FibreSeeker 3 碳索者三号

碳索者三号是全球首款消费级连续纤维3D打印机，旨在让专业工程师与资深创作者轻松触及工业级高强度复合材料制造技术。

独家研发的复合纤维共挤（CFC）技术，沿关键受力路径采用连续碳纤维对打印件进行增强。能生产轻量化、高强度的零件，性能远超传统 FDM 打印的局限 —— 碳索者三号可胜任真正的功能性零件制造，而非仅作为原型展示。

碳索者三号填补了昂贵的工业级复合材料设备与消费级 3D 打印机之间的空白，让工程师无需依赖专业工厂，在桌面即可直接完成生产。

设备配备智能切片软件，既简化了复杂的复合材料加工流程，又为资深用户保留了完整的操控权限。

对于个人用户、创客和专业人士而言，自己动手制作工具或零件时，常常面临两难：如选择3D打印普通塑料强度不够，而选择金属加工又无法唾手可及。他们需要的或许是一台能在桌面上实现高强度、轻量化、低成本制造3D打印设备。

碳索科技在2026 TCT亚洲展亮相的全球首发新品— FibreSeeker 3（碳索者3号），正是回应这一需求的全新答案。

3D科学谷与TCT亚洲展共同采访了碳索科技业务增长VP汪元锋。本文根据采访视频整理。

请介绍一款公司在本届TCT亚洲展进行首发的新品。
研发这款设备是看到了市场中的什么挑战？
公司是如何用技术来回应这些挑战的？

汪元锋：碳索科技的首发新品是FibreSeeker 3（碳索者3号）。大家可以看到设备在进行现场3D打印演示，观众可以感受到这台全球首款消费级连续纤维增强复合材料3D打印机的魅力。

这台设备源自于碳索科技一脉相承的Anisoprint 复合纤维共挤（CFC）技术，这是一种面向工业级、航空航天级应用的技术。我们希望将这一技术平权，将连续碳纤维增强复合材料的高强度、轻量化特性带给普通消费者，让教育用户、DIY用户、创客用户也能感受到平价连续纤维3D打印技术的魅力。

当用户用上这款设备，他们能做哪些以前做不了的事？
这让他们在竞争中拿到什么样的“新筹码”？

汪元锋：我们的用户群体中，真正喜欢的人会非常热爱这项技术，因为碳索者3号能把以前难以想象的高强度部件加工能力直接带到用户眼前。比如，以前需要依赖金属加工服务的，现在通过连续纤维增强复合材料就能获得同样强度。用户在做一些DIY机器人、无人机，包括碳索科技展台上展示的弓箭、户外用品，改装自行车、轮椅、滑板车，以及康复辅具等，都可以把连续碳纤维增强复合材料3D打印技术运用起来。用户可以真实感受到工业级的高强度性能，同时释放他们的动手能力。

TCT亚洲展一直是全球首发创新的风向标。从您今年的观察来看，什么“苗头”最可能成为未来一年的主流应用方向？
选择在TCT亚洲展首发新产品，希望借此传递什么信号？

汪元锋：首先，TCT亚洲展每年都有很多新品发布，大家可以看到很多新技术、新产品及新公司。比如，我们可以看到有的公司在多色3D打印领域推出了优秀的产品，深受消费者厚爱。而连续纤维领域我们也看到有不少新企业出现。

我感觉一方面是多色3D打印技术，或者像碳索科技这样的消费级连续纤维增强复合材料3D打印技术，肯定会成为未来比较受关注的趋势。

另一方面是，在传统工业领域，像特斯拉、中国航天工业等应用端企业，对连续纤维领域一直保持关注，他们也在展会现场参观考察；此外，普通消费者看到了我们打印的很多样件，包括无人机、一些互动样件都非常感兴趣，因为这些跟生活比较接近。我觉得这项技术会越来越多地走进个人的生活，走入创客的工作室，走进教学实训中心、文创设计中心，走进越来越多的用户群体。

选择通过TCT亚洲展让这台设备与观众见面，首先也是回应用户对碳索者3号的期待。另一方面也是向市场证明，我们真的能将产品做出来，现在大家可以放心地把这台连续纤维3D打印设备带回家，带回自己的工作室，放心地去感受这台机器。

