《增材制造产业发展简报》2024年第06期（总第058期）

增材制造产业发展公示包含四类增材制造装备l政策追踪：财政部、工信部联合发文，中央财政资金支持增材制造等战略性新兴产业l技术进展：利用3D打印治疗钙化主动脉瓣病l行业动态：超30家中国增材制造企业亮相2024北美RAPID+TCT展l典型应用：增材制造柔性轴空客A350升力系统部件获批量生产批准l成员展示：广东省科学院新材料研究所中国增材制造产业联盟成立于2016年10月19日，是在工业和信息化部指导下，由增材制造领域的企事业单位、高等院校、科研机构、产业园区等128家相关单位，按照自愿、平等、互利、合作的原则，共同发起组成的跨行业、开放性、非营利性的社会组织，秘书处设在工业和信息化部装备工业发展中心。联盟现有成员400余家，已设立工作组8个，是中国增材制造领域层次最高、规模最大的行业组织。中国增材制造产业联盟立足于为我国增材制造产业搭建合作与促进平台，着眼于将政府与产业界、顶层设计与企业实践紧密结合起来，致力于支撑行业管理、聚拢行业资源、营造创新环境、促进交流合作，助力中国增材制造产业发展壮1《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录(2024年版)》公示包含四类增材制造装备为全面贯彻党的二十大精神，认真落实全国新型工业化推进大会部署，充分体现重大技术装备创新发展成果，支撑优化实施首台（套）重大技术装备政策体系，经地方工业和信息化主管部门、央企集团、相关行业协会推荐，专家评审，征求意见等程序，修订形成的《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录（2024年版）》目前正在公示。中国增材制造产业联盟秘书处支撑修订的《首台（套）端工业母机”第六小节“增材制造装备”部分对微尺度粉末床熔融装备，全覆盖多激光粉末床熔融装备，超大幅面粉末床熔融装备，多电子束选区熔化四类增材制造装备的核心技术指标做了详细说明。图1文件截图23(一)财政部、工信部联合发文中央财政资金支持增材制造等战略性新兴产业署通过中央财政资金进一步支持专精特新中小企业高质量发展工作，为加快推进新型工业化、发展新质生产力、完善现代化产业体系提供有力支撑。通知中明确指出，2024—2026年，将聚焦重点产业链、工业“六基”及战略性新兴产业、未来产业领域（以下称重点领域），通过财政综合奖补方式，分三批次重点支持专精特新“小巨人”企业（以下称“小巨人”企业）高质量发展。图2通知截图通知提出，将围绕科技创新与产业创新相结合，培优企业与做强产业相结合，通过中央财政资金引导和带动，充分发挥地方主动性和积极性，进一步提升专精特新中小企业创4新能力和专业化水平，增强产业链配套能力，加大对专精特新中小企业培育赋能，发挥“小巨人”企业示范引领作用，促进更多中小企业专精特新发展。(二)上海发布专项行动:推动工业设备更新和创新产品应用,涵盖增材制造5月31日，上海市经济和信息化委员会、上海市发展和改革委员会、上海市财政局等七部门联合印发《上海市推动工业领域大规模设备更新和创新产品扩大应用的专项行动》此次《专项行动》共提出六大行动，涉及21条具体举措，行动包括：重点领域先进设备更新、技术改造设备焕新、数字经济赋智赋能、绿色低碳转型、创新产品扩大应用、质量和标准提升。其中，第十五条措施为有序推进再制造和梯次利用。明确指出，要发展汽车零部件、航空发动机、船舶机械、精密仪器等产品领域的高端智能再制造，推广应用无损检测、增材制造、柔性加工等技术工艺，探索在风电光伏序推进再制造和梯次利用”意味着政府将支持和鼓励废旧产品和材料的回收利用，这为增材制造行业开辟了新的应用场景和市场。5(三)福建省发布行动方案大力推进增材制造材料发展建省加快新材料推广应用和产业高质量发展行动方案（2024—2026年）》。方案提出力争至2026年，全省新材料产业产值超7000亿元。