达索系统携手法国设计师Patrick Jouin于近日推出了一款基于3DEXPERIENCE平台开发的3D打印座椅。该项目代表了双方为期四年的合作，旨在展示将人工智能虚拟孪生与材料效率原则相结合的全新设计流程。 这把椅子重3.9公斤，最高可承重100公斤。它采用仿生学设计的格子结构，尤其模仿了人体的骨骼密度和关节结构。这种设计使得椅子可以3D打印成平放折叠状态，无需组装。 生成式设计利用算法驱动的设计空间探索，能够同时优化美学和结构性能。工作流程从SOLIDWORKS演变至更先进的CATIA 3DEXPERIENCE平台，得益于基于标准的互操作性方法，允许在两个系统之间实现无缝数据交换。通过应用仿生算法和拓扑优化，团队生成了超越传统设计约束的高度复杂有机几何体。他们的目标是打造一款轻巧的折叠椅，在保持结构完整性和性能的同时最大限度地减少材料使用。 其开发得益于CATIA的强大功能以及结合SIMULIA的MODSIM方法。在拓扑优化之后，团队在统一的数据模型和用户体验中不断迭代，将建模和仿真相结合，以优化细节、改善应力点、减轻重量、增强强度并最大限度地减少材料使用。 最终设计出一把重量略高于3公斤、可进行30处折叠的椅子，展现了数字工程和跨学科协作如何提供受自然原理启发的可持续高性能解决方案。这种方法弥合了设计师和仿真分析师之间的差距，从而能够更快、更早地确定最佳设计方案。 通过将仿真直接嵌入到设计工作流程中，工程师可以准确预测产品行为，加速创新，同时降低后期故障、返工和不确定性的风险。平面3D打印显著减少了打印时间和材料消耗。生命周期评估证实，通过优化的增材制造技术，材料使用量和碳足迹均有所减少。

截至2025年上半年，发表于Science、Nature正刊与3D打印技术相关的研究为8篇，有中国高校或中国学者发表的研究多达6篇。分别聚焦金属3D打印工艺1篇、可循环聚合物3D打印材料2篇、先进3D打印结构2篇以及先进应用3篇。本期，3D打印技术参考带大家回顾这些突破性进展。 　1. 聚焦先进结构，中国学者一作 2025年3D打印技术领域第1篇Science文章于1月17日发表。来自加州理工大学的博士后、中国学者周文杰，发表了一篇题为“3D polycatenated architected materials”的文章。 https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr9713 该研究登上档期封面 该研究介绍了一种新型的架构材料——3D多联结构材料（PAMs），它在刺激响应、能量吸收和变形方面超越了传统架构材料，在航空航天、生物医疗和机器人领域具有潜在应用价值。研究团队实现了对这种结构的精确设计，并使用一种脆性丙烯酸聚合物3D打印制造了N×N×N阵列的3D多联结构。通过3D打印，研究者能够精确控制PAMs的几何形状和拓扑结构，从而研究其在不同加载条件下的力学响应。这项研究为创造具有前所未有的力学性能和响应控制的架构材料奠定了基础。 2. 聚焦先进工艺，中国学者一作 2025年3D打印技术领域第2篇Science文章于2月20日发表。来自伦敦大学学院的中国学者XIANQIANG FAN（2016-2019年就读于清华大学）发表了题为“Magnetic modulation of keyhole instability during laser welding and additive manufacturing”的文章。 https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado8554 熔池随磁场流动和无磁场流动 研究聚焦在激光粉末床熔融（LPBF）过程中，应用磁场减轻钥匙孔孔隙度的问题。通过高速同步辐射X射线成像技术，结合横向磁场实验，揭示了匙孔不稳定性的产生机制，并证明磁场可通过热电磁流体动力学效应调控熔池流动，有效抑制气孔形成。该研究不仅为激光焊接和LPBF技术中匙孔不稳定性问题提供了新的解决方案，也为未来制造技术的发展提供了重要的理论支持。通过磁场控制匙孔动态的方法，有望在不改变材料成分的前提下，显著提高制造零件的质量和性能。 3. 聚焦先进应用，中国学者一作 2025年3D打印技术领域第3篇增材Science文章于2月20日发表。来自奥地利科学技术研究所的中国学者Shengduo Xu博士，以第一作者发表了题为“Interfacial bonding enhances thermoelectric cooling in 3D-printed materials”的文章。