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SYZMIK 公司借助 Carbon公司技术开发X7C + 防护头带

Thu, 12 Nov 2026 19:40:35 +0800

SYZMIK 公司借助 Carbon 公司技术开发 X7C + 防护头带，得以在有限空间内调校防撞防护性能与佩戴舒适度，同时无需投入开模费用，而开模往往会阻碍产品后续迭代优化。SYZMIK仅有约 10 毫米的空间来升级防护缓冲垫。如果把防护头带做得明显加厚，就会违背运动员佩戴该产品的初衷。对于旗帜橄榄球与 7 人制橄榄球选手而言，头部防护装备往往属于可选配件；一款实验室测试表现优异的产品，仍必须赢得赛场实际使用的一席之地。“你得让运动员发自内心愿意佩戴它。”SYZMIK 首席运营官、联合创始人克里斯・佩拉说道。

受这一尺寸限制，该企业选择与 Carbon 公司合作研发 X7C + 项目。该方案用 3D 打印弹性晶格结构替代传统泡沫缓冲垫，让 SYZMIK 可以更加精准控制这有限厚度材料的力学表现。同时也改变了产品的设计终止节点：由于无需定制模具，研发阶段可以持续优化，甚至产品正式上市之后依旧可以迭代改进。3D 打印零部件的单件成本更高，但佩拉认为这笔投入是值得的，理由在于它带来的性能提升，以及可持续优化迭代的能力。

配图说明：SYZMIK 的 X7C + 防护头带。图片来源：SYZMIK Sports。

SYZMIK 旧款 X7C 采用轻量化 EVA 防撞泡沫。佩拉表示，团队测试过多种新型泡沫以及多层复合方案，但很难在厚度基本维持原有水平的前提下实现防护能力的大幅提升。增加缓冲材料厚度虽然可以改善防护效果，却和运动员追求的薄型轻量化产品需求相冲突。“我们需要在仅 10 毫米的厚度内，实现特定外形下的设计自由度。” 他说。因此该项目给设计自由度设定了明确目标：缓冲垫的外部轮廓与整体厚度基本被锁定，内部晶格结构成为主要可调变量。

SYZMIK 选用了 Carbon 的 EPU 45 弹性树脂材料。Carbon 对该材料的定义是具备应变率敏感性：材料遭受快速形变时会变硬，以此在撞击发生时吸收冲击能量。该材料特性与晶格的机械性能相辅相成。选用树脂只是确定一部分材料响应特性；通过排布晶格结构，还可以获得更多可调参数。

佩拉介绍，团队利用两家企业提出的设计方案，搭配 Carbon 晶格设计软件，测试了大量晶格构型、壁厚与密度组合。整个研发周期大约一年，包含反复冲击测试、针对异常测试结果开展原因排查；选定主体结构之后，还做过多轮修改。研发过程中出现过关键瓶颈：团队完成一轮优化后，在弗吉尼亚理工大学的测试中，防护评分仍达不到预期目标。随后 Carbon 增派材料技术专家介入。佩拉称，经过重新设计内部架构，缓冲垫对旋转冲击的响应得到改善，设计终于达到目标评分。弗吉尼亚理工大学的旗帜橄榄球护具测试方法，会在 36 组实验室冲击工况下同时评估头部线加速度与角加速度。系统基于测试数据计算受伤风险，并将综合结果和无防护裸头基准做归一化处理。最终得到的评分是指定冲击条件下的仿真评估结果，并非赛事中实际避免受伤的统计数量。佩拉表示，相比 SYZMIK 原有泡沫方案，这套研发项目实现了防护性能的显著提升。

这套晶格结构还在同样狭小的空间内解决了第二个痛点。在 SYZMIK 原先的泡沫结构中，同一层泡沫既要承受外部撞击，又要直接贴合压迫使用者头部。如果为防护效果调大泡沫密度，佩戴接触头部时就会过硬，体感很差。佩拉解释，这款打印缓冲垫可以沿厚度方向改变内部结构：大部分结构用来实现抗冲击性能，贴近头部的一侧则做得更柔软、更贴合头部曲线。于是，两种功能整合在同一块打印缓冲垫内部，不再需要拼接多层不同泡沫。他坦言舒适度和佩戴触感属于主观体验。墨西哥国家队与部分美国国家队形象大使选手，在杜塞尔多夫举办的世界锦标赛上佩戴了这款头带，给出了早期使用反馈。产品其他零部件也针对弹性和贴合度做过修改，因此用户的佩戴感受不能完全归功于 3D 打印缓冲垫。

配图说明：Carbon 可 3D 打印多种弹性材料。图片来源：Carbon 公司。

而对于工程团队来说，这套方案带来的意义不止于初代产品。佩拉说，按照传统开发流程，概念验证测试完成后就必须敲定开模；后续任何改动，都必须证明改模具备充分合理性。“有时候，你会被现实倒逼，宁愿不去改动产品。” 他说道。无需锁定模具，产品就可以持续迭代优化。即便产品已经大规模面向消费者，收集到改进建议之后，依然存在修改缓冲垫的可能性。当然量产版本修改依旧需要完成全套性能验证，但不一定需要重新制作模具。这点十分关键：CAD 图纸上再灵活的设计，如果制造工艺导致每一次修改都成本高昂，那灵活性就没有商业实际价值。按照 SYZMIK 的说法，3D 打印不仅改变零部件本身，也改变了持续工程迭代的成本逻辑。

量产环节也带来了新的约束。佩拉介绍，生产团队提出多项调整需求，目的是让零部件适合大批量制造。只要不会降低抗冲击防护性能，SYZMIK 就接纳这些修改。小批量试产、供应商工艺验证都是前期准备工作。佩拉称，Carbon 主导联合制造合作伙伴完成上述量产适配工作。对 SYZMIK 而言，只能做少量样品打样的设计方案，无法满足商业化要求。官方并未披露实际产量、良率与产能；因此，“具备大批量供货的规划能力” 不等同于已经实现稳定大规模量产。

企业对于成本问题的态度也十分坦诚。被问到 3D 打印方案是否造价高昂时，佩拉回答：“我当然希望它能更便宜。”

但 SYZMIK 认为性能提升值得付出这份成本。佩拉没有给出单件成本对比，也没有量化节省的模具开支。他的观点是，最终成品的综合价值证明该制造路线的合理性，而不是说 3D 打印能做出成本最低的泡沫替代品。采访当时，他预计产品 11 月初全面公开发售，区分于此前只供给运动员的试用版本。

接下来的考验来自大规模实际使用反馈。传统固化模具会让明明有用的产品改进，因改模成本而难以落地；3D 打印设计消除了这一重障碍。但 SYZMIK 仍然需要证明：每一次迭代修改都可以维持防护水平、生产工艺稳定可控，并且值得投入相应成本。

“我很清楚，仅仅依靠 3D 打印，我们还可以把这款产品做得更好。” 佩拉表示。但这种优化潜力的商业价值，取决于企业能否把用户反馈，转化为经过完整测试、可以稳定量产的新一代设计。

