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不锈钢激光粉末床熔融中内向马兰戈尼对流及其对匙孔阈值影响的定量实验研究

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瑞士联邦材料科学与技术研究所的研究人员及合作者采用同步辐射X射线高速成像对不锈钢SS316L激光粉末床熔融过程中的熔池动力学进行了详细的实验研究，揭示了内向马兰戈尼对流对传导-匙孔转变阈值的影响规律，为高保真计算流体动力学模型校正提供了参考。研究成果发表在期刊《Additive Manufacturing》上。图1 不锈钢SS316L激光粉末床熔融过程中的熔池动力学研究首先，研究人员往熔池中加入钨粒子，通过追踪其运动轨迹，观察到强烈的内向马兰戈尼对流，并将其归因于SS316L粉末中存在较高含量的表面活性元素（硫、氧）。其次，他们分析了激光功率和扫描速率对熔体流速的影响，发现内向马兰戈尼对流会显著影响熔池行为。最后，研究发现，内向马兰戈尼对流会造成传导-匙孔转变发生在更高的归一化焓。这主要归因于向内的传质和传热以及反冲压力与内向熔体流动之间的矛盾造成的显著振荡，它们均会抑制匙孔的形成。

关键词： 激光粉末床熔融  同步辐射X射线高速成像  粒子追踪  马兰戈尼对流  匙孔  粉末床熔融PBF 

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激光粉末床熔融Invar 36合金高温拉伸行为的原位X射线CT表征

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湖南大学、北京理工大学及中南大学的研究人员主要采用X射线计算机断层扫描（XCT）原位拉伸技术，合作研究了激光粉末床熔融Invar 36合金的高温拉伸行为。研究成果于2024年3月在线发表在期刊《Additive Manufacturing》上。图 1 Invar 36合金在200°C和600°C下的材料和力学表征结果。（a）XCT原位拉伸测试，（b）缺陷演化过程，（c）断口形貌分析，（d）EBSD微观组织分析如图1所示，研究结果发现，分布于相邻熔池之间或相邻沉积层之间的未熔合孔洞，如果尺寸相对较大，会促进应力集中，加速裂纹扩展，显著削弱Invar 36合金的抗拉强度和韧性；与此相对，冶金孔洞与匙孔孔洞数量较少，具有高球形度和大间距，对合金拉伸性能的影响可忽略。此外，研究还发现，在600°C下，磷硅酸盐会分解析出大量小尺寸的二氧化硅和五氧化二磷，造成晶界脆性，促进二次裂纹形成。而胞状结构的存在会显著增强合金的屈服强度，这主要归功于这些结构内的高密度位错。

关键词： 激光粉末床熔融  Invar 36合金  高温拉伸  原位  孔隙缺陷  粉末床熔融PBF 

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增材制造镍基超合金设计新方法

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中科院金属所的李金国、梁静静团队基于高Ta/Al比例和边界成分依赖性，研究了一种新的镍基超合金设计方法，旨在降低合金的裂纹敏感性，提高其高温力学性能。研究成果发表于期刊《Additive Manufacturing》上。图1 增材制造超合金设计新方法主要流程如图1所示，该合金设计新方法涉及到合金成分筛选，根据预先确定的γ'相的体积分数及影响裂纹的因素，缩小了筛选范围。进一步，采用d-电子合金理论和热力学建模，确定了新合金的关键成分。高Ta/Al比例在控制γ'相含量方面表现出高效性，可获得较窄的凝固区间，降低凝固裂纹的敏感性。验证性实验表明，设计出来的新型镍基超合金ZGH451-1在室温至1000℃的宽温域内具有优异的抗拉强度和延展性，可媲美现有的增材制造超合金以及经部分热处理的一代或二代镍基单晶高温合金。

关键词： 增材制造  镍基超合金; 新合金设计  裂纹敏感性  粉末床熔融PBF 

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激光粉末床熔合原位合成制备多尺度增强双相不锈钢基复合材料

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双相不锈钢具有良好的力学性能和耐腐蚀性能，但在一些极端服役环境中容易失效，提高其力学性能至关重要，而纳米颗粒增强就是一种有效提高材料强度且不显著降低延展性的金属基复合材料增强方法。其中，如何实现纳米颗粒在基质中的均匀分布是纳米颗粒增强技术的挑战。为了解决这一问题，成均馆大学Yongjian Fang等人设计了一种先进的制造方法，通过将激光粉末床熔合技术与原位合成策略相结合，并优化后热处理过程，制备了一种多尺度混合增强的双相不锈钢。该研究成果于2024年4月发表在《Additive Manufacturing》上。研究人员通过混合SAF2507、微米级TiC颗粒和纳米级TiC颗粒，制备98wt% SDSSs、1wt% TiC (~1μm)和1 wt % TiC (5~25μm)的粉末混合物，并基于激光功率和扫描速度设计了16组不同工艺参数的实验，水淬后处理则使用了3个不同温度，并测试其显微结构与力学性能。结果表明，微米级TiC颗粒的加入使得复合材料中原位生成TiCxNy纳米颗粒和M23C6纳米颗粒，显微组织则主要由细小的δ -铁素体晶粒组成。热处理后，复合材料在细小的δ -铁素体晶界处产生细小的奥氏体晶粒，且未观察到原位TiCxNy纳米颗粒出现明显的团聚现象。通过调节淬火温度，经1090℃处理的复合材料表现出优异的极限抗拉强度(~992MPa)和均匀延伸率(~19.8%)，同时具有与热处理后的双相不锈钢相当的耐蚀性。文章通过激光粉末床熔合技术原位制备多尺度混合增强复合材料显著提高双相不锈钢的抗拉性能，同时从微观组织层面阐述了晶粒细化和多尺度混杂对力学性能的影响，为激光粉末床熔合技术原位制备高性能、高精度的颗粒增强复合材料奠定基础。图1 (a)各样件工程应力-应变曲线;(b) 抗拉强度和延伸率的Ashby图;(c) 各样件的UTS、YS和延伸率

关键词： 粉末床熔合  金属基复合材料  双相不锈钢  粉末床熔融PBF 

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激光粉末床熔融过程中原位近红外熔池监测的性能评估

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丹麦技术大学的Mandaná Moshiri、David Bue Pedersen、Guido Tosello和Venkata Karthik Nadimpalli详细地评估了在激光粉末床熔融（LPBF）过程中，使用近红外（NIR）光电二极管进行熔池原位监测的性能。在LPBF过程中，实时监测熔池对于数字化生产过程、提供认证基础数据、控制和识别潜在缺陷至关重要。尽管熔池监测技术能够提供制造过程中的红外辐射图像数据，但解释这些数据以识别特定缺陷（如孔隙和悬垂结构）仍然是一个挑战。研究表明，监测数据对热积累非常敏感，特别是在悬垂结构周围。其中，描述了冷点（即熔池监测信号强度显著低于平均阈值的区域）可能指示扫描轨迹交叉处的未熔合孔隙，而热点（信号强度显著高于平均阈值的区域）则与飞溅形成有关。LPBF过程中的缺陷（如孔隙）有可能在后续层中得到修复，这降低了监测数据对孔隙预测的敏感性和预测价值。研究还指出扫描策略和部件方向等局部工艺变量对飞溅和热点的形成有显著影响。尽管在对监控数据的可解释性上存在挑战，但研究表明，NIR光电二极管在提取LPBF过程中在线监测数据方面具有潜力，有助于改进过程控制和质量保证。文章建议未来的工作应该考虑使用过程模型和传感器数据来建立一个数字孪生，以考虑扫描策略和部件方向，从而更准确地定位飞溅位置，并提高监测系统对孔隙的检测灵敏度和适用性。这篇文章发表在《Virtual and Physical Prototyping》期刊上。研究得到了欧盟H2020创新和技术研究院以及Poul Due Jensens Fond（Grundfos Foundation）的支持。