方案中突出强调了增材制造等前沿材料的前瞻布局与发展，明确重点推动增材制造材料的重点产品稳量批产。(四)河北印发重磅方案增材制造行业再获动力加持6月4日，河北省制造强省建设领导小组印发《河北省加快制造业技术改造升级行动方案》，组织实施以新一轮大规模设备更新为重要抓手的软、硬件一体化改造升级行动。到2027年，工业领域设备投资规模较2023年增长25%。方案提出，以生产作业、质量管控等环节为重点，推动数控机床、增材制造、工业机器人等通用智能制造装备更新。6l技术进展钙化主动脉瓣病（CAVD）是一种活跃、细胞驱动、进行性疾病，其特征是瓣膜纤维化增厚，随后发生叶瓣钙化、瓣膜狭窄，最终导致心力衰竭和死亡。部分原因是由于缺乏适当的实验模型来帮助我们建立药物干预发展的分子基础，目前没有有效的药物可供使用。主动脉瓣（AV）叶片由其细胞外基质（ECM）组成的三个不同层次定义：富含胶原的纤维层、富含蛋白多糖的海绵层和富含弹性蛋白的心室层。瓣膜间质细胞（VICs）是AV中最常见的细胞类型。在生理条件下，VICs是静止的类成纤维细胞样细胞，并通过增殖和组织重塑维持瓣膜的稳态。然而，在病理条件下，这些VICs变得活化，并转化为肌成纤维细胞样细胞或促钙化的成骨细胞样细胞，在ECM中积极沉积羟基磷灰石。嵌入在更硬的纤维层中的VICs推动钙化扩散到海绵层，而相对不受影响的是心室层。因此，能够在易患疾病的纤维层等环境中研究VICs的能力对于增加对CAVD病理学的理解至关重要。在CAVD中，感受力敏感的瓣膜细胞对纤维化和钙化引起的组织硬化做出反应，进一步推动病理生理过程。由于缺乏（i）能够重现这种复杂环境的适当实验模型以及（ii）对新型工7程主动脉瓣（AV）模型性能进行基准测试，目前没有药物治来自美国哈佛大学医学院的ElenaAikawa团队建立了一种基于生物材料的CAVD模型，模拟了人类易患纤维层的生物力学特性，并将其3D生物打印到96孔板中。通过液相色谱串联质谱分析细胞蛋白质组和囊泡组，比较了3D生物打印模型与传统的2D单细胞培养模型与人类CAVD组织之间的差异。3D生物打印模型高度重现了CAVD细胞蛋白质组（与2D蛋白质的70%相比，达到94%）。将细胞和囊泡数据集整合起来，识别出与AV钙化普遍相关的已知和未知蛋白质。哈佛大学医学院的研究团队研究探讨了2D和3D生物工程系统如何重现人类疾病的独特方面，将多组学作为一种评估高通量生物工程模型系统的技术，并为未来的药物发现提供了潜力。相关工作以题为“Intracellularproteomicsandextracellularvesiculomicsasametricofdiseaserecapitulationin3D-bioprintedaorticvalvearrays”的文章发表在《ScienceAdvances》。图3发表截图8创新型研究内容该研究利用细胞和EV蛋白质组学，通过评估作为静态生物力学特性的函数发生的细胞和EV蛋白质组水平的变化，全面而整体地表征体外模型对该疾病的重现。此外，该研究还开发、验证并对CAVD发病机制的3D生物工程模型系统进行基准测试，这些模型系统与高通量药物筛选平台兼容。纳米压痕测量的热图显示了水凝胶表面上的空间分辨率一致性的生物力学测量结果，并通过定量分析重现了已知的层特异性生物力学特性。由于钙化主要发生在主动脉瓣的纤维质层，因此后续的实验中使用了类纤维层的水凝胶模型。图4主动脉瓣模型的3D生物打印9通过展示在96孔板生物打印水凝胶阵列中广泛调节生物力学特性的能力，使其覆盖一系列（病理）生物学相关的硬度范围，随后的实验专注于与疾病相关的类纤维层水凝胶，重现了易患疾病的主动脉瓣区域的生物力学特性。先前的研究已经显示，培养14天后，VIC封装的水凝胶模型在不同培养条件下的钙化情况存在显著差异，借此指导了该研究的培养时间表。在正常培养基（NM）或两种刺激钙化的培养基：有机磷酸盐成骨培养基（OM）或无机磷酸盐促钙化培养基（PM）中培养14天后，类纤维层水凝胶中的VIC在所有培养基类型和重复实验中维持了较高的存活率（图2A，顶部和B，左侧）。