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3D打印的弹性晶格结构,能做人形机器人的仿生肌肉
在11月5日举办的2025年小鹏科技日上,小鹏新一代人形机器人IRON亮相,其外形设计高度拟人,走路轻盈,使用全固态电池。引起3D打印技术参考关注的,是IRON具备“极致紧致的仿生肌肉”,一改当前大多数机器人被坚硬外壳包裹的形象。何小鹏称它为"最拟人的人形机器人"。 从现场视频和图文介绍可知,仿生肌肉效果通过晶格结构实现。而根据凤凰网报道,它就是3D打印的晶格材料。何小鹏指出,这项技术的精妙之处在于,它能根据不同形体,生成个性化的3D晶格拓扑结构。这意味着,IRON可以像真人一样拥有不同的体型曲线,并最终实现根据用户偏好定制机器人体形的高度柔性化生产。(特别声明,3D打印非官方明确指出使用) IRON机器人的仿生晶格展示 IRON机器人外包裹皮肤之下的的仿生晶格展示 机器人领域长期面临一个重要挑战:如何复制生物肌肉的精细控制与柔性特征?生物肌肉能同时提供力量与缓冲,而传统执行器往往只能二选一。3D打印弹性晶格结构,或能成为人形机器人「仿生肌肉」的最优解。 小鹏汽车最新发布的IRON人形机器人提供了突破性的解决方案——通过弹性晶格结构,成功模拟人类肌肉系统。这种仿生设计使机器人获得了接近生物体的运动表现,标志着一个全新方向的开启。 弹性晶格的结构优势 晶格结构的优势在于可编程的机械性能。通过调整单元结构的设计参数,工程师可以精确控制晶格模块在不同方向上的软硬度。 3D打印技术参考注意到,来自瑞士洛桑联邦理工学院机械工程学院的中国学者管清华等人,日前在Science Advances上以封面文章发表了“”的研究。 他们开发出了一种晶格结构生成技术,支持超过一百万种离散配置和无限几何变化,仅使用单一材料制造的不同晶格分布,即可使材料在不同的区域呈现柔软、坚硬的不同状态。3D打印技术参考注意到,该方案为设计轻量级、适应性强的机器人提供了可扩展的解决方案。 这种“一个结构,多种刚度”的特性,使单一体素化肌肉单元能够替代传统复杂的多部件传动系统,大幅简化了机器人本体设计。 材料突破:弹性体赋予晶格生命 实现这一技术飞跃的核心,在于特种弹性体材料的开发与先进制造工艺的结合。热塑性聚氨酯弹性体成为首选材料,其兼具橡胶的高弹性和塑料的强度,经过数万次循环测试后仍能保持结构完整性。 在国内,非常典型的3D打印材料、工艺和设备开发商是博理科技。根据3D打印技术参考在深圳TCT期间对博理科技的采访所知,该公司目前整体的产品有近万种材料配方,并推出有用于人形机器人的3D打印多层建构化蜂窝复合材料。此类材料具有高弹性等多特性,在减震、轻量化、散热性方面表现卓越,数据显示其能量吸收率高、变形可恢复能力强。 工艺创新,3D打印的制造革命 制造如此复杂的内部晶格结构,传统注塑或切削工艺完全无能为力。3D打印技术成为实现这一设计的唯一可行方案。数字光处理3D打印技术以高精度和速度优势,成为制造微观晶格结构的首选工艺。该技术通过逐层固化光敏树脂,能够构建出特征尺寸低至50微米的复杂晶格。 近年来,博理科技HALS超高速3D打印技术被大量用于多种消费品行业,主要就在于其解决了材料性能与3D打印速度问题,使该技术迅速推进至普惠阶段。 苏州博理智能云工厂效果展示 3D打印技术的优势还在于其无与伦比的设计自由度——晶格类型、密度梯度、 单元尺寸都可以在数字模型中精准定义,然后通过一次打印过程实现。 END 为人形机器人配备仿生肌肉,可能并不是第一次实现,但IRON机器人却是极少见的看到了仿生晶格结构。虽然官方并未明确指出它由3D打印技术制造,但通过细节推理,3D打印技术确实可以做到。 从实验室走向产业化,弹性晶格结构的使用范围正在不断提升。随着材料科学的持续突破和打印工艺的不断精进,未来十年内,我们有望见证柔性结构在机器人领域与刚性部件平分秋色。#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。2025年11月6日4.28K -
