 什么是nTopology？

nTopology是一款面向增材制造的高效设计平台，平台预置了大量增材制造常用的设计工具包，工程师通过调用若干个预置工具包、或自主开发定制的工具包，建立一个工作流，实现复杂几何结构的参数化设计。

nTopology集合了的强大几何建模和仿真分析功能，并充分考虑增材制造的工艺特点，能够帮助工程师快速掌握面向增材制造的设计方法，充分发挥增材制造带来的广阔自由度，同时可重复使用的工作流使得设计流程自动化，大大提高设计效率。

来源：安世亚太

 增材制造设计的全能选手

nTopology设计平台集成了增材制造结构设计、结构仿真、打印切片等涉及全流程的全套功能，包括基本模块、增材制造模块、蜂窝/多孔材料模块、有限元分析模块、轻量化模块、拓扑优化模块。

来源：安世亚太

nTopology采用隐式建模技术，是一种基于数学函数或隐式模型的驱动式设计技术，使nTopology的设计流程具有高速度和可靠性。nTopology兼具CAD、CAE和CAM功能，可快速实现创成式设计、轻量化、拓扑优化等创新设计，输出可用于增材制造的产品解决方案。

来源：安世亚太

基本模块：包括数据导入导出、隐式模型转换/创建/特征操作、布尔运算、驱动设计的场（Field）创建、点阵晶格设计等；

增材制造模块：设置打印平台、添加支撑、切片，以及抽壳、晶格填充轻量化设计；

蜂窝/多孔材料模块：变尺寸、变厚度的晶格填充，复杂表面纹理设计，快速生成蜂窝/多孔材料；

有限元分析模块：线性静力、模态、屈曲、稳态热分析、点阵结构均质化材料分析，并支持有限元模型/网格的输出；

轻量化模块：晶格填充、表面加强筋设计、变厚度的抽壳设计等；

拓扑优化模块：考虑增材悬垂角等制造约束，自动几何光顺、重构，基于拓扑优化的材料密度分布自动进行变厚度的点阵晶格设计。

 三大技术优势

相比于其他大多数设计软件，基于隐式建模技术的nTopology设计平台具有三大技术优势：

1.稳定可靠的隐式建模引擎：nTopology设计平台基于隐式建模技术（一种使用数学函数来表征几何结构外形及内部特征的方法），使得设计流程具有无与伦比的速度和可靠性。

来源：安世亚太

复杂几何结构的设计不再是挑战：可基于内置的工具包快速生成复杂晶格和周期性结构、可控导圆角的布尔运算、变厚度抽壳、复杂的穿孔图案、特殊的表面纹理等；

更快的设计速度：复杂晶格结构生成速度是其他软件的10倍以上，且占用内存小，可实现快速共享和协作；

极好的鲁棒性：基于隐式建模技术，使得nTopology平台中的几何操作永远不会失败，抽壳、布尔运算、偏置、导圆角等均可实现，非常适合解决面向增材制造的复杂结构问题；

良好的工程数据兼容性：其他软件的数据格式均可导入ntop平台， 转换为隐式模型，并用于生成新的几何图形；同时也支持数据导出至其他的CAD、CAM、CAE或PLM系统中。

2. 驱动式设计：驱动式设计提供了一种指定设计特征的参考控制方法，可快速实现基于数学公式、函数、实验数据、有限元分析结果或其他数据的结构参数驱动式设计，生成创新设计解决方案。

来源：安世亚太

预先验证的设计结果：不同于其他的拓扑优化概念设计需要进行结构性能验证，nTopology设计平台的驱动式设计结果，直接来自于基本的工程原理，且可以用预先验证的实验数据进行校准；

用于多物理场的优化问题：基于数学函数的驱动式设计，无论几何结构形状、压力、温度、流量等函数或公式均可作为驱动参数，因此可以实现其他软件无法实现的多目标、多物理场同时优化的复杂问题；

利用现有的工程知识：驱动式设计不仅可以基于有限元分析结果，还可基于实验数据、制造常识和其他的工程经验、工程模型等，具有独特的优势。

3. 可重复使用的工作流：nTopology设计平台的工作流可自定义、可自动化、可重复使用、可共享，大大提高流程效率，同时可帮助工程师获取工程知识。

来源：安世亚太

工作流完全可自定义：nTopology设计平台配备了一套内置的工具包，可以解决大多数工程问题，同时支持自定义工具包，这些用户定义的工作流可以重新打包为自定义工作流，并在其他工作流中重复使用；

工作流可重复使用：通常每个工作流都有特定的输入和输出，当使用相同的方式重新执行输入时，nTopology工作流将总是产生相同的确定性输出；输入参数改变时，可以再次利用已经定义好的工作流，生成新的解决方案。

 nTopology的应用价值

nTopology作为一款面向增材制造的高效设计平台，为客户大大提升设计效率，缩短产品开发的迭代周期，提高产品的性能，解决增材制造全流程的设计需求。

• 自由拖拽模块化的工具开展设计，快速方便搭建设计流程；
• 自定义工作流设计，避免重复搭建设计流程，大大提升设计效率；
• 大量可选晶格及纹理库，快速迭代，实现产品晶格填充及表面纹理设计；
• 快速搭建基于函数、实验数据和仿真分析结果驱动的设计，实现目标驱动的设计；
• 含模型设计、轻量化设计、仿真分析、拓扑优化、打印支撑设计及模型切片等功能模块，可满足面向增材制造的复杂产品打印前准备。

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此次发布的ideaMaker 4.1.0迎来了新的重大功能更新：纹理生成功能。这是在目前众多切片软件中独有的新功能：基于灰度2D图像在模型表面添加纹理。

