在不牺牲结构完整性的前提下进行高效的热管理对许多行业和应用来说都具有挑战性，这些行业和应用仍然需要新材料和高效结构的发展。这在一定程度上是由消费电子、汽车、航空航天、国防、医疗保健和可再生能源等高端制造行业所推动。 在热传递方面，即使是很小的改进也会对冷却效果产生显著影响，而有效的热管理可以大幅减少材料浪费，同时提高部件的可靠性和寿命。此外，如电动汽车、射频、高功率发光二极管、太阳能电池和固态激光光源等新产品系统都有显著的散热需求。因此，人们普遍认为，许多行业局部高热量通量和非均匀散热需求将需要材料和制造技术的进步，以有效地消散未来系统和设备的热负荷。 增材制造技术位于可能实现高效热管理设备的潜在技术的前沿，这主要得益于改进的几何形状、材料和具有高传热性能的超材料的可制造实现性。汽车、航空航天和电子等行业对高性能金属合金的需求正在增加，在这方面，激光粉末床熔融（L-PBF）是制造复杂金属部件最有前景的增材制造技术之一。 银（Ag）和铜（Cu）具有相比其他金属材料更好的热性能。银的热导率和热扩散率分别为415W/mK和165mm²/s，在所有金属中表现最佳。其次是铜，其热导率和热扩散率分别为397W/mK和111mm²/s。因此，银和铜在激光粉末床熔融（L-PBF）技术中作为热管理的基础材料和合金元素受到了越来越多的研究关注。然而，采用传统基于红外激光的LPBF装备，要实现可接受的部件密度，需要使用功率相对较高的激光器（约1千瓦），而当前基于绿光的设备则为这些高反射金属的3D打印带来了契机。到目前为止，对高纯度银、铜和铜银合金的L-PBF加工的研究还很有限。 以高效高功率密度的电动机为例，其在推动脱碳努力和实现汽车、航空航天和能源领域净零排放目标方面将发挥至关重要的作用。为了实现电动机功率密度的显著提升，需要同时提高效率，可以通过优化材料、有针对性的导体几何形状和拓扑结构以及集成的热管理策略来实现。在这方面，增材制造（AM）提供了无与伦比的设计自由度，使得通过传统制造技术无法实现的最优绕组几何形状成为可能。而如能通过3D打印技术将设计优化原则和特定应用材料结合在一起，可以实现卓越的性能，同时能够以经济高效的方式减轻电机部件的重量。 纯铜、纯银及铜银合金一体结构 3D打印技术参考注意到，来自伍尔弗汉普顿大学的研究人员此前设计和制造了由纯铜、纯银和铜银合金整体式线圈和热交换器一体结构，以期在特定位置采用特定材料来改进产品的效能。该团队发现研究发现，L-PBF技术3D打印的纯Ag的热性能明显高于纯Cu和Cu-Ag；与纯Ag和Cu-Ag合金相比，纯Cu则具有更好的导电性能；此外，纯铜、纯银和市售铜变体相比，L-PBF技术制造的Cu-Ag合金的强度性能明显更高。因此，研究团队使用纯铜制造线圈，纯银制造热交换器，高纯度铜银合金制造需要额外强度的热交换器连接。由此开发制造了具有不同材料分布的优化的流体流动和传热TPMS结构。 纯铜、纯银及铜银合金一体结构 随着计算机辅助仿真、设计工具、定制材料和先进制造技术的最新发展，人们现在可以识别出解决复杂问题的新颖技术，这些技术超越了传统制造的局限性。将功能材料与再生设计和激光粉末床融合（L-PBF）技术相结合，已经推动了定制材料和制造领域的创新。 FRAUNHOFER IGCV 3D打印的多材料部件 这些新兴技术和材料的结合为制造业带来了无限的可能性，不仅提高了生产效率和产品质量，还拓宽了材料科学的应用范围。通过计算机辅助设计和仿真，工程师能够更精确的预测和优化产品的性能，从而满足客户对产品越来越苛刻的需求。同时，定制材料和金属基复合材料的开发使得产品能够在特定环境中表现出更好的性能，如更高的强度、更好的耐腐蚀性或更低的热导率等。

日本汽车制造商本田近日正式宣布，其在多个应用领域广泛使用金属增材制造（AM）技术，包括为本田红牛车队（F1）制造多种最终零部件。本田采用的是激光粉末床熔融3D打印技术，并使用尼康SLM解决方案的系统。通过这些技术，本田积累了丰富的增材制造工作流程优化和工艺参数调整的经验。 3D打印技术的优化 本田的工程师们利用金属增材制造技术来创建复杂形状的零部件，这些形状是传统铸造或锻造工艺无法实现的。为了实现高效生产，本田需要积累大量专业知识，例如减少支撑材料的使用量，并设计易于移除的形状。 在打印过程中，材料状态、激光照射强度、惰性气体流动以及产品在基板上的放置位置等条件，都是提高质量和效率的关键因素。因此，本田选择在内部设计和制造多种金属增材制造零部件。通过尝试多种条件来优化参数，例如使用相机拍摄每一层的熔化状态，检查温度和激光输出，从而积累经验。 为了优化参数，本田会在基板上放置一个测试件，调整激光输出和扫描速度等条件，并通过拉伸测试检查强度，以确定最佳值。在确定最佳值时，设置激光条件至关重要，以确保每层形成的熔珠（金属粉末熔化并固化后的部分）能够无缝重叠。如果激光功率不足，熔珠会过小，熔珠之间的间距和层厚（熔珠深度）也会不足，从而导致间隙。相反，如果功率过高，熔池在激光照射下产生的气体无法完全排出，会残留在内部。 生产效率的提升 当从用于原型阶段的小型成型区域的建模机转向用于最终产品制造的大型成型区域的3D打印机时，较大的成型空间更容易受到外部干扰。