6月10日，电化学3D打印领域的知名企业Fabric8Labs宣布，已与日本TDK株式会社达成最终收购协议。 笔者查询发现，TDK是一家“为智能设备提供电子解决方案的全球先进公司”，散热和液冷技术是其提供的产品之一。 对于Fabric8labs来说，它拥有先进的制造技术，但缺乏大规模生产的能力。 这其实是很多创新企业面临的窘境。但在此前，涉及到3D打印企业的收购，通常发生在行业内部，被跨行业收购的案例还很少见。 但随着3D打印技术对其他行业的影响越来越广泛和深入，这种情况很可能会变得普遍。 被TDK收购后，Fabric8labs将能加入后者的全球制造网络，从而能够为扩大其ECAM电化学3D打印技术的生产规模，获取更多制造订单，并在AI爆发的背景下站稳脚跟。 ➡️ 电化学相比其他3D打印工艺的区别 电化学3D打印过程就如同离子沉积，从这个描述就可以看出它的精度极高。 相比其他基于激光熔融的3D打印工艺，电化学工艺的特点是冷成型、无应力，加之原子堆垛的特点，所能成型的翅片可以更薄、针翅可以更细、密度可以更高。 从原理上看，这些结构不会发生变形，但对于基于热成型的粉末床激光熔融技术来说，这些结构却是高风险。 也是基于这一制造特点，电化学3D打印被认为能够制造出散热能力更强的冷板。Fabric8labs也指出，ECAM技术与同类解决方案相比，可将加速器温度降低高达7°C/kW。 对于超大规模运营商和原始设备制造商而言，这一优势可直接转化为更高的硅功率密度、更高的机架密度、更佳的能效以及更长的组件寿命——随着每一代GPU和加速器平台的更新换代，这些优势的重要性也日益凸显。 但任何技术都并非完美。目前，该工艺面向的材料仅有纯铜，它没有办法处理具有更高导热能力的铜金刚石复合材料，但AI算力行业对后者的需求正在提高，这也是其他3D打印工艺可以扩大优势的地方。 此外，电化学3D打印作为室温成型工艺，产品的力学性能目前难以查到数据。就制造效率来说，基于离子沉积的工艺过程被认为较为缓慢，是其主要局限之一。 但无论是成型材料的多样性还是效率来说，都是有一个对比的对象，并不意味着它没有商业应用的价值。 ➡️ 电化学3D打印将规模化应用 Fabric8labs的ECAM技术已经参与制造数据中心基础设施的先进液冷系统、电源调节的被动元件以及无线通信系统的射频元件。依托TDK的全球制造网络，ECAM将能够服务更广泛的客户群体，并提供一级OEM厂商和超大规模运营商所需的质量体系和地域覆盖。 对于TDK而言，此次收购将增加差异化的制造能力，从而巩固其在数据中心基础设施和先进电子产品领域的领先地位。 TDK公司总裁兼首席执行官表示，“随着数据中心基础设施的不断扩展和对先进电子产品性能要求的日益提高，我们预计，通过将这项技术引入我们的全球制造网络，并提供决定下一代数据中心性能的产品，将为我们的客户带来显著优势。” 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#电化学3D打印 #3D打印 #冷板

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

当前主要的散热材料有哪些？纯铜、铜合金、铝合金等，这些金属材料的3D打印工艺已经较为成熟。 但英伟达却将一种称之为铜金刚石的复合材料，列为了其新一代AI芯片的散热方案。 查询发现，铜金刚石的热导率超过了500W/(m·k)，而纯铜约为400W/(m·k)，铝合金仅为237W/(m·k)。 基于这一优势，铜金刚石成为了各方关注的新焦点，并在今年迎来规模化量产。 而铜金刚石的3D打印同样值得关注，三帝科技采用其自研的粘结剂喷射工艺，已经实现了该材料的规模化生产。 对铜金刚石散热的产业需求 高效能散热的产业需求不仅仅有AI芯片，6G与激光半导体、汽车与3C电子，以及航空航天等领域，同样需求铜金刚石材料。 ➡️ AI服务器 AI领域是当前重要的增量市场。以英伟达GPU芯片为例，H100的功耗还只有700w，而Rubin Ultra则达到了2500w以上，芯片的热流局部密度甚至超过了超过了1000W/cm²，常规的液冷方案已经无法满足这一超高功率挑战。 在这一背景下，英伟达已确认采用将金刚石铜复合材料，作为Rubin的标配散热方案。此外，国内供应商如黄河旋风、中京烽火等已经批量供货相关用户。 预计到2030年，铜金刚石在高端液冷AI服务器中的渗透率将明显提升。 ➡️ 6G与激光半导体 6G和光通讯是铜金刚石散热的另一个重要方向。这两个领域的核心器件热流密度能达到300W/cm²以上，与该领域常用的铝碳化硅相比，铜金刚石复合材料的热导率是其3-5倍，热膨胀系数与第三代半导体高度匹配，同时能减少信号损耗。 目前，在该领域占据较大市场份额的是日本住友，中国企业正在快速追赶。 例如，三帝科技基于BJ粘结剂喷射3D打印制造的微通道散热器，已经进入行业头部客户的验证阶段；中科院宁波材料所使用粉末冶金工艺研制的铜金刚石材料，导热率达到了1000W/(m·K)。 三帝科技铜金刚石烧结件 ➡️ 汽车与3C电子 新能源汽车行业对高效散热的需求之一来源于超高压充电，铜金刚石复合材料在该领域被用于制造热沉等零部件。 一个具体的案例是，比亚迪申请了名为“金刚石-金属复合材料及其制备方法、散热基板、功率模块、车辆”的专利。 在3C电子领域，铜金刚石散热方案也在发挥重要作用。例如，联想Yoga Slim 7i Aura Edition是全球首个规模化搭载铜金刚石散热的消费电子产品，模组重量减轻约30%，厚度仅12mm，却能稳定输出40W性能，同是将噪音控制在了较低水平。 ➡️ 航空航天 航空航天领域对铜金刚石的需求，覆盖从卫星载荷、电驱系统、通信设备等多种应用。 太空具有极端的温差环境，从-200℃到数百摄氏度的高温，铜金刚石均可以保持稳定，热震测试中的性能衰减也极小。它的高化学稳定性还使其能够抵御太空中的辐射(如宇宙射线、太阳风),避免材料因辐照导致的性能退化(如铜的氧化或腐蚀)。 此外，其密度比纯铜低1/3。随着商业航天及卫星发射需求的极具增长，铜金刚石的作用将越来越大。 三帝科技引领铜金刚石3D打印产业化 铜金刚石的规模化量产面临多项难题，如金刚石掺杂比例难以突破50%，大尺寸制造的颗粒分布不均，复杂微通道结构难以加工等。传统热压烧结和放电等离子烧结工艺面临的问题也较为复杂，如成本高、加工形状受限等。 3D打印技术提供了一种可行的制造手段。但正如前文所述，该目前取得实质突破的，仅有三帝科技的BJ粘结剂喷射工艺。 铜金刚石生坯 三帝科技针对铜金刚石材料，开发出了“粘结剂喷射打印+梯度打印+低温烧结”组合工艺，带来了多项突破。 首先是高掺杂比。该公司将金刚石的掺杂比例一举提高至70%，使热导率稳定在600-800W/(m·K)，对于纯铜来说是明显的提升。 其次是相对于传统加工技术的复杂结构制造能力。得益于3D打印自由制造的属性，可以直接制造出微通道、仿生结构，使散热面积相比传统技术显著提升。而且，三帝科技表示BJ技术的制造精度达±0.1mm，产品无需后续机加工。 最后是采用3D打印制造的铜金刚石具有良好的热稳定性。三帝科技表示，其产品已在热循环稳定性测试中达到了量产要求，热扩散系数衰减率远优于传统工艺。 铜金刚石生坯 三帝科技为推动粘结剂喷射3D打印铜金刚石实现量产，在苏州成立了专门的产业化基地，配备了20余台自研BJ设备，于今年4月正式开工生产。这也是国内首个公开的采用3D打印工艺实现铜金刚石规模化量产的案例。 据三帝科技消息，该项目初期重点量产宏通道铜金刚石散热器，计划逐步完成AI服务器、激光设备等领域头部企业的认证，实现批量供货；中期将建成微通道量产线，年产能规划达50万片以上，可满足多个高端领域的批量需求。 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

