3D打印技术参考注意到，2026年3D打印技术领域首篇Nature正刊文章于1月14日发表。来自德国斯图加特大学，中国香港科技大学、清华大学、南方科技大学等的联合团队发表了题为“3D-printed low-voltage-driven ciliary hydrogel microactuators（3D打印低电压驱动的纤毛水凝胶微执行器）的文章，作者团队大部分为中国学者。 https://doi.org/10.1038/s41586-025-09944-6 这项研究聚焦3D打印技术应用。研究团队采用双光子光刻技术（TPP）制造出了“离子型水凝胶微纤毛”，成功复刻了天然纤毛的结构与运动特点，在人类世界中首次实现通过低电压驱动、独立编程，来操控仿生水凝胶微纤毛阵列进行微观粒子精确搬运以及流体操控。 研究指出，微米级、高密度排列的天然纤毛能够进行非常智慧的三维运动，并呈现动态可调的集体运动模式，对于微尺度运动、营养获取、细胞运输以及胚胎和神经发育等生物过程至关重要。然而，由于微米尺度下可扩展、局部可控的软体驱动技术存在局限性，在人工系统中复制这些运动仍然极具挑战性。克服这一挑战将有助于更深入地理解纤毛动力学，阐明其生物学重要性，并推动新型微尺度器件和仿生技术的发展。 3D打印微纤毛阵列 研究团队选用丙烯酸-丙烯酰胺共聚水凝胶作为微纤毛的打印材料，这种材料非常柔软，还能在毫秒内响应电刺激。采用的3D打印技术为双光子聚合（TPP），它是当前制造高精度微尺度结构的重要工艺类型。研究人员调整了关键工艺参数（如切片和填充），将微纤毛的孔径从传统的几十微米减小到纳米级，打印出了凝胶微纤毛阵列，最终的纤毛直径为2–10µm，高度18–90µm。 重要的是驱动纤毛运动的电场开发。研究人员开发了一套紧密排列的微电极阵列，微电极之间的间距为30–300µm，能够产生5000V/m至50000V/m的电场。而且每根纤毛周围有四个独立电极控制，因此能单独控制某一纤毛的运动轨迹。 电极阵列 最终，纤毛阵列在电场刺激下能够以高达40Hz的频率进行三维旋转弯曲运动，模拟天然纤毛的几何形状和动力学特性。这些凝胶微纤毛在连续33万次驱动循环后仍能保持功能，性能衰减小于30%。 电极控制纤毛阵列运动 3D打印微纤毛阵列的潜在应用 为了探索这种水凝胶微致动器的应用场景，研究人员制备了一种人工海星幼体，其中生物海星幼体通过纤毛运动产生复杂的涡旋阵列，以促进摄食和其他重要过程。纤毛与环境相互作用产生的活性边界条件可能对生物系统和合成系统都产生重要影响。然而，现有研究大多基于生物学观察，缺乏系统的定量分析，且大多为定性研究。为了弥补这一不足，该研究团队结合微尺度3D打印技术构建了海星幼体，并在其曲面上刻蚀微电极，同时集成水凝胶纤毛，从而制备了一种人工海星幼体平台。人工海星幼虫在电控制下复制生物类似的涡旋阵列，为定量研究仿生过程和主动边界条件提供了一个可靠的机器人平台。 该研究还展示了水凝胶微致动器与微机械结构的集成。电致水凝胶弯曲通过机械连接转化为旋转和拍动运动，从而拓宽了潜在应用范围。这一特性显示出水凝胶微致动器与复杂微型机械结构连接、拓展微尺度驱动策略以及推动微型机器人和微型器件领域发展的潜力。 在自然界中，生物纤毛通过操纵周围液体发挥多种功能，包括气道清除、配子运输和胚胎发育调节。类似地，研究团队对此展示了两种微尺度流体操控策略，展现出该结构在可控流体运输和定向颗粒运动方面的潜力。 首先利用相同的顺时针驱动信号，通过单个驱动单元内凝胶微纤毛的空间和密度配置来操控流体流动；实验表明，在同步顺时针运动下，纤毛的位置和密度可以控制涡旋的模式和方向。 其次展示了通过可单独寻址的凝胶微纤毛实现流动模式的动态重编程。实验表明，可重编程的协同运动能够以灵活的方式控制流动结构和方向。 最后，研究人员指出这种凝胶微纤毛阵列可以集成在柔性聚酰亚胺基底上，并可使用传统光刻技术进行大规模制造。而且随着凝胶微纤毛性能的不断提高，结合先进的微加工/纳米加工和柔性电子制造技术，将使它们能够在众多领域得到广泛应用。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