关键词： 熔池监控  激光粉末床融合  添加剂制造  扫描策略  热点检测  孔隙率  过程监控  近红外传感器  粉末床熔融PBF 

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全激光复合增材制造方法及装置

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激光选区熔化或复合传统机加工的增减材均不能实现悬垂面的加工，难以满足航空航天关键部件对高光洁度、高洁净度和高精度的要求，限制了以上技术的应用范围。 本发明提供了一种全激光混合增材制造的方法，在选区激光熔化（SLM）的基础上，采用激光精密封装方法解决材料中微通道的形成问题，特别是悬垂面的形成，全激光混合增材制造方法的加减法全部由激光实现，解决微通道粉末残留问题，满足航空航天关键零部件加工的高精度、高光洁度、高洁净度。图1 全激光混合增材制造装置的制造过程示意图本发明公开了一种全激光混合增材制造的方法，通过选区激光熔化成形得到基体后，通过脉冲激光对基体进行减材成形形成空腔，然后将预制板覆盖在空腔结构上，焊接封装后得到具有内腔结构的成形材料，接着对得到的微通道结构进行激光选区熔化，得到具有微通道结构的成型材料。

关键词： 激光增材制造  激光粉末床熔融  光束整形  复合光束  粉末床熔融PBF 

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利用超临界二氧化碳环境下的自由基聚合制备功能性聚合物粉末用于激光选区烧结

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英国诺丁汉大学的Eduards Krumins等研究人员通过激光选区烧结（Selective Laser Sintering, SLS）技术开发了一种具有共连续结构的新型功能性聚合物材料。该研究成果发表在《Nature Communications》期刊上。研究团队通过在PA12粉末中引入聚（甲基丙烯酸异冰片酯）（PIBMA）和功能性单体，利用超临界二氧化碳（scCO2）环境下的自由基聚合反应，成功制备了具有薄功能涂层的PA12颗粒。这些颗粒可以在现有的商业激光烧结设备上进行打印，制成具有色彩和抗生物污染功能的3D打印件。通过SEM和TOF-SIMS分析，研究人员验证了这些颗粒表面涂层的均匀性和功能性。如图所示，通过引入不同的染料单体，如红、黄和蓝等，研究人员成功制备了各种颜色的PA12颗粒。通过对红、黄、蓝三原色进行简单的物理混合，这些粉末可以生成50种以上不同颜色，并在烧结过程中保持优异的热性能和成形稳定性，确保了最终成品颜色的均匀性和一致性。此外，实验结果显示，这些改性的PA12材料具有优异的机械性能和生物相容性，能够有效抑制多种微生物的生物膜形成。研究进一步表明，通过调整涂层组分，可以实现对PA12颗粒多种功能的定制，如抗菌、防污和颜色调节等。通过这种简单、清洁且可扩展的方法，不仅可以实现PA12材料的功能化，还为未来高性能生物医用材料的设计和制造提供了新的可能性。这种创新性的技术路径，有望推动激光选区烧结技术在更多领域的应用，如医疗器械、食品包装和海洋工程等，为相关行业带来革命性的变革。图1 （A）制备的三原色（黄、红、蓝）PA12粉末，（B）通过三原色粉末混出的超过50种特定的颜色，（C）黄色和蓝色粉末混合而成的绿色粉末

关键词： 激光选区烧结  功能化聚合物粉末  超临界二氧化碳  甲基丙烯酸异冰片基酯  粉末床熔融PBF 

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激光选区烧结成形CCF/SiC复合构件的孔缺陷修复

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南京航空航天大学的Liu等人通过结合化学气相沉积和反应熔体渗透技术，提出了一种修复激光选区烧结成形短切碳纤维增强碳化硅（CCF/SiC）复合构件孔缺陷的新方法。该研究成果发表在《Ceramics International》期刊上。研究团队采用甲基三氯硅烷和氢气作为前驱体，在CCF/SiC复合材料中原位生成碳化硅纳米线（SiCnws），显著减少了初始孔缺陷尺寸。通过引入二次SiC和游离硅填充和封闭孔缺陷，利用X-CT扫描显示修复后的CCF/SiC复合材料内部致密，没有显著的孔隙几何形状。研究结果表明，微米级CCF和纳米级SiCnws作为增强相的结合，产生了协同增韧效果。具体来说，CCF通过纤维脱粘和拔出机制增强韧性，而SiCnws通过纳米线桥接和拔出机制增韧。该双重增韧机制显著提高了弯曲强度，从210.7 MPa提高到274.5 MPa，断裂韧性从3.2 MPa·m1/2提高到3.6 MPa·m1/2。此外，SiCnws的引入还形成了空间网络结构，降低了热膨胀系数。通过这种新颖的微结构孔缺陷修复方法，进一步提升了基于激光选区烧结增材制造的CCF/SiC复合构件的整体性能和可靠性。这一创新方法为高性能复杂结构CCF/SiC复合构件的发展提供了巨大的前景，广泛应用于各类工业领域。图1 碳化硅纳米线原位修复和增韧CCF/SiC复合构件的示意图

关键词： 激光选区烧结  碳化硅纳米线  短切碳纤维增强碳化硅  粉末床熔融PBF 

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一种在选择性激光烧结铺粉过程中考虑零件烧结层表面形貌特性的三维离散元建模方法

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在激光选区烧结（SLS）过程中，铺粉过程起着至关重要的作用。由于铺粉均匀性差，激光扫描烧结后的制件往往达不到规定的尺寸精度和力学性能要求，且容易产生球化、翘曲、裂纹等问题。目前，针对激光选区烧结中铺粉均匀性的实验难以精准捕捉颗粒的运动轨迹和状态，因此更多研究选择仿真建模来进行铺粉均匀性的研究。然而，现有文献很少考虑已烧结层表面形貌及性质对粉末颗粒铺粉均匀性的影响。我们已知选择性激光烧结的原理是层层烧结、层层铺粉，而被激光烧结过的区域表层形貌不平整，呈现熔池状态。因此，在未烧结的粉层上铺粉与在已烧结区域铺粉的均匀性存在显著差异。针对这一问题，本发明提供了一种在选择性激光烧结铺粉过程中，考虑零件烧结层表面形貌特性的三维离散元建模方法。该方法通过实验获取选择性激光烧结中烧结零件的表面粗糙度曲线，将缩放后的曲线导入已生成颗粒层的封闭计算域内，调整颗粒位置、更改颗粒属性，从而获得具有烧结零件表面形貌及性质的三维离散元模型。具体步骤如下：首先，通过实验获取烧结零件的表面粗糙度曲线。其次，建立三维封闭计算域并生成颗粒层，将缩放后的粗糙度曲线导入封闭计算域内，并删除中心坐标高于曲线的颗粒。接着，赋予颗粒具有烧结层性质的接触模型与热系数，获得具有已烧结零件表面形貌及性质的离散元模型。最后，导入铺粉刮板对烧结区域铺粉，从而研究颗粒在具有烧结层表面形貌及性质的离散元模型上的铺粉均匀性。通过这一方法，可以更准确地模拟和分析铺粉过程中的颗粒行为，进而提高激光选区烧结制件的尺寸精度和力学性能。 图1 在铺粉过程中考虑零件烧结层表面形貌特性的三维离散元建模方法流程图

关键词： 激光选区烧结  铺粉  烧结层表面形貌  三维离散元建模  粉末床熔融PBF 

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电子束定向能量沉积中熔滴振荡的产生与抑制

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清华大学的梁志跃等人探究了电子束定向能量沉积（EB-DED）过程中熔滴长大及振荡的典型行为及影响，阐释了熔滴振荡的产生机理，发展了振荡抑制技术并指明了有效抑制振荡的基本方向，实现了柱状结构的制备，为发展利用EB-DED技术制备点阵结构零件提供了物理和技术基础。该成果于2024年3月发表于《Engineering》。研究人员利用成形过程中的光学信息和吸收电子信息对EB-DED的熔滴形成、振荡及滴落过程进行了详细监测，并利用计算流体力学（CFD）方法模拟了该过程。研究认为电子束作用于熔滴局部表面产生的金属蒸汽反冲压力是振荡的主要驱动力，其物理本质为熔滴局部表面温度的快速上升和不均匀分布，真空、高能量密度及旁路送丝是熔滴振荡的产生条件。研究人员进一步开发了电子束动态环绕熔化技术（electron beam dynamic surrounding melting, EB-DSM），通过电子束围绕熔滴的轴对称偏转，降低了熔滴的温度和温度梯度，调节了熔滴位置至接近电子束回转轴线，将熔滴振荡振幅降低了一个数量级，几乎完全抑制了振荡的产生，保障在熔滴滴落后以自由落体的形式准确地过渡到熔池中。图1 EB-DSM技术抑制熔滴振荡的机理

关键词： 增材制造  电子束定向能量沉积  原位监测  熔滴振荡  定向能量沉积DED 

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一种用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统