金属3D打印技术的发展已经日渐成熟，但该技术的潜力能否得到充分发挥却受到下游工艺的限制，如零件粉末清除和精加工。 对于粉末清除来说，零件越复杂，残余粉末的清除就越困难。如今，这一后处理过程逐渐由人工操作过渡到使用自动化的设备。 但最佳的粉末去除，应该始于零件设计和打印准备阶段。 ➡️ 设计阶段如何注意粉末清除问题 在设计阶段，工程师就可以开始考虑除粉问题，并据此做出相应的选择。 通常来说，零件越复杂，除粉难度就越大。如细长的内部通道、相互连通的空腔、晶格结构以及高纵横比等特征都会给清粉带来挑战。 但提高除粉效率的关键不在于简化零件几何形状，而在于做出明智的设计选择。 EOS公司的Sebastian Becker表示：“早期设计决策对除粉的可能性和效率有着显著影响。打印方向、通道直径、排粉角度以及排除孔的位置等因素都会影响粉末的清除难易程度。” 以下几个设计因素可以改善清粉操作： 1.调整内部通道的长度或直径； 2.在存在粉末滞留风险的几何形状中集成粉末清除通道； 3.避免使用过窄或矩形的通道，因为这些通道容易滞留粉末。 即使零件设计无法更改，为了提高除粉效率，也可以进行一些调整。例如在非关键区域添加临时或功能性的排除孔，以方便粉末排出；另一点是确保内部空腔与外部开口之间的连通性。 3D打印技术参考注意到，知名自动粉末清除设备开发商Solukon，甚至专门推出了一款仿真工具，用户可以确定所设计的几何结构能否高效的去除粉末，或者是否可以采取措施来促进除粉，例如调整设计。 ➡️ 打印阶段如何注意粉末清除问题 除了设计方面的考虑，还有其他方法可以改善清粉的难易程度。例如，在打印准备阶段，零件方向和支撑生成等因素会对需要去除的粉末量以及零件的清洁难易程度产生显著影响。其他参数，例如气流控制，也有助于提高零件的清洁度和除粉效率。 Sebastian Becker表示指出，“一些EOS的客户会优化打印参数来减少粉末粘附，而先进的气流管理和持续改进的工艺参数有助于在打印过程中保持零件表面更加光滑。此外，EOS还采用了减少支撑结构的技术，以进一步提高粉末去除效率。” 需要考虑的两个关键因素是： 尽量减少支撑，降低粉末残留量和清除需求；调整零件摆放方向，利用重力辅助区分，最大限度减少粉末积聚。 使用自动粉末清除设备，系统会依靠CAD数据和智能算法，自动化的旋转和振动去除高度复杂结构中的粉末，能够显著减少人工劳动、操作人员的暴露风险以及与手动清洁相关的各种不确定因素。 像除粉这样的重要后处理步骤已经不再是限制技术的应用的关键问题，通过自动化解决方案和上游设计策略的结合，可以不断提高效率。 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

笔者注意到，一家名为Barrelhand的公司，于一周前推出了采用Scalmalloy高强铝3D打印的手表——Monolith。 这是金属3D打印在消费电子领域应用的进一步发展。 使该领域对3D打印技术的应用，拓宽了不锈钢和钛合金的使用范围。 值得一提的是，Barrelhand已将CAD设计和技术文件开源。 不过，真正让笔者意外的是，这款产品竟然是面向宇航员和极端航空航天环境使用。因此，整个手表经历了包括热循环、真空暴露、冲击、振动和压力测试在内的多种严酷测试。 因此，它的更多信息值得深入探究。 Monolith的表壳采用Scalmalloy高强铝，运用3D打印技术制造而成，合作商包括Materialise和APWORKS。 Scalmalloy是一种航空航天合金，抗拉强度高达520Mpa，密度仅2.67 g/cm³，断裂伸长率达13%。这意味着它能承受高载荷，且在极端冲击下能保持一定的塑性变形能力而不脆断。 实际上，Scalmalloy高强铝经常被拿来与钛合金对比，在轻量化材料领域，两者都具有明显的优势。而钛和铝，实际上都是制造手表表壳的材料。 