单台机器人集成超20件3D打印纤维增强复合材料零件！
在今年6月初于北京举办的智源大会上，多家具身智能与人形机器人企业现场展示了产品。
笔者细细查看和咨询有没有3D打印技术的应用，结果真有意外发现——某公司的一台机器人包含大量复合材料零件，关键是，这些黑色零件具有明显的3D打印特征——包括层纹、粉末、结构等。
因该公司并未从官方的角度表达这一信息，接下来我们仅针对所公开展示的零件特征进行技术探讨。
3D打印复合材料仿生零件超20件
该公司在现场展示了两种类型的机器人，均大量包含此类零件。但从外观不易判断是碳纤维增强还是玻纤增强。
其中，全尺寸通用人形机器人的用量最多。包括头部外壳、胸腔笼体、颈部连接基座、髋部仿生骨盆、双臂包覆结构、手掌外壳、大腿外侧护板、小腿侧边加强壳体，均具有明显的3D打印特征，粗略估计总量超过20件。
在产品结构方面，机器人以金属充当骨架，以纤维复合材料充当壳体，涉及大量镂空、仿生特征，尤其以颅腔镂空外壳、躯干笼体和仿生骨盆的特征最为突出。
镂空结构能在考虑纤维复合材料强度的情况下，减轻零件重量，同时兼顾散热、布线以及负载；仿生结构则能使外形更加拟人化，贴合生物力学传导路径。
具有粉床打印的特征
这两种结构的结合，能在保持结构强度的同时减轻机器人的重量，而3D打印能一次性就能够实现多种性能指标，高度适合人形机器人轻量化壳体的制造需求。
可选择的3D打印工艺与材料
遗憾的是，现场的交流中未能明确获得具体的3D打印工艺信息，但从可实现手段来说，目前主要有SLS激光烧结、多射流熔融MJF工艺以及挤出三大3D打印类型。这又涉及到短切纤维增强和连续纤维增强两种路线。
➡️ 粉床3D打印工艺
SLS和MJF如今已经是非常成熟的高性能复合材料3D打印工艺，常用的材料包括短切碳纤维增强PA、PEEK等。
出身清华x-lab的方醍技术，于2025年推出了“碳纤维+聚苯硫醚（PPS）”体系，它与马斯克所主张的PEEK相比，同样具备优异的强度、耐磨性和耐腐蚀性。但该材料体系更具性价比，适合用于人形机器人关节和传动系统。
方醍技术SLS激光烧结的“碳纤维+聚苯硫醚（PPS）”
➡️ 挤出3D打印工艺
对于挤出3D打印工艺，目前有短切碳纤维增强丝材打印和连续纤维丝材打印，前者的代表产品如Raise3D的E2CF等，可以打印碳纤维增强PA等高性能材料。
连续碳纤维3D打印的门槛目前仍非常高，典型的代表企业之一为协同高科。它使用尼龙/PEEK等高性能材料作为打印基材，采用双喷头分别打印基材和连续纤维预浸丝，所制造的零件能承受高强度反复冲击而不脆断或塑性变形。
协同高科连续纤维3D打印机
连续纤维3D打印因纤维铺设具有方向性，打印出来的零件就具有各向异性。这种性能特点决定了应如何使用这项技术，例如它可以实现强度或刚度的方向性定制。
机器人零件特征
相比连续纤维3D打印技术，SLS激光烧结或MJF粘结剂喷射工艺，它们能实现零件各向同性打印，而且制造效率满足批量制造的场景需求。
对于像单台机器人上面数十个复杂结构，粉床技术更有优势，但通过具体的零件图对比，似乎两种技术都有使用。
机器人行业应用3D打印的发展变化
根据多年来的观察，机器人行业对3D打印技术的应用思路正在转变。
此前，终端用户仅仅是用该工艺制造机器人的外壳，前年举办的北京机器人展，几乎没有一家用户表示用3D打印制造过关键部件。
但随着机器人马拉松、格斗、射箭等一系列赛事的举办，机器人的研发迭代速度明显加快，对轻量化、一体化的要求也越来越高，3D打印正被机器人行业重新审视。
至少，参加今年马拉松比赛的几位选手就用上了金属3D打印部件；铂力特也官宣过，从去年开始为机器人领域领先企业优必选提供全流程的金属增材制造解决方案。
铂力特还在今年TCT亚洲展期间展示了采用20台激光器的装备制造满版机器人上臂壳体零件的过程，这是否是在暗示已经实现批量应用，想象空间很大。
此外，使用3D打印弹性晶格用作机器人仿生肌肉应用，也随着相关细分赛道的加速发展而显示出广阔的市场前景。而本文所展示的单台机器人身上出现大量的碳纤维3D打印部件，同样预示着该领域的应用现状正在发生改变。
注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#机器人 #3D打印