这是因为在气流速度较慢的下风区域，缺乏有效去除金属熔化时产生的烟雾和熔融金属飞溅物的能力，从而导致下风区域的成型出现问题。为解决这一问题，本田使用高速相机检查每一层的飞溅物去除状态，并通过风速传感器与风速分布进行对比，以确定问题原因。通过优化风速，本田能够在整个成型区域内实现高质量的生产条件。 金属粉末床熔融工艺需要每隔几十微米重复进行激光熔化，这使得零部件容易发生变形。传统方法是先制造零部件，然后进行测量，并根据测量数据调整参数。这一过程需要反复进行，以提高尺寸精度，但这种方法耗时且无法实现快速生产。因此，本田采用了变形预测模拟技术，减少试错次数。通过将模拟技术擅长的变形方法纳入设计中，优化建模姿态和支撑形状，从而能够快速制造出高尺寸精度的模型。 F1 零部件的增材制造应用 金属增材制造技术在F1赛车动力单元零部件中的应用是一个典型案例。本田为当前的车手世界冠军马克斯·维斯塔潘（红牛车队）提供发动机。利用金属增材制造技术，本田能够快速响应规格变更，制造出复杂、薄壁形状的零部件，这些零部件是传统制造技术无法实现的。其目标是缩短生产时间并降低成本。 以活塞为例，过去由锻造铝制成的活塞被3D打印钢活塞所取代，以使其能够承受随着发动机开发进程而增加的燃烧压力。尽管钢的比重高于铝，通常会更重，但通过应用金属增材制造技术，本田成功地使其比传统技术更轻。 涡轮增压器壳体是另一个例子。它们由镍基合金制成，过去通过精密铸造制造。涡轮增压器壳体比活塞更大，且有薄壁部分，因此在制造过程中容易发生变形。本田工程师成功地利用金属增材制造技术建立了有效的涡轮增压器壳体和活塞制造技术。在满足严格的尺寸标准的同时，他们还显著降低了成本和生产时间。这些零部件在2020赛季中期被引入，并为当年的胜利做出了贡献。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

随着生成式人工智能（AI）技术的兴起，3D打印行业迎来了文生CAD（Text-to-CAD）平台的快速发展。这些工具允许用户通过简单的文本提示生成可用于3D打印的CAD文件，极大地降低了增材制造的门槛，使其更加普及。 在过去一年中，中国的3D打印机制造商拓竹科技和Markforged创始人Greg Mark分别推出了新的AI 3D模型生成软件。此外，Meshy.ai、OpenAI Point-E、neThing.xyz和谷歌的DreamFusion等平台也提供了类似功能。2023年初，领先的芯片设计商英伟达也加入了这一行业趋势，推出了自己的生成式AI工具。 3D打印技术参考注意到，软件开发商Zoo提供了一款CAD建模应用、GitHub模型比较扩展工具，以及一款AI驱动的文生CAD工具。其中，文生CAD工具是一个开源平台，能够通过简短的文本提示生成CAD文件。该平台利用了Zoo的KittyCAD设计API和ML-ephant机器学习API，通过程序化分析训练数据来创建可3D打印的模型。 KittyCAD是该公司2021年推出时的原始名称，2024年1月更名为Zoo。根据联合创始人兼执行董事长Jordan Noone的说法，这一变化源于客户群体的分化：越来越多的开发者利用设计API构建专有工具，而另一些用户则仅对建模应用和文生CAD功能感兴趣。他在一篇博客文章中表示：“这给我们带来了挑战——这两类客户的需求截然不同。” Zoo Text-to-CAD用户界面 Noone曾是航空航天制造商Relativity Space的联合创始人兼前首席技术官。他解释说，Zoo现在是公司的总品牌，而KittyCAD则保留为其旗舰设计API的名称。 Zoo数字设计生态系统的核心是其免费开源的文生CAD平台，该平台能够将简短的文本提示转换为3D CAD模型。这些模型可以导出为STL、PLY、OBJ、STEP、GLTF、GLB和FBX格式，用于3D打印或在外部CAD软件中进行编辑。 在测试CAD生成工具时，结果喜忧参半。目前，该平台要求用户避免使用模糊和笼统的概念，并且仅限于单个对象，尚无法处理组件。用户被鼓励描述可以用几何形状表示的对象，并“尽可能明确地”说明尺寸、形状和特征要求。 由Zoo文生CAD工具生成的3D Benchy CAD模型 当使用模糊的提示（如“制作一个经典的3D Benchy”“制作摩托车前刹车盘进气口”“制作汽车方向盘”）时，生成的模型要么过于简化，要么完全不符合目标形状。值得注意的是，生成式AI图像工具在最初进入公众视野时，也曾产生大量远非逼真的图像；文生CAD工具可能也会经历类似的发展过程。 然而，当我们将提示细化为更具体的内容时，结果有所改善。例如，“制作一个直径10厘米、有20个齿的螺旋齿轮”生成的模型就更为理想，如果3D打印出来，可以具备实际功能。 由Zoo文生CAD工具生成的螺旋齿轮CAD模型 文生CAD工具是增材制造领域的一个重要趋势，它允许那些几乎没有数字设计经验的人创建可3D打印的模型。今年早些时候，AI软件初创公司Backflip在获得3000万美元融资后引起了广泛关注。