自定义您的纹理© 上海复志-Raise3D

从2D灰度图像生成3D纹理

作为3D打印（增材制造）端到端流程中的重要环节，ideaMaker的切片快速、高效，受到专业级用户的青睐，目前ideaMaker已经是全球最多用户使用的两款切片软件之一。

在2020年发布的4.0版本更新中，用户可以在切片软件中直接定制和优化3D模型。

最新版ideaMaker 4.1.0发布后，用户可以很简单地选择一个具有所需图案的图像文件，ideaMaker会自动将图像扩散到模型表面，以实现定制纹理，而不需要任何预先的建模。有了ideaMaker纹理，用户可以在模型表面应用不同的图案来轻松创建同一STL模型的不同迭代。

© 上海复志-Raise3D

这带来了一系列新的可能性，尤其是在电子和工业产品的CMF设计、产品开发以及定制生产和文创产业(如时尚行业)方面的应用。

伴随着这一新的纹理功能，Texture Library也将在ideaMaker Library中启用，它为用户提供多种纹理可供选择，使他们能够轻松地在模型表面实验和实现纹理。

© 上海复志-Raise3D

另外ideaMaker 4.1.0的重要更新还包括:配备了带式打印机功能，这使Y轴具有无限的长度，这允许用户打印更长的对象或不间断打印。有了这一特性，将使增材制造更接近连续生产。

其他更新还包括：

• 2D图像到3D模型：增加了将导入的2D图像转换为3D模型的支持。
• 图像到填充：增加了对由图像生成的填充的支持。
• 喷嘴修改器：用户可以选择要用不同喷嘴打印的不同模型区域。

语言新增西班牙语版本，目前支持：中文、英语、德语、法语、意大利语、俄语、波兰语、日语、韩语、西班牙语。

l 文章来源：上海复志-Raise3D

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2021年2月23日，摩方精密（BMF）作为微纳3D打印的领导者和先行者，于今日宣布与全球3D打印文件处理解决方案的领导者Materialise公司合作，Magics Print for BMF，是Materialise公司为摩方基于面投影微立体光刻技术（PμSL）的超高精密3D打印系统量身定制的前期打印文件和数据编辑解决方案。

工艺流程及软件应用场合

摩方设备为了让客户在使用设备时获得最佳体验，针对摩方高精度3D打印技术特点，摩方和Materialise合作开发了Magics Print for BMF，该定制化软件集成了最重要的加工准备工具 (MaterialiseMagics) 和直接文件生成技术 (Materialise Build Processor)，让用户能够简单且便捷的方式编辑和修复文件，准备加工平台和处理切片。Magics Print该定制化软件具备以下功能及特点：

Magics是目前市占率最高的3D打印处理软件，功能丰富且强大，在国内有专业的售后团队；

针对BMF技术特点进行功能筛选后的定制软件，充分保证复杂三维结构的高精度打印；

另外，Magics Print定制化软件还具备以下特点：

 NO.1 数据处理

• 修复，指对模型中的错误进行自动或手动修改；
• 添加支撑，指对模型中悬空部分添加支撑以实现层层堆叠打印；
• 编辑和测量等基本操作，指对模型进行排布、裁剪、阵列、尺寸测量检查等操作；

 NO.2 切片

将STL三维模型文件按照特定层厚切分成系列PNG图片，该定制化软件具有以下功能特点：

• 更精细的图片灰度处理；
• 更准确的图像算法处理；
• 更优异的切片图像质量，如圆形圆度更佳、曲面更光滑、精细结构尺寸更准确等。

Magics Printfor BMF操作界面

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近日，Oqton 宣布完成逾4000万美元（逾2.5亿人民币）A轮融资。

人工智能算法使 FactoryOS™系统不断在使用中去学习，提高生产效率和质量。©Oqton

人工智能推动制造自动化

 / 软件与制造的深度结合

致力于使用人工智能技术赋能制造行业的美国/比利时公司Oqton, Inc.近日宣布完成逾4000万美元A轮融资。该轮融资由全球著名B2B软件投资公司Fortino Capital 、荷兰投资机构PMV及全球工业集团山特维克（Sandvik）领投，创始人团队（Samir Hanna 和Ben Schrauwen）、天使轮投资人Carl Bass（前欧特克CEO）、Dries Buytaert（Drupal 和 Acquia）、Peter Mercelis（Layerwise）跟投。这家高速发展的公司将大幅优化智能制造软件云平台，同时加速在先进制造业领域（增材制造、机器人焊接、CNC数控加工等）的深度商业合作。

Oqton 平台独一无二地将制造进程中的多项关键工业运算能力集成于一个平台（包括计算机辅助设计CAD、产品生命周期管理PLM、计算机辅助制造数据准备CAM、物联网IoT、制造操作管理MES、质量管控QMS等），使用人工智能技术持续推动制造自动化进程。Oqton 平台的用户能够收集总结生产经验、减少重复性操作，远程使用、管理生产资料，同时利用实时运算的生产计划提高生产效率和质量。

Samir Hanna （董事主席、联合创始人）表示：“我们如今已经能在数字化牙科生产、数字化珠宝生产等领域达到近100%自动化，为相关制造业减少超过30%成本。作为平台策略的先天优势，Oqton 云平台能够为不同制造业垂直领域提供优质服务，像牙科、珠宝、医疗、工业及航空航天等，也能够迅速适应制造业管理中的不同场景和用户的需求。”

©Oqton

智能制造工厂的生产技术信息如CNC加工、焊接、后处理等都能够通过Oqton 云平台进行统一集成，打造真正的端对端制造生产系统，提高生产效率、优化成本、打造柔性生产线。Oqton目前的全球智能制造合作伙伴包括EOS、Sisma、通快（Trumpf) 、山特维克（Sandvik）。

Ben Schrauwen （CEO、联合创始人）表示：“新一轮投资令我们感到振奋，这将帮助我们为全球制造业提供更优质的服务。我们由衷地相信，云计算等技术将推动制造业进入新时代，我们也在持续为此而努力。”

