得益于AI芯片计算能力突飞猛进式的发展，对散热的极限需求恰好击中了传统制造工艺的痛点，3D打印技术的优势得以被这一行业审视和放大。 基于此，与之相关的3D打印工艺、装备、材料以及设计软件，均在这近两年迎来了一波高速发展甚至突破，行业因此呈现出一番新的局面。 在下个月举办的TCT深圳3D打印展上，聚焦散热应用的一批上下游产品即将亮相，它们的特色有哪些，解决了什么问题，凭什么就能接得住呢？ 纯铜及铜合金——不止一家，不止一种路线 目前，纯铜及铜合金是当前关注度最高的3D打印的散热材料。 多家粉末企业围绕材料的纯度、球形度以及批次一致性进行了攻关，所使用的制粉工艺多有不同，主要包括VIGA、AMP、GHA等多种路线，因此各有特色。 威拉里在散热领域的特色产品为铜金属系列，其推出了纯铜、CuCrNb、CuCrZr、金刚石铜复合材料等多款材料。 其“3D打印用高性能铜合金粉末的制备及应用”项目，攻克了高端铜合金粉末在球形度、氧含量控制和流动性等关键技术难题，获得了2025年度有色金属工业科学技术奖。 在产能方面，威拉里四期项目规划的铜及铜合金产能达到了5000吨，将具备稳定的产品供应能力。 中体新材在铜金属方面推出了高纯Cu、CuCrZr和CuCrNb，有效解决了纯铜粉的易氧化问题，以及CuCrZr合金中的Zr成分稳定控制技术难题。 在粉末供应保障方面，中体新材粉末超级工厂建设项目已在今年年初开工，建成后将带来超过8000吨的产能，能够保障批量交付。 倍丰智能于2026年也具备了3D打印铜粉的供应能力，其铜粉末主要包括纯Cu、CuCrZr和CuCr0.5。 该公司的制粉工艺特色在于，其研发的气体热雾化工艺，瞬时温度可达3000℃，有效解决了Cr元素偏析和Zr元素烧损的问题，确保了粉末的高球形度和批次性能的一致性。根据其在TCT亚洲展的示例，该公司的铜粉年产量为1000吨。 有研增材面向散热及航空航天领域推出了低氧高流动性铜及铜合金粉末，且是该公司的特色产品之一，已经批量稳定供货。该公司目前还在山东建设新的粉末生产基地，将每年新增4580吨的产能。 亚洲新材料自2021年以来一直瞄准铜合金粉末发展，针对航空航天和散热领域推出了高导铜、铜金刚石复合材料、CuCr30以及CuCrZr等材料。 三种3D打印工艺，竞争散热场景应用 目前，3D打印技术用于散热场景应用的主流工艺为激光粉末床熔融（LPBF），但该工艺本身又分为红光和绿光路线。此外，粘结剂喷射工艺（BJ）在该场景下的应用可行性也在持续开拓。 希禾增材是首家开辟绿激光LPBF工艺路线的国内自主品牌，目前已建立起从核心光源、打印设备到工艺服务的完整能力。 采用绿激光3D打印纯铜，希禾增材可稳定3D打印0.1mm壁厚的纯铜薄壁，极限可达0.06mm；且能够以80μm的大层厚打印纯铜，极大提高了纯铜3D打印的效率。 希禾增材打印出行业首个满版纯铜光模块批产产品 在设备方面，希禾增材于近期发布了其第三代绿激光产品——XH-M350G-2HR，基于多项优化，新装备攻克了满版稳定制造的难题，可实现长时间、高一致性、高稳定性的纯铜连续打印。 目前，希禾增材展示了大量纯铜散热典型产品，如微通道液冷板、VC均热板、中空结构散热翅片、光模块壳体等，在行业内已经取得领先优势。 采用红外激光打印纯铜已经取得了广泛突破。在本届展会上，将会看到倍丰智能带来的突破。该公司在今年推出了打印纯铜的专用设备，采用其定制工艺和纯铜粉末，打印的纯铜构件导热系数达到了400W/(m·K)，已接近纯铜的理论极限。 此外，粘结剂喷射3D打印在散热领域也在崭露头角。 笔者注意到，易制科技在2026年展示了铜的BJ技术打印案例，并已攻克了纯铜高致密烧结的技术难关。该公司创始人表示，BJ技术在精细化、复杂结构特征，以及批量生产方面具有明显优势。目前，该公司已展示了毛细散热基板、TPMS晶格结构等新应用。 国产设计软件的重要代表 从TPMS晶格、薄壁、曲面到复杂流道，设计在3D打印散热应用中的重要性不言而喻。漫格科技开发的VoxelDance Design（VDD），正是当前典型的设计软件代表。 该软件使用隐式建模，通过参数控制结构尺寸、形态和空间分布，能够实现不同结构方案的快速创建和迭代，同时能够将传统上动辄几个G甚至更大的数据得到千倍级的压缩，极大提升了数据据流转下来和解析速度。 正是因为设计产品本身的先进性及稀缺性，漫格科技已和大量企业合作，设计了很多极具代表性的散热产品，有力助推了3D打印在散热领域的应用进程。 漫格科技和华曙高科合作的液冷板 除以上看点外，本届TCT深圳展还将举办热管理与电子制造论坛，相关论题覆盖了从设计、材料、工艺、设备到应用的整个环节。 END 散热产品的3D打印并非只有打印一个环节，粉末、工艺、设计以及装备都将影响产品最终能否得到应用。 对于产业链上下游企业来说，这无疑是一块“大蛋糕”，而从目前的参与者来说，行业已经有能力接得住本轮场景爆发。 但对于用户来说，产品体系越丰富，越能够找到最合适自己的方案。尤其当散热需求从展台转向量产订单时，考验的将不单单是产品本身。在即将到来的TCT深圳上，用户又会提出哪些制造挑战呢？ 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#TCT深圳展 #3D打印 #液冷 #散热

