落地应用 – 3D打印技术参考-(第48页)    
  • 借助第三方软件实现无支撑金属3D打印

    借助第三方软件实现无支撑金属3D打印

    无支撑金属3D打印的实现往往具有很高的技术门槛,但3D打印技术参考注意到,国外一家名为AMSIS GmbH的公司推出了一款仿真软件,它提供了一种SMART HATCHING(智能填充)策略,该策略基于过热的快速初步模拟,有助于最大限度减少悬垂的局部变形,并降低它们与铺粉机构碰撞的风险。 1.快速模拟小部件过热,数秒内可模拟大部件过热 2.基于材料、工艺参数和几何特性的过热区域自动检测 3.从绿色到红色的颜色渐变代表过热的临界水平 4.红色区域表示过热风险增加 减少支撑结构可节省大量成本,这两者都可以通过AMSIS GmbH软件进行数据准备来实现。目前,该软件已经在Aconity3d、DMG Mori、EOS、Nikon SLM Solutions的金属3D打印机上得到验证。 注:本文由3D打印技术参考创作,未经联系授权,谢绝转载。
  • 新一轮洗牌:一家巨头出售LPBF金属3D打印业务;voxeljet、Nexa3D被全资收购!

    新一轮洗牌:一家巨头出售LPBF金属3D打印业务;voxeljet、Nexa3D被全资收购!

    3D打印技术参考于7月8日注意到,全球增材制造行业迎来新一轮洗牌,昔日多家重量级的企业均出现在最新的出售清单中,涉及TRUMPF(通快)、Nexa3D以及voxeljet。 工业巨头通快公司出售LPBF金属3D打印业务 7月7日消息,通快已将其增材制造业务(LMF和PBF)出售给由DUBAG集团管理的投资基金LEO III Fund。通快也成为退出增材制造领域的众多公司之一。通快的金属3D打印业务包括LPBF激光粉末床金属3D打印以及DED/LMD激光能量沉积设备。此次签署的协议,仅包含与前者相关的业务。 通快推出的LPBF 3D打印机 通快是最早推出工业金属3D打印机的企业之一,如TruPrint1000、3000和5000系列的粉末床激光熔化设备,以及业内最早的绿光金属3D打印机。3D打印技术参考在早期就观察到,通快推出的系统在当时极具先进性,与当时EOS、SLM Solutions等产品相比有很多突出特点,而且并获得了OEM制造商的认可。 52亿 VS 186亿,3D打印赛道仍然太过小众 然而,增材制造业务仍然只是通快核心业务的补充。作为全球工业激光巨头,通快2024年营收达52亿欧元。而根据《Wohlers Report 2025》,2024年全球增材制造市场收入为219亿美元(约186亿欧元)。 对比就可看出,金属3D打印仍然太过小众,而且金属3D打印赛道的竞争日趋激烈,是否值得继续投入资源进行开发,确实有必要做出选择。最终促使该公司将其出售,并专注于其关键的工业活动领域(金属加工和CNC激光系统)。 独立实体将优化结构,但竞争异常激烈 新东家计划创建一个独立的公司,该公司将以意大利斯基奥为基地运营,同时保留其在德国、美国和意大利的现有生产设施和员工队伍。协议规定,所有在意大利斯基奥、德国迪琴根和美国普利茅斯工厂工作的员工都将转移,以确保业务的连续性。 “TRUMPF”和“TruPrint”品牌将暂时使用,最终将引入新的品牌和视觉标识。新公司将作为独立实体运营,总部位于斯基奥,目前主要研发和生产中心也位于此。DUBAG基金的目标是将收购的业务转型为领先的工业金属3D打印解决方案提供商,并重点提供全面的客户服务——从机器设备到应用咨询,再到自动化和流程集成。其市场战略重点关注航空、医疗、牙科和工业等需要先进解决方案的领域。 通快3D打印产品 私募股权基金引入了更灵活的商业模式,可以加速被收购公司的发展。