Barrelhand称该表壳具有骨架化的表盘，结合其结构本身的特征，可以看出表壳结构进行了拓扑优化设计。信息显示，表壳上每一处的镂空、曲线与空腔，均为实现结构强度、减重和隔热的目标而设计，而这一复杂结构能够通过3D打印技术轻松实现。 最终，由Scalmalloy高强铝合金打造的表壳，实现了强度和轻量化的完美结合。实测结果是，整个表壳的重量仅有6.5g。 而笔者进一步查询到，该公司在2023年推出的Monolith的3D打印钛合金表壳重量为10克。很明显，高强铝的使用，将重量进一步降低。 Barrelhand官网显示，采用3D打印技术，表壳的隔热性能比同等规格的实心钢外壳提升了10倍。 此外，制造商还对表壳可以进行了II 型阳极氧化处理，用来增强表面硬度，使其更为耐用性进一步增强。由于材料本身镁和钪的微观结构，该表壳还具有极强的耐腐蚀性。 笔者对这一阳极氧化处理进行了进一步的查询。资料显示，该处理过程在铝合金表面长出一层氧化铝陶瓷薄膜，可以显著提升表面硬度，足以抵抗日常使用过程中的轻微刮擦。 手表进行低温测试 最终，手表的总重量仅31g，结合其他先进技术和材料的夹持，其性能也堪称强悍。 对这款手表的严苛测试显示，它能够承受-120°C至+120°C的温差变化和3000g加速度的冲击，这意味着它能在剧烈撞击、跌落等环境中极有可能完好无损。 热循环测试 Barrelhand致力于采用尖端技术和航天级材料，为人类地外生活设计制造尖端产品。 这款手表目前已经上市，价格非常昂贵，达到了9750美元。但该案例却给消费电子领域3D打印技术的应用和材料选择，提供了一条思路。 消费电子领域是否采纳一种技术和材料，价格的影响因素非常大。当钛合金的使用成本下探到制造商能够接受的程度时，迎来了应用爆发。 相比钛合金，Scalmalloy高强铝的高价值属性相对更强。但近年来由于国内制造商纷纷推出国产替代材料，其使用成本也在不断降低。 一个值得关注的消息是，彭博社记者马克·古尔曼在今年3月报道指出，苹果正在探索使用3D打印技术制作铝合金组件，目标是未来用于制造Apple Watch表壳，也有可能用于iPhone机身外壳。 但采用3D打印铝合金制造表壳、手机机身，目前仍在探索阶段，尚无定论。目前应用较多的是用来制作眼镜镜架。 就铝合金本身的材质来说，确实不足同样明显。就性能而言，其硬度很低，易被刮花。如果使用高强铝，价格会与钛合金接近。 你觉得这款采用3D打印铝合金制造的高端手表，用一段时间后会被刮花吗？ 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#消费电子 #3D打印 #表壳

3D打印在半导体这一高端行业应用得怎么样了？一则消息给出答案。 2025年，光刻机巨头ASML宣布建立起了首个合格的半导体零部件3D打印供应链。 这也就意味着，3D打印在半导体行业不再是“小打小闹”。笔者细查发现，当前可用于半导体行业的3D打印工艺和材料种类，可谓多种多样，本期内容将展示相关例证。 冷喷涂增材制造——溅射靶材 制造半导体晶圆的关键材料之一是溅射靶材，报道指出，它的纯度、致密度和成分均匀性等，对镀膜质量具有直接影响。 笔者查询发现，超卓航科在2025年表示，已经使用冷喷涂3D打印技术实现了靶材增材制造，而并在半导体领域实现了应用，不过应用深度和广度仍还需要进一步拓展。 报道称，该技术制造的溅射靶材纯度、密度、性能以及沉积效率都较高、材料致密几乎无缺陷、性能优越。 陶瓷3D打印——半导体制造设备部件 3D打印参与制造的另一类产品为半导体制造设备中的关键部件，如晶圆搬运机器人手臂、静电卡盘、真空吸盘等，以及气相沉积工艺室的内部材料等。 这些部件采用氮化铝、氧化铝、氮化硅等技术陶瓷，他们具有很高的机械稳定性、电绝缘性和耐化学腐蚀性，以及热稳定性。 如今，这几类材料的3D打印已经到达批量化制造水平，尤其是采用基于光固化的陶瓷3D打印技术。 