该公司由首席执行官Greg Mark和首席技术官David Benhaim创立，其新的生成式AI工具能够将图像和文本提示转换为可3D打印的部件。 该公司得到了风险投资公司的支持，声称其平台能够让设计师在几分钟内创建复杂设计的高分辨率模型。生成的文件可以用于金属、碳纤维或塑料的3D打印。 此前，拓竹科技推出了PrintMon Maker，这是一款AI驱动的3D模型生成器。通过MakerWorld，这款免费工具允许用户通过文本和图像提示创建类似宝可梦风格的3D打印角色，生成的模型可以直接导入切片软件，无需调整，还优化了多色3D打印。 拓竹文生模型平台 此外，3D打印材料专家polySpectra推出了neThing.xyz。这款AI驱动的生成式设计工具允许用户使用简单的提示创建可3D打印的CAD文件，旨在降低增材制造的入门门槛，使3D CAD创建更加普及。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

随着中国在电子设备性能上的持续提升，特别是在高性能计算、数据中心、电动汽车和航空航天等关键领域，对高效散热解决方案的需求日益迫切。3D打印纯铜散热器因其卓越的导热性能、设计灵活性和制造效率，正逐渐成为一些领域的首选散热方案。 图1 传统散热器 然而，传统散热器在现代应用中面临着诸多挑战。由于流体的粘性，鳍片表面的流体流速会减慢，形成附面层，这会降低散热器的效率。传统散热器的设计和制造过程能耗高、环境污染严重，且热效率低、传热慢。它们的外观设计也较为粗陋和笨重，不符合现代审美和空间利用需求。并且，高性能的传统散热器成本较高。这些问题限制了传统散热器在现代应用中的广泛使用，促使新型散热器技术的发展，以提供更高效、轻量化、美观和成本效益的散热解决方案。随着技术的进一步发展和应用的扩大，预计对3D打印纯铜散热器的需求将继续增长。 散热器采用3D打印制造也面临挑战 在设计领域，针对3D打印纯铜散热器这类产品，设计师们越来越倾向于采用一种名为TPMS（Triply Periodic Minimal Surfaces）的结构进行主体填充。这种结构以其独特的几何特性，为散热器提供了更高效的热交换性能和更轻的重量。然而，传统的CAD软件在处理TPMS结构的建模方面存在一定的局限性，能够支持这种复杂结构的软件并不多见。 在这样的背景下，设计师们面临一个挑战：如何快速迭代并优化设计，以满足市场对于高性能散热器的需求。传统的设计方法往往需要大量的时间和资源来调整和测试不同的设计方案，这在快节奏的市场中显得尤为不足。因此，市场迫切需要一种能够同时具备TPMS结构建模能力和快速迭代特性的设计工具。 TPMS结构细节丰富，曲面结构复杂，对散热仿真分析提出了较高要求，主要体现在以下方面： CAD数据兼容性要求高：散热仿真需直接处理CAD软件生成的几何模型，要求散热仿真分析软件能够直接识别各种CAD软件的几何模型或者STP、STL等中间格式模型，对数据兼容性提出了较高要求。 网格剖分困难：由于TPMS结构复杂，需使用高质量网格划分工具来避免影响仿真精度；同时对于TPMS等复杂几何结构，网格剖分体量往往较大，对网格剖分效率也提出较高要求。 散热流动场景复杂：对TPMS结构散热器进行散热仿真，除流动压力和流速等常规计算外，往往也需要考虑热传导、热对流和热辐射等综合影响，对散热仿真分析软件的功能完备度、收敛性和计算准确性等均提出了较高要求。 材料属性不确定：TPMS结构通常由金属或复合材料制成，导热系数和表面粗糙度等材料属性的不确定性会影响仿真精度。 计算资源消耗大：TPMS结构的复杂几何和多物理场耦合导致仿真计算量巨大，尤其是瞬态仿真或大规模模型。 尽管TPMS结构在散热器设计中展现出巨大潜力，但将这一复杂设计转化为高性能实物，仍面严格的制造要求。在金属3D打印中，传统的红外激光在加工纯铜及铜合金等高反材料时存在诸多挑战，使TPMS结构设计的实际生产面临困难。 首先，纯铜在红外波段对激光的吸收率较低，大部分激光能量被反射，难以充分作用于金属粉末，影响了熔池的稳定性和质量。熔池形成困难会导致局部熔融不充分，产生未熔合孔隙等缺陷，影响打印的精度和结构的完整性。 其次，红外激光在加工纯铜时产生的大量反射光还可能对设备的光学系统造成损害。高强度的反射光回射至光学路径中的关键组件，可能导致镜片局部过热，加速光学元件老化或损伤。在长期使用下，还可能影响光学系统的稳定性，进而降低打印精度和设备可靠性，同时大幅增加设备的维护频率与使用成本。 此外，对于TPMS这种壁厚薄、曲面复杂的精细结构，熔池稳定性不足更容易导致形貌偏差、气孔等问题，影响打印精度和整体性能。为确保打印质量，往往需要反复调整工艺参数，以提升成型一致性。这不仅会拉长打印周期，还增加了生产成本，限制了大规模高效制造的可能。 总的来说，传统红外激光在3D打印纯铜散热器时面临材料适配性差、热控能力不足、设备损耗大以及生产效率低下等多重挑战，尤其在打印TPMS等复杂结构时，问题更为突出。这不仅影响了高效散热器的应用，还阻碍了创新散热结构设计的落地。要打造高性能且稳定可靠的散热器产品，亟需形成从设计、仿真到制造的全流程链路，构建能够应对复杂结构和高精度制造要求的国产化解决方案。 