報告製作人：華福**
以下是原始報告的摘錄。
1、基礎技術成熟，新技術不斷湧現。
1.1 七大基礎新增劑技術成熟，推動行業發展。
國際標準化組織增材製造技術委員會發布的ISO ASTM 52900：2015標準將增材技術分為7大類，即：立體光刻（SLA）、粘結劑噴射（3DP）、定向能沉積（DED）、薄材料堆疊（LOM）、材料擠出（FDM）、材料噴射（PloyJet）、粉末床熔融（SLM、SLS、EBM）。 目前，主流的3D列印技術大致可以分為兩大類，即金屬和非金屬。 FDM因其易於操作、材料利用率高、FDM電纜具有優異的機械效能等優點，被廣泛用於成品原型或研發模型的生產。 在光固化技術中，SLA技術是最早的快速成型技術，憑藉雷射掃瞄和光固化的原理，更適合製作高精度的物品，但以點為單位的列印速度較慢。 對於金屬來說，SLM技術是最成熟的，利用雷射將粉末逐層疊加。
SLM、SLS和EBM是主流的成型工藝。 SLS和SLM使用雷射逐層堆疊粉末，而EBM使用高能電子束掃瞄熔融粉末並逐層凝固。 與SLM相比，SLS需要新增粘合材料，SLS混合粉末後列印的成品硬度和精度略差於SLM產品。
使用電子束的EBM產生的熱量和能量高於SLM，更適合製造高導熱金屬、高溫合金和高熔點金屬零件，但雷射列印的SLM產品的機械效能和產品強度仍略好於EBM產品。 從整體上看，燒結結合成型技術憑藉金屬材料和技術特性，可以保證產品的硬度和良好的機械效能，在工業製造、航空航天和汽車製造中得到更廣泛的應用。
1.2 金屬3D列印技術對比：SLM技術已成為目前的主流技術。
主流的金屬3D列印技術有：SLM、EBM和DED。
a） 選擇性雷射熔化 （SLM）。
選擇性雷射熔化（SLM）是金屬粉末通過雷射直接熱作用，不依賴粘結劑粉末，金屬粉末通過熔融凝固達到冶金結合的效果，最終得到設計結構的金屬零件。 為了更好地熔化金屬，SLM技術要求使用金屬吸收率高的雷射束，因此一般採用ND-YAG雷射器（1064微公尺）和光纖雷射器（109微公尺）和其他波長較短的雷射束。優點是SLM技術採用純金屬粉末，成型金屬零件的密度可達接近100%;抗拉強度等力學效能優於鑄件，甚至可以達到鍛件的水平密度的機械效能和成型精度較好。
2）選擇性電子束熔化技術（EBM）。
選擇性電子束熔化（EBM）與SLM技術類似，不同之處在於以電子束為能量源，選擇性地熔化金屬粉末，使金屬粉末熔化凝固，其成型方法與雷射選擇性熔化相似。 EBM技術具有更高的能量利用率和成型效率，有利於脆性材料和易裂材料的成型，但提高加速電壓更容易導致電子槍的高壓放電，因此對裝置和真空環境的要求更高。
iii） 定向能量沉積 （DED
定向能量沉積 （DED） 的工作原理與 SLM 類似，因為它使用高能量源（例如雷射或電子束）將金屬粉末熔化並熔合在一起，以逐層構建零件。 該技術可以根據設計要求直接向零件新增材料，從而產生高度複雜的形狀和結構。 與SLM技術相比，其優勢在於，首先，它允許雷射頭和工件更靈活地移動，從而增加設計自由度。 其次，在DED裝置的執行中，惰性氣體直接從雷射頭流出並包裹粉末流和熔池，並且不依賴於充滿惰性氣體的壓力室，因此3D列印過程可以立即開始，大大減少了生產準備時間。 第三，它可以在沒有任何支撐結構的情況下生產大型零件。 缺點是熔化過程不如SLM精確，成品零件經常需要返工。
與EBM的比較：EBM印刷技術在熱源、成型工作環境、工作成型預熱溫度、粉末鋪展厚度、粉末粒度等方面與SLM技術不同。 EBM技術能夠處理高溫、易裂紋和反射的合金，具有高零件密度、均勻的微觀結構、卓越的機械效能和低粉末損失。 然而，EBM技術也存在明顯的缺點，例如列印量有限，對真空環境的要求嚴格，以及更昂貴的機器和材料。
增材製造的選擇原則主要受應用、產品質量要求、材料、成型效率、成本、雷射和外部環境的影響。
粉末的影響最大，不同的3D列印技術適用於不同的列印材料。 從材料角度來看：立體光刻（SLA）使用液態光敏樹脂材料;層狀固體製造法（LOM）需要紙張和塑料薄膜等片狀材料，而選擇性雷射燒結（SLS）和選擇性雷射熔化（SLM）主要使用金屬和陶瓷粉末材料。