笔者发现，2025年发表在Science和Nature正刊上的，与3D打印技术相关的研究多达十余篇。就总数量而言，跟2024年一致，同样一致的还有这些研究的主要参与者，都有8篇出自中国学者之手。 它们分别涉及3D打印新工艺、新材料、新结构、机理探讨，同时也有多项研究属于借助3D打印技术实现了其他行业的重大创新突破，但后者并不能称之为3D打印技术本身的重大进展。接下来，笔者将按照这些研究所聚焦的不同类型，分别进行介绍。 No1. 聚焦金属3D打印机理研究，改善成形质量 伦敦大学学院的中国学者XIANQIANG FAN等人在Science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 这项研究聚焦金属3D打印的机理，探索激光粉末床熔融（LPBF）过程中使用磁场来减轻钥匙孔孔隙度。通过高速同步辐射X射线成像技术，并结合横向磁场实验，揭示了匙孔不稳定性的形成机制，与此同时验证了磁场能够通过热电磁流体动力学效应调控熔池内的流动行为，从而有效抑制气孔的产生。 熔池随磁场流动和无磁场流动 该研究不但给激光焊接与LPBF技术里的匙孔不稳定问题，带来新的解决办法，还为将来制造技术的发展提供关键的理论支撑；借由磁场操控匙孔动态的方式，有希望在不更改材料成分的基础上，大幅提升制造零件的品质与性能。 No2. 开发出可循环3D打印聚合物 来自浙江大学的谢涛教授和郑宁教授团队在science发表了题为“Circular 3D printing of high-performance photopolymers through dissociative network design”的文章。 https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads3880 这项研究聚集于3D打印聚合物的循环使用。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。 硫醇与芳香醛的可逆光点击化学反应 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。 No3. 开发出可循环3D打印热固塑料 来自美国康奈尔大学的研究人员，在nature发表了题为“Degradable thermosets via orthogonal polymerizations of a single monomer（通过单一单体的正交聚合制备可降解热固性塑料）”的文章，它同样聚焦聚合物循环3D打印的话题。 热固性塑料具有优异的热稳定性和机械性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造和生物医学等领域。但此类材料通常不可熔化后重新加工。 从DSF中合成可降解的热固性有机化合物 该研究开发了一种可循环3D打印的热固性材料，打印后的材料可以通过酸水解、热解聚和氧化降解等多种方法，实现选择性、顺序性的降解，降解产物能够重新聚合成新材料，形成了一个闭环的再利用过程。该研究的意义在于，它为热固性材料的合成提供了新的方法，对于减轻环境负担有重要意义。 No4. 聚焦生物3D打印技术与应用 来自教授团队研发出了一款超声引导的3D打印技术平台，其借助聚焦超声以及超声响应生物墨水，可以直接在体内精准打印生物材料。这些生物墨水（也称超声墨水）融合了生物聚合物、成像造影剂与携带交联剂的温敏脂质体，能经注射或导管传送至体内深处的目标组织部位。 因此，从原理说该技术可以在体内制造医疗植入物，并为体内深层组织提供定制治疗，而无需进行侵入手术。研究人员成功在小鼠膀胱病变部位附近以及兔子肌肉组织深处3D打印了载药功能性生物材料，验证了这项技术，展示了其在药物输送、组织再生和生物电子学方面的潜在应用。特别需要指出的是，此部分解读仅介绍该研究的学术内容，距离实际应用还很遥远。 该研究以“Imaging-guided deep tissue in vivo sound printing”为题发表在science。 No5. 开发出自感知3D打印技术 荷兰乌得勒支乌得勒支大学医学中心的研究人员，开发出了一种称之为GRACE的新型3D打印技术，它是一套集“感知-分析-决策-执行”于一体的闭环系统，具有自我感知并调整打印策略的能力，完全不同于现有的3D打印工艺。 这项新工艺主要面向生物医学领域。它能够主动感知打印环境、打印材料的内部特征等 “周边关联信息”，并基于这些信息动态调整打印策略，能够精准识别细胞分布并生成血管网络、实现多组织模型的自动对齐打印，还可以在现有结构上进行精准的非侵入式打印。 这项技术也为开发具有反馈机制的自适应3D打印技术的发展提供了思路。具体解读请点击文章题目“Adaptive and context-aware volumetric printing” 。 No6. 革新双光子光刻3D打印技术 来自劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的中国博士后研究员Songyun Gu等人，将传统双光子光刻3D打印机一个多月才能完成的任务，缩短至不到两个小时，并且极大提升了制造精度。…