散热器3D打印的全链路突破 散热器的3D打印不外乎于设计、打印机以及材料。3D打印技术参考注意到，国内在这些方面均取得了显著突破。下面，将基于一个基本设计的换热器进行仿真、多方向迭代和高水准制造。 漫格VoxelDance Design进行原始设计 VoxelDance Design是一款国内全自主研发隐式建模核心的设计软件，它通过算法块连线的方式，也就是蓝图脚本，能够快速精准地实现TPMS（三重周期极小曲面）结构的填充。这种技术极大地提升了设计的灵活性和精确度，使得设计师可以更加专注于创意的实现。通过这种方式，VoxelDance Design不仅优化了设计流程，还大幅度降低了设计时间，使得设计师的想法能够几乎实时地得到表达和实现。 图2 初代换热器模型图 此外，VoxelDance Design还支持使用非线性参数对零件特征尺寸进行快速驱动，这意味着设计师可以轻松调整和优化设计，以适应不断变化的需求和条件。这种灵活性和实时性的设计能力，为设计师提供了强大的工具，以实现更加高效和创新的设计工作。通过这些功能，VoxelDance Design可以极大提高设计效率，间接的推动了增材制造技术的发展，为智能制造领域带来了新的可能。通过创建原始轮廓，并选择合适的基本单元进行填充，最后进行简单的固定数值驱动，一个基本结构的散热器模型就创作完成了。 中望PHOENICS软件进行仿真和设计指导 中望流体仿真软件PHOENICS是一款通用流体仿真软件，广泛应用于各工业场景下的流动情况，适用于可压缩流体/不可压缩流体、牛顿流体/非牛顿流体、层流/湍流、单相流/多相流、亚音速/超音速、恒温/变温流动、单组分/多组分流动等分析。丰富的流动求解能力，足以应对TPMS结构散热分析面临的各种工况。 使用中望流体分析软件PHOENICS可对TPMS结构流动区域进行高效率网格划分以及快速精准分析。PHOENICS支持结构化和非结构化网格划分，支持PARSOL、SPARSOL等多种网格切割方法，可以便捷地实现整体网格和局部网格加密。 图3 PHOENICS软件设置界面 PHOENICS支持稳态和瞬态计算，支持无限核数的并行计算以及单精度/双精度计算，支持在笛卡尔坐标系、极坐标、圆柱坐标以及贴体坐标下进行流体分析；支持多种差分格式，如一阶二阶Upwind、中心差分、高阶线性差分QUICK、非线性差分SMARTMUSCL、混合差分格式等，充分满足不同计算精度的要求。软件同时支持松弛因子、伪时间步、极值和迭代控制等多种调整收敛性的手段，也可通过设置合适的初始值来加速收敛。 以某TPMS结构散热产品为例，经分析确认，初代方案散热不充分，容易产生热应力集中的风险。建议修改产品结构，使得散热器来流流速更高，出口流量更大。 图4 初代结果热流耦合仿真 根据此修改需求，通过VDD产品可以对换热器壁厚和尺寸进行设计迭代。采用场驱动的方式快速创建新几何模型。 图5 变单元尺寸&变单元厚度设计及其热流耦合仿真结果 用PHOENICS对两款新设计方案重新进行热流耦合仿真，均达到理想散热效果。新设计的散热合理性得以确认。 希禾连续绿激光进行高质量纯铜打印 希禾增材（ADDIREEN）是中国首家专注绿激光金属增材制造的企业，基于自研增材专用高功率绿光激光器，提供高性能金属3D打印设备与定制化打印服务，为铜、铝、金、银等高反金属材料、难熔金属材料、贵金属材料及常规金属材料的精密打印提供整体解决方案。 与传统红外激光相比，铜及铜合金等高反金属材料在绿光波段对激光的吸收率显著提升。常温条件下，铜对1064nm红外激光的吸收率不足5%，而对532nm绿光的吸收率可达40%以上。采用绿光进行熔融，有助于实现金属材料的充分熔化，从而获得高致密度的复杂结构打印件。同时，更高的能量利用率还能有效减少飞溅等现象，在提升成形质量的同时，也为设备的长期稳定运行提供有力保障。 希禾增材绿激光系统采用自研单模绿光光纤激光器，最小光斑直径可达15μm，在高反金属、难熔金属及常规金属材料的复杂结构打印中，能够实现更高的能量传递效率和更精细的加工能力，大幅提升打印件的致密性和表面质量。在本次打印中，希禾增材结合了漫格VDE在打印前对温度场和应力场的精准预测以及漫格BP对设备参数的精准传递与控制，确保了TPMS结构整个打印过程的高精度和高稳定性。 如图6所示，希禾增材采用绿激光系统打印的纯铜散热底板，在表面质量、细节精度和整体尺寸控制方面展现出高质量的制造水准。该散热底板尺寸为100*60*12mm，成品表面光洁、金属纹理均匀，尺寸精度达到高标准。通过对希禾增材绿激光设备的工艺参数进行优化，纯铜打印件可以实现99.9%以上的相对密度，有效避免了传统制造中常见的孔隙、裂纹和表面不均等缺陷。同时，纯铜的优异导热性能得到充分发挥，确保热量快速且高效地传导至下游散热模块。 图6 打印产品图 目前，希禾增材已具备纯铜0.1mm和不锈钢0.06mm的最小壁厚打印能力。在TPMS结构散热器件制造中，壁厚可达0.08mm，打印成品兼顾复杂几何精度、结构稳定性和优异的力学性能。这不仅展现了希禾增材绿激光技术在热管理领域的应用实力，也为构建国产高性能散热器的设计、验证与制造体系提供了坚实的实践支撑，推动复杂散热器件从设计到高效量产的转化。 总结与展望 目前国产全闭环3D打印纯铜散热器从设计到分析再到最终生产打印的技术是完全可以实现的。本次漫格、中望和希禾的联合方案，突破了国外的技术垄断，填补了国内市场空白。此次实践，不仅为国内散热市场的即将到来的需求激增做好了充分准备，而且为国产软硬件的商业化应用奠定了坚实的基础。 申请试用或了解更多信息，请联系：Sales@voxeldance.com

