機器人的“肌肉”、要上天的衛星，還有生活中的各種小物件，現在都可以通過3D打印出來。AI設計、仿真模擬、一鍵打印，你想要的產品就可以從3D打印設備里“長”出來。

所想即所得

探秘3D打印“智”造

【資料圖】

如此精密的3D打印聽起來難以實現但卻不是科幻，而是一種全新的增材制造技術。這種“所想即所得”的制造方式，正在改變著產業和我們的生活。

機器人走著貓步，動作十分擬人，拆開它的外衣，我們看到的這些像蜂窩一樣，呈現密集晶格狀結構的就是它的“肌肉”。它們不僅“柔軟”有韌性，還可以緊密貼合機器人的剛性結構，功能就像人類的肌肉一樣。而這些“肌肉”就是3D打印出來的。

蘇州3D打印新材料工程技術研究中心主任 王文斌：它本身是一種特殊結構，可以緩震、保護，另外因為它是鏤空晶格的結構，可以散熱。還有一個作用是輕量化，因為在同樣的結構之下，它填充了很多的晶格。但是它的韌性和耐磨度很強，包括未來比如說機器人要爬上爬下，要干活，都沒問題。

在可以為機器人生產“肌肉”的現代制造工廠，每一臺打印機就像一個自動化車間，通過電腦控制，可以生產出定制化的零部件。不同于傳統3D打印只是把材料按照三維模型進行逐層堆疊，打印機器人“肌肉”所使用的是一種全新的光固化3D打印技術。

蘇州3D打印新材料工程技術研究中心主任 王文斌：我們管這項技術叫聚合生長，一邊聚合一邊生長，就像小草不知不覺就長大了。

光固化3D打印機，沒有噴頭，而是用光作為“開關”。特殊的光敏感打印材料一開始是液體，當光照射到某一個位置，材料瞬間就會發生聚合反應，固化成型。它在速度上能比傳統3D打印快20~100倍，一盤材料，兩三個小時就能打出各式產品。更重要的是，這些材料可以按照你想要的結構、彈性和性能提前編程設計，實現按需打印。

王文斌介紹，因為光反應會產生畸變，造成精度下降，所以需要算法補償來進行很精密的控制。每一臺打印機里，都有一個力傳感的參數，可以理解為里面有一個稱，它會修正克重。根據場景所需要，最高精度現在可以做到2.8微米。

設計編程、一次性打印，意味著機器人正從“構件組裝”走向“結構生成”。制造者不再是拼裝零件，而是通過幾何與材料的組合，讓力量和形態一起被“打印”出來。

人工智能+3D打印

制造方式迭代升級

除了打印機器人充滿韌性的“肌肉”，這種按需制造的方式還可以打印各種生活用品。在人工智能的加持下，AI篩選材料，仿真模擬驗證，云工廠遠程執行任務，一切皆可打印。

鞋、包、自行車座椅、甚至連牙齒都可以按需定制，快速打印生產。記者現場對自己的臉進行了三維掃描，材料工程師將制備好的材料倒入打印機，不到半個小時，一個栩栩如生、精準復刻的人臉模型就打印完成了。

而為了能夠實現“一切皆可打印”的目標，團隊在材料上不斷研發創新，目前已經積累了約1.2萬個不同的材料配方，他們將每種材料的分子結構、打印表現和力學數據做成了數據庫。開發新產品時，只需提出性能目標，AI就能從數據庫里篩選出最符合需求的結構和配方，并通過仿真模擬驗證性能效果。

蘇州3D打印新材料工程技術研究中心主任 王文斌：這是一種材料，在電子行業里用于消除靜電。用高溫燒，可以像蠟一樣能夠完全把它燒掉，沒有殘留，所以叫鑄造材料。這種高精度材料，我們基本可以控制在0.05毫米的精度上去做。因為這個材料的收縮率很低，很適合牙科。

人工智能和分子性能的結合讓材料開發可以按需定制。人工智能還能在設計師的指導下，生成各種3D產品造型，再通過數字系統發送指令，指揮打印機完成任務。每臺打印機都可以遠程執行個性化任務。無人工廠內，機器人自主完成填料、取貨整套流程。“所想即所得，所得即所用”的制造新模式正在走向現實。

蘇州3D打印新材料工程技術研究中心主任 王文斌：我們所有的打印機都被一個服務器所控制，當我們有新的設計或圖紙進來的時候，就會通過服務器上傳到每臺打印機上。過去需要開模具，需要去做各種材料，這是一個非常漫長的過程，但在我們這里一天就可以完成所有的事情。

3D打印衛星

智能制造飛向太空

隨著材料制備和打印精度的提升，3D打印的應用范圍也越來越廣。比如飛機渦噴發動機、飛機機身、汽車零部件等，如今都能被“打印”出來。最近，一批全新3D打印的衛星也下線了。

用3D打印一顆衛星需要幾步?

第一步，將模型數據自動導入系統。

第二步，打印：激光在金屬粉末上快速燒結，然后再鋪滿金屬粉，再燒結，通過這種層層燒結的方式，一個衛星的主體框架結構就一次性打印完成了。

第三步，CT檢測，也就是為衛星做個體檢，確認內部質量。

這樣，一個高質量的衛星核心結構就打印完成，進行組裝。火箭發射時有上百倍重力的震動，太空中溫差極大，可以從零下150℃到零上150℃，為了滿足發射過程與太空環境對衛星結構的雙重挑戰，團隊在技術上進行了一系列創新，讓幾毫米的變形都不能出現。

國星宇航執行副總裁 趙宏杰：普通的商用材料難以滿足航天的需求，所以我們自主研發了專用的航天級高性能合金。其實在工藝方面，我們需要精準控制激光功率、掃描路徑等參數，來找到最佳的工藝的窗口。最后在檢測的環節，我們的AI增材制造系統建立了全過程的質量監控體系，在打印中實時監測熔蝕，在打印后利用工業CT進行無損探傷，就像醫生給病人做CT一樣，確保衛星零件內部的質量達標。

團隊介紹，重量是影響衛星發射成本的一個重要因素。此外，傳統衛星由上百個零件組裝而成，周期長環節多，會影響效率和質量。而引入AI的3D智能打印和檢測，將大大縮短衛星設計制造的周期。

國星宇航執行副總裁 趙宏杰：從設計圖紙到零件，傳統工藝可能需要很多個月，我們可以把生產周期縮短到了幾天，甚至幾個小時。我們通過3D打印實現了傳統工藝無法做到的結構功能的一體化成型，然后去除了傳統工藝中很多的焊點、風險點，解決了多部件組件帶來的連接失效的在軌風險。整體來說，這對于我們應對未來大規模太空計算中心的建設，降低工業化衛星全生命周期的成本具有關鍵的意義。

原標題：衛星、機器人“肌肉”都能打 3D打印重塑制造邊界

值班主任：田艷敏

責任編輯：高原

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