一直以来Anisoprint每年都会参加TCT亚洲展，以后我们也会以碳索科技的品牌继续参加TCT，相信TCT会给我们带来更多市场机会。

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陶瓷正畸3D打印材料

LithaBite AO250含99.99%高纯度氧化铝，可确保正畸托槽具有生物相容性且耐用，能以极低的成本满足正畸领域的高标准。该材料与俐陶智 LCM 3D打印技术及特定的热后处理配合使用时，可生产出半透明的陶瓷托槽。LithaBite AO 250专为与天然牙齿无缝融合而设计，融合了卓越的强度和优异的摩擦特性，使其成为兼具美观和功能的正畸产品理想材料。

做正畸，只能忍受“钢牙”的不便，或是接受树脂牙套的适用范围限制吗？

俐陶智在本次TCT亚洲展上给出第三种答案——一款专为陶瓷正畸托槽研发的3D打印氧化铝材料。它兼具金属托槽的力学性能与近乎隐形的半透明外观，让轻中度正畸患者告别美观焦虑。对齿科用户而言，这款材料将以合理成本支持托槽自由定制与批量生产。

作为2026 TCT亚洲展期间的重要环节，3D科学谷与TCT亚洲展共同对参展企业展示的全球首发新品进行了系列采访。

本期是对俐陶智中国区负责人杨弘毅的专访实录。3D科学谷视频号、头条号、百度百家、B站等渠道可收看采访视频。

请介绍一款公司在本届TCT亚洲展进行首发的新品。
研发这款设备是看到了市场中的什么挑战？
公司是如何用技术来回应这些挑战的？

杨弘毅：俐陶智带来了一款全新3D打印陶瓷材料。这是一款专门应用于陶瓷正畸托槽（齿科应用）的产品。它属于一种氧化铝陶瓷材料，但针对正畸特定应用，兼顾了性能和美观的要求。

陶瓷托槽的结构类似于金属托槽，但具有美观隐形的效果。这款陶瓷材料与俐陶智陶瓷3D打印生态体系是适配的，现有设备即可兼容。它主要回应的是市场上既需要像金属一样有很好的正畸矫正效果，同时又兼顾隐形作用的需求。

该产品目前已在国内外已有客户使用，并且已经过批量生产的验证。所有俐陶智3D打印设备的用户以及新的齿科用户，都可以考虑采用这款材料来设计的正畸托槽产品。

当用户用上这款设备，他们能做哪些以前做不了的事？
这让他们在竞争中拿到什么样的“新筹码”？

杨弘毅：从齿科领域来看，托槽不属于全新的正畸产品，因为传统上也可以用模具生产。但陶瓷托槽的最大卖点，或者说用户最关注的是，其性能与金属托槽类似，同时可以做到半透明。这样用户佩戴后就不会有“钢牙”那样的美观影响。所以本身在传统的正畸托槽行业里，这也是有一定竞争力的产品。但传统上通过模具和烧结生产，整个门槛和成本都比较高，而且缺乏齿科非常关注的定制化能力，因为模具基本上只能成套生产。

现在用3D打印，我们前期克服了很多困难。比如这个产品尺寸非常小，对精度要求极高，而且有装配要求，对每一个位置的偏差要求都非常高；力学上，它不能在使用场景中发生断裂。最终，它的透度要达到基本上肉眼看不见。

综合这些要求，传统的普通陶瓷浆料已经无法实现，我们专门根据这个需求开发了一款单独的浆料。经过验证，这款浆料在精度、性能以及强度上都能媲美传统的使用效果。成本上也有节省。适配我们的工艺后，单台机器一年可以生产100万个，产能已经非常高。成本现阶段初步估算每颗在1欧元以内，行业内普遍接受并认可这个替换模式。

我们可以看到，将来陶瓷托槽的产品很可能不再需要考虑模具，因为完全可以实现自由的定制、自由的设计，同时成本和性能都能满足生产要求。这也是我们认为3D打印最终实现的使命。