同时Oqton 公布原CTO Ben Schrauwen 即将接棒CEO 职位，联合创始人、原CEO Samir Hanna 将出任董事会主席。
/ 高点起跳的软件赋能制造的每一个环节

值得一提的是，Oqton的天使投资人是欧特克前CEO Carl Bass, 根据3D科学谷的市场观察，Carl Bass目前所支持的4家3D打印企业都极具特色和行业颠覆潜力。

其中一家来自美国加州的企业Arris Composites针对碳纤维复合材料3D打印产业化开辟了一条路径，在疫情期间逆市获得了4850万美金（约人民币3.4亿）的B轮融资，其目的是实现下一代大众市场的连续纤维复合材料3D打印生产级应用，而Arris Composites是在Carl Bass的个人车间孵化出来的。

另外一家则是突破了当前3D打印数据过大的痛点，来自西海岸的创业公司Dyndrite的用于增材制造的新3D几何内核使用原始的数学表示形式（B样条曲线，NURBS和B-rep数据）来提供更好的增材加工路径。通过不依赖STL这样的数百万个三角形来定义打印，Dyndrite的解决方案避免了“数据膨胀”，并可以提高打印零件的质量。这意味着通过消除需要修理STL的耗散动量的步骤，从而提高了可重复性并提高了生产速度。

还有一家是大名鼎鼎的Velo3D，Velo3D成功地获得了制造业中技术要求最高的合同之一，即向世界上最成功的私人火箭公司之一的SpaceX公司提供3D打印机。随后，VELO3D宣布获得其航空航天领域的一家客户2000万美金（超过1.4亿人民币）的订单。VELO3D是一家软件驱动硬件的企业。这也预示着在不久的未来，能够存活在市场上的3D打印企业所需要的硬核实力中，软件是其中重要的一块。

软件控制方面，VELO3D的Sapphire金属AM打印机以其获得专利的SupportFree工艺实现近乎无支撑的产品几何自由度而闻名，该工艺减少了复杂通道，浅悬垂和低角度的支撑结构的必要。在工艺和质量控制方面，VELO3D的解决方案包括Flow™预打印软件，以及Assure™质量保证和控制系统。

随着5G基础建设的发展，将完全释放人工智能赋能制造的潜能。在这方面，根据3D科学谷的市场观察，2020年初，Fraunhofer IPT弗劳恩霍夫生产技术研究所IPT和瑞典移动网络供应商爱立信共同开发了“欧洲5G工业园区”的概念，监视和控制高度复杂制造过程的5G传感器，移动机器人，物流和多站点生产链，分布式制造控制，区块链，人工智能与边缘云计算等等正在以未来已来的方式呈现在我们面前。

在3D打印方面，欧洲5G工业园区中的亚琛增材制造中心(ACAM)，在全球范围内为制造企业提供包括Fraunhofer等亚琛领先科研机构多年来积累的增材制造专业技术，并通过认证服务、联合研发服务、以及专业教育服务，帮助企业应对增材制造技术在应用中的挑战。

痛点即是机遇，希望不管是Oqton, VELO3D, Arris Composites，Dyndrite，还是欧洲5G工业园区以及亚琛增材制造中心(ACAM)的领先突破与科研资源都能给国内企业带来超越竞争的发展思路和发展路径。

l AMPOWER与3D科学谷正在合作面向全球欧洲、美洲、亚洲市场发布的2020年全球增材制造研发市场报告，欢迎中国企业积极参于有关3D打印领域设备、软件、材料的研发市场调查，敬请扫码参与调研。

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粉末床激光熔化3D打印设备存在光斑尺寸漂移的可能，因此需要进行校准。但常见的激光校准流程较为繁琐，通常是需要每隔3到6个月通过外部引入校准技术人员，将3D打印机恢复到精确的工作状态。这一过程不仅所需时间长，较多依赖人工经验，且无法实现实时校准。

根据3D科学谷的市场观察，随着粉末床激光金属3D打印技术的发展，激光校准方式也在不断优化，比较明确的是，软件将替代人工经验在这一领域中发挥着关键作用。本期，3D科学谷将以智能熔化金属3D打印系统制造商VELO3D所采用的自动化校准技术为例，分析智能化校准技术在实现高质量3D打印中所发挥的作用。

VELO3D 金属3D打印技术的特点。来源：VELO3D

软件正在“吞噬”一切

基于L-PBF工艺的金属3D打印系统中，激光器是重要的光学器件。在这一工艺中，任何给定零件都可以有成千上万层，逐层进行金属粉末的熔化。由于激光对准有漂移的可能，尤其是在需要较长打印时间的情况下，零件被分为数千层逐层进行激光熔化，能够证明在第一层有效的校准，可能在打印到数千层时已经无效。这个问题在多激光器3D打印系统中更为复杂，各个激光器之间的校准也必须保持一致。

如果激光器没有以正确的功率对准正确的位置并以正确的速度移动，则可能会影响3D打印零件的质量。

在第一层甚至前100层的有效校准，会在第8000层以后失效。来源：VELO3D

金属增材制造行业特定的标准还相对不成熟，许多标准组织（ASTM，SAE，AWS，API等）正在开发或完善其文档。美国国家航空航天局（NASA）是最早于2017年10月发布此类准则的组织之一，其准则是L-PBF的增材制造航天硬件标准（MFSC-STD-3716）和随附的L-PBF工艺控制和鉴定规范（MFSC-SPEC-3717）。

根据MFSC-SPEC-3717，“校准只有在连续维护时才有效，而出于现实原因，在每次构建前进行激光3D打印设备的校准是不可行的。较长时间的校准间隔是在生产效率和质量保证之间做出折衷的结果。”这一信息反映出，无法在每次构建前进行校准，使制造商不得不在生产效率和质量保证之间做出选择。