瓣膜钙化可以是不同过程的产物，例如类骨母细胞样VIC的活性矿物沉积，或与细胞凋亡相关的钙化，后者通常被认为是体外培养的人工过程。末端脱氧核苷酸转移酶介导的脱氧尿苷三磷酸核苷酸末端标记（TUNEL）染色显示，在所有水凝胶和培养条件中，几乎没有与细胞凋亡相关的细胞死亡，证实钙化很可能不是由细胞死亡相关的钙示踪剂（Osteosense680）对类纤维层96孔水凝胶阵列中的钙化进行了评估。图5在有机磷酸盐和无机磷酸盐培养基条件下，培养在类纤维层水凝胶中的VICs保持存活，并诱导钙化一旦细胞存活和钙化诱导得到确认，该研究使用基于质谱的蛋白质组学方法评估了3D生物打印的VIC水凝胶CAVD阵列条件下与传统的2DVIC单细胞培养条件下分别对原生CAVD组织表型的重现能力（CAVD）。在3D和2D条件下，鉴定出了超过2500种蛋白质，两种体外模型之间的鉴定蛋白质的重叠率超过99%。为了去除培养准备过程中可能产生的潜在背景污染物，该研究还探究了仅含细胞外水凝胶的蛋白质组，并对其与Hathewayahistolytica（胶原酶来源）、猪（GelMA/HAMA来源）、牛（培养血清来源）和人类（用于识别目标蛋白质组同源性）蛋白质组进行了比对。随后的分析中包括了CAVD组织来源的细胞。未经过滤的主成分分析（PCA）显示了按模型类型和钙化培养基处理进行的三种蛋白质组的无偏聚类。在2D和3D体外模型之间，测得的蛋白质组中有48%的差异丰度，而CAVD与2D或3D之间的差异丰度不到30%。这表明体外模型的细胞蛋白质组之间的差异比它们与新鲜组织的细胞蛋白质组之间的差异更大。接下来，该研究确定了表征2D和3D条件之间以及体外模型与组织之间关键差异的基因本体论（GO）术语，2D培养中的蛋白质与血小板聚集、同型细胞间粘附、典型糖酵解和肌动蛋白丝解聚相关，而3D培养中的蛋白质与胶原纤维排列、蛋白质N-和O-糖基化、COPI包被小泡运输以及线粒体组织相关。最后，分离的CAVD细胞中富集了与调节免疫反应、补体激活和糖脂转运相关的蛋白质，与原生CAVD中存在的免疫细胞浸润一致。图6CAVD水凝胶模型的细胞蛋白质组学揭示了模拟病理过程的转化靶点该研究的目标是将体外培养的细胞蛋白质丰度与CAVD来源的细胞蛋白质丰度进行相关性分析。成对相关性分析显示，所有体外培养基条件之间相关性都很高（r>0.9）。全面的蛋白质组相关性分析显示，2D和3D细胞与CAVD细胞之间存在显著相关性（2Dravg=0.82；3Dravg=0.79）。接下来，将2D和3D蛋白质丰度与所有培养基条件下的AV数据集进行比较。在2D模型中，与原生CAVD相比，NM是具有最多的差异蛋白质，而PM是具有最少的差异蛋白质；与之不同的是，3D阵列中的细胞蛋白质中很少有与CAVD有差异丰度的蛋白质。总体而言，3D模型在94%的测量蛋白质中重现了CAVD细胞蛋白质丰度的特征，而2D模型则重现了70%的蛋白质丰度。这表明3D模型可能在整体上最适合识别在疾病诱导过程中蛋白质丰度变化，这种变化最接近于在原生组织中观察到的变化。接下来，该研究使用蛋白质趋势分析来确定在2D和3D条件下，哪些关键蛋白质最能重现CAVD细胞蛋白质组。在2DPM条件下，重现CAVD丰度的蛋白质与细胞粘附（CDH13和ARHGDIB）和细胞骨架组织（PACSIN2、CNN2和THY1）相关。在3D条件下，OM和PM培养基都重现了与超分子纤维组织（MFAP4、COL18A1和TMOD1）、脂蛋白代谢（APOA1和APOE）、负调节内皮细胞增殖（SCG2、PDCD10）和脂肪酸β-氧化（ATFA和ECHS1）相关的CAVD蛋白质丰度。该研究还发现了一组在所有3D培养基条件下与CAVD组织趋势一致的蛋白质。这种以细胞蛋白质组为中心的分析无偏地显示，3D水凝胶阵列重现了在2D单细胞培养中无法捕捉到的疾病的独特方面。