2026年Formnext深圳3D打印展于昨日开幕。在与多家品牌交流之际，汉邦激光的一组数据极为引人注意——该公司用于具身机器人行业的金属3D打印机装机量已突破120台，用于新能源汽车行业的装机量突破50台。 在近期央视播出的《3D打印设备打出新未来》节目中，汉邦激光董事长刘建业表示，“在一年左右的时间里，很多客户在具身机器人的3D打印业务有爆发式增长，权重从不到5%涨到了20%-40%”。这从侧面印证了汉邦激光在机器人行业的应用突破。 汉邦激光机器人行业应用展示案例 汉邦激光在现场展示了人形机器人的右小腿的传统加工原始件与金属3D打印对比件。 该零件在结构上进行了随形散热通道一体化和拓扑优化设计，同时集成了轴承安装位与线束卡槽，产品尺寸79×334×80mm，在汉邦激光HBD P400机型上采用铝合金3D打印，最终零件重量仅0.667kg，减重40%，受力分布更均匀。 对于机器人应用来说，该设计体现了集成化设计的特点，不仅大量减少零件组成，减轻重量，还会减少组装步骤，减少磨损，提升机器人的整体性能。 汉邦激光展示的另一应用为具身机器人mini髋转前支撑。该零件尺寸为84×81×85mm，汉邦激光强调它进行了满版3D打印，这让笔者对机器人行业的批量应用充满了想象。 该零件的设计同样体现了3D打印的制造特点，其融合了仿生晶格和拓扑优化结构，采用高强铝合金制造，单件重量仅107g，减重超40%，在满足刚度、强度指标的前提下有效降低了髋关节转动惯量。此类复杂的零件采用3D打印制造具有极高的制造效率，能够明显降低机器人企业的迭代周期。 汉邦激光批量3D打印主力机型 在制造设备上，HBD P400已成为汉邦激光面向批量制造的主要机型，持续迭代，实现了多项重大升级。 首先是光束整形技术的搭载。汉邦激光是国内首批推出该技术的金属3D打印企业，其自研的“光驰Ⅱ”技术，能够实现高斯光与整形光的智能、动态、无缝切换，既能仅使用高斯光或整形光斑，也可以两种光斑灵活切换，从而解决了光束整形金属3D打印的效率与质量平衡难题。 此外，汉邦激光为光束整形技术还开发了大层厚制造工艺，能够以100–300μm的粉末厚度进行高效打印。笔者认为这是充分利用光束整形技术的重要突破，制造效率的提升，将极大提高用户使用金属3D打印的体验。 其次，汉邦激光多年来与客户深度合作，以HBD P400为基础，开发了产线级的自动化方案。 这里的要点不仅仅是产线，还包括厂商与用户的合作。 在近期的央视栏目报道中，工信部装备工业发展中心主任瞿国春表示，“这一轮工业级3D打印增长有一个标志性的变化，设备不再是按单台零散进入工厂做样品、打原型，而是直接按整套产线落地投产，正在变成企业量产环节里的标准配置。” 无论对机器人还是汽车，3D打印技术的规模化应用已经到达临界点，而在一些成熟行业，这已经成为常态。 自动化产线的的出现极大提高了多设备共同生产过程中的运作效率，人工的干预更多出现在屏幕后面。 以汉邦激光HBD P400为例，它采用集中式的粉末管理系统，可同时服务多台设备，自动向设备输送粉末，并能自动完成粉末筛分和回收，全程几乎不需要人工参与，这在十年前还是演示动画中的画面。 此外，整条自动化产线还配备了HBD AMES X智能管理系统，能实现金属3D打印全流程数据管理，实时记录并追溯打印参数、设备状态、质量数据，将产线生产从“黑箱”变为“全景可视”。 对于机器人、汽车行业来说，企业对3D打印技术的应用已经超越原型，开始进行开拓性的应用，如结构的一体化、拓扑化设计，轻量化与强度的平衡，强度与散热的集成等——这也是对3D打印技术应用质的改变。 随着更多行业应用的火热，金属3D打印行业将因此受益而进一步增长。 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