SLM是目前金屬列印的主流解決方案，產品價效比比較高。 選擇使用哪種金屬技術需要考慮零件細節、形狀、尺寸、強度、金屬型別、成本、列印速度和數量等因素。 金屬3D列印的產品一般效能優異，可以滿足航空航天軍工、醫療等行業的苛刻效能要求，但也面臨著整體列印成本高（從幾萬到幾十萬不等）、成品尺寸有限、生產效率慢等問題。 其中，SLM列印價效比相對較高，具有高密度、高強度、高精度、高利用率等優點，同時成本低於EBM和Lens，技術成熟，是金屬3D列印的主流解決方案。
1.3、新技術不斷湧現，國內外工藝創新存在差距。
近年來，國內3D列印技術產品幾乎沒有重大創新，通常是對舊技術的改進和公升級然而，新的3D列印技術和產品在國外不斷湧現，非常值得我們考慮。 下面，我們盤點一下這些國家缺失的20款3D列印技術產品，希望能引起人們的注意。
2 新技術層出不窮，主要集中在粘結劑噴射技術和區域印刷技術。
2.1.SLM技術：主流工藝，綜合性能滿足航空航天和消費電子需求。
直接金屬成型是最早使用的金屬列印工藝之一，由分布在列印床上的均勻金屬粉末層組成。 金屬粉末層的厚度在15到100微公尺之間。 能量束掃瞄並熔化頂層的粉末。 目前，L-PBF是最普遍的工業解決方案，使用雷射作為能源。 SLM裝置一般由光路單元、機械單元、控制單元、工藝軟體和保護氣體密封單元幾部分組成
1）光路單元：主要包括光纖雷射器、擴束鏡、反射鏡、掃瞄振鏡和f聚焦透鏡等。 雷射是SLM裝置最核心的部件，直接決定了整個裝置的成型質量。 SLM裝置中使用的光纖雷射器具有轉換效率高、效能可靠、壽命長、光束模式接近基模等明顯優勢。 高質量的雷射束可以集中成輸出波長較短的非常細的光束。
2）擴束器：作用是擴大光束直徑，減小光束發散角，減少能量損失。
3）掃瞄器：由計算機控制的電機驅動，雷射光斑精確定位在加工表面的任何位置。專用平面f掃瞄鏡頭通常用於避免振鏡掃瞄單元的失真，並在掃瞄範圍內實現聚焦光斑的一致聚焦特性。
4）機械單元：主要包括撒粉裝置、成型筒、粉筒、成型室密封裝置等。 撒粉質量是影響SLM成型質量的關鍵因素，SLM裝置中的撒粉裝置主要有兩種型別：撒粉刷和撒粉輥。 成型筒和粉筒由電機控制，電機控制的精度也決定了SLM的成型精度。
5）控制系統：包括雷射束掃瞄控制和裝置控制系統。雷射束掃瞄控制是計算機通過控制卡向振鏡掃瞄器傳送控制訊號，控制X-Y掃瞄鏡的運動，實現雷射掃瞄。
SLM 流程中有 9 個主要流程。 主要工藝涵蓋資料處理、模型切片、原材料裝載、印刷、脫粉、去應力、支撐去除、支撐表面處理、提高裝配表面精度等。
繼承EOS裝置系統，SLM工藝經過下游市場驗證。 BLT是德國EOS的3D列印裝置，EOS成立於2024年，是全球最大的金屬3D列印裝置供應商。 隨著EOS裝置在國內市場的不斷應用，SLM工藝得到了下游市場的認可。 目前，SLM工藝市場的主要優勢是：1）成熟的軟體和機械技術;2）金屬零件的工藝直接交付;3）在所有金屬增材製造技術中密度最高4） 因其能夠列印航空航天工業中常用的大型重型最終用途部件而備受推崇。然而，這個過程仍然存在一些缺點：1）工作流程和工藝開發需要大量的資源和專業人員;2）熱應力導致成品率下降;3）零件焊接在構建板上，必須用電火花去除，支撐材料也必須切割或銑削;4） 鬆散的金屬粉末可能很危險，需要大量培訓才能處理。更換材料需要數小時，並且存在很高的汙染風險和**。
2.2 BJAM技術：成本低於PBF和DED技術，核心效能不能滿足下游需求。
粘結劑噴射增材製造 （BJAM） 技術是一種常見的低成本金屬 3D 列印技術。 該技術是在粉末床工藝的基礎上，通過噴墨列印頭逐層噴塗粘結劑選擇性沉積在粉末床上，粘接列印三維固體零件毛坯，然後將列印出的毛坯置於均勻的熱環境中進行脫脂和燒結，使其緻密化，得到具有良好機械效能的零件。
以工業、電子、醫療為代表的應用領域空間廣闊，加速了金屬3D列印技術的發展。
BJAM技術提供了一種經濟的方式來列印具有懸垂、複雜內部特徵和無殘餘應力的金屬零件，在多個行業中具有廣泛的應用。 例如，在醫療領域，BJAM可用於列印義齒架、外科植入物等。 印刷的一體式復合網狀拋物面反射天線由於其整體結構而顯著降低了故障率。 此外，在網眼輕質、中空等工業產品和藝術品的印刷中，還具有成本低、效率高的突出優勢。