图73D生物打印模型的细胞蛋白质组能够最好地重现在钙化条件下的CAVD细胞病理学有证据表明，EV在动脉粥样硬化和CAVD（钙化性心建模中的作用，该研究进行了EV载体蛋白质组学分析。该研究分离了EV并通过纳米粒子追踪分析确定了适当的大小范围。对分离的EV进行的蛋白质组学分析鉴定出了1300多种蛋白质，其中包括26种常见的EV标记物。主成分分析显示了模型和培养基标记的EV蛋白质组之间的明显聚类。与细胞蛋白质组学分析不同，所有培养基条件（NM、OM、PM）在体外模型之间产生了类似数量的差异EV载体蛋白质。然而，总体上EV蛋白质组更加稳定：在任何体外模型的任何培养基处理中，只有平均5%（977个蛋白质中的42个）的总蛋白质丰度存在差异，而在NM条件下细胞蛋白质组中有15%存在差异。在2D和3D模型中，所有差异的EV载体蛋白质中，仅有不到4%在不同培养基处理之间共享，这表明每种培养基和模型都具有独特的负载响应。在2DNM模型中，与EV载体的关键差异与整合素介导的信号传导（CD63、FLNA、FERMT2和FERMT3）以及线粒体膜相关的凋亡（YWHA家族）有关。OMEV载体差异与超氧化物PXDN、LAMB1和EMILIN1）有关。最后，PMEV载体的MFAP4和EMILIN1）有关。图8EV蛋白质组学鉴定了基质依赖的物质加载和普遍存在的与主动脉瓣相关的物质在深入描述细胞和EV蛋白质组中的差异丰度模式后，该研究的目标是研究这些蛋白质组之间的关联模式，以确定在不同刺激条件下3D打印水凝胶模型和2D培养条件中重现CAVD病理的蛋白质。为此，该研究利用了两种计算分析方法：正则化典型相关分析（rCCA）和用于单个样本的线性插值网络估计（LIONESS每种方法阐明了不同的关联方面。这些综合的多层次蛋白质组学分析方法确定了钙化的已知和未知驱动因素，并确定了这种3D水凝胶模型在体外重现CAVD疾病方面的改进。图9通过整合细胞和EV载体衍生的蛋白质组，对钙化模型中疾病重现的网络分析进行了研究最后，该研究旨在利用多组学整合和系统生物学方法，确定在这些模型中与钙化有关的已知和未知蛋白质。根据它们在模型中的共享程度，进一步对蛋白质节点进行分类，网络从最共享到最特定进行组织排列。在60多个细胞和EV来源的蛋白质中，至少与另一个条件共享，突出显示了独立于维度或磷酸盐类型的驱动CAVD模型中钙化的蛋白质。在这个综合分析中，仅有四种蛋白质被确认为细胞和EV蛋白质组之间的共享驱动因子，它们是维纳蛋白（VTN）、乳糖粘在无偏子簇中，共享生物过程的蛋白质被分组。在三个条件之间共享的细胞和EV蛋白质中，突出的过程包括线粒体代谢（MAOB和MDH1）、细胞-基质粘附（THBS1、SOD3根据精确二项检验）的蛋白质被确认为先前与瓣膜疾病有关（PheGenI，NCBI）。这个综合分析突显了体外钙化的已知和未知驱动因素。图10将细胞和EV载体衍生的蛋白质组进行多组学整合，对钙化过程中已知和未知的蛋白质进行差异丰度排名该研究发现3D水凝胶模型能够重现人类CAVD组织的ECM蛋白质组、细胞-ECM相互作用和线粒体代谢调节的蛋白质谱。然而，无论是2D还是3D模型，在免疫/炎症反应方面都缺乏组织中发现的响应。虽然在瓣膜钙化的背景下，免疫共培养研究有限，但最近的单细胞研究表明细胞间的跨类型细胞间通信在钙化性瓣膜疾病中的重要性。该研究提出的模型为进一步增加复杂性提供了基础，例如共培养其他细胞类型、（病理）生理性周期性剪切/拉伸和额外的层特异性生物力学。虽然我们的研究主要关注纤维层和海绵层的特性，但富含弹性蛋白和受疾病保护的心室内膜在培养条件下已被证明在体内驱动独特的蛋白质特征，并且很可能主要对应于拉伸而不是压缩应力的瓣膜生理响应。该研究注意到在NM条件下出现了轻度的自发性钙化，这可能是由于在生物打印过程中暴露于剪切应力和高达75bar的压力，这两者都已被证明可以诱导肌成纤维细胞的活化。此外，本实验中使用的VICs来自患有疾病的人类瓣膜，可能包含了该研究团队之前证明的成骨肌成纤维细胞样细胞的一群细胞。