来源：中国3D打印网编译文章！

南非西开普省利用3D打印技术将脊柱支架等待时间缩短至48小时

Thu, 12 Nov 2026 18:44:00 +0800

南非西开普省政府健康与福利厅，已在本省的矫形与假肢中心（OPC）启用 3D 扫描与打印技术制作脊柱支具。脊柱侧弯及其他脊柱疾病的患者，如今只需约 48 小时就能拿到定制支具，而过去该流程要耗时两周。3D 打印支具的成本还不到其所替代的石膏支具的一半。该部门于今年 4 月投入约 550 万兰特购置相关设备，到目前为止，已有六名患者完成支具适配。这项服务于 11 月 5 日 —— 国际假肢矫形日正式推出。该厅称，矫形与假肢中心是首批可自主生产此类支具的公立医疗机构之一。

数字化工作流取代石膏取模

在此之前，矫形与假肢中心一直依靠石膏取模来制作支具。如今，医护人员只需让患者身着轻薄衣物站立，对患者躯干进行扫描，整个过程仅需数分钟。工作人员在电脑上调整支具设计，随后便可直接打印成品。该厅表示，3D 打印支具比石膏支具重量更轻、贴合度更高、佩戴也更为舒适。

这项服务适用于脊柱侧弯、鸡胸、脊柱结核、脊柱压缩性骨折以及脊椎关节病。服务对象主要是接受脊柱侧弯治疗的儿童、青少年，还有脊柱手术或脊柱创伤后的康复患者。该厅称，贴合度更佳的支具能提升患者的佩戴依从性，进而获得更好的治疗效果。西开普省健康与福利厅厅长米蕾耶・温格表示，对于低龄患者而言，时间至关重要。“对患有脊柱侧弯的儿童来说，尽早佩戴支具有助于防止他们在生长过程中脊柱弯曲程度进一步加重。”

矫形与假肢中心负责人邦加尼・姆兰博表示，这次变革不只是采购新设备。“我们不只是启用一台打印机，而是开启一套全新的工作模式。” 他还谈及该中心在本地区的定位：“我们是首家开展该业务的公立机构，这在非洲大陆尚属首例。但绝不会是最后一例，因为我们会为其他机构指明方向。”矫形与假肢中心是西开普省唯一一家公立矫形假肢中心，为本省各地患者设计、制作定制矫形器具与假肢。只有伊登区例外，当地由一家私立机构提供该项服务。该中心还在全省周边 112 个卫星站点开展外展服务。患者需经由专科医生或医务官员转诊，预约后前来就诊。

配图说明：3D 打印机正在制作一款定制 3D 打印脊柱支具。图片来源：西开普省健康与福利厅。

弥合公立矫形医疗的获取鸿沟

矫形与假肢中心的这项新服务，解决了公立康复医疗领域的一个普遍难题：全省患者都要依靠单一中心，加之手工制作每一副支具既耗时又成本高昂，导致患者要长时间等待器具。放眼全球，3D 打印技术正通过降低成本、实现就近生产，提升医疗器具的可及性。2026 年 1 月，丹麦 Create it REAL 公司与蒙特雷的维塔利泰克（Vitalitecs）企业达成合作，将数字化矫形制造技术引入墨西哥。当地诊所既可以接受培训与技术支持，把生产环节转为院内自主完成，也可以委托本地合作服务商代为生产。

在非洲，惠普公司与非营利组织 Limb Kind 基金会依托一套完整数字化工作流，完成五套假肢接受腔的制作：由当地医院完成患者扫描，美国设计团队负责设计，48 小时内即可完成打印并运回非洲交付。

配图说明：主图展示可编程泡沫技术。图片来源：Create it REAL 公司。

各国公共卫生系统也在建设自身技术能力，扩大服务覆盖。美国亚特兰大退伍军人医疗系统成为全美首家采用 ActivArmor 系统的退伍军人事务医疗机构，依托 iPhone 扫描，在院内现场打印防水、定制化的石膏与夹板，最快仅需三小时即可成品。报销政策也随之更新。美国医保将 3D 打印认定为假肢的合规制造方式，延续了 2024 年针对矫形器具的相关裁定，至此增材制造在整个假肢矫形行业获得官方认可。上述各类实践有一个共通点：依托本地合作方、数字化设计或是院内打印，让生产环节更贴近患者。南非西开普省的矫形与假肢中心，则提供了公立部门的实践范本，扫描、设计、打印全部在机构内部完成。

来源：中国3D打印网编译文章！

龙华打造数智消费新场景，创想三维推动3D打印走近大众

Thu, 12 Nov 2026 18:36:35 +0800

11月12日，由深圳市创想三维科技股份有限公司、深圳市乐其创新股份有限公司、创通新科（深圳）集团有限公司三家企业联合打造的龙华科技手信店，在宏大财富商业广场三楼正式开业。开业当天，创想三维作为联合入驻企业之一，携多款3D打印设备及相关生态产品亮相，通过现场展示和互动体验，向市民呈现3D打印技术及其多元应用。

龙华科技手信店是龙华区探索科技产业与消费场景融合发展的新尝试。门店汇聚3D打印机、AI PC、影像设备等不同领域的科技产品，集展示、体验和零售于一体，让本土科技创新成果走进日常消费场景，也为市民提供近距离体验科技产品的新窗口。

这一探索也契合了当前科技消费市场的发展趋势。国家统计局数据显示，2026年上半年，我国3D打印设备产量同比增长48.5%。随着设备性能提升和AI技术应用，3D打印正从小众群体向家庭、教育和个性化消费等更广泛的场景延伸，线下体验也成为推动技术普及的重要方式。

作为全球消费级3D打印生态领创者，创想三维此次带来了覆盖多种技术路线和应用场景的产品矩阵，包括3D打印机、激光雕刻机、3D扫描仪、耗材及3D打印鞋等产品。消费者可以通过现场打印演示和各类成品，了解不同技术的特点，直观感受从模型变成实物的制作过程。

创想三维是扎根龙华的科技企业代表，也是国家级专精特新重点“小巨人”企业、第九批制造业单项冠军企业。公司持续深耕消费级3D打印领域，业务涵盖3D打印机、3D扫描仪、激光雕刻机、耗材及配件等产品，并不断完善软件和内容生态。目前，公司拥有900余项授权专利，在武汉、惠州建有超过26万平方米的生产基地，产品销往全球约140个国家和地区。

拓展线下体验场景，让3D打印走近大众

龙华科技手信店的开业，是创想三维持续拓展线下渠道、丰富品牌体验场景的又一实践。对于3D打印这类科技产品，消费者购买前往往需要了解设备功能、操作方式和实际打印效果。线下门店能够让消费者亲眼看到打印过程、亲手体验设备，也能通过实物了解不同产品的应用场景，降低初次接触3D打印的认知门槛。近年来，创想三维通过直营店、授权体验店及跨品牌渠道合作等方式，逐步拓展线下网络。截至目前，创想三维已在全国开设10多家直营及授权体验店，覆盖深圳、上海、南京、厦门、沈阳、乌鲁木齐、武汉、成都等地。

在第三方零售渠道方面，创想三维产品已进驻全国68家“京东之家”门店，京东上门安装服务覆盖42座城市；同时，产品已入驻全国100家联想线下门店。此次入驻龙华科技手信店，进一步丰富了创想三维的线下体验场景，让更多消费者有机会近距离了解和体验3D打印。