齿科用户对3D打印的价值认可度是比较高的。很早以前，隐形正畸已经得到验证，包括牙模在诊所端，临床和用户都非常认可。但是陶瓷托槽这个产品还不太知名，原来因为它的加工生产难度高、门槛高，所以整个成本和推广度与其他正畸产品不在一个接受水平上。我们希望这个3D打印产品出来后，能有更多用户发现：对严重的正畸并不是只能上“钢牙”，我其实还有陶瓷托槽这样一个选择。结合其他的隐形正畸方案，就可以在很大程度上解决用户美观上的痛点。我相信这还是有很大发展潜力的。

TCT亚洲展一直是全球首发创新的风向标。从您今年的观察来看，什么“苗头”最可能成为未来一年的主流应用方向？
选择在TCT亚洲展首发新产品，希望借此传递什么信号？

杨弘毅：首先今年TCT展会非常火爆，可以看到展商和观众人数都非常多。这么多年过来，整个3D打印行业已经慢慢从技术方主导变成了用户主导的趋势。俐陶智的案例也是一样，我们不是自己在实验室里研发出来一个产品，而是倾听客户的需求，认真分析了适配我们技术特色的方向，然后根据需求定制化开发材料、开发工艺，最终验证出来客户是买单的——不只是我们的客户买单，客户的客户也认可这个方案。

不管是工业级还是消费级，越来越多的用户了解3D打印后，会有更多具体的想法和应用来驱动技术未来的发展方向。技术不一定每年都有颠覆性创新，但技术应用在不同方向落地，就是一个个创新的案例。我觉得这将让整个行业发展的更可持续。

TCT是行业风向标。很多国内用户、亚太多国用户在了解到我们的产品后，可能都会来上海考察。所以每年TCT亚洲展都是重要的宣传期。无论是现有产品的推广，还是新产品的发布，我们都希望能够借由这个平台让更多客户过来。更多时候，不一定是我们在向市场推销产品，而是客户可以定期有这么一个场合和机会来跟进了解行业，很快地把我们的最新进展以及其他客户在做的事情做一个全面了解。这也是我认为TCT亚洲展所发挥的显著价值。

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钛合金在航空制造中的用量持续攀升，空客A350已达14%，波音787达到15%。但传统锻造加机加工的方式，材料利用率甚至不足10%，超过90%的昂贵金属变成了废屑。

这正是吉凯恩航空（GKN Aerospace）持续深耕激光送丝DED技术二十年的原因之一。近日，吉凯恩航空（GKN Aerospace）宣布启动TITAN-AM项目（钛工业化与增材制造技术）。项目投资额达840万美元，合作方是美国空军研究实验室（AFRL）。项目直指激光送丝（LMD-w）定向能量沉积增材制造技术的工业化，从而支持下一代航空结构件的制造。

这是国际航空制造巨头企业在金属增材制造战略动向的一个切面，也是定向能量沉积增材制造技术加速工业化应用的缩影。

根据3D科学谷的了解，吉凯恩开展TITAN-AM项目目的是解决激光送丝增材制造技术在航空结构应用中所需的五个关键领域：大型钛合金结构件工艺工业化、钛合金材料数据库、先进仿真能力、专用无损检测技术、以及代表性结构件验证。

据悉，此次合作进一步巩固了吉凯恩航空对推进增材制造技术的承诺，为航空平台提供更轻、更强、更可持续的结构解决方案。

TITAN-AM项目力求减少材料浪费、缩短生产周期，并提高复杂航空结构的设计自由度。吉凯恩航空目前已有多款增材制造的大型结构件投入批量生产并处于服役状态，其中包括已经批量生产的普惠GTF（齿轮传动涡扇）发动机风扇机匣安装环。

 二十年技术演进

正如吉凯恩公司所谈到的，TITAN-AM项目进一步巩固了吉凯恩航空对推进增材制造技术的承诺。吉凯恩航空在增材制造领域的布局已长达二十余年，3D科学谷整理了该公司DED增材制造技术的演进脉络。

GKN Aerospace

l 技术铺垫：从发动机部件到大型结构件

吉凯恩在发动机领域的增材制造技术探索始于2001年，起初更聚焦于探索工艺本身。真正的战略转折出现在2017年——与橡树岭国家实验室（ORNL）启动为期五年、总额1780万美元的合作，自此将激光送丝DED（LMD-w）定位为核心方向。Cell系列设备的迭代是这一战略最直观的坐标。从Cell 1面向快速原型和基础研发应用，到2019年推出可成形2.5米钛合金结构件的Cell 2，再到2023年推出的Cell 3设备，已可制造长达5米的航空件。三年内，吉凯恩航空将LMD-w增材制造技术的单件成形能力从2.5米提升至5米以上，实现了翻倍跨越。