研究人员通过挤出式3D打印技术，结合界面键合优化策略，成功制备出一种高性能热电材料，并组装出能够在空气中实现制冷温差达50°C的制冷器件。 https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads0426 合成工艺和性能 新闻评论指出，此突破不仅显著降低了热电材料的生产成本，使之达到了商业级性能水准，而且极大程度地削减了材料与能源的损耗，并有效缩短了生产周期。这项研究为电子产品及可穿戴设备中的多样化冷却需求提供了极具扩展性的解决方案，同时，也为烧伤护理及废弃能量回收策略等前沿医疗领域开辟了新的道路。凭借所展现出的商业级卓越性能，这项研究成果有望超越学术范畴，展现出深远的实际应用价值，进而吸引那些致力于技术创新与应用的行业伙伴的广泛关注与兴趣。 4. 聚焦先进材料，中国学者团队 2025年3D打印技术领域第四篇Science文章于4月10日发表。来自浙江大学的谢涛教授和郑宁教授团队发表了题为“Circular 3D printing of high-performance photopolymers through dissociative network design”的文章。同期，国际学者在Science杂志进行了透视评论。 https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads3880 硫醇与芳香醛的可逆光点击化学反应 传统光固化3D打印依赖于丙烯酸酯类单体的自由基连锁聚合，所获得的聚合物网络无法解聚，给企业生产和环境带来了巨大负担。这项研究的重要突破在于，研究人员通过特殊的光聚合物网络设计方法，实现了高性能聚合物的循环3D打印。这项技术不仅能够制造出具有高机械性能的3D打印产品，同时能够解决传统3D打印聚合物难回收、无法循环使用，进而造成大量浪费以及污染的问题。 5. 聚焦先进应用，中国学者通讯 2025年3D打印技术领域第5篇Science文章于5月8日发表。来自加州理工学院的研究团队发表了题为“Imaging-guided deep tissue in vivo sound printing”的文章。该文章的通讯作者高伟教授，本科就读华中科技大学，硕士毕业于清华大学，现为加州理工学院医学工程教授。 https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt0293 体内3D打印平台原理 这项研究的重要突破在于，其推出了一个体内3D打印平台，该平台可在实时成像的引导下，使用聚焦超声对活性组织深处的特定位置3D打印生物材料或聚合物。这是一种有效的高精度、可控体内3D打印方法，不仅速度快，而且打印材料具有生物相容性，取得了可观的治疗效果。这项工作为组织再生、靶向药物递送、生物电子学和非侵入性治疗开辟了方向。 6. 聚焦先进应用，华裔学者评论 2025年3D打印技术领域第6篇Science文章于6月12日发表。来自斯坦福大学的研究团队发表了题为“Rapid model- guided design of organ- scale…

3D打印技术参考注意到，最新一期的Nature于6月25日更新，在麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室发表的关于“利用深度神经网络控制机器人方法”一文中，3D打印发挥了重要作用。在多位并列第一作者中，具有中国语义名字有多位，信息查询显示华人学者居多。 这项研究主要属于机器人控制和人工智能领域，与3D打印技术有显著的交叉和应用，特别是在制造复杂机器人结构方面。需要明确的是，这项研究的机器人并非是由关节、刚性连杆组成的传统机器人，而是由多种功能性材料组成的仿生机器人，它并不采用传统电机驱动，而是采用气动和类似肌肉的执行器进行驱动。 研究的核心内容是介绍了一种利用深度神经网络控制机器人的方法，能够只通过单个摄像头实现对机器人的控制，而不需要对机器人的材料、驱动或传感器做出假设，并且可以通过观察随机命令的执行来自我训练，也不需要专家干预。 在这项研究中，3D打印被用于制造机器人的混合软-刚性气动手以及手动剪切拉胀执行器。其中，前者使用树脂喷射光固化3D打印成一体结构，结合了柔性手指和刚性核心，由15个气动通道控制。这种复杂的结构很难用传统制造方法实现。 MIT在机器人领域具有非常高的知名度，尤其借助3D打印技术取得了众多研究进展。研究提到，3D打印等现代制造技术能够制造出结合了软性、顺从和刚性材料的部件，这种多材料的组合可以使机器人系统不需要使用电机驱动，甚至不需要人工组装，可借助磁力、热、气动等方式实现对机器人的控制，表现出比传统机器人系统更好的性能。