3D打印行业 | 24h观察,2025.11.05
3D打印行业 | 24h观察,全球行业要闻一日谈! 01. 动力装备精密零部件制造项目签约 11月4日成都日报《锦观新闻》报道,成都在四季度冲刺跑出“加速度” ,一批产业化项目签约。其中,彭州市迎来动力装备精密零部件制造项目签约落户彭州经开区航空动力园。 该项目将建设3D打印中心、检验检测中心等,形成“3D打印-精密制造-高端深加工-全流程检验”完整产业链,产品应用于航空航天、新能源等高端领域,为国家重大能源工程及相关高端装备制造业发展提供坚实支撑。 图文无关,仅做展示 02. 小鹏新一代人形机器人或使用3D打印 据凤凰网科技报道,在今天开幕的2025年小鹏科技日上,小鹏新一代人形机器人IRON亮相。在外观设计上,此次新款机器人带来了女性形态,其肌肉结构通过3D打印晶格材料模拟,表面则由无缝材料进行整体包裹。何小鹏表示,这款拟人机器人目标2026年规模量产。 03. 消费级3D打印机火爆,再登央视 11月5日,总台央视记者走访了拓竹深圳3D打印机旗舰店。报道指出,消费级3D打印机近期销售非常火爆,成为增长最快的数码品类之一。目前,消费级3D打印机的价格较三年前下降了60%。 今年9月,商务部等8部门发文明确将“桌面级3D打印设备纳入数字产品消费”范畴,享受国家补贴政策。丰富的使用场景,亲民的价格,助推了3D打印机的热销。 04. 法国成立核能金属增材制造中心 近日,尼康SLM和法国替代能源和原子能委员会(CEA)建立了一个名为“MANTRA”的合作创新中心。此次合作将整合CEA 80年的核能研究经验与尼康SLM的大幅面激光增材制造技术,专研核级材料工艺、复杂几何构件及大型部件验证,加速金属增材制造在核能、航天、国防等高可靠领域的产业化。 05. 一级汽车供应商收购3D打印模具专家 旧金山模具专用挤出式金属3D打印公司Mantle近日被密歇根Tier 1汽车供应商Angstrom Automotive Group收入囊中。Angstrom此举正值美汽车业在关税与供应链重塑压力下加速本土化,而3D打印模具技术已非常成熟。 06. 高校3D打印设备采购 11月5日,德州职业技术学院发布增材制造实训设备采购项目,预算金额为105万元。 11月5日,淮北职业技术学院机械CADCAM实训中心建设项目发布招标公告,拟采购增材制造设备(FDM)10台;增材制造设备(LCD)10台;增材制造设备(多功能设备)1台等,总预算58万元。 1天1个3D打印小知识 关于“混合制造”的必然性 将3D打印的增材能力与CNC加工的减材精度集成到同一台设备中,形成了“增材-减材复合制造”。这解决了3D打印件表面精度不足和特定特征需要高光洁度加工的痛点,代表了高价值零件“一步到位”的完整制造解决方案。 #3D打印 #增材制造 #行业资讯2025年11月5日3.63K -
3D打印企业协同高科,获评“广东知名品牌”