MFSC-SPEC-3717指定了几个指标，包括激光聚焦和对准指标，规定必须至少每90天进行一次校准，以使增材制造过程保持合格，并将该设备所生产的3D打印零件标记为合格。NASA的增材制造航天硬件标准并没有说明如何校准这些指标，但承认：“将有目的的标记激光打成平坦的实心板并根据指标评估标记（基于过去的性能）可能会提供足够的扫描头健康状况的证据。”

尽管这是进行激光校准的标准做法，但这种校准方法不仅耗时，而且还存在很大的不一致风险，由于几乎是人工手动的方式在完成这一过程，其中存在着许多固有的可变性。例如，为了校准激光聚焦，许多设备制造商要求将阳极氧化铝板放入构建室中，并小心地将其在构建平面上设置为与要打印材料的位置相同的高度（单位为微米）。将线烧入板中，然后取出并进行测量确定哪个轨道的直径最小，从而指示激光的焦点。在激光对准的情况下，一般需要再次在铝板或热敏纸上燃烧一系列的线。得到的结果有时需要发送到第三方进行光学坐标测量机（CMM）分析，生成校准文件，并发回给现场的服务工程师进行安装。如遇到需要多次进行迭代的情况，将显著增加校准时间，这一过程不仅依赖人工经验，而且会增加非生产时间，影响生产效率。

图中两个长方体3D打印样件是通过2台激光器分为三段打印的，低端和上端部分采用同一台激光器，而中间段是另外一台激光器打印的。左方样件为不采用自动校准时产生的结果，中间部分出现了非常明显的偏移；右方样件为使用原位自动校准功能时所得到的结果，样件的上中下三段是一致的。来源：VELO3D

 自动化原位校准

根据3D科学谷的观察，VELO3D 通过软件改变这一状况，VELO3D 在其金属3D打印系统中提供了预先构建的校准功能，可以简化并自动进行打印设备光学系统的原位校准。VELO3D 的技术可以实现在构建之前测量各种指标，包括光束稳定性、激光对准和聚焦等。增材制造的最终用户只需按一下按钮即可运行光学校准，而无需任何外部测量设备和复杂的人工手动校准过程。

同样重要的是，这种自动化过程可以捕获大量使用手动校准方法无法获得的数据。这些数据用于实时更新系统的校准表，并确保已按照规格制造给定的组件，也可以随着时间的推移进行编译，用于统计过程控制程序和其他质量管理系统。

VELO3D 金属3D打印机上的校准仪表板。机器健康状况得到持续监控，以确保粉末床质量，传感器和光学元件均已正确校准并处于最佳状态，并且不会影响零件质量。来源：VELO3D

 精确的粉末层

除了L-PBF工艺中涉及的光学元件外，校准粉末床的质量也是影响3D打印零件质量的关键因素。粉末床的厚度和均匀度都必须精确，以确保激光适当地熔化每一层。如果粉末床太厚，则打印层可能无法完全熔化，从而导致熔合不足。如果太薄，金属可能会过热，甚至可能在熔池中蒸发。两种结果都会对所得零件的机械性能产生非常不利的影响。正确的校准对于提供精确的粉末层至关重要，如果光学器件也经过正确的校准，则粉末可以产生正确的焊接金属层。

与间隔90天需要进行光学校准不同的是，NASA 的增材制造航天硬件标准要求每180天校准一次粉末床质量。然而在任何给定的粉末涂覆过程中都可能出现错误，显然3D打印零件质量的控制无法依赖180天一次的粉末床校准。以往，很多3D打印系统通常没有定量方法来测量粉末床的质量和状态，而是采用对粉末床照片进行定性分析的方式，但这一方式无法提供出给定时间粉床本身状态的实际数据。

VELO3D 的金属增材制造系统进行检查，确保铺粉刮板在每次构建之前和构建过程中都能完成工作。此功能取决于高度映射器的度量系统，该系统实质上可测量粉末床拓扑，其z轴分辨率为15微米，x和y轴分辨率为100微米。这种真正定量的测量可确保由铺粉时输送的层在整个构建平面上的厚度和均匀性均在规格范围内。

构建进度屏幕显示与监视金属3D打印生成有关的重要统计信息摘要，包括进度和预估的完成时间、生成图像、生成ID和名称、平均吞吐量、中断、热图以及零件和生成属性。来源：VELO3D

3D科学谷Review

VELO3D的解决方案是集成计量系统，可测量关键过程变量，然后自动重新校准机器。校准程序测量机器工作范围包括校准49个点的精度和一致性。只需按一下按钮，操作员就可以随时运行它。VELO3D的Sapphire 3D打印机还可在每次构建之前自动检查耗材的级别或寿命 – 例如过滤器，筛子和粉末供应 – 并在机器监视器上显示相关信息。

在多激光3D打印系统中存在的另一个问题是不同激光头的相邻表面之间的缝合质量。激光必须完美对齐，以创建光滑，无缝的表面。3D科学谷了解到，即使是50微米的差异也是可辨别的，并且可能不利地影响零部件的结构完整性。

此外，随着构建方向沿着垂直的Z轴前进，XY轴对准可能会漂移，因此必须进行过程跟踪并进行校正以确保整个构建的对齐。如果没有过程跟踪，可能会在最终的零部件产生严重缺陷，从而导致需要返工或额外的后期处理。

VELO3D的传感器系统实时解决了这个问题，通过在构建的每一层的工件表面上大约500个点处的相邻激光点覆盖过程中的监视，当检测到未对准时，系统会在控制系统中自动调整。这是一种手段，不仅可以使单个零部件达到更高的精度和表面质量，而且可以在多个零部件的加工中提高质量稳定性。