因此可以看出，3D打印技术的使用显著降低了实现机器人自动化的成本和门槛。 MIT开发的4D打印机器人 总的来说，这项研究提出了一种基于视觉的深度学习方法，该方法无需对机器人的材料、驱动或嵌入式传感器进行任何假设，仅凭视觉即可学习控制机器人。该框架适用于各种具有挑战性的机器人平台，从传统的刚性系统到软硬混合、3D打印、柔性和低成本的教育机器人，仅凭视觉即可成功估算其三维结构，无需专家干预即可发现其运动结构，并使用单个RGB摄像头高精度地执行所需的运动轨迹。 研究系统实现了对3D打印柔性系统的建模和控制，无需任何人工建模，即使其动态特性发生了显著变化，也能够取代耗时一个月的专家建模过程。3D打印为制造如此复杂结构的仿生结构发挥了重要作用，且300美元的制造成本对这项Nature的研究级别而言可谓极低。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

当前半导体器件越来越需要更紧凑和高效的特性，这就导致了设备发热量增加，因此需要更有效的冷却解决方案。常规冷却方法如射流冲击和喷雾冷却都具有操作复杂的问题，而微通道散热器有效地增加了传热表面积，但在实验测试中导致了较高的压力损失和压降。 3D打印技术参考注意到，加拿大滑铁卢大学与阿尔伯塔大学、北卡罗来纳大学夏洛特分校近日发表联合研究，提出了一种将热流体拓扑优化与先进晶格设计技术相结合的方法，设计适用于3D打印的高性能液冷散热器。 这项方法的灵感来源于一项采用三重周期最小表面（TPMS）网格的液冷案例研究，网格由nTop-Puntozero设计团队通过保形映射开发而成。这种方法侧重于复制、调整和优化原始设计，在保持有效散热的同时增强流动特性并遵守3D打印设计指南和约束。这项研究评估了四种设计变体，分别为传统蛇形冷板CD、改进的蛇形设计S-LttcD和两种混合TopOpt网格散热器。在研究过程中还进行了数值模拟，用来表征在一系列液体泵送功率下的性能指标。 该研究设计了四种平面单液体散热器来验证所提出的方法生产的散热器的性能，分别反映了传统和创新冷却解决方案的关键思想路线。简单的蛇形设计CD的灵感来自主流制造商的常规冷板解决方案。S-LttcD是一种改进的蛇形设计，具有更大的主流道，以允许通过方法II共形地规定金刚石类的表面晶格。LT01和LT02是该研究提出的方法的结果，使用类似符合所识别的流动通道的菱形TPMS网格。 3D打印能够以极高的分辨率（100 μm）轻松制造高复杂度特征，因此在航空航天、医疗和汽车行业中获得了巨大的应用，其中冷却技术的发展设备（散热器和热交换器）被认为是该技术的前沿应用之一。一些非传统的冷却系统，包括人字形翅片-蛇形微通道和越来越多的基于网格的冷板，也已经成为大量研究的主题，这些研究通过3D打印可以设计具有自由度以及各种算法驱动的散热器，特别是通过拓扑优化的散热器。 总的来说，这项研究提出了一种将热流拓扑优化与先进的共形网格技术相结合的新方法，并制定了用于增强液体冷却散热器的方案。该研究中所提出的方法与传统设计相比显著提高了力学性能，混合设计方法能实现良好的流量分布，降低压力降和热阻，缩小与可制造性的差距，解决了传统散热器设计方法的不足之处，提升了液冷散热器的性能，且该方法适用于3D打印，具有多学科创新潜力。##3D打印##增材制造 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

在上周举办的巴黎航展上，欧瑞康展示了面向航空航天行业的一系列制造技术，尤其关注增材制造和高性能涂层，重点放在民用飞机和军用平台使用的发动机和结构部件上。3D打印技术减轻了部件重量、提升了设计自由度，同时使零件的耐用性也得以提高。 其中一个例子是新开发的3D打印冷却板，未来将用于战斗机。这些部件内置复杂的几何形状，无法通过常规方式生产，或需要耗费大量精力。欧瑞康专门成了生产航空航天和国防领域安全关键部件的增材制造工厂，该冷板即在这所工厂生产。 3D打印技术参考注意到，欧瑞康还引进了高精度七轴3D激光中心，并用于开发火箭推进系统部件。这些部件高度超过一米，壁厚不到一毫米，重量更轻，具有集成冷却通道，结构更复杂，并且能够通过稳健的工艺快速生产。 欧瑞康已经将3D打印技术用于批量制造。2023年，该公司与ArianeGroup（法国阿丽亚娜航天公司），签署了一份价值高达90万欧元的订单，为后者的新型Ariane 6火箭生产3D打印热交换器组件。Oerlikon AM的3D打印铝合金部件将作为机载设备的热管理装置（热交换器），保障火箭发射器达到预期性能要求。 因此，欧瑞康将自身定位为一家技术导向型供应商，不会孤立的看待增材制造，而是将其融入现有的制造和质量流程中。##3D打印##增材制造 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