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电子束熔丝增材制造技术具有真空保护、生产效率高、材料利用率高、制造周期短的优势。但电子束熔丝增材制造晶粒组织较为粗大且不均匀，难以通过后续热处理改善。该发明提供一种用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统，包括第一冷却件、第二冷却件、第三冷却件以及第四冷却件。第一冷却件为冷却工作台，通过卡槽与凸台卡接，增大了与基板的接触面积，并且其内部设有第一液冷腔，提高了基板的散热效果；第二冷却件包括冷却罩，与电子枪连接。冷却罩设于电子束熔化丝材的区域，实现了对电子束熔化丝材区域的冷却；第三冷却件包括机械臂以及设置于机械臂端部的冷却端头，所述机械臂跟随着所述电子枪的运动，对成形后的红热区域进行接触冷却；第四冷却件通过向液冷腔室内注入液冷介质以对真空室进行降温。该冷却系统有效地提高了电子束熔丝沉积成形过程中的散热能力，降低了温度，提高了沉积效率，并且有可能改善成形零件的显微组织和力学性能。图1 电子束熔丝增材制造设备的冷却系统的整体结构示意图

关键词： 增材制造  电子束  熔丝  冷却系统  定向能量沉积DED 

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数字光处理高精度金属打印

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基于光聚合的3D打印技术凭借高精度和高效率受到青睐，已经广泛应用于陶瓷与聚合物的制造，并得到商业化推广。然而，金属材料的光聚合打印技术，如数字光处理（DLP），还处于发展的初期。将光聚合技术推广到金属材料对于该技术本身及金属增材制造都具有重要意义，能够为增材制造技术的发展注入新的动力。为此，来自King Abdullah University of Science and Technology的Melentiev等人报道了一种自上而下的高精度金属DLP技术及商用装备（“Hammer Lab35”），相关研究成果于2024年4月发表于《Additive Manufacturing》期刊。文章从原材料到制造工艺、成形性能与应用对新开发的金属DLP技术进行介绍。在材料组成上，打印材料由金属粉末（以不锈钢为例）、光敏树脂、分散剂、光引发剂等组成。特别的，热敏打印材料在室温下处于固态，经过凃覆刮刀加热后转化为液体铺覆在打印平台上并被光固化，通过这种方式实现了无支撑打印。文章系统地研究了树脂的流变性能、固化深度、过固化现象、最小特征尺寸、打印分辨率和表面粗糙度。此外，还确定了无缺陷不锈钢零件的最佳脱脂和烧结条件，并评估了其收缩和机械性能。烧结件的密度和抗拉强度分别为退火316L钢的99.3%和93%。所提出的技术允许制造高度复杂的自由曲面金属结构，最小特征尺寸为 70 μm，表面粗糙度为1-2 μm （Ra）。根据作者的报道，该技术适用于各种金属功能器件，包括热交换器、微混合器和超材料等，并能扩展到制药应用的化学工程。图1 开发的金属DLP装置及打印的精细结构

关键词： 数字光处理  金属打印  高精度  立体光固化VPP 

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高分辨率无细胞和细胞结构的液滴生物打印

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美国雪城大学Kunwar等人就脱细胞基质的水凝胶的快速体积打印开展研究。研究人员利用未液滴型生物打印，并且通过使用一种无成型缸、低体积、无浪费的液滴生物打印方法，可以实现高分辨率的模型生物墨水和模型细胞的快速3D打印。该研究成果于2024年5月发表在《Biofabrication》上。研究人员开发了一个多相多体耗散粒子动力学模型来模拟基于液滴的DLP打印的动态过程，并阐明了表面润湿性和生物墨水粘度的作用。优化了光强度、光引发剂浓度和生物墨水配方等工艺变量，以打印典型层厚为50μm、XY分辨率为38±1.5μm、Z分辨率为237±5.4μm的3D软结构（约0.4–3 kPa）。同时，为了证明其多功能性，液滴生物打印用于打印一系列无细胞3D结构，如格子立方体、玛雅金字塔、心形结构和具有内皮化通道的微流体芯片。使用模型C3H/10T1/2细胞进行的液滴生物打印显示出高生存力（90%）和细胞扩散。此外，具有内衬内皮细胞的内部通道网络的微流体装置显示出强大的单层形成，而负载成骨细胞的构建体在成骨诱导后显示出矿物沉积。总体而言，液滴生物打印可能是一种低成本、无需固定、易于使用的方法，可以为一系列生物医学应用制造定制的生物打印结构。图1 无缸的基于DLP的液滴生物3D打印过程示意图

关键词： DLP  生物墨水  生物打印  少容量  无缸  生物3D打印 

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一种基于氧化糖原与脱细胞外基质的3D打印墨水及其制备方法和应用

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生物打印技术的不断发展对3D打印墨水的研发提出更多要求，一款良好的3D打印墨水不仅需要满足支持生物打印的一般性要求，还需要满足特定损伤组织或器官修复的具体要求，通过模仿缺损部位组织的特征以提供特定的生物功能。由于与组织固有的成分相似性，脱细胞外基质（dECM）能为细胞提供适宜的生长环境及机械、生物物理和生化信号，诱导细胞的分化并促进受损组织的再生修复。然而由于dECM固有的低机械性能，在3D打印领域受到了明显限制，往往被认为是“不可打印”的。因此提高dECM的机械性能，使其满足3D打印的机械性能要求具有一定意义。通过物理和化学方法交联dECM提高其机械性能是一种可行的方法，目前已经提出了使用单官能团、双官能团或多官能团试剂的方法以及使用改性胶原的方法在相邻胶原分子的赖氨酰残基之间建立共价键。其中，最有效的是使用戊二醛（GTA）的方法，用GTA处理的胶原蛋白使材料具有高机械性能、良好的抗蛋白水解酶性和对细胞的低粘附性。然而在这种交联后的胶原基生物材料植入后，GTA的聚合物链缓慢水解成细胞毒性单体。如何开发一种基于脱细胞外基质（dECM）的3D打印墨水，在具备良好流变性、可打印性及机械性能的同时具有良好生物相容性、生物可降解性是一个巨大的挑战。该发明公开了一种基于氧化糖原与脱细胞外基质的3D打印墨水及其制备方法和应用。所述3D打印墨水由脱细胞外基质溶液和氧化糖原组成，所述脱细胞外基质的质量百分浓度为2～3%，氧化糖原的质量百分浓度为1%～2%。本发明通过使用氧化改性后的氧化糖原作为脱细胞外基质溶液的交联剂，dECM的氨基可与氧化糖原的醛基形成希夫碱键，引入动态共价键，通过化学交联的方式提高脱细胞外基质的机械性能以实现3D打印，同时氧化糖原的加入不会影响dECM的剪切稀化能力，且墨水在打印后保持结构完整，抵抗坍塌的能力逐渐提升。而且氧化糖原与脱细胞外基质交联后的支架具有良好生物相容性和生物可降解性。图1 该发明生物墨水的ALP染色与ARS对比表征图

关键词： 生物 3D 打印  组织工程  增材制造  生物3D打印 

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新型平顶激光辅助钛合金冷金属转移增材制造：电弧特性、显微组织和拉伸性能

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西安交通大学的Zhang Shuaifeng研究了平顶激光对冷金属转移增材制造（CMT-AM）电弧稳定性和晶粒生长的影响，旨在控制Ti6321钛合金多层沉积过程中柱状晶粒和缺陷的生长。该研究不仅分析了平顶激光器对电弧形貌和沉积形状的影响，深入揭示了平顶激光对多层沉积缺陷的抑制机理，还进一步探索了熔池中的温度场和马兰戈尼流的动态变化，以探究平顶激光对柱状β晶粒形貌的影响机制。该研究成果于2024年6月发表在《Journal of Materials Processing Technology》期刊。图1 平顶激光辅助冷金属转移增材制造（F-LCAM）对熔池流动和微观组织的影响F-LCAM系统主要由功率为1000W的二极管激光器、伏能士CMT高级焊机和KR 30HA机器人组成，如图1（a）。其中，电弧焊枪与水平面的夹角为30°，激光束与水平面的夹角为45°。激光器产生强度均匀的平顶光束，其焦点直径为2mm，并直接作用于熔池表面，如图1（b）。结果表明，平顶激光改善了熔池的热离子发射，确保熔池上有足够的电子发射以稳定漂移的电弧阴极光斑，明显抑制了电弧电压的波动，如图1（c）。同时，平顶激光可以提高熔池的表面温度，加速熔融金属的侧向流动，从而扩大熔池宽度并降低沉积层高度。通过多焊道多层沉积的无损X射线检测，由焊道形貌不佳引起的气孔等缺陷被有效抑制，如图1（d）。由于平顶激光增强了熔池中的流体流动，更多的枝晶被振荡破碎，并保留为有效的成核颗粒，进一步细化了柱状β晶粒。与CMT-AM工艺相比，F-LCAM样品β晶粒的纵横比大约从6降低到1，表现出更高的伸长率和更低的各向异性，如图1（e）和（f）。而且，多道多层F-LCAM样品的极限抗拉强度、屈服强度和伸长率均符合锻造Ti6321钛合金的标准，具有优异的拉伸性能，适合工程应用。本文提出了一种新型的钛合金F-LCAM方法，以限制大规模增材制造钛结构中的内部缺陷和力学性能各向异性，促进增材制造技术在大型钛结构中的工程应用。