近日，融速科技采用电弧送丝增材制造（WAAM）技术，助力九天行歌成功完成国内首件铝合金火箭贮箱箱底的金属3D打印。这一突破性进展不仅验证了WAAM技术在航天大尺寸、复杂结构、耐高温材料零部件制造中的可行性，推动火箭制造快速迭代和持续优化；更标志着我国在航天大构件增材制造领域已迈出关键一步，为后续开展力学性能、抗震承压等系统验证奠定了重要基础。 据悉，该铝合金火箭贮箱箱底由九天行歌研制和设计，重约100kg，直径约2200mm，高度约700mm，采用5356铝合金材料打印成型，融速科技为该贮箱箱底的增材制造提供设备支持。 WAAM电弧送丝增材技术，攻克铝合金火箭贮箱箱底打印难题 火箭贮箱箱底是火箭结构中的一个至关重要的组件，箱底的可靠性直接影响到整个火箭的安全性。贮箱箱底作为贮存液体火箭推进剂的主要容器底部，承受巨大的内压、轴向压力、以及在发射和飞行过程中遇到的各种复杂载荷，包括振动、冲击等。 贮箱箱底的制造工艺难度高，涉及到精密成型、精细机械加工、热处理、表面处理、焊接、测试等多种高技术手段。 尤其值得注意的是，在铝合金材料领域，实现大尺寸构件的增材制造具有显著技术挑战——铝合金本身存在热导率高、熔池流动性难控制等技术瓶颈，而超大尺寸结构更易产生残余应力累积和变形控制难题。 九天行歌通过创新的结构设计，特地选择了融速科技电弧增材制造技术（WAAM），一种集低成本、高丝材利用率、高生产效率、优异力学性能等优势为一体的先进增材技术，成功攻克了以上行业痛点。 打印国内首件铝合金火箭贮箱箱底，推动航天事业快速发展 融速科技利用自主研发的电弧送丝3D打印平台，通过精确控制电弧的金属熔滴沉积，优化打印路径和结构设计，确保了打印精度和材料性能的最优表现，实现了贮箱箱底结构的一体化成形。 据了解，针对本次打印完成的箱底，后续将系统开展包括抗震承压测试、振动疲劳测试等在内的多项专业验证，这些数据将为后续研制更大尺寸、更高载荷的航天贮箱构件提供技术支撑。 随着我国商业航天高速发展，火箭制造面临快速迭代需求。本次3D打印贮箱箱底意义深远，WAAM技术不仅提升了火箭制造的效率、可靠性和性能，大幅缩短了制造周期，更增强了我国航天产业的响应能力与市场竞争力。展望未来，随着WAAM技术的进步与应用拓展，增材制造将在航天及高端制造业中发挥更大作用。 2025年3月17日-19日，融速科技将携系列DED送丝增材解决方案及新品亮相2025 TCT Asia，诚邀各位莅临融速科技展台（展位号：7.1H馆7D50）参观交流！

3D打印技术参考注意到，兴业证券于2月24日发布最新研究报告指出，3D打印助力消费电子市场千亿规模即将开启。该结论或是在3D打印产业链国产化水平极速提升，荣耀、OPPO推出多款含金属3D打印零部件的旗舰手机，以及苹果公司正加速布局应用3D打印技术的背景下做出的。 消费电子行业是3D打印技术的重要应用场景之一。随着消费电子产品设计的日趋复杂化，以及品牌商对减重、减薄、环境和成本优化的诉求，3D打印技术与这些需求的匹配度极高。例如，折叠屏手机的铰链、手表和手机中框等精密零部件，都是3D打印技术的潜在应用场景。本文内容基于3D打印技术参考对本行业的认识及部分公开研报创作，非兴业证券研报完整版内容。 网络效果图 3D打印技术的核心优势 3D打印基于三维模型数据，通过材料逐层堆积的方式直接制造与数字模型完全一致的三维物理实体的技术。与传统加工工艺相比，3D打印具有显著的优势：它能够高效制造复杂结构、一体化、轻量化零部件，同时材料利用率高，极大地降低了生产成本和浪费。3D打印技术还能制造出传统技术所无法制造出的最小结构特征零件，推动了电子3C产品的创新突破。 产业链逐渐完善 电子3C行业的应用，中国无疑在全球已具备领先地位。3D打印行业的产业链正在逐步完善。从应用层面，3D打印技术参考认为上游应当包括工业软件、增材制造原材料和核心零部件，中游则是以3D打印设备厂商，下游应聚焦后处理环节。 在3D打印核心部件方面，铂力特于近日公告称，截止2025年2月21日，其与北京正时精控科技有限公司签署采购振镜合同，合同金额累计2758.5万元。而后者已打破激光扫描振镜多项国外技术垄断，逐步实现了高端振镜产品的国产替代。根据正时精控董事长郑明春的表述，公司已获铂力特投资。 铂力特金属3D打印设备 在设备方面，金属3D打印设备已在多年前实现国产化替代，并在一定程度上引领技术发展，多家企业在航空航天、医疗等领域之外的行业积极探索。铂力特率先在电子3C应用赛道取得突破；华曙高科、倍丰智能、汉邦激光等也均是该行业的重点关注对象。