AI+生态，降低3D创作门槛

让消费者接触3D打印是第一步，让没有专业基础的人也能轻松使用，才是推动行业普及的关键。创想三维以“AI+生态”为核心战略，持续将AI能力融入设备、软件和云端平台，简化从模型获取到打印制作的流程。在硬件端，设备搭载内置AI摄像头，可通过视觉识别检测打印过程中的异常情况，帮助用户及时发现问题。在软件端，Creality Print切片软件引入AI辅助功能，涵盖模型检测与修复、打印参数推荐、风险分析及智能问答等环节，帮助用户优化打印准备流程。

在云端生态方面，创想云MakeNow已上线小小的我、拍立造、AI 3D创作台、灯罩生成器、咔哒生成器等多款AI工具。其中，AI 3D创作台整合了不同大模型的能力，支持通过自然语言交互进行参数化建模。同时，平台还集成了图片生成、3D模型生成、颜色映射、模型拆件等功能，帮助用户完成从创意生成到模型处理的多个环节。

从硬件产品创新到AI工具应用，再到线上线下体验渠道的拓展，创想三维持续完善软硬件协同的产品与服务体系。未来，创想三维将继续围绕AI应用、产品创新和生态建设持续投入，让3D打印设备更易用、创作过程更简单，推动3D打印在家庭、教育、创客及更多日常生活场景中落地，让更多人体验创造的乐趣。

GEFERTEC将在Formnext 2026 展会上首次推出 700 公斤重的WAAM制造部件

Thu, 12 Nov 2026 10:15:24 +0800

2026年11月11日，德国金属增材制造（AM）公司GEFERTEC将在2026年Formnext展会上展出采用电弧增材制造（WAAM）技术生产的重达700公斤的压缩机叶轮和专为鱼类安全通过而设计的海水泵叶轮。Formnext 2026展会将于11月17日至20日在法兰克福举行。在柏林-勃兰登堡联合展位（12.1号展厅，B101展位），GEFERTEC还将展示今年推出的两款机器系统：arc10X和arcTitan。

GEFERTEC公司表示，电弧增材制造（WAAM）可以生产铸造或机械加工难以处理甚至根本无法处理的大型零件和几何形状。

为能源、航空航天和工具行业制造的零部件

除了压缩机叶轮，参观者还能看到飞机用的钛合金紧急出口框架和一个模具。海水泵叶轮是首次公开展示，细长的翼状叶片可以让被吸入泵内的鱼类安全通过。GEFERTEC公司表示，这种形状的传统铸造工艺无法实现。这些部件展示了WAAM技术在能源、航空航天和模具制造领域的应用。WAAM工艺用料更少，交货周期更短，并且能够改善材料性能。

arc10X是GEFERTEC公司2026年推出的两款系统之一，采用模块化设计，制造商可以将其集成到现有的生产环境中。它与arc80X并肩而立，后者是公司成熟的平台，适用于高达8立方米的组件体积。

arcTitan专用于钛合金零件的制造。由于钛是一种活性金属，arcTitan系统将基于等离子体的WAAM工艺与完全密封的惰性气体环境相结合。公司还将展示一款集装箱式系统，旨在直接在现场进行移动式金属增材制造。

GEFERTEC GmbH 高级客户经理 Sebastian Recke 表示：“凭借这两套全新的机器系统，我们扩展了产品组合，以满足特定的工业需求。在 Formnext 展会上，我们的主要目标是向参观者展示这项技术实际能够制造出什么，从大型结构件到复杂的几何形状和钛合金部件。”

△GEFERTECArc系列装备。图片来自 GEFERTEC

GEFERTEC 和柏林-勃兰登堡展位

GEFERTEC 提供完整的 WAAM系统，这些系统将气体保护金属极电弧焊应用于增材制造，并集成了 CAM 软件和过程质量保证功能。该公司是柏林工业集团 (BIG) 的全资子公司，BIG 是一家总部位于柏林的中型企业集团，拥有约 360 名员工。联合展位汇聚了柏林地区增材制造生态系统中的众多机构，涵盖研发、软件、硬件、材料、应用和网络等领域。参与的合作伙伴包括德国联邦材料研究与测试研究所 (BAM)、AMBER 网络和弗劳恩霍夫生产系统与设计技术研究所 (IPK)。

钛专用和容器化WAAM系统

GEFERTEC公司以单一材料为核心打造了arcTitan系统，气体管理、传感器、送丝和参数控制等所有环节均围绕钛材料进行设计，并在整个制造过程中将氧气含量控制在10至15ppm。GEFERTEC公司总经理Johannes Zuckschwerdt表示：“钛增材制造的最大挑战在于确保工艺条件的可重复性。”在Formnext展会上，公司将arcTitan系统与用于现场生产的集装箱式单元的预览版一同展出。

奥地利焊接系统制造商SBI Produktion于2019年推出了M3DP，这是一款等离子弧定向能量沉积（DED）设备，专门用于活性金属的焊接。M3DP配备一个可产生惰性气体环境的密闭装置，这使得钛基和镍基合金的加工更加便捷。与arcTitan类似，它也采用了等离子沉积技术并结合了惰性气体密闭装置。SBI表示，设备在钢材焊接方面的最高沉积速率可达10 kg/h。

在部署方面，澳大利亚金属增材制造公司AML3D已在美国海军位于弗吉尼亚州丹维尔的增材制造卓越中心安装了首套集装箱式ARCEMY WAAM系统。设备安装在一个20英尺的集装箱内，可在1到2天内完成重新安装，而传统系统则需要2到3周时间。设备已通过认证，能够生产符合美国军方规格的零部件。为海军运营中心的AustalUSA公司表示，集装箱式设计使其能够在需要的地方进行生产演示，这正是GEFERTEC公司现场设备的初衷，尽管GEFERTEC的现场设备目前仍处于预览阶段。这两种方向对于WAAM技术来说都不是什么新鲜事，但GEFERTEC公司目前正在将这两种功能集成到同一套设备系列中。

来源：南极熊

TANIOBIS在四激光系统上打印无裂纹铌火箭喷嘴

Wed, 11 Nov 2026 20:20:05 +0800

火箭发动机与高超声速系统的工作温度已突破约 1,050 °C，而这正是镍基高温合金开始软化的温度区间，铌合金是少数能够接替的材料之一。粉体生产商 TANIOBIS（taniobis.com）现已证明，其中两种合金 C-103 与 FS-85 可以在工业规模上通过激光粉末床熔融（PBF-LB）进行加工。在单激光 AM400 设备上开发的工艺参数，仅需小幅调整即可移植到四激光 AM500Q 上。零件孔隙率低于 0.1%，光密度高于 99.9%。示范用火箭发动机喷嘴从成型基板上取下时无裂纹，研究者据此认为，两种合金的零件批量生产已不存在技术障碍。

从测试立方体到发动机喷嘴

为验证更大设备上的一致性，团队用四组最优参数组合打印了 52 个立方体，并将它们随机散布在基板上，以免位置对结果产生偏倚。各处孔隙率均低于 0.3%；个别异常值最可能是熔池飞溅造成的。随后打印了直径 53 mm、高 100 mm 的喷嘴，无可见缺陷。首批打印使用单激光，以确认工艺可重复性；后续打印则四激光同时运行，提高了产出效率，接近真实生产条件。C-103 在 AM500Q 上的工艺窗口也扩大到 95–255 J/mm³。