我们在很多产品上都可以看到一条软软的硅胶，如电动牙刷头中部的软胶、智能手表防水接口里的密封胶等，它们通常是液态硅胶。 这种材料手感好、防水密封性强，应用也越来越广。但它也有一个让工厂很头疼的特点：产品本身的材料用量少，成型过程非常难控制，量产稳定性差。 这是由材料的特殊性和传统模具设计不能良好匹配所致，但这一难题终于被3D打印克服——毅速激光通过对模具冷却水路、冷流道进行优化设计，并采用3D打印一体化制造，成功克服微量级硅胶产品的稳定量产难题，并成功用于电动牙刷密封硅胶的量产。 液态硅胶的量产难题 液态硅胶是一种由双组份加热固化的材料，在常温混合时认可流动，一旦升温便迅速交联固化。 这就对模具提出了高要求——输送液态组分的流道要保持低温（通常 15~30 ℃），不能让材料提前凝固；用于成型的型腔要达到高温（150~190 ℃），几秒内就要成型。因此，一套模具就要做到冷热分离。 但传统加工技术很难实现严格的冷热隔开。 首先是冷却水路的加工。传统模具采用机械技工，水路只能走直线，难以贴合封胶面与浇口区，流道区边角与中心存在温差，多腔之间温度不一致，直接表现为腔间重量波动、调机困难。 其次是冷却隔离手段。常见方法是使用钛合金隔热片隔离冷热区，但钛合金导热系数虽低却并非绝热。连续生产时冷区被持续“焐热”，靠近模具一侧的流道段温升，浇口出现残胶凝结，清胶频率随之上升。 第三是密封界面多。冷热交界处密封圈数量多，长期处于高温高压与 液态硅胶高流动性环境下，易老化、溢胶、泄漏，冷却水与硅胶互窜的风险同时存在。 这就导致在连续生产时容易出现很多问题。如浇口处容易结胶、堵胶；流道中液态硅胶在近端和远端的流动阻力不同，直接影响产品材料量；此外，由于硅胶是直接成型在塑料等材质的嵌件上的，会将产品的对应部分放入模具中，该嵌件在高温腔中易变形，从而与模具之间出现缝隙，导致溢胶。 3D打印冷流道技术，让模具实现冷热完全隔离 毅速激光为解决在一套模具中将冷热完全隔开的难题，开发出了随形水路冷流道设计与3D打印一体化制造方案，同时使用新的隔热介质。 其关键之处在于，在模具流道周围布置随形水路，该水路与流道更贴近且能随流道走向而变化，与传统的机加工直型水路相比，该方案可确保整条流道区温度更均匀，能有效防止液态硅胶预先发生反应。 毅速随形水路冷流道与传统冷流道 3D打印能够一体制造出包含流道与随形水路的模具部件，相比传统方案，大量减少了配合面和密封圈的使用数量，使冷却水与硅胶的泄露风险大幅降低。 此外，相比此前使用钛合金隔热介质，毅速激光采用了非金属材质，从机理上却断了型腔高温向冷区的传递。在连续生产中，浇口不易结胶和堵胶。 微量级液态硅胶产品零废料稳定量产 毅速激光开发的这套模具方案被用于电动牙刷刷头处的防水硅胶成型。 该产品采用八腔模具和四条冷流道，每个冷嘴经子流道为两腔输送材料，四个冷嘴为对称布置。进胶控制采用时序阀针，可补偿远端和近端的流动阻力差，让8个腔的进料量一致。 从设计图可以看出，冷流道周围布置了随形水路，其环绕流道分布，无法使用机加手段加工。 对于电动牙刷刷头处的硅胶来说，单件硅胶产品的体积仅0.28cm³，用胶量极少，还要一模8腔，流道内极易出现堵胶，腔间的材料量控制也非常困难。 但毅速激光的这套方案确保了液态硅胶精准注入，不仅使8腔的进料量高度一致，使嵌件的包胶厚度与密封性保持稳定；且流道零废料、浇口不易结胶，这就使清胶和停机的频次大幅降低。此外，该方案所使用的密封件也大量减少，漏胶与漏水的风险也同步降低。 这套方案不仅能用于电动牙刷头硅胶零件的成型，它实际上应对的是一种典型的应用场景——小注射量 + 多腔 + 嵌件 + 高密封要求，如消费电子防水结构件、医疗导管与密封件、汽车电子密封件等都面临同样的模具困境。 金属3D打印的意义在于，让流道系统从“标准件拼装”走向“按零件定制”；对液态硅胶零件的精密成型而言，毅速激光开发的这套方案接下来几年值得关注。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