尽管如此，与NM对照组相比，在3D培养中，在钙化培养基处理条件下，该研究在细胞和EV载体中发现了显著的蛋白质组学变化，证明了该模型的可行性。该研究利用基于自下而上的蛋白质组学鉴定的肽段的种属特异性，对细胞外基质（ECM）和其他潜在污染物进行了背景蛋白质组的整理。在未来的研究中，该研究将致力于使用针对ECM的蛋白质组学技术，来识别对胶原亚型、翻译后修饰和细胞-基质相互作用的机械响应。这些技术还可用于评估细胞和EV对水凝胶中使用的不同基质微环境的反应。这种EV分析还可以扩展到识别驱动EV与微囊泡分泌及其相应蛋白质组的因素。(二)《Nature》增材制造翻模可注射超声凝胶传感器用于颅内生理信号监测当前，临床上监测颅内压等关键生理指标的技术，通常需要通过外科手术将有线传感器植入患者颅内。这种方法存在一定风险，如术后感染和并发症等。尽管现有的无线电子传感器能够在一定程度上降低这些风险，但由于它们的体积较大（例如，传统电子元件的截面积往往超过1平方厘米因此不适合通过微创注射方式植入。此外，由于无线电子传感器不能在体内自然降解，患者还需要进行二次手术来移除它们。因此，在临床实践中，这些无线传感器也面临着许多挑战。华中科技大学臧剑锋教授、姜晓兵教授以及新加坡南洋理工大学陈晓东教授团队携手合作，采用摩方精密面投影微立体光刻(PμSL)增材制造技术，研发出一种创新型可注射超声凝胶传感器。该传感器有望克服传统有线传感器存在的感染风险和术后并发症等问题，同时避免现有无线电子传感器体积过大、无法体内降解等临床应用挑战。相关研究成果以"Injectableultrasonicsensorforwirelessmonitoringofintracranialsignals"为题在线发表于《Nature》杂志。图11《nature》发表截图超声超凝胶的传感器是由双网络交联的水凝胶基质和内部周期性排列的空气孔道组成，体积仅为2×2×2mm³。这种可注射传感器是研究团队采用摩方精密面投影微立体光刻(PμSL)3D打印技术(nanoArch®S140，精度：10μm)加工模具后，经水凝胶翻模制备而成。经过计算机模拟结构优化，该特殊结构在8-10MHz频段具有声学带隙，对入射超声波有很强的反射能力。研究团队设计了三种功能凝胶传感器用于检测不同参数。压力凝胶采用双交联聚乙烯醇/羧甲基纤维素凝胶，灵敏度可达5.7kHz/mmHg，分辨率0.1mmHg；温度凝胶由温敏性聚乙烯醇/聚丙烯酰胺凝胶构成,温度检测范围28-43℃,分辨率0.1℃,灵敏度80kHz/℃;pH凝胶则利用质子化聚乙烯醇/壳聚糖凝胶，可检测pH2-8的范围，分辨率0.5pH单位，灵敏度256kHz/pH单位。这些凝胶均采用生物相容性且可降解材料制成，注射入体约1个月后可自然降解，无需再次开研究团队提出了同步读取多个凝胶传感器的新方法。通过检测各个凝胶的反射频率变化，结合先进算法，可高效分离压力、温度、pH等多种因素的耦合影响，实现对复杂生理环境的全面监测。动物实验结果：在大鼠和猪的动物实验中，这一凝胶传感系统展现出媲美商用有线临床设备的检测精度，且在耗能、无热效应等方面表现出极大优势。值得一提的是，在实验猪体内，它甚至能检测到微小的呼吸引起的颅内压力细微波动(约1mmHg)，而同步植入的有线压力传感器则无法监测到如此精细的变化。图12活体大鼠传感实验及生物相容性表征。(a)实验装置配置照片。(b)超凝胶植入在大鼠颅内的磁共振图像，比例尺2mm。(c)大鼠佩戴外部超声探头照片。(d)超凝胶与临床有线颅内压探头测试大鼠颅内压力变化曲线。(e,f)超凝胶与商用有线温度探头测试大鼠颅内温度变化曲线。(g)超凝胶24天内多次监测大鼠颅内压变化。(h)H&E染色脑组织切片照片显示超凝胶降解过程。(i)免疫荧光染色照片显示超凝胶存续期间炎症情况。图13实验猪无线颅内压原位监测。(a)实验方案配置示意图。(b)超凝胶及临床有线颅内压探头植入后猪头部照片。