▲ Dyndrite加入ACAM社区
© ACAM亚琛增材制造中心

3D打印企业在全世界范围普遍来说并没有实现很好的盈利，一个关键点是从应用的产业化角度来看，可以实现盈利的制造模式应该是具有经济效益的数字驱动的端到端的制造工艺链为核心，而当前3D打印陷入在一个两难的境地，往往是当规模扩大的时候，随之而来的生产成本以级数级别的增加，这反过来使得要实现盈利成为非常具有挑战的事情。增材制造将朝着软件和数据驱动的自进化智造技术方向发展，智能模拟和人工智能的应用将使得硬件拥有更“聪明的大脑“，更”灵敏的神经“以及”更准确的双手“，让加工变得更高效。

ACAM亚琛增材制造中心

▲ futureAM
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 为大规模数字化制造
     开启新的可能

Dyndrite 的软件在激光束粉末床熔融 (PBF-LB) 增材制造领域获得了突出的竞争优势，能够帮助制造商解决复杂几何形状和生产挑战，同时降低成本并提高零件质量。这一点与 ACAM 推动增材制造行业发展的目标相契合。

© Dyndrite

ACAM 作为一个创新研发网络，欢迎 Dyndrite的加入，并期待双方共同努力，推动自动化和材料开发的进步，为大规模数字化制造开启新的可能性。

Dyndrite 的软件支持高通量数据的处理，这对于增材制造工艺链的各个方面，包括建模仿真、数字孪生体技术、工艺开发和过程控制等都非常重要。

总的来说，这次合作将有助于将增材制造技术推向新的高度，使科学和工业合作伙伴能够更有效地开发和实施先进的制造解决方案。

根据3D科学谷的市场洞察，Dyndrite 的软件获得了一系列的市场进展，其中包括：

激光粉末床熔融（LPBF）：Dyndrite的LPBF Pro软件为金属增材制造公司提供了先进功能，与多家主要制造商兼容，包括Aconity3D、EOS、Nikon SLM Solutions、Renishaw和Xact Metal。该软件允许创建复杂零件，有助于加速构建策略和实现构建准备过程的自动化。

工业喷墨3D打印及粘结剂喷射技术：Dyndrite与Meteor合作推出了Meteoryte，这是一个3D软件工具，简化了喷墨技术在增材制造应用的开发和采用。Dyndrite还与Xaar和Meteor合作，为粘结剂喷射增材制造应用提供工业喷墨能力的新发展，推动了粘结剂喷射技术在工业应用中的适应性和增长。

复合材料3D打印：Dyndrite与Impossible Objects合作，将其基于复合材料的增材制造工艺CBAM 打印过程中基于 GPU 实现自动化 CAD 打印流程，提高了生产力并显着降低了运营成本。

 提高稳健性

根据3D科学谷的市场洞察，亚琛高度重视端到端的制造工艺链对3D打印的赋能，最近还启动了AdHoPe尖端项目，旨在通过先进的模拟和实时过程控制优化激光粉末床熔融 (L-PBF) 来改变增材制造的世界，该项目计划引入一种智能过程控制系统，该系统可实时优化参数，防止过热并确保零件质量始终如一。AdHoPe项目研究对于推动增材制造技术的发展至关重要，因为不仅能够提高生产效率，还能确保制造出更高质量的产品。通过实时监控和调整工艺参数，可以显著减少生产中的浪费和缺陷，从而降低成本并提高竞争力。

AdHoPe不仅旨在改进现有方法，还旨在制定新标准。通过开发基于矢量的模拟模型，可以快速计算粉末喷涂过程中的温度值。这种实时洞察可以调整后续涂层，从而降低缺陷风险并提高工艺的整体稳健性。

但这还不是全部。该项目还专注于优化激光器的矢量设计，以保持均匀的热环境并降低过热风险。

通过与亚琛增材制造中心（ACAM）加强紧密合作，3D科学谷认为近期来看这或将推动亚琛AdHoPe项目的进展，长期来看合作将有助于构建一个更加强大的创新生态系统，促进科研成果转化和商业化。3D科学谷认为与Dyndrite的合作将对ACAM的科研工作产生以下具体影响：

软件工具的集成：Dyndrite的LBPF Pros软件将被集成到ACAM的科研网络中，这将使得科研人员能够更高效地处理复杂的几何形状和生产挑战。通过使用Dyndrite的软件，ACAM的科研人员可以更有效地优化整个增材制造工艺链，从设计到生产。

流程自动化：合作将推动增材制造流程的自动化，减少手动工作量，提高生产效率和质量控制。Dyndrite的软件可能会被用于ACAM的研究项目中，帮助科研人员在增材制造领域实现新的突破。

材料开发：通过合作，科研人员基于软件捕捉的数据探索和开发新的定制材料，这将进一步扩展增材制造的材料应用范围。这将促进数字制造技术的发展，尤其是在过程自动化和数字孪生体技术方面。ACAM还可能会利用Dyndrite的软件工具来增强其教育和培训项目，为学生和行业专业人士提供最新的增材制造技术知识。

数据格式的标准化：Dyndrite支持ACAM研究成员亚琛工业大学开发的OVF开放矢量格式文件格式，这将有助于标准化3D打印工艺链的数据格式，简化数据量，提高数据传输效率。

德国亚琛增材制造中心（ACAM）

德国亚琛增材制造中心（ACAM）是位于德国的领先科研机构联合体，亚琛是金属3D打印诞生的摇篮，选区激光熔化的创始专利来源于德国Fraunhofer Institute所有的弗劳恩霍夫激光技术研究所，ACAM德国亚琛增材制造中心以亚琛工业大学所在的亚琛园区为基础，汇集亚琛顶级的研发资源并促进行业获得与亚琛工业大学和弗劳恩霍夫Fraunhofer IPT研究所和弗劳恩霍夫Fraunhofer ILT研究所相关的领先科研机构的增材制造专业知识。ACAM为企业提供一站式服务，包括从设计到质量控制的整个工艺链，ACAM 涵盖从设计阶段到质量控制的整个流程链，重点关注流程链自动化、定制材料开发、提高生产力和缩短周转时间等面向量产目标的增材制造研发主题。