S弯管是航空航天领域的典型复杂结构，这是因为其壁厚小、曲率复杂、具有高长径比，在金属3D打印中极易发生累积变形。国内头部的航空航天3D打印服务商，曾一度将其作为重要难题进行攻克。 而随着越来越多的“普通3D打印企业”已可以承接商业航天制造服务，又该如何保证此类复杂结构的最终尺寸呢？是增加支撑来防止变形吗？ 笔者注意到，漫格科技提出了一套“预打印件+扫描+变形分析+几何补偿“的方案。 基于VoxelDance Engineering（VDE）软件仿真补偿后的首次打印，就达到了用户预期要求，成功将S弯管整体打印变形量，由局部接近±0.5mm，降低至0.1mm以内。 与添加支撑相比，该方案更适合此类部件的多件、中小批量以及大批量交付。单零件的后处理时间能够节省了小时，涉及成本约7000元。 复杂曲率下的变形挑战 该S弯管的外形尺寸为82×122×264mm，空间曲率在较大的高度范围内连续变化，而且壁厚薄，这就导致零件的刚性整体偏低。在打印过程中极易出现热应力变形，难以保证制造精度。 实际打印的结果也确实如此，对首次打印的零件进行三维扫描后发现，弯管出现明显的几何变形，局部尺寸偏差达到了0.5mm。而且，管路的变形还不是单方向偏移，零件在不同区域同时出现了正向和负向的尺寸偏差，管口与曲率变化剧烈的位置变形最明显。 目前金属3D打印的应用正在趋近于免支撑和少支撑，以此能够大量减少后处理工作和相关支出。但这实际上是建立在保证制造质量和精度之上的。 就S弯管来说，内部贯通的流道既不方便添加支撑，后续也难以去除，进行几何补偿对高精度3D打印来说将是更好的解决方案。 VDE扫描变形补偿 工程师基于扫描得到的实际偏差数据，开始采用漫格仿真软件VoxelDance Engineering（VDE）对弯管进行变形补偿。 经过补偿的模型在打印前看起来已经发生了一定程度的预变形，但在实际制造过程中，这部分预设偏差会与打印产生的变形相互抵消，使最终零件更加接近目标几何结构。 这样一来，真实制造数据不再只是用于打印后的质量检测，而是直接参与下一轮制造决策。 采用补偿模型完成打印后，再次通过三维扫描验证零件尺寸。结果显示，弯管整体打印变形量控制在0.1mm以内，补偿后的首次打印即达到了预期效果。 补偿前后扫描变形偏差 更高精度，更低制造成本 精度改善只是结果的一部分。由于变形补偿承担了部分尺寸控制任务，该方案避免了常规的加支撑来防止变形操作，进而避免了后续处理工作，同时减少了材料浪费和其他支出。 对于航空航天薄壁管路而言，零支撑或少支撑往往是制造目标，但由此带来的变形控制问题却不能回避。与其通过增加支撑限制变形，不如在打印前理解变形、提前补偿变形。 VDE将打印后的扫描结果转化为下一次制造的输入，通过变形分析与反向补偿，让复杂薄壁结构在减少支撑和后处理的同时，获得更可控的最终尺寸。 本案例最终将整体变形量控制在0.1mm以内，节省约6小时的后处理时间和7000元综合成本，并在补偿后首次打印就达到了预期要求。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

2026年Formnext深圳3D打印展于昨日开幕。在与多家品牌交流之际，汉邦激光的一组数据极为引人注意——该公司用于具身机器人行业的金属3D打印机装机量已突破120台，用于新能源汽车行业的装机量突破50台。 在近期央视播出的《3D打印设备打出新未来》节目中，汉邦激光董事长刘建业表示，“在一年左右的时间里，很多客户在具身机器人的3D打印业务有爆发式增长，权重从不到5%涨到了20%-40%”。这从侧面印证了汉邦激光在机器人行业的应用突破。 汉邦激光机器人行业应用展示案例 汉邦激光在现场展示了人形机器人的右小腿的传统加工原始件与金属3D打印对比件。 该零件在结构上进行了随形散热通道一体化和拓扑优化设计，同时集成了轴承安装位与线束卡槽，产品尺寸79×334×80mm，在汉邦激光HBD P400机型上采用铝合金3D打印，最终零件重量仅0.667kg，减重40%，受力分布更均匀。 对于机器人应用来说，该设计体现了集成化设计的特点，不仅大量减少零件组成，减轻重量，还会减少组装步骤，减少磨损，提升机器人的整体性能。 汉邦激光展示的另一应用为具身机器人mini髋转前支撑。该零件尺寸为84×81×85mm，汉邦激光强调它进行了满版3D打印，这让笔者对机器人行业的批量应用充满了想象。 该零件的设计同样体现了3D打印的制造特点，其融合了仿生晶格和拓扑优化结构，采用高强铝合金制造，单件重量仅107g，减重超40%，在满足刚度、强度指标的前提下有效降低了髋关节转动惯量。此类复杂的零件采用3D打印制造具有极高的制造效率，能够明显降低机器人企业的迭代周期。 汉邦激光批量3D打印主力机型 在制造设备上，HBD P400已成为汉邦激光面向批量制造的主要机型，持续迭代，实现了多项重大升级。 