不过如何使得测量出来的数据具有交互性，这是突破行业发展壁垒的一大发展方向。2022 年 11 月 3 日，Sigma宣布推出用于标准化3D打印设备Machine Health 健康数据日志的软件模块。下一代开放式架构产品将简化流程、推进数字质量工作流程并使增材行业用户在其站点和供应链中获得一致性可靠的数据表达。

健康数据日志软件模块
© Sigma

 让数据具有凝聚力

Sigma将发布 PrintRite3D® Machine Health 健康模块的测试版。这种新的解决方案标志着Sigma开始采用纯软件的质量保证方法，允许用户获取不同的机器日志文件并对其进行标准化。基于 Sigma 的 PrintRite3D 监控和分析技术，Sigma 正在创建一个开放式框架，用于将不同的传感器和图像连接并标准化为一个有凝聚力的数据套件。

新解决方案的特点包括：

- 相机、热像仪、熔池数据等集成传感器一致性可靠的数据表达

- 能够通过 API 链接机器或上传所有机器传感器 .csv 日志文件

- 为分析、可视化和报告创建基于通用标准的文件格式，与机器类型无关

- 用于所有过程中质量数据的单一内聚环境，可根据独特的生产要求进行定制

- 机器传感器数据的深入洞察、分析和报告

- 显示关键指标的可视化仪表板

根据3D科学谷的市场研究发现，当前各种3D打印-增材机制造商的专有质量控制方法经常导致整个制造的质量保证不一致。Machine Health 软件健康模块的初始模块和所有未来模块的目标是帮助推动基于标准的增材制造方法，使用户能够在其站点和供应链中获得一致性。允许用户获取不同的机器日志文件并对其进行标准化是将不同的传感器和图像连接到一个有凝聚力的产品套件中的重要的第一步。

检测与认证挑战
© 3D科学谷白皮书

真正全面的质量方法正是行业所需要的，将从手动收集、转换、处理和分析质量的所有单个方面的工作中减少数小时。标准化机器日志将简化流程并推进数字质量工作流程，拥有一个界面，从所有连接的机器流式传输数据，将3D打印行业向前推进到数字化未来。

传感器数据融合——结合数据类型——将提高对缺陷检测的能力，提高对质量原因分析，增强质量控制信心，让每个人都能统一解释控制图和其他数据类型/源。为基于标准的数据交换、指标和分析提供框架，Sigma的工程团队花费了 10 多年的时间开发该技术。

 让数据能够交互

Sigma专门从事用于金属和聚合物3D打印先进制造技术的质量控制软件称为 PrintRite3D®，PrintRite3D 在制造过程中实时检测和分类缺陷和异常，通过减少浪费、提高产量和缩短周期时间来显着节省成本和提高生产效率。

根据3D科学谷的市场观察，Sigma推进Machine Health 软件健康模块具有得天独厚的优势。就在2022年，ASTM 国际增材制造卓越中心 (AM CoE) 和创始行业成员正式宣布启动 AM CoE 材料数据和标准化联盟 (CMDS) 计划。Sigma成为材料数据与标准化联盟 (CMDS) 的创始成员之一，CMDS使来自整个增材制造生态系统的各种规模的公司能够协作标准化材料数据生成的最佳实践，以及创建、管理和管理加速工业化和全面采用所需的数据增材制造技术。

数据集合
© ASTM

CMDS 每年将选择感兴趣的材料和应用特定属性（例如静态、循环、热、腐蚀）发布项目，并执行各种项目，最终支持标准和数据集的开发。研究成果和经验将通过 ASTM 相关委员会（如 F42）制定的新 AM 标准和规范提供信息，以推动整个行业的一致性，创建具有属性的和改进的材料规范和基于稳健数据集的结构要求。

更重要的是CMDS 利用组合资源实现模型辅助快速认证 (MARQ) 的共同愿景，使用“共享”高质量数据集来支持建模、仿真和实时质量保证工具的开发和验证。

© 3D科学谷白皮书

从这方面，3D科学谷认为3D打印方面的质量控制国产软件的开发任重而道远，不仅仅需要大量高端的数学和人工智能人才，建立数据与数据之间的相关性分析，更需要思考的是如何获得高质量数据，如何结合上下游的努力实现“共享”高质量数据集，在这个基础上进行软件开发。否则离开共享数据的支撑，缺乏上下游企业的合力，缺乏跨界的标准驱动，质量控制国产软件的开发努力无疑举步维艰。