2025年10月30日至2025年11月3日 “广东知名品牌”名单公布并公示,深圳协同创新高科技发展有限公司在智能制造领域,以国产自研工业级增材制造装备及其产业化为产品基础与完善的企业实力与客户认知度等综合实力,获得了专家评委与广大客户的高度认可,于众多企业中脱颖而出,获评“广东知名品牌”。 品牌发展历程 2019年深圳协同创新高科技发展有限公司成立; 2021年正式开启运营协同高科,获评3D打印+汽车生态创新应用战略合作单位,获评广东省、深圳市科普教育基地; 2022年获国家高新技术企业认定;推出连续纤维设备; 2023年获批筹建广东省增材制造装备创新中心、获得深圳市专精特新中小企业认定,完成与斐帛科技的整合,实现国内连续纤维复材3D打印首创技术产业化跃升; 2024年推出金属、陶瓷、连续纤维全系列产品,三板块业务体系完善; 2025年入选种子独角兽企业;广东省增材制造装备创新中心运营主体 …… 发展潜力及市场认可-种子独角兽企业 今年7月份,2025中国(深圳)独角兽企业大会在深圳顺利召开。截至2024年,中国独角兽企业数量已达372家,总估值超过1.2万亿美元,平均每家企业估值为33.4亿美元。 在大会期间,重磅发布《深圳市独角兽企业及瞪羚企业研究报告2025》,深圳协同创新高科技发展有限公司凭借其在核心技术领域的突破力、商业模式的创新力以及市场拓展的爆发力,成功跻身 “种子独角兽企业” 榜单。这一认定不仅是对企业现有实力的高度认可,更彰显出其未来高速成长为独角兽企业的强劲潜力,为行业标注了极具价值的成长标杆。 核心产品-自主研发增材制造装备 协同高科定位全球领先的工业级3D打印设备商和系统解决服务商,聚焦连续纤维挤出成形、金属SLM、陶瓷SLA与数字化产品系统集成,面向定制化战略工业场景需求,突出国产化替代及智能化引领,协同打造上下游产业体系。 肩负品牌效应与社会责任,科普基地与公益助学在继续 协同高科创始人、董事长姚彩虹女士以公益热忱为核心驱动力,企业始终肩负双重使命:一方面坚守品牌责任,以高品质产品与诚信服务传递品牌价值,筑牢用户信任根基;另一方面践行社会责任,将公益行动融入发展战略,通过助学、扶贫、环保等实际举措反哺社会,实现品牌成长与社会贡献的同频共振。 协同高科作为深耕3D打印领域的企业,在实际运营深圳市3D打印制造业创新中心和广东省增材制造装备创新中心,协同高科始终将 “科技普惠、教育赋能” 纳入社会责任体系,依托公司运营的3D打印科普教育基地与培训基地,长期致力于 3D 打印技术的科普推广工作。 过往的科普活动 此次荣获“广东知名品牌”,是对协同高科的创造力、创新力、产品力、贡献力、品牌影响力的综合肯定,也是对我司作为行业引领者的示范带动作用的高度肯定。 协同高科此次获此殊荣,既是在品牌建设、市场表现与口碑等维度的卓越成果获得公众的认可,也是在增材制造装备领域突破国外“卡脖子”技术,核心关键技术及装备国产自主认证的高度肯定。 未来,协同高科表示将继续以“科技创新”驱动“智能制造”,不断提升产品品质与服务能力,积极响应广东品牌经济发展战略,为区域品牌经济的繁荣贡献力量。#增材制造 #3D打印2025年11月5日3.97K -
“同幅面 • 双工艺”|西空智造推出“Laser Plus 鸳鸯版”LPBF锻打印设备
继西空智造于2024年4月首次推出激光粉末床锻打印设备以来,该技术在国内外引发广泛关注。工业级设备已成功应用于航空航天领域金属构件的增材制造,并获得行业高度认可。 为进一步推动激光粉末床锻打印技术的发展与应用,西空智造正式推出“Laser Plus 鸳鸯版”激光粉末床锻打印设备。该设备独创“同幅面 • 双工艺”模式,可在同一幅面内实现SLM增材成形与锻打印增材成形两种工艺试验,体现了“鸳鸯智造”的设计理念。 该设备面向科研单位,在新材料设计与开发、新工艺验证与研究、新应用拓展等方面提供了全新的技术平台,将有力驱动增材制造技术创新,赋能我国增材制造产业升级。 什么是锻打印? 