在航空航天、医疗器械、精密制造等高端领域，增材制造凭借其独特优势，正成为产业升级的核心引擎。然而，成形过程中难以避免的气孔、未熔合、裂纹等工艺缺陷，始终是制约其工业化规模化推广的瓶颈，金属增材制造的质量管控已成为行业核心诉求。 华曙高科深耕激光粉末床熔融技术十余年，针对市场需求，推出自研“熔池监测技术”，用数据化、可视化、智能化的技术手段，为工艺开发提供直观的量化反馈，加速工艺优化迭代，助力产业化用户降本增效。 优势一：从源头在线监测 华曙高科采用核心传感器，在激光光路外直接拍摄熔池热辐射，配合高动态范围、高分辨率的硬件配置，实现“逐层采集、在线分析”的监测模式，监测准确率高，可用于过热检测，实时反映工件翘曲、铺粉异常、工艺错误等问题。 当前层熔池热辐射分布经几何校正和信号强度校正后，以二维可视化的方式向用户展示，同时软件与华曙MakeStar系统协同，获取并叠加显示当前层切片轮廓，用户可直观对比理论剖面和实际打印剖面的几何差异，评价打印区域的完整性、判断工件热辐射异常区域所在的部位。 借助监测数据，用户可预判潜在风险并及时介入调整，从源头降低工艺缺陷。 优势二：缩短工艺优化周期 传统增材制造工艺优化遵循 “打印→机加工→金相制备及检测→调整工艺→打印” 的闭环迭代模式，痛点在于工艺参数调整的效果无法直观量化，需通过多次机加工、金相切片检测验证，耗时费力，导致工艺优化周期长。 华曙熔池监测技术的核心突破在于，将工艺参数调整与打印过程的关联量化、可视化，为工艺开发提供直观的量化反馈。 工艺调试人员无需等待机加工和金相检测结果，即可通过热辐射分布图判断参数调整的有效性，这些量化数据能直接指导用户精准调整参数，降低工作量，缩短工艺优化周期，加速工艺迭代效率。 优势三：全流程数据可追溯 华曙高科熔池监测技术具备全面的数据采集与存储能力，不仅能完整记录同一零件所有打印层的热辐射分布数据，助力用户后续精准定位工艺波动节点，还能留存不同批次相同零件的热辐射数据，为用户自主开展统计分析、工艺标准化研究提供量化素材，让质量管控有迹可循、数据支撑有据可依。 优势四：三维重建可视化 华曙熔池监测技术，可配合常见的CT分析软件进行三维重建，直观呈现不同工艺参数、扫描策略下的熔池变化规律。针对悬垂面、低角度表面等易缺陷结构，系统可对比不同激光功率、扫描速度、扫描策略的热辐射数据，找到最优参数组合。 这一功能可让用户直观掌握风险分布，解决了传统模式缺陷定位不精准、识别效率低下的难题。 优势五：为研发提供精准支撑 华曙高科认为，熔池监测技术的核心定位，是为有工艺开发、新型材料研发需求的研究院所及企业，提供精准高效的技术支撑。基于这一定位，该技术可灵活适配，即能在完全不影响设备原有打印功能的基础上，增加过程监测功能，为新材料验证、工艺参数优化提供实时数据支撑，让工艺迭代更高效、材料研发更精准。 目前，熔池监测技术在FS191M、FS273M（定制版）等型号设备上可选配，支持基板全幅面下60μm—100μm的高分辨率监测，即使是复杂薄壁钛合金零件，也能实现全程精准监测，确保每一层的熔池状态稳定，为复杂结构件的高质量成形提供工艺保障。 若您致力于深入了解工艺条件如何影响复杂结构的成形能力，期望针对一款新的金属粉末材料迅速开发打印工艺，计划为激光粉末床熔融过程增加热辐射维度的监测手段，那么，搭载华曙熔池监测模块的金属增材制造解决方案，将成为您开展相关技术研究与工艺开发工作的优质利器与理想之选！

3D打印技术参考注意到，NASA于不久前将一个被称作“软细胞”的特殊几何体发送到了国际空间站，并开展了一项太空失重环境下的注水试验。有消息指出，这是在太空进行的最引人注目的实验之一。 笔者查询到，这种新的几何形状由牛津大学数学研究所与匈牙利布达佩斯科技经济大学的研究人员于2024年发现，双方还以“Soft cells and the geometry of seashells”为题发表了论文。他们将这种新的几何形状称之为“软细胞”，因为它没有尖锐的顶点、棱不是直的、表面也不是平面的。在一个名为f2的变体中，形状类似与肥皂膜拉伸覆盖在线框上形成的表面。 在2025年11月19日发布的另一份新闻稿中，同一批科学家公布了一项关于“F2”型软细胞实验的结果，该结构具有极小的表面积。它在国际空间站上停留了六个月。 该实验由匈牙利航天计划HUNOR主导，并获得NASA和Axiom Space（公理太空，美国私营航天企业）的协助。实验的目标是在微重力环境下向软细胞结构中注水，观察其柔软曲面在不受液体重量影响时的行为，实验结果令人惊讶。 消息指出，这项实验最初的目的仅仅是想向高中生进行简单演示并讲解物理原理，但结果却出乎意料。结果显示，水在失重环境中展现出了地球上无法观察到的独特形态——它会形成具有负曲率的形状，而这些形状在我们的引力场中会立即变得不稳定。 