如果新东家能够优化结构并提高效率,资产管理业务有望作为独立实体取得成功。然而,关键的挑战在于保持与EOS、尼康SLM Solutions和3D Systems等金属 3D打印领域现有领导者的竞争力,以及来自中国的铂力特、华曙高科等公司日益激烈的竞争。 据称,该交易虽然已经签署协议,但仍需获得监管部门的批准并满足合同条件。 知名企业voxeljet已被全资收购 3D打印技术参考注意到,德国慕尼黑法院已于7月3日批准了voxeljet的重组申请。此次重组,voxeljet将注销现有股份,免除350万欧元债务,并注入250万欧元新资本,并将公司全部控制权移交给其主要债权人Anzu Ventures,原股东不仅失去了股权,而且可能没有获得补偿! 批准的计划为voxeljet提供了即时的财务救济和长期稳定,包括暂停支付利息至2026年中期,并将贷款到期日延长至2031年。 这一结果对于voxeljet来说是一个转折点。该公司成立于1999年,是欧洲首批工业3D打印公司之一。它开发了基于粘结剂喷射3D打印技术的砂型及聚合物高速烧结增材制造解决方案,在欧美航空航天、能源和汽车等行业获得广泛使用。 与大多数3D打印公司一样,voxeljet在将其技术转化为稳定利润方面遭遇困境。即使国际客户群不断增长,但多年的运营亏损和债务阻碍了其发展。这种情况与Desktop Metal、Markforged的窘境如出一辙。这也表明,对于上市的3D打印初创公司来说,保持长期正增长极为困难。voxeljet于2013年在纽约证券交易所上市,但其股价在随后的几年里大幅下跌。2024年3月,该公司于纽交所退市;2024年末,voxeljet主张将全部业务出售给美国投资公司Anzu Partners。2025年4月,该交易被股东否决,voxeljet随之根据德国StaRUG法案在不申请破产的情况下进行重组。 voxeljet首席执行指出,重组工作迅速完成,旨在最大程度地减少干扰并确保运营的连续性。“随着法院对该计划的确认,我们相信这一阶段的流程已经完成。该计划将确保可持续的财务稳定,并引领voxeljet走向未来成功。” Stratasys已收购Nexa3D,高速DLP 3D打印技术是重点 7月7日消息,Stratasys已收购Nexa3D的一系列资产,这标志着其在巩固增材制造行业领导地位方面迈出了又一战略性步伐。通过此次收购,Stratasys现已拥有市场上规模最大、实力最强的聚合物增材制造解决方案,从而能够满足各行各业更广泛的客户需求。 Nexa3D是一家专注于超高速工业级3D打印机制造的公司,成立于2016年,其推出的高速DLP 3D打印技术,受到全球用户的青睐和使用,该公司在经历了一段快速扩张期后迅速衰落。通过整合Nexa3D的技术,Stratasys正在加速开发下一代增材制造技术,满足制造业不断变化的需求。 新收购的技术将补充并增强Stratasys业已广泛的产品组合,为客户提供更深入、更多样化的解决方案,以实现高效、高质量的生产。更具体地说,Nexa3D的高速DLP技术将与Stratasys的Origin业务形成互补。而Nexa3D在收购 Essentium时获得的材料挤出技术,则可以补充Stratasys最近针对部分FDM产品推出的开放材料政策。 随着转型的推进,Nexa3D的现有客户和合作伙伴将获得Stratasys全资子公司 iSQUARED AG的支持。Nexa3D的用户还将获得采用Stratasys尖端增材制造技术的途径。 注:本文由3D打印技术参考创作,未经联系授权,谢绝转载。
  • 欧洲重量级3D打印研发项目:首创人工智能增强型光束整形,培养8名博士!