晶格结构对于发挥出3D打印技术的作用具有重大价值，它可以实现轻量化、最大化比表面积实现更好的散热，同时能有效缓冲冲击力、均匀分散应力。3D打印制造的晶格结构因此受到了来自航空航天、汽车、医疗、运动等行业的广泛应用。 然而，金属3D打印零件若希望能一次性成功制造，仿真模拟是不可避免的流程，尤其对于高价值应用。可是，晶格点阵结构具有大量的网格，这为热力耦合仿真带来很多挑战。本期内容，3D打印技术参考分享漫格科技在一项应用中，快速布置晶格、并进行可靠快速仿真验证的案例。 以BCC晶格代替支撑，快速部署 以金属自行车头管为例，漫格科技用VoxelDance Additive增材制造一体化CAx软件平台，优化了自行车头管的支撑，降低了后处理难度，并用热力耦合仿真验证，实现3D打印一次成型。 工程师使用VDA软件，将零件倾斜45°进行摆放。按照过往的经验，在易发生变形的零件部位添加了“块和柱支撑”的组合支撑，尤其是管口处。从生成的支撑侧切面可以看到，支撑结构比较多。这增加了后处理的难度，也增加了材料的浪费。 使用VDA软件自动生成支撑 自行车管口生成支撑的侧切面 为了优化支撑结构，漫格将管口部位的支撑变为BCC晶格结构，来减少支撑的使用，控制管口处的变形情况。 最新版本VDA中的隐式设计模块VoxelDance Design（VDD）可以快速地为自行车头管添加BCC晶格结构。隐式建模可以实现基于数学公式、有限元分析结果等参数驱动式设计。复用工作流节点可以对多个管口实现批量化的晶格添加，并通过尺寸调节，密度渐变实现性能的优化，显著缩短产品迭代周期。 自行车头管添加BCC晶格结构 随后，在零件底部添加“块和柱支撑”的组合支撑，即可完成零件打印前的数据准备。整个过程都在VDA中进行，无需导出文件。尤其是针对所占内存比较大的零件，更是方便了工程师的工作流程，节省了不少文件导出转化造成的麻烦。 点阵结构热力耦合仿真，稳定、快速 3D打印存在着部件的变形和开裂问题，在反复的试错和摸索过程中，会浪费大量的非生产性的时间成本。为了实现一次打印成功，工程师使用VDA中的VoxelDance Engineering（VDE）仿真模块进行仿真过程验证。 BCC晶格点阵结构具有复杂的几何特征，为热力耦合仿真带来不少的挑战。点阵结构的网格通常包含大量细小而密集的结构，这使得有限元网格划分变得极为困难，既要保证几何细节的准确捕捉，又要控制计算量在可接受范围内。 对于热仿真，点阵结构的热传导路径复杂，局部热梯度变化剧烈，导致热应力分布高度不均匀，增加了热力耦合求解器的收敛难度。在成形过程中，由于点阵单元之间存在非均匀的能量输入和散热条件，传统的简化热源模型难以真实反映其实际温度场分布。 在力学仿真中，点阵结构作为一种周期结构，其力学行为高度依赖于几何拓扑和单元连接方式，在宏观层面呈现出明显的各向异性与非线性响应特征。点阵结构中的局部力学响应如屈曲和断裂行为具有强烈的尺度效应，极易受制造缺陷或加载边界扰动的影响，这对本构模型的构建和数值算法的稳定性提出了更高要求。 热力耦合仿真结果 而VDA的仿真模块对点阵结构具备良好的兼容性与适应性，能够稳定地完成其在热力过程中的全过程模拟，有效的对复杂的晶格结构进行过程仿真。 从两种支撑方案来看，利用晶格结构控形可以减少将近85%的支撑体积。在提高打印效率的同时，节省材料降低成本，降低后处理难度。 两种方案支撑体积的对比 实际打印效果 VDA增材制造一体化工业软件可以无缝完成设计、制造、到仿真整个工作流，根据仿真的结果优化设计，快速进行设计迭代，加速测试进程。其中仿真模块（VDE）够对增材制造过程进行全流程工艺仿真和分析，帮助工程师在实际打印之前预测和规避潜在的问题。强大的算法可以解决点阵晶格的过程仿真，实现更高的打印成功率。 申请试用或了解更多信息，请联系：sales@voxeldance.com 关于【VoxelDance Additive】软件 VoxelDance Additive，由上海漫格科技有限公司自主研发，是一款集成了建模、仿真与制造功能的增材制造（3D打印）工业软件平台。该平台包括设计软件VoxelDance Design、仿真软件VoxelDance Engineering以及制造软件VoxelDance Manufacturing，旨在为企业提供一站式的3D打印解决方案。 VoxelDance Additive 软件平台通过整合设计、研发、制造、仿真、路径规划和打印任务管理等关键环节，构建了一个无缝的增材制造数字流程。这一流程不仅优化了数据传输的效率，还显著降低了数据丢失或失真的可能性，从而为企业显著提升生产效率、产品质量，并有效降低制造成本。 该平台支持包括LPBF、SLA、DLP/LCD、SLS、砂型、微纳在内的多种工业级增材制造技术，服务于航空航天、快速原型、鞋模设计、树脂与金属齿科、珠宝设计、医疗器械、教育研究、工业模具以及消费品制造等多个行业。【VoxelDance Additive】目前提供1个月的免费试用，长按、识别下方二维码后，申请试用。