首先是光束整形技术的搭载。汉邦激光是国内首批推出该技术的金属3D打印企业，其自研的“光驰Ⅱ”技术，能够实现高斯光与整形光的智能、动态、无缝切换，既能仅使用高斯光或整形光斑，也可以两种光斑灵活切换，从而解决了光束整形金属3D打印的效率与质量平衡难题。 此外，汉邦激光为光束整形技术还开发了大层厚制造工艺，能够以100–300μm的粉末厚度进行高效打印。笔者认为这是充分利用光束整形技术的重要突破，制造效率的提升，将极大提高用户使用金属3D打印的体验。 其次，汉邦激光多年来与客户深度合作，以HBD P400为基础，开发了产线级的自动化方案。 这里的要点不仅仅是产线，还包括厂商与用户的合作。 在近期的央视栏目报道中，工信部装备工业发展中心主任瞿国春表示，“这一轮工业级3D打印增长有一个标志性的变化，设备不再是按单台零散进入工厂做样品、打原型，而是直接按整套产线落地投产，正在变成企业量产环节里的标准配置。” 无论对机器人还是汽车，3D打印技术的规模化应用已经到达临界点，而在一些成熟行业，这已经成为常态。 自动化产线的的出现极大提高了多设备共同生产过程中的运作效率，人工的干预更多出现在屏幕后面。 以汉邦激光HBD P400为例，它采用集中式的粉末管理系统，可同时服务多台设备，自动向设备输送粉末，并能自动完成粉末筛分和回收，全程几乎不需要人工参与，这在十年前还是演示动画中的画面。 此外，整条自动化产线还配备了HBD AMES X智能管理系统，能实现金属3D打印全流程数据管理，实时记录并追溯打印参数、设备状态、质量数据，将产线生产从“黑箱”变为“全景可视”。 对于机器人、汽车行业来说，企业对3D打印技术的应用已经超越原型，开始进行开拓性的应用，如结构的一体化、拓扑化设计，轻量化与强度的平衡，强度与散热的集成等——这也是对3D打印技术应用质的改变。 随着更多行业应用的火热，金属3D打印行业将因此受益而进一步增长。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

在今年6月初于北京举办的智源大会上，多家具身智能与人形机器人企业现场展示了产品。 笔者细细查看和咨询有没有3D打印技术的应用，结果真有意外发现——某公司的一台机器人包含大量复合材料零件，关键是，这些黑色零件具有明显的3D打印特征——包括层纹、粉末、结构等。 因该公司并未从官方的角度表达这一信息，接下来我们仅针对所公开展示的零件特征进行技术探讨。 3D打印复合材料仿生零件超20件 该公司在现场展示了两种类型的机器人，均大量包含此类零件。但从外观不易判断是碳纤维增强还是玻纤增强。 其中，全尺寸通用人形机器人的用量最多。包括头部外壳、胸腔笼体、颈部连接基座、髋部仿生骨盆、双臂包覆结构、手掌外壳、大腿外侧护板、小腿侧边加强壳体，均具有明显的3D打印特征，粗略估计总量超过20件。 在产品结构方面，机器人以金属充当骨架，以纤维复合材料充当壳体，涉及大量镂空、仿生特征，尤其以颅腔镂空外壳、躯干笼体和仿生骨盆的特征最为突出。 镂空结构能在考虑纤维复合材料强度的情况下，减轻零件重量，同时兼顾散热、布线以及负载；仿生结构则能使外形更加拟人化，贴合生物力学传导路径。 具有粉床打印的特征 这两种结构的结合，能在保持结构强度的同时减轻机器人的重量，而3D打印能一次性就能够实现多种性能指标，高度适合人形机器人轻量化壳体的制造需求。 可选择的3D打印工艺与材料 遗憾的是，现场的交流中未能明确获得具体的3D打印工艺信息，但从可实现手段来说，目前主要有SLS激光烧结、多射流熔融MJF工艺以及挤出三大3D打印类型。这又涉及到短切纤维增强和连续纤维增强两种路线。 ➡️ 粉床3D打印工艺 SLS和MJF如今已经是非常成熟的高性能复合材料3D打印工艺，常用的材料包括短切碳纤维增强PA、PEEK等。 出身清华x-lab的方醍技术，于2025年推出了“碳纤维+聚苯硫醚（PPS）”体系，它与马斯克所主张的PEEK相比，同样具备优异的强度、耐磨性和耐腐蚀性。但该材料体系更具性价比，适合用于人形机器人关节和传动系统。 方醍技术SLS激光烧结的“碳纤维+聚苯硫醚（PPS）” ➡️ 挤出3D打印工艺 对于挤出3D打印工艺，目前有短切碳纤维增强丝材打印和连续纤维丝材打印，前者的代表产品如Raise3D的E2CF等，可以打印碳纤维增强PA等高性能材料。 连续碳纤维3D打印的门槛目前仍非常高，典型的代表企业之一为协同高科。它使用尼龙/PEEK等高性能材料作为打印基材，采用双喷头分别打印基材和连续纤维预浸丝，所制造的零件能承受高强度反复冲击而不脆断或塑性变形。 协同高科连续纤维3D打印机 连续纤维3D打印因纤维铺设具有方向性，打印出来的零件就具有各向异性。