气动塞或者叫做气动尖锥式发动机，是当前3D打印技术制造的热点之一。 这是因为它代表了航天发动机的下一代研究方向，但其被提出已经有70年历史。因为形状复杂，过去采用传统技术难以制造，以至于到3D打印技术开始普及之后，才再次引起了一些新兴商业航天企业的兴趣。 该类型发动机目前的研究重点涉及喷嘴设计，3D打印材料、工艺和后处理技术，来应对高热量和机械强度的极端要求。 3D打印制造气动尖锥发动机的设计挑战 该类型的发动机依然需要“再生冷却”机制，然而实际情况是，气动尖锥产生的热量非常高，仅靠传统的再生冷却策略无法满足系统层面的需求。 两家欧洲公司——Pangea Aerospace和Aenium Engineering此前曾开发了采用液氧和液态甲烷作为燃料的3D打印气动尖锥发动机。 他们利用环形气动尖锥特有的双层壁结构，将冷却系统分为两个回路。尖锥的尖端部分，即所谓的塞子或尖锥，采用液氧冷却，而外壳则采用液态甲烷冷却。这样一来，气动尖锥的传统缺点就变成了优势。同时，他们还开创了一种新的通道设计方法。 Pangea采用了逐点优化方法，通道形状更接近自然变化。冷却剂性能的急剧变化要求通道形状也必须有同样剧烈变化，以避免材料过冷或过热。新设计能够将复杂的冷却问题分解成许多微小的部分，并对每个部分进行优化，实现最高效率。这基本意味着在每个部分都尽可能接近材料的最高工作温度。 外壳的加工内表面，可见冷却通道 优化过程必须多次迭代，通过在方程中引入粗糙度和曲率，进一步探索无限的设计自由度。由于几何形状和冷却剂流动方向的限制，传统通道的曲率会对气动尖锥发动机会产生不利影响。 为了减轻这种影响，Pangea在另一个平面上引入了螺旋状的人工曲率，通道的螺旋形状通过离心作用迫使冷却剂紧贴壁面，从而进一步提高了传热效率。 3D打印的表面粗糙度是影响传热和压降的重要因素，但粗糙度对于提高关键区域的传热至关重要。制造商在构建过程中调整了相关参数，并通过增大关键区域的悬垂角度来利用增材制造结构本身固有的粗糙度变化。 气动尖锥发动机的外壳 除了结构复杂之外，气动尖锥的热管理也极具挑战性。该结构包含两个燃烧室表面，这两个表面都暴露在高温气体中，需要用等量的推进剂进行冷却。这就要求开发一套复杂的内部歧管和冷却通道系统。这些通道具有不同的方向和横截面，并以传统减材制造工艺无法实现的方式交错分布在结构中。 3D打印后处理挑战 增材制造在设计具有整体特征的单件零件时面临的最大挑战之一，是如何清除无法接触到的通道内部的残留粉末，例如冷却通道和衬里、进出气歧管、传感器端口。 同时，在机械加工、抛光和防腐蚀后处理过程中产生的切屑、毛刺和废料也必须清除；如果不清除，它们可能会造成损害，甚至导致发动机在点火过程中失效。此外，清洁过程本身也不能污染发动机或带来腐蚀风险。 考虑到气动尖锥发动机固有的几何复杂性及其极其复杂的冷却通道，要以简单、高效、经济且可行的方式实现这一目标绝非易事。 以本文展示的发动机为例，为了确保发动机内不残留任何碎屑，开发团队在结构中集成了多个粉末去除开口，为外壳和插头设计了一套特殊的排气通道和端口系统，尽可能的减少操作次数。 这些设计从制造过程的开始到结束都贯穿始终，这证明，如果从一开始就正确地采用增材制造设计方法，即使是最具挑战性的项目也可以通过实施相对简单的操作来实现。 另一个具有挑战性的领域是悬垂表面的可打印性及其与表面粗糙度的关系。以火箭发动机最重要的部件之一——内衬为例，它能确保高温气体侧和冷却剂侧之间进行有效的热交换，防止结构材料熔化。 而这一切的前提是内衬的最终尺寸和表面粗糙度必须满足极其严格的要求。这些设计限制需要推进（功能）部门、设计部门、结构分析部门和制造部门之间协作进行多次迭代，最终才能形成可以进行打印的设计。 END 增材制造是一种相对较新且先进的制造技术，它有其自身独特的优点、缺点和后处理要求。对于气动尖锥这样的高复杂度产品，3D打印将原本由成百上千个零件组装而成的复杂结构转变成一到两个部件，不仅简化了发动机的装配和连接，降低了人力成本，还极大提升了产品性能。 此外，随着AI技术的发展，人功智能技术已经被引入到气动尖锥发动机的设计流程中，借助3D打印极高的复杂设计自由度，该类型发动机正在迎来新的研发热潮。 注：本文由3D打印技术参考创作。#发动机 #3D打印 #铜合金 #后处理