    欧洲重量级3D打印研发项目:首创人工智能增强型光束整形,培养8名博士!

    3D打印技术参考注意到,在慕尼黑工业大学激光增材制造教授团队的协调下,来自8个国家的11家合作伙伴共同投资,发起了一项名为InShaPe的研究与创新项目,希望通过光束整形和过程监控实现绿色增材制造,进一步推动金属3D打印技术的发展。项目开始日期为2022年6月1日,结束日期为2025年5月31日。本期内容,3D打印技术参考将介绍该技术的基本情况。 项目开启背景 在汽车、航空航天和能源等诸多工业领域,对轻质、高强度且具有高韧性的特种金属部件的需求正不断增加。基于粉末床的激光金属增材制造技术是实现这一目标的重要工艺。 然而结果仍没有达到人们所预期的那样,虽然该技术能够制造高性能、复杂部件,但高昂的运营成本阻碍了其更广泛的应用,与传统工艺相比仍然不具备竞争力,55-60%的生产成本源于工艺缺陷和较长的加工时间。除了商业影响外,这些工艺缺陷还会造成环境负担,包括材料浪费、能耗和排放。因此,金属3D打印技术需要有更好的创新成果来解决上述问题。这与欧洲对更环保的生产流程和供应链日益增长的需求相一致。 InShaPe项目使用了EOS金属3D打印平台 作为金属3D打印技术的发源地,激光增材制造的创新发展总体上由该地区引领。InShaPe项目的发起者,希望将LPBF金属3D打印工艺从一项高潜力技术转变为主流制造技术,在零件制造精度、新型超级材料处理和可持续性方面超越压铸等传统方法。同时,InShaPe的创新技术有望在单位零件成本以及快速大规模生产方面与传统制造方法并驾齐驱。 项目概况及具体实现指标 经查询,该项目的重量级发起者包括慕尼黑工业大学、EOS、欧瑞康欧洲公司等,汇集了LPBF、激光加工、材料科学、温度传感和人工智能方面的专业知识,项目总预算超过720万欧元,其中EOS一家就贡献了将近210万欧元。 项目的总体目标是开发一种以技术创新为基础的新型LPBF工艺,它是一种基于人工智能的光束整形模块,结合了用于过程监控的新型多光谱成像技术。其制造能力将在资源效率和制造精度方面超越传统工艺。具体的说,该项目将开发并演示一种利用激光束一次性完成金属粉末床熔融工艺的创新技术,其涉及两项技术创新: (i)首创AI增强型光束整形模块,可根据打印部件的材料/几何形状灵活调整激光光束形状; EOS光束整形技术演示 (ii)新型多光谱在线过程监控和控制系统应用。 非轴向多光谱成像(MSI)系统 该项目要达到的关键绩效指标包括:与目前同类最佳的LPBF工艺相比,建造速度提高7倍,成本降低50%以上,能耗降低60%,废品率降低30%。此外,该项目还将展示如何实际部署基于人工智能的解决方案,实现先进的制造战略,同时符合当前的标准和用户期望。 项目开展的工作及取得的成果 InShaPe项目方法包含四个主要研发步骤:规范制定、开发、集成与验证以及演示。 项目中的“规范制定”步骤始于对四个初始用例进行基准化。具体包括:欧瑞康航空航天将极大提升高质量叶轮3D打印的速度;BeamIT专注于提高生产效率并实现工业燃气轮机部件的特定机械性能;AENIUM研究用于火箭发动机的CuCrNb基合金,解决微观结构定制和后处理方面的挑战;AMEXCI致力于将小型发动机缸盖生产从压铸过渡到增材制造,通过开发光束整形功能和优化零件设计来提高成本效益和生产效率。 “开发”阶段涉及光束整形和多光谱成像领域的进步。理解激光与材料相互作用对于该技术的经济高效生产和广泛的工业应用至关重要。第一步定义了在 InShaPe中应创建的不同光束形状;下一步是在增材制造工艺中对这些建议的光束形状进行物理开发。 首批实验包括使用不同光束形状和工艺设置进行高速成像,观察其对工艺的定性影响。研究团队创建了单熔道和剖面线图案,分析不同光束形状和工艺参数对最终工艺特征和熔池的影响。通过这些实验,缩小了稳定加工的工艺窗口。在第二组实验中,创建了实体零件,分析了最终的密度、机械性能、微观结构和表面粗糙度。使用不同的扫描策略和光束形状来定制微观结构是一项主要成就。此外,通过使用环形光束轮廓填充和高斯光束轮廓,打印速度已提高了4倍。该复杂演示部件的单位总成本降低了46%,能耗降低了45%。 除了光束整形方面的技术创新外,还开发了多光谱成像监测系统(MSI)。第一步,评估了MSI传感器的配置。第二步,设计和制造了多光谱相机。利用这种新型硬件,MSI小组开始了第一次实验。同时,在硬件制造过程中开发了将数字值转换为物理值的算法。将新型硬件与InShaPe开发的MSI软件相结合,首次评估了不同光束形状的温度分布。 MSI系统的工作流程,显示了从捕获到分析的过程 在“集成和验证”阶段,MSI相机、软件以及光束整形单元被集成到新一代机器中。下一步,即演示阶段,使用新型InShaPe技术打印不同的用例并评估关键绩效指标。 在腔室内的MSI相机 超越现有技术水平,潜在影响巨大 InShaPe项目的主要研究成果被欧洲广大科学界和学术界广泛利用,推动了与绿色、数字化和光子制造工艺相关的各个领域的科学突破。接下来将展示项目在不同学科领域获得的知识及其对科学界的影响: • 通过光束形状和扫描策略定制微观结构:扫描策略对于定制微观结构至关重要,会影响晶粒尺寸、织构指数和形状形态。光束形状及其尺寸可用于改变工艺动态。 • 光束整形对工艺速度的影响:光束形状及其组合可以显著提高生产速度并降低单个零件的成本。 • 使用微光干涉仪作为温度测量工具:迄今为止,微光干涉仪主要在土木工程中用作地球观测工具,在该项目中被用于温度估算。 • 机械测试和热处理:优化的热处理温度会影响微观结构,从而导致屈服强度、拉伸强度和断裂伸长率的变化。 InShaPe项目培养了八名博士生,并由一位专职博士后研究员指导,为激励和留住增材制造领域的年轻人才奠定了基础。3D打印技术参考注意到,有证据表明,已有中国留学生在该项目中受益。 此外,3D打印技术参考还注意到,InShaPe致力于在目标客户和最终用户中激发对InShaPe项目所开发的新型LPBF工艺的浓厚兴趣,从而加速并广泛应用这项关键技术在欧洲制造业中的普及。InShaPe已开设开放式创新服务,允许中小企业最终用户试用先进的LPBF工艺来制造超复杂的零件几何形状。 END InShaPe项目瞄准的是快速增长的全球金属增材制造市场,该市场预计年产值达69.2亿欧元,项目要求成果在航空航天、能源、空间和工业产品领域展现巨大应用潜力,从而颠覆制造业。从长远来看,InShaPe技术的成功开发和营销,将加强欧洲在金属3D打印创新方面的影响力。 最后,该项目给我们些许启示,虽然国内也不乏多家联合开展重大创新的案例,但在金属增材制造方面,欧洲经验有值得我们学习的地方。 注:本文由3D打印技术参考创作,未经联系授权,谢绝转载。
  • 上海科大团队开发出一种晶圆级多级芯片互连结构3D打印制造方案

