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。

中国品牌Urtopia：展示含3D打印钛合金车架的概念电动自行车 6月25-29日，知名ebike（电动助力自行车）中国品牌Urtopia亮相2025年欧洲自行车展EUROBIKE。3D打印技术参考注意到，该品牌展出了一款名为Titanium Zero的概念电动自行车，它使用了3D打印钛合金车架，使得车身减重40%。由于采用了这种材料，这款自行车的重量仅为10.8公斤，被称作是世界上最轻的钛合金电动自行车。 Urtopia品牌由深圳哲轮科技有限公司推出，其面向欧美高端市场，主打轻量化、智能化设计和高品质骑行体验，其产品内置ChatGPT等智能功能，可实现声控导航、实时安全预警、骑行数据播报、个性化音乐推荐等功能。 领益智造：“All in具身智能”，“超级工厂”包含3D打印技术 6月26日，领益智造举行机器人战略发布会，首次官宣“All in具身智能”的发展战略，并携九款机器人产品集体亮相。领益智造是一家大型科技制造企业，专注于精密功能件、结构件、模切、冲压、注塑等业务，为消费电子、新能源汽车、智能穿戴等领域提供一站式解决方案。 3D打印技术已成为该公司超级工厂所使用的的重要工艺类型，提供粉末床3D打印、激光熔覆3D打印、光敏材料3D打印等，这些技术已在消费性电子模切刀具上得到验证应用。 奔驰全新纯电平台首款车诞生，采用3D打印坐垫 6月26日，奔驰发布发布AMG GT XX概念车，定位高性能纯电四门GT车型，其内饰展现了未来感。3D打印技术参考注意到，该车个性化设计的座垫采用3D打印技术打造。其采用人体工程学设计，数据通过身体扫描获取，根据驾驶者个人需求量身定制的舒适座椅结构，将定制提升到全新水平，并且易于更换。此外，有信息指出，该车型的后部LED灯也采用了3D打印技术。 九宇建木商业航天总部基地签约落地 6月26日，九宇建木商业航天总部基地签约。据无锡高新区在线介绍，九宇建木是国内首家将定向能量沉积（DED）多金属复合打印技术应用于火箭发动机领域的企业，团队成员主要来自北京航空航天大学、西安交通大学、西北工业大学、华中科技大学等国内知名高校。公司凭借其高精度、高性能的发动机关键部件制造解决方案，已成功服务于多家国内商业航天头部企业。九宇建木商业航天总部基地项目将打造集DED金属3D打印技术开发、新材料、新工艺、新设备及零部件制造为一体的商业航天总部基地。 盐城绿建光电：针对建筑外墙等使用3D打印技术 盐城绿建光电一家聚焦光伏建筑一体化（BIPV）的产学研创新企业，是阳光能源集团（00757.HK）与东南大学建筑学院、土木工程学院联合组建的研发转化平台。该公司目前推出的纯色组件、仿石材组件、3D打印组件等八大特色产品，均针对建筑幕墙、屋顶等场景需求设计。3D打印定制图案组件可根据建筑外观需求拼接任意图片，在满足光伏发电功能的同时，实现建筑美学的个性化表达。 仅展示，非本案例相关 Nike发布3D打印面料FlyWeb，设计全球首款3D打印高性能运动文胸 日前，Nike公布最新3D打印成果——Nike FlyWeb 面料。据官方介绍，FlyWeb以柔软且富有弹性的热塑性聚氨酯（TPU）材质制成，通过3D打印技术形成理想的产品形态，重新定义了高性能服装，是运动科技创新的一次新的突破。首款采用Nike FlyWeb面料的产品是一款女性运动内衣。 广东药科大学附属第一医院3D打印再造全耳 近日，广东药科大学附属第一医院，成功为一名先天性小耳畸形患者实施了全耳再造手术。全耳再造手术是一项高难度的整形技术，它不仅要求医生具备精湛的技艺，还需具备深厚的美学造诣。该院余文林主任作为该领域的权威专家，拥有丰富的临床经验和卓越的技术水平。在此次手术中，他带领团队运用先进的3D打印技术，为患者量身定制了耳部模型，确保了手术的精准性和术后效果的自然性。 冰轮环境：子公司运用先进3D打印技术，产品竞争力明显提升 6月24日消息，冰轮环境表示，子公司烟台冰轮智能机械科技有限公司运用先进的3D打印技术，产品竞争力明显提升，铸件出口量较去年同期有较大增长。经查询，烟台冰轮专注高端铸件智能制造领域，公司以3D打印、智能机器人及绿色铸造技术为核心，实现全流程智能化生产，年产5000吨压缩机等高端铸件，产品合格率超96%，70%出口至日、美、德等国，服务于全球高端装备制造客户。