这种性能特点决定了应如何使用这项技术，例如它可以实现强度或刚度的方向性定制。 机器人零件特征 相比连续纤维3D打印技术，SLS激光烧结或MJF粘结剂喷射工艺，它们能实现零件各向同性打印，而且制造效率满足批量制造的场景需求。 对于像单台机器人上面数十个复杂结构，粉床技术更有优势，但通过具体的零件图对比，似乎两种技术都有使用。 机器人行业应用3D打印的发展变化 根据多年来的观察，机器人行业对3D打印技术的应用思路正在转变。 此前，终端用户仅仅是用该工艺制造机器人的外壳，前年举办的北京机器人展，几乎没有一家用户表示用3D打印制造过关键部件。 但随着机器人马拉松、格斗、射箭等一系列赛事的举办，机器人的研发迭代速度明显加快，对轻量化、一体化的要求也越来越高，3D打印正被机器人行业重新审视。 至少，参加今年马拉松比赛的几位选手就用上了金属3D打印部件；铂力特也官宣过，从去年开始为机器人领域领先企业优必选提供全流程的金属增材制造解决方案。 铂力特还在今年TCT亚洲展期间展示了采用20台激光器的装备制造满版机器人上臂壳体零件的过程，这是否是在暗示已经实现批量应用，想象空间很大。 此外，使用3D打印弹性晶格用作机器人仿生肌肉应用，也随着相关细分赛道的加速发展而显示出广阔的市场前景。而本文所展示的单台机器人身上出现大量的碳纤维3D打印部件，同样预示着该领域的应用现状正在发生改变。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#机器人 #3D打印

澳大利亚皇家墨尔本理工大学增材制造技术中心（RMIT ），近日展示了一款金属3D打印的新型晶格结构，与我们以往对此类结构的认知完全不同，它能够在多个方向伸缩。 该中心已就这项发明提交了专利，目前处于申请中的状态，完整的说明书和权利要求也尚未公开，但发明者已就相关质疑进行了简短讨论。 ➡️ 金属3D打印晶格从固定到可变形 工程中常用的金属3D打印晶格结构包括体心立方、面心立方或螺旋曲面结构，它们通常被集成在结构中用于减重、散热或缓冲。组成晶格的支柱长度、角度、连接方式都是“锁死”的，拓扑形态通常固定、无法变形。 这种设计的优势是突出轻量化、高比强度或比表面积，但代价是功能单一，设计成什么样就只能干什么用。 而RMIT这项最新的发明，将可伸缩的概念引入了支柱晶格，在两个方向都可以伸缩。这种很新型的结构被介绍为可以在不牺牲强度的前提下进行伸长、压缩以及重复配置。 这意味着同一个晶格结构可以根据外部载荷或功能需求改变自身的结构，让晶格结构从被动承载转变为主动适应，对于一些未来应用似乎很有吸引力。 例如，在航空航天领域它可以用于制造可变形机翼结构、可展开的天线；在太空领域，它为制造可折叠、可展开的大型桁架带来了新设计思路；此外，RMIT还指出它在生物仿生植入物、建筑结构、机器人等领域也用应用场景。 ➡️ 引发“强烈”学术讨论 针对该结构的介绍也仅限于此。很多专家学者在惊讶3D打印晶格竟然还能这样“玩”的同时也提出质疑。 而回复相关质疑的，正是RMIT团队的研究员Jordan Noronha，他曾经采用3D打印制造出一种TiC4多拓朴结构的轻质、高强机械超材料，一度引发行业内外关注。 图中为马前教授及Jordan Noronha研究员 伯明翰大学先进材料加工教授Moataz Attallah提出了第一个专业问题，“这个想法很不错，但如何与拉胀结构进行比较？伸缩特性可能导致轴向错位，从而损害结构完整性”。 拉胀结构的重要特征是负泊松比，是近年来3D打印功能性超材料的研究热点。这种结构在受拉伸时横向膨胀，受压缩时横向收缩，这种特性使其在能量吸收和抗冲击等方面很有优势。 来自江苏科技大学的一项关于负泊松比结构研究 而RMIT可伸缩晶格与拉胀结构在变形特点上很相似，Jordan Noronha的回应也很坦诚，他表示尚没有对拉胀结构进行对比，但他们已经开发了一种锁定结构来解决错位问题，支柱在达到所需的长度后能够固定，从而提供刚度。 埃克塞特大学Ken Evans教授的评论更为直接，他表示很难看出这种结构如何保持强度，以及为什么只能在两个方向实现收缩。 Jordan Noronha回复到，强度问题可以通过锁定结构解决；而支柱晶格可以实现三个方向伸缩，并根据具体区域改变伸缩长度，当前展示的只是特定构型。这就意味着可伸缩晶格可以单独设计伸缩方向、伸缩量，从而实现功能复杂的整体形状变化。 从事冶金与材料工程的工程师Adem Korkmaz提出了工程化的问题，伸缩区域的应力集中和局部刚度变化是如何处理的？对重量-刚度平衡有什么影响？ Jordan Noronha表示，为解决应力集中问题，他们在伸缩节段之间的台阶变化处进行了支柱内部增强，或大混合半径变化的过渡方式。这些设计仍在优化中，但只要结构锁定，强度会非常高 RMIT支柱内部增强方式研究 根据笔者对该团队晶格结构研究的跟踪，他们将历年来的研究成果集成在了该新型结构中，上述提到的设计方式已经在此前的论文中体现过。 在主流学术界集中在3D打印实体支柱晶格的性能时，RMIT多年来在晶格结构创新设计方面独树一帜，尤其擅长中空支柱晶格的各类型设计及对应的力学性能研究。 其实RMIT展示的这种结构是不是已经解决了所有问题并不重要，它更多的是带给我们一些思考，那些被认为已经固定下来的结构形式仍有很多探索空间。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#晶格结构 #3D打印