但笔者从多方都没有查询到这种结构的制造工艺，甚至还特意去查询了论文。但这种复杂的结构很有可能使用3D打印技术制造，至少我们没有在表面看到任何连接的迹象。即便它不使用FDM打印，SLS工艺也具有极好的适配性。3D打印技术制造这种结构，实在太简单了。 这也不仅让笔者联想到2023年官媒报道过“中国空间站'太空菜园'丰收景象”的报道。由北京工业大学陈继民教授团队研发的新型航天弹性体材料3D打印技术，制造了我国第二代太空栽培杯，满足了空间站植物生长的特定要求。 同样的，用于植物培育的栽培杯也是植物生长的营养物质的载具，这些包含水分的营养物质在失重环境下可能也会出现NASA实验中同样的现象。陈继民教授指出，因为太空环境特殊，栽培杯的结构需要特殊设计，它可以实现水分的循环。此外，材料还必须满足密度、强度以及密封性等多重性能指标的要求。 所以说，一个看似简单的结构，在太空环境下的使用效果跟地面相比将完全不一样。这些新结构可能真的能让科研人员重新理解一些物理现象和规律，进而实现更深远的科研探索，例如能不能在月球上建设无棱角的建筑。 最后，3D打印技术参考还发现，关于该结构的可3D打印模型已经在MakerWorld上线。

3D打印技术参考注意到，2025年第5篇与3D打印技术相关的Nature正刊文章于12月17日发表。来自劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的中国博士后研究员Songyun Gu发表了题为 “3D nanolithography with metalens arrays and spatially adaptive illumination”的文章。凭借这项新技术，研究团队还获得了有“科技创新界奥斯卡奖”美誉的R&D 100大奖。 Songyun Gu（中），Xiaoxing Xia（右） 他们将传统双光子光刻3D打印机一个多月才能完成的任务，缩短至不到两个小时，并且极大提升了制造精度。根据笔者理解，这项成果很像金属3D打印领域，从单激光选区熔化一步迈入了区域打印，从厘米级别的打印尺寸一步迈入到了米级。 它解决了双光子光刻3D打印技术制造复杂三维纳米结构时遇到的「打印分辨率和打印速度」之间相互矛盾的问题，大幅提高了效率、打印面积以及结构复杂度。对微电子、生物医学、量子技术等这些对复杂三维纳米结构有极大需求的领域有重要影响。 笔者查询到，双光子光刻多年来一直是制造复杂三维纳米结构的重要技术。它利用超短脉冲飞秒激光，通过精确控制光强阈值实现纳米特征结构的打印。结构本身已经到达了纳米量级，因此产品的制造精度对产品性能的影响会很明显。但是，这项技术一直受到显微成像光学系统的限制，带来了一系列的问题。 基于金属透镜阵列的双光子光刻示意图：图案化的飞秒激光投影到金属激光阵列上，生成用于并行三维纳米光刻的焦点 首先是打印面积的限制，因为打印系统依赖常规显微物镜聚焦激光，物镜视场被限制在几百微米内，要打印厘米级物体就得需要先分块打印、然后拼接。其次是如果要采用多光并行，聚焦点之间的间距过小就会带来不希望的交联，进而导致分辨率下降。第三，如果采用固定焦点阵列，那么就只能打印特定结构。第四，如果采用全息焦点扫描，虽然可以提高灵活度，但又面临数据处理和传输的问题，严重影响实际打印速度。 Songyun Gu展示透镜阵列 这项研究提出了一种新的解决方案，从根本上改变了双光子光刻的实现形式，实现了双光子光刻的近面打印。 具体地说，他们开发了一种包含12万个微透镜的超表面透镜阵列，阵列有多大，有效的打印区域就有多大，这从根本上消除了传统视场带来的打印面积限制。此外，每个透镜会分配相当数量的像素点用来控制光的穿过，进而控制所打印的特征结构精度。 如果要问以前为什么不采用这种阵列，是因为传统的微透镜特征决定了它们很难在阵列中密集排列，数值孔径很难做高，此外也存在像差校正等的问题。而这项研究开发出的阵列结构极薄，数值孔径容易做高，在设计中就可以消除像差问题。这个阵列结构是取得突破的关键。 通过采用大尺寸的金属透镜阵列，双光子光刻从厘米级区域内实现了大尺寸并行打印。 空间光调制器的因素能够通过调整像素的灰度来控制光的强度与开关。笔者发现，由12万个微透镜组成的超表面透镜阵列包含了1亿个像素，这是实现双光子光刻高精度打印的重要影响因素。有没有发现这些描述很熟悉？在Seurat公司开发的金属区域打印中，也有类似的原理。 此外，他们还进一步开发了先进的数据处理和自适应曝光技术，使系统的制造能力进一步得到了提高。作为验证，他们打印了多种类型的复杂三维结构，如微尺度的象棋、梯度密度泡沫阵列、多深度微针阵列等等。在使用两个阵列时，打印面积达到了12厘米，可以实现对100亿个像素点的控制。 总的来说，他们开发的平台能够将飞秒激光分成超过12万个协同聚焦的光斑，这些光斑可以在厘米级区域内同时进行写入。这种基于超透镜的方法能够生成最小特征尺寸为113纳米的复杂三维结构，而且打印效率比商用系统快一千倍以上。 此外，笔者还注意到本文的通讯作者之一为Xiaoxing Xia，这是其在本年度发表的第二篇与3D打印技术相关的nature正刊文章，上一篇则与量子计算相关！ 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