VELO3D 采用的自动化校准所带来的明显好处是，在产品质量出现问题之前，识别出金属增材制造系统中的问题，从而进行纠正。从本质上讲，使用增材制造工艺创建的零部件通常是昂贵的，而越晚发现质量问题，金属增材制造的成本就越高。通过工艺仿真、质量监控软件等智能化手段尽早识别并纠正影响打印质量的因素非常重要。

除此之外，VELO3D 的技术所带来的一个附加的好处是在每次构建之前都会对增材制造系统的关键参数进行校准，这一过程中创建了大量数据，这些数据可用于开发过程中控制软件。通过在每次建立光学系统状态，粉末床质量和其他参数之前收集数据，可以查看系统随时间推移的运行情况，并通过观察在实际达到控制极限之前趋于不合规格的情况，来预测机器何时可能需要进行预防性维护。

当然，用于自动化校准的软件对于L-PBF 3D打印工艺最重要的意义还是在于提供更高质量的3D打印零件。NASA MFSC-STD-3716 标准中曾描述到：“在关键领域中使用粉末床激光熔化3D打印部件的最大潜在风险的局限性在于无法验证单个零件的完整性。” 而VELO3D 通过软件所实现的在每次构建之前进行校准的能力，则有助于解决这些问题，为其金属3D打印技术实现更广泛的生产级应用奠定基础。

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变形的问题，仿真来控制

 面向规模生产需求

Hexagon海克斯康旗下的仿真软件Simufact于2020年9月24日推出了Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印工艺的仿真技术，使制造商能够在设计阶段预测并防止烧结过程对零件产生的变形。新的仿真工具标志着增材制造迈出了重要的一步，因为它可以帮助制造商获得所需的质量，从而通过Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印工艺用于批量生产提供独特优势。

三个阶段的几何设计优化。来源：海克斯康

与PBF基于粉末床的选区激光熔化金属3D打印工艺相比，Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术具有几个关键优势：更具经济性的粉末材料（类同于MIM工艺所用的金属粉末材料）；不需要支撑结构；高效的打印速度适合大批量生产应用，从汽车、飞机零件到医疗应用。

Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术与几乎所有其他金属3D打印工艺相比都是独一无二的，因为在3D打印过程中不会产生大量的热量。这使得高速打印成为可能，并避免了金属3D打印过程中的残余应力问题。

Desktop Metal金属3D打印

Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术将热加工过程转移到烧结步骤，这使得更容易管理热应力，因为烧结温度低于其他类型的金属3D打印工艺中所需的完全熔化温度，并且热量可以更均匀地施加。然而，这并不能完全消除温度梯度和产生残余应力的挑战。

Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术有可能取代小批量，高成本的金属注射成型，还可以用于生产其他领域复杂而轻便的金属零件（例如齿轮或涡轮机叶轮），大幅降低3D打印成本，并缩短交货时间。

管理和补偿烧结阶段发生的大量收缩是Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术面临的最大挑战之一。零件在炉内收缩30-40％，线性收缩15-20％。如果零件很小并且壁厚均匀，那么收缩是可以预测的。然而，不同厚度的大型零部件的烧结过程会对几何形状产生非常复杂的问题。根据3D科学谷的市场研究，烧结收缩目前严重限制了Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术适用的几何形状和应用类型。

灰色部分代表Simufact软件预测的收缩。来源：海克斯康

Simufact Additive软件可以预测烧结过程中由热应变，摩擦和重力等因素引起的收缩。通过补偿这些变化，零件可以按设计进行3D打印，生产团队可以大大减少必须报废或重新处理的零件比例。这款软件在3D打印之前还可以预测烧结引起的应力，表明可能在哪里发生缺陷，这使得可以在设计过程中尽早进行更改。

根据3D科学谷的市场观察，Simufact Additive软件还可以通过Python脚本自动化仿真。为了验证烧结补偿并提高质量可信度，可以将初始设计（CAD）几何图形和制造中的零件的计量扫描进行比较。

3D科学谷Review

 短板：变形收缩、烧结挑战

Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术，通过将金属粉末与粘结剂层层粘结成为零件毛坯，再经过脱脂烧结过程制造成金属零件的间接金属3D打印技术。这种生产系统与MIM金属注射成型工艺颇有近亲的感觉，然而其制造过程中并没有使用模具。这种技术将使制造商能够显着降低其成本，从而使该技术成为铸造的替代技术。

在这方面，大众汽车上将使用惠普的金属3D打印技术，首先是进行大规模定制和装饰部件的制造，并计划尽快将Metal Jet金属3D打印的结构部件集成到下一代车辆中，并着眼于不断增加的部件尺寸和技术要求。

然而在使用粘结剂喷射金属3D打印技术走向规模生产之前，有效的控制收缩变形是必须要解决的问题。

根据3D科学谷的市场观察，拿Desktop Metal举例，实时仿真方面Desktop Metal与多物理场模拟软件开发商ANSYS合作紧密。ANSYS的Discovery Live平台允许对CAD模型进行更改，以显示流体或空气流量如何实时受到影响，并且任何人都可以使用，而不仅仅是专家。Discovery Live可以让工程师立即检查其设计变更的影响，这个平台支持流体、结构和热模拟应用。这使得设计师可以通过交互的方式探索简单和复杂变化的影响，迭代变得更加快速便捷。

烧结过程中，零部件在支架上通过支撑/定位器来固定，并放置在具有惰性气氛的炉子中。首先进行脱粘循环，烧掉粘结剂的聚合物组分，温度通常在200-600℃范围内。必须从部件中完全除去所有粘结剂，否则粘结剂中的残余碳将对烧结过程产生负面影响并损害最终零部件性能。