气动塞或者叫做气动尖锥式发动机，是当前3D打印技术制造的热点之一。 这是因为它代表了航天发动机的下一代研究方向，但其被提出已经有70年历史。因为形状复杂，过去采用传统技术难以制造，以至于到3D打印技术开始普及之后，才再次引起了一些新兴商业航天企业的兴趣。 该类型发动机目前的研究重点涉及喷嘴设计，3D打印材料、工艺和后处理技术，来应对高热量和机械强度的极端要求。 3D打印制造气动尖锥发动机的设计挑战 该类型的发动机依然需要“再生冷却”机制，然而实际情况是，气动尖锥产生的热量非常高，仅靠传统的再生冷却策略无法满足系统层面的需求。 两家欧洲公司——Pangea Aerospace和Aenium Engineering此前曾开发了采用液氧和液态甲烷作为燃料的3D打印气动尖锥发动机。 他们利用环形气动尖锥特有的双层壁结构，将冷却系统分为两个回路。尖锥的尖端部分，即所谓的塞子或尖锥，采用液氧冷却，而外壳则采用液态甲烷冷却。这样一来，气动尖锥的传统缺点就变成了优势。同时，他们还开创了一种新的通道设计方法。 Pangea采用了逐点优化方法，通道形状更接近自然变化。冷却剂性能的急剧变化要求通道形状也必须有同样剧烈变化，以避免材料过冷或过热。新设计能够将复杂的冷却问题分解成许多微小的部分，并对每个部分进行优化，实现最高效率。这基本意味着在每个部分都尽可能接近材料的最高工作温度。 外壳的加工内表面，可见冷却通道 优化过程必须多次迭代，通过在方程中引入粗糙度和曲率，进一步探索无限的设计自由度。由于几何形状和冷却剂流动方向的限制，传统通道的曲率会对气动尖锥发动机会产生不利影响。 为了减轻这种影响，Pangea在另一个平面上引入了螺旋状的人工曲率，通道的螺旋形状通过离心作用迫使冷却剂紧贴壁面，从而进一步提高了传热效率。 3D打印的表面粗糙度是影响传热和压降的重要因素，但粗糙度对于提高关键区域的传热至关重要。制造商在构建过程中调整了相关参数，并通过增大关键区域的悬垂角度来利用增材制造结构本身固有的粗糙度变化。 气动尖锥发动机的外壳 除了结构复杂之外，气动尖锥的热管理也极具挑战性。该结构包含两个燃烧室表面，这两个表面都暴露在高温气体中，需要用等量的推进剂进行冷却。这就要求开发一套复杂的内部歧管和冷却通道系统。这些通道具有不同的方向和横截面，并以传统减材制造工艺无法实现的方式交错分布在结构中。 3D打印后处理挑战 增材制造在设计具有整体特征的单件零件时面临的最大挑战之一，是如何清除无法接触到的通道内部的残留粉末，例如冷却通道和衬里、进出气歧管、传感器端口。 同时，在机械加工、抛光和防腐蚀后处理过程中产生的切屑、毛刺和废料也必须清除；如果不清除，它们可能会造成损害，甚至导致发动机在点火过程中失效。此外，清洁过程本身也不能污染发动机或带来腐蚀风险。 考虑到气动尖锥发动机固有的几何复杂性及其极其复杂的冷却通道，要以简单、高效、经济且可行的方式实现这一目标绝非易事。 以本文展示的发动机为例，为了确保发动机内不残留任何碎屑，开发团队在结构中集成了多个粉末去除开口，为外壳和插头设计了一套特殊的排气通道和端口系统，尽可能的减少操作次数。 这些设计从制造过程的开始到结束都贯穿始终，这证明，如果从一开始就正确地采用增材制造设计方法，即使是最具挑战性的项目也可以通过实施相对简单的操作来实现。 另一个具有挑战性的领域是悬垂表面的可打印性及其与表面粗糙度的关系。以火箭发动机最重要的部件之一——内衬为例，它能确保高温气体侧和冷却剂侧之间进行有效的热交换，防止结构材料熔化。 而这一切的前提是内衬的最终尺寸和表面粗糙度必须满足极其严格的要求。这些设计限制需要推进（功能）部门、设计部门、结构分析部门和制造部门之间协作进行多次迭代，最终才能形成可以进行打印的设计。 END 增材制造是一种相对较新且先进的制造技术，它有其自身独特的优点、缺点和后处理要求。对于气动尖锥这样的高复杂度产品，3D打印将原本由成百上千个零件组装而成的复杂结构转变成一到两个部件，不仅简化了发动机的装配和连接，降低了人力成本，还极大提升了产品性能。 此外，随着AI技术的发展，人功智能技术已经被引入到气动尖锥发动机的设计流程中，借助3D打印极高的复杂设计自由度，该类型发动机正在迎来新的研发热潮。 注：本文由3D打印技术参考创作。#发动机 #3D打印 #铜合金 #后处理