在国内，2024年，上海电气正式加入德国亚琛增材制造中心（ACAM），成为这一联合研发体的中国首家企业合作成员，未来上海电气将与更多国际前沿科研机构携手，不断推动科技创新与开放合作，为发展新质生产力贡献更多的智慧和力量。

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 技术融合中
     的挑战与机遇

SolidCAM 是一家国际领先的计算机辅助制造（CAM）公司，专注于开发控制CNC加工过程的尖端软件。为了提升效率，SolidCAM 不断寻求优化其生产工作流程的方法。

鉴于3D打印的变革潜力，SolidCAM 将这些技术集成到运营中，以增强原型设计、测试和数据收集流程。

SolidCAM 采用3D打印技术，加快了原型设计和测试阶段，从而加快了软件开发的迭代速度。Raise3D 解决了传统制造方法带来的挑战，为CAM行业提供了显著的竞争优势。

 Hyper FFF®
     Raise3D高速打印解决方案

SolidCAM 在软件开发和测试过程中需要快速生产夹具。通过集成 Raise3D打印机和 Hyper FFF® 技术，SolidCAM 将这些关键部件的生产时间缩短了50%以上。

使用 Raise3D 打印机，SolidCAM 可以在几个小时内获得结果，而使用传统系统可能需要数周时间。Hyper FFF® 技术正是 Raise3D 高速打印的关键，使制造时间大幅缩短，并简化了内部流程。

 多功能与高效率
     创新应用的驱动力

除了加快夹具的生产速度外，SolidCAM 还发现Raise3D打印机在应对各种制造挑战方面提供了多功能性和高效率。

SolidCAM的软件工程师发现，Raise3D的打印机在测试和原型设计中提供了新的可能性，而不受其他系统的限制。

运行测试和收集数据的速度和灵活性极大地促进了其开发过程的整体创新和效率。这种灵活性使他们的团队能够在原型切割后自动检查零件，大大缩短了流程时间和成本，显著提升了开发过程的创新和效率。

 Raise3D打印机
     满足生产需求的高效解决方案

SolidCAM 在选择3D打印解决方案时，横向评估了多种选项，最终选择 Raise3D，因为其提供了多功能、易用性和成本效益的最佳组合。

Raise3D打印机的用户友好界面和高效校准过程，使其能够满足 SolidCAM 的苛刻要求，实现了与现有工作流程的无缝集成。

 3D打印革新
     加速SolidCAM的竞争优势

Raise3D 作为SolidCAM 的关键合作伙伴，通过缩短交货时间、增强了多功能性和用户友好的功能，帮助SolidCAM在CAM行业中取得了显著的竞争优势。

随着SolidCAM的持续创新和发展，与Raise3D的合作将继续作为其提供创新解决方案的基石，推动整个行业向前发展。

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随着技术的日新月异，产品设计工程师需要与行业需求保持同步。由于先进制造技术的迅速发展，产品开发过程变得充满挑战。对产品进行定制以满足功能需求的需求不断增加，这引发了一场技术革命，在所有工程学科中都达到了前所未有的复杂性水平。

本期，通过节选近期国内在设计建模方面的实践与研究的多个闪光点，3D科学谷与谷友一起来领略的这一领域的研究近况。

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 基于机器学习建模的液体火箭发动机喷管内型面优化设计

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李晨沛、周晨初、高玉闪、胡海峰

西安航天动力研究所

摘要：

喷管是液体火箭发动机产生推力的重要部件。喷管型面的结构将直接影响燃烧所产生的燃气在喷管中的流动情况，进而对发动机的性能产生影响。采用B样条曲线对抛物面型线进行参数化，计算样本集的流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)流场，以比冲为优化变量对喷管性能进行评估。研究表明，基于代理模型优化得到的喷管内型面结构与特征线法计算结果基本一致，比冲计算结果相当，最大误差为0.28%。通过代理模型和网格变形方法，可实现液体火箭发动机喷管内型面优化设计，提高优化效率。

 考虑局部过热约束的自支撑结构等几何拓扑优化

宗子凯、肖蜜、周冕、沙伟、高亮

华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室华中科技大学国家智能设计与数控技术创新中心

摘要：

等几何拓扑优化方法实现结构几何、分析和优化模型的统一，在结构优化领域具有重要的应用潜力。拓扑优化设计的结构构型复杂，通常需要采用增材制造加工成型。为确保结构的可制造性，其必须满足特定的工艺条件，因此，在优化设计阶段考虑制造工艺约束显得尤为重要。

针对金属增材制造中常见的局部过热现象和悬垂角要求，提出了一种约束局部过热的自支撑结构等几何拓扑优化方法。采用基于等几何分析的变密度法，引入可打印密度的概念，将不满足打印要求的单元过滤，实现结构自支撑；采用稳态热过程模拟模型近似评估结构的局部过热程度，并将其引入到等几何拓扑优化模型中加以约束。

数值算例和仿真结果表明，相比于传统等几何拓扑优化方法和仅考虑自支撑特性的等几何拓扑优化方法，该方法设计的结构在满足自支撑特性的基础上，能有效缓解增材制造中结构的局部过热现象，从而减小结构的热变形，提高尺寸精度。

 面向薄板刚度可定制的双分辨率晶格结构智能生成方法

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潘万彬1,2,3占钰琪1王姝钫1王毅刚1陶秀挺1

杭州电子科技大学数字媒体与艺术设计学院2. 北京航空航天大学虚拟现实技术与系统全国重点实验室3. 浙江大学计算机辅助设计与图形系统全国重点实验室

摘要：

晶格化是生成轻质高刚度薄板的理想方法， 具有大幅度减少材料消耗和提升产品性能的巨大潜力. 为了快速有效且通用地对薄板进行晶格化， 使其成为满足刚度需求的轻质薄板， 提出一种智能的双分辨率晶格化方法. 首先对给定的标准形状的薄板(矩形横截面)采用不同的双分辨率晶格单元数量比例， 并以均匀随机采样布局的方式构建一系列双分辨率晶格化薄板; 然后采用有限元方法对它们进行力学分析， 计算相关的刚度; 再收集上述数据， 基于人工神经网络(ANN)构建刚度预测模型， 准确地预测给定的薄板在不同双分辨率晶格结构下的刚度(相互之间具有复杂的非线性关系); 最后以生成满足刚度需求的双分辨率晶格化薄板为目标， 构造数学规划问题， 通过在粒子群优化算法中融入上述刚度预测模型对上述问题实施求解， 获得优化的双分辨率晶格结构. 实验结果表明， 所提方法能快速有效且通用地生成刚度满足要求的轻质薄板.

