摘要
厦门集美区作为3D打印技术创新中心，专注于航空航天、医疗和汽车领域的复杂结构件制造。采用工业级增材制造技术，包括选择性激光熔化和立体光固化等工艺，处理金属、塑料等多种材料，生产具有复杂流道、晶格结构和拓扑优化的部件。该技术实现了航空发动机零件减重增效、医疗植入物个性化定制以及汽车零部件性能提升，推动制造业向精密化、轻量化方向发展，为制造提供重要技术支持。
产品介绍
现代制造业越来越依赖那些内部具有复杂流道、晶格与拓扑优化结构的部件。航空航天工业对结构减重和性能提升的需求，使其成为增材制造技术较早应用的领域之一。
在厦门集美区，一些3D打印服务企业通过工业级增材制造技术，为多个行业提供解决方案。这些企业运用多种3D打印工艺，处理金属、塑料和树脂等多种材料，生产具有复杂内部结构的部件。
01 工业级3D打印技术与材料
工业级增材制造技术已经成熟应用于复杂结构件的直接制造。集美区的制造商采用多种技术来满足不同需求。
选择性激光熔化和激光烧结技术主要用于金属和高性能塑料部件的制造。这些技术能够实现复杂几何形状的稳定成型，通过优化材料铺层工艺和固化参数，确保产品的结构完整性和形状精度。
对于树脂类部件，立体光固化技术能够提供较高的打印精度和表面质量。这些工业级3D打印技术为各行业提供了从原型设计到批量生产的完整解决方案。
材料方面，金属材料如铝硅合金、镍基高温合金广泛应用于航空航天领域。高性能塑料如ULTEM 9085则因其良好的机械性能和耐热性，成为许多工业应用的合适选择。
02 复杂流道结构的制造突破
增材制造技术的出现，使复杂流道产品的设计与制造发生了重要变革。传统加工方法往往难以直接制造这些具有复杂流道的产品。
在航空发动机领域，粉末床激光熔化技术应用于制造燃烧室旋流器、涡流器、喷嘴壳体等复杂流道结构件。这些部件具有集封闭内腔、复杂流道、异形薄壁曲面、气膜孔等于一体的结构特征。
其中复杂流道薄厚度为0.8mm，公差控制在小范围内，流量特性保持稳定。通过激光成形和热处理等工艺参数开发和优化，研究人员建立了高温合金复杂流道结构件的特征-性能成套工艺数据库。
这为旋流器等复杂流道结构件产品的正向设计提供了数据支持。
03 轻量化晶格与拓扑优化结构
仿生多尺度混杂晶格结构体现了轻量化设计的发展方向。借鉴骨骼多级结构特点，研究人员将不同尺度的结构单元相结合。
通过选择性激光熔融技术制备的合金多尺度混杂晶格，使比刚度得到提升，残余强度较其他结构有所提高，同时保持较好的吸能特性。
拓扑优化结合增材制造的晶格结构在能量吸收特性方面表现良好。研究表明，特定孔隙结构在杨氏模量、抗压强度和能量吸收效率方面具有优势。
这些轻量化结构在航空航天缓冲部件、可定制骨科植入物等领域提供了新的材料选择。
04 集美区的应用案例
集美区的3D打印服务企业已服务于航空航天、汽车、医疗、建筑、机械等多个行业。这些技术创新在整个产品生命周期中创造着价值。
在航空航天领域，增材制造技术实现了结构减重和性能改善的双重目标。采用新技术制造的发动机燃油喷嘴，将传统多个零件集成为单一整体结构，不仅减轻了重量，提高了燃油效率，还减少了潜在失效点。
医疗领域，特殊材料部件在诊断设备支架中的应用取得进展。通过结构优化设计，既实现了设备功能的提升，又改善了使用体验。相关产品已完成医疗器械产品检验，并获得使用单位的认可。
05 技术挑战与发展前景
虽然增材制造技术取得了明显进展，但仍然面临一些挑战。几何精度控制是其中之一，特别是对于具有复杂内部特征的部件。
此外，增材制造过程中的残余应力和变形也是需要解决的重要问题。未来，随着智能算法在优化增材制造工艺参数方面的应用，成型质量与材料利用率将得到提升。
数字孪生技术与增材制造结合，将实现工艺仿真-优化-监测全流程的闭环控制。对于集美区的制造业来说，增材制造技术提供了发展机遇。
集美区的3D打印服务企业拥有设计、加工和售后服务团队，可实现多种3D打印工艺。他们服务的行业涵盖航空航天、汽车、医疗、建筑、机械等多个领域。
随着制造业转型升级的持续推进，复杂结构件在工业自动化、精密设备等领域的应用需求将继续保持增长。通过制造工艺的持续完善和应用经验的积累，这些定制化产品将为制造业的技术进步提供支持。