▲Cell 3设备 © GKN Aerospace

l 关键合作：从演示件走向飞行件

2022年，GKN与诺斯罗普·格鲁曼合作制造了约2.5米长的钛合金演示件，验证了LMD-w用于大型航空结构件的能力。2024年，双方进一步在一年内开发出新型火箭发动机部件，印证了DED在快速迭代中的实用价值。这些铺垫为TITAN-AM的体系化推进奠定了基础。

l  批产与认证：普惠GTF发动机风扇机匣安装环

最能体现GKN战略闭环能力的案例是普惠GTF发动机风扇机匣安装环（FCMR）项目。

普惠GTF发动机为空客A220和巴西航空工业公司E195-E2提供动力，风扇机匣安装环是发动机中的承力结构件。2025年上半年，吉凯恩航空已交付了200件可供机加工的增材制造风扇机匣安装环部件。吉凯恩航空曾表示，FCMR项目是获得FAA认证关键航空增材制造部件。

▲普惠GTF发动机风扇机匣安装环 © GKN Aerospace

在这个案例中，原制造工艺是锻造与机加工技术，用约440公斤钛合金坯料切削至不足40公斤，材料利用率不足10%，生产周期9个月。而采用LMD-w增材制造技术之后，材料节省40%，端到端周期压缩至4周。

吉凯恩航空2025年官方披露的资料还显示，在过去一年中，公司已达成多项关键的增材制造认证及技术里程碑。其中有代表性的成果是，公司成功制造了迄今最大的全增材制造部件——用于CFM国际RISE技术验证机的大型钛合金发动机机匣，同样采用DED技术完成，达到了铸件质量标准。

l 全球制造网络：多节点扩张

吉凯恩航空围绕LMD-w建立了“以美国为核心、辐射瑞典与挪威”的制造网络。沃斯堡全球技术中心是Cell 3设备所在地，也是TITAN-AM项目的执行基地，聚焦工艺工业化。位于瑞典特罗尔海坦的中心则是LMD-w技术最早发源地，承担FCMR核心结构生产。此外，吉凯恩航空的挪威康斯贝格中心将于2026年投产，同样部署LMD-w增材制造能力，目标是减少80%材料浪费。

 全球DED 3D打印市场规模

DED增材制造-3D打印技术正从工艺演示迈向批量装机。根据市场研究机构Knowledge Sourcing Intelligence LLP发布的”Direct Energy Deposition 3D Printing Technology Market – Forecasts from 2025 to 2030″报告，2025年全球DED市场规模约为41.58亿美元，预计2030年将达95.43亿美元，年复合增长率18.07%。

如果从应用端对技术的引入情况来看，空客在今年1月公开揭示的进展为激光送丝DED增材制造技术的发展提供了有力的佐证。2026年1月，空客宣布已在A350货舱门框区域批量集成采用w-DED工艺制造的钛合金结构件，这些零件在功能和几何上与传统锻件完全一致，已实现量化的成本节省。空客表示，这只是第一步，未来将以A350的货舱门框部件为起点，逐步将w-DED 3D打印技术推广至其他项目与飞机上更为关键的部位。

 中国企业的快速成长

融速科技聚焦新一代送丝DED 3D打印技术。该公司的技术已用于制造航天贮箱缩比件、管路支架、发动机喷嘴等部件。2024年搭载其3D打印部件的火箭成功发射。3D科学谷在今年TCT亚洲展期间对融速科技进行采访时了解到，公司DED送丝3D打印技术的应用已从航空航天用户拓展至能源、船舶等工业领域，用于金属零部件的生产。目前，融速科技已完成600余件成品交付，总重超12吨。相对于传统锻造等工艺，产品可降低30%至50%成本，生产周期缩短一半。