作为卫星领域3D打印规模化应用的一个案例，全球卫星通信领域的知名企业MDA Space，选择了3D打印服务商Burloak为其Telesat Lightspeed星座提供超过5万个金属3D打印Ka波段天线。而在去年，我国也发布过4.5亿元的3D打印卫星星座项目。可见，3D打印技术正在加速融入到下一代卫星星座制造中。 3D打印能够提供更轻、更复杂、生产速度更快的零部件来彻底改变航空航天领域。对于该技术的应用并不停留在实验或原型开发阶段，而是已经成为航天关键零件生产的关键组成部分。这一转变的驱动力源于对高性能、轻量化组件日益增长的需求，以及卫星制造速度的加快，尤其是在近地轨道（LEO）大型卫星星座方面。 本期内容所展示的案例来自加拿大金属增材制造制造商Burloak Technologies公司。他们与航天企业深度合作，证明金属3D打印的零件能够满足航天飞行的要求，其强度、耐用性和精度不仅不输传统机械加工的零件，甚至性能更好。 Burloak开发了先进的内部后处理解决方案，包括热处理、热等静压 (HIP) 和表面精加工技术，这使其能够在金属3D打印航天应用领域持续保持领先。 3D打印最大的优势之一，在于能够制造出传统方法无法实现或成本过高的复杂几何形状。这显著推动了射频零件的发展，如图1所示，通过设计具有优化内部结构的复杂波导和天线组件，不仅提高了信号完整性，还减轻了重量，这对于用户来说具有极大吸引力。如图7的复杂管道接头，就是通常3D打印一次性生产出来的，它不仅简洁，而且传统加工技术几乎无法实现。 3D打印技术的另一优势是可以缩短交付周期。在传统的卫星制造模式中，每颗卫星都是定制的高价值资产，但如今的大规模卫星星座建造计划则是另一番局面。就像Telesat的Lightspeed、SpaceX的Starlink以及亚马逊的Kuiper等项目，都需要生产几百、几千甚至上万颗卫星，这就要求制造商在保证质量的前提下，找到更快速的规模化生产方法。 3D打印在这一转型过程中发挥了关键作用，它能够按需制造高性能零件，从而降低对冗长复杂供应链的依赖。通过省去模具和减少装配环节，增材制造能将生产周期从数月缩短至数周，显著加快了产品上市速度。如图2 ，就显示了从3D打印到后处理的工作流程。多年来，金属3D打印技术一直被认为很有前景但质量不好保证，但这种印象正在快速改变。

3D打印技术参考注意到，汉邦激光近日展示了一款超薄的铜合金均热板，整体厚度为1.2mm，通水测试显示稳定无渗漏。 本文内容不仅关注这款样品的结构和材料特征，笔者还进一步查找了实际应用中的均热板厚度，以及具体应用产品，来判断汉邦激光产品的实用性。 视频演示中，均热板包含多层，内部上下内表面均含有毛细结构，中间添加支撑细柱。其中外壳厚度为0.41mm，毛细结构为0.11mm，支撑支柱为0.2mm。 笔者查询发现，实际应用中的均热板的主要组成部分就包括外壳、毛细结构和支撑柱。 ➡️ 外壳的作用 外壳作为导热的界面，也提供结构基础，因此要兼顾强度和导热性。 汉邦激光打印的这款铜均热板，从外观可以看出不仅轻薄、光滑，这意味着它或可以直接接触热源； 而且汉邦也指出样件的致密度很高，超过了99.95%，这可以保障液体不渗漏，以及结构的机械强度。 ➡️ 毛细结构的作用 笔者查询到，均热板中的毛细结构作用非常重要。它利用毛细力驱动冷却介质从低温区泵回高温区，实现循环。 传统上这种结构的制造依赖铜粉烧结、多层铜网、或者沟槽，可以看出工艺过程比较复杂， 而3D打印则能一步成型。 通过汉邦激光的演示可以看到，打印出的毛细结构高度为0.11mm。实际上，3D打印可以通过参数调节，来“塑造”这种毛细结构。 ➡️ 支撑柱的作用 本以为支撑柱是为了实现3D打印顺利成型，但实则不然。 这些结构分布在两层壳体之间，它为真空腔体提供支撑作用，防止被大气压挤压变形，而且还能起到辅助冷却介质回流的作用。 ➡️ 关于均热板的厚度 因为此前看到的3D打印均热板报道多是在1mm以下，因此对汉邦激光展示1.2mm厚度的产品有些疑惑。因此进一步查阅了更多资料，确实有重要发现——均热板的厚度范围比较广泛。 例如，1mm以下的超薄型可以用于智能手机、平板、超薄笔记本；1mm-2mm的中等厚度型可以用于笔记本电脑、游戏本、CPU/GPU；2mm以上的常规型可以用于高性能PC、服务器、工业设备。 对于汉邦激光展示的这款均热板而言，在1.2mm的整体厚度下，有支撑柱和足够厚度的铜外壳，使其在轻薄的同时腔体结构强度也足够。该公司也指出，产品的导热系数在370W/(m·K)以上，且兼顾轻量化和可靠性。 所以，3D打印均热板就不用死磕厚度了嘛，应该跟传统工艺对比设计的复杂性、一步成型的效率，当然如果成本再低一些就更有吸引力。 此外，3D打印的均热板能否满足散热行业的要求还没有更多爆料，例如粗糙表面会不会带来接触问题，粉末残留问题、密封口的处理问题等等。以及，解决这些问题是否需要高精度3D打印等。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#均热板 #3D打印