 基于近似模型辅助智能算法的变截面点阵结构优化设计方法

向艳1,2蒋国璋1,2,3张严1,2,3徐曼曼1,2,3

武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室2. 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室3. 武汉科技大学精密制造研究院

摘要：

桁架类点阵结构具有质量轻、比强度/比刚度高、减振吸能性好，且拓扑构型简单、增材成型可靠性高等优点，被广泛应用于航天器各关键承载部件设计。传统桁架类点阵设计大多囿于等截面设计约束，严重制约了优化设计的寻优潜能，难以满足航天器结构超轻质、高强度的性能要求。为突破传统点阵的等截面形状约束，构建基于显式拓扑描述函数的变截面几何描述模型，实现变截面点阵几何形状的自由描述；采用能量均匀化方法精确计算变截面点阵单胞宏观等效弹性张量，并建立变截面点阵几何描述参数关于其宏观等效弹性张量的近似响应模型；以变截面点阵的几何描述参数为设计变量，材料用量为约束条件，最大体积模量或最大剪切模量为目标函数，建立变截面点阵几何描述参数的优化数学模型，并采用基于近似模型辅助的粒子群优化算法实现上述优化模型的高效求解。数值算例表明，相较于等截面点阵，在相同材料用量下，优化后的变截面点阵的体积模量和剪切模量性能更优。所提方法进一步拓展了桁架类点阵的设计空间，有效提升其力学性能，在航天器结构轻量化设计方面具有应用推广前景。

 面向增材制造的双蒙皮夹层结构加筋拓扑优化方法

霍泽凯1,2王博1周演1郝鹏1徐胜利1

1. 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室2. 北京机电工程研究所

摘要：

双蒙皮夹层结构是航空航天装备中的特殊承力结构，其典型代表为发动机尾喷管中的同步环构件。近年来，增材制造技术为该类薄壁结构的创新型设计提供了有利条件。但增材制造有其特殊的工艺要求，基于传统拓扑优化得到的设计结果往往存在大量的悬空区域，无法直接应用于增材制造工艺。因此，需要在优化设计阶段统筹考虑结构的力学性能和自支撑工艺约束。针对上述问题，本研究提出了一种面向增材制造的双蒙皮夹层薄壁结构加筋拓扑优化方法，可在一次优化中同时得到优化的加筋布局和非均匀点阵分布，从而解决悬空结构的支撑问题，确保优化结果的工艺可达性。为了平衡计算成本和分析精度，本文采用渐进均匀化方法来求解不同类型单胞等效弹性性能，以适应不同复杂单胞构型。基于上述方法，本文给出了某发动机同步环结构的拓扑优化算例，结果表明，本文优化设计方法可以实现双蒙皮夹层结构中夹层加筋和点阵的共同优化，为航空航天装备中发动机同步环结构轻量化设计提供了思路。

 基于拓扑优化的轻量化工艺装备设计

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尹荣颖、徐本江、云庆文、李冬凯、马英辉、李飞

哈尔滨飞机工业集团有限责任公司

摘要：

本文针对普遍有“减重量、保性能”需求的直升机工艺装备，提出基于拓扑优化、结构仿真的数字化工艺装备结构设计流程，通过多种工况集成作用下的拓扑优化实现减重结构设计。优化分析时综合考虑多工况条件提取及权重分配、制造工艺性、美观性、人机功效性等因素，获得工艺装备最佳承力结构，将刚度、频率等结构仿真技术融于拓扑优化过程，随概念设计、详细设计完成工艺装备的性能评估，进一步发挥仿真技术预判、加快设计进度的优势。以某型号直升机钻孔类工艺装备为例，应用拓扑优化及仿真验证技术，结合增材制造工艺，实现钻模非参数化减重结构设计制造，对比传统类似钻模，重量减轻接近50%、设计周期缩短40%，取放及安装等操作可由单人完成，人机功效水平显著提高。
  基于拓扑优化的汽车电子加速踏板轻量化设计与增材制造

李吉成1孙坤鹏1贺小梅2张天会2

云南工商学院智能科学与工程学院2. 云南农业大学机电工程学院

摘要：

零件的轻量化是新能源汽车提高其能量利用率的重要途径之一。基于拓扑优化方法和FDM增材制造技术，对新能源汽车电子加速踏板进行了拓扑优化设计：采用双向拔模的形状控制方法，以最小化重量为目标对连杆部进行了拓扑优化，使其减重164.75g;采用辐射状形状控制方法，以最小重量为目标对踩踏部进行了拓扑优化，使其减重42.88g;电子加速踏板经过拓扑优化后的总重量为150.57g,相比于初始状态的358.21g减少了207.64g,减重率为57.97%,最大等效应力17.47Mpa,最小安全系数为2.6,最大变形量为6.57e-1mm;利用增材制造的方式对优化结果进行了验证；为其他类似零部件的优化设计提供了参考。

 基于选区激光熔化技术的空心变截面梁点阵建模与性能研究

© 3D科学谷白皮书

张朝瑞、钱波、张立浩

上海工程技术大学机械与汽车工程学院

摘要：

针对点阵结构受力不均、材料分布不合理和功能性单一等问题，设计了一种空心变截面梁点阵。该点阵主要由空心变截面梁和无冠空心球体组成，优化了节点连接方式，改善了材料分布，相比于传统体心立方点阵更具优势。完成了空心变截面梁点阵结构几何分析，基于点阵的几何数据模型和铁木辛柯梁理论推导了点阵结构参数与相对密度和力学性能之间的函数关系。设计了单胞边长10 mm空心变截面梁点阵，在同一相对密度、不同曲率半径的变截面梁点阵进行了准静态压缩仿真模拟，采用选区激光熔化技术制备了变截面梁点阵，进行了形貌分析和准静态压缩试验。