CAD模型是3D打印得以实现的数字基础，当前先进的结构设计方法就是隐式建模技术。 由该技术设计的复杂结构，已经在航空航天、汽车、医疗、工业散热等领域得到大量应用。所设计的结构不仅要轻，还要满足强度、刚度、热交换、疲劳寿命以及3D打印可制造性等一系列问题。 以漫格推出的VoxelDance Design（VDD）为例，它不仅能实现隐式建模，还内置了强大的仿真功能，采用多种方式来实现轻量化设计。 方法一：基于应力场的晶格结构设计 3D打印晶格结构的种类多种多样，有的能模仿骨小梁促进骨骼愈合，有能防爆炸冲击，有的则能加强热交换。而且还可以进行梯度化设计，在满足强度的同时，增强轻量化的水平。 隐式建模技术能够轻松将各类点阵结构替换到实体中去。但是，晶格结构的特征尺寸设计成多少才合适？设计师不能凭空设定，力学仿真就很关键。 一个重要的便利就是，隐式建模然让设计迭代变得更加容易。设计师根据受力分布，仅调整几个关键参数，就能轻易改变晶格的杆径或壁厚，而且所看到的画面是实时变动的，这让设计变化清晰且直观。 据笔者了解，漫格VDD软件内置了多种晶格形式，在航空航天轻量化设计、AI芯片散热器以及功能性夹具领域，得到了广泛应用。 方法二：拓扑优化 和把局部挖空或者用晶格替换不同，拓扑优化给减重带来效果更“彻底”，它从整体上重构了零件的整体形态，让材料的分布真正沿着受力的方向分布。 但漫格指出，拓扑优化的过程应该将目标零件周边的其他零件、安装边界都考虑进去，而不能只盯着目标零件本身。 必须关注的核心有四点，使用什么材料、受什么载荷和约束，能占多大空间，以及哪些孔位或特征必须保留。在实际操作中，VDD软件能根据预先设定的上述要素进行自动迭代，最终生成给定约束下的理想结构形态。 方法三：拓扑优化结构与晶格映射处理 笔者跟漫格的工程师进行了大量沟通，才明白它的具体过程。 首先将整个块体转成晶格待用，然后对实体块体施加载荷进行拓扑优化，最后将优化的结果映射到第一步的点阵中，把重合区域单独加强。 这种加强的方法包括调整杆径、壁厚以及调节胞元密度分布，得到的是一个整体的晶格结构。漫格工程师表示，这种方法既继承了拓扑优化的力学路径，又进一步实现了轻量化。 方法四：晶格与拓扑优化结果混融 与方法三得到的结构不同，方法四可获得实体与晶格的组合，在应力集中区保留实体，在非关键区域使用晶格替代，该过程仍然要基于力学仿真的结果进行。 该设计方法的核心在于实现实体与晶格区域的平滑过渡，漫格科技指出，使用VDD的隐式建模功能，不需要布尔运算就可以实现从实体到晶格的平滑过渡。 而该过程对3D打印结构的完整性和力学传导的连续性都至为关键。 方法五：以数学和场定义设计 如果说前四种方法是针对现有模型的轻量化设计，那么第5种方法则完全是从无到有的设计流程。 但它又不同于传统的点线面设计，也不通过一个基础结构变换。而是完全基于数学方程和场，对模型的特征进行表达。 例如螺旋桨的尺寸是多少，曲面如何变换，有多少扇叶。它通过一个方程定义，但这个方程会非常复杂，调整任何一个参数，这个发动机的形状就会实时变化。 如果给模型进行受力分析，结合有限元仿真，模型可以随着受力情况实现参数化的改变。 从这一流程就可以看出，实施该过程需要设计师具备强大的数学功底和图形学理论，更需要理解隐式建模的底层逻辑。 除了上述设计方式，漫格科技表示其VDD软件还能实现其他复杂设计。比如在不同的应力区域使用不同的晶格类型，让同一零件兼顾多种性能需求。但此类结构的设计难点在于不同晶格类型之间的过渡。另一种类似于生成式设计，设计师预先划定几个关键参数的范围，让软件自动计算，在目标载荷下找出最优组合。 但无论哪种方法，都是让结构更加高效。而3D打印的价值体现，除了工艺、材料，就是对结构的依赖度极高。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#轻量化 #3D打印