关键词： 电弧  平顶激光  钛合金  缺陷  熔池  多能场复合增材制造 

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一种中厚板靶向激光辅助TIG深熔打底焊接方法及焊接装置

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目前，核级容器的等离子中厚板焊接方法存在无法单次全熔透大钝边的问题，导致焊接效率低下、焊接质量不稳定。因此，发展全自动化高效的中厚板深熔焊接方法对核级容器高效高质量制造具有十分重要的现实价值。本发明旨在提供一种中厚板靶向激光辅助TIG深熔打底焊接方法及焊接装置，涉及焊接技术领域，有助于实现中厚板高效和高质量的焊接过程。本发明的装置主要由脉冲TIG焊机、TIG焊枪、光纤激光器、激光焊接头和焊接控制平台组成，如图1。本发明利用TIG焊枪输出低频高占空比脉冲电流，其峰值和基值切换时产生的高电弧压力差将电弧熔池前端液态金属排开至熔池后端，使电弧熔池前端底部形成液态金属薄膜，再通过激光焊接头的脉冲激光对电弧熔池底部的液态金属薄膜产生周期性的冲击穿透作用，形成稳定的穿透性“小孔”，以增加TIG焊的熔深。而且脉冲激光对电弧熔池作用时间非常短，仅起到冲击穿透液态金属薄膜的作用。因此，小功率激光配合低频高占空比脉冲TIG焊即可实现对大钝边的全熔透焊接，从而实现中厚板的高效深熔打底焊接，获得连续一致的单面焊双面成形焊缝，可显著提高中厚板结构件打底焊的质量及效率。图1复合焊接系统结构示意图其中：1-脉冲TIG焊机；2-光纤激光；3- TIG焊枪；4-激光焊接头；5-基材；6-焊接控制平台；7-波形输出控制系统；8- Y型坡口；9-焊缝；10-电弧熔池。

关键词： 激光  TIG  中厚板  熔深  焊接  多能场复合增材制造 

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一种双束激光电弧复合单面横焊方法及装置

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激光‑GMAW复合横焊中侧壁易出现未熔合缺陷、咬边等问题。而引入多个激光和电弧装置会增大熔滴过渡频率和提高熔滴过渡的稳定性。因此，将多个热源应用于激光‑GMAW复合横焊中具有重要意义。本发明旨在提供一种双束激光电弧复合单面横焊方法及装置，涉及焊接技术领域，这有助于降低焊缝气孔率，提高焊接效率。本发明的装置主要由一个双束激光电弧复合装置和喷气装置组成。其中，双束激光电弧复合装置包括沿焊接方向依次设置的TIG焊枪、第一激光器、第二激光器和GMAW焊枪；喷气装置放置于第一激光器下方侧边；第一激光器发出第一激光束和第二激光器发出第二激光束均垂直于焊接工件表面，如图1。本发明中TIG电弧位于第一激光束的前方，对焊接工件进行预热，有利于提高激光能量利用率。第一激光束和TIG焊枪电弧共同作用形成复合热源，其中，高功率激光束牵引电弧，有效减少电弧阻力，防止电弧根部漂移，保证电弧在高速焊接过程中保持稳定。第二激光束和GMAW焊枪电弧距离较近，即光丝间距减小，可以增强激光吸引并压缩电弧的特性，提升了熔滴过渡的稳定性，从而解决横焊侧壁未熔合的问题。并且第二激光束对熔池进行二次加热，使得熔池面积变大，冷却速度减小，有利于气泡在熔池凝固前逃逸出熔池，有效降低气孔率。同时，第二激光束的功率较低，对熔池的热输入也较低，会形成小匙孔或者不形成匙孔，从而减小对熔滴过渡的阻力，进一步提高焊丝融化填充量。另外，在焊接过程中，喷气装置防止熔融金属的表面张力无法支撑其自身的重力，进一步防止焊缝出现侧壁未熔合、咬边缺陷。图1 双束激光电弧复合单面横焊方法及装置工作原理其中：1-焊接工件；2-焊缝；3-GMAW焊枪；4-第二激光束；5-第一激光束；6-TIG焊枪；7-喷气装置；8-保护气；9-GMAW电源；10-TIG电源。

关键词： 电弧  激光  横焊  侧壁  熔滴  多能场复合增材制造 

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QAMD 增材制造首个双金属 RDRE 喷射器

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Quadrus Corporation 的先进制造部门 (QAMD) 通过选择性激光熔化 (SLM) 制造了世界上第一个双金属旋转爆震火箭发动机 (RDRE) 喷射器。这一突破标志着增材航天推进技术领域的突破性成就，代表了 NASA MSFC 工程师管理的一系列小型企业创新研究 (SBIR) 第二阶段和第三阶段工作的顶峰。旋转爆震发动机 (RDE) 采用一种压力增益燃烧形式，其中一个或多个爆震连续围绕环形通道传播。计算模拟和实验结果表明，RDE 在运输和其他应用中具有潜力。在爆震燃烧中，火焰前锋以超音速扩展。理论上，它比传统的爆燃燃烧效率高出 25%。这样的效率增益将大大节省燃料。由于旋转爆震波产生的高热，RDRE 喷射器面临巨大挑战。为此，QAMD 提供了一种解决方案，其特点是采用导热 GRCop-42 制成的薄面板和采用抗氧化镍基超合金 Monel K500 制成的歧管。GRCop-42 可使推进剂有效冷却喷射器表面，而 Monel K500 的抗氧化性和强度可使歧管壁更薄，从而实现更轻的设计解决方案，以满足 RDRE 应用的需求。双金属喷射器以及采用 Quad Mesh 技术的整体式 GRCop-42 喷射器计划于 2024 年夏季在 NASA 马歇尔太空飞行中心进行点火测试，这标志着火箭喷射器应用热管理向前迈出了重要一步。

关键词： SLM技术  RDRE喷射器  旋转爆震发动机  航空航天 

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利勃海尔（Liebherr）3D打印柔性轴现已获得EASA批准

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总部位于法国图卢兹的利勃海尔宇航公司（Liebherr-Aerospace）获批为空客公司提供钛合金柔性轴，在增材制造领域取得了新的里程碑。在获得空中客车公司和欧盟航空安全局（EASA）的批准后，这个复杂的部件现在将进入批量生产。柔性轴是空客A350高升程系统的一部分，将集成到襟翼系统的主动差速器变速箱中。其功能是将旋转运动传递到位置传感器，补偿齿轮箱和传感器之间的角度和轴错位。利用激光束粉末床熔融（PBF-LB）技术，利勃海尔能够将七个传统制造部件的组件整合到一个增材制造部件中。这种重新设计增强了可靠性，并显著减轻了组件的重量。利勃海尔宇航在航空航天应用中使用增材制造有着悠久的历史。2019年，他们开始批量生产用于A350前起落架的增材制造接近传感器支架。该支架是第一个符合钛增材制造标准的空客系统部件。柔性轴具有更高的复杂性，标志着利勃海尔增材制造能力的重大进步，使航空航天系统更加高度集成。平台连接：https://www.jigongzhixuan.com/news/Liebherr%E2%80%99s-3D-Printed-Flex-Shaft-Now-EASA-Approved/14920/