结果表明：压缩仿真结果与实验结果趋势吻合，空心变截面梁点阵相比于传统体心立方点阵性能更优，外轮廓曲率半径为4 mm时力学性能最优，相比于普通点阵承载能力提高43%；变截面梁外轮廓及内孔光洁度较高，扫描提取模型与原模型相比偏差在0.25 mm以内。

l 谷专栏 l

欢迎高校及科研机构、企业科学家加入谷专栏，与业界分享对推动增材制造发展起关键作用的共性基础科研与应用成果。

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近日，位于美国华盛顿州西雅图的 Dyndrite 公司宣布，该公司已被 America Makes、国家增材制造创新研究所和国家国防制造与加工中心 (NCDMM) 选择实施通过软件自动化提高 LPBF 激光粉末床熔融金属3D打印操作资格合规 (OQ) ，这个项目获得了130 万美元的资金支持。

© Dyndrite

增材制造软件正在由作为协调者的平台驱动实现更深入的合作，软件具有更多的模块化以及对自动化和数据库的更多关注，这些是当前典型的发展趋势。通过生态系统平台支持的软件解决方案，其中一些将在未来几年充分发挥其潜力。

3D科学谷创始人王晓燕

▲ 人工智能赋能3D打印
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 自动化的合规

目前金属增材制造的鉴定流程非常复杂、需要手动操作且容易出错，导致交货时间长、成本高且结果不稳定。手动操作资格合规方法需要工程师和操作员大量直接参与，从而导致不必要的引人不同而引起的变化。此外，操作资格合规可能会长时间占用增材制造机器，从而减少原本可用于生产零件的可用机器时间。

操作资格合规通常需要多次构建来确认基本材料的性能，并在冻结流程之前为特定几何形状开发最佳参数。典型的操作资格会将生产过程锁定到特定的零件版本、给定供应商的机器、型号类型以及通常的特定序列号。简单的零件更换、机器升级或生产率提高（例如增加层厚度或3D打印速度）都需要较长的操作资格合规流程才能重新运行。同样，转向更高效的多激光机器会引入新的工艺变量，例如需要引入广泛的资格认证的过程。

Dyndrite 领衔的 LPBF 激光粉末床熔融金属3D打印操作资格合规 (OQ)项目合作伙伴包括西门子能源公司和 ASTM 国际增材制造卓越中心 (AM CoE)，将展示并提供激光束粉末床熔融 (PBF-LB) 操作资格合规 (OQ)简化和自动化方法的商业解决方案。集体输出将是一个经过数据验证的软件工具包，使西门子能源能够自动化其构建创建过程和报告，并通过 PBF-LB 平台的参数化来理解和消除机器的可变性。由于当前流程将被测量和量化，因此可以直接比较自动化系统，预计构建准备时间以及成本将减少 50%。

 突破现有边界

根据3D科学谷，Dyndrite 的特点在于支持高通量3D打印，Dyndrite™ 是用于创建下一代数字制造硬件和软件的核心加速计算引擎的供应商。其中，根据3D科学谷的市场观察，Dyndrite的软件功能为 L-PBF激光粉末床熔融增材制造在材料开发、工艺开发方面为应用工程师提供了前所未有的能力。新功能对几何形状的控制，构建特定的加工路径和激光参数，为新合金、构建策略和3D打印以前无法打印的零件打开了大门。

之前用户难以有效地研究新材料、新构建策略，甚至新机器架构。Dyndrite 改变了这一点。软件提供了一种灵活的新方法、一种新的数据模型，从而推动基于激光的金属增材制造突破现有的边界。

Dyndrite的软件最大限度地利用了Dyndrite的加速计算引擎 (ACE) 中的强大功能，包括直接使用本地 CAD 数据、处理悬臂和薄壁等难加工细节、创建可共享构建的能力以及提高3D打印质量。

DyndriteL-PBF软件能够检测上皮、下皮、内皮和通常被 2.5D 逐层解决方案遗漏的零件特征。使用这种开创性的新几何查询方法，可以快速建立加工策略，以弥补过程加工相关的挑战。

Dyndrite 软件的保存“构建配方”的功能为透明化和可共享的加工路径策略打开了大门，这些策略释放了 L-PBF 激光粉末床熔融增材制造的潜力，任何人都可以制作加工策略并进行分享。

根据3D科学谷的市场判断，很快，软件将重新定义增材制造的方方面面，而软件的发展也离不开软件领域硬件的发展，其中GPU与CPT的应用结合将渗透到从建模仿真到数字孪生体技术，工艺开发，再到过程控制等3D打印工艺链的方方面面，而由GPU这种算力所支撑的人工智能算法将统治3D打印的方方面面。

根据ASTM International 行业联盟和合作伙伴总监 Richard Huff，该项目不仅代表着向前迈出的一步，而且代表着整个增材制造行业的重大飞跃，有望全面提高效率和质量。ASTM的参与突显了团队对支持标准化工作的承诺，这些工作可提高增材制造的运营资格并保持合规性。

 市场前景

关于ASTM增材制造操作资格，以下是一些关键信息：

ASTM/ISO/SAE等标准组织已经制定了一些增材制造相关的标准，其中ISO/ASTM52922-20是关于增材制造任职资格的标准，特别是针对航空航天粉末床激光熔融设备操作员的任职资格2。

中国人力资源和社会保障部发布了《增材制造设备操作员国家职业技能标准（征求意见稿）》，其中详细规定了增材制造设备操作员的职业概况、职业技能等级、职业环境条件、职业能力特征、普通受教育程度、培训参考学时以及职业技能鉴定要求3。

ASTM国际增材制造卓越中心（AM CoE）开发了一个增材制造操作员认证程序，旨在评估金属粉末床熔融（PBF-LB）增材制造设备的可靠和合格操作7。

ASTM ISO/ASTM52926-1-23是关于金属增材制造资格评定原则的标准，由美国材料与试验协会（US-ASTM）发布8。

ASTM ISO/ASTM52920-23是关于增材制造资格评定原则的标准，适用于使用增材制造技术的零件制造商，与所用材料和制造方法无关9。

ASTM还发布了一些重要的增材制造标准，这些标准涵盖了增材制造的各个方面，包括材料、工艺、设备和操作资格等10。

这些信息表明，ASTM等组织已经建立了一套相对完整的增材制造操作资格和技能标准体系，旨在提高增材制造行业的专业水平和操作安全性。

参考资料：

1：3D打印-增材制造国家标准体系建设与发展规划 – 知乎

2：增材制造——ASTM/ISO/SAE/国内现行标准有哪些

3：增材制造设备操作员 国家职业技能标准 – 中华人民共和国人力 …

4：快速成型制造 – ASTM – 中国站点

5：国家标准项目 – 全国标准信息公共服务平台

6：国家标准计划 – 全国标准信息公共服务平台

7：吸纳更多OEM！ASTM国际增材制造操作员认证扩展 – 3D科学谷

8：ASTM ISO/ASTM52926-1-23 金属增材制造资格评定原则第1 …

9：ASTM ISO/ASTM52920-23【正版】 增材制造资格评定原则 …

10：ASTM五个最重要的增材制造标准-国际金属加工网

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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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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Markforged 公司近日提出了一种在用途不明确并且无需专业仿真工具知识的情况下, 就能够为增材制造用户提供下一级别强度分析的方法。