3D打印技术参考了解到，香港城市大学、麻省理工学院等机构的研究团队通过结合高精度3D打印工艺、中熵合金材料与结构拓扑优化方法，成功研制出一种新型超材料结构，该结构首次在宏观尺度材料上实现了接近纳米级材料的能量吸收能力。换句话说，这种材料能够有效抵御初速度高达900m/s的不锈钢弹丸穿透。 需要着重强调的是，经3D打印技术参考查询，，这一个层面的防护能力，已经可以覆盖大部分轻武器（高速穿甲弹除外）所引发的威胁，因而，它为开发国防、航空航天、车辆安全防护结构，提供了崭新的解决办法。 材料选择 在材料选取方面，研究人员选中了CoCrNi中熵合金。当这款材料遭到冲击时，它轻易就会启动一系列自我保护机制，冲击的能量，会让材料内部依次出现变形孪晶、晶体结构转变、形成纳米非晶带，而这些微观组织的变化，会把冲击能量消耗掉，这样一来就可以具备良好的抗冲击性。CoCrNi合金也因此被认为是强度、延展性以及断裂韧性综合最优的金属材料之一。 结构设计 影响抗冲击性的另外一个关键要素，是结构设计。在该研究之中，作者设计了三种构架，分别是体心立方晶格结构（BCC）、八面体晶格结构（Octet）以及由TPMS晶格形成的Gyroid壳结构。前两种从本质上而言是由杆来连接，而第三种结构则是由连续的曲面壳体所构成。 高精度制造工艺 在制造工艺方面，采用的是高精度激光粉末床熔融3D打印技术（HR-SLM），激光光斑直径仅为25μm，所用材料的粒径控制在5至25微米之间，打印时每层粉末铺设厚度为10μm。据研究人员介绍，该工艺组合可促使晶粒结构更加细化，同时形成更为密集的位错单元网络，此类精细的微观组织此前已被证实与提升材料强度且不牺牲延展性密切相关。 左：用于制造微晶格的HR-SLM系统示意图。右：HR-SLM系统与传统商业SLM系统在打印配置及微观结构（特别是位错细胞密度）方面的差异 微晶格的层级结构及变形前后的微结构差异 从微晶格的层级构造来看，陀螺微晶格壳层厚度不到100微米，它和所构成的能量色散X射线映射重叠，凭借电子背散射衍射图像的质量图，可以看见合金的晶界，还有HR-SLM引发产生的纳米级位错晶胞网络。 TPMS晶格具有更高抗冲击性 微晶格的准静态原位单轴压缩实验展现出，TPMS陀螺晶格不仅具有优异的机械性能，它的模量以及强度比BCC高出四倍以上，而且应力-应变曲线和八位一体桁架相比更为平滑，没有后屈服软化的情况，导致比能吸收超过两倍以上。 需指出的是，壳层微晶格相较于桁架微晶格在机械性能方面有着明显的提高，这是设计特征和材料的理想结合。如果材料是钛合金，在壳体上就会出现很多断裂和很显著的剪切带。 三种晶格结构的高速冲击测试 为开展对HR-SLM制造的晶格材料极端抗冲击性的探究，研究人员开展了一系列原位弹体撞击测试，速度范围从100m/s至1500m/s。 研究人员设置了实验装置，不锈钢球体借助气枪加速，接着用高速摄像机去观察撞击的过程，小弹丸以超500m/s的速度，完全穿过了BCC和八面体晶格，而陀螺晶格却成功挡住了弹丸，即便速度超过900m/s时也无法完全穿过。 不过需要说明的是，研究似乎没有明确进行冲击测试的样品的尺寸，通过大概估量弹丸和测试样品的比例发现，晶格样品的整体厚度大概是30mm。 除此之外还研究了弹丸尺寸的影响。当弹丸直径从5mm增加到10mm的时候，弹丸飞行速度大概为900m/s，在比较非弹性能量方面，BCC晶格要比八面体晶格好。这是由于BCC晶格在致密区域内的接触面积以及塑性耗散显著更大；当处于更快速度时，八面体晶格此前因为更大的动应力效应，比5mm弹丸的BCC晶格略好，然而较大的弹丸尺寸，让主导因素变成了压实。 具体来讲，当弹丸直径等于或者超过五个单位晶胞时，压实反应处于主要地位，而当弹丸相对比较小的时候，惯性响应就更为明显。而陀螺晶格因为在压实状态以及诱发动力应力方面具有优势，在所有区间内都比基于支柱的晶格表现更好。 END 在近期举办的激光制造与增材制造创新发展大会上，笔者了解到晶格夹层结构在航空航天等领域已经被广泛应用，而且这项研究的重要意义极为突出，它会给超材料的逆向设计，开拓新的路径，特别是在国防、航空航天以及汽车领域，为轻量化碰撞防护结构提供新的解决途径，不只是关乎设计方面，还需要整合材料。 香港城市大学的研究团队，不但找到了在宏观样本量下实现超高动态能量耗散性能的办法，还为弄明白金属超材料里结构诱导、（制造）过程诱导以及材料诱导变形机制之间繁杂联系打下了基础。