激光选区熔化锻打印技术指在激光粉末床增材制造过程中利用强化激光逐层锻打熔融层,同时采用智能在线监控系统和路径规划算法实现成形过程中的应力控制和组织调控,抑制变形/开裂,降低内部缺陷,提升成形精度,实现复杂零部件的高性能制造。 技术优势 ➡️ 显著改变成形质量 大幅降低零件表面粗糙度,降低未熔合等缺陷,改善内流道成形质量,实现无支撑/少支撑打印。 ➡️ 主动调控残余应力 将拉应力转化为压应力,有效弥合微观热裂纹,防止成形件变形。 ➡️ 大幅提升疲劳性能 通过激光冲击强化调控组织与应力状态,显著延长零件的疲劳寿命。 性能参数 该设备可实现以下应用: ➡️ 新材料研发 ➡️ 新工艺开发 ➡️ 新应用拓展 “Laser Plus 鸳鸯版”现已正式发布,西空智造现诚邀各高校、科研机构及制造企业垂询。为保障核心技术与知识产权安全,该公司表示将在合作前对意向单位的资质与技术背景进行必要调研,并需签署严格的保密协议。如有意向,可后台联系3D打印技术参考。2025年11月5日3.41K -
增材制造钛合金“耐久性账本”出炉——结构应用迎来可靠性加速
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2025年11月5日3.27K -
3D打印又一重要建设项目签约,地点——上海!
近日,安徽中体新材料科技有限公司与上海青浦区华新镇凤栖科创港正式签约,共建“上海3D打印金属粉末研发与国际业务中心”。项目选址凤栖科创港,坐拥虹桥国际枢纽区位优势,交通便捷,预计于2027年中旬建成投产。 该中心将充分借助上海的人才与国际化平台优势,推动中体新材实现从“材料供应商”向“材料-3D打印工艺-AI一体化解决方案合作伙伴”的战略升级,进一步拓展全球市场。 随着航空航天、消费电子、汽车、机器人、低空经济等领域对3D打印高端金属粉末需求持续攀升,中体新材上海中心将聚焦三大战略功能突破: 技术驱动:深度融合材料研发、3D打印工艺与人工智能技术,构建垂直一体化的创新链条,为客户提供端到端的增材制造整体解决方案。 全球布局:建立覆盖全球的销售网络、技术支持体系与敏捷物流系统,高效响应国际高端制造客户的个性化、高复杂度需求。 人才汇聚:吸引全球顶尖的材料科学、人工智能及国际化运营人才,打造跨学科、高水平的研发与业务团队。 中体新材将以上海中心为核心支点,专注前沿技术研发与国际业务拓展,同时协同安徽生产基地的规模化制造与成本优势,形成“研发-制造-市场”高效闭环,致力于成为全球高端金属粉末与增材制造解决方案的创新引领者。2025年11月4日3.28K -
美国航司选择中国3D打印品牌,开展飞机维修服务!
3D打印技术参考注意到,致力于提供高品质飞机内饰翻新、维修和定制解决方案的美国AIS飞机内饰服务公司,已选择中国3D打印品牌一迈智能的解决方案,开展相关业务。 AIS具有50多年的服务经验,是美国联邦航空局认证的维修机构,确保为公务航空客户提供最高标准的质量、可靠性和创新。 图 | AIS飞机内饰服务团队网站横幅 此前,AIS团队接收到了一个跟Ultem™9085打印有关的客舱维修定制的订单,应用于飞机遮阳板。由于Ultem™ 9085的阻燃和耐温特性,意味着它的打印需要一台大幅面高温3D打印机,AIS团队联系了IEMAI3D,寻求有效帮助。经过技术交流与打样验证,最终选择了MAGIC-HT-MAX作为生产工具。 图 | 所需维修的客舱内部 MAGIC-HT-MAX是一台打印温度高达500℃,平台温度高达200℃,腔体温度高达150℃的工业级3D打印设备,能够兼容打印大尺寸的Ultem™ 9085 / 1010,PEEK,PEKK等高性能材料制件。备注:Ultem™是属于Sabic公司的专用商标,一般用于代表其PEI特种工程材料。 