知之既深，行之则远。基于全球范围内精湛的制造业专家智囊网络，3D科学谷为业界提供全球视角的增材与智能制造深度观察。有关增材制造领域的更多分析，请关注3D科学谷发布的白皮书系列。

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金属材料的3D打印制造技术之所以难度大，是因为金属的熔点比较高，涉及到了金属的固液相变、表面扩散以及热传导等多种物理过程。需要考虑的问题还包括，生成的晶体组织是否良好、整个试件是否均匀、内部杂质和孔隙的大小等等。另外，快速的加热和冷却还将引起试件内较大的残余应力。为了解决这些问题，一般需要在多种制造参数配合，例如激光的功率和能量分布、激光聚焦点的移动速度和路径、加料速度、保护气压、外部温度等等。

在所有金属合金中，钛合金尤其受到重视。因为钛合金密度低、强度高、耐腐蚀、熔点高，所以是理想的航天航空材料。但是由于钛合金硬而且脆，所以不宜用切割和铸造的方式来成型。反而是由于它导热率低，在加热时热量不会发散引起局部变形，比较适合利用激光快速成型技术。最后，钛合金材料价格高，利用3D打印技术能够在减轻飞行器重量的同时节省原材料的成本。

激光成型的零件在静态力学性能上不比锻压的差，但由于加工时间很长，外界扰动会造成宏观结构上不均一，疲劳性能上还存在差距。让我们来看一下目前在世界上占有一席之地的这些金属增材制造设备：

德国的EOS, EOS是金属增材制造领域的领导者，通过使用高能量的激光束再由3D模型数据控制来局部熔化金属基体同时烧结固化粉末金属材料并自动地层层堆叠以生成致密的几何形状的实体零件。这种零件制造工艺又叫作直接金属激光烧结技术Direct Metal Laser-Sintering（DMLS）。通过选用不同的烧结材料和调节工艺参数，可以生成性能差异变化很大的零件，从具有多孔性的透气钢，到耐腐蚀的不锈钢再到组织致密的模具钢（强度优于铸造或锻造）。这种离散法制造技术甚至实现直接制造出非常复杂的零件，避免了用铣削和放电加工，为设计提供了更宽的自由度。

德国的Concept Laser，在激光融化技术领域处于领先地位的是德国Concept Laser公司，该公司拥有LaserCUSING®技术专利。Concept Laser 主打的X系列1000R工业级3D打印平台，在构建尺寸在在激光熔融金属加工领域中是最大的。X系列3D打印平台用于汽车和航空航天大尺寸部件的快速制造（相对而言）。

美国的Sciaky，Sciaky于2009年开发了一种新型的电子束直接生产技术（Electron Beam Direct Manufacturing, EBDM ),可使用的金属材料包括钛、钽、不锈钢和因科镍合金等。普通的电子束成型技术跟选择性激光烧结技术（SLS）类似，只是用高能电子束代替了激光来烧结铺在工作台的金属粉末，从而使物体成型。而Sciaky公司的技术独到之处则在于：它将打印材料直接送进打印头，用电子束在直接在机头熔融并打印材料。所以Sciaky公司的EBDM技术可以说是一滴一滴的打印金属物品的，其物品制作的精度和质量都非常高，更关键在于它基本不产生任何废料，节省了大量的原材料——考虑到金属的价格，这对降低成本有非常大的作用。

英国的雷尼绍（Renishaw)，雷尼绍的激光熔融快速成型技术是使用高能光纤激光直接根据3D CAD生产高密度金属零件的创新型制造工艺。零件由各种微细金属粉末在严格控制的空气环境中经过完全熔化后制成，熔化制造时金属层厚度从20~100μm不等。

西安铂力特，C919大型民用客机翼身组合体静强度研究试验首项试验在中航工业强度所阎良新区121试验室所顺利完成。首项试验为偏航机动100%限制载荷试验，试验加载平稳协调、载荷准确，约束点的载荷反馈结果与理论计算相符。翼身组合体静强度测试的顺利通过，意味着铂力特公司制造的大型合金激光成形件的各项性能指标满足航空标准，得到了专家和客户的一致认可。