团队对比了两台设备打印的拉伸试样，分别沿成型方向（XZ）和垂直于成型方向（XY）取样。试样直径 4 mm、标距 16 mm，按 ASTM E8 标准以 0.005 mm/mm/min 的速率拉伸至断裂，两者结果高度吻合。四激光系统所得屈服强度与抗拉强度略低，研究者将其归因于连续激光运行带来的残余应力降低。延伸率差异落在误差范围内。

SEM 图像显示颗粒呈球形、无团聚，具有枝晶组织与轻微化学成分偏析，但无择优晶体取向。图片来源：TANIOBIS。

强度、塑性与高温行为

两种合金各有取舍。室温下 FS-85 的抗拉强度约为 750 MPa、杨氏模量 137 GPa，而 C-103 分别为 565 MPa 和 95 GPa。C-103 断裂前延伸率为 20–22%，FS-85 仅为 6–7%。断口形貌与这些数据一致：FS-85 沿晶界断裂，C-103 则呈韧性断裂典型的纤维状断口。热处理可将两种合金的延伸率提升至约 30%，而强度几乎不损失。与传统工艺制备的材料相比，打印试样总体强度更高，但塑性较低。

高温测试在氩气气氛下通过电 — 热 — 力耦合测试（ETMT）系统进行，最高至 1,600 °C。微型试样（2.0 × 1.0 mm²，标距 14 mm）经线切割加工、抛光后，在 10⁻⁴ s⁻¹ 的恒定应变速率下每组测试三次。在整个温度区间内 FS-85 均优于 C-103。到 1,500 °C 时，C-103 已几乎无强度，FS-85 仍保持约 220 MPa 的抗拉强度和 195 MPa 的屈服强度。

打印态 C-103 大幅优于轧制态 C-103：抗拉强度 557 MPa 对 420 MPa，屈服强度 462 MPa 对 296 MPa。在约 800 °C 以上，随着打印组织粗化，这一优势有所收窄，但在失效前始终存在。

EBSD 分析解释了这些差异。轧制坯料的晶粒均匀，平均约 24 µm；打印态零件的晶粒沿成型轴拉长，因此性能具有方向依赖性 —— 这也是 XZ 试样塑性低于 XY 试样的原因。在氩气中 1,900 °C 保温两小时后，打印材料再结晶缓慢。研究者将其归因于缺乏预先变形以及较高的氧含量。完全再结晶需要远高于熔点 0.6 倍的温度。

SEM 图像显示颗粒呈球形、无团聚，具有枝晶组织与轻微化学成分偏析，但无择优晶体取向。图片来源：TANIOBIS。

粉体与工艺参数开发

原料粉体由电极感应熔炼气雾化（EIGA）制备，并筛分至 15–63 µm。化学成分通过 ICP-OES 与燃烧分析法验证，形貌通过 SEM、EDS 与 EBSD 表征。颗粒接近理想球形，无团聚、无卫星粉，这是获得良好流动性与致密成型件的前提。雾化过程中冷却速率适中，因而在颗粒中确实留下了枝晶偏析；PBF-LB 中快得多的凝固过程将其消除，留下均匀组织。

在 AM400 上，通过单熔道与 10 mm 立方体，考察了激光功率、扫描速度与体积能量密度如何影响熔池与孔隙率。C-103 可适应 160–240 J/mm³，而 FS-85 需要更窄的 105–125 J/mm³。参数调优将孔隙率从约 1% 降至 0.06%，并改善了化学成分均匀性。

选择打印铌合金的理由

未来发动机的工作温度将远超 1,000 °C，而镍基与钴基高温合金在 1,050 °C 以上便开始蠕变与软化。铌、铪、钽、钼、钨等难熔金属的熔点介于 2,200 °C 与 3,400 °C 之间。铌的突出之处在于：熔点 2,477 °C，密度仅 8.57 g/cm³，热导率 54 W/(m・K)，且成形性良好。C-103 之所以成为首选牌号，是因为它兼顾了强度与可加工性。不过铌的机加工十分费工，其应用因此长期局限于板材与棒材。增材制造消除了大部分机加工负担，使铌合金得以实现推进系统硬件所需的复杂近净成形几何结构。

弥合铌合金增材制造的鉴定差距

TANIOBIS 的这项研究瞄准可打印性之后的下一步：证明这些合金的性能一致性足以通过飞行硬件的鉴定。该公司还着手扩大供应渠道，与美国 ELMET Technologies 签署战略供应协议，在北美分销其 C-103 与 FS-85 粉体。其他公司则从设备端着手解决同样的鉴定难题。ELMET 安装了一套新系统，瞄准整体式高超声速换热器；此次安装是在与 3D Systems 应用创新组就 C103 打印参数开展八年联合开发之后进行的，因为用 LPBF 加工该合金要求异常严格的氧含量控制。该设备将氧含量控制在 25 ppm 以下，通常为 0–6 ppm，使粉体可在多次打印中重复使用而不劣化 —— 对于昂贵的难熔合金而言，这是影响单件成本的重要因素。

在美国，Velo3D 在其 Sapphire 打印机上推进 AMAero 的 C103 与 Ti-6Al-4V 粉体鉴定，此前奥本大学 NCAME 确认该粉体经 2,200 °F 热处理后满足 ASTM F3635 B 级要求。NCAME 指出，C103 粉体价格最高可达每千克 4,000 美元。

国防资金正投向剩余的缺口。America Makes 与 NCDMM 向四个开发增材制造用难熔合金的团队授予 600 万美元，资助方向针对材料性能数据不完整、工艺波动性以及供应链脆弱等问题。如今限制铌合金增材制造的是鉴定，而非合金本身能否打印。TANIOBIS 在多激光系统上对 C-103 以及强度更高的 FS-85 取得的可重复结果，补充了行业仍在积累的那类数据集。

来源：中国3D打印网编译文章！

半米级3D打印半导体陶瓷环，俐陶智产业化应用突破

Wed, 11 Nov 2026 13:02:18 +0800

导读：陶瓷3D打印正经历从研发到工业化应用落地爆发的关键阶段，在以光固化3D打印陶瓷越来越作为主流技术路线被更多应用场景采纳后，行业关注的重点逐渐从“打出来”的定性概念验证转变到了“生产出来”稳定批量产出高性能的应用产品。半导体行业占据数量巨大的陶瓷零件需求，而陶瓷3D打印的技术优势正通过多个具体产品的设计迭代，快速渗透到整个半导体行业供应链中。

△装配大口径气体分配环的FALP腔盖组件（图片来源：Plasway-Technologies）

2026年11月，南极熊从俐陶智获悉，他们已经完成了多个半导体领域的3D打印陶瓷应用：
●德国 Plasway-Technologies 联合 Alumina Systems、俐陶智共同开发直径 500 毫米的氧化铝陶瓷气体分配环，跑在等离子体增强原子层沉积（PEALD）和原子层刻蚀（ALE）同一条腔里。和传统金属环方案相比，设备连续运行时间从 1 个月拉长到 9 个月，产能提升约 3 倍。
●新东（原博世）先进陶瓷和终端客户一起，利用俐陶智陶瓷光固化3D打印机年产 1000 件的陶瓷气体喷射器。
这个环到底在干什么
故事主角是德国 Plasway-Technologies 联合 Alumina Systems、俐陶智做出来的 500 毫米双通道氧化铝气体分配环，装在 Plasway 自家的 FALP（快速原子层工艺）平台上。原子层沉积（ALD）和原子层刻蚀（ALE）本来是两道工序，一正一反：前者一层层镀膜保护沟槽，后者一层层精准削掉材料，温度窗口、等离子体参数都不一样。FALP 想做的事很直接 —— 在同一个腔里交替干这两件事，不破真空、不换腔。难点全压在气体上：前驱体和共反应物必须在进腔前完全隔离，到晶圆表面再各自形成对称层流，反应完瞬间抽走。