Ultem™ 9085具备卓越的阻燃性与低烟毒性,这是航空领域尤其是客机内饰的首要要求。它符合最严格的航空标准,通过了FAR 25.853等多个航空阻燃标准,这是美国联邦航空管理局对飞机内饰材料的强制性规定。此外,它的高极限氧指数(LOI)达到了Ul94 V-0等级,这意味着在正常空气中极难点燃,且离开明火也会自熄。 图 | MAGIC-HT-MAX现场打印 MAGIC-HT-MAX创造了优异的温度条件和专用的工艺条件来适配Ultem™ 9085的3D打印,为其打造了专用的3D打印挤出头,充分提升其层间结合力,使其具有优秀的表面光洁度和力学性能。打印制件具有很高的拉伸强度和弯曲模量,能够承受飞行中的振动、气压变化等机械应力。 与许多脆性工程塑料不同,Ultem™ 9085在受到冲击时不易断裂,耐用性好。 图 | 遮阳板示意图(来源于网络) 一迈在其切片软件IEMAI 3D Slicer中内置了PEI 9085的专用工艺包,搭配专用3D打印挤出头,能够使Ultem™9085的打印效果更佳。结合其云平台IEMAI 3D Cloud,实现远程管理和监控,目前,其AI视觉识别检测模型正在内测与训练过程中,旨在为用户提供更智能的管理工具。 图 | IEMAI 3D Slicer和Cloud AIS团队表示:“非常感谢一迈团队提供的专业性技术支持,我们相信这是非常具有经济价值的投资,通过增材制造为用户提供额外的价值,会使我们团队的服务变得独特,我们很快可以收回投资成本,并且创造额外利润。数字化的管理平台,也让我们解放时间和劳动力,从而释放增材制造的魅力。” 图 | AIS与IEMAI团队合照 东莞一迈智能科技有限公司是中国一家专注于3D打印研发生产的高新技术企业,其品牌一迈 IEMAI 3D是全球化的工业级3D打印机品牌,致力于为用户提供多材料兼容的“All in one”3D打印解决方案,支持打印市场上绝大部分的热塑性材料,帮助用户解决在制造生产中遇到的难题。该公司即将亮相德国formnext增材制造展。 一迈智能执行产品研发及生产的高质量标准,其3D打印机和材料均已获得CE和ROHS认证。该公司重视品牌打造,目前已获得中国、美国、欧盟的商标证书 。一迈智能追求核心技术研发,目前已获得软件著作权、发明专利、实用新型专利、外观设计专利、国家高新技术企业称号。如今,一迈智能3D打印解决方案已应用到:航空航天、汽车、石油化工、医疗和电子制造业。#增材制造 #3D打印2025年11月4日3.16K -
3D打印行业 | 24h观察,2025.11.03
3D打印行业 | 24h观察,全球行业要闻一日谈! 01. 铂力特官宣助力仰望U9X刷新记录 11月3日,铂力特官宣深度参与了比亚迪仰望U9X高性能车身的设计与制造。 铂力特利用其在大幅面3D打印(BLT-S1000和BLT-S615、BLT-S815等)、结构优化和高强度材料方面的核心技术,为比亚迪仰望U9X提供了从车身结构到关键安全部件(卡钳) 的一站式增材制造解决方案,是金属3D打印技术在汽车高性能领域应用的标杆案例。 02. 两项3D打印技术入选 国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)于近日发布2025年度化学领域十大新兴技术。这项全球性活动旨在遴选能改变全球化学与工业格局、推动实现联合国可持续发展目标的潜力技术。其中,交叉光刻体积3D打印与增材制造技术上榜。 03. 增材制造项目获CICAS特等奖 11月1日,2025算力网发展大会暨第三届全国人工智能应用场景创新挑战赛(CICAS)智能算力专项赛闭幕式在杭州收官。来自北京君璟科技有限公司的“基于人工智能的光固化陶瓷/金属多材料增材制造技术”获特等奖。 