    上海科大团队开发出一种晶圆级多级芯片互连结构3D打印制造方案

    3D打印技术参考注意到,上海科技大学物质学院冯继成研究员课题组近日在半导体器件制造领域取得重要研究进展。其开发出了一种3D纳米打印工艺,可以一次性的在晶圆尺度上开发可靠的多级和多尺度金属3D互连结构,为未来集成电路内部及异构芯片间的高速互联需求提供了技术储备。相关研究成果被国际权威期刊ACS Nano以封面形式发表。 研究指出,随着大数据存储、大数据分析、人工智能、智慧城市、智能工业等发展,数据处理量呈现出指数级增长,需要更复杂且密集集成的集成电路(IC)和异构IC。研究人员正在设计新的设备结构,来最大化现有处理器架构的性能。为了处理、传输和存储大量数据,半导体器件必须进一步微型化,以便将更多组件放入集成电路封装中。这些集成电路包含数十亿个晶体管和许多其他组件,必须使用超薄“导线”进行互连。 芯片中的互联结构 然而,当前的互连技术面临很多挑战,尤其是在纳米尺度下,传统的铜互连材料的电阻率增加、可靠性下降,导致所谓的“RC瓶颈”问题。此外,传统的光刻和蚀刻工艺在制造纳米级3D互连时存在局限性,且成本较高。而3D纳米打印技术作为一种新兴的制造方法,具有高精度、高通量、材料选择灵活和成本低等优势,展现出巨大潜力。 上海科技大学相关资料提到,冯继成研究员团队开发出了一种气溶胶纳米制造系统,结合纳米技术,可创建新材料体系。该课题组主要通过创制和打印超构材料及微纳器件来开发物质科学普适系统,满足我国对于关键核心技术及其产业化的需求。 上海科大气溶胶纳米技术 在本研究中,研究人员探索了铱(Ir)、钌(Ru)和金(Au)三种材料,他们在纳米尺度下具有更低的电阻率和更高的热稳定性。3D打印技术参考注意到,虽然这三种金属成本较高,但与处理Cu互连的传统工艺相比,本研究中的3D纳米打印技术只使用了少量的金属(0.0001%)。 具体地说,所使用的的纳米颗粒的平均直径约为4.42 ± 0.06纳米,他们是分散的、非聚集颗粒,在打印过程中纳米颗粒被氮气(N₂)气流携带进入打印区域。氮气的流速被精确控制,确保纳米颗粒能够均匀分布在整个打印区域。然后,通过精确控制脉冲电场的开关,实现纳米颗粒的均匀分布和沉积。在电场ON相,带电的纳米颗粒被引导沉积形成互连结构;而在OFF相,纳米颗粒则随气流均匀分布在整个晶圆表面。这种独特的打印方式不仅能够实现高精度的纳米级互连,还能在单次打印周期内制造出大量互连结构,显著提高生产效率。 3D打印技术参考了解到,使用这项工艺,在1小时内就完成了晶圆级尺度上的大面积互连结构制造。研究人员还成功制备了由135个阵列周期性排布的27万个互连结构,每个阵列的面积为40μm×10μm,这些阵列分布在2英寸的晶圆上面,其可扩展性比之前所能达到的效果高四个数量级。 此外,这项研究报道的3D纳米打印工艺与现有的集成电路制造工艺兼容。与传统的局部蚀刻绝缘体形成金属互连通孔的方法不同,该研究实现了一种简单且成本效益高的新互连制造技术。使用带电纳米粒子制造3D互连的静电场的实施对于器件小型化非常有效,因为功耗低,对带电纳米粒子的放置没有几何限制。脉冲电场可以被调制以获得广泛的操作和材料参数,用于工艺可扩展性、材料开发和几何控制。 研究原文:Wafer-scale nanoprinting of 3D interconnects beyond Cu 注:本文由3D打印技术参考创作,未经联系授权,谢绝转载。
  • 最新:使用HP彩色3D打印机制造“假虫子”,发表Nature!