关键词： 钛合金  柔性轴  粉末床熔融  PBF-LB  航空航天 

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三菱电机及其合作伙伴展示镁合金 3D 打印工艺

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三菱电机公司、熊本大学镁研究中心 (MRC)、东邦金属株式会社和日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 宣布了 3D 打印行业首个通过定向能量沉积 (DED) 工艺在线激光金属 3D 打印机中使用镁合金的高精度增材制造技术。这一进展为生产比传统铁或铝制部件更轻、更坚固的火箭、汽车和飞机部件开辟了新的可能性。这可以提高燃料效率并降低生产成本，特别是在火箭制造方面。此外，新制造工艺比传统方法更节能，产生的温室气体更少，有助于实现更可持续的生产。JAXA 对采用这项新技术制造的样品的评估显示，一些火箭部件的重量可能比传统铝合金结构轻 20%。该技术还可应用于其他需要减轻重量的领域，包括各种运输设备和机器人部件。进一步的研究和开发旨在到 2029 年实现该技术的商业化。

关键词： 镁合金;DED  航空航天  航空航天 

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LEAP 71 测试第一台通过 Noyron 计算模型构建的火箭发动机

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阿联酋的 LEAP71 测试了通过其大型计算工程模型 Noyron RP 生成的 5 kN Kerolox 火箭发动机推进器。该发动机的设计无需使用 CAD 软件，完全自主生成，并在 LEAP 71的开源几何内核 PicoGK 上输出。然后由 AMCM 用铜 3D 打印而成。该发动机使用煤油和低温液氧 (LOX) 作为推进剂。它通过围绕燃烧室外部的冷却通道进行再生冷却。燃料和氧化剂使用带有同轴旋流器元件的喷射头进行混合。这是首次完全自动生成可运行的火箭推进器，无需任何人工干预。从最终确定推进剂类型和其他基本规格到制造，时间跨度不到 2 周。在普通计算机上生成新的设计变体只需不到 15 分钟。德国领先的金属 3D 打印公司 AMCM 使用经过改装的 EOS M400 金属打印机用铜打印完成制造。点火测试于 2024 年 6 月 14 日星期五在英国韦斯科特的 Airborne Engineering 测试场进行。

关键词： 计算工程模型  火箭发动机推进器  航空航天 

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增材制造和3D扫描优化飞机零部件生产

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为了确保飞机上的安全，舱门闩用特殊的盖子固定，以防止着陆后意外打开。这些盖子越来越多地使用增材制造来生产，因为这种方法提供了快速且经济高效的解决方案。AFS Additive Flight Solutions 是一家总部位于新加坡的认证制造商，它使用 3D 打印技术来生产这些重要部件。为了确定门把手盖所需的尺寸，需要直接在飞机上扫描锁定杆。挑战在于阳极氧化的银色把手表面反射性较差，扫描仪难以捕捉。因此，AFS 使用 AESUB 的扫描喷雾使表面哑光，使扫描仪能够看到它。喷雾可以快速涂抹，并在几秒钟内形成均匀的涂层，从而实现扫描。另一个优点是涂层会在短时间内自行蒸发，这意味着无需清洁把手或飞机内部。根据飞机上收集的数据，设计开发盖子并打印原型，之后在门把手上进行测试，以确保其安装和功能正常。如果部件符合所有规格，则获得航空公司的 DOA批准，然后开始小批量生产。每个部件节省的时间约为 10 分钟，对于 200 个零件系列，这可节省一周的工作量。

关键词： 3D扫描  门把手盖  航空航天  航空航天 

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耶鲁大学成功实施首例院内“3D”手术

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耶鲁大学医学院的外科医生率先开展了首个完全自主进行的 3D 手术，用于修复腕部附近错位的骨骼。骨科与康复学系主任兼副教授 Lisa Lattanza 博士领导了这项手术，她使用 3D 打印的指南和模型来高精度地规划和执行手术。她还与工程师合作定制手术方法，缩短了手术时间，提高了手术精度并加快了患者康复。传统方法依赖于外科医生的判断和 X 射线，结果往往不太准确。然而，通过利用先进的成像软件和 3D 打印，Lattanza 和她的团队能够在术前阶段制定高度准确、个性化的手术计划。由于每个人的解剖结构都独一无二，运动模式和功能也各有不同，损伤也各有不同，因此 3D 手术程序是针对每位患者量身定制的。随着技术的不断发展，3D打印在手术准备中的应用预计将不断增长，从而提供更加精确、高效和个性化的医疗服务。

关键词： 3D手术  手术规划  生物医疗  生物医疗 

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B9Creations 和 Ronawk 利用生物打印工艺加速 3D 水凝胶医学的发展

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Ronawk是一家先进的组织模拟技术公司，已与B9Creations建立全球增材制造合作伙伴关系，双方共同致力于 Ronawk Bio-Blocks 的自动化和大规模生产。Ronawk Bio-Blocks 提供了一种环境，使细胞能够自然形成组织。这样产生的组织在结构和功能上与人体自身组织非常相似。这导致细胞代谢活性高、活力强和增殖快，从而提高生物制剂生产的质量和数量。这些进展对于开发新的疗法、诊断方法和针对生物威胁的保护措施至关重要。自 20 世纪 50 年代以来，塑料就被用于细胞培养，尽管塑料的硬度比皮肤或大脑等软组织环境高出 10 万倍。自 20 世纪 80 年代以来，科学家已经能够使用基于凝胶的支架培育 3D 类器官结构，但这存在许多问题，例如使用动物肿瘤组织和结果不一致。Ronawk 的 Bio-Blocks 为这些问题提供了解决方案。它们允许细胞培养微环境，忠实地模拟体外组织和细胞的生长。这有助于引入不同的刺激，支持多种细胞类型的共培养，并能够分离细胞进行详细分析。此外，Bio-Blocks 为实时研究细胞功能提供了理想的环境，并能够在整个过程中进行成像。此合作将推动组织工程和个性化医疗的未来发展，为研究和治疗提供光明的前景。平台连接：https://www.jigongzhixuan.com/news/B9Creations--Ronawk-accelerate-medicine-with-3D-hydrogels-using-the-bioprinting-process/15051/

关键词： 3D水凝胶  组织细胞  生物医疗  个性化医疗  生物医疗 

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使用新型 3D 打印微型医疗设备测量脑信号

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以色列电子 3D 打印机制造商 Nano Dimension 生产了一种微型 3D 打印医疗设备，用于记录小鼠的神经活动，用于新的生物医学研究项目。该公司与加拿大和法国的三家领先研究中心合作开展这项研究，将评估与处理体感信息相关的神经回路和机制。Nano Dimension 利用其 Fabrica Micro 3D 打印机满足 2.7 毫米宽的医疗设备的微米级精度要求，其中包括 110μm 大小的电极孔。这款 3D 打印机可以制造出精确且功能齐全的部件，公差小，像素大小为 4μm，层高在 1-10μm 之间。利用这项技术，Nano Dimension 成功地根据研究团队的要求 3D 打印出了微型支架。3D 打印仅需一周时间，而使用传统制造工艺则需要更长的时间才能制造出该设备。该项目的结果将凸显增材制造在推进生物医学研究和开发新型医疗设备方面的关键作用。

关键词： 微型医疗设备  微纳打印  脑信号  生物医疗 

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利用3D打印汗液监测仪可追踪健康指标

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华盛顿州立大学的研究人员开发了一种 3D 打印可穿戴健康监测仪，可测量运动期间汗液中的关键生化物质。该设备通过监测血糖、乳酸和尿酸水平，以非侵入方式跟踪糖尿病、痛风、肾病和心脏病等健康状况。该研究发表在《ACS Sensors》上，结果表明该设备可以准确测量志愿者的生物标志物和出汗率。与血液不同，汗液是一种非侵入性的健康监测方法。汗液中的尿酸水平可预示痛风、肾病和心脏病的风险，而葡萄糖和乳酸水平可监测糖尿病和运动强度。目前的汗液传感器非常复杂，需要专门的设备。新设备采用微小的微流体通道，避免了其他方法常见的污染问题。该原型在志愿者身上进行了测试，结果显示测量结果准确可靠。研究人员的目标是改进设计，添加更多生物标记，并在临时专利的支持下实现该技术的商业化。

关键词： 可穿戴设备  汗液监测仪  生物医疗 

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CTIBIOTECH和赛诺菲将启动SAFESKIN3D生物打印项目