在原材料方面，中航迈特、威拉里、中体新材、江苏金物等公司也均推出有优质金属粉末，目前对进口粉末的依赖程度低。 来自铂力特 在后处理技术方面，荣耀与OPPO相关产品的上市，证明金属3D打印后处理工艺已然完备。随着技术的不断成熟和成本的降低，3D打印产业链的协同效应将进一步显现，推动行业的快速发展。 2月25日市值 3C应用千亿市场蓄势待发 电子3C行业使用金属3D打印技术的元年，应当以2023年荣耀推出业内首款含金属3D打印部件的产品开始。苹果公司也于当年爆出大量正在使用金属3D打印技术的消息，例如正在探索使用该技术制造Apple Watch Ultra。而从2024年底至今，苹果公司正在招聘金属3D打印技术专家，且工作地在上海，更有消息传出其首款折叠屏手机将于2026年上市。 苹果公司的主要金属加工商包括科森科技、长盈精密、比亚迪电子、长盈精密等，几家公司的市场规模超过千亿元。随着苹果等品牌在智能手机中框中采用钛合金材料，预计2024-2025年钛合金手机中框原料市场规模有望达到30亿元人民币；制造服务规模在400-500亿元，打印设备的投资规模达到300-400亿。预计3C领域，3D打印制造服务+设备规模有望超过千亿元。 3D打印技术成推动消费电子行业变革与增长的新引擎 近年来，3D打印技术在消费电子领域的渗透加速。以荣耀、OPPO折叠屏手机的铰链为例，3D打印技术的成功应用不仅提高了零部件的性能和可靠性，还显著降低了生产成本。此外，苹果等大厂也纷纷投入3D打印技术的研发和应用，进一步推动了行业的技术进步。随着技术的不断成熟和应用场景的拓展，3D打印技术将在消费电子领域发挥更大的作用。 3D打印技术凭借独特的优势和不断完善的产业链，正在成为推动消费电子行业变革的重要力量。随着技术的成熟和成本的降低，其应用场景将进一步扩大，推动消费电子行业的发展。未来，3D打印技术有望在消费电子领域开启新的千亿规模市场，为行业带来新的增长机遇。 注：本文含3D打印技术参考见解，非报告方原文内容。

石墨烯作为一种具有独特物理和化学性质的二维材料，因其优异的电导率、机械强度和热导率，被认为在电子学、能源存储和电磁干扰（EMI）屏蔽等领域具有巨大的应用潜力。然而，传统的石墨烯加工方法通常依赖于高温处理或化学还原剂，这些方法不仅能耗高，还可能引入杂质，影响材料的性能。此外，石墨烯的疏水性和层间强范德华力使其在水性介质中的分散性较差，限制了其在3D打印等先进制造技术中的应用。 近年来，随着3D打印技术的快速发展，直接墨水写入（DIW）作为一种能够精确控制材料形状和结构的增材制造技术，逐渐成为制造复杂结构材料的重要手段。然而，石墨烯基墨水的开发面临着诸多挑战，包括如何实现石墨烯在水性介质中的均匀分散、如何优化墨水的流变性能以满足3D打印的需求，以及如何在不牺牲材料性能的前提下实现大规模生产。 3D打印技术参考注意到，滑铁卢大学的研究人员针对这些问题，提出了一种全新的无添加剂、基于水的全石墨烯墨水，通过两步电化学方法制备，实现了石墨烯基墨水的高效3D打印，无需后处理还原步骤，为石墨烯在电子学和EMI屏蔽等领域的应用提供了新的思路。 石墨烯的3D打印 本研究的核心在于开发一种无添加剂的石墨烯基墨水，通过两步电化学方法制备，实现了石墨烯的高效分散和墨水的优良流变性能。具体过程如下： • 石墨烯的电化学合成 研究中采用了一种两步电化学方法来合成石墨烯。研究发现，磷酸插层的石墨烯具有最高的产率（85%），且在电导率和EMI屏蔽性能方面表现出色。 • 墨水的制备与流变性能优化 将合成的石墨烯分散在水中，通过溶剂交换法将其转化为水性墨水。为了满足3D打印的需求，研究团队对墨水的流变性能进行了详细表征和优化。通过调整石墨烯的浓度和插层条件，研究团队成功制备了适用于3D打印的墨水。   • 3D打印实验 使用BIO X生物打印机进行3D打印实验。研究团队设计了多种结构，包括矩形网格和特定形状，以验证墨水的打印性能。打印后的结构经过冷冻干燥处理，以去除水分并固定形状。 通过X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）、拉曼光谱和X射线光电子能谱（XPS）等手段对合成的石墨烯进行了表征。结果表明，磷酸插层的石墨烯具有最少的缺陷和最高的电导率（158 S/cm），且在50mm厚度下实现了50dB的EMI屏蔽效能。相比之下，硝酸和硫酸插层的石墨烯由于氧化程度较高，电导率较低。 研究发现，墨水的流变性能与其打印性能密切相关。磷酸插层的石墨烯墨水在3 wt%浓度下展现出最佳的流变性能，其储能模量（G'）和损耗模量（G''）均高于其他样品。此外，该墨水在打印过程中表现出良好的均匀性和形状保真度，能够精确地打印出设计的结构。 打印后的石墨烯结构在干燥后展现出优异的电导率，无需后处理还原步骤。通过扫描电子显微镜（SEM）观察到，打印结构具有多孔的层状结构，这不仅增加了比表面积，还有助于电子传输，进一步提升了材料的性能。 3D打印石墨烯的应用前景 本研究开发的无添加剂石墨烯基墨水为石墨烯在电子学和EMI屏蔽领域的应用提供了新的可能性。