 如何工作？

新的Performance Advisor（性能顾问）功能现在集成到Markforged 增材制造软件Eiger中，提供了一种新颖的分析零件性能的方法，自动生成推荐的3D打印设置，旨在使零件更强大，同时将额外成本和3D打印时间降到最低。该公司的订阅附加功能建立在Markforged收购Teton Simulation Software的能力基础上，用于在存在已知用例时优化零件强度。

 Markforged仿真背后的原理

Performance Advisor 使用一种专利的基于物理性质的分析方法，允许进行结构分析而无需用例，使其可供所有人使用，包括那些不熟悉结构分析或仿真的人。软件无需用户输入，自动分析零件并建议3D打印设置以提高强度，同时展示额外成本和3D打印时间，使用户能够计算性能改进是否值得。Performance Advisor建议通过调整外壳厚度的屋顶和壁层来改善强度比，用户可以通过单击一个按钮应用建议的设置或忽略它们，继续进行Eiger工作流程的其余部分。

“对于那些无法使用先进高价格的仿真工具或不知道特定用例是什么的用户，这使他们能够通过一键获得明显更高强度的零件建议，”Markforged的产品营销经理Rick Dalgarno解释说：”我们正在努力找到一个平衡点，意在优化使用容易度和打印成本的情况下提供更高强度的零件。”

虽然Performance Advisor在用户不确定如何使用零件时作为轻量级工具帮助客户实现更强大的零件，但仿真是用于优化已知用例的零件强度并提供更详细见解的首选工具。通过仿真，用户配置一个描绘现实世界约束的用例，并且软件计算零件强度的估算值，同时优化3D打印设置以满足安全系数目标。这里的目标也是在保持材料成本和3D打印时间最低的情况下提高整体零件强度。

Markforged设想性能顾问是通往模拟的过渡阶段，用户在准备深入进行强度分析时可以使用模拟。Markforged软件产品管理团队主管Doug Kenik表示：”性能顾问是通往模拟的滑行路径，用户对零件了解更多并想提出一些更详细的问题时可以使用模拟。”

仿真是高级订阅中的一个增值功能，而Performance Advisor对所有已在Markforged Eiger软件中注册3D打印机的用户都可用。官方表示，计划对Performance Advisor进行增强，以考虑填充密度和连续纤维能力作为其强度评估的一部分。

根据Markforged，该功能上线仅三天，已有超过1500+Markforged零件使用了Performance Advisor的3D打印前仿真验证。

l Markforged 中国
china@Markforged.com

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调整切片工艺参数时，无法直接保存过程设置？

修改某工艺参数后切片结果无变化，最终发现该参数此时无效？

如何有效组织和管理面向不同使用场景的打印模版？

打印薄壁件和复杂结构零件，如何设置打印参数？

在进行FFF/FDM 3D打印工作时，您是否被这些问题所困扰？远铸智能的解决方案来啦！

INTAMSYS 远铸智能已正式发布全新INTAMSUITE NEO切片软件，沉浸向导式工作流、多项目多方案、智能推荐算法以及一站式数据管理等特色功能，解决设计师，工程师和研究人员面临的众多诸如此类常见问题。

远铸智能INTAMSUITE NEO是INTAMSUITE的最新升级产品，它即将全面取代INTAMSUITE。升级后的INTAMSUITE NEO带来了许多新功能，优化了工作流程，使用户可轻松高效地获取更高质量的3D打印成果。

 简单易懂，一目了然的打印工作流

类似CAD软件的”带状功能区式（Ribbon）”用户界面，将能让使用者更快熟悉上手，以此减少操作学习的时间。所有的3D打印设置、模型和方案都整齐地组织在一个浏览器树中，这能让用户一目了然地查看所需的信息，从而快速高效地工作。

用户可通过“带状功能区式”界面轻松实现打印设置

INTAMSUITE NEO同时支持多项目多方案操作，以及“探索性” 3D打印流程。在每个项目文件中，用户都可以创建不同的打印“方案”，每一个方案都代表着特定的3D打印任务或研究项目。然后将多个方案的结果并排进行比较，通过动画播放器、滑动条和结果图例等功能，综合解读面向特定打印预期的结果。这使得用户可以轻松、直观地评估不同变量或条件（如支撑材料或打印层高）的影响。

多项目多方案工作流

INTAMSUITE NEO的界面布局无可挑剔，也非常独特和人性化。3D Druck Matt的3D打印服务团队觉得这款软件很容易上手，让我们可以享受它带来的便利功能，更酷的地方在于，我们能够同时开启多个项目与研究，无需在不同的项目文件间进行切换就可以探索打印工艺。而且在并排图形化窗口中，方便地对比和分析G-code走线路径。这给行业带来了全新的体验，我们使用它更容易探索和锁定最优的切片方案
3D Druck Matt 总经理
Nils Matt

3D Druck Matt公司是一家著名的增材制造服务供应商，公司总经理Nils作为内测用户提前试用了BETA版本。

 让切片不再繁琐

为进一步增强软件的易用性，远铸智能引入了高度整合的模型转换功能，用户可以轻松地移动、旋转和缩放模型。准备切片时，使用者可以利用内置的3D打印模板进行一键切片。

用户可利用“一键式”模型转换功能轻松移动、旋转和缩放模型

每个3D打印工艺模板均开放了上百种可定制参数， 基于“所见即所得”参数系统管理，可有效消除冗余或过于复杂的信息，仅显示与打印机、材料、喷嘴、3D打印模式以及挤出器组合相匹配的信息。