GKN航空航天公司在增材制造工业化方面迈出了重要一步，其3D打印的风扇机匣安装环项目预计将于2025年底实现全速率生产。该公司已从其位于瑞典特罗尔海坦的工厂开始批量交付，产量预计将从目前的每月约30台增加到年底的每月40台。 “这是航空航天制造业的转折点，”GKN航空航天公司发动机业务总裁Joakim Andersson表示。“通过工业规模的FCMR项目，我们不仅证明了增材制造的技术能力，还证明了其对可持续性、交付周期和成本的实际影响，并为我们的供应链带来了可预测性。我们最近的成就彰显了GKN航空航天公司在开发和认证下一代发动机先进制造技术方面的领导地位——而这仅仅是这项变革性技术的开始。” 今年早些时候，GKN航空航天公司已向其位于美国纽因顿的工厂交付了第200批3D打印的“热尺寸环”（ FCMR的核心结构）用于最终加工。该公司正按计划交付量产产品，来满足空客A220和巴西航空工业公司195-E2 GTF发动机日益增长的市场需求。 随着3D打印风扇机匣安装环投入批量生产，GE航空航天的关键3D打印技术工作也正在进行中，目前的结果表明，与传统制造方法相比，每个零件的材料浪费减少了40%。未来，GKN航空航天预计将节省70%以上的材料，同时将端到端交付周期从9个月缩短至4周。 在过去的12个月中，GKN航空航天公司取得了多项关键的增材制造认证和技术里程碑。其中包括其首个增材制造关键结构部件获得美国联邦航空管理局（FAA）批准，以及成功交付其最大的全增材制造部件：用于CFMI RISE技术演示器的大型钛合金发动机机匣。该结构采用全自动直接能量沉积技术生产，符合铸造质量标准，并充分展示了大型增材制造在设计和建造方面的潜力。 GKN为罗罗3D打印的UltraFan发动机中间压缩机壳 此次产能提升之前，GKN航空航天公司已于2024年投资5000万美元，用于扩展其可持续增材制造能力，重点提升产能并加速其在民用和军用发动机平台上的工业应用。得益于模块化增材制造生产理念，该扩张计划将从2026年开始加速，该理念能够使该技术在全球其他工厂快速部署。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

3D打印技术参考注意到，耐克（Nike）于日前公布了其最新的3D打印相关成果——Nike FlyWeb面料，并首次打印了运动服饰。首款采用Nike FlyWeb面料的产品是一款为中长跑运动员Faith Kipyegon打造的运动内衣。借助这款产品，其将挑战在4分钟内跑完一英里。根据最新消息，其最终以 4:06.42的成绩完成比赛，比她自己保持的世界纪录快了1.22秒，突破了体育运动的极限 据了解，该面料由热塑性聚氨酯 （TPU）制成，柔软且有韧性，它通过3D打印制造，而不是传统的针织或编织。耐克创新副总裁Janett Nichol表示，“我们花了数年时间进行重新设计——不仅是材料，还有设计方法本身——才让FlyWeb感觉柔软、透气且足够美观，适合服装”。该材料使用计算设计形成一个单一的无缝层。依据该材料的特性，设计师能够精准掌控服装的贴合度与支撑力，按毫米级别调整不同区域的密度、透气性和弹性。 用于制造Nike FlyWeb面料的3D打印工艺特写 单层设计消除了传统的接缝和填充物，使用可变密度区域来提供结构和透气性。FlyWeb随身体响应式移动，无需接缝、肩带或多余材料。Nichol指出，一些穿着者报告说，他们在跑步时第一次能够感觉到胸部有气流，这种感觉是由于服装的开放、透气区域而实现的。“大多数女性在跑步时从未经历过这种情况，”她说。“我们甚至没有考虑过，因为这不是我们从未预料到会有的感觉。” 耐克之前曾在鞋类中使用3D打印，但FlyWeb标志着该公司进入3D打印高性能服装领域。此次亮相还反映了行业内为探索增材制造方面的持续努力。虽然尚未宣布其他FlyWeb产品，但耐克表示该项目正在进行中。“这是一个真正的解锁，不仅对于文胸，而且对于我们未来如何设计和制造高性能服装，”Nichol 表示，“它为运动员如何通过他们的穿着体验运动打开了全新的想法之门。” 