(c)猪腰椎穿刺位置照片。(d)超声图像照片显示超凝胶植入猪颅内位置。(e)超凝胶、商用压差计以及临床颅内压探头测量猪颅内压随腰椎注射生理盐水变化曲线。(f)体积测试管液面高度照片显示猪颅内压随呼吸起伏。(h)超凝胶、商用压差计以及临床颅内压探头测量猪颅内压随呼吸变化曲线。临床颅内压探头难以测量微小颅内压变化。该研究提出了一种创新型的植入式无线传感技术，该技术基于超凝胶材料变形所引发的超声波频移效应，能够精确地监测颅内各种生理参数，如颅内压、温度、pH值以及血液流速等。相较于目前市场上的植入式传感器，超凝胶传感器在尺寸、多参数分离监测能力以及可生物降解特性上展现出明显优势。这项技术不仅有望应用于颅内生理参数的监测，还能够扩展至人体其他部位的无创检测，从而为多种疾病的预防和治疗提供了新的技术支持。这种微型且可自然降解的传感器通过微创注射即可使用，大幅提升了患者的就诊便捷性，并为智能医疗健康领域的发展注入了新的活力。（来源：/10.1038/s41586-024-07334-y）(三)可持续增材制造的愿景近期，研究人员在《Naturesustainability》杂志上发表了题为《可持续增材制造的愿景》的文章，概述了他们对可持续和循环增材制造生态系统的愿景。文章提出，通过系统级方法开发，增材制造可以支持更环保的制造过程。这意味着需要在增材制造流程链的各个阶段整合可持续性，包括设计3D打印机、开发原材料工艺、选择供应链以及报废后的回收和再利用。图14研究人员建议将可持续性优化设计融入现有的增材制造设计（DfAM）原则中，同时行业必须遵循全球可持续性倡议，如联合国可持续发展目标和欧洲绿色协议展望未来，他们提出了基于环境可持续实践的“增材制造新角色”的重要性。虽然增材制造“本质上不是循环或可持续的”，但他们认为，增材制造在创建循环经济方面可以发挥关键作用。图15研究人员对可持续增材制造的愿景这些研究人员来自意大利、荷兰、新加坡、瑞士、瑞典和美国的大学。他们概述了全球气候变化、生物多样性丧失以及政治动荡对原材料供应的威胁。支持增材制造的一个常见论点是，它可以减少材料浪费。然而，研究人员指出，现实并非非黑即白，“大量减少废料的情况很少发生”。研究表明，虽然增材制造有时可以减少材料浪费，但这在很大程度上取决于具体的增材制造技术和应用场景。与传统制造工艺如注塑、铸造和挤压相比，3D打印工艺的材料效率较低。例如，聚合物粉末床熔融（PBF）可以产生高达44%的塑料粉末废料。此外，基于光固化树脂的打印会产生液态树脂废料，而增材制造的支撑结构经常被丢弃。此外，文章还概述了3D打印机能源使用对环境的负面影响。研究显示，大多数聚合物3D打印机的能耗超过了注塑ABS塑料的总能耗。同样，增材制造在加工每公斤金属材料时的能耗也高于铸造、模塑、锻造或挤压等传统工艺。研究人员还质疑了增材制造能消除运输排放的说法。他们解释说，增材制造所需的原材料仍然需要全球运输，增材制造仅减少了“运输不同部件所用材料”的需求。如何克服这些关于增材制造的误解？作者认为，答案在于进行更全面、基于背景的生命周期分析（LCA）。未来的分析应明确增材制造在何种方面存在可持续性问题。如果不考虑材料生产和生命周期末期的影响，可能会错失开发新型可持续增材制造材料和工艺的机会。文章概述了如何使增材制造更具可持续性，并认为需要对增材制造工艺、机器和材料进行重新设计。其中一项建议是采用生物复合浆料替代直接墨水写入（DIW）增材制造中的塑料熔化。这种部件使用的材料和壁厚分别是直接墨水写入部件的五倍，对环境的影响却只有直接墨水写入部件的一半。然而，研究人员指出，要实现这一愿景，需要进一步改进这些浆料的机械性能。此外，文章还强调了提高增材制造材料回收率的重要性。目前，多材料3D打印机导致可回收聚合物难以回收，因为它们无法相互分离并积累杂质。因此，作者认为这些材料应设计成可堆肥的成分，以实现环保的处理方式。为提升增材制造的可持续性，下一步建议是利用可持续设计工具。