    最新:使用HP彩色3D打印机制造“假虫子”,发表Nature!

    3D打印技术参考注意到,最新一期的Nature正刊文章于7月2日发表。来自英国诺丁汉大学的研究人员,发表了题为“Mapping the adaptive landscape of Batesian mimicry using 3D-printed stimuli” 的文章。该研究的核心内容是借助3D打印技术,制造高度逼真的昆虫拟态,来测试捕食者对不同拟态表型的反应。经3D打印技术参考查询,所谓拟态,通俗的说就是——“假虫子”! 该研究使用了HP Jet Fusion 580 3D打印机制作出了高分辨率彩色实体模型,确保翅、触角等细节结构的生物学真实性。 这项研究的背景非常有意思。自然界中的很多无毒昆虫通常会模仿有毒的近似同类,靠“狐假虎威”躲避捕食者。按理说,模仿得越像越能保命,但现实中很多这样的昆虫却在自然进化中“偷工减料”,仅模仿部分特征,甚至模仿的一眼就能看出bug,但捕食者仍然会上当。 研究人员对此深感不解,提出了多种解释来说明这一现象。如鸟根本分不清细微差别,昆虫随便模仿一下就够了;另一种是功能平衡假说,昆虫为了飞行、保暖等,不得不牺牲模仿的精确度;再就是所谓“多模型干扰”,即周围有多种有毒昆虫,捕食者容易搞混,昆虫就不用学的太像。 科学界疑惑的是,到底是什么因素阻止了昆虫进化出“满分拟态”。这样的研究对于外行来说似乎没有任何价值,但却对揭示进化机制、保护濒危物种、促进跨学科合作具有重要意义。研究人员此前针对该问题的研究,要么使用真实昆虫做实验,要么用涂色卡,要摩尔无法测试假设性,要么被鸟类一眼看穿。 在这项研究中,科研人员使用了HP的彩色3D打印机制作了高度逼真的昆虫模型,来测试捕食者对不同模仿形态的反应。他们首先通过三维扫描获取了黄蜂和食蚜蝇的高分辨率数字模型,随后使用专业3D建模软件(如Blender)对模型进行变形处理,在形态空间中创建出介于真实物种之间的连续变异表型,例如25%、50%和75%相似度的中间形态,甚至超越真实物种范围的极端表型。 然后,使用HP Jet Fusion 580 3D打印机和PA12粉末材料进行实体彩色3D打印。打印完成后的实体采用蒸汽抛光表面处理,可以获得全彩色、高细节度的昆虫假体。 而且,研究团队通过3D打印技术实现了对拟态表型的精确操控,可以独立或组合调整形状、颜色、图案和尺寸四个视觉特征,从而创造出自然界中不存在的"假设性"拟态表型,这是传统方法(如使用真实标本或人工涂色)无法实现的。 实验验证表明,鸟类捕食者能够将这些3D打印刺激视为真实猎物,并表现出与面对真实昆虫相似的判别行为,证明了这种方法的生态有效性。这种3D打印技术不仅解决了贝氏拟态研究中难以测试假设表型的难题,还为研究其他复杂形态性状的适应性提供了一种可推广的新工具,展示了3D打印技术在生态学和进化生物学研究中的巨大潜力。
  • 中国航发:3D打印涡喷发动机成功首飞,填补国内相关应用空白