美国的3D Systems：3D Systems作为世界上市值最大的3D打印公司，使用的是用激光烧结金属粉末层的技术，可用的材料包括不锈钢、钛、钴铬合金及工具钢等。在40余种的产品型号中，直接金属制造的打印机产品仍属少数。3DSystems在2013年7月份以1500万美元收购了法国的PhenixSystems（EPA:ALPHX）81%的股份。这家公司2000年成立，所提供的3款3D打印设备的技术路线也是通过激光来烧结层层铺叠的金属粉末，金属粉末利用自己公司的专利技术生产，包括不锈钢、非铁合金和贵金属等，同时也可以使用SINT-TECH公司提供的马氏体钢和铬钴合金粉末。除了机械零部件外，所制造的设备还可应用于生产无镍钴铬的假牙。

瑞典的Arcam：Arcam是一家瑞典企业，于1997年成立，在NASDAQOMX斯德哥尔摩上市（STO:ARCM），该公司采用的是电子束快速成型技术而非激光快速成型。与激光相比，电子束的能量更大，因此融化金属粉末的速度更快；对于表面反光的零件，电子束更有优势；另外，电子束的能量转换效率高，更节省能源。总体而言，制造出的零件质量更高。但是，电子束的缺点在于需要在真空环境中使用，比起激光所需要的惰性气体保护，要求更为复杂；电子束枪的使用没有激光器方便。主要针对的是航天工业和外科整形市场，同时提供多种型号的钛合金粉末和钴铬合金粉末。在外科整形市场上，ArcamAB公司自2007年以来，在全球已提供了3万件以上的植入物。

美国的Exone：Exone（NASDAQ:XONE）成立于2005年，提供两种增材制造系统，分别用来打印砂模和金属零件，技术分别起源于德国一家叫做Generis和MIT。砂型的尺寸最大能够做到1800×1000×700mm，而金属的尺寸能够做到780×400×400mm。其所采用的是最早被称作“3D打印”的技术，即用喷头在砂型或者金属粉末中打印粘接剂，扫描成型。对于金属材料，将打印出的模型去掉多余部分，然后在炉中加热去除粘接剂，同时融化金属粉末使之粘结，必要时进行二次加热去除材料中的空隙。除了沙子和金属外，还可以制作玻璃制品。

另外，美国的DM3D,武汉滨湖机电，湖南华曙等

值得重视的是传统的CNC机加工设备厂商也先后进入到增材制造领域，包括如下：

德国的DMG: 德马吉森精机LASERTEC 65 3D在5轴数控加工中心上开发组合激光沉积焊接的AM（增材制造）功能。适合加工的金属粉体材料包括不锈钢、难切削材料因康镍合金（镍基合金的一种）等。设备适用于飞机零部件和医疗设备零部件相关的复杂工件（加工对象物）制造与修理。激光沉积焊接采用2千瓦二极管激光，数控铣削加工和激光加工可完全自动切换，相当于传统数控加工和3D打印增材制造的结合，用增材制造的方法在一台机床上把形状“堆积”起来，再用数控加工的方法进行轻切，把多余的不符合精度要求的物料切除。

日本沙迪克公司（Sodick）：沙迪克于2014年7月16日宣布开发出了使用金属材料加工的3D打印机“OPM250L”，将于2014年10月开始销售。这款打印机采用金属光成型复合加工方法，将利用激光熔融凝固金属粉末的沉积成型与基于切削加工的精加工组合在一起。沙迪克已就这种加工技术与松下签署了授权协议，同时还在自主开发相关技术，已申请了5项专利。

日本的马扎克（Mazak)：Integrex i-400am采用的是激光烧结增材制造方法，光纤激光热源熔化金属粉末，熔覆头（即喷嘴）通过读取CAD定义的模型来熔融材料，该系统还可以加入不同类型的金属对象，可以修复现有的磨损或损坏的部件尤其象修复航空涡轮叶片，可以极大的节约成本。在数控机械加工方面，INTEGREX I-400AM提供了完整的5轴功能可以轻松地处理固态坯料或铸件、圆形零件，高异形零件和棱柱零件，以及那些经过增材制造处理之后的零件。

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