据无锡产权交易所11月24日公告，“梁溪星座”项目公开招标，项目业主为无锡市星算科技有限公司，预算金额达4.5亿元。 “梁溪星座”项目，建设由12颗智算卫星组成的星座，所有卫星实现3D打印增材制造。 几十年来，金属增材制造技术一直被认为可以通过提供更轻、更复杂、更快速生产部件来彻底改变航空航天业。然而，在其发展的大部分时间里，增材制造在航天领域的应用一直难以突破小众应用和小规模生产的限制。早期的炒作导致人们对该技术期望过高，而随着成本、材料限制和可扩展性等现实因素的出现，市场热情开始出现回调。 从实验性3D打印部件到全面量产 如今，增材制造技术正迈入一个新阶段——它不仅是一项前景广阔的技术，更将成为航天部件生产的重要组成部分。这一转变的推动力源于市场对高性能、轻质部件日益增长的需求，以及卫星制造速度的加快，尤其是低地球轨道（LEO）大型卫星星座的制造。 3D打印技术参考注意到，目前国内方面已经有大量关于3D打印卫星的报道。 3D打印铝结构部件集成到MDA Space的CHORUSTM卫星中，展示了金属3D打印技术在高性能空间应用中的日益普及 今年6月，铂力特披露了与“大连1号-连理卫星”研制的相关细节。该卫星是大连理工大学设计研制、星众空间与铂力特等企业协助参研的17kg、12U高分辨率遥感立方星。 铂力特负责卫星部署器框架的结构优化设计和打印生产工作，选用BLT-AlSi10Mg铝合金，八激光一体3D打印。卫星入轨后持续运行511天，验证了材料、工艺以及结构的可靠性。 图文无关，仅做展示 同月，3D打印技术参考还报道了3D Systems参与的由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。 应使用了嵌入型多孔网络，3D打印的钛水热管散热器在230°C的温度下可以成功运行，同时重量减轻了50%。该结构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。 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。 除上述两个案例之外，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同样备受关注。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。 卫星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)于不久前发布了题为《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。 未来潜力远超当今的应用 虽然增材制造已在卫星生产中证明了其价值，但其未来潜力远超当今的应用。最令人兴奋的前沿领域之一是太空制造，增材制造可以直接在轨道上建造大型结构，从而消除从地球发射全组装硬件的限制。这一概念对于下一代空间站、月球栖息地和深空探索任务尤其具有吸引力，因为在这些任务中，现场建造和维修硬件可以大幅降低成本并提高任务灵活性。 随着行业向更快、更灵活、更可扩展的生产模式迈进，将增材制造技术完全融入供应链的公司将拥有竞争优势。领军企业凭借其丰富的飞行经验以及与顶级航天公司的合作，正在证明增材制造技术不再仅仅是一个小众解决方案，而是航天经济的基石。无论是下一代卫星、深空任务还是太空建造，增材制造技术都在重塑航天产业。#增材制造 #3D打印 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

在高性能材料领域，「安全」从不是一句口号，而是实打实的技术指标。3D打印技术参考注意到，11月26日，一款名为Rytexint™ PPS P6240的国产碳纤维增强PPS激光烧结3D打印材料，顺利通过国际权威机构SGS的UL94 V-0阻燃等级测试，打开了航空航天、新能源汽车、电气等领域更广阔的应用空间。 SGS阻燃检测认证报告首页 Rytexint™ PPS P6240材料，正是由清华x-lab和新加坡SMU联合孵化的材料科学创新企业——方醍技术 (Fluxo Technologies) 所开发。而当前，能够开发适用于SLS系统的PPS粉末材料的品牌，仅有少数几家。方醍所开发的PPS材料，性能可与PEEK媲美，而价格却不及其一半。 方醍 Rytexint™ PPS 与其他 SLS 材料物性参数对照表 什么是UL94？