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CTIBIOTECH 是一家在人体组织生物测试开发和生产方面处于领先地位的公司，该公司正与 SANOFI 合作启动新的 SAFESKIN3D 项目。这项开创性的计划旨在生产灵活的 3D 生物打印人体皮肤模型，以预测疫苗的反应原性，尤其是新一代信使 RNA (mRNA) 疫苗。通过利用CTIBIOTECH在3D生物打印和人体组织工程方面的专业知识，该项目将创建模拟皮下和肌肉注射部位的先进人体皮肤模型。这些模型将使制药公司能够更好地预测mRNA疫苗的安全性、保障性和耐受性，减少对动物试验的依赖，并加速开发更安全的疫苗。SAFESKIN3D 项目旨在开发复杂的 3D 人体皮肤模型，包括表皮、真皮、皮下组织和肌肉层。CTIBIOTECH 研究人员将利用生物打印技术整合免疫细胞、感觉神经元和血管成分，以创建用于疫苗安全性测试的综合模型。通过提供高通量、以人为基础的测试平台，预计可以减少疫苗开发的成本和时间。它还将最大限度地减少动物实验的需要，符合全球道德标准和监管压力。

关键词： 3D打印皮肤  疫苗试验  生物医疗 

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Stewart-Haas Racing与 3D Systems 合作，为 Mustang Dark Horse 打造增强版

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Stewart-Haas Racing 一直在寻求创新方法来提高其车辆在竞争激烈的 NASCAR 系列赛中的表现。为了顺应赛车运动中利用增材制造的新趋势，Stewart-Haas Racing 宣布与 3D Systems 合作，以增强新款 2024 NASCAR Ford Mustang Dark Horse 的空气动力学性能。利用先进的 3D 打印技术，此次合作实现了对多种车身面板形状的高效、经济的测试，从而简化了开发流程。Stewart-Haas Racing 的空气动力学工程团队面临的任务是测试数百种不同的车身面板形状，以找出空气动力学效率最高的设计，同时满足 NASCAR 严格的空气动力学要求。传统上，获得 NASCAR 批准需要进行广泛的全尺寸风洞测试，这是一个耗时且昂贵的过程。与 3D Systems 的合作为 Stewart-Haas Racing 提供了一种新颖的解决方案，通过利用立体光刻 3D 打印机和 3D Sprint 软件的强大组合，能够快速生产精确的全尺寸车身面板，并可快速组装到汽车上进行风洞测试。快速制作原型并测试多种设计变体的能力为行业树立了重要的新标准，预计将进一步推动 3D 打印在赛车运动中的应用。

关键词： 空气动力学  3D打印车身面板  车辆交通 

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UltiMaker和奥迪通过设计自动化实现高效生产

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得益于 3D 打印和设计自动化，海尔布隆的奥迪运动 Böllinger Höfe显著优化了生产流程。这些措施对于快速推出全新全电动奥迪 E-Tron GT 尤为重要，因为这款车需要近 200 种新工具、设备和辅助设备。因此，传统上成本高昂且耗时的设计和生产步骤显著缩短。Böllinger Höfe 因生产奥迪 R8 和奥迪 E-Tron GT 高性能汽车而闻名。高效率是这个最先进的生产设施的关键。每个工作站组装部件的时间都有限，因此定制工具和夹具至关重要。它们不仅使机械师的工作更轻松，而且还确保最终产品始终如一的高品质。Audi Sport 使用 Fixturemate 软件为 Audi E-Tron GT 开发了众多新工具和夹具。这使得只需几分钟即可设计出定制夹具。这些工具是在奥迪运动自己的 3D 打印室中生产的。除其他外，这里还使用了 Ultimaker S5 打印机，这使得能够在一天内以极低的成本生产出工具。有缺陷的部件可以立即改进和重新打印。得益于 3D 打印技术和 Fixturemate 的使用，奥迪运动部已能够将模具生产成本降低 80% 以上，并将交货时间从几周缩短至一天。这些技术的整合不仅提高了效率，而且使生产更加灵活和适应性强，最终优化了整个制造流程。平台连接：https://www.jigongzhixuan.com/news/UltiMaker-and-Audi-cooperate-for-efficient-production-through-design-automation/15052/

关键词： 自动化设计  3D打印汽车  交通运输  车辆交通 

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布加迪采用Divergent的DAPS用于陀飞轮超级跑车的生产

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Divergent Technologies 和布加迪合作，使用 Divergent 自适应生产系统 (DAPS) 来生产布加迪陀飞轮的底盘和悬架组件。Divergent 的系统集成了设计、工程、增材制造和装配流程。此次合作充分利用了 Divergent 的数字化端到端方法，使布加迪能够实现更高效的几何形状，从而显著减轻车辆重量并提高性能。DAPS 的使用对于实现这些设计优化至关重要。布加迪陀飞轮采用空气动力学设计，以布加迪标志性的马蹄形格栅和双色分体为中心。它由新的 V16 发动机和电动动力系统驱动，总功率为 1800 马力。

关键词： 悬架  数字化设计  车辆交通  车辆交通 

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Czinger与Morel合作开发21C 3D打印扬声器

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Czinger Vehicles 和 Morel 正在合作，利用 21C 的音响系统将驾驶体验提升到新的高度。作为一家不断突破行业界限的高性能汽车制造商，Czinger 寻求一个能够同样对细节和性能非常专注的合作伙伴——这使得 Morel 成为完美的选择。凭借近 50 年的先锋扬声器工程经验，Morel 将其工艺和专业知识带入了这款开创性的超级跑车。Czinger 21C 超级跑车的定制八扬声器音响系统经过手工制作，音质完美，代表了汽车音响工程的巅峰。它们采用钛、碳纤维复合材料和铝等尖端材料。每个扬声器都采用标志性的铝制格栅，采用 Czinger 的专有技术精心 3D 打印而成，让驾驶者体验到设计、动力和声音的完美融合。

关键词： 3D打印扬声器  碳纤维复合材料  车辆交通 

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DOCOMO 采用 3D 打印建造水电基站

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NTT DOCOMO 正在日本进行首次自供电水力发电蜂窝基站试验。该试验于 5 月 30 日启动，利用灌溉渠道中的水为农村地区的移动通信基站供电。该项目采用熊本县立大学教授 Yukihiro Shimatani 设计的喷射涡轮机。涡轮机使用喷嘴喷射水流来驱动旋转，从而产生电力。与传统的水力发电系统不同，这种设计将喷嘴和涡轮机集成在一起，使其适合 3D 打印。DOCOMO 的能源管理系统 (EMS) 平台将监测和控制电力，直观地展示水力发电系统所实现的二氧化碳减排量。虽然 DOCOMO 现有的 286 个绿色基站主要使用太阳能，但该计划针对的是太阳能电池板不实用的地区，以促进水力发电的使用。这项实验支持 DOCOMO 到 2030 年实现温室气体净零排放、到 2040 年实现整个供应链净零排放的目标。

关键词： 水力发电蜂窝基站  喷射涡轮机  新能源  新能源 

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Holcim 建造瑞士首座现场 3D 打印建筑

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混凝土 3D 打印公司 Holcim 已完成瑞士首个现场 3D 打印建筑——Kobelt AG 的展厅。该公司自 1964 年以来就以其建筑和翻新服务而闻名。Kobelt AG 面临着其现有办公室空间不足的问题，因此寻求创新解决方案，并转向 Holcim 的尖端 3D 建筑打印技术。为了实现该项目，Holcim 与 PERI 3D Construction 合作并利用 COBOD 的 BOD2 3D 建筑打印机。新设计的展厅占地 150 平方米，3D 打印墙高达 6.2 米。整个建筑仅用 8 天 55 小时就完成了，速度之快是传统建筑方法无法企及的，尤其是对于弧形墙结构而言。展厅的室内设计简约，将木材与独特的 3D 打印混凝土墙完美融合。展厅内设有会议区、样品展示区、儿童角、咖啡厨房和可通过圆形楼梯进入的独立会议室等功能区。打印过程中利用混凝土代替了传统的砂浆材料，降低了整体的二氧化碳排放量。