“所见即所得”参数管理

智能化的功能还有助于减少切片工作中复杂繁琐的操作。基于模型的材质种类，系统会自动推荐适当的支撑材料；自动识别连续倒扣面并创建包络体以用于支撑阻隔器；通过自适应线宽适配壁体和精细模型特征。同时，各种打印模式也满足了多样的打印策略需求，使用户能够完成常规、镜像与复制打印等。

几何自适应支撑阻隔器

 无缝3D打印体验

INTAMSUITE NEO 集中了整个3D打印流程，实现无缝打印体验方面的重大进步。用户可以通过局域网向3D打印机发送3D打印任务，通过专用的功能与应用远程监控打印情况，并且可以支持多种文件格式，包括STEP，IGES，OBJ，STL，3MF等，这使得设计与3D打印的数据衔接更加流畅。

集中式打印工作流程提供无缝体验

据了解，INTAMSYS NEO已于10月17日正式发布，用户可在INTAMSYS远铸智能网站上完全免费下载使用（文后“阅读原文”直通下载页面）。INTAMSUITE NEO能够兼容所有型号的远铸智能3D打印设备，并将随最新的FUNMAT PRO 310 3D打印设备一同交付。

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Oqton的愿景不仅是创造革命性的增材制造技术，更是引领一个更可持续、智能化和高效的未来。Oqton追求数字化、质量卓越以及持续的AI创新，为客户提供更高质量、更个性化的制造解决方案，为世界创造更美好的未来。

让我们从您对中国市场的印象开始。您提到这是您很久以后的首次访问。您对中国及其市场有什么印象？

中国市场令人深感震撼，我见证了卓越的创新、丰富的文化以及聪明才智的人才。

-Roy Sterenthal

Roy Sterenthal：

我对中国非常喜爱，这次访问意义非凡。多年来，这是我首次踏足中国，而我期望未来有更多机会频繁地回访这个国家。中国市场令人深感震撼，我亲眼见证了卓越的创新、丰富的文化，以及聪明才智的人才。在这次访问中，我亲自拜访了一些客户和合作伙伴，深入了解了中国市场的需求和趋势。我坚信，与中国合作伙伴一起，我们将在创新和增长方面迎来广阔的机遇。

Oqton在上海设有开发和销售办事处。您能告诉我们更多关于您在中国的战略计划吗？

我们致力于在全球范围内推动增材制造的广泛应用。

-Roy Sterenthal

Roy Sterenthal：

当然。Oqton在上海设立了产品研发和商务销售办事处，这明确展示了我们对中国市场的坚定决心和扩大投资的策略。我们深知中国及其市场的重要性，我们坚信中国将在未来几年成为我们的关键增长市场。特别是在中国未来的增材制造领域，我们意识到其巨大潜力，因此我们怀着坚定的信心，愿意在其中扮演积极的角色。为了实现这一目标，我们计划加大在制造领域的投资和扩展，致力于在全球范围内推动增材制造的广泛应用。这不仅是一项战略决策，更是我们对中国市场的承诺和未来的扬帆起航。

谈到增材制造，您能分享更多有关Oqton在该行业中的角色，以及最近与贝克休斯的合作伙伴关系吗？

推动按需制造，实现质量管理的追踪、可重复性和认证，以及增材制造和合作伙伴市场拓展。

-Roy Sterenthal

Roy Sterenthal：

当然。Oqton一直致力于与所有客户和OEM合作，提供卓越的解决方案，推动增材制造的广泛应用。最近，我们与贝克休斯签署了一项战略合作伙伴协议，贝克休斯是全球石油和能源领域的领军企业，拥有多年的增材制造经验和研究。这一合作标志着我们的愿景，即与卓越的合作伙伴一起，共同推动增材制造领域的创新技术和应用市场。

我们与贝克休斯的合作重点关注多个领域，包括推动按需制造，实现质量管理的追踪、可重复性和认证，以及增材制造和合作伙伴市场拓展。

此外，我们也在与所有主要的增材制造OEM密切合作，确保我们能够共享愿景和路线图，以更好地满足我们共同客户的需求。我们一直在倾听用户的声音，不断应用持续改进的开发周期，以便迅速适应和响应客户提出的新想法、新技术和新应用。这一切都是为了确保我们的合作伙伴和客户能够享受到最先进的增材制造解决方案，从而在市场竞争中保持竞争优势。

在您看来，Oqton未来将在增材制造方面投资哪几个方面？

我们致力于提供个性化、易用、自动化软件工具，为客户降低每个零件的成本，提高生产效率。

-Roy Sterenthal

Roy Sterenthal：

当谈到Oqton未来的增材制造重点时，我们软件聚焦在解决四个关键领域的挑战：增材制造可持续性、数字化、质量管理以及人工智能技术的自动化应用。

首先，增材制造可持续性一直是我们的核心关注点。我们希望通过提供成型仿真方案来减少打印过程中的试错，以帮助客户减少资源损耗。同时推动按需制造应用发展，帮助客户减少库存、应对制造供应链挑战。我们还在积极探索例如碳颗粒捕获器等专用应用，以减少工业对环境的负面影响。

其次，我们强调数字化的重要性， 利用Oqton Manufacturing OS生产管理系统完成数字线程闭环。这将帮助我们的客户更高效地管理生产流程，确保资源的最佳利用。同时，我们致力于提供个性化、易用和自动化软件工具，为客户降低每个零件的生产成本，提高生产效率。

增材制造设计（DfAM）当然也是我们的关注点之一，我们希望赋予设计师更多的自主权，以创造出更具创新性和性能卓越的产品。

最后，质量仍然是我们关注的核心。我们将继续关注整个工作流程的可重复性，确保生产过程的可预测性。同时，我们积极探索人工智能的应用，以实现自动化的决策和过程控制，以提高产品质量。

这些是我们未来的战略重点，我们将不断努力，确保与我们的合作伙伴一起推动增材制造领域的创新和发展。

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使用从粉末床熔融到粘结剂喷射再到聚合物增材制造的一系列技术，由聚合物、树脂和金属等材料逐层成型产品。与小批量和迭代设计应用中的注塑成型和 CNC 加工相比，由于其速度快且相对简单，它已成为快速原型制作的标准方法。

过去十年，增材制造开始进入到了最终产品的生产阶段，这给制造专业人士带来了新的挑战。在生产制造中更广泛地采用增材制造的障碍之一是复杂增材制造部件的质量控制和零件检验。