奥地利Lithoz公司在陶瓷3D打印领域具有很高的知名度，其最近展示了一个关于原子层沉积环（ALD）的案例。 Lithoz公司陶瓷3D打印的原子层沉积环 奇遇科技3D打印的氧化铝陶瓷P曲面 Lithoz所开发的LCM技术可实现以前无法实现的复杂设计，具有针对关键细节的光滑表面，无需连接和组装。通过将多种功能集成到单个组件中并使用基于增材制造的设计，不仅可以减轻重量，还可以提高成本效益。此外，由于其稳定的过程控制，LCM工艺可实现可靠的批量生产。 Prodways制造：中央处理单元上的白色隔离 除此之外，3D打印技术参考还注意到，Prodways针对半导体行业推出了A100 和A110氧化铝浆料，这两种材料均为高纯度、快速固化的氧化铝树脂，具备满足半导体加工要求的多种特性，包括优异的耐磨性、热稳定性和化学惰性。该公司能够3D打印尺寸为150µm、层厚为50µm （取决于材料和配置）的部件。 Prodways为半导体市场提供两种定制方案，使制造商能够优化精细小型零件和大型复杂零件的生产，同时不影响性能或可靠性。 微型3D打印技术——制造超高精度探针 半导体行业中的探针是连通芯片/晶圆与测试设备进行信号传输的核心零部件，对半导体产品的质量控制起着重要作用。 由于半导体产品的体积较小，尤其是芯片产品的尺寸非常细微，探针的尺寸要求达到微米级别，是一种高端精密电子元器件，其制造技术含量高。 3D打印技术参考注意到，专注于微型金属部件3D打印的瑞士公司Exaddon正在制造该高精尖部件。其表示，目前探针测试难以实现40µm以下的间距，Exaddon的微型3D打印技术克服了这些挑战，其擅长制造高纵横比的独立结构，可以制造尺寸小于20µm的高质量金属部件。 Exaddon微型3D打印技术制造探针 该公司展示了MicroLED测试阵列，采用3D打印技术直接打印在间距小于20µm的预制图案走线上。该演示阵列拥有128个探针，X轴最小间距为 18.5µm，Y 轴最小间距为9.5µm，Z 轴最小间距为±2μm。Exaddon的探针阵列尺寸约为其他公司探针阵列的10%，可使MicroLED测试仪的效率提高64倍。 Exaddon128探针阵列的光学显微图像，该阵列直接3D打印在接触垫上 激光3D打印高精度制造半导体设备部件 半导体设备的精度和可靠性直接影响半导体制造工艺的效率和良率，如今，激光粉末床熔融3D打印因高精度、一体化和复杂结构制造优势在半导体行业取得最多的应用。ASML制定的针对3D打印供应商的全面审核和资格认证方案，也是针对于该类型3D打印工艺。 晶圆台是半导体制造中的关键部件，通过面向增材制造的设计，可以优化内部冷却通道和表面结构，从而显著改善表面温度和热梯度，同时降低时间常数。凭借只有增材制造才能实现的独特设计，可以高效散热；通过结构优化提高可靠性，提升系统吞吐量和精度，并提升整体性能。 3D Systems 3D打印的晶圆台热管理部件 3D Systems推出的一款半导体晶圆台热管理3D打印部件，突出了该技术的巨大潜力。它具有对称的放射状排列长条形结构，从中心向外辐射，形成类似扇叶的形状，表面分布着多个大小不一的点阵以及翅片，整体设计精密，通过3D打印实现一体化制造，可用于高效散热。 该公司展示的另一个应用是用于半导体制造中均匀沉积材料的喷头。喷头的孔径结构和温度稳定性是决定沉积均匀性的重要因素。LPBF 3D打印技术可控制沉积的非圆柱形喷嘴的几何形状、用于散热的更复杂的冷却通道，以及用于防止泄漏的强化组件。数千个小孔通过3D打印制造，对成本和生产时间的影响几乎可以忽略不计。 3D Systems 3D打印的沉积喷头 半导体设备关键部件要求材料具有优异的耐腐蚀性，同时不影响性能或系统正常运行时间。3D打印技术参考注意到，EOS推出了一种商业纯镍合金NiCP，纯度最低达99.0%。