△FALP设备直径可调安装机制与不锈钢进气集成结构细节

按 Plasway 创始人兼 CEO Stephan Wege 的说法，传统喷淋头结构上就有死区，气体来不及换、前驱体会提前接触反应，这条路是堵死的。

这套平台的兑现能力有具体数字：ALE 先去掉硅晶圆原生氧化层，再依次沉积 10nm 氧化铝绝缘层、14nm 氮化钛导电层、10nm 氧化硅绝缘层、第二层 14nm 氮化钛导电层，四层叠层结构全程不破真空，15 分钟完成。

为什么必须是陶瓷 3D 打印

这个环里要集成两套互不交叉的内部流道，还要带上仿真优化过的拉瓦尔喷嘴。注浆成型、陶瓷注射成型、干压都做不出这种一体结构。材料上选了 99.9% 高纯氧化铝 ——Alumina Systems 的解释很朴素：腔里是强等离子体和腐蚀性气体，金属环几个月就被啃穿，高纯氧化铝能长期扛。

△面向300毫米晶圆基板开发的双极静电吸盘（ESC）：(上) 静电吸盘，配备晶圆基底支撑结构，可在FALP腔室内实现晶圆温度精准控制；(下) 装载晶圆后的静电吸盘

配套也得跟上：腔正中抽速 3600 L/s 的涡轮分子泵对称布置，保证整片晶圆吹扫均匀；18 英寸环配 17 英寸基板时，二氧化硅薄膜沉积不均匀性稳定在 3% 左右。

Wege 给的对比口径是：和传统金属环设备相比，换成陶瓷 3D 打印分配环之后，设备连续稳定运行时长从 1 个月提升到 9 个月，整体产能直接翻了三倍。

四年四代：从 380 毫米样件到 500 毫米量产件

这条路线不是一步到位的，四代产品的演进本身就是陶瓷 3D 打印 "从打样到量产" 的缩影。

2018 年，第一代 380 毫米环：主体还是传统注浆成型，只有喷嘴用俐陶智设备打出来，装在德累斯顿 IKTS 的验证机上。原理跑通了，但 Wege 自己承认 —— 复合结构没法量产，涡轮泵非对称布置，气体关停后气流就不均匀。

第二代整环：干脆整个环用光固化陶瓷打印工艺一体打印，去掉环和喷嘴之间的接缝。问题马上变成另一个：大尺寸生坯脱模、烧结翘曲、转运，每一样都卡量产。

第三代分段环：俐陶智提了个方案 —— 把 380 毫米整环切成 6 段，各自烧结，再用 Alumina Systems 的玻璃封接工艺拼成整环。这一改顺手把打印精度、良率、脱脂效率全带起来了：分段可单独测气体均匀性，不合格直接报废，不用等整环烧完才发现问题。

第四代 500 毫米环：客户要 430 毫米大基板，扇段从 6 组加到 8 组，陶瓷环上再集成两路不锈钢进气接头，FALP 配上自研双极静电吸盘，温度、等离子体密度、离子能量三个参数独立闭环。为了把大尺寸环在成型平台上排得更满，俐陶智同步优化了 CeraFab 的排版方案 —— 三年前 S65 一批只能打 4 段，如今 CeraFab S320 一批能成型 14 段，一次打印接近两套 500 毫米整环。Wege 对合作的评价也很实在：俐陶智把大尺寸结构适配做完了，氧化铝浆料的收缩率控制精度让人服气。

△单台S320设备成型14段，提升500毫米分配环的生产效率

质检跟着分段走：每段封接前单独做气体均匀性测试、裂纹渗透和紫外扫描，不合格直接报废，"工程陶瓷裂了就修不了"，然后才拼成整环上机。

新东先进陶瓷年产能 1000 件的零件

陶瓷 3D 打印进半导体不是孤例。新东（原博世）先进陶瓷和终端客户一起，用俐陶智的光固化陶瓷打印工艺重做了刻蚀腔里的气体喷射器：原本两件式分体件，被整合成一个陶瓷件，里面塞进 3 条直径 6 毫米的流道、62 个流体优化过的出气口，最薄的地方壁厚 0.2 毫米，成型精度到 40 微米。材料是 99.8% 氧化铝（LithaLox 350），法兰公差 ±0.1 毫米。

△3D打印陶瓷气体喷射器，图源：新东先进陶瓷

这个件现在已经量产，年产 1000 件，一次打印出 6 件。新东首席战略官 Ashu Sharma 给的理由很务实：金属在腐蚀工况下掉颗粒，塑料在等离子体里脆化，半导体产线最不能忍的就是颗粒污染；陶瓷 3D 打印顺便把装配误差这个故障源也一起消灭了。他们还自己开发了一套生坯清洗工艺 —— 打印完怎么把复杂内腔里的浆料无损冲干净，是这种件能量产的另一个隐形门槛。

德国 Formnext 现场展出

俐陶智将在今年的德国 Formnext（11.0 馆 B50）展会上展出新机型和多个案例：

CeraFab S65 配 4K 光机：成型幅面基本不变，分辨率从 40 微米（635 dpi）提到 25 微米（1016 dpi），光强从 60 mW/cm² 提到约 120 mW/cm²。对陶瓷 3D 打印来说，光强翻倍比分辨率更关键 —— 深色浆料一直是光固化路线的老大难，这下黑色氧化锆、深色陶瓷才打得动。

一整盘氮化铝冷板：单台 S320 一次成型 116 片氮化铝换热板。氮化铝导热 211 W/m・K，热膨胀系数接近硅，是先进封装、功率模块、光模块、CPU/GPU 散热这两年的热门材料；传统冷板两片机加工再密封，3D 打印直接一体成型复杂流道，密封性和换热效率都上一档。日本三井金属已经在用 3D 打印氮化铝做油冷换热器。

其余案例：德国 Access 的涡轮叶片陶瓷铸芯、Sigma 做过钼锰金属化的氧化铝冷板、蓝黑氧化锆表圈、和瑞士 Spherene 合作的羟基磷灰石椎间融合器、丹麦技术大学的螺旋结构 SOFC 单电池（功率重量比 1 W/g，传统平板结构只有 0.2 W/g）、和 Leap71 合作的拓扑优化火箭构件、无铅压电 KNN 复杂件。

南极熊观察
过去聊陶瓷 3D 打印，我们习惯用 "形状复杂" 来证明它的价值。这两个案例把叙事换了：在半导体设备里，它的价值不是形状奇，而是两件事一起成立—— 一是能在最脏的等离子体环境里按月连续跑，二是良率和产能跟得上产线节拍。设备端在往更高分辨率、更大幅面、更深色浆料推，材料端在补氮化铝、氧化锆、羟基磷灰石、无铅压电这些真正有需求的体系。

Plasway 自己的下一步也已经排上：2026 年第四季度要推四腔室量产设备，相对现有单腔产能再翻四倍。对国内做陶瓷 3D 打印的厂商来说，这一波的参照系已经变了 —— 不是谁又打出了一个漂亮样件，而是谁的件能进一家德国设备厂的 BOM、按月跑在客户的产线上。