▲融速科技航空航天应用

煜鼎增材是专注于高性能大型金属构件材料与制造技术研发与产业化的国家级高新技术企业，由北京航空航天大学教授、中国工程院院士王华明领衔的核心团队与北京航空航天大学共同创立。该公司标志性的成果“飞机钛合金大型整体复杂构件激光成形技术”曾荣获国家技术发明一等奖，技术已广泛应用于先进战机、大型飞机、重型运载火箭、核电装备等国之重器的研制与批产。

▲煜鼎增材产品之一曾被《经济学人》报道为“世界最大的3D打印钛合金飞机构件”。

中科煜宸激光是国内较早实现系列化DED装备的企业，积累了送粉、送丝及增减材复合等多种工艺路线。公司在航空领域拥有深入应用，凭借DED 3D打印装备，实现了对镍基高温合金、钛合金等难加工航空零部件的直接精密成形。

 科学谷·视界

现在，我们回到文章开头的问题：为什么吉凯恩航空要持续深耕LMD-w技术？3D科学谷认为有两点尤其值得关注。

LMD-w技术正在部分替代传统工艺。航空业对钛合金的需求仍在攀升。根据3D科学谷的市场观察，空客A350的钛用量已达14%，波音787达到15%，国产CR929预计也将向15%靠近。钛合金性能优异，但价格昂贵，传统锻造加机加工的材料利用率往往不足20%，大量高价值金属在切削中变成废屑。同时，大型模具开发周期长达两年，前期投入巨大。空客已在A350货舱门框上批量采用w-DED工艺制造的钛合金结构件，这些零件在功能和设计上与传统锻件保持一致，但成本明显降低。

以LMD-w为代表的DED 3D打印技术不止于节省材料和缩短周期，还在于打破尺寸上的物理限制。LMD-w可配合工业机器人制造长达数米的大型结构件。从吉凯恩航空的Cell系列设备从2.5米跨越至5米以上，到空客从A350货舱门向机翼、起落架延伸，LMD-w技术正在重新定义大型航空结构的设计与制造逻辑。

“ 3D Science Valley 白皮书 图文解析

”

这些技术优势正在转化为市场空间，航空航天是其中重要的驱动力。无论是吉凯恩航空的激光送丝LMD-w，还是NASA在“快速分析与制造推进技术（RAMPT）”计划中采用送粉DED 3D打印技术在燃烧室上制造喷管的应用都属于DED技术家族，并在各自领域验证了这一技术路线的工程价值。

吉凯恩与航空应用端企业的深度协同提供了可供参考的产业化路径。在这条道路上，吉凯恩航空并非单打独斗，而是与普惠、诺斯罗普·格鲁曼、AFRL等产业链关键角色深度协同，从材料数据库、专用NDI到适航认证逐步建立完整闭环。这种以应用牵引技术、以协同加速成熟的模式，为DED增材制造技术打开了生产级的应用通道。

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超高速DLP弹性体3D打印机

零犀智造MAT-DLS380采用HSCP高速3D打印技术，具有超高打印速度及精度。配合全自研的双组分弹性材料及高性能塑性材料，轻松实现终端产品的生产。打造一个idea-to-production的创新平台，标志着3D打印技术从产品打样到终端零件小批量生产的一个新里程碑。

潮牌鞋履想要更夸张的镂空结构、更复杂的曲面纹理，新型家居渴望“一人一形”的人体工学适配，弹性体防护需要高度定制化的缓冲结构……但当这些需求撞上传统模具制造，开一套模具就要半个月到一个月，品牌方的迭代速度如何跟得上？设计师天马行空的创意，谁来帮他们落地？

作为2026 TCT亚洲展期间的重要环节，3D科学谷与TCT亚洲展共同对参展企业展示的全球首发新品进行了系列采访。

本期我们带来的是零犀智造的采访, 在总经理徐力峥对公司全球首发新品的介绍中回应了以上话题。

请介绍一款公司在本届TCT亚洲展进行首发的新品。
研发这款设备是看到了市场中的什么挑战？
公司是如何用技术来回应这些挑战的？

徐立峥：零犀智造带来的首发产品是一款DLP高速3D打印机——MAT-DLS380，主要应用在鞋子、坐垫、靠枕等弹性体3D打印领域，打印速度非常快。

它的成型尺寸为384×240毫米，比一般的DLP设备要大一点。因为我们用的是最新的0.8英寸DLP光机芯片，目前算是市面上比较前沿的技术。打印速度非常快，实测一个半小时到两个小时能打印一双鞋。大的鞋子一次可以排两双，小的可以排三到四双。如果打鞋中底等部件，最高日产能可以达到80到120双。