规避支撑，是基于激光粉末床熔融（LPBF）的金属3D打印工艺的永恒问题之一。近些年来，知名品牌商均已意识到通过工艺优化和激光控制等方式可以大范围规避支撑，并在该技术方向推出了自有解决方案，但所能实现无支撑打印的极限各有不同。3D打印技术参考注意到，LPBF金属3D打印技术的领导者EOS，已将无支撑打印的极限低至0°，该技术水平在整个行业内保持了领先！ 然而，实现无支撑打印后的零件质量是否有牺牲，目前多数企业并未公布直接数据。无支撑打印最终的应用效果，不仅应要求可以成功打印，还应当要求零件具有可用的表面质量、零件整体性能不降低。这在航空航天、能源等高价值应用中，都是备受关注的重要因素。 EOS无支撑3D打印的低至2.5°的特征演示零件 无支撑金属3D打印显著影响应用 3D打印技术参考注意到，美国在2023年1月就采用无支撑打印技术制造了一体化的燃料贮箱，并发射到太空；而我国相关技术的应用则是在2024年3月。除此之外，2024年8月，SpaceX展示了其第三代猛禽发动机，马斯克表示这台极致简约的发动机大量使用金属增材制造技术，实现了大量零件整合、优化和轻量化。因此可以看出，工艺技术的进步，直接影响太空技术的发展进程。 EOS M 300-4无支撑3D打印的具有0°特征的贮箱 无支撑打印的关键优势是可以避免在封闭结构中使用支撑，无论是复杂流道还是腔体，均可一体化制造出接近或可直接使用的成品。其应用范围不仅涵盖航空航天，还包括制造能源领域具有较大倾斜面的叶轮、涡轮部件或定子环等。 逐层、同层不同位置，实时调整激光功率 然而，无支撑打印的实现，如果以牺牲零件质量为代价，便失去了意义。因涉及复杂的能量调控，无支撑打印的部位可能出现表面质量较差的情况，这也是该技术难以攻克的原因。制造商能够做到在不同层中切换使用不同的激光功率或扫描速度，但参数调整的依据可能并不是来自零件本身的热状态，这将会导致零件质量的损失。 两种工艺状态下的热分布对比 EOS的路线是依赖其Smart Fusion技术，该工具会测量每一层的实际温度分布，软件会确定维持均匀热分布所需的激光功率校正因⼦。在下⼀层中，会考虑这些校正因⼦，并相应地调整激光功率，保持逐层温度可控，避免残余应力导致零件变形，进而消除支撑。这⼀过程以约100µm的极⾼光学分辨率逐层重复，保障零件成功制造。 完全无支撑打印的低角度零件演示 需要特别指出的是，上述提到的是在不同层之间实时调整功率，但3D打印技术参考通过与EOS工程师的交流获知，该技术也可以根据同一层中不同位置的温度差异，动态调整同一层不同位置的激光功率。但无论哪种形式，都意味着零件在整个打印过程中几乎没有按照“标准”工艺打印，那么会不会造成零件的质量下降？ 动态能量输入与零件可靠性的研究 为了验证Smart Fusion技术并验证材料特性，EOS使⽤其官⽅验证布局从 Smart Fusion成型作业中收集拉伸和孔隙数据，然后将该数据与使⽤标准参数开展的类似作业进⾏⽐较。 EOS使用M290、 M400-4，分别对比了IN718和Ti64使用标准工艺和Smart Fusion工艺下零件的性能指标，测试零件的布局完全相同。这两种材料在航空航天和能源领域用途广泛，也是3D打印行业最突出的金属材料，使用他们进行验证极具代表性。 M290的成型布局，测试样件以蓝⾊显⽰，灰⾊样件进⾏存档 1.IN718综合性能对比测试 IN718使用M290以80µm层厚的标准工艺和Smart Fusion工艺进行打印，结果发现，两种⼯艺的孔隙率相等，平均孔隙率均⼩于0.03%；而且40μm层厚Smart Fusion工艺的缺陷率低于80μm层厚工艺缺陷率。拉伸测试结果进一步表明，Smart Fusion并未破坏EOS M290 IN718工艺的稳定性。与80µm标准工艺相比，采用Smart Fusion的80µm⼯艺在所有测量变量中几乎达到了相同的值。 从XZ平⾯分析成型样件的孔隙率⽔平 热处理前的屈服强度 热处理后的屈服强度 热处理后的伸⻓率 IN718的主要特性之⼀是热处理样本的伸⻓率，它可以快速显示工艺中是否存在缺陷，并且对零部件的抗疲劳性能非常重要。