在3D打印流行之初的十余年间，诞生了一个名词，叫做“面向增材制造的设计”，又称为DfAM，就是要求设计师在基于3D打印技术进行产品设计时，不仅要考虑到它的制造能力，还要兼顾技术的局限性。 这种情况实际上是对工程师的设计能力要求更高了。但是，仅依靠人力去实现SpaceX 猛禽3发动机一样的极致简化会很难，而AI技术的出现则让这种差距正在缩短。 当AI直接能够生成可以3D打印的零件，未来的航空航天设计还需要画图吗？尤其是笔者最近发现，知名人工智能与航空航天企业LEAP 71的创始人正在写一本关于“面向工程师的代码开发”的书籍，上面的疑问更值得深思。 ➡️ AI在部件设计阶段发挥什么作用 使用基于AI的生成式设计，工程师只需要将载荷工况、边界条件、材料属性、设计空间、制造约束及性能目标等”告诉大模型，AI便能生成几十甚至几百种符合条件的设计。 其次是同步进行多物理场拓扑优化。传统拓扑优化过程通常一次智能考虑一种物理场，但AI能够同时优化结构力学、流体力学和热学目标，能够快速生成一个满足多种指标的一体化结构。 最后是让结构自动避免添加支撑打印。当结构变得非常复杂、一体化之后，内部结构需要完全避免添加支撑，此时，模型只需要执行人工输入的代码命令，即可满足3D打印的极限制造特征。 ➡️ 航空领域AI设计+3D打印应用案例 航空领域的AI设计，覆盖机身机构、发动机零件、电器系统等。在机身机构方面，AI设计能帮助实现装备结构的重大变革，实现整体化创新设计与增材制造，结构件数量可减少90%以上，制造周期也能实现倍级缩短。 2025年12月，瑞典高端技术与防务集团Saab AB与美国增材制造创新公司Divergent Technologies，宣布成功采用3D打印技术制造出长达5米的一体式无人机机身。 3D打印技术参考查询到，它使用AI驱动设计，承重结构不再是肋骨或直角纵梁，而是使用设计算法生成了最优载荷路径的有机形体，打印结构比传统机身零部件数量减少了99%以上，重量减轻了约45%，材料浪费也减少了90%。而且，该机身已通过结构载荷测试。 另一个案例来自伦敦初创公司PhysicsX，其开发了名为Ai.rplane的大型几何模型，能够在几秒内生成并评估数千种全新的飞机设计方案。该模型能够学习预测飞机物理特性，如升力、阻力、飞行稳定性和结构应力。用户可以将满意的设计导出为STL文件，并用3D打印机打印出来，以确认它真的能飞！ 在民用航空领域，空客等公司也在探索全新的飞机设计方式。早期，空客已将生成式设计应用在机舱结构优化上，打造出了一种3D打印的“仿生隔断”，重量比以往的同类产品轻45%，强度却提升8%，为飞机轻量化带来了显著突破。 由生成设计并通过3D打印的垂直尾翼 在这一成功的推动下，空客公司利用生成式设计工具重新设计了飞机的其它更多部件，从垂直稳定器到座椅腿、机舱的内部布局，力图实现最佳生产和成本效益。 ➡️ 航天领域AI设计+3D打印应用案例 将AI设计与3D打印技术结合的典范是来自迪拜的LEAP 71公司，它本身并不是航天公司，但近几年正通过一件件的颠覆性设计和发动机试车，来证明其解决方案的强大之处，进而寻求与航天企业的合作。 该公司自主研发了名为Noyron的计算工程AI平台，能够基于物理与工程原理，而非概率推测，直接生成可制造的零部件乃至整机。 2024年，LEAP 71团队仅用3周就完成了此前人类工程师需要数年时间才能实现的研发突破。其开发的液氧煤油气动塞火箭发动机成功进行热试车；2025年，该团队又试车了一台液氧甲烷气动塞发动机。 笔者注意到，Leap 71的这些努力确实给它带来了很多客户，甚至包括国内的商业航天企业。 2025年，国内火箭制造新锐微光启航宣布与Leap 71合作设计的3D打印同轴剪切喷注器成功落地。它的重要意义在于，这是国内首个公开的使用AI设计的实际应用航天部件。 2025年6月，LEAP 71宣布与Aspire Space达成合作，其将使用Noyron工具为后者研发一款可重复使用的大型运载火箭发动机。 直径600毫米的喷油器喷头 写在最后，所有的创新都需要快速迭代，这一点我们从马斯克高频次的试飞星舰就可以发现。通过将工程知识转化为代码，人工智能技术能够在几天内完成过去需要几个月才能完成的工作，这无疑将带来极大的设计变革。 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