这款设备设计的初衷是面向黑灯工厂和无人化智能工厂。所以设备中集成了摄像头、电动门，后期如果需要配机械臂，可以换成电磁离合的；目前的手动版用的是快压方式，工人操作起来很方便。设备还集成了自动上料装置，后期面向黑灯工厂用户，实现自动上料、机械臂自动取件形成闭环，就能实现很好的无人工厂模式。我们为设备软件UI 设计了友好的人机交互界面。

设备中还集成了大量传感器，比如温度传感器、气压传感器、重力传感器。温度传感器用于内部恒温，打印高粘度的双组份材料时，恒温状态可以提高打印稳定性。重力传感器可以称出料槽里材料的重量，打印过程中材料不够时，自动供料系统会实时动态补给。后期配合机械臂，就可以实现24小时不间断的稳定生产。

另外，这台设备和AI已经做到了深度融合。设备内置了IMS智能制造系统，可以批量控制设备，从订单到生产到设备批量控制，还嵌入了大模型，用Agent的方式实现自然语言与机器的交互。

最近这几年，随着材料科学的不断突破，尤其是双组份弹性体材料的突破，该材料的3D打印应用迎来了爆发期。它的应用从原型制造跨越到了批量生产环节。而且像鞋子、坐垫、靠枕等C端应用，市场潜力非常大。所以零犀智造针对这个不断增长的应用市场，研发了这款3D打印设备。

当用户用上这款设备，他们能做哪些以前做不了的事？
这让他们在竞争中拿到什么样的“新筹码”？

徐立峥：以鞋制造为例。传统鞋子生产依赖模具，开一套模具至少半个月到一个月，迭代速度跟不上市场变化。而3D打印技术可以解决一个高效的“小单快返”模式。比如客户有一个好需求，上午设计建模，下午就能开始打印，测试没问题的话，转天就能批量生产。整个周期从一个月缩短到一两天，能极大促进产品创新和发展。

我们的目标是助力应用端实现“千店千品”，每个人的鞋子可能都不一样，市场会迎来新一轮爆发。所以很多鞋厂、上游工厂也在谋求转型。传统鞋子比较内卷，用3D打印可以设计出很酷炫、很复杂甚至天马行空的造型，让设计师放开想象力，创造无限可能。

TCT亚洲展一直是全球首发创新的风向标。从您今年的观察来看，什么“苗头”最可能成为未来一年的主流应用方向？
选择在TCT亚洲展首发新产品，希望借此传递什么信号？

徐立峥：我觉得有两个比较火的两个方向：

一个是面向C端产品制造的3D打印技术，例如双组份弹性体3D打印技术，还有拓竹这样的桌面级3D打印技术。

另一个是AI技术与增材制造技术的融合，我们看到金属3D打印厂商制造了用AI设计的火箭发动机。我觉得AI与3D打印技术同时爆发，将带来1+1大于2的效果，甚至是能创造无限可能。比如鞋子的设计，我觉得不出两三年，AI就能取代设计师，独立开发出很酷炫的鞋子，再结合3D打印这样的制造技术，会为消费者带来不一样的体验。

本次展会我们希望向市场传递的信号首先是零犀智造是一家设备厂商。同时，我们在产品开发上是两条路线：一条是3D打印设备，另一条是深入做AI研发。我们要做的是AI和3D打印的融合，创造更无限的可能。

知之既深，行之则远。基于全球范围内精湛的制造业专家智囊网络，3D科学谷为业界提供全球视角的增材与智能制造深度观察。有关增材制造领域的更多分析，请关注3D科学谷发布的白皮书系列。

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2025年全球电力推进卫星市场估值503亿美元，预计到2035年将增至1797亿美元……

卫星市场起来了，电推进技术就不再是航天领域的小众技术，而是指向千亿美元的大市场。

3D科学谷获悉，国际商业航天企业Rocket Lab（火箭实验室）近日发布了名为Gauss的霍尔电推进系统，并宣布已建成年产能超200台的生产线。CEO彼得·贝克直言：“大规模星座已是常态，但推进系统长期无法可靠地规模化供应——这是整个行业的瓶颈。”