Smart Fusion的40µm⼯艺表现出稳定且可重复的性能，每个样本都能轻松通过12%的⽬标，垂直样本的平均值甚至可以达到16%以上。在80µm⼯艺中，Smart Fusion也实现了可靠的材料特性，⼤多数位置的伸⻓率都轻松达到了目标值，只有左前区域位置1的样本伸⻓率低于该值。 2. Ti64综合性能对比测试 与高温合金和钢相比，钛合金重量轻，与其他轻质合⾦相比具有更高的抗疲劳性。测试过程使用了M290和M400-4两台设备，打印层厚均为60微米。测试发现，M290中的平均孔隙率在使用和不使用Smart Fusion的情况下相同，均低于0.010%；M400-4在大多数样本上具有类似的孔隙分布情况，孔隙率均低于0.015%，即使使用Smart Fusion，峰值仍然低至0.03%。对于钛合金而言，这⼀结果⾮常好。 两种工艺下，使⽤EOS M290打印的样本屈服强度 两种工艺下，使⽤EOS M290打印的样本伸⻓率 两种工艺下，使⽤EOS M400-4打印的样本屈服强度 两种工艺下，使⽤EOS M400-4打印的样本伸⻓率 测试样件经热处理后进行拉伸测试，发现两台机器的拉伸测试结果都很好，Smart Fusion可以稳定地与60µm⼯艺配合使⽤。在M290上，使⽤Smart Fusion成型的样本达到了与标准打印样本基本相同的屈服强度和伸⻓率。热处理后的伸⻓率在各处均超过13%，远远超过标准ASTM F1472中设定的10%⽬标。屈服强度轻松满⾜860MPa的最低验收标准，平均达到980MPa以上。此外，伸⻓率的取向依赖性仅为约2个百分点，屈服强度的取向依赖性⼩于20MPa。 结论 从以上对比可以看出，基于Smart Fusion热管理工艺打印的零件并不会因能量的动态输入而造成质量和性能下降。尤其以镍基高温合金和钛合金这两种在航空航天和能源领域极具代表性的材料作为测试对象，更可说服用户放心使用。 EOS凭借先进的3D打印技术已经达到了优秀的工业成熟度，使其成为目前唯一一家提供符合TRL成熟度等级的工艺的制造商，从而在航空航天等领域备受信赖。

3D打印技术参考注意到，3D建模技术领域近期迎来一项重要进展。来自北京大学、字节跳动和卡内基梅隆大学的研究人员共同开发了一款名为PartCrafter的工具，它是一种结构化的3D生成模型，能够从单个RGB图像一次性联合生成多个3D模型。这对于3D打印玩家来说绝对是一大福音。 多色3D打印对于家庭玩家来说绝对是让人兴奋又崩溃的事情，即便配备多色盒子可以打印出精致准确的细节，但同一层多次换色导致的喷嘴冲刷次数非常多，浪费大量材料和时间。一旦打到半夜，机器擦拭喷嘴导致的噪声曾经让笔者实在无法忍受而中断打印——材料白白浪费。所以，拆件还是刚需。 Meshmixer工具很好，但有时也需要花费大量时间，虽然跟多色一体打印的时间成本和材料成本相比这并不值一提，但仍然需要消耗大量精力。笔者一直疑惑为什么像拓竹这样的行业领导者，不推出一款直接按颜色拆分零件的平台工具，一键拆件将是给3D打印玩家带来相当大的助力。 在3D生成领域，现有的方法主要有两种：一种是生成整体3D对象，但无法支持部件级分解；另一种是采用两阶段流程，先对图像进行分割，再重建每个分割部分。然而，这两种方法都存在局限性。PartCrafter采用统一的组合生成架构，通过组合潜在空间和层次化注意力机制，实现了端到端的部件感知生成。 组合潜在空间将每个3D部件表示为一组可分离的潜在标记，并添加可学习的部件身份嵌入以区分不同部件。层次化注意力机制则在单个部件内部和所有部件之间实现结构化信息流动，确保生成过程中全局一致性和部件级细节的保留。 为支持部件级监督，研究人员创建了一个新的数据集，通过从大规模3D对象数据集中挖掘部件级注释，包含约50000个带部件标签的对象和300000个单独部件。实验表明，PartCrafter在生成可分解的3D网格方面优于现有方法，包括生成输入图像中不可直接看到的部件，证明了部件感知生成先验对3D理解和合成的强大作用。 对于3D打印行业，PartCrafter出现将极大颠覆模型设计的效率以及普通用户可使用3D打印技术的边界。首先，它极大地提高了设计效率，设计师可以从单张图像中快速生成包含多个部件的3D模型，减少了手动建模的时间和工作量。其次，其生成的3D模型具备语义意义和几何差异，设计师能够轻松地编辑、移除或添加部件，实现了更高的设计灵活性。此外，PartCrafter生成的部件具有较高的独立性和几何精度，有助于降低打印错误和材料浪费，提升打印质量。 未来，用户只上传一张照片，就可以直接获得要打印的模型及拆解件，这将极大降低普通玩家使用3D打印技术的门槛，也势必会进一步带动消费级3D打印技术的发展。