比注塑轻 30%，不用开模具，颗粒料3D打印橄榄球头盔缓冲件

Wed, 11 Nov 2026 12:58:29 +0800

导读：头盔缓冲件这种小件，过去基本走注塑：批量够大才摊得平模具钱，小批量或者改一次设计，都得重新开模。法国 Pollen AM 找减震材料商 RHEON Labs 试了另一条路——用颗粒料3D打印机直接打缓冲件，材料成本贴近注塑，重量还压了下来。这类运动防护件，会不会成为颗粒挤出落地功能件的一个切口？
2026年11月10日，据 3Dnatives 报道，法国颗粒料3D打印机厂商 Pollen AM 与减震聚合物专家 RHEON Labs 宣布合作：在 Pollen AM 的 Pam Pro 颗粒料打印机上，完成 RHEON™ P3D 001 阻尼材料的工艺验证；打印出的防护件被装进 Xenith Shadow XR 美式橄榄球头盔（该头盔原本就采用 RHEON 材料），用于 NFL 场景的首次实测。

△ 装入透明 Xenith Shadow XR 头盔的蓝色3D打印防护件（图片来源：RHEON Labs）
缓冲件比注塑轻30%，减震没有打折
两家把打印件和相近几何结构的注塑件放在一起对比。结果是：打印件重量轻了30%；在低能量和高能量冲击下测得的能量传递，减震表现至少与注塑件相当，部分冲击条件下还要更好。RHEON P3D 001 是一种对应变率敏感的材料——戴在身上时柔软灵活，受到撞击的瞬间变硬、吸收能量。这种反应是材料本身的特性，不靠后处理或二次加工来实现。

△ 蓝色晶格缓冲件特写，内部网格可分区调校（图片来源：RHEON Labs）
这笔模具账，过去是注塑绕不开的成本
运动头盔防护件现在大多靠注塑成型。按这次案例给出的口径：
• 典型生产批量在 5,000 到 10,000 顶头盔之间；
• 每顶头盔含 1 到 12 个防护件；
• 一副模具投入最高约 15 万欧元，交期可达 3 个月；
• 模具本身还带来设计约束：拔模斜度、均匀壁厚、尽量少倒扣，内部晶格结构、同一零件分区调节力学性能都很难做。
缓冲件恰恰是形状偏复杂、要靠内部网格吸能的一类零件。注塑能把单件成本压得很低，但前提是批量稳定、设计少改；一旦批量不大或者要按不同位置分区调性能，模具的投入和交期就成了负担。
颗粒料直接打，材料成本贴近注塑
颗粒料挤出用的是和注塑相同的原料颗粒，材料成本能维持在接近注塑的水平，同时省去模具投入。打印时可以在头盔不同区域调整晶格密度、单元形状和壁厚，分区把冲击响应调校出来。这次合作里，Pollen AM 团队要做的一件事，是把 RHEON 在其他颗粒料打印机上用过的工艺参数，适配到 Pam Pro 上；这套跑通的打印参数，被双方视作合作的关键技术成果。

△ 左侧为颗粒料原料，右侧为 Pollen AM Pam Pro 颗粒料打印机（图片来源：Pollen AM）
下一站：摩托、自行车和国防防护
双方把这次验证当作起点，后续瞄准摩托车、自行车、国防等同样看重减震、成本和交期的防护装备。Pollen AM 联合创始人兼总裁 Victor Roux 提到，运动场景对材料要求很高：零件既要防护、柔韧，又要轻量化，品牌还希望交付更快；与 RHEON 的合作展示了开放的颗粒料工艺结合先进材料能做到什么程度，目标是把更多材料厂商带上这个平台，缩短从新材料到成品件的周期。
RHEON Labs 首席科学官 Dr Sarah Karmel 表示，先进材料与增材制造结合，可以带来更快的开发节奏、更大的设计自由度和面向具体应用的性能。双方定于 2026 年 11 月 25 日开线上研讨会分享完整结果；Pollen AM 也将参加法兰克福 Formnext 2026，展位 Hall 12.1, Booth A78。
观察
颗粒料挤出这条路线，过去更多被讲成“做大件、压材料成本”的方向。这次头盔案例提示了另一个落点：批量不算大、要轻量化、又需要分区调节性能的功能小件，可能正好踩在颗粒料3D打印能发挥的区间里。
不过也要看到，目前还停留在材料工艺验证和案例研究阶段，距离批量供货到头盔厂商还有距离。模具账划不划算，最终要回到批量大小、迭代节奏和良品率上算，单凭30%减重这一个数字，还不足以判断这条路线在防护装备上能不能成规模。
来源：3Dnatives
原文链接：https://www.3dnatives.com/en/pollen-am-protective-gear-10112026/

KIT将橡胶状纳米3D打印件转化为强度达6 GPa的创纪录的硅玻璃

Tue, 10 Nov 2026 20:13:38 +0800

卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的研究人员用 3D 纳米打印技术制造出石英玻璃，其抗拉强度被他们称为目前双光子聚合（2PP）3D 打印材料中的最高纪录。他们的研究发表于 Nature Communications Materials，同时还描绘了打印件在热处理过程中如何从杂化聚合物转变为玻璃。

2PP 是在最小尺度上 3D 打印聚合物的一项领先方法。基于加热的后处理将其扩展到玻璃、陶瓷和某些金属，以这种方式制成的石英玻璃因微光学应用而广受关注。然而，这些工艺大多仍依赖经验性的升温曲线。

追踪收缩、颜色与质量损失

该团队来自 KIT 的纳米技术研究所与应用材料研究所，他们使用了一种基于多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）的树脂。这种分子具有一个硅氧笼形骨架，其各个顶点上连接着丙烯酸酯基团。配方由 Hybrid Plastics 提供的 POSS 混合物、Sartomer 的丙烯酸酯以及光引发剂组成。零件在 Nanoscribe Photonic Professional GT2 上打印。在空气中加热会烧除有机部分，留下二氧化硅。研究人员在显微镜下加热直径 100 微米的打印圆片，同时追踪其尺寸与颜色变化，并测量质量损失与热流。圆片在接近 300°C 时开始泛黄并收缩；到 440°C 时呈棕色，尺寸约为初始的 70%；随后变得完全透明，尺寸接近原来的 60%。在约 600°C 以上，质量与热流不再变化，剩余质量近 32%，与纯二氧化硅预期的 33% 十分接近。作者将颜色变暗归因于富碳副产物，而重新恢复透明则归因于这些残留物被烧尽。

对不同温度下热处理过的 2PP 打印 POSS 试样进行力学测试，显示材料由聚合物转化为玻璃过程中抗拉应变、刚度和强度的变化。图片来自 Communications Materials。

从橡胶态聚合物到脆性玻璃

加热至 300 至 1000°C 之间的试样分别接受了压缩与拉伸测试。未处理的零件表现如橡胶，抗拉强度为 129 MPa，伸长率高于 60%。加热至 300°C 时，刚度与强度提升到原来的四到六倍，同时仍保持这种橡胶状行为。作者将这一增益归因于热驱动交联的作用超过了早期分解。在 440°C 时，材料变得脆性、类似陶瓷，强度达到吉帕斯卡量级，伸长率降至约 9%。经过 700°C 处理后，抗拉强度测得 4.17 ± 0.46 GPa；在 1000°C 时升至 5.94 ± 0.45 GPa，模量约为 77 GPa。作者表示，这些数值超过了最强的商用玻璃纤维，并约为热解碳的三倍。