该材料的推出改变了半导体制造商的元件设计和生产方式，消除了保护性电镀的传统限制，同时提高了元件的使用寿命。 END 增材制造技术在半导体行业的应用潜力巨大，其应用范围及工艺类型，相信要远超过本文所列举的示例与类型。 但3D打印的零件质量相信在该行业也有着极高的要求。ASML的QAM团队针对特定增材制造工艺执行了故障模式评估，要求供应商根据专家意见完善风险定义。其核心目标是减少影响工艺输出可重复性的工艺变量，为半导体制造等高风险行业的标准化增材制造生产树立标杆。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#半导体 #3D打印

在3D打印散热应用中，首选的材料一定是纯铜吗？ 笔者发现，希禾增材对此的回答是否定的。因为，纯铜虽具有相比其他绝大多数金属都更高的导热系数，但它的密度却达到了8.9g/cm³，是铝合金的约3.3倍。 在航空航天、电动汽车、机器人等对重量非常敏感的应用场景中，工程师更看重的并非是绝对导热系数，而是比热导率，也就是单位密度的导热能力。 对于3D打印的纯铜和AlSi10Mg铝合金来说，是否进行热处理对导热系数的影响非常大。这是因为材料的导热性受相分布、孔隙率及热处理状态的显著影响。 希禾增材的数据显示，3D打印的AlSi10Mg在经热处理后，单位密度的导热指数为69.3，而工业纯铜仅为43.6，因此是实现轻量化散热设计的理想材料。 LPBF工艺3D打印AlSi10Mg的微观结构 铝合金在3D打印过程中的快速熔化和凝固过程，会形成特殊的微观结构，如晶界处分布着纳米尺度的硅网络，热应力导致位错密度很高，硅在铝基体中形成过饱和固溶体等。这些微观结构缺陷会散热声子和电子，导致打印态的AlSi10Mg导热系数只有90W/m·K。 为了使 AlSi10Mg在热管理领域发挥作用，就需要对其进行热处理。根据希禾增材的数据，零件在在300°C下退火2小时，就会改变其微观结构：硅网络发生粗化，固溶体分解，位错密度降低。这相当于为电子的传输扫清了障碍。 3D打印AlSi10Mg经热处理后的微观结构 结果就是，热处理后的AlSi10Mg导热系数提升至185W/m·K，但是其抗拉强度会损失大约10-15%。不过，这对于冷板和换热器此类部件来说，这个代价是值得的。 因此，选择哪种材料制作散热器，取决于使用条件。在更关注产品重量而且热量适中的环境下，AlSi10Mg是更好的选择；而对于那些局部热量超过铝合金物理极限的应用，纯铜则是更好的选择。 对于AlSi10Mg的LPBF工艺3D打印来说，其对绿激光的吸收率仍然要高于红外激光。这使绿激光在加工效率、表面质量和细节精度上有显著优势，这种优势最终也会体现在超薄散热片和复杂微流道的制造能力上。 笔者注意到，希禾增材展示的一个铝合金散热器，体现了3D打印在制造复杂结构方面的优势。 这款散热器包含随形冷却流道、微结构鳍片和晶格结构，最小壁厚仅0.3mm，采用3D打印一体成型，36小时即打印完成。而传统加工技术通常需要2个月，涉及多种工艺组合和环节，产品还存在漏液风险。可以看出，3D打印的优势非常明显。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#热交换器 #3D打印 #散热器

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