3D打印技术参考注意到，来自西安交通大学、北京动力机械研究所的研究团队，近日在3D打印晶格结构领域取得新进展，他们提出了一种非均匀的共形晶格拓扑优化方法，能够生成具有空间密度和大小变化的参数晶格结构，克服了与均匀假设相关的制造限制。 增材制造的快速发展扩大了设计自由度，使复杂结构的集成制造成为可能，从而加速了轻量化结构的研究和应用。 近年来，研究人员积极探索新型设计策略，进一步提升晶格结构的结构性能。例如，机器学习算法与晶格构型设计的结合，为开发适合增材制造的多尺度晶格结构开辟了新的研究方向。在此背景下，拓扑优化起着基础作用，因为它能够识别最优材料分布。 非均匀共形晶格结构的拓扑优化设计策略，考虑了3D打印的可制造特征尺寸 文章指出，晶格结构的拓扑优化方法目前已经非常成熟，但这些方法主要适用于常规设计领域。在航空航天等特殊应用场景，需要面对空气动力学形状、承载和减重等特殊要求，设计空间可能很狭窄，也可能遇到的是薄壁结构，在设计时就存在很大的限制性。 而以往的晶格结构填充，往往是规划规格统一的晶格，然后使用布尔运算进行修剪，再将晶格与结构复合，这种方法会在边界处会产生大量的不完全单元，导致晶格结构性能降低。 非均匀共形晶格的生成原理与实现机制 为解决这个问题，目前已经有大量关于生成共形晶格结构的方法，但大多数仍依赖于均匀单元的假设，在面对工程应用时的实用性不强。 来自西交大等的研究团队，改变了这种“一刀切”的做法，让晶格结构能够“顺势生长”，在需要强度的地方分布密实，在次要区域保持稀疏，同时还能完美贴合零件的外形。 这就是其所提出的一种面向空间受限的复杂几何形状非均匀共形晶格结构拓扑优化方法，它克服了均匀单元分布的局限性。 研究人员分四步来实现这一设计过程，分别是参数化建模、性能等效快速评估、拓扑优化、几何重构生成最终模型。 首先是使用参数化建模来构建三周期极小曲面(TPMS) 晶格，通过调整参数可灵活控制晶格的密度分布和单元大小。 第二步是力学仿真。对晶格结构做力学仿真会非常耗时，该研究采用了一种叫均匀化映射的方法，直接用等效材料的属性来代替复杂的晶格，大大提升了效率。 非均匀共形晶格结构拓扑优化流程图 第三步是拓扑优化，它是整个设计的核心，它通过设定目标、迭代计算、重新分配和保证可制造性来实现。在迭代过程中，算法会监控晶格单元支柱直径，一旦支柱直径低于打印机的制造极限，多个小单元就会合并，确保生成的结构能打印出来。 优化完成后会得到一个理想的材料分布框架，然后利用第一步的数学函数，重新生成一个内部晶格密度和大小都连续变化的完整结构，确保不同区域之间过渡连续且平滑，避免产生应力集中的弱点。 设计与模拟雷达罩的密度梯度共形晶格和非均匀共形晶格 在案例展示环节，研究人员以半球形天线罩、返回舱防护结构、涡扇发动机叶片、飞机方向舵为案例，考察了上述方法在复杂工程结构中的适用性。 这些示例在形状和尺寸上差异较大，文章指出，他们所提出的非均匀共形晶格设计可以从简单的标准构件扩展到具有复杂几何边界的实际工程部件。这证实了该方法在轻量化且性能定制化的增材复杂结构设计中的多功能性、灵活性和实用价值。 这项研究以“Topology optimization of non-uniform conformal lattice structures with feature size in additive manufacturing”为题，于近日发表在Additive Manufacturing。 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