    中国航发:3D打印涡喷发动机成功首飞,填补国内相关应用空白

    3D打印技术参考注意到,中国航发于7月2日发布消息称,航发动研所自主研制的3D打印极简轻质微型涡喷发动机配装试验平台在内蒙古圆满完成首次飞行验证。 需要特别指出的是,以往采用3D打印技术开发涡喷发动机的案例并不在少数,但真正实现验证的却不多。此次飞行成功,填补了国内该技术方向整机工程应用的空白。 中国航发指出:此次飞行验证严格按预定方案执行,最大飞行高度海拔四千米,充分验证了发动机在真实飞行环境下的可靠性和稳定性。飞行验证的成功,标志着我国在多学科拓扑优化设计与增材制造深度融合应用于航空动力工程化取得重大进展。这是国内首台完成飞行验证的160公斤推力级多学科拓扑优化增材制造涡喷发动机。研发团队在尹泽勇院士工作站悉心指导下,立足前沿技术探索,克服了传统设计制造限制,先后攻克了面向增材制造的多学科拓扑优化设计、零部件一体化集成设计等关键技术,大幅降低了发动机结构重量,实现了关键性能指标的显著提升。此前该发动机已完成整机性能达标、整机寿命等关键性地面试验,确保了飞行验证一次成功。 根据中国航发此前公布的信息,该发动机的结构尤其体现了3D打印技术在复杂结构制造方面的优势。 分布式离心压气机经多学科拓扑设计优化,使多空腔离心叶轮相比传统构型减重达15%;采用拓扑优化方法实现了传统实心涡轮轴到空心涡轮轴的设计,基于增材制造进行加工,减重达25%;涡轮叶片盘经多学科拓扑优化设计,采用镍基高温合金增材制造,具有高启动效率、轻量化结构的特点。主机匣一体式集成机匣、支板、尾椎等传统零件,并拓扑优化设计行程格栅式外表面。 增材制造技术的发展为航空发动机的设计和制造带来了诸多便利,它打破了传统工艺下发动机设计的思维定式,在满足结构构型约束、性能约束、工艺约束、强度约束及刚度约束等多约束的基础上,实现发动机零件结构集成化设计和一体化打印,从而省去连接件和焊接件的使用,减少零件数量,降低装配难度,提高发动机寿命及可靠性。 最终,3D打印技术带来了一些列好处——使飞行器能够更稳定的飞行、携带更多货物、增加飞行时间、减少制造成本及组装时间等等。据了解,本次验证的发动机,可用作高端航模、无人机等飞行器的动力装置。 注:本文内容源自中国航发。
  • 3D Systems:3D打印技术在先进算力行业存在巨大商机

    3D Systems:3D打印技术在先进算力行业存在巨大商机

    现如今,先进计算已成为大国之间争相部署的新战略高地,其发展不仅关乎算力规模,更与散热技术的突破深度绑定。研究指出,每提升1%的算力密度,需同步攻克30%的散热瓶颈。 3D Systems公司已在半导体设备领域深耕十五年,其3D打印技术已深度参与芯片制造的关键环节。该公司工业解决方案首席解决方案负责人Scott Green表示,3D打印行业目前在数据中心行业面临的机遇与在半导体设备制造领域的机遇有很多相似之处。其指出,“当AI芯片功耗突破140kW/机柜时,散热不再是配角,而是决定算力上限的核心。" 3D Systems与一家半导体设备制造商合作了十多年,该制造商利用只有3D打印技术才能实现的独特几何形状来优化高价值部件(如晶圆台)的热管理性能。 3D打印技术在数据中心基础设备市场最适合扮演的角色与温度控制有关。服务器冷却需求占数据中心电力成本的40%,而且随着AI芯片对电力需求的不断增长,这一数字可能还会继续上升。至少在未来十年,数据中心将继续面临热管理问题,需要通过新的冷却硬件来解决,并持续关注和优化热管理系统。 具体来说,AI数据中心将需要像直接芯片液体冷却这样的解决方案,而不是完全依赖传统的风冷系统。NVIDIA最新的AI架构预计将达到每机架140千瓦,如果每个机架单元花费30万到40万美元,每个机架包含8个单元,总硬件投入就高达200万美元。同时,高密度计算造成的电力冷却成本也会激增,企业在初期会更愿意为高效冷却系统支付溢价。 3D Systems为NVIDIA A4000 GPU设计了一款的高效散热器,通过3D打印技术实现了一体化成型,其内部的微通道流道厚度仅0.3mm,热阻降低了40%;集成的密封结构,消除了传统焊接漏液风险。需要指出的是,这款散热器的设计时间不足一小时,从这里就可以发现计算芯片冷却存在巨大商机。 适用于NVIDIA A4000 GPU的防泄漏铜质液体冷却器 半导体设备市场与数据中心基础设备市场的关系,就像F1赛车与航空航天和汽车之间的关系一样。F1将在空气动力学、机械设计、轻量化和增材制造设计优化方面开创最佳实践,然后所有这些概念都会衍生到航空航天领域和商用汽车市场。 半导体设备市场一直以来都在解决主要的加热和冷却问题——流体输送、冷却器以及各种不同的应用。现在,一个交叉机会正在出现,这些已经在上游得到解决的更棘手的问题可以在整个价值链下游得到解决。 适用于NVIDIA A4000 GPU的防泄漏铜质液体冷却器 在此背景下,3D Systems准备在数据中心领域新兴的增材制造市场加大投入力度。据Green介绍,公司已与数据中心行业直接合作约三年,并与少数几家高性能计算(HPC)与人工智能(AI)计算客户达成了合作。同样,与半导体设备一样,成功渗透数据中心行业的关键似乎在于在产品开发阶段开始之前就与合适的客户建立正确的合作关系。 但Scott Green同时指出,虽然存在巨大商机,但同样存在技术门槛——真正的机会属于掌握跨行业热管理经验的玩家,而非只能打印"漂亮零件"的供应商。一直以来,大多数3D打印行业企业的典型做法是制造产品然后销售出去。 用于极端CPU冷却的液氮(LN2)散热器的横截面 3D打印的无氧铜液氮散热器细节 以3D Systems为例,其已经在半导体设备领域深耕15年,解决了众多棘手的热管理问题。“我们把四五种不同的设计理念应用于所有以热管理为目标的产品上,因为我们知道这些理念行之有效。通过使用喷头、储液器将液体均匀地喷射到某个区域,这样就能实现均匀的液体分布,而不是仅仅从左到右的线性分布。这是我们从半导体设备制造中学到的。如果你拥有丰富的经验,能够运用多种设计方法和架构,那么你就能以非常高效的方式获得成功,因为无需运行多次仿真。” 带冷却夹套的双流体域热交换器 总的来说,3D打印技术在数据中心基础设施领域的市场机遇正日益增强。与3D打印技术在半导体设备领域的市场机遇相比,该技术在数据中心行业存在“高风险、高回报”的特点。 “我认为数据中心增材制造的机遇更大,尽管它的波动性也可能更大,”Green总结道。“你可以看到收入和机遇的大幅增长,但如果芯片架构发生变化,一切都可能突然发生改变。另一方面,增材制造也可能是理想的选择,因为你无需模具、周密的规划和供应链协调即可制造零件。而在半导体设备领域,一个新项目通常需要两年时间才能取得成果。在这里,我们秉持的理念是,让我们尽可能快地行动。” 注:本文由3D打印技术参考创作,未经联系授权,谢绝转载。
  • 郭明錤:苹果将量产一款智能眼镜,正积极测试使用3D打印制造关键部件