3D打印技术参考注意到，尼康SLM Solutions与德国国防客户合作，探讨了如何使用3D打印制造出轻量化的防护结构的问题。 他们设计了24种晶格夹层板，分别进行了破坏性测试，来确定哪种结构的动能吸收效果最好。 在确定最佳结构后，他们将再引入高强度材料，与之前的最佳结构相结合，进一步提升防护性能。 ➡️ 减轻重量和提升防护 尼康SLM Solutions指出，他们在国防市场中看到了两大需求——柔性制造和轻量化结构。 对于柔性制造而言，它是指能够在不同产品之间快速低成本的自由切换，灵活适应多类型产品的制造需求。这一点非常契合3D打印技术的制造特征。 而对于轻量化的防护结构而言却并不简单。对于国防用户来说，所面对的是高速冲击性，具有高能量吸收能力的防护装甲，并非随便往里面塞个晶格就能满足要求的。 这也是合作双方测试24种结构的原因。所涉及的机构有菱形、棱柱体或类网格结构等；单元结构的厚度也存在差异，即可以是均一厚度，也可以是梯度厚度。 ➡️集成载荷分散功能 笔者在介绍中留意到一个特别的说辞——集成载荷分散功能。 细查发现，它是指当装甲车辆受到冲击时，通过特殊设计的内部结构，将集中在某个点的巨大能量迅速分散到更大的面积或整个结构上。 这种效果恰好能够体现特殊三维结构的力学特性。这些几何结构本身就能把垂直方向的冲击力，转化为结构单元的拉伸、压缩、弯曲或扭转力，从而把力分散到多个支撑面上。此外，晶格密度设置为梯度效果，也可以引导能量按照设计好的路径传递和扩散，避免应力集中。 尼康SLM Solutions使用其12激光的NXG XII 600一次就打印完成了这24种设计。虽然并没有测试板材具体的尺寸数据，从图片中可以预测应该在30cm左右。随后研究人员对这些防护板进行了爆炸性测试，从中确定最优的结构。 ➡️从国防到汽车应用 如果说国防和航空航天距离大多数人太远，那么汽车应用就与大多数相关。 笔者在此前介绍过，已经有研究开始探索将3D打印的晶格用在汽车防撞结构上。研究人员采用钢材，将螺旋晶格填充其中，借助冲击下晶格的扭转作用来吸收能量。 它的特别之处就在于能够实现自适应扭转。研究人员之处，当前的绝大多数防护材料都是静态的，无法适应不断变化的环境。而螺旋晶格的引入，可以根据装机类型和严重程度自行调整和改变自身特性，来减轻撞击影响。 结果表明，他们所开发的结构具有提供多种防护能力的潜力，从刚性屏蔽到柔性能量吸收均可实现。 ➡️ 晶格结构的两种形式 晶格结构的性质取决于单元的几何形状、密度、尺寸、维度和排列方式。根据拓扑结构，它们可以分为基于支柱和基于表面两大类。 支柱晶格由支柱和节点组成。根据设计目标又可以分为仿生结构和工程结构。 仿生结构是在模拟生物系统和自然构造，如Voronoi结构、Kelvin单元、金刚石结构、菱形结构和八面体结构等；工程结构优先考虑力学性能的优化，而非模仿自然结构，如体心立方结构、简单立方结构、八面体梯形结构、六方结构、立方八面体结构和截角八面体结构。 表面晶格结构是由预定义的表面或几何形状生成，被大家所熟知的就是TPMS晶格，也就是三重周期极小曲面结构。此类晶格的设计目标是贴合表面轮廓、优化材料分布和力学性能。 TPMS晶格属于是仿生设计，它们模拟了生物系统中自然存在的几何形状，如骨小梁、生物膜等。笔者查询到，这些曲面能够用极少的材料保持很高的结构效率，从而实现轻量化和高比刚度。 讨论 从这些介绍就可以看出，不同的晶格结构类型在性能表现方面差异巨大，具体表现在机械强度、能量吸收、散热和生物相容性上的不同。所以，不同的应用领域，选择的晶格类型可能存在很大不同。 而在晶格结构生成方面，笔者注意到，漫格科技的软件在处理TPMS曲面晶格、支柱晶格方面具有显著优势，不仅能够高效设计，而且具有高速的处理能力。 此外对于应用来说，像尼康SLM Solutions这样的头部金属3D打印企业，仍然需要针对具体行业进行大量测试。因此我们能够得出结论，晶格结构的高效利用是一门学问，需要细致的研究。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#晶格结构 #3D打印 #点阵结构