电推进系统，简单说就是用电能把氙气、氪气这类推进剂电离成等离子体，再通过电场或磁场加速喷出产生推力。NASA的数据显示，电力推进可以省掉高达90%的推进剂质量，卫星更轻，发射成本也更低。业界常把电推进系统比作卫星的“心脏”。

国际权威市场研究机构Global Market Insights的报告指出，2025年全球电力推进卫星市场估值503亿美元，预计到2035年将增至1797亿美元，年复合增长率14%。报告还指出，增长动力来自市场对更高效、更具成本效益的卫星长期燃料方案的需求。

再看国内。政策支持加上技术突破，我国低轨卫星星座建设已经进入快车道。据3D科学谷的市场观察，我国向国际电联申请的低轨卫星数量已达5.13万颗。

“3D科学谷白皮书解析

卫星市场起来了，电推进技术就不再是航天领域的小众技术，而是指向千亿美元的大市场。

3D科学谷注意到，Rocket Lab在官方新闻中谈到其霍尔电推进器的制造能力时，特殊项目首席工程师强调了他们在火箭发动机上积累的3D打印批量生产经验。虽然官方没有明说电推进器的量产能力与3D打印技术相关，但这透露出用于火箭发动机制造的3D打印技术，与电推进器的规模化制造之间，存在着可迁移的关联。

如今在航天制造领域，“3D打印是否有价值”早已是行业共识，大家更关心的是具体用在哪些部件、实现什么效益。电推进系统制造方面已有公开案例：我国五院510所的EP-1A型霍尔电推进产品，其贮供单元采用3D打印一体化设计后，体积缩小70%、重量减轻35%；电源处理单元制造周期缩短了60%。

挑战仍在，深度技术突破亟待关注

电推进要批量生产、广泛应用，依然面临不少难题。比如氙气工质每千克数万元，价格波动剧烈、成本高，制造效率与一致性难以保证，氩气这样的新型工质电离效率偏低等。其中，工质替代是降低星座运营成本的关键路径。SpaceX星链2.0已经大规模应用氩工质霍尔电推进，而国内在这一领域的研究尚处于追赶阶段。

本期谷·专栏将分享《中国航天》期刊刊登的《氩工质霍尔电推进技术研究综述》一文。文章系统梳理了氩工质的物性特点、国内外应用现状、技术难点以及未来发展方向。

我们希望借此引发谷友们对一件事的思考：新工质带来新工况对推力器结构件、贮供单元的材料和制造工艺提出了新要求，3D打印在其中可以做些什么，3D打印能够为电推进系统规模化生产及不断迭代做些什么。了解电推进的技术前沿与产业痛点，才能更精准地定位增材制造在航天动力供应链中的价值坐标。

以下为《氩工质霍尔电推进技术研究现状与展望》正文。

刘佳1,2,3 丁明浩1,2,3 黄浩1,2,3 丁永杰4 张岩1,2,3

1.上海空间推进研究所；

2.空间高效能推进技术及应用全国重点实验室；

3.上海空间发动机工程技术研究中心；

4.哈尔滨工业大学

低轨星座已经成为我国航天产业的重要增长点，我国现阶段规划的星座卫星规模在5万~6万颗，且还在不断增长，未来的市场竞争将异常激烈，低成本成为决定成败的关键因素。氩工质具有成本低、产量大、理论比冲高等突出优势，未来应用前景广阔。

一、氩工质霍尔特性分析

霍尔电推进已经成为空间推进重要组成部分，据统计，每100颗配置电推进的航天器中就有96颗配置霍尔电推进。现阶段，霍尔电推进的主流工质是氙气，相比其他工质，氙工质的综合性能最好，主要体现在：（1）相对原子量大，相同条件下输出推力最大；（2）电离率高，易形成高密度等离子体；（3）易实现微小流量的高精度控制；（4）贮存压力相对较低、贮存密度大；（5）与绝大多数材料兼容。