化学表征揭示了什么

红外光谱显示，在 300°C 之后 POSS 笼形骨架与聚合物主链基本完好。到 440°C 时，两者的特征信号均已消失，而出现了无定形二氧化硅的典型谱带。作者将此解读为二氧化硅网络开始承担主要承载作用的节点。在 520°C 时，二氧化硅结构更为清晰；700°C 之后，光谱与致密熔融石英相符。该二氧化硅网络的形成温度比 SiO₂ 的熔点低 500°C 以上。

对热处理设计的启示

在热处理中途停止，可以获得跨越两个以上数量级的刚度与强度值。温度高于约 575°C 后，光学透明性大体恢复。研究人员表示，这可能适用于含有温度敏感部件（例如导电铝层）的微系统。该研究指出，对于高保真精密结构而言，有一个条件至关重要：必须在有机骨架分解之前形成自支撑的无机网络。作者预计，他们的方法可适用于其他树脂，并有助于将 2PP 扩展到目前尚不可用的材料。

此前的 2PP 玻璃工艺与转化过程的认知空白

KIT 团队指出，人们对该材料在这些处理过程中内部结构如何变化知之甚少；决定零件能否保持形状与尺寸精度的力学转变同样不清楚。该研究通过在整个转化过程中同步追踪尺寸、颜色、力学与化学变化来回应这一问题。2021 年，弗莱堡大学与 Nanoscribe 的研究人员使用 Photonic Professional GT2，以 Glassomer（一种二氧化硅纳米颗粒与黏结剂的复合材料）制造出超高精度玻璃光学元件。零件被加热至 600°C 以去除黏结剂，随后烧结为熔融石英，得到的微透镜表面粗糙度为 6.1 nm。当时，玻璃 2PP 研究已相当广泛，但该工艺 "尚未臻于完善"。与 KIT 的工作一样，它也是用加热把 2PP 打印件转变为熔融石英，不过其路线是烧结纳米颗粒，而 KIT 的树脂则是使分子级的 POSS 笼形结构发生转化。

更早的 2018 年，维尔纽斯大学的研究人员用双光子光刻打印出玻璃陶瓷。他们使用 SZ2080—— 一种将二氧化硅与氧化锆前驱体同光聚合物结合的光刻胶。在最高 1500°C 下烧结去除了约 80% 的材料，零件收缩 40–50%，形成结晶态二氧化硅与氧化锆相。与 POSS 路线相似，加热会从含无机前驱体的光刻胶中去除大部分打印材料，并造成大幅收缩。不过，该工艺最终得到的是玻璃陶瓷，其目标应用之一包括医用微型器件。

上述两个例子都是通过热处理把双光子打印件转化为玻璃基材料。而 KIT 的这项研究追踪的，是这一转化过程中材料内部发生的变化。该研究题为 "3D printed silica glass with record strength via two-photon polymerization"，作者为 Jiajie Liang、Lisa Hoffmann、Paul Albrecht 和 Jens Bauer。

来源：中国3D打印网编译文章！

Providence宣布3D打印多孔钛颈椎融合植入物获得FDA批准

Tue, 10 Nov 2026 20:06:28 +0800

Providence Medical Technology已获得美国食品药品监督管理局（FDA）对 CORUS 后路颈椎稳定系统 3D-T（CORUS PCSS 3D-T）的 510 (k) 许可。该产品是其新一代后路颈椎融合（PCF）植入物，采用增材制造（AM）工艺以多孔钛制成。此后，加利福尼亚州和弗吉尼亚州的外科医生已完成该器械的首批商业手术。

由增材制造构建的多孔点阵结构

该器械适用于颈椎退行性椎间盘疾病患者，用于稳定脊柱节段，作为后路颈椎融合的辅助手段，通过后路手术入路置于脊柱两侧。它保留了早期 CORUS PCSS 的核心设计，并新增了一种仿照松质骨（骨内部的海绵状组织）的专有钛点阵结构，其孔隙率与孔径大小与已发表的骨长入研究成果相吻合。据公司介绍，该点阵结构可均匀分散载荷，并在骨融合过程中提供结构支撑。

"后路颈椎融合的成败取决于骨 - 植入物界面发生了什么，而在那个狭小、要求苛刻的空间里，植入物的每个细节都至关重要。"Providence Medical Technology 联合创始人、医学博士 Bruce McCormack 表示，"使用 CORUS PCSS 3D-T，我们保留了外科医生已经信赖的手术技术，同时为骨组织提供了一种可供长入的多孔点阵结构 —— 其表面积是原机加工植入物的 1.5 倍，表面粗糙度是原来的 8 倍，并且器械内部还留有填充植骨材料的空间。"

临床数据与首批病例

早期的 CORUS PCSS 曾在一项随机临床试验中接受评估（NCT04229017）。当与多节段前路融合联合使用时，其 12 个月和 24 个月的融合率更高，且两年手术翻修率相比单纯前路融合大幅降低。中期结果已于 2025 年 5 月发表在《Spine》期刊上。Providence 尚未公布 3D 打印版本的可比临床结果。

"CORUS 拥有脊柱领域罕见的 1 级证据支持，而 3D-T 将外科医生日益期待的多孔钛结构带到了这一经过验证的基础之上。"Providence Medical Technology 总裁兼首席执行官 Lane Major 表示。

首批商业手术于 10 月 29 日公布，分别由骨科脊柱外科医生 Mohsin Fidai（医学博士）在洛杉矶的 Adventist Health White Memorial 完成，以及 Abilio Reis（医学博士）在弗吉尼亚州梅卡尼克斯维尔的 Bon Secours Memorial Regional Medical Center 完成。

采用多孔钛点阵结构、用于全节段融合（Total Segmental Fusion）的 3D 打印 CORUS PCSS 3D-T。图片来自 Providence Medical Technology。

将成熟的脊柱植入物设计引入 3D 打印钛

Providence 的这次升级，改变了这款已有临床记录的植入物的制造方式，同时保留了外科医生使用它的方式。Centinel Spine在 2018 年走了类似的路：当时其 FLX 平台获得 FDA 510 (k) 许可，这款 3D 打印植入物由此获批。首席执行官 John Viscogliosi 将 FLX 描述为公司 STALIF 技术的下一次演进 —— 把 STALIF 的设计带入全钛点阵结构方案，外科医生可用同一套器械适配多种植入物材料。与 Providence 一样，Centinel 也是把既有设计引入 3D 打印钛点阵结构，同时为外科医生提供延续性：Centinel 靠的是共用器械套装，Providence 靠的是保留原有手术技术。主要区别在于解剖入路：FLX 器械从脊柱前方稳定椎体，而 3D-T 经后路置入。