去粘结是一个缓慢的过程，因为粘结剂必须通过微小的多孔材料结构蒸发。如果施加太多的热量和能量，则金属颗粒基质受到干扰，导致最终部件质量受到不利影响。粘结剂以约1厘米/小时的速度从外表面移除，因此较厚的部分可能需要数天才能解除粘结。

然后是第二次烧结循环，熔化温度约为金属熔化温度的80％（不锈钢为1200-1400℃）。烧结缓慢收缩并使零件致密度达到93-99％的密度。与去粘结一样，烧结过程可能非常耗时，特别是对于较大，较厚的零件。

在炉子中，零部件的较薄部分将比较厚的部分加热和烧结得更快，这些部分将应力引入厚度变化的零部件中。此外，零部件烧结后的冷却进一步放大了这种效果。这些热梯度和应力会使部件翘曲和损坏，并可能产生影响材料特性的非均匀晶粒结构。

随着仿真软件的发展，将释放Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术的发展潜力，根据3D科学谷的市场观察，未来，模具、铸造、金属注射行业将首先受到Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术的影响，而汽车行业或将是最先直接受益于Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术的发展应用领域。

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线弧增材制造（WAAM）3D金属打印现在已经可以用于大型金属产品制造。这项新技术很快被公认为将对行业产生变革性影响。

MX3D是一家具有前瞻性的公司，正在将WAAM引入几个具有高影响力的行业。它通过连接现成的工业机器人和焊接机来开发制造大型工业3D金属打印机和配套软件。

MX3D机械臂项目展示了内部备件和重型设备生产的潜力。每个金属加工车间都可以变成一家小型铸造公司，从而缩短了交货时间并提高了设计自由度。

Altair Inspire™ 助力MX3D进行创成式设计并构建数字孪生模型，从而实现工业机器人定制。

 为什么要定制工业机器人？

工业机器人技术是一个发展中的行业，具有各种各样的应用类别。许多OEM为专业应用提供了多种型号，但是仍需要更多的个性化。

图1：创建数字孪生，了解系统行为

例如，当机械臂要移动远处的物体时，工作位置可能比较特殊：在拐角处，墙后或在标准工作范围之外。在这种情况下，就需要定制额外的非标零件来满足需求。

另一种情况是对零件性能的特殊要求。一些公司设计和制造自己的上臂，因为他们需要将具有特定性能的工具安装到机器人上。

当确定有特殊要求时，值得进行定制以优化操作条件。重量轻便，转动惯性矩小的零件能产生更高的操作精度并总体上降低能耗。

 Inspire 助力 MX3D实现机器人定制

图2和图3是Altair与MX3D成功合作的机械臂项目，重点是在重型设备零件上应用大规模3D金属打印，将标准ABB机器人改装为三轴WAAM设备。

图2：机器人手臂的演变

图3：最终生产定型零件

ABB机械臂是由Altair工程师根据打印材料的材料特性设计的。项目中还使用了数字孪生设计过程，以确保生成最有效的形状和操作。该项目很好的展示了WAAM技术在工业中的应用。

采取的方法考虑了性能和精度要求，集成焊丝送进器所需的功能集成以及系统上需要的所有其他零件。优化任务不仅考虑了来自系统加速度的负载，还考虑了安装的送丝机，其中包括提供保护气体的软管，主动冷却装置以及金属丝。功能集成有助于提升可靠性并更易于维护。

 Altair Inspire与数字孪生模型

MX3D收到来自许多行业的项目请求，因此需要开发工作流程，为客户快速进行设计和迭代。

Altair Inspire™对我们而言效果很好，因为我们可以识别需求并将边界条件转变为功能性的数字孪生模型。然后，我们轻松生成质量优化的设计。由于它包含3D打印约束，因此我们快速展示了有机模型，这些模型为最终用户提供了WAAM可能性的宝贵见解。——MX3D CEO Gijs van der Velden

对于机器人手臂项目，确定需求至关重要，因为MX3D对这种特定的机器人模型并不熟悉。MX3D与ABB紧密合作，确定了应用的负荷情况。从数据表中收集参数并在Altair Inspire环境中重新创建数字孪生，这能验证在优化手臂方面是否走了正确的路。

几何创建功能使我们能够轻松调整优化模型，并在MX3D软件平台之间实现数据传输以进一步完善模型。这样可以进行快速迭代模型，并且我们能够合并特定的制造约束条件。

这种设计方法为WAAM制造开辟了一些有趣的途径。当创建下一代制造零件和重型设备时，Altair期待为客户应用数字孪生设计方法。

图4：在 Altair Inspire中验证机器人的性能

亚洲3D打印、增材制造展览会(TCT Asia)

Altair展位号：E6-C44

来源：Altair澳汰尔

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3DXpert可助您：

• 轻松实现成功、高质量的打印 ——为增材制造进行设计准备。
• 缩短从设计到制造的交付时间 —— 整合打印准备工作，优化工作流程。
• 优化设计结构 —— 通过更轻质的零零件和增强的功能等特性，从增材制造中获益更多。
• 最大限度减少制造成本 —— 缩短打印时间、减少材料消耗和后处理操作。

最新发布的3DXpert 15 版本推出了重要的新功能和增强功能，不但可以为这些对象提供新的价值，而且特别注重从快速原型制造转变为批量生产所需的功能。

 主要的新功能和增强功能

 强力支撑 —— 全新的自动化支撑结构生成
缩短打印准备时间并减少制造成本。许多打印技术都需要生成支撑结构，这可能是一项繁琐且耗时的工作。正确的支撑结构设置对打印成功、曲面质量以及后处理的时间和成本都有重大影响。自动生成支撑结构是一项艰巨的任务，因为您必须考虑许多因素。