04. 丰田利用3D打印技术打造概念车 丰田将于11月4日至7日在拉斯维加斯举行的2025年SEMA改装车展上展出其 bZ Time Attack概念车。这款概念车在制造过程中融入了3D打印技术。丰田增材制造实验室指导了挡泥板和车身面板的生产,采用了大规模3D打印结合手工精加工工艺。这种混合制造方法还包括3D扫描和CAD设计,以缩短开发时间并实现设计迭代。 05. 近八成消费者关注3D打印机 近日《2025年双11 3C数码消费调研报告》发布,结果显示,3D打印机在3C新品中有较高热度,57.2%的受访者简单了解过3D打印机,21.9%的受访者深入了解过,近八成消费者关注3D打印机。 06. 高校百万元采购 11月3日,江苏航运职业技术学院发布成套金属3D打印机采购项目采购公告,预算130万元。 11月3日,河北石油职业技术大学发布2025年双高建设-通用教学设备(政府采购-货物)公开招标,预算108万元,含3D打印相关设备采购。 1天1个3D打印小知识 关于“失败”的数据价值 每一次打印失败——无论是层间开裂、翘曲还是精度偏差——都是一次对特定材料在特定工艺参数(温度、速度、冷却速率)下行为的极限测试。系统性地记录和分析这些“失败案例”,是构建可靠工艺数据库、实现可重复生产的宝贵财富。2025年11月3日3.18K -
从鳍片到TPMS晶格:当3D打印成为标配,散热还有一个重要门槛!
在电子设备、新能源汽车乃至航空航天等领域,热管理始终是影响性能的关键环节。从早期的金属鳍片到热管与均热板,人类在“散热”这场持续百年的技术竞赛中,不断追求更高效、更紧凑的解决方案。而今,一种源自数学与自然形态的结构——三周期最小曲面(TPMS),正在凭借独特几何特性,引领散热技术进入一个全新时代。 散热技术的进化之路 早期的散热需求,停留在解决有无的阶段。彼时电子设备功率较低,凭借铝、铜等金属优异的导热性,再搭配简单的鳍片设计,通过增大与空气的接触面积,依靠自然对流或风扇强制风冷,就能轻松应对热量问题。这种方案成本低、工艺成熟,曾长期占据市场主流。 但随着芯片制程不断突破、功率密度呈指数级增长,传统金属散热的效率很快触顶,散热瓶颈成为制约设备性能的绊脚石。 图1 传统散热器 为突破这一局限,相变传热技术应运而生,其中最具代表性的便是热管与均热板(VaporChamber)。它们利用密闭真空腔体内的工质蒸发吸热和冷凝放热循环,实现了远超金属的等效导热系数。这一技术的出现,标志着散热设计从单纯的“导热”,升级为高效的“热输运”与“均温”。 图2 均热板内部结构 TPMS结构:重塑高效散热新标准 TPMS结构是一种在三维空间中周期性延展、平均曲率为零的平滑曲面结构,常见的有Gyroid、Diamond、SchwarzP等类型。在增材制造技术的赋能下,TPMS结构的优势被彻底激活,成为解决高端散热需求的核心方案: ➡️ 极高的比表面积与流畅流道 TPMS结构能构建出极高的比表面积,可极大促进热量从固体表面向冷却工质(空气、液体等)传递;更关键的是,它的流道完全由平滑曲面构成,没有尖锐转折或死角,能显著降低工质流动阻力,实现低泵功需求下的高效换热。 ➡️ 设计自由度高,性能可精确调控 TPMS结构的几何形状由数学公式隐式定义,工程师可像“编程”一样,精确调控其孔隙率、单元尺寸、胞元类型等关键参数,针对高热流密度区域,可降低孔隙率、加密结构以增强换热;针对低热量区域,则可增大孔隙率、简化结构以减小流阻。这种“定制化设计”能力让散热方案能精准匹配不同设备的需求,避免了性能浪费。 ➡️ 场驱动设计与性能突破 最新的研究采用了场驱动设计方法。