刚刚结束的TCT亚洲展，一个明显的行业信号是，增材制造正在从“能不能打印出来”的技术验证阶段，走向“如何稳定生产”的工程应用阶段。 仔细观察各家企业到来的应用案例与技术展示，可以发现航空航天应用继续保持增长，而散热与换热结构成为新的热点，复杂结构、轻量化结构则在加速应用。 这些趋势的背后，既代表着增材制造能力的提升，也意味着新的挑战正在出现，这就是基于增材制造的设计的重要性，正被更多用户所关注。 本届展会，漫格科技的展台观众接连不断，其VoxelDance Additive软件是目前国内少有的面向复杂结构的一体化增材制造工业软件。 航空航天应用增长，轻量化设计空间扩大 当前我国航空航天产业迈入高质量发展快车道，轻量化、高强度、极端工况耐受、一体化成型、短周期研发，成为航空航天制造的硬性标准，而传统机加、铸造工艺早已难以适配这些复杂需求。 增材制造技术的崛起，恰好打破了传统制造工艺的不足，能够实现异形结构、拓扑优化结构、点阵结构的一体化成型，在减重增效、缩短研发周期、降低试制成本等方面具备优势。 不过，这类结构在实际制造过程中也面临不少挑战。例如：复杂结构在打印过程中容易产生热变形；大尺寸零件对打印稳定性要求更高；一旦打印失败，试错成本往往非常昂贵。因此，在正式打印之前，通过VoxelDance Additive仿真和工艺优化来预测潜在问题，正在成为越来越多工程团队的重要步骤。 散热与换热结构成应用新热点 除了航空航天，本届展会中另一个频繁出现的应用方向，是散热与换热结构。随着电子设备功率密度不断提升，从功率电子、数据中心到新能源装备，高效散热已经成为影响系统性能的重要因素。 传统加工方式在制造复杂内部流道时往往面临较大限制，而增材制造则可以通过三维结构设计，大幅提升换热效率。 例如近年来广泛关注的TPMS结构和晶格结构，可以在有限空间内实现更大的比表面积，从而显著提升热交换能力。这类结构在高性能散热器、热交换器以及液冷系统中具有很大的应用潜力。 漫格科技与中科祥龙联合开发的气液双相换热器在现场引来大量围观。它采用了类似于拉瓦尔管内置流道的设计，表面随形并且有一定扭曲的结构。下边设计了表面纹理，外面的结构采用了拓扑优化。 内部液体在流动的时候，会对整体产生拉力，设计师采用拓扑异化结构对整体的稳定性做了加强。产品内部填充了三种tpms结构，实现了均匀平滑过渡。设计师将这种结构映射到小型的换热器当中，可以根据散热的需求或热场进行不同tpms结构的平滑切换。 3D打印也开始“拼算力” 过去，很多讨论集中在打印设备本身，如激光功率、成形尺寸或材料性能。 但随着复杂结构在工程应用中的比例不断提升，企业越来越多的意识到，设计方法、数据处理能力以及工艺仿真工具，正在成为影响生产效率的重要因素。 例如，复杂结构通常模型数据量极大，切片和路径规划极为费时；细小结构在打印过程中也容易受到热应力的影响。如何在保持设计自由度的同时，兼顾制造稳定性和高效率，已成为当前阶段应用的难题。 如果这些步骤分散在多个软件中，不仅流程复杂，还容易造成数据转换与效率低下。 漫格带来的是一体化的软件平台。其VoxelDance Additive软件整合了设计、仿真与数据准备流程，为工程师提供了更完整的数字化工具链。 在复杂结构设计方面，软件支持隐式建模和晶格结构生成；在数据处理阶段，高效切片能够应对大规模模型数据；同时，通过工艺仿真功能，工程师还可以在打印之前预测变形趋势，从而优化支撑和工艺参数。 通过这样的数字化流程，企业能够在一定程度上减少试错次数，提高增材制造在实际生产中的效率。 END 本届TCT展会给出的一个明确信号是，增材制造技术已正式进入到了一个新的发展阶段。此前应用较多的航空航天领域开始大规模使用复杂结构，同时新爆发的高性能散热场景及消费品领域对晶格结构设计也有刚性需求。 因此，软件的重要性得到进一步体现。漫格所提供的解决方案覆盖了数据处理、结构设计以及工艺仿真等多个环节，在该领域的重要性开始显现。该公司表示，将会持续创新，不断提升软件能力，让复杂结构真正从设计理念走向稳定生产。

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。

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