笔者注意到，国家知识产权局于今年5月，公开了荣耀终端股份有限公司一项名为“转轴机构的制备方法、转轴机构和电子设备”的专利。 该专利提出了一种采用3D打印技术制造免装配、可相对运动的复杂结构的方法。 笔者认为，该专利突出了其他行业在面对新工艺时，通过吃透其制造特性，从而开发出新型结构，进而推动产品创新的思路。 ➡️ 转轴机构传统制造痛点 当前，可折叠电子设备通过转轴机构来实现展开和闭合，但转轴机构包含了大量零件，总数可达数十个。组装过程工序复杂，每个零件都需要精密对位、锁固，组装后的公差累积进一步放大，晃动控制非常困难。 3D打印带来的好处就是能够制造可活动的一体结构，能够将几个甚至几十个零件组合在一起整体制造出来，从而减少了组装工序，提升机构整体精度。 笔者注意到，这对于该类产品制造来说具有重要价值。相关资料显示，组装环节最为昂贵。 而荣耀此次公布的专利所涉及的核心内容，就是这种一体化的结构如何实现。 3D打印的荣耀Magic V2轴盖及相关结构（来自胜利文绉绉拆机视频） ➡️ 荣耀3D打印免组装、可转/滑动机构专利 该方案的重点是，在需要相对运动的结构界面处，设置一种临时性的连接结构，将相对运动的结构连接为一个整体进行打印。 这种连接结构被称为连接余料，可以是薄壁，也可以是细杆，它们很薄、很脆弱，就像临时焊点，把所有零件牢固的连接为一个整体，保证在后续的清粉、运输等过程中保持稳定不散架。 为了保证后续能顺畅的去除这些连接余料，要求所有与连接余料连接的表面都垂直于打印方向。 这样做的好处是，连接余料就行一面直立的薄墙，两侧没有任何零件遮挡它。当需要分离时，激光或刀具可以从正上方无阻碍的直接切割，轻松将其去除。 当余料被移出后，原本被占据的空间就变成了间隙，其大小与3D打印的精度直接相关。此时，原本被固定的零件（如基座或摆臂）就可以相对运动，形成转动或滑动的配合关系，几乎不需要后续的装配、调试与打磨。 这让笔者联想到多家企业在今年高调宣布推出的高精度3D打印技术。该技术的一大特点就是适合可转动部件的直接一体3D打印，当精度达到足够高时，光滑的表面甚至不需要再进行其他后处理加工。 不过对于转轴这一精密件，可能仍然需要少许抛光工艺，但已经大大减少了相关工作量。 ➡️ 新设计和制造技术带来的好处 3D打印技术的发展使这一复杂结构的制造成为可能。 这使得铰链结构的制造可以不必像此前一样，先采用MIM工艺制造出大量零件，再进行人工或机器组装，不仅减少了大量制造环节，提升了生产效率，同时还将产品的尺寸更加小巧，精密度更高。 配合多种工艺，折叠手机的折痕更加不明显，消费者的体验感也进一步提升。 ➡️ 折叠屏手机市场与对3D打印需求 折叠手机已经成为消费电子行业的一大细分产品。IDC数据显示，在手机整体市场不佳的情况下，2025年我国的折叠手机出货量超过1000万台，同比增长9.2%。 而该产品对轻量化、高可靠结构有着极致需求，其高速增长也进一步带动了对3D打印钛合金铰链的需求量。 2025至今，多家3D打印设备商、材料商开始大力建设新基地，就连比亚迪也布局了电子高端通讯设备金属配件增材制造项目。 可以看出，3D打印技术已融入消费电子产业链。而该技术带来的颠覆性改变之一，就是让产品的创新水平达到了新的高度，以及将部分零件的制造流程大幅缩短。 实际上笔者也感慨到，应用的需求也推动了3D打印工艺的创新发展。因此在此之前十余年，金属3D打印免组装、可运动结构的发展几乎停滞不前，对超高精度的需求也并没有那么多。而消费电子行业的巨大市场需求，显然推动了3D打印技术的发展。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#3D打印 #消费电子 #荣耀 #电子3C

由于铜合金具有优异的导热性和导电性、耐腐蚀性和优秀的机械强度，使其成为生产高价值部件（如热交换器、电连接器和复杂模具）的关键材料，铜的3D打印一直来备受用户及本行业的技术开发商所关注。 近年来，随着铜3D打印方案的逐渐成熟，航空航天、汽车和高性能工业领域的用户对其需求强劲，铜合金粉末市场也在加速扩张。 按类型划分，3D打印铜材料包含多种，如纯铜、CuCrZr、CuSn合金等。纯铜在这些材料中具有更高的导热性，但其在采用红外激光打印时高反也更强烈。 来自铂力特 根据笔者与知名航空航天服务商工程师的交流，用户当前打印更多的其实是CuCrZr，采用红外激光打印该成分的铜合金，可以得到致密化的高性能产品。 