关键词： 3D打印建筑  3D打印混凝土  建筑 

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Qorox 打造全球最大 3D 打印滑板雕塑

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QOROX 是一家建筑 3D 打印公司，曾完成过多个成功的项目。最近，该公司在新西兰陶朗加的 Destination Skatepark 完成了世界上最大的 3D 打印滑板雕塑“The Wave”的建造。滑板公园现在由各种 3D 打印设施组成，例如四分之一管道、壁架和支撑物，全部由 QOROX 制造。公园的亮点是“The Wave”，这是一个 12 米长、3 米高的滑板雕塑，模仿了卷曲的水。这个雕塑由七个不同的元素组成，打印时间不到五个小时，被公认为全球最大的 3D 打印滑板雕塑。该公司使用一种名为 Q-Ink 的特殊可持续砂浆，将必要的可打印材料与当地的低碳成分混合。与传统混凝土相比，其碳排放量减少了 30%。这项创新是由荷兰 3D 混凝土打印技术提供商 CyBe Construction 实现的，包括 CyBe RC 打印机和 CyBe Power Pack，后者是可打印混合物的一部分，可以用当地的骨料补充。QOROX 使用 Q-Ink，结合 CyBe Power Pack，使近 80% 的材料可以在当地采购。

关键词： 3D打印雕塑  3D打印建筑  建筑 

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李尚洙推出数字实体雕塑

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李尚洙会先制作数字模型，然后再将其转化为 3D 打印雕塑。他的作品以兔子、猫和天鹅为主题，以树脂或不锈钢制成，并以柔和的色调或自然渐变完成。这个过程突出了虚拟和物理领域的交汇，这让这位来自首尔的艺术家着迷。李的雕塑经常以不同的颜色重复图案，强调精确性和复制性。他认为，他的艺术作品的影响超越了其物理或虚拟状态。李的最新作品包括《兔子（粉彩画）》，这是一幅涂有颜料的树脂雕塑，尺寸为 27 x 26 x 42 厘米；另一幅涂有颜料的树脂作品是《天鹅，侧头》，尺寸为 60 x 30 x 62 厘米。即将推出的作品，如《坐着的暹罗猫》（2024 年）和《伸懒腰的猫（拿铁）》（2024 年），延续了这一主题，对细节一丝不苟。李正在为秋季的个人展览和即将在韩国、中国和加拿大开展的公共艺术项目做准备。

关键词： 数字雕塑  文化创意  文化创意 

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Atang Tshikare 利用 3D 打印制作青铜雕塑

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艺术家 Atang Tshikare 在南非开普敦 V&A 海滨的 Time Out Market 安装了 3 米长的 3D 打印雕塑，他再次利用这项技术制作了他的最新雕塑“SEBABATSO”。这尊 1.5 米高的青铜雕塑是与美术制作公司 Crayon Artel 和为南非市场服务的 3D 打印服务提供商 Form Farm 合作创作的，目前正在 Everard Read Cape Town 展出，作为 Atang 的“Pula e ya na”个人秀的一部分。在过去的几个月里，Atang 一直在探索使用数字制造技术来提升他的实践。“3D 打印提升了我的设计流程和思维，并拓展了我的创造力。我曾使用过从木材到玻璃再到青铜的各种材料，但现在我能够通过使用 3D 打印将这些材料结合在一起，从而进一步拓展我的创作能力。这项技术绝对是未来的趋势，”Atang Tshikare 说道。3D 打印正迅速被世界各地的艺术家采用，作为原型设计、视觉传达、模具制作、铸造和最终媒介本身的工具。

关键词： 青铜雕塑  文化创意  文化创意 

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美国国防部授予Sintavia “GAMMA-H”项目高超音速开发合同

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美国国防部已与佛罗里达州全数字航空部件制造商 Sintavia, LLC 签订合同，开发增材制造高超音速推进部件。该合同是“吸气式高超音速增材制造成熟度提升”项目（简称 GAMMA-H）的一部分。该合同通过国家安全技术加速器 (NSTXL) 管理的 S²MARTS OTA 签订，部分授予 Sintavia 的资金将用于开发和验证设计和制造高超音速飞行所需的关键精密部件。通过验证这些与高超音速推进部件相关的工艺，Sintavia 的成果将能够应用于不断发展的高超音速工业中。该合同预计将持续到 2025 年。GAMMA-H 项目于 2023 年 10 月宣布，预算为 1.067 亿美元，是国防部长办公室 ManTech 和海军水面作战中心起重机部门的联合项目。

关键词： 超高音速  航空航天  国防  国防 

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美国陆军工程兵团3D打印新型Poe锁扣臂

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随着美国土木工程基础设施的老化，管理人员需要创新的解决方案来更换已经使用了近一个世纪的零件。通常，这些原始组件是使用老式材料和制造方法制造的，因此更换成本高昂、繁琐且耗时。为了满足这一需求，美国陆军工程兵团（USACE）正在采用尖端的3D打印技术，以更快的速度和更低的成本制造这些零件，同时保持甚至改善其性能。新的PoeLock避雷器臂是由3D打印机生产的美国最大的土木工程部件。2024年3月初，USACE底特律地区安装了由3D打印机生产的美国最大的土木工程基础设施组件——一个12英尺长的金属部件，用于PoeLock上的船舶避雷器系统，PoeLock是SooLocks设施的两个活动锁之一。基于美国陆军工程师研究与发展中心（ERDC）多年的研究，该零件在12周内制造完成，而传统制造的预计交货时间为18个月。 “世界上只有少数几个地方可以打印这种规模的金属零件，而且其中很多零件往往是圆柱体，”麦克莱兰说。“Poe Lock避雷器臂真正展示了该技术在复杂设计方面可以做些什么，它标志着大型零件制造方式的范式转变。”并将进一步把采购组件的周转时间从几个月缩短到几天，提高关键洪水风险管理和导航基础设施的可靠性，以保护社区和保持经济增长。平台连接：https://www.jigongzhixuan.com/news/Army-Corps-of-Engineers-3D-Prints-New-Poe-Lock-Arrestor-Arm/14864/

关键词： 金属3D打印  避雷器臂  大型零件制造  国防 

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研究人员利用自适应切片技术提高粘接剂喷射打印速度

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土耳其翁多库兹玛伊斯大学的研究人员利用自适应切片技术提高了粘接剂喷射 3D 打印的速度。该研究发表在《快速成型》杂志上，其声称未来十年粘合剂喷射技术将比任何其他增材制造技术增长得更快。然而目前粘合剂喷射的广泛采用受到其制造速度的阻碍，其制造速度比传统生产方法慢。为了克服这一挑战，研究人员利用了自适应切片和自主开发的可变粘合剂量算法 (VBAA)。切片这种方法早已用于 FDM 3D 打印，但由于大多数粘合剂喷射切片机都没有使用这种方法，因此尚未充分探索。基于他们之前对粘合剂喷射自适应切片的研究结果，研究人员成功生产出高质量的部件，其层数比均匀切片少 12.31%，从而提高了效率并减少了3D打印时间。

关键词： 自适应切片技术  粘接剂喷射  学术与教育 

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有史以来第一台基于芯片的3D打印机可放置在手掌中

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近日，麻省理工学院和德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员宣布，有史以来第一台基于芯片的3D打印机在3D打印技术方面取得了重大进展。这个不比硬币大的设备代表了便携式、快速和可定制对象创建方面的重大飞跃。该原型设备围绕毫米级光子芯片构建，该芯片可以将可重新配置的光束投射到特殊配方的树脂阱中。这种树脂在暴露于光线下会迅速固化，从而可以快速形成复杂的形状和结构。该芯片使用一系列微型光学天线来精确地引导光线，无需传统3D打印机中的传统运动部件。这项研究代表了硅光子学和光化学进步的顶峰。主要作者和EECS研究生Sabrina Corsetti强调了这项创新的重要性，他说：“在这里，我们通过使用可见光固化树脂和可见光发光芯片来创造这种基于芯片的3D打印机，在标准光化学和硅光子学之间相遇。你把两种技术融合成一个全新的想法。研究小组报告说，这项技术的潜在应用非常深远。便携式3D打印机可以随时随地创建定制的低成本物品，例如用于自行车维修的紧固件或用于医疗程序的组件。此外，该打印机在增强快速原型制作过程中具有重要用途，尤其是对于小零件和小零件。然而，更值得注意的是，该团队预测了未来的系统，其中光子芯片可以发射3D全息光图，一步到位地固化整个物体，大大增强了3D打印的效率和潜力。平台连接：https://www.jigongzhixuan.com/news/The-First-Ever-Chip-Based-3D-Printer-Can-Fit-in-the-Palm-of-Your-Hand/14934/