3D打印技术参考注意到，3D Systems正与宾夕法尼亚州立大学和亚利桑那州立大学的研究人员合作，开展由美国国家航空航天局（NASA）赞助的两个项目，希望为当前的热管理解决方案提供突破性的替代方案，来满足下一代卫星和太空探索的需求。 这些研究团队使用3D Systems的金属打印技术和定制材料，并与3DXpert软件相结合，设计了复杂的热管理解决方案，可以帮助卫星和航天器设计下一代热处理系统。 第一项项目由宾夕法尼亚州立大学、亚利桑那州立大学和NASA格伦研究中心牵头，并与3D Systems的应用创新小组（AIG）合作，他们在钛合金3D打印的散热器中构建了嵌入式高温被动热管。 热管在传统上通过复杂的工艺制造形成多孔内部芯结构，这些结构依靠被动循环流体实现高效热传递。研究人员使用3DXpert软件在热管壁内嵌入了一个完整的多孔网络，避免了后续的制造步骤和由此产生的可变性。钛水热管散热器在230°C的温度下可以成功运行，同时重量减轻了50%，能够更有效地为高功率系统散热，满足了NASA的传热效率和降低太空应用发射成本的目标。 （a）增材制造的高温钛散热器原型，带有嵌入式分支热管网络（75×125 和 200×260 毫米面板）；（b）散热器的 X 射线 CT 扫描，显示内部多孔芯吸层，用于被动液体循环；（c）宾夕法尼亚州立大学博士生 Tatiana El Dannaoui，在热真空测试设施中安装散热器原型，以模拟空间环境运行；（d）在真空室中运行的热管散热器的热图像 第二项项目由宾夕法尼亚州立大学和NASA格伦研究中心的研究人员牵头，通过3D打印技术生产了镍钛形状记忆合金（SMA），该合金在加热时可以被驱动和展开，可以用来替代太空中使用的电机或执行器。散热器的部署与存放面积之比预计将比目前可用的解决方案大6倍，从而能够在有限体积的立方体卫星中实现未来的高功率通信任务。当SMA部署在卫星等航天器上时，这些散热器可以提高运行功率水平并减少敏感部件的热应力，从而防止故障并延长卫星寿命。 SMA散热器提供同样变革性的效益：重量减轻 70%，部署与存放面积之比为12×。它们的形状记忆行为使它们能够利用内部流体热量激活，从而实现无驱动部署。 另外，SMA散热器也提供了变革性的进步，突破了金属3D打印的界限。SMA可以承受反复的变形循环而不会疲劳，并表现出出色的应力恢复能力。该团队使用3DXpert设计了散热器的可展开辐条结构，然后使用3D Systems的DMP技术用镍钛形状记忆合金镍钛（NiTi）进行3D打印。当安装在卫星等航天器上时，该装置可以在被内部液体加热时被动驱动和展开，从而消除了对太空中电机或其他常规驱动的需求。 （a）增材制造的形状记忆合金 （SMA） 散热器的概念，其径向热管分支从紧凑的收起形式展开；（b）原型 SMA 演示器，带有高度柔顺的波纹管热管臂；（c） SMA 分支波纹管热管的热图像，显示几乎等温运行 增材制造通过生产重量更轻、性能更高的适航部件正在产生重大影响。在过去十年中，3D Systems与航空航天行业领导者合作，生产了2000多种用于太空飞行的钛合金和铝合金部件，以及200多种关键的无源射频飞行部件。目前有超过15颗卫星在轨，搭载了3D Systems生产的零部件。 卫星生产中的金属3D打印量将增长四倍 3D打印技术参考注意到，增材制造研究公司 (AM Research)于上月发布了，题为《卫星增材制造：3D打印市场机遇》的报告。该报告分析了卫星发射的快速扩张以及增材制造行业渗透该市场的潜力。 过去十年，卫星行业取得了显著增长，未来十年甚至有望实现更显著的增长。世界工业化程度最高的几个国家之间的战略竞争——“新太空竞赛”——已导致卫星制造方式发生剧烈变化，而增材制造行业在其中发挥了不小的推动作用。然而，卫星行业要想实现产量目标，就必须展现出与其相匹配甚至超越其持续创新的意愿。 该报告预测，到2033年，已发射卫星上至少一半的部件将采用增材制造技术生产。与此同时，AM Research预测，卫星行业专用金属增材制造硬件市场同期将增长四倍以上。 该报告提及或介绍的公司和组织包括SpaceX、SWISSto12、NASA、美国国防部、Sidus Space、Markforged（Nano Dimension）、Thales Alenia Space、Velo3D 和 Maxar Technologies等。 “三体计算星座”技术创新，全金属3D打印卫星主体结构 国内也已经开展金属3D打印技术在卫星结构制造中的研究。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。该项目于2025年获杭州市西湖区2025年一季度重大项目集中推进暨重点招商项目集中签约，将研发全金属3D打印主体结构的卫星，抢占航天科技高地。 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。 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。