作者建议将可持续发展功能纳入现有的DfAM工作流程中。例如，可以将生命周期评估集成到优化软件中，以指导材料选择、工艺参数和几何形状。图16一种偏远地区增材制造可持续风力发电机叶片的方案增材制造的可持续发展潜力文章进一步阐述了如何利用增材制造技术使现有的设计实践更具可持续性。他们认为，所有产品的设计都应便于维修和维护。在备件的大规模生产和长期储存不再成本效益时，快速成型制造技术可以按需生产备件。建议进行可升级性设计。制造商应关注更新现有产品，通过增加新特性和功能来满足客户不断变化的需求，从而延长产品寿命并减少浪费。另一个设计考虑因素是零部件在生命周期结束后的可再利用性。这种方法旨在使零件易于拆卸并重新组装成新产品，赋予零件第二次生命。作者认为增材制造非常适合这种应用，但强调实现这一目标需要新的指导方针、决策支持和智能系统。这通常导致原材料在质量上的降级循环利用。虽然增材制造已用于加工含不同比例回收成分的材料，但由于杂质可能导致打印失败，因此需要更多研究来确定如何最佳处理回收原图17一种可持续和可回收的3D打印粉末材料可持续增材制造的未来为了实现这一目标，该报告指出，需要最大限度地提高3D打印机的利用率，即减少全天候工作的3D打印机数量。这是因为这些技术可以减少生产每个部件所需的资源消耗和能源消耗，相比传统制造方法，可以达到10倍或者甚至100倍的减少。此外，还需要利用新一代技术和材料，以及考虑到增材制造可持续发展优势的设计流程。研究人员最终认为，只有当主要利益相关者在实现可持续发展目标方面具有相同的意图和承诺时，才能实现他们对可持续增材制造的愿景。（来源：/articles/s41893-024-01313-x）(一)超30家中国增材制造企业亮相2024年北美RAPID+TCT展6月25日至27日，北美最大的增材制造展会——RAPID+TCT2024在美国洛杉矶会展中心盛大开幕，共有30多家中国企业参加此次展会，展示了他们的实力和成果，走出国门进一步拓展市场，提高竞争力。在这些参展商中，有多家我们熟悉的面孔，例如：中国上市企业铂力特、华曙高科，还有实力雄厚的联泰科技、金石三维。此外，拓竹科技也作为消费级增材制造的代表企业首次参展，而材料厂商eSUN易生已经是多次参展。(二)增材制造1000个涡轮叶片西门子能源使用电弧增材设备成功完成涡轮叶片批量生产西门子能源公司使用德国Gefertec公司WAAM技术的3D金属打印机打印出了第一千个涡轮机叶片。因2018年的一次供应链断裂，促使他们向该技术过渡，开始研究如何实现制造的自给自足。现在，他们可以立即获得零件，而无需依赖供应链。此外，还大大节省了材料和加工时间。图18可用WAAM技术3D打印各种形状的零件利用WAAM技术，可以通过5轴或3轴焊接制造出接近所需形状的零件，然后通过机械加工完成零件。该技术的优点是采用传统焊接技术，加工速度快，成本相对较低。此外，由于机械加工只去除少量材料而不是进行大规模的粗加工，可大大节省材料，从而显著改善产品的碳足迹。(三)增材制造典型应用场景推广会西南专场在泸州召开6月28日，由中国增材制造产业联盟、泸州航空发展投资集团有限公司共同组织，泸州翰飞航天科技发展有限责任公司、北京艾迪智联科技有限责任公司承办的“增材制造典型应用场景推广会-西南专场”在泸州首旅航发空港酒店召开。本次会议聚焦推广航空航天、核能、交通等产业领域的典型应用场景，汇聚了来自增材制造领域各方各界的专家与企业，共同探讨增材制造技术的典型应用与发展前景。增材制造作为战略性新兴产业典型代表，已成为新一轮科技革命和产业变革的关键驱动力，是培育发展新动能、获取未来竞争新优势的重要阵地，对于推进泸州市产业升级、科技创新以及经济增长等方面具有不可替代的战略意义。此次会议的成功召开，进一步促进了增材制造产学研用的深度融合，有力推动产业先进技术与装备应用的推广普及，为行业内部的交流与合作架设起桥梁与纽带，携手各方各界，共筑泸州市增材制造产业繁荣发展的宏伟愿景，共同推进泸州新质生产力快速发展，助力成渝地区双城经济圈建设，开创合作共赢的新局面。