为什么重要？ UL94是全球最广泛使用的塑料材料阻燃测试标准之一，由美国保险商实验室 (Underwriters Laboratories) 制定。 其中V-0是垂直燃烧测试中的最高等级。它代表材料在火焰作用下能在极短时间自行熄灭，并且不会产生可燃熔滴。对于航空航天、轨道交通、电子电气、汽车、储能设备等行业来说，这个等级意味着： ➡️更高的安全性 ➡️更低的火灾风险 ➡️更大的设计自由度 ➡️更容易通过下游整机认证 ➡️更容易进入国际市场 换句话说，选择通过V-0认证的材料，工件会更加可靠。 Rytexint™ PPS是如何表现的 SGS测试报告显示，Rytexint™ PPS P6240在1.8mm厚度条件下表现优异，所有测试样品均达到V-0要求。测试包括两组条件：标准环境与高温老化。测试内容包括： ➡️首次灼烧后熄灭时间（t1）：最快仅1秒，最长为2秒 ➡️第二次灼烧后熄灭时间（t2）：多数为0秒，即瞬间熄灭 ➡️无熔滴引燃物：燃烧过程中产生的熔滴完全没有引燃下方的棉絮 ➡️未出现延续燃烧或延续引燃夹具的情况 这些结果清晰说明： ➡️ 在23°C，50%相对湿度的标准环境下，材料的阻燃性表现优异 ➡️ 即使经历70℃×168小时的高温老化，材料仍保持极稳定的阻燃性能 ➡️ 材料的耐热性、结构稳定性与阻燃体系匹配度处于非常高的水准，1.8mm及以上壁厚的工件，均可认为符合V-0阻燃要求 Rytexint™ PPS通过华曙高科SLS设备打印的样品 V-0等级对客户意味着什么 对于Rytexint™ PPS材料本身来说，阻燃和高温稳定性是其核心特点，而此次测试表明： 一. 该材料已达到国际公认的最高阻燃等级 (V-0) 这让它可以更安全地进入以下领域： ➡️航空航天、轨道交通等高安全标准行业 ➡️新能源汽车电池、电机、电控 (“三电”) 周边部件 ➡️电气设备绝缘部件 ➡️工控和通信设备 二. 通过高温老化测试，验证了长期可靠性 许多应用需要材料在高温环境下长期工作 (如新能源“三电”设备周边部件)，测试结果表明材料在老化后仍保持优异阻燃性，意味着它并不是「实验室英雄」，而是真正能用于严苛环境的特种材料。 三. 对下游企业的认证流程有直接帮助 国际国内的整机厂通常需要整套的合规流程，在 SGS 认证报告的加持下，客户产品的合规性进一步提升，降低了整个价值链采用难度，为产品走向全球市场打下了坚实的基础。 END 卓越的材料，是可靠产品的根基。方醍表示，他们的使命正是打造这样的技术基石。此次，Rytexint™ PPS 成功斩获UL94 V-0阻燃认证，不仅是拿到权威“通行证”，更意味着它能够支撑您的产品切入更高标准、更严苛环境的应用场景——为设备安全筑牢底盘，为产业升级注入强劲动力。#增材制造 #3D打印

近期，苏州大学和蒙纳士大学增材制造中心（Monash Centre for Additive Manufacturing，MCAM）联合多家机构在 Materials Science & Engineering R（IF = 26.8）发表长篇综述论文《Fatigue and damage tolerance performance of additively-manufactured titanium alloys for structural application: A comprehensive review》，系统评述增材制造（AM）钛合金在结构承载中的疲劳与损伤容限表现，重点覆盖极端服役温度与缺陷/组织影响机制，为工程装机与合规评估提供路线图。 论文指出，钛合金凭借“高比强度+耐蚀性+性价比（buy-to-fly）”优势，已在航空航天等领域率先实现AM应用：包括已获EASA批准用于IAE-V2500发动机防冰系统的A-Link，以及多项通过FAA认证的波音飞机结构件；AM钛合金部件也已在压气机盘最高约450 ℃的高温与液氢泵叶轮−253 ℃的深低温环境中经受验证。 在具体案例上，L-PBF制造的A350拓扑优化Ti-6Al-4V支架实现约30%减重，成为典型的轻量化与快速交付范例；大尺寸方面，L-DED/WAAM适合米级长桁与压力容器等大型承载件制造，相关原型验证显示可在满足性能指标的前提下，节省约65%交付周期、减少约80%原材料用量；而粘结剂喷射（Binder Jetting）钛合金已用于生产通过飞行资质认证的卫星与e-VTOL支架，显示出烧结系AM路线的产业化潜力。 增材制造各式钛合金的高周疲劳性能的总结 综述指出，孔隙与熔合不良、柱状晶取向、非平衡相以及拉向残余应力等“AM遗传问题”，是导致疲劳寿命离散度高、下限偏低的关键。相较“强度达标”，工程更关心“能用多久、下限在哪里”，尤其在航空结构中，疲劳相关的失效占比极高。