2025年12月27日，Motion Imager公司与埃因霍温理工大学（TU/e）机械工程系的材料力学（MoM）和加工与性能（P&P）部门合作，已获得了大量资金，旨在将体积增材制造技术从一项科学突破发展成为可扩展的批量生产技术。该项目经过材料创新研究院（M2i）和荷兰高科技协会的严格评估后入选，潜力已得到认可，有望变革先进制造业。这项资助的研究汇集了学术界和工业界的专业知识，旨在弥合基础材料科学与可制造工程解决方案之间的关键鸿沟。
此次合作项目融合了原创科学见解与材料加工和性能方面的成熟技术，旨在开发可重复、工业化可行的制造方法。双方的宏伟目标体现在埃因霍温理工大学广泛的跨学科投入以及与Motion Imager研发团队的紧密合作中。
使材料设计与可制造性相协调
若不考虑制造工艺，材料发现和工程必然会导致废品率上升、功能范围受限、性能良率降低、高碳排放的制造和运营、难以实现材料固有性能的可调控性等问题。本项目旨在实现制造后的材料性能与当前设计材料规格相符，从而在不影响可制造性的前提下，确保完整的结构功能。
想象一下，要为卫星和航天飞机制造一个功能完备的微型推进器，这需要将材料的机械、光学、热学和化学性能及公差推向极限。这是为了确保发射升空的卫星在运行期间，能够按照预定的轨道轨迹和速度运行。在确保容纳各种推进剂（例如液氧和甲烷）的推进器能够混合产生所需推力的同时，还要保证推进器能够产生所需的推力，而这取决于材料的流体动力学和热传递性能，这会导致推力损失。同样，推进剂的氧化反应可能会影响材料的成分，导致腐蚀或氧化引起的壁面摩擦力变化，进而影响推进剂的混合，最终影响推进剂的混合，从而无法产生足够的能量将卫星推向特定的方向和速度。
△微型推进器和推进剂混合室。
为了满足制造工艺和材料选择方面的诸多要求，它需要厚度小于几十微米的多层壁、不同腔室的多材料组成、非平面形状、微米级表面粗糙度和复杂的内部支架，从而实现如图 1 所示的理想功能结构生成设计。这些正是正在开发的体积增材制造方法所能实现的结构类型。与采用传统或逐层制造方法生产的简单几何形状的材料利用率约为2，复杂结构的材料利用率高达20。体积增材工艺可以实现接近 1 的材料利用率，从而显著减少浪费。
相比之下，采用部分增材制造和其他传统制造方法制造的非最优折衷和近似的微型推进器看起来像下图。
△带有推进剂室的受损微型推进器
生产规模下的微米级精度
本项目旨在实现微米级和亚微米级的表面质量控制，并达到量产规模，包括无支撑的非平面和悬挂结构，同时确保批量生产的可重复性。这项产学研合作旨在弥合科学突破与技术突破之间的差距，为汽车、航空航天、空间、生物医学和软体机器人等应用领域提供标准化技术、计算工具和结构化工作流程。
从科学突破到技术突破之间存在着巨大的未知鸿沟，这需要私营企业和学术界的科学家和工程师共同开展转化开发和示范工作。这种合作汇集了所有关键的先决条件和承诺，旨在实现标准化技术、流程、计算引擎和工具的初始版本，并以结构化和系统化的工作流程开展工作。
来源：南极熊
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