 质量控制在制造中的重要性

质量控制对于确保零件和产品符合规格并按预期运行至关重要。这对于保持制造操作的一致性和可重复性也至关重要。

如果没有可靠的质量控制措施，制造企业将不愿意大批量生产增材制造的零件，这可能会危及他们的声誉。对于航空航天、汽车和医疗等自然适用增材制造的行业尤其如此。这些行业都受到严格监管，但也能从高复杂性、多品种、小批量零件的高效生产中获益最多。

然而，精确的质量控制取决于评估功能、可靠性和安全性等因素的标准化方法。增材制造的这些标准本质上很难建立，因为增材制造技术之间的制造过程差异很大。支撑结构和成型板的去除、热通量、残留的粉末或树脂、后处理和其他因素都给质量控制人员带来了新的挑战。

此外，增材制造领域的快速创新使得监管机构和标准组织争先恐后地掌握新兴材料和方法的领先地位。ASTM和ISO合作制定了各种已发布的标准，涵盖增材制造应用、设计、材料、工艺、术语和测试方法。但在许多情况下，仍然需要恢复到增材制造之前制定的旧标准。

考虑到所有这些，增材制造检查员只能使用GD&T的轮廓标注来分析复杂的表面，这需要收集高密度的表面测量结果。传统的检测工具（接触式/CMM）使这个过程非常耗时。但随着3D扫描仪的精度不断提高，这些测量变得更加方便。

 为什么传统的质量控制方法对增材制造提出挑战？

增材制造的检查标准在较新的应用中建立得较少，而在较旧的应用中则更加充实。

例如，在医疗保健领域，对于为特定患者定制3D打印的部件（例如植入物或假体），检查方法更加成熟，因为这些是最早的商业增材制造应用之一。具有高度有机解剖区域的零件可以进行3D扫描，并与成型文件进行比较，其中可以应用统计方法与特征控制相结合。与精密加工相比，人体的公差也相当宽松，因此扫描的采用发生得更早。

了解为什么传统测量工具难以在增材制造中采用也很重要。这些手动工具（如卡尺和物理量规套件）使用起来非常简单，并且非常精确，但它们一次只能测量一个几何特征（例如尺寸、形状或角度），并且不会以数字方式捕获数据。这使得它们使用起来既耗时又费力，而且通常不太适合依赖高效数字工作流程蓬勃发展的增材制造。

另一种常见的检查和质量保证方法是破坏性测试，其中包括各种疲劳、断裂和机械测试。破坏性测试昂贵、缓慢且浪费。它也可能无法揭示涉及多个制造步骤的复杂 3D 打印零件失败的根本原因。

例如，金属3D打印零件可能涉及打印、热处理、支撑去除、板去除和精加工。其中任何一项都可以改变零件的形状和性能。除非您知道问题发生在哪里，否则当问题是后续步骤造成的时，破坏性机械测试可能会导致您浪费大量时间来尝试调整打印过程。如有必要，破坏性测试可用于验证机器/材料组合与测试优惠券，但应避免用于最终使用零件。

 为什么3D扫描对于增材制造有意义?

增材制造的零件通常具有高度的工程复杂性，无论是复杂的晶格、陀螺仪、填充物还是拓扑优化。这就是增材制造的全部目的——创新地利用这些只能通过增材方式生产的非常规形状和结构。

这正是3D扫描成为3D打印理想质量控制机制的原因，因为它的功能与增材制造零件的性质非常契合。其中一些关键应用包括：

• 全形态采集

如果没有3D扫描，就不可能看到零件或产品的全貌。比较图 1 中的两幅图像，很明显，1,000个数据点（通过传统方式仍然需要相对较长的时间来获取）看起来远不如具有超过 900 万个数据点的完整3D扫描清晰。就精确度而言，3D扫描提供的高保真数据采集是无法比拟的。

• 非接触式捕捉

许多增材制造零件涉及不应触摸的薄结构或柔软表面，因为它们可能变形，或者有特定的清洁度要求。在这些情况下，光学3D扫描比其他方法具有另一个优势。

• 数字保留和归档

通过3D扫描进行的全形态采集与增材制造中常见的数字工作流程配合良好。它允许制造企业根据需要保留受检零件的完整数字副本，即使在运输和使用之后也是如此。例如，这可以为未来了解零件磨损和疲劳带来回报。

• 流道设计 

例如，通过3D CT扫描捕获整体形状，设计人员和工程师可以检查铸造模型的喷射应用是否不仅可以成型内部通道和枢轴喷嘴，还可以清理这些通道。在这种情况下，破坏性测试也是一种选择，但选择的任何单个横截面都可能导致误报或误报。另一方面，使用CT系统进行3D扫描可以查看零件的所有横截面。

• 晶格检查 

通过使用3D CT扫描，设计人员可以执行晶格检查，以确保节点和带正确放置、晶格位于零件的正确区域以及配合表面针对应用正确交互。

• 成型体积检查

在许多情况下，测量成型中的任何单个产品可能会给您对该成型期间发生的情况产生不同的印象。通过3D扫描进行成型体积检查，您可以检查所有零件，以了解哪些零件的偏差和翘曲风险最高。从此时起，您可以相应地修改零件的成型样式。3D扫描还可以在后处理过程的每个步骤中存档您的零件，以跟踪整个过程中的所有几何变化。

 增材制造的质量控制和检测解决方案

在增材制造中实施用于质量控制和检查的3D扫描需要两个组件：扫描仪和能够管理数据的软件应用程序。就光学3D扫描技术而言，主要用于增材制造检测的两种类型是激光线探针和结构光扫描仪。

• 激光扫描 

激光三角测量通过测量投射到物体表面的激光束的变形来捕获物体。一个或多个激光源将非常小的点投射到表面上，并且一台或多台摄像机记录这些点的位置。

激光线点和相机之间的角度是预先确定的，以便计算 3D 三角测量。当激光线穿过物体表面时，动态计算会在 3D 空间中记录这些点。这种方法可产生准确、高分辨率的扫描，并且当物体反光和/或黑暗且有光泽时最有效。