    郭明錤:苹果将量产一款智能眼镜,正积极测试使用3D打印制造关键部件

    3D打印技术参考注意到,郭明錤于6月30日最新报料称,苹果计划于2027年第二季度量产一款无显示功能的智能眼镜。其核心特性包括音频播放、摄像头、视频录制和AI环境感知。 这款智能眼镜将提供多种镜框和镜腿材料选择,苹果正在积极测试使用3D打印技术制造镜框与镜架,以提升生产效率和设计灵活性。2027年预计出货量达300万至500万台或更多。 初步可以判断眼镜材质中包含塑料,如采用3D打印技术制造,HP的MJF技术、EOS的SLS技术以及Carbon的CLIP技术都是潜在的制造工艺。 惠普采用MJF 3D打印技术制造的眼镜框 EOS使用SLS 3D打印技术制造的眼镜框 HP、EOS以及Carbon在眼镜框制造方面,均积累了大量客户,但很大程度上聚焦于该技术的个性化制造能力。苹果大规模测试3D打印技术制造镜腿或镜架,可能部分原因在于该技术允许苹果将镜框结构设计成内部镂空来安装内置器件,以及借助晶格结构减轻眼镜重量;另一部分原因,可能是3D打印的材料利用率高达95%以上,几乎零废料,与苹果近年强调的碳中和战略高度契合。 Carbon使用CLIP技术3D打印的眼镜框 3D打印技术参考注意到,日本奢侈眼镜品牌JINS此前推出的Neuron4D品牌采用了Carbon技术制造的眼镜框,包含了内部通道以及晶格镜腿,体现出3D打印技术在智能眼镜关键部件制造中的上述一系列优势。 此外,在折叠款iphone 方面,郭明錤于6月19日发布消息称,富士康预计于2025年第三季度末至第四季度初正式启动可折叠iPhone项目,但当前关键组件规格尚未完全定型,尤其是备受关注的铰链设计仍处技术验证阶段。这一时间节点表明苹果正加速推进折叠屏设备量产进程,但技术细节仍需进一步打磨。 一系列消息证明,苹果正在加速使用3D打印技术制造电子3C产品。
  • 达索推出一款3D打印折叠椅,验证其最新设计平台的强大功能

    达索推出一款3D打印折叠椅,验证其最新设计平台的强大功能

    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。
  • 西工大采用3D打印开发出红外隐身和电磁屏蔽材料