3D打印的未来与人工智能紧密相连，有望推动自动化、设计优化和材料科学领域的进步。人工智能将通过实现智能切片算法、预测材料行为以及自动化整个增材制造工作流程，彻底改变3D打印行业。这种融合将为各行各业带来更高效、更精准、更个性化的制造流程。 将人工智能融入增材制造的关键优势 ➡️ 人工智能驱动的设计和优化 人工智能算法可以分析大量的材料特性和打印机性能数据，从而优化3D打印的部件设计，同时预测材料在不同条件下的性能，并优化打印参数，实现最高效率。 ➡️ 智能切片打印 人工智能切片软件可以综合考虑材料熔点、层温和部件方向等因素，生成最佳打印路径。这可以缩短打印时间，减少材料浪费，并提高部件质量。人工智能还可以实时监控打印过程，检测异常情况，并自动调整参数来保障打印质量。 ➡️ 自动化与效率 AI可以实现3D打印流程的诸多环节自动化——从设计、切片到打印和后处理。这显著提高了生产速度和效率，使3D打印比传统制造更具竞争力。AI机器人还可以协助材料处理和零件精加工，进一步实现工作流程的自动化。 人工智能与3D打印相结合，颠覆性项目展示 以下三个开创性的项目展示了人工智能如何通过增材制造增强产品创新： 1. NIKE AIR——人工智能重塑运动鞋制造 NIKE AIR（人工智能重塑）项目是一项富有远见的鞋类计划，旨在探索如何将人工智能设计和3D打印相结合，重新定义鞋子的制作方式——性能、个性化和可持续性。 耐克使用了机器学习模型，该模型基于庞大的运动员运动、压力图、生物力学和用户偏好数据进行训练。人工智能生成了独特的鞋型几何结构，并优化了缓震模式、能量回馈区域、透气性以及结构支撑。 AI设计的功能包括： ➡️ 缓冲图案 ➡️ 能量回馈区 ➡️ 气流和透气性 ➡️ 结构支撑 3D打印让这些功能性几何体栩栩如生： ➡️ 格子结构中底针对压力和回弹进行了优化 ➡️ 无需工具即可快速迭代的原型 ➡️ 大规模定制的潜力 使用传统方法几乎不可能制造这些复杂的几何形状。 2. 人工智能设计的纯铜火箭发动机 AMCM与德国软件公司Hyperganic合作，展示了人工智能驱动设计和工业3D打印如何彻底改变航空航天工程（特别是在铜制气尖火箭发动机的开发中）的一个突破性例子。 Hyperganic使用其算法设计引擎自动生成气动塞发动机的几何形状。该设计并非手工绘制，而是通过编程，形成一套规则，根据性能标准演化出复杂的几何形状，并且该算法优化了内部流道、冷却结构和喷嘴的形状。主要创新： ➡️ Hyperganic的算法设计根据性能目标生成整个引擎几何形状。 ➡️ 该设计包括内部冷却通道和弯曲喷嘴几何形状，并通过人工智能进行优化。 ➡️ 该发动机采用AMCM的金属3D打印系统和纯铜3D打印——非常适合航空航天领域的热管理。 该项目展示了人工智能如何设计复杂的推进系统，并进行数字化验证和按需制造。 3. 通用汽车座椅支架 通用汽车工程师与Autodesk合作，利用Fusion360中的生成设计技术，设计出了一种功能优化的新型座椅支架，这是一种将安全带扣固定到座椅上以及将座椅固定到地板上的标准汽车部件。 虽然典型的座椅支架是由八个焊接在一起的方形部件组成，但该软件却提供了超过150种备选设计，这些设计看起来更像是来自外太空的金属物体。通用汽车选择的设计由一个不锈钢部件（而不是八个）制成，比之前的座椅支架轻了40%，强度提高了20%。 为什么重要： ➡️ 减少零件数量=更少的故障点、简化的组装和更轻的车辆。 ➡️ 该设计不可能通过手工构思，也无法通过传统方法制造。 ➡️ 通过3D打印实现——可处理复杂的有机几何形状。 更广泛的影响： ➡️ 通用汽车的目标之一是减轻汽车重量、提高燃油效率并加快开发周期。 ➡️ 展示了汽车行业向人工智能驱动的工程工作流程和数字化制造的转变。 人工智能和3D打印相结合，实现了一种新型数字制造系统： ➡️ 自主：从设计到生产 ➡️ 自适应：从每次构建工作中学习 ➡️ 敏捷：快速响应新设计、新材料和新市场需求 因此，人工智能不仅会改善3D打印，还会将其转变为一个真正智能、可扩展的制造平台，这似乎是不可避免的。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

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。