通常将激光器安装在由外部系统（激光器或光学跟踪器）跟踪的移动平台（传统或便携式 CMM）上，或者保持激光器固定并让零件在传送带或转盘上在其下方移动。

• 结构光扫描

结构光扫描一般使用一台投光器和多个相机。它与激光三角测量类似，但它测量投影在表面上的条纹图案或网格的变形。

通常，蓝色 LED 或激光照射 DLP 芯片以产生交替的明暗区域，称为条纹图案。当图案在表面上移动时，相机会收集有关已知图案变化的数据，并对距离进行三角测量以创建点云。

考虑到经常使用的机载摄像头的分辨率，结构光可以创建密集的点云，在锐利的边缘上具有丰富的细节。

• CT扫描

计算机断层扫描 (CT) 扫描仪是 3D 扫描的第三种选择。CT 扫描可生成产品内部细节的完整视图，并且数据是数字化的，这两者都对 3D 打印零件有帮助。具体来说，CT扫描可以实现通道设计和晶格检查，这两者都需要有关零件内部的数据。从历史上看，CT 扫描仪一直非常昂贵，尽管某些型号的价格已经下降。

 用于增材制造的质量控制和检测软件

然而，使用扫描仪收集数据只是第一步。软件对于以有意义且可靠的方式处理数据至关重要。扫描软件将点云叠加到CAD或STL参考数据上，以提取比较点和测量结果。

扫描软件选项包括：

1. 传统的接触式检测软件旨在与坐标测量机和其他接触式方法配合使用，非接触式扫描是新发展的技术
2. 专为3D扫描设计的扫描原生检测软件

与传统CMM软件相比，扫描原生软件具有一些重要优势，因为它专为现代高分辨率3D扫描而成型。这些软件有这些功能：

1. 更快、更轻松地处理大型数据集
2. 通过用于噪声过滤和几何拟合的扫描本机算法实现高精度
3. 通过横截面、边界、曲线、轮廓和虚拟边缘比较来检测偏差
4. 通过自动识别3D扫描中的特征并智能过滤数据来加速 GD&T 计算
5. 创建包含完整测量历史记录及其趋势的数字档案

例如Geomagic Control X是 Oqton 的扫描原生计量软件。它与任何光学扫描仪或便携式CMM臂集成，收集和分析非常大的数据集，并自动执行重复和复杂的任务，因此用户只需很少或没有培训即可获得准确的结果。对于许多增材制造企业来说，它是质量控制和检测中3D扫描的理想起点。

 为高效的增材制造质量控制和检查做好准备

无论您采取什么方式，用于质量控制和检查的3D扫描都是增材制造从原型设计到大规模生产的关键一步。通过简化检查流程3D扫描可帮助制造企业节省时间、更轻松地执行高级分析并更准确地检测问题。

最重要的是，高保真3D检测为增材制造企业提供了数据，以建立复杂零件的质量控制标准，并确保这些零件满足性能和合规性期望，即使是最苛刻和高度监管的行业。

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3D打印技术创造自由度
© Velo 3D

 成就难加工的复杂零件

根据3D科学谷，Velo3D的发展非常迅速，2020年他们宣布成为SpaceX的3D打印机供应商，从2014年成立，迅速成为主流航空航天业领导企业的供应商，Velo3D开辟了一条针对金属3D打印走向产业化的痛点来开发设备与软件解决方案的道路。

根据Benny Buller，SpaceX通过Velo3D的3D打印技术用于特定组件生产，在使用现有技术制造时，虽然SpaceX一直在使用3D打印技术来生产发动机，但当他们设计下一代发动机时，有些零件他们无法生产，随着时间的推移，越来越多的零件转移到Velo3D的系统中来生产。

© AMPower

根据3D科学谷，2022年，Velo 3D的年销售收入为8千万美金（约5.6亿人民币），2023年预计实现的销售收入为1 .2亿美金~1.3亿美金（约8亿人民币～9亿人民币），截止到发稿日，Velo 3D的市值为3.13亿美金（约22亿人民币）。

 软件成就快速发展

根据3D科学谷的市场观察，VELO3D的市场定位相当清晰：设计自由，敏捷生产和质量保证，这些是VELO3D通过技术打造的独特的市场定位。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。面向生产的需求，Velo3D开发了新的智能熔化粉末床金属增材制造系统。该系统从的设计目的是为了用于生产工作，从零件加工过程模拟开始，到生成加工策略，然后，通过各种过程控制，以确保在多个零件加工中保持质量的稳定性和一致性。

确保提供机器运转正常，零件完整性和构建过程的可追溯性，Velo3D开发的Assure质量控制系统面临生产领域对于效率、质量一致性以及加工稳定性的需求，确保提供批量生产所需的零件质量。它可以检测过程异常，对其进行标记，并显示所需的纠正措施，从而避免重复出现错误。

通过基于多传感器的实时监测以及机器算法，3D科学谷了解到Assure可提供前所未有的零件质量可追溯性，并在异常发生时立即对其进行标记。这样可以减少差异，并提供全面的文档来快速跟踪3D打印零件的验证。

通过Assure系统监视3D打印构建过程的完整性，验证散装物料密度，观察正在进行的打印过程并验证跨多个生产运行的系统校准，Assure提供了产业化的基础。

而VELO 3D的客户SpaceX再一次为Velo3D的成长打开了上行空间。关于3D打印对火箭制造行业的革新作用， SpaceX首席设计师兼首席执行官马斯克有着精辟的观点：通过3D打印，可以以传统制造方法的一小部分成本和时间就能制造出坚固且高性能的发动机零件。通过3D打印来创建高性能的火箭零件，SpaceX正在推动增材制造的极限，以期使Falcon 9火箭、Dragon飞船以及Starship火箭比以往任何时候都更加可靠，强大和高效。

SpaceX一直致力于将人类带入火星，并专注于制造可重复使用的发射系统，SpaceX的Raptor发动机设计可重复使用1000次。根据SpaceX的说法，制造过程包括许多3D打印零件，从而可以降低成本并使更轻的零件生产成为可能。3D打印的组件包括推进剂阀体，涡轮泵零件和喷射器系统的零件。

3D打印可以大大降低生产成本，并提高发动机的推力重量比，因为它可以生产传统方法无法实现的更轻的零件。

3D打印引擎组件的另一个额外优势是可以提高设计更改的速度，与几周甚至几个月的时间相比，它使研发团队迅速的完成多次设计迭代过程，从而获得设计与制造两个层面的突破。

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