    西工大采用3D打印开发出红外隐身和电磁屏蔽材料

    3D打印技术参考注意到,西北工业大学联合新加坡南洋理工大学近日在抗电磁干扰屏蔽材料的结构精度和性能可调方面取得进展。研究团队采用3D打印技术制备的气凝胶材料表现出可逆的红外隐形和动态可切换的热性能以及抗电磁干扰能力。这项工作为恶劣环境保护、智能热隐形和下一代航空航天与通信技术的自适应屏蔽提供了有前途的应用。 应用背景 如果一种材料能够同时屏蔽电磁波和红外辐射,从而提供全面的隐身能力,那么在航空航天、无人机、船舶等领域将具有很高的战略意义。 首先,红外隐身目前是通过降低目标表面的红外发射率或调节目标的表面温度来实现的,例如加入低发射率涂层和使用气凝胶绝缘材料。然而,单一的调节方法无法满足高温目标长期红外隐身的要求,因此两种方法的结合具有重要意义。 其次,在电磁屏蔽方面,聚合物复合材料因重量轻、耐腐蚀和易于加工正逐渐取代传统的金属材质。虽然聚合物电磁屏蔽复合材料的开发取得了重大进展,但实际上仍存在许多挑战——主要是如何实现电磁屏蔽材料的结构设计可控和性能灵活可调,这两者是确保电磁屏蔽材料广泛适用性的关键。 3D打印技术相比与传统制造方法,具有效率高、易于定制、方便制造复杂结构等的优点。其中,直接墨写(DIW)3D打印技术是一种可行的技术手段,该技术非常适合配制屏蔽材料的微观结构和成分,来实现最佳性能。西工大此次的研究成果,便是借助DIW 3D打印技术制造出的气凝胶材料兼具电磁屏蔽和红外隐身效果。 3D打印制备材料梯度蜂窝结构 研究人员确定了构建气凝胶和实现电磁屏蔽的材料组分以及结构,配制墨水后采用DIW技术进行3D打印。 具体的说,研究人员调配了两种“墨水”——AgNW/CCMC(银纳米线/羧甲基纤维素钠)和Ti₃C₂Tₓ/Fe₃O₄/CCMC(MXene/四氧化三铁/羧甲基纤维素钠),并控制不同的打印参数,将它们层层堆叠打印成规整的蜂窝结构凝胶(上下层材料成分不同)。随后,经过真空冷冻干燥,获得气凝胶。研究人员随之测试了气凝胶的电磁屏蔽性能、红外隐身性能。 电磁屏蔽与红外隐身性能测试 在电磁屏蔽方面,气凝胶在35%的打印填充密度、40wt%的Ti3C2Tx含量和60%的压缩应变下,实现了80dB的最优屏蔽效果。通过改变打印填充密度和Ti3C2Tx含量,可以调节气凝胶的屏蔽性能,显示出良好的可调节性。压缩应变的增加可以进一步提高屏蔽效果,这主要是由于压缩后材料内部的导电/磁性通路更加密集。 在红外隐身方面,气凝胶的上层(Ti3C2Tx/Fe3O4/CCMC)具有较低的红外发射率(约49%),显著降低了红外辐射,增强了红外隐身性能。研究人员通过将制备出的气凝胶覆盖放置在95℃高温台上的飞机模型,进一步验证了气凝胶的红外隐形特性。最初,气凝胶在飞机模型上的表面温度为35.1°C。持续加热10分钟后,气凝胶的表面温度略有上升,分别为35.5和35.6℃,温度上升幅度很小。气凝胶的表面辐射颜色仍为蓝色,与环境温度接近,表现出良好的红外隐身效果。 隔热-导热可转换,热管理能力稳定出色 气凝胶材料具有可逆的热管理功能,即在在炎热潮湿的环境中,它可以起到导热效果;而在干燥寒冷的环境中,却能有效减少热量损失。这对于跨工作环境的应用,如大型船舶发动机、电池等具有重要应用价值。 研究人员进一步验证了3D打印的气凝胶材料的导热/隔热能力。在干燥环境中,所开发的气凝胶的导热系数低至0.08W/(m·K),表现出优异的隔热性能。在潮湿环境中,其导热系数值高达0.67 W/(m·K),增量为8.4 倍,表明其具有良好的导热性。这项测试证明了采用3D打印技术制造的气凝胶具有环境响应性。在循环期间,两个环境中稳定的导热系数也表现出出色的稳定性。 为了进一步验证,研究人员将气凝胶放置在75℃的热台上,使用红外热成像仪记录其表面温度变化。结果显示,在干燥环境中,气凝胶的表面温度在100秒内从37°C微升至38°C。然而,在潮湿的环境中,气凝胶的表面温度能在100秒内从37摄氏度提升到49摄氏度,这说明气凝胶具有非常好的导热性,同时也体现了较好的可逆热管理性能。 总的来说,研究人员制备的蜂窝结构(Ti₃C₂Tx/Fe₃O₄/CCMC)-(AgNW/CCMC)气凝胶,在多条件下表现出较高的电磁屏蔽性能,且可逆的热管理功能使其具有出色的红外#隐身性能。这一技术可在海洋、航空航天以及隐形技术中具有重要应用潜力。 文章参考:Direct-Ink-Writing Printed Aerogels with Dynamically Reversible Thermal Management and Tunable Electromagnetic Interference Shielding 注:本文由3D打印技术参考创作,未经联系授权,谢绝转载。