这种墨水不仅具有优异的导电性和EMI屏蔽性能，还能够通过3D打印技术制造出复杂的结构，满足个性化和定制化的需求。此外，该方法避免了传统方法中使用的有害化学还原剂和高温处理，符合绿色制造的理念，具有广阔的应用前景。未来，这种石墨烯基墨水有望在多个领域得到进一步应用和推广。   石墨烯的高导电性和良好的机械性能使其成为制造柔性电子器件的理想材料。通过3D打印技术，可以精确地制造出复杂的电路结构，为可穿戴设备、柔性显示器和传感器等领域提供新的解决方案。 随着电子设备的日益普及，电磁干扰问题日益严重。这种石墨烯基墨水打印的气凝胶具有优异的EMI屏蔽性能，能够有效阻挡电磁波的传播，可应用于电子设备的外壳制造和电磁屏蔽涂层。 石墨烯的高比表面积和良好的导电性使其在超级电容器和锂离子电池等能源存储器件中具有潜在应用价值。通过3D打印技术制造的多孔石墨烯结构能够提高电极材料的性能，提升能源存储效率。 总之，本研究通过创新的电化学方法和3D打印技术，成功开发了一种无添加剂的石墨烯基墨水，为石墨烯在多个领域的应用提供了新的思路和方法。这一成果不仅展示了石墨烯的巨大应用潜力，也为未来的材料科学研究和工业生产提供了重要的参考。 推荐阅读：Additive-free graphene-based inks for 3D printing functional conductive aerogels 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

3D打印技术参考注意到，美国专利商标局已授予耐克（Nike）一项新的鞋履3D打印专利。这项专利展示了一种创新的鞋履制造方法，通过将数字设计直接3D打印到织物材料上来制造鞋面，并将鞋底直接打印到鞋面上，从而摒弃了传统的两部分鞋履制造技术。该专利标志着Nike在3D打印技术领域的又一次重大突破。 耐克的新方法不仅实现了材料的高级定制，还允许设计师增强鞋履的强度、刚性、支撑性、灵活性和耐磨性。通过去除传统的胶水、缝线和多余的材料层，耐克有望打造出更轻便的鞋履设计。 该专利由耐克David P. Jones和Ryan R. Larson主导研发。Jones是多项与服装装配直接3D打印相关的专利共同发明人，而Larson则是耐克鞋履缓震创新部门的总监，也是公司增材制造领域的活跃人物。这项专利最初于2023年12月提交，2024年4月公布，并于本周正式获批。 耐克在3D打印领域已经深耕十余年。2013年，耐克推出了首款3D打印足球鞋——Vapor Laser Talon，采用选择性激光烧结（SLS）技术制造鞋钉，将重量减轻至158克，提升了运动员的冲刺速度和抓地力。此后，耐克与惠普（HP）合作，利用Multi Jet Fusion（MJF）3D打印技术加速设计迭代过程，并为多位奥运冠军定制3D打印鞋履，包括短跑名将Allyson Felix和Shelly-Ann Fraser-Pryce。 Nike为奥运短跑运动员开发的跑鞋拥有独特的钉鞋底，采用3D打印制造而成 2018年，耐克推出了Vaporfly Elite“Flyprint”跑鞋，这是首款大规模生产的3D打印鞋面产品。2024年，耐克再次引发关注，推出了几乎完全采用3D打印技术制造的Air Max 1000运动鞋，与柏林的3D打印专家Zellerfeld合作，限量发行1000双。 3D打印技术制造的Air Max 1000 根据专利文件，耐克的新方法首先创建鞋面和鞋底的数字3D图案，然后将一块针织、机织或非织造织物平放在3D打印机的托盘上。接着，使用基于墨水、树脂、丙烯酸、聚合物或热塑性材料的打印材料直接在织物上打印出所需的图案。打印材料可能会在固化前略微渗入织物中，通过多层打印可在需要的位置创建加固区域，从而增强强度和灵活性。打印完成后，图案通过紫外线固化，以确保织物与打印材料之间的牢固结合。随后，鞋面被塑造成3D形状，以符合最终的鞋履设计。 接下来，鞋面被倒置放入3D打印机中，鞋底直接打印在鞋面上。专利指出，中底和外底可以使用聚氨酯或泡沫橡胶等灵活、有弹性的材料制造，以提升舒适性和耐用性。鞋底部分同样通过紫外线固化以硬化材料。最终，完成的鞋履将接受质量控制检查。 耐克的这项专利不仅适用于运动鞋，还涵盖了篮球、足球、自行车、网球、棒球、交叉训练和徒步等多种运动鞋履。此外，该技术还可用于制造正装鞋、乐福鞋、凉鞋、拖鞋、船鞋和工作靴等其他类型的鞋履。专利还指出，这种3D打印工艺不仅限于鞋履，还可以用于制造服装、服饰和装备，如帽子、夹克、衬衫、手套以及其他由织物、皮革、橡胶和泡沫制成的运动装备。 END 3D打印鞋履正在成为增材制造和鞋履行业的一个增长趋势。这种技术能够以最少的材料使用量满足客户对独特和个性化设计的需求。耐克并非唯一采用增材制造技术的鞋履品牌。今年早些时候，意大利奢侈时尚品牌Gucci在其2025年春夏系列中推出了多款3D打印Cub3d运动鞋。此外，佛罗里达州的鞋履开发商Syntilay最近推出了使用人工智能设计的3D打印拖鞋，而阿联酋初创公司ELASTIUM则与加州最大的鞋履制造商合作，推出了Orca 3D打印运动鞋。 耐克的这项新专利不仅展示了其在3D打印技术上的持续创新，也为鞋履制造的未来提供了新的可能性。随着3D打印技术的不断发展，我们有望看到更多个性化、轻便且可持续的鞋履产品进入市场。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