耐克还为该运动员以及她的“破四计划”重新设计了一款竞速跑鞋，但未有证据说明该款鞋使用了3D打印技术。 不过，耐克于2025年获得了一项新的鞋履3D打印专利。这项专利展示了一种创新的鞋履制造方法，通过将数字设计直接3D打印到织物材料上来制造鞋面，并将鞋底直接打印到鞋面上，从而摒弃了传统的两部分鞋履制造技术。该专利标志着Nike在3D打印技术领域的又一次重大突破。 耐克的新方法不仅实现了材料的高级定制，还允许设计师增强鞋履的强度、刚性、支撑性、灵活性和耐磨性。通过去除传统的胶水、缝线和多余的材料层，耐克有望打造出更轻便的鞋履设计。 该专利由耐克David P. Jones和Ryan R. Larson主导研发。Jones是多项与服装装配直接3D打印相关的专利共同发明人，而Larson则是耐克鞋履缓震创新部门的总监，也是公司增材制造领域的活跃人物。这项专利最初于2023年12月提交，2024年4月公布，并于本周正式获批。 耐克在3D打印领域已经深耕十余年。2013年，耐克推出了首款3D打印足球鞋——Vapor Laser Talon，采用选择性激光烧结（SLS）技术制造鞋钉，将重量减轻至158克，提升了运动员的冲刺速度和抓地力。此后，耐克与惠普（HP）合作，利用Multi Jet Fusion（MJF）3D打印技术加速设计迭代过程，并为多位奥运冠军定制3D打印鞋履，包括短跑名将Allyson Felix和Shelly-Ann Fraser-Pryce。 2018年，耐克推出了Vaporfly Elite“Flyprint”跑鞋，这是首款大规模生产的3D打印鞋面产品。2024年，耐克再次引发关注，推出了几乎完全采用3D打印技术制造的Air Max 1000运动鞋，与柏林的3D打印专家Zellerfeld合作，限量发行1000双。 根据专利文件，耐克的新方法首先创建鞋面和鞋底的数字3D图案，然后将一块针织、机织或非织造织物平放在3D打印机的托盘上。接着，使用基于墨水、树脂、丙烯酸、聚合物或热塑性材料的打印材料直接在织物上打印出所需的图案。打印材料可能会在固化前略微渗入织物中，通过多层打印可在需要的位置创建加固区域，从而增强强度和灵活性。打印完成后，图案通过紫外线固化，以确保织物与打印材料之间的牢固结合。随后，鞋面被塑造成3D形状，以符合最终的鞋履设计。 接下来，鞋面被倒置放入3D打印机中，鞋底直接打印在鞋面上。专利指出，中底和外底可以使用聚氨酯或泡沫橡胶等灵活、有弹性的材料制造，以提升舒适性和耐用性。鞋底部分同样通过紫外线固化以硬化材料。最终，完成的鞋履将接受质量控制检查。 耐克的这项专利不仅适用于运动鞋，还涵盖了篮球、足球、自行车、网球、棒球、交叉训练和徒步等多种运动鞋履。此外，该技术还可用于制造正装鞋、乐福鞋、凉鞋、拖鞋、船鞋和工作靴等其他类型的鞋履。专利还指出，这种3D打印工艺不仅限于鞋履，还可以用于制造服装、服饰和装备，如帽子、夹克、衬衫、手套以及其他由织物、皮革、橡胶和泡沫制成的运动装备。

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。

纤维增强复合材料是广泛应用于交通和能源行业的轻质结构材料。目前的复合材料制造方法需要昂贵的工具和长时间的能源密集型加工，导致制造成本高，设计复杂性有限，制造速度低。纤维增强复合材料3D打印当前主要有以下形式：短纤增强线材以FDM/FFF挤出打印、短纤复合尼龙等聚合物粉末以SLS烧结或喷墨热熔打印、丝束共挤出长纤维以及原位浸渍长纤维等技术，每种技术各有应用场景。 3D打印技术参考注意到，来自美国亚利桑那州立大学的Mostafa Yourdkhani的副教授领导的研究团队在碳纤维3D打印领域取得新的研究进展，使用该技术可以快速、可扩展地制造高性能复合材料，能够实现连续和不连续纤维的无工具、无支撑、无需后固化的高质量3D打印，材料的纤维含量高达70vol%，接近零空隙，可在半空中打印。 Mostafa曾获iCANX协会颁发的青年科学家奖、2024年PMSE早期研究者奖，入围CAMX复合材料卓越奖。