自动生成支撑，采用钛金属设计和打印

 全新的晶格QuickSlice快速切片功能

缩短大体积晶格结构的切片时间。 随着打印机体积不断增大，单个打印托盘上的打印零零件大小和可能的晶格数量也在随之增加。晶格结构元件的数量可能以数十万甚至数百万计。

使用全新的晶格 QuickSlice 快速切片完成切片的晶格结构

 增强的构建仿真分析

对仿真结果的更清晰可视化。建模仿真可确保满足模型规格的成功打印，帮助用户优化设计，并最大程度地减少试验次数。因为构建仿真集成在设计环境中，所以可为设计人员提供有关设计的即时反馈，包括方向、支撑结构的数量（太少和太多）以及零件的打印可行性。打印昂贵或大量零件时，即时反馈特别重要。

显示不同标准在哪些层以及何种强度得到满足的新直方图和图例

 与SOLIDWORKS进行的全新双向直接数据传输

保持设计完整性。直接读取 CAD 软件的原生 CAD 数据有助于确保设计的完 整性，并已获得 3DXpert 支持。

用于在3DXpert和SOLIDWORKS之间进行双向数据传输的新SOLIDWORKS功能区选项

 3DXpert 新的牙科解决方案包

轻松打印金属牙科零件。3D 打印牙冠、牙桥、植入体等牙科零件一直在重塑牙科护理 市场。而涉及金属打印零件的特定应用对确保高质量、快速和低成本的打印有十分具体的要求。

使用 3DXpert 设计并以钛金属打印的牙托

 新的增材成型插件

快速轻松地设计随形冷却流道。在模具内以可控且均匀的方式冷却塑料，对于减少翘曲并确保零件尺寸满足规定的公差至关重要。3D 打印模具组件使得随形冷 却流道能够将冷却液送往传统冷却流道无法到达的模具区域。随形冷却缩短了冷却过程，进而减少注塑时间，因此也降低了塑料零件的成本。

随形冷却镶件。利用新的自动化随形冷却流道设计生成的紫色冷却回路

 全新的自由晶格设计

获得独特的竞争优势。晶格结构是一种常用的策略，用于减轻零件重量，增强其 功能特性，同时保持其外部形状并增加其外部曲面的纹理。除了使用 3DXpert 中现有的丰富预定义晶格结构库，自行开发晶 格结构也是获得竞争优势、优化制造成本以及利用自己的 IP 和 获得经验的好方法。

新的零厚度支撑件填充具有开放表面的物体，可实现更轻的重量和更快的打印

 增强多打印头控制

在保持无缝零件质量的同时提高吞吐量。打印时间是增材制造吞吐量的关键因素，并且随着打印机和 零件变得越来越大而成为越来越关键的问题。多个打印头大大缩短了3D 打印时间，从而提高了制造吞吐量，并使增材制造成为批量生产的可行选择。

全新的 DMP Factory 500 系列打印机通过 3 个不同的打印头打印多个零件。黄色部分使用全部三个打印头按自动分配进行打印，而较小的零件则自动分配给不同的打印头。

 用于自动化打印分析和验证的新 DMP 监测器

加快设计和打印过程验证。经过验证的增材制造工艺可确保打印零件的质量和机械特 性符合设计规格。如今，认证的增材制造流程的通用做法是基于构建后测试。 CT（计算机断层扫描）扫描和破坏性测试用于验证打印 零件的内部结构和材料特性是否符合零件质量的预定义阈值。 当前的过程是昂贵且漫长的，并且需要大量的手动操作和专业知识。

新的 DMP 监测器（在测试版中可用）分析 DMP 监控所收 集的数据并提供可疑体积的清晰 3D 可视化。现在，您可以使用 来自不同预打印和打印资源的数据进行根本原因分析，并使用 3DXpert 广泛的设计工具采取相应的纠正措施。这种革命性的方法使您可以扫描 100％ 的打印零件，以快速识别不符合质量标准的零件，并节省不必要的后处理工作和这些零件的二次测试。

航空航天零件的 DMP 检验分析（点代表需要关注的区域，例如未融合的区域）

 增强多种技术和多家供应商支持

适用于您的打印设备的一体化增材制造软件。现代化的打印设施正在使用不同的打印机和打印技术来最 好地满足特定的应用程序。这些打印机可能来自不同的供应 商，并且使用不同的材料。每种打印技术都可以使用不同的属性和设置，许多打印机供应商已经开发了自己的认证切片机制，具有预定义的经过优化和验证的打印策略和参数。要建立 一个能充分利用打印设备的高效增材制造工作流程，理想的做法是在整个打印设施中使用相同的打印准备方法。

 支持多种技术

3DXpert 15 推出了针对 SLS（选择性激光烧结技术）和 MIM（金属注塑成型）技术而要求的增强功能。这些技术完全不需要对 SLS 生成支撑，或在 MIM 打印机上建立非常直接的支撑。

为房屋模型创建的燕尾榫连接件联合切口太大，无法安装在 SLS 打印机托盘上

 支持多家供应商

新型处理器可利用其切片机制及其经过验证的打印策略和参数，直接在多家供应商（例如 EOS、SLM 和 Renishaw）研发的各种打印机上完成打印。增强的功能允许在多供应商环境 中将 3DXpert 用作增材制造软件。

从支持的大型打印机库中选择

 新的3D嵌套功能

3D嵌套可最大程度地利用可打印空间。打印机作业时间是制造环境中最昂贵的资源之一。除了实际的打印时间之外，您可能还需要花费大量时间来准备打印机并从一个打印作业转移到另一个打印作业。因此，以最有效的方式使用可打印空间，对于降低制造成本至关重要。

已装满零件的 ProX SLS 6100 打印机托盘

文章来源；3D Systems

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I 难题
搭建引领金属增材制造研究和教育的设施

I 解决方案
3D Systems 3DXpert™一站式AM集成软件和ProX®DMP 320金属3D打印机

I 结果

• 高精准的3D打印
• 能够完全控制增材制造流程（包括激光参数和打印策略），不断探索新技术，解决出现的问题
• 采用一站式灵活软件方案，为从CAD到后处理的各种增材制造研究需求提供支持