关键词： 3D打印芯片  光固化树脂  硅光子  光子芯片  学术与教育 

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微流体设备：新的3D打印技术将电子器件集成到微通道中

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新加坡科技设计大学的研究人员开发了一种方法，优化了 DIW 3D 打印的设置，为硅酮密封胶创建了无支撑空心结构，确保挤出的结构不会塌陷。该团队将这一演示扩展到制造交联的多层微通道，层间有通孔，这通常是无线通信天线等电子设备所必需的。论文主要作者、新加坡科技设计大学的 Kento Yamagishi 博士表示：“我们的技术将提供一种新功能，实现由液态金属组成的 3D 电路配置的可拉伸印刷电路的自动化制造。”这项技术尤其重要，因为许多电子设备都需要 3D 结构的导电线，例如线圈中的桥线。SUTD 研究团队提出了一种简单的解决方案来实现具有这种复杂结构的设备。通过将液态金属注入嵌入电子元件的 3D 多层微通道中，可以促进导电线与这些元件的自组装，从而制造出柔性且可拉伸的液态金属线圈。SUTD 首席研究员、副教授 Michinao Hashimoto 表示：“弹性多层微通道的 DIW 3D 打印将能够自动制造具有 3D 通道排列的流体装置，包括多功能传感器、多材料混合器和 3D 组织工程支架。”平台连接：https://www.jigongzhixuan.com/news/Microfluidic-devices:-New-3D-printing-technology-integrates-electronics-into-microchannels/15048/

关键词： 3D微流体结构  DIW  多材料3D打印  电子增材制造/3D打印电路  学术与教育 

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研究人员开发3D打印真空系统来捕捉暗物质

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科学家们利用专门设计的 3D 打印真空系统，开发出了一种“捕获”暗物质以探测畴壁的方法，这是解开宇宙部分秘密的重要一步。英国诺丁汉大学物理学院的研究团队计划利用该真空系统降低气体密度，并引入超冷锂原子来寻找畴壁。暗物质是星系中缺失的质量，暗能量可以解释宇宙膨胀的加速。通过引入超冷原子并研究其产生的影响，我们也许能够解释宇宙膨胀加速的原因以及这是否会对地球产生影响。3D 打印容器的设计基于这样的理论：表现出双阱势和直接物质耦合的光标量场经历密度驱动的相变，导致畴壁的形成。为了探测这些暗墙，研究人员开发了一种特殊的真空系统，模拟逐渐变稀的致密环境。利用激光光子将锂原子冷却至接近 -273°C，这赋予了它们量子力学特性，使分析更加精确和可预测。

关键词： 3D打印真空系统  暗物质  学术与教育 

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3D 打印甜菜：植物表型分析的新工具

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与波恩大学合作，甜菜研究所的科学家开发了一种 3D 打印植物模型，以提高表型分析的准确性和可靠性。农业中的表型分析涉及观察和分析植物以预测其在给定环境中的状态。这一过程反映了植物遗传信息与其环境之间的相互作用，对于识别具有最佳属性的植物并从而优化种植至关重要。以前，表型分析依赖于人工测量，这对于农作物来说既繁琐又具有侵入性。然而传感器、光谱相机和人工智能现在已广泛用于表型分析。这些工具现在将与甜菜的 3D 模型相结合，作为进一步提高农作物产量和效率的范例。该模型的参考数据取自温室条件下的实际甜菜植物。使用 LiDAR（光检测和测距）扫描仪，从 12 个角度获取 3D 数据以创建精确的点云。然后使用这些数据创建在 FDM 打印机上打印的 3D 文件。这项研究的原理并不局限于甜菜。人工智能、传感器技术和 3D 打印的结合可以应用于任何植物，以更好地监测农作物。

关键词： 植物表型分析  FDM  学术研究  学术与教育 

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新咖啡馆采用咖啡渣 3D 打印家具

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西班牙公司 Lowpoly 与咖啡烘焙商 D-Origen 合作，为巴塞罗那的一家新咖啡馆制作 3D 打印家具。这种由咖啡废料制成的创新家具展示了 3D 打印在可持续设计中的潜力。咖啡渣通常用作植物肥料、气味控制以及生物质生产等工业应用。尽管有这些用途，但仍有大量咖啡渣最终被填埋。为了解决这个问题，Lowpoly 和 D-Origen 开展合作，利用同一家咖啡店的咖啡渣来生产家具。Lowpoly 开发了一种创新材料，将咖啡渣与再生 PLA 结合在一起，他们用这种材料 3D 打印了酒吧、柜台、凳子和灯。这些独特的作品现在被陈列在 D-Origen 的 Casa Calvet 咖啡馆。在家具生产方面，Lowpoly 采用了大型 3D 打印技术。3D 打印机是带有 Rev3rd 挤出机的工业机械臂，可以处理大量材料并打印3.50 米高的部件。3D 打印使团队的设计理念得以实现，最终的部件具有非常自然的表面效果，与咖啡馆的设计相得益彰。

关键词： 咖啡渣  3D打印家具  消费品 

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研究人员为可穿戴设备开发新型3D 打印镓碳复合材料

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葡萄牙的研究人员正在使用镓碳复合材料 3D 打印可穿戴电子产品中的传感器-加热器-电池系统。这些应用需要柔韧、耐用的材料，这些材料在应变下仍能保持功能性。镓基液态金属 (LM) 因其高导电性和流体可变形性而非常适合这些应用。然而，由于镓基 LM 的粘度低且表面张力高，打印它们具有挑战性。该团队开发了一种镓-碳黑-苯乙烯异戊二烯嵌段共聚物 (Ga–CB–SIS) 复合材料来解决这些问题。这种复合材料经济高效且可持续，用碳代替银等金属。它可进行数字打印且无需烧结，可实现多层 3D 打印。该复合材料还具有对各种基材（包括热敏材料）的出色粘附性。Ga–CB–SIS 可发挥多种功能，包括作为互连件、传感器、加热器和储能电极。它在暴露于溶剂蒸汽时具有自修复特性，有助于有效修复电路。总体而言，Ga–CB–SIS 代表了可穿戴和可回收电子产品 3D 打印的可持续解决方案。

关键词： 可穿戴设备  镓碳复合材料  消费品 

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Apple Watch将使用来自中国铂力特的大规模3D打印金属部件

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据苹果分析师郭明池发布的最新情况，从2024年下半年开始，苹果手表将开始采用3D打印部件。2023年，有传言称这家电子巨头将依靠激光粉末床熔合(LPBF)来制造智能手表内的钛部件，并依靠粘结剂喷射技术来来制造铝表壳。根据郭明池的说法，中国LPBF领导者铂力特公司在2023年作为机器供应商参与了3D打印部件的测试。3D打印部件可以显著提高手表的生产效率。铂力特与其LPBF竞争对手(如EPlus3D和Farsoon)之间的最关键的区别是其为一家垂直整合的企业，可以生产自己的粉末寄设备，并运营着中国最大的服务机构。随着3D打印Apple Watch部件在2024年下半年进入批量生产，铂力特3D打印部件的出货量预计将在未来几年继续增长，并有可能利用LPBF技术来生产Apple Watch外壳。

关键词： 电子消费品  3D金属打印  消费品 

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陨石尘3D打印乐高积木将帮助探索月球

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作为阿尔特弥斯计划的一部分，欧洲航天局的科学家们在设计用于登陆月球的宇航员的发射台和庇护所时，将他们对乐高积木建筑的热爱发挥到了极致。为了测试太空材料是否可用于建造建筑物，该团队使用陨石尘埃 3D 打印了类似乐高积木的建筑物，看看是否仍可用作小型建筑物的积木。因此，该团队转向另一种非常相似的太空材料陨石，他们将其磨成尘埃并与少量聚乳酸和风化层模拟物混合，并用它 3D 打印出类似于乐高积木的砖块，制作了 ESA 太空砖。他们使用的陨石大约有 45 亿年的历史。它最初于 2000 年在西北非洲被发现，技术上被归类为 L3-6。它是一种碎裂石，其中含有许多不同的元素，例如大金属颗粒、内含物、陨石球粒和其他石陨石元素。最终制成的 ESA 太空积木将在美国、加拿大、英国、德国、法国、丹麦、西班牙和澳大利亚的部分乐高商店以及丹麦比隆的乐高之家展出，以启发未来的建设者如何利用乐高积木来解决超出现实世界的问题。

关键词： 3D打印积木  陨石尘埃  消费品