围绕“缺陷—组织—应力—表面状态”的四要素，研究者提出以缺陷容限为起点、贯通微观组织调控与近表层质量控制的闭环路径。 增材制造各式钛合金的高温高周疲劳性能的总结 在可操作层面，机械加工与电化学抛光等表面后处理能显著削弱几何缺口效应；HIP（热等静压）有助于闭合内部孔隙并降低缺陷敏感性；后续热处理用于稳定并细化组织、降低马氏体带来的脆性风险；通过参数优化与预热/后热策略，可减小有害拉残余应力。将“工艺窗口—HIP—热处理—表面工程—检验与质控”打包为 Net-AM 链路，有望在不牺牲设计自由的前提下，实质性抬升疲劳下限并收敛数据离散度，为关键承载件的工程准入奠定基础。 不同处理（HIP和热处理）下L-PBF Ti-64的疲劳裂纹扩展速率，以及与常规制造的Ti-64的比较 除了最常研究的 Ti-6Al-4V，综述亦覆盖α、α+β 与 β 系多种钛合金，并讨论不同服役温区下的适配策略。对工程实践而言，把“可制造性—可检测性—可认证性”前置到设计阶段，建立面向构件级的工艺—组织—性能数据库与可追溯质控，将“强度优势”真正转化为“寿命与可靠性优势”。用研究团队的话说，“当我们把缺陷、组织与应力一起治理，再把近表层状态‘补上最后一公里’，AM 钛合金的结构安全边界会被显著推高”。 增材制造各式钛合金的断裂韧性的总结 针对工程落地，作者团队从“缺陷—表面—组织—残余应力”的耦合视角梳理了高周疲劳、裂纹扩展、断裂韧性在室温、高温（350–400 ℃）与深冷（−196 ℃至−253 ℃）条件下的规律，并给出材料/工艺/后处理的优化方向；同时展望了粘结剂喷射与多光束、“面曝光”等低成本、高速3D打印工艺在结构关键件中的应用前景与质保挑战（如杂质控制、烧结收缩与翘曲管理、能量分布与显微组织调控等）。#增材制造 #3D打印

3D打印技术参考注意到，2025年第3篇与3D打印技术相关的Nature正刊文章于9月3日发表。来自荷兰乌得勒支乌得勒支大学医学中心的研究人员，发表了题为“Adaptive and context-aware volumetric printing” 的文章。 该研究介绍了一种称之为GRACE的新型3D打印技术，具有完全不同于现有工艺的特点。当前的3D打印技术依赖人、CAD模型、预设工艺，来实现层层制造；而这项新技术却能够主动感知打印环境、打印材料的内部特征等 “周边关联信息”，并基于这些信息动态调整打印策略，完全区别于传统上被动执行预设CAD模型指令的模式。 那这项新技术有什么意义？传统工艺技术要被淘汰了吗？GRACE技术又是基于怎样的需求诞生的？ 传统工艺自然不会淘汰。3D打印技术参考深入研究该论文，发现GRACE技术主要面向生物医学领域。3D打印技术已极大改变了该领域的研究进程，但所制造出来的医学组织、器官系统的功能，与系统本身的结构设计及各组件的相对位置直接相关。传统3D打印工艺无法精确控制上述这些关键元素的分布模式，进一步提升整体系统的功能变得极为困难。 本研究中使用的定制体积打印机使用了405纳米的激光源，通过将光束耦合到一个方形芯光纤中，形成平顶强度分布 GRACE技术基于现有的体积3D打印工艺，深度融合3D成像、计算机视觉和参数化建模，使系统具备了多维度环境告知能力。首先，系统通过光片显微镜对打印环境与材料特征进行实时精准捕捉，卷积神经网络或者预训练的模型便对成像数据进行分析、提取关键特征，参数化建模与多目标优化算法即可动态调整打印路径与策略，形成“感知-分析-决策-执行”的闭环系统。 如此复杂的功能，离不开大量的传感器的使用。在GRACE系统中就使用了压力传感器、温度传感器、应变传感器等。而机器学习更是实现该技术成功的重要保障。3D打印技术参考注意到，研究人员通过多项实验证明了系统的有效性： 血管化组织构建：系统能够精准识别细胞分布并生成血管网络； 软骨组织再造：这是多组织模型的自动对齐打印。软骨组织的结构极为复杂，GRACE技术实现了股骨模型和软骨曾的自动对齐，构建了类似天然骨软骨的结构。 软机器人：在该领域应用的价值体现在可以在现有结构上进行非侵入式打印。研究人员成功在软机器人的表面打印出具有定制功能的传感器和执行器，从而使其具有更强的感知和运动能力。 GRACE能够快速且自动地生成复杂的结构，能够直接围绕从细胞到宏观尺度的特征进行调整，需要的用户干预极大降低。在3D打印技术参考看来，这有了一些“智能打印”的意思，更像是一种未来技术的初步尝试，打印机就像是拥有了自己的思考能力，自主调整，这为未来的3D打印方式提供了想象空间。 #增材制造 #3D打印 #nature 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。