近日，随着《哪吒2》的火爆上映，潮玩市场再次迎来了一波热潮。这部电影不仅以120亿的票房成绩刷新了记录，其周边产品也迅速成为市场上的热门商品，从盲盒、手办到各种创意周边，都引发了消费者的极大热情。这一现象不仅反映了潮玩文化的强大吸引力。数据显示，2023年中国潮玩产业的市场总价值约为600亿元，占全球潮玩市场的20% 2月19日，3D打印技术参考注意到，潮玩科技公司“第二人生”宣布，近日已完成近千万美金A轮融资。作为一家专注于3D打印、AI生成和数字孪生技术的科技潮玩品牌，“第二人生”凭借其创新的技术和个性化的产品，正在成为潮玩市场的新宠。 该公司通过3D打印和AI算法，能够将照片转化为可打印的3D模型，实现“万物皆可打印”的概念。这种技术不仅能够快速生成人宠手办、数字人等产品，还能让消费者拥有自己的数字资产，进一步拓展了潮玩的边界。本轮融资由元宇宙底层基础设施服务商Nano Labs领投，资金将重点投向“万物皆可打印”及“3D数据传送”算法及系统迭代、全球门店网络建设以及元体云平台开发三大战略方向。 第二人生作为国内首个实现“AI生成-3D打印-万物3D云数据化”全链路闭环的科技企业，依托卢秉恒院士领衔的3D打印实验室和南峥博士主导的AI算法中心，已构建完备的技术护城河。此次融资标志着资本市场对“实体数字化+数字实体化”双轮驱动商业模式的深度认可。 来自第二人生元宇宙体验馆公众号 根据公司官网，第二人生创始团队从2013年开始致力于3D技术研发。服务过上百家地产企业VR实景项目，拥有当前全球最大全彩打印工厂。第二人生科技曾为2023年杭州亚运会和世界互联网大会提供服务，并凭借其3D打印技术获得CCTV1、CCTV4、CCTV13等媒体的关注与报道。 公司核心业务包括人宠手办、数字人、万物打印和照片生成宠物等。人宠手办通过全彩3D打印机将人或宠物的3D模型打印成迷你手办；数字人利用3D矩阵拍摄舱和自研合成系统，10分钟内即可制作数字人；万物打印通过照片将任何物品打印成手办；照片生成宠物则基于AI算法将照片转化为3D打印模型。 来自第二人生元宇宙体验馆公众号 来自第二人生元宇宙体验馆公众号 《哪吒2》的周边热潮也为“第二人生”提供了灵感。电影中哪吒的形象和故事元素，可以与3D打印技术相结合，创造出更具个性化的潮玩产品。例如，通过3D打印技术，消费者可以定制属于自己的哪吒手办，甚至将自己的形象与哪吒融合，创造出独一无二的潮玩作品。这种结合传统文化与现代科技的方式，不仅满足了消费者对个性化产品的需求，也为潮玩市场注入了新的活力 来自网络 此外，“第二人生”还计划通过线下门店和线上平台，进一步推广3D打印潮玩的概念。这种模式不仅让消费者能够更便捷地接触到3D打印技术，也为潮玩市场的多元化发展提供了新的思路。随着潮玩市场的不断扩大，越来越多的品牌开始探索与IP合作的可能性，而“第二人生”凭借其技术优势，有望在这一领域占据重要地位。

3D打印技术参考注意到，杭州市西湖区于2月14日举办2025年一季度重大项目集中推进暨重点招商项目集中签约活动，共有53个重点项目签约落地，涉及总投资84.2亿元。 其中，由浙大城市学院与之江实验室推出的3D打印轻量化卫星结构项目备受关注。该项目将研发全金属3D打印主体结构的卫星，抢占航天科技高地。 来自浙大城市学院官网 在技术原理与创新方面，项目依托轻质高强多孔金属材料，并结合人工智能设计优化结构。传统卫星零件需要通过车铣刨磨等复杂加工工艺，而3D打印技术则通过逐点逐线逐层“生长”的方式，实现复杂结构的一体化成型，显著降低了制造成本、缩短了生产周期，并能够满足个性化生产需求。 3D打印技术在卫星制造中的应用优势显著，不仅能够实现卫星结构的轻量化，提升航天器性能，还能解决传统制造工艺在复杂结构加工中的局限性，同时推动“设计-制造-服务”全链条技术创新。 来自浙大城市学院官网 根据浙大城市学院官网消息，在2024年11月举办的世界互联网大会乌镇峰会，之江实验室发布了“三体计算星座”计划及相关创新成果，其中3D打印实验卫星由汤慧萍教授团队与之江实验室合作研发。据悉，“三体计算星座”是之江实验室协同全球合作伙伴共同打造的天基智能计算基础设施，3D打印实验卫星是“三体计算星座”首发星座的一项技术创新，将在我国开创卫星研发和制造先河。 上为3D打印卫星主体结构中的多孔材料。除了浙大城市学院，参与该计划的机构还有中国科学院国家天文台、中国科学院空间科学中心、南京大学、香港大学、香港理工大学、北京师范大学、广西大学、可持续发展大数据国际研究中心以及多家国内领先的商业航天企业。 预计在2025年，“三体计算星座”将完成超50颗星的星座布局，其中首发星座一箭“12+1”颗卫星将于2025年一季度发射入轨。 注：本文内容综合来自浙大城市学院官网、杭州新闻中心。