3D打印技术参考注意到，中国科学技术大学俞书宏院士团队近日在抗冲击性材料研究领域取得重要进展。研究人员通过模仿自然生物的布利冈结构，开发了一种新型的梯度结构材料，并利用FDM 3D打印技术，将硬质聚乳酸（PLA）和软质热塑性聚氨酯（TPU）以梯度比例混合，制造出了具有硬质表面层和柔性底层的复杂纤维结构。实验和有限元模拟结果表明，新型结构具有高抗冲击性能。 研究背景 随着现代工业的发展，用于防护应用的结构材料（如装甲）越来越多地暴露在复杂的环境中，包括各种速度下的冲击。过去几十年来，为提高抗冲击性能，提出了一些工程设计方案，包括层压板结构、蜂窝结构和夹层结构，但它们在一定程度上受到层间开层、质量过重以及强度-韧性不平衡等不良情况的限制。 自然生物的盔甲能有效抵御捕食者的攻击。尽管生物盔甲看起来很单薄，但结构复杂，从而具有优异的防护性能。深入了解生物盔甲的结构-性能关系可能为防护材料的开发提供有价值的见解。鱼鳞作为鱼类最外层的保护组织，需要具备足够的抗冲击和抗穿刺能力来抵御外界侵袭。大多数鱼鳞具有高度矿化的外层和略微矿化的内层。外层具有较高的刚性，可以直接抵抗穿透，而内层则专门用于减轻冲击波和吸收残余能量。除了成分分布的不均匀性外，由胶原纳米原纤维（在内层内）构成的单布利冈（S-Bou）结构使鱼鳞具有抗冲击性。 DT-Bou-G在冲击下的力学行为及增韧机制。DT-Bou-G具有坚硬的表面层以减少冲击力，柔软的底层以吸收能量。在冲击下，它表现出耦合的断裂路径（包括裂纹扭曲和纤维阻塞） 与大多数鱼鳞中的S-Bou结构不同，在腔棘鱼鳞片中发现了一种双重布利冈 (DT-Bou) 结构。它具有正交的双层结构单元，从而形成复合螺旋结构，近年来受到越来越多的关注。研究发现，双重利冈结构相比单布利冈结构具有更优异的力学性能。 PLA+TPU，3D打印仿生梯度结构 中国科大的研究人员协同考虑了结构单元的组成和排列，将布利冈配体型结构家族扩展为S-Bou结构、DT-Bou结构、DT-Bou交替 (DT-Bou-A) 结构和DT-Bou梯度 (DT-Bou-G) 结构。此外，还构建了一个单向分层 (UL) 结构作为比较。结构材料通过多材料熔融沉积成型 (FDM) 3D打印技术制备，须系统调节硬聚乳酸 (PLA) 和软热塑性聚氨酯 (TPU)的比例。然后，通过单边缺口弯曲试验（0.5 mm/min）、低速摆锤冲击试验、落塔试验（4.3m/s）和高速弹道试验（~120 m/s）研究了这些结构的力学响应。 DT-Bou-G结构设计示意图。DT-Bou由两组正交的S-Bou组成，而DT-Bou-G是通过在DT-Bou中引入梯度组成变化而构建的 实验结果表明，在低速加载下，DT-Bou与UL和S-Bou相比表现出增强的抗冲击性能，但在高速加载下没有明显差异。而具有仿生梯度的双重布利冈结构（DT-Bou-G）在多种加载速度（0.5毫米/分、2.1米/秒、4.3米/秒和120米/秒）下均具有优异的抗冲击性能。有限元模拟进一步证明了力学结果并揭示了潜在的机制。DT-Bou-G结构将为设计能够承受复杂工况的工程防护材料提供启发。 3D打印的DT-Bou-G样品 DT-Bou-G在~120m/s速度弹道测试 总的来说，该研究通过模仿腔棘鱼鳞片的双螺旋结构，并结合3D打印的梯度材料设计，成功构建出了双重利冈结构。这一成果不仅揭示了生物防护结构在宽速度范围内的抗冲击机制，还为工程防护材料的设计提供了全新的思路。在航空航天领域，这种结构可用于制造抗撞击的航天器外壳；在军事领域，可应用于轻量化装甲的设计。此外，3D打印技术所具备的快速成型和个性化定制能力，使得该结构在应对复杂工况时具有很强的适应性，有望推动防护材料向多功能化和智能化方向发展。 推荐阅读：Gradient double-twisted Bouligand structural design for high impact resistance over a wide range of loading velocities 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。