这项研究以“Additive manufacturing of carbon fiber-reinforced thermoset composites via in-situthermal curing”为题发表在Nature Communications，第一作者来自科罗拉多州立大学。相关评论指出，这项技术可能会改变航空航天、国防、能源等领域的游戏规则。 热敏热固性树脂+碳纤维快速传热，原位光热辅助固化3D打印 研究人员对纤维增强热塑性复合材料的3D打印，基于使用热响应热固性树脂作为复合材料的基体，并通过光热转换对碳纤维增强材料进行局部远程加热，使得复合材料能够快速原位固化而无需进一步的后处理。在通过机器人平台沉积后，基体热固性材料立即从液体或粘性树脂快速固化并相变为刚性聚合物，可以不使用支撑即可高保真、自由成形的制造不连续和连续的纤维增强复合材料。 所开发的聚合物树脂粘度可调，是一种高性能交联热固性材料，从低粘度液体树脂到粘性凝胶，是开发不连续和连续纤维增强热固性复合材料增材制造加工方法的理想选择。其具有高模量和强度、热稳定性、抗冲击性、断裂韧性和耐化学性的良好组合，同时具有低密度、固化收缩和吸湿性，这些特性使其成为了用于结构应用的理想聚合物。 通过热响应树脂的光热辅助固化来增材制造复合材料 在光热转化方面，碳纤维具有良好吸收特性，被利用来转换入射单色蓝色激光的能量（波长450nm），在100-200 ms内局部加热，实现有效的光热能量转换。在打印过程中连续快速加热复合材料，产生的热量通过利用碳纤维的高导热性，迅速传导增加周围树脂的温度。 将热敏热固性树脂与碳纤维的快速光热加热相结合，能够以前所未有的速度制造不连续和连续的碳纤维增强复合材料，解决了传统制造方法和商业3D打印工艺的缺点。 非连续与连续碳纤维，增强复合材料的原位固化3D打印 在不连续碳纤维复合材料的3D打印中，首先将树脂溶液在30℃下预热1小时以增加粘度，然后加入15vol%的短切碳纤维，使用离心式混合器混合5分钟，再在30℃下继续放置20分钟，制成具有剪切变稀行为的可打印墨水，以便通过细小的打印喷嘴挤出。 制备好的墨水需要使用热电制冷片将墨水温度维持在-5℃，防止树脂在常温下交联。墨水在气压下按预定轨迹挤出，蓝色激光对刚沉积的复合材料进行局部加热。碳纤维会吸收激光能量并迅速转化为热能，使周围树脂的温度快速升高至220- 240℃，从而引发树脂固化，实现复合材料的快速固化，固化度可达96%-98%。 在连续纤维的原位光热固化3D打印中，连续的碳纤维丝束在机器人平台的打印头上用树脂浸渍，通过分配喷嘴进料，并通过调节分配喷嘴的角度或使用压实辊沿打印路径沿着放置。由于树脂体系在室温下的粘度低且相对稳定，纤维容易用树脂浸渍和复合材料的受控压实导致复合材料具有很少或没有空隙含量（0至1.5体积%），这对于使用其他复合3D打印工艺是相当具有挑战性的。 连续纤维原位光热固化3D打印 不连续纤维增强复合材料的增材制造 连续纤维增强复合材料的增材制造 研究人员表示，使用具有更高输出功率的激光源或多个激光源的空间对准阵列可以实现更高的打印速度。同时碳纤维的浓度不会显著影响复合油墨的光热转换和固化速率，碳纤维可以有效地转换入射的能量并在各种浓度下在长丝内传递所产生的热量。在没有碳纤维的情况下，纯油墨不会对入射激光束作出反应，导致打印不成功。 纯油墨不会对入射激光束作出反应 与传统增材制造方法形成鲜明对比，这种增材制造方法不需要对基底或周围空气温度进行详细控制，从而促进了复合结构的可扩展制造。多层连续复合材料结构通过浸渍纤维的自动放置和快速光热固化而容易地打印在室温玻璃基板上。同时这种增材制造方法通过减少制造时间、消除多个加工步骤和耗材的需要以及最大限度地减少人工干预，简化了定制复合材料部件的制造，最终实现更快的生产和更低的成本。 实现碳纤维悬空3D打印并沉积在玻璃板上 总的来说，这种新开发的增材制造方法，可以通过热响应热固性树脂的协同集成和通过光热转换实现的碳纤维的远程加热，从而快速、灵活和节能地制造纤维增强热固性复合材料。这种方法适用于各种各样的热敏树脂。同时，这种新开发的增材制造方法将能够快速和可扩展地制造复合工具和复杂零件，修复现有结构，以及多尺度复合材料的多材料打印。#碳纤维3D打印 ##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。