而且，笔者观察多个头部3D打印设备商品牌，在日常的技术曝光中，突出CuCrZr的比例也要高于纯铜。这固然有红外激光打印纯铜很困难的因素，但从侧面可以看出市场对具体材料的需求情况。 这就要重点介绍一下CuCrZr到底是一种怎样的材料。 它以铜为基体，添加少量铬（0.5–1.2 wt%）和锆（0.03–0.30 wt%），这些微量元素对合金的性能起到重要作用。与纯铜相比，添加铬增强了材料的高温稳定性，而锆的存在有效抑制了铬沉淀相的生长，进一步强化了合金，但锆对合金的导电性影响却很小。 最终使得该材料具有优秀的耐热性和强度，使其能够在高温环境下保持完整性和稳定性，能够制造暴露于极端温度环境的航空航天发动机喷嘴等部件。而且，该合金对高温气体引起的氧化、腐蚀和冲蚀也有优异的抵抗力，使其在腐蚀性环境中得到广泛应用。 这些特性是普通铜合金无法比拟的，同时也使其在3D打印铜粉市场中占据了更大的市场份额。 ➡️ 航空航天领域应用 在该领域，CuCrZr合金主要用于制造火箭发动机的燃烧室腔体、推力室、喉部等部件。 该领域的案例非常多，例如美国知名航空航天3D打印服务商Sintavia就采用AMCM的M4K-4打印机，以铜合金为材料3D打印了一个推力室组件。这个巨大的部件将三个独立的零件组合成一个整体，整个打印作业耗时10天，缩短了生产时间和成本，并最大限度地减少了后处理工序。 在国内，希禾增材推出的XH-M660G，打印高度1.3米，配备四束绿激光，具有强大的纯铜及铜合金高效打印能力。笔者观察到，该公司展示了大量大尺寸铜合金的打印案例。其中一款高990mm的发动机燃烧室，采用该设备打印时间为15天，表现出装备在长时间运行中的稳定性。 ➡️ 电子产业 AI算力的极致需求，以及当前电子器件越来越小型化、高功率化的发展，对散热的需求越来越高，这也是纯铜及CuCrZr发挥价值的空间。 市场调研公司Dataintelo出具的报告显示，台积电、三星和英特尔已经建立了专注于原型制造热优化封装设计的内部增材制造团队。随着全球数据中心的快速扩展，对3D打印铜材料散热解决方案的需求将呈指数级增长。 铂力特3D打印的铜材料案例 ➡️ 汽车工业领域 汽车行业对CuCrZr的需求因新能源汽车的持续发展而得到应用增长。该材料能够用于制造新能源汽车电机的散热组件、复杂冷却流道冷板、电器连接器等。3D打印的复杂结构可以直接集成到电池模块外壳、电池单元热界面和电力电子组件中。 笔者查询到一份调研报告指出，特斯拉、大众和宝马已经启动从专业供应商处采购3D打印铜材料热端部件的项目。 随着电动汽车市场持续发展且竞争激烈，也伴随3D打印技术使用成本的降低，3D打印在汽车上广泛应用只是时间问题。 这些需求是清晰明了的，所以当前的3D打印设备商、材料商，均在积极布局。 例如，铂力特在今年三月透露其铜合金3D打印零件已交付超十万件；华曙高科推出了基于光束整形的高效铜合金3D打印以及超精细铜合金3D打印解决方案；倍丰智能推出了高质量的纯铜、CuCrZr粉末以及红外激光铜3D打印解决方案；汉邦激光、协同高科等也展示了相关应用技术与案例。 至于希禾增材、大族聚维，则在绿激光打印铜材料方面表现出优势，金石三维也在今年推出了绿激光打印方案。 就绿光3D打印铜方案的进一步观察发现，目前没有推出该方案的设备商反而成了少数。可即便如此，多数品牌对红光打印铜方案的“固守”并未改变，这与制造成本直接相关。 材料端的发展同样值得关注。多家头部3D打印材料品牌均推出了多类型的铜粉，不仅仅优化了粉末成分，而且均已经在提升产能。 来自金属3D打印粉末-PowderSight 根据PowderSight的统计，3D打印铜粉的价格目前在常用材料中属于更高的水平。笔者认为，铜尤其是CuCrZr，正在成为继钛合金之后的又一高价值金属。 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