例如,根据散热器表面的温度分布场来智能地调整不同区域的孔隙率——在高温区域降低孔隙率以增强换热,在低温区域增加孔隙率以减小流阻。研究表明,通过此法优化的TPMS流道,在保持优异散热效果的同时,其进出口压差可比均匀孔隙率结构降低约90%,综合性能大幅提升。 ➡️ 多功能集成与轻量化 TPMS结构天生具备高比强度,在提供高效散热的同时,能实现显著的轻量化效果。这使得它成为航空航天、高端电子等领域理想的多功能结构材料,有望实现“结构-散热”一体化设计。 图3 纯铜散热底板 VoxelDance Design高阶隐式建模赋能TPMS设计 尽管TPMS结构优势显著,但其复杂性使得设计与加工一直是行业痛点。传统工具难以应对多目标协同优化,例如融合多种TPMS结构以实现散热效率、流体特性和结构强度的平衡,导致计算耗时过长且难以实现平滑融合,严重制约了技术落地。 而漫格自主研发的VoxelDanceDesign(VDD)在隐式建模和场驱动处理方面展现出卓越性能,不仅能轻松完成单一TPMS结构的精准设计,更能实现多种TPMS结构的平滑融合,让设计师无需陷入复杂的几何计算,即可高效完成定制化散热结构的开发。以一个典型的电子设备散热结构设计为例,借助VDD,整个流程仅需三步: ➡️ 导入设备的原始外壳结构与需要填充散热结构的区域,明确设计边界; 图4 原始设备外壳与散热结构填充区域 ➡️ 在发热核心区域填充多种TPMS结构,根据不同区域的热需求选择适配的胞元类型,再利用场驱动功能,智能调整结构参数,实现不同TPMS结构的平滑过渡与性能优化; 图5 多种TPMS结构填充 ➡️ 将优化后的散热结构与整体外壳求和,完成一体化设计。 图6 最终设计 更值得关注的是,VDD采用参数化脚本设计逻辑,设计完成后,无需保存数据量超大的精细模型文件,只需导出体积缩小上千倍的设计脚本,即可实现模型的重复调用与修改。这不仅大幅降低了企业的数据存储与传输成本,更让版本迭代、多场景适配变得简单,极大提升了研发效率。 当几何成为设计语言,算法成为创新引擎,热管理的未来将不再受限于传统形态。TPMS结构正在让散热设计从“经验制造”走向“智能生成”。VoxelDance Design希望与全球工程师一起,让每一度热量的流动,都更高效、更轻盈、更智能。#增材制造 #3D打印2025年11月3日3.22K -
“苏超”冠军奖杯,钛合金3D打印造!
11月1日晚,备受关注的2025江苏省城市足球联赛决赛落幕。90分钟常规时间,泰州队和南通队0比0战平,“苏超”决赛上演点球大战。最终,泰州队点球4比3战胜南通队,获得“苏超”冠军。 而“苏超”冠军奖杯,由江苏威拉里新材料股份有限公司采用3D打印精心打造! 在材料上,奖杯使用了航空级钛合金;相较于传统意义上奖杯,其重量减轻30%、结构强度提升50%,轻盈且坚固。 在制造工艺上,如使用传统工艺可能涉及到五轴编程与后续激光雕刻,采用铸造则还需要开模,迭代效率低;而激光3D打印一次成型即可制造出粗胚,实现0.1mm级的细节,还能节省钛合金原料60%以上,在设计自由度、交货速度方面,传统减材望尘莫及。 在后处理工艺上,奖杯以金色为主色调,可以看出奖杯经过了打磨、抛光、纳米喷镀或镀金,视觉效果与金属铸造几乎无异,同样“金光闪闪”! 足球联赛奖杯往往只需1座或少量复制品,传统制造成本过高;3D打印直接从数字文件成型,无需模具,单件成本更低,还能随时修改设计。 威拉里以3D打印技术为核心,结合航空级材料与定制化服务,在体育奖杯等文化产品中实现“科技+传统”融合的制造理念,同时突出其国产化金属材料的品牌使命。#增材制造 #3D打印 #苏超 注:本文由3D打印技术参考创作,未经联系授权,谢绝转载。2025年11月2日2.66K