荷兰深度科学与工程公司Motion Imager与埃因霍温理工大学材料力学及加工性能研究组合作,共同推动体增材制造技术从研究阶段迈向规模化生产。该计划通过荷兰材料创新研究院与荷兰高科技组织的竞争性遴选获得重要支持,彰显了这项技术重塑先进制造业的潜力。
材料设计与制造工艺的协同创新
研究团队正通过融合材料行为科学的新发现与专业知识,开发可重复、满足生产要求的制造方法。这一方案旨在解决长期存在的难题:未考虑制造约束的材料设计易导致材料浪费、性能折损、能耗过高及适应性受限。团队目标是确保材料在实际制造中完全实现设计性能,在不牺牲可制造性的前提下发挥完整结构功能。
以微型推进器为例,这类卫星推进组件将机械、热学、光学与化学性能推向极限。推进剂混合、氧化反应、热传递与腐蚀等因素均影响其耐久性与输出性能。满足这些要求需要超薄多材料壁体、复杂内部通道及非常规几何形状——这些正是传统制造工艺难以应对的挑战。微推进领域也成为衡量军民两用潜力的试金石:若体增材制造能稳定生产具有可追溯材料特性的薄壁多物理场部件,将有望满足航天与国防供应链对构型控制与重复性(往往比原始建造速度更重要)的认证体系要求。
体增材制造的精度与规模化突破
体增材制造技术能以近1:1的"材料购入-部件产出"比率生产复杂结构,大幅减少材料浪费。相比之下,传统制造与标准分层增材制造方法在生产同类部件时可能消耗2至20倍材料。实现体增材制造规模化不仅是材料学课题,更是光子学与计算科学的挑战。基于数字微镜器件/空间光调制器架构的光引擎、光学效率与重建算法,将成为系统从实验室装置转向工厂设备过程中影响生产效率、精度与单件能耗的关键因素。
项目目标包括制造无需支撑结构的非平面、悬空及高度复杂几何体,并实现微米级表面质量。除几何自由度外,团队还致力于突破现有方法无法实现的力学性能,开发适合批量生产的定制化微观材料组分与可重复性方案。工业化难点将不再是打印单个演示件,而是证明长期稳定性——光路校准漂移、树脂老化及成型体积内固化性能的统计变异等问题。技术验证将更接近"计量学+过程控制"模式,而非传统"打印参数配置"流程。要实现超越原型制造的广泛应用,体增材制造需建立标准体系:包括部件规范制定、检测验收方法,以及生成能让采购团队信赖的材料性能数据。这将使行业讨论重点从几何自由度转向可追溯性、文档化与认证路径。
若成功突破,该技术将有望开启航天、航空、汽车、生物医学工程及软体机器人等领域的全新应用场景。
体增材制造在科研与工业领域加速发展
近年来,体增材制造作为传统分层3D打印的快速无支撑替代方案获得持续关注。在生物医学工程领域,商业化关键不仅是分辨率,更在于一致性。若体增材制造能降低部件间变异并消除支撑相关返工,将有望为受监管医疗器械制造提供更可预测的成本与产出路径。
此前技术进展包括Manifest Technologies(原Vitro3D)推出面向商业化应用的高速投影式体增材制造评估套件,以及洛桑联邦理工学院利用体制造技术实现不透明树脂打印的突破。乌得勒支大学研究人员则运用体生物打印技术制造用于再生医学的微型肝脏模型。更近期,全息体层析增材制造变体技术展现出缩短打印时间、提升光效的潜力。
随着领域成熟,行业竞争焦点可能从"打印速度竞赛"转向对光引擎、重建方法与适配体曝光树脂化学等核心知识产权的掌控。在企业构建可防护工业平台的过程中,体层析与全息技术专利布局正成为差异化竞争的关键要素。
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