来源：中国3D打印网编译文章！

西北大学推出新型3D打印方法：DIAL，一种功能材料的混合打印方法

Tue, 10 Nov 2026 20:01:26 +0800

西北大学的工程师研发出一种名为 "直接墨水增材光刻"（direct ink additive lithography，DIAL）的 3D 打印方法。它能在 30 分钟内打印出一个多孔网格，而同样的零件用传统挤出打印需要 124 分钟，且打印出的零件特征更锐利、缺陷更少。这项研究发表于 Science Advances，它把两种通常只能二选一的工艺结合了起来：膏状墨水挤出可以处理多种功能材料，而投影光固化则速度快、分辨率高。该论文的资深作者是西北大学麦考密克工程学院 "机器物质实验室"（Robotic Matter Lab）负责人、助理教授 Ryan Truby。"DIAL 能制造出用其他 3D 打印方法很难、甚至无法实现的零件。" 他说。论文第一作者为博士生 Pranav Kaarthik，共同作者包括 Michael Bayer、EunBi Oh 和 Alexander Kane。

工艺原理

每一层都分三步构建。首先，狭缝式模头喷嘴把大量浓稠墨水沉积在一个平面上；随后，刮刀将其刮平成 50 微米厚的均匀薄膜 —— 比一根头发丝还薄；最后，投影仪把带图案的光像投射到薄膜上，墨水在受光处固化。机器不断重复这些步骤，直至零件成型。由于 DIAL 是对每一层的整片区域一次性固化，而不是逐条描绘，因此比挤出方式快得多。其分辨率主要取决于投影仪的像素尺寸和层厚，而与喷嘴宽度无关。这也绕开了挤出打印的一个常见难题：细喷嘴细节更好但容易堵塞，用户往往改用更粗的喷嘴，从而牺牲分辨率。此外，DIAL 还能处理散射光线的、致密的颗粒填充墨水，而大多数树脂打印机无法做到。

除了拓宽可选墨水的范围，墨水本身在打印过程中还起到支撑零件的作用。所用的模型墨水由光固化树脂与气相二氧化硅纳米颗粒配制而成，从而成为一种具有屈服应力的材料：静置时保持固态，被刮刀铺展的瞬间短暂流动，随后立即重新变硬。因此，每个特征周围未固化的墨水能在构建过程中支撑悬垂和桥接结构，零件无需另加支撑。团队可以通过调整二氧化硅的用量来调节墨水的刚度。Kaarthik 表示，这一点之所以重要，是因为去除打印支撑本身也有风险。"有时，清除这些支撑会破坏你正想做出的精细特征。" 使用 DIAL 时，残留墨水只需从成品上冲洗掉，打印面上多余的墨水还可以收集起来重复使用。

西北大学的 DIAL 方法将浓稠墨水铺成薄片，再用图案化光线使其硬化，打印速度比挤出方式快四倍以上。图片来自 Kristin Samuelson。

与挤出打印和树脂打印的对比测试

除了 30 分钟的网格打印，DIAL 还制作了壁厚仅 150 微米的点阵结构 —— 这是挤出打印完全无法做到的 —— 以及互锁的链甲结构，这类结构无论用挤出还是树脂打印都难以实现。一台桌面光固化树脂打印机只有额外添加支撑结构，才能勉强做出 DIAL 部分精细点阵的效果。

该方法还能一次打印多个物体，并可在层与层之间切换墨水。在一次测试中，团队让投影仪在相互重叠的墨层上移动，打印出比投影仪光场大近四倍的蜂窝结构。大多数光固化打印机是在树脂槽内固化树脂，这限制了成型尺寸；DIAL 没有树脂槽，因此研究人员预计它更容易放大规模。他们还预计，一旦缩短机器在更换工具上所花的时间，打印速度还能进一步提升。

电解质与水凝胶

为了证明该方法能用于有价值的材料，团队又配制了两种墨水。第一种是结构电解质，基于一种可聚合离子液体 —— 一种 Truby 实验室已为柔性离子电子传感器制造的液态盐。在一次 15 分钟的打印中，打印机做出了 15 个多孔点阵结构，每个约相当于一枚小纽扣电池大小。能够把电解质成型为可控的三维结构，最终可能有助于设计新型储能器件。第二种墨水是富含水的水凝胶，这类材料能够模拟活体组织的某些特性。团队用它打印了小型容器，仿照组织工程实验室所用的细胞培养插件。容器底部覆盖着阵列式微型倒金字塔结构，这是一种用于培养细胞和类器官的表面图案。Truby 表示，要让这些材料实现打印，必须同时在多个层面做出改变。"要打印这类材料，我们不仅需要新的软件能力、新的硬件或新的墨水，而是三者齐备、协同工作。"

机器物质实验室成员、博士生 Pranav Kaarthik 是论文第一作者。图片来自 Kristin Samuelson。

下一步目标：太空、软体机器人与生物制造

机器物质实验室目前正在研发用于以下方向的 DIAL 材料：必须耐受极端条件的航天器硬件、软体机器人部件、医疗器械，以及生物制造中的组织培养。其他可能的应用还包括结构部件与储能装置。"我们将能够 3D 打印那些此前从未被 3D 打印过的材料。"Truby 说。该研究由美国国家科学基金会（NSF）通过西北大学材料研究科学与工程中心（MRSEC）、美国空军科学研究办公室（AFOSR）以及西北大学的瑞安家族奖学金（Ryan Family Fellowship）资助。该奖学金由国际纳米技术研究所（IIN）管理。

打破速度、分辨率与材料之间的权衡

DIAL 针对的是增材制造领域长期存在的一种妥协：挤出工艺能处理浓稠的功能性墨水，但速度慢、细节有限；光固化打印速度快、精度高，却需要稀薄透明的树脂和支撑结构。颗粒填充墨水的光散射问题 ——DIAL 绕开的限制之一 —— 促使其他团队转而改变工艺路线。将陶瓷或金属粉末混入光敏树脂会提高黏度并加剧光散射，使精细特征难以打印，且往往表面质量不佳。洛桑联邦理工学院（EPFL）的团队通过先打印水凝胶支架、再向其渗入金属的方式规避了这一问题：研究人员先用标准 DLP 打印出 "空白" 水凝胶骨架，然后浸渗金属盐溶液，反复进行浸渗循环后，某些情况下金属负载量接近 80 wt%。

另一些研究则聚焦速度。清华大学的研究人员开发出一种利用全息光场的体积 3D 打印方法，最快 0.6 秒即可成型毫米级聚合物结构，所用墨水从黏度 4.734 cP 的低黏度 PEGDA 水凝胶一直到黏度超过 500 cP 的丙烯酸酯树脂。但体积打印仍依赖光线穿透整个树脂体积，而 DIAL 的薄片方案可使用不透明的膏状墨水。

支撑去除 ——DIAL 通过让未固化墨水托住零件而免去这一环节 —— 是另一个活跃的研究方向。劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）与加州大学圣巴巴拉分校（UCSB）的研究人员开发出一种双波长树脂，可在同一配方中打印永久结构与可降解支撑，无需更换树脂或手工去除支撑。在得克萨斯大学奥斯汀分校，Zachariah A. Page 领导的团队研制出一种多色 DLP 打印方案，用于制造独立式、免装配的结构；其支撑在室温下于乙酸乙酯中不到 10 分钟即可溶解，无需打磨或切割。这些方法让支撑更易去除，而 DIAL 则从根本上无需打印支撑。

上述每种方法都只解决了这一权衡的某一个方面 —— 无论是材料负载量、速度还是支撑。DIAL 则在围绕膏状墨水构建的单一工艺中，同时应对这三方面的问题。

来源：中国3D打印网编译文章！