比利时鲁汶天主教大学（以下简称为KU Leuven 鲁汶大学）在增材制造研究方面拥有近30年的经验，是全球领先的增材制造学术机构之一。

鲁汶大学增材制造研究小组由鲁汶大学机械制造系教授 Ir. Ing. Brecht Van Hooreweder领导，他正在开展与激光增材制造相关的不同领域的研究活动，包括：

• 扩充增材制造材料库，包括陶瓷、铝和生物材料；
• 通过分析微观结构、纹路、孔隙度和热应力，研究与静态和动态机械特性相关的工艺条件；
• 优化软硬件的机械设计和工艺；
• 增强对X光CT、进程监控和后处理的质量控制。

为进一步支持研究活动的开展，增材制造研究小组专门建立了一间实验室，配备了增材制造硬件（包括3D打印机、后处理设备、寿命测试设备、测量设备、粉末生产设备）和软件解决方案，这些软硬件有些由供应商提供，有些则是其自行研发出来的。

 开发下一代增材制造技术

鲁汶大学已与3D Systems密切合作了多年。鲁汶大学增材制造研究小组利用3DXpert教育版和ProX DMP 320金属打印机针对增材制造的打印准备、优化、制造和控制开展大量研究项目。此外，鲁汶大学和3D Systems也在精密金属增材制造（PAM2）欧洲项目方面开展合作。来自鲁汶大学的博士研究人员在3D Systems鲁汶技术中心完成训练和实习。

鲁汶大学的研究人员高度重视与3D Systems合作过程中积累的行业经验，也高度重视3DXpert在整个制造流程中提供的帮助，帮助他们增强和优化增材制造流程。

“我最为欣赏的是3DXpert能够灵活整合所有增材制造流程，包括从设计到制造的所有流程，”Ing. Jitka Metelkova说道，他是PAM2项目的初级研究院、增材制造工程师和玛丽居里博士后。“要用到CAD工具进行设计工作时，设置扫描策略和激光参数时，或考虑气体流动时，我们会把所有需求整合到同一个软件平台中，这样就没必要使用其它软件解决方案了。”

“在研究中我们大多数时候都使用钢合金和钛合金，ProX DMP 320低氧含量有助于提供可重复的高质量零部件，” PAM²项目协调员Ir. Ann Witvrouw博士说道。

“将3DXpert软件和ProX DMP 320打印机结合起来使用，能够很好地达到我们的研发目标，那就是为整个金属增材制造流程寻找一个综合解决方案。在此之前，我们必须使用独立的软件和硬件产品，造成工作流程大大复杂化，甚至有些重要的流程根本无法实现。”Ir. Ing. Van Hooreweder教授说道，“我们对3DXpert软件和ProX DMP 320打印机的表现很满意，也很高兴能够与3D Systems开展合作研究工作。”

Ir. Ing. Van Hooreweder教授表示，“ 将3DXpert软件和ProX DMP 320打印机结合起来使用，能够很好地达到我们的研发目标，那就是为整个金属增材制造流程寻找一个综合解决方案。”

 优化新材料的流程参数

根据PAM²项目框架，鲁汶大学使用ProX DMP 320打印机处理了两种不同的马氏体时效钢粉末（等级300）。他们使用3DXpert软件开展参数研究，为两类粉末开发出最佳参数集，以便同时确保较高的密度和较低的表面粗糙度。

 混合增减材制造测试

鲁汶大学正在对一种新的3D打印混合方法进行测试，该方法将连续波激光与脉冲波激光结合，以便有选择性地去除零部件顶面的材料。

“3DXpert使得我们能够生成复杂的扫描策略，例如多面扫描，这是非常有帮助的，使得我们能够完成先前无法完成的任务或者必须手工完成的任务，”Jitka Metelkova说道。

 定制支架设计

为研究增材制造得出的Ti6Al4V 支架的复杂载荷条件，来自鲁汶大学的研究人员使用3DXpert软件设计了一种网格结构的新型样品几何体。鲁汶大学研究人员成功使用全新的支架几何体，孔隙梯度介于实体末端和支架中间部分，以便进行准静态拉伸测试、拉-拉测试、拉-压测试和压-压疲劳测试。研究结果发表在Nature出版集团旗下刊物《科学报告》（Scientific Reports ），文章名为“增材制造得出的Ti6Al4V 支架在拉-拉、拉-压和压压疲劳载荷条件下的疲劳寿命”。
“我们很高兴现在能够快速灵活地生产出所需的定制支架，正如本例中的疲劳样品所示，显示了很好的孔隙梯度。它帮助我们加快研究，得出想要的结构，很好地反映了我们已获得的知识，”Jitka Metelkova说道。

 未来增材制造工程师培养

鲁汶大学机械工程系设有一门增材制造课程，讲述了各种增材制造方法对应的主要原理，并概述了增材制造行业的最新研究成果和当前遇到的研究挑战。

为确保未来的工程师能够适应增材制造研究和制造环境，增材制造课程框架中也囊括了3DXpert各种扫描策略生成的图片和录像。

此外，3D Systems鲁汶技术中心还在不断培训年轻的研究员，他们可以在工作室、研讨会和开放日使用大学的教学设施。

 塑造增材制造行业的未来

鲁汶大学从一开始就积极参与增材制造研究，也对增材制造技术的未来充满信心。按照计划，他们将投资解决增材制造技术的现有障碍。

“未来几年我们的目标包括准确预测增材制造得到的金属网格结构的疲劳寿命，研究实体区域和多孔介质区域混合的情况，并确保零部件质量好，可重复性高，”Ir. Ing. Van Hooreweder教授说道。

文章来源：3D Systems

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