隨著 Bjam 技術的發展，其裝置也在不斷發展。 目前有 3 家主要類別的公司生產 BJAM 裝置：（1） EX ONE（被 Desktop Metal 收購）。 擁有多種BJAM印表機，其中X1 160Pro裝置是目前最大的金屬BMAM印表機，成型滾筒容積為同類系統的2臺5倍以上;（2）數碼金屬，其中DM P2500T機器的最大讀取速率達到12 000 cm3 h，列印速度是雷射選擇性燃燒（SLM）技術的100倍（3）Desktop Metal、GE、3DEO、Hewletpackardp（HPD Systems、Voxeljet等）等公司也推出了Bjam印表機，Ex One進行了廣泛的材料測試，包括304L、316L、M2工具鋼和NI 718合金等，其他材料包括17-4PH合金、6061鋁、鑽鉻合金、銅、H13、鈦、鎢合金、 等。
BJAM印刷技術的關鍵：材料和粘合劑。 1） 粉末特性會影響 BJAM 列印的效能。
粉體性質主要包括粉體形態、平均粒徑、粒度分布等幾何性質，以及粉體流動性、鋪展性、堆積密度等物理性質。 其中，粉體的形貌和尺寸特性影響零件的力學效能，流動性和堆積密度影響零件的緻密化程度。 粒度和粒度分布影響坯料的密度，進而影響燒結樣品的密度和最終零件的顯微組織。 粉體堆積密度是決定顆粒排列規律的重要引數，也是影響最終產品燒結密度和收縮率的關鍵引數。 2）粘結劑的種類和特點。粘合劑必須是可列印的，只有當粘合劑具有合適的粘度時，才能保證形成單個液滴並從列印頭的噴嘴上脫落。 同時，粘結劑需要有足夠的粘結強度，以保證印刷初級毛坯結構的完整性。 粘結劑還會影響脫脂溫度、燒結溫度和殘留效能。
與PBF和DED技術相比，BJAM技術具有獨特的優勢：成本低、材料體系範圍廣、表面質量好、無支撐結構。 BJAM的機器成本很低，因為它不需要雷射和精密光學器件。 此外，與PBF和DED技術相比，BJAM技術的材料種類繁多，能夠處理具有高光學反射率、高導熱性和低熱穩定性的金屬材料，儘管BJAM技術需要像其他粉末基AM技術一樣進行脫粉，但不需要增加支撐結構，可以實現複雜的幾何形狀，如型腔。
金屬BJAM技術也有明顯的缺點，最重要的是很難通過後處理燒結或浸漬獲得高密度的零件，與電子束AM金屬零件相比，BMAM技術製造的金屬零件的機械效能略低，只能達到鑄造水平，密度和孔隙率與SLM工藝相差甚遠， 這在消費電子領域很難使用。
然而，消費電子由於需要防水等功能，對孔隙率和密度有很高的要求，而根據前一篇文章，鈦合金的BJAM工藝密度僅為70%，以目前的工藝技術水平無法滿足下游市場的需求，這是工藝發展的難點。 此外，用BJ製成的生坯在燒結前非常脆弱，這需要後處理步驟，在某些情況下還需要額外的裝置。
2.3區3D列印技術：提高效率的新思路，大規模生產的潛在工藝。
區域印刷技術的重點是光路的設計和控制。 整個系統由一組二極體雷射器、乙個非相干光束組合光學系統、乙個短脈衝雷射器和透射光學器件、乙個光學可定址光學閥 （OALV）、乙個影象投影儀和列印平面上方的其他光學器件組成。 區域列印採用模組化脈衝紅外雷射源，最大輸出功率為 30 kW。 它的工作原理可以分為四個步驟：
1）脈衝紅外雷射源的光束被整形，將輸出轉換為均勻、一致的方場，大約15x15 mm。
2）藍色雷射投影儀將零件的橫截面圖案投射到紅外雷射束的方形區域上。藍光圖案表示每個正方形區域內的零件幾何形狀。 整個正方形區域包含超過230萬個畫素，每個畫素尺寸為6-10微公尺，在X和Y方向上比現有的PBF-LB工藝解像度更高，每層固定在25微公尺。
3）調整後的紅外線和藍光通過光學可定址的光閥。光學可定址光電閥在光訊號或電訊號的控制下改變入射光分布的振幅或強度、相位、偏振態和波長。
在兩束光重合的區域，紅外光場會出現在水平方向上;在只有紅外光的區域，紅外光會呈現垂直狀態。 這是實現將紅外光選擇性地引導到粉末床上的關鍵步驟，以預定的模式熔化粉末。
4）在偏振片的作用下，水平和垂直狀態的紅外光被分離。圖案光束用於熔化粉末。 剩餘的紅外光被傳送到光束收集器。 整個過程每秒重複四十次，即粉末在一秒鐘內熔化成四十個正方形區域。
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