(四)英国对金属增材制造技术实施新的出口管制措施英国政府近期宣布实施新的出口管制措施，涵盖了多项新兴技术，包括金属3D打印机、半导体、量子计算机和低温冷却系统。这些管制措施目的是为了限制军用物资以及可能用于军民两用的技术出口。图19根据新规定由于使用电弧，电弧增材制造技术的出口将受到限制具体来说，在增材制造领域，这些管制措施将影响使用激光、电子束或电弧的金属3D打印机。此外，新规定还禁止了与这些技术相关的软件的转让。现在，出口这些指定技术到英国境外需要获得相应的许可证。图20条例截图这项法规由英国出口管制联合单位(ECJU)实施，根据《2024年出口管制（修订）条例》（ECO2024），于2024年4月1日生效。该法规影响2008年出口管制令附表3和附件1。这些变化反映了全球趋势，即加强出口管制以保护和保留先进技术，用于经济和国家安全目的。它们也表明，在全球供应商极其脆弱的前提下，英国正在加大努力，打造自己的增材制造供应链。此次修正旨在使英国的出口限制与美国和欧盟等其它“志同道合的国家”保持一致。与此同时，法国、西班牙和荷兰等国最近实施了单方面的出口管制措施，并且这些措施限制的范围超出了欧盟关于双重用途产品的规定范围。据悉，英国政府近期宣布实施新的出口管制措施，涵盖了多项新兴技术，包括金属3D打印机、半导体、量子计算机和低温冷却系统。这些管制措施目的是为了限制军用物资以及可能用于军民两用的技术出口。(一)增材制造柔性轴空客A350升力系统部件获批量生产批准近期，一款被称为柔性轴的增材制造产品获得空客以及欧洲航空安全局(EASA)的批量生产批准，用于空客A350升力系统中。图21增材制造柔性轴利勃海尔航空是该部件的供应商，它也是航空零部件的一级供应商。增材制造的柔性轴集成在襟翼系统的主动差速齿轮箱中，它将旋转运动传递给位置传感器，并补偿齿轮箱和传感器之间的角度和轴线不对齐。增材制造的柔性轴能够像实心轴一样传递旋转运动，但其独特之处在于它可以绕过或穿过实心轴无法通过的障碍物。该柔性轴采用钛合金增材制造，设计层面的复杂性有所增加，但已成功进入航空领域。该部件传统上由七个部件组装，零件数量的减少可提高可靠性并显著减轻重量。与利勃海尔之前开发和增材制造的部件相比，该柔性轴具有更高的复杂性，代表着向高度集成系统应用迈出的更进一步。航空领域正越来越多的将增材制造技术用于客机零件的直接制造，本文所讲述的案例展示了增材制造技术在航空领域应用的又一重大突破。这一成就不仅体现了增材制造技术的高水平发展，也预示着增材制造在更多高端领域应用的广阔前景。(二)铂力特助力九州云箭龙云液氧甲烷发动机首次6月23日，九州云箭龙云液氧甲烷发动机在酒泉东风发射场完成10km级飞行-回收试验，试验取得圆满成功!这是九州云箭龙云液氧甲烷发动机率先完成国内首次10km级别飞行-回收试验。龙云发动机首次参加飞行任务考核，飞行中各项参数正常，发动机圆满完成启动关机、摇摆、推力调节等各项动作。图22九州云箭龙云液氧甲烷发动机完成10km级飞行回收试验本次试验不仅是目前国内复用火箭最大规模的垂直起降飞行试验，也是国内自主研制的深度变推液氧甲烷发动机在十公里级返回飞行中的首次应用。铂力特协助客户研制了包括推力室部件和涡轮泵部件在内的多型零部件，为此次飞行任务提供全方位的金属增材制造技术支持。经检验，利用铂力特金属增材制造技术成形的高温合金GH4169零件在表面质量、综合力学性能、致密度以及内部缺陷等方面较以往的零件具有优势。零件室温拉伸性能、低温拉伸性能、冲击性能可靠，室温抗拉强度大于1300MPa，屈服强度大于1000MPa，延伸率大于20%，低温抗拉强度大于1700MPa，屈服强度大于1200MPa，延伸率大于20%，满足技术要求，成功通过客户验证。最终，铂力特按期向客户交付一批高质量的零件，零件帮助客户完成飞行-回收任务。(三)沙特阿美将3D打印建造石油加工