但是，氙气也存在明显的价格高、产量小的问题。氙气主要通过空分技术从空气中提炼，氙气在空气中的体积分数不到1/107，全球氙气的年产量约为60t，其中40%用于半导体产业，可用于空间电推进行业的氙气只有10%~30%；通常，低轨星座卫星的氙气加注量约为数千克至数十千克，随着低轨卫星年发射数量达到数百颗且不断增长，氙工质供应问题逐渐显现。氙气价格昂贵，每千克价格通常为数万元，且价格波动较大，近5年的波动幅度超过20倍，最高价格达到10万元每千克，为低轨星座等航天产业的发展带来不稳定因素。

早期，卫星的发射数量少、附加值高，氙工质的问题并不突出。但自2019年以来，低轨卫星星座及商业航天的兴起与快速发展，带动空间电推进应用范围急剧扩张，对氙工质的需求量明显上升，对低成本的要求越来越苛刻，氙气的替代工质逐步成为空间推进研究的热点和重点方向。

在诸多的替代工质中，氩工质是最重要的发展方向之一，尤其是在美国配置氩工质霍尔的“星链”2.0mini版卫星大规模成功应用的背景下，氩工质产品研发速度明显加快。相比氙工质，氩工质的优势体现在：（1）储量大、产量高。在空气中氩气含量是氙气的10万倍，年产量可观。（2）价格低。氩气的价格只有氙气价格的1/5000左右，每千克氩气的价格不到10元。（3）原子量小，理论比冲高。在相同加速电压下，氩气理论比冲比氙气高80%。但对于小功率霍尔推力器，氩气实际比冲往往比氙工质低，主要原因是氩气的电离率小、工质利用效率低，导致实际比冲偏低。随着霍尔推力器放电功率的增大，氩气的实际比冲会增加，当放电功率达到5千瓦级时，氩工质的比冲会超过氙工质，且随着霍尔推力器放电功率的增加，氩工质效率也增加，当功率达到20千瓦级，氩工质效率与氙基本相当。

然而，氩工质也存在系列的问题，主要体现在：（1）相同条件下氩的电离率小，工质利用效率偏低。氩气的电离能为15.7eV，氙气的电离能为12.1eV，氩气电离能比氙气大3.6eV；氩气的电离截面小，在电子能量为50eV时的电离截面只有氙气的一半；工质的电离率与电离截面正相关，与电离能负相关，氩气的电离率小，电离难度更大，见表1。（2）氩气贮存压力大、贮存密度小。在常温（25℃）条件下，氩气在20MPa压力下的贮存密度为0.34kg/L，而氙气在15MPa压力下的贮存密度就达到2.0kg/L，氩气的贮存效益明显低于氙气。

表1 氩和氙主要物性参数

二、国内外应用及研究现状

目前，国内外只有美国太空探索技术公司（SpaceX）的“星链”卫星实现氩工质霍尔电推进的空间应用。此外，一些国家和地区的研究机构已开展了相关研究工作，主要有俄罗斯中央机械制造研究院、英国南开普敦大学、日本筑波大学、美国密歇根大学等。在我国，北京易动宇航科技有限公司（简称“易动宇航”）、哈尔滨工业大学、上海空间推进研究所等单位正在进行相关研究。表2给出国内外典型的霍尔推力器氩工质性能测试统计情况。

表2 国内外典型的霍尔推力器氩工质实测性能统计

2023年2月27日，SpaceX“星链”2.0 mini版首批21颗卫星成功发射，实现氩工质霍尔电推进国际上首次在轨应用。截至2025年12月12日，共计发射97批次合计2381颗卫星，其中，2023年发射8批次合计177颗卫星，2024年发射12批次合计271颗卫星，2025年在12月12日前发射77批次合计1933颗卫星，见图1。“星链”2.0 mini版卫星质量575~790kg，配置氩工质霍尔电推进系统主动力，用于执行轨道提升、轨道维持等任务。据公开资料显示，其推力器功率4.2kW，推力170mN，比冲2500s，效率50%，质量仅有2.1kg。

图1 “星链”2.0mini卫星历年发射次数及数量

在“星链”2.0 mini版卫星首批星发射不久，2025年7月，易动宇航对外发布该公司研制的宽功率范围调节氩工质霍尔推力器成功点火，推力器实测功率0.2~1.2kW，推力6~46mN，比冲700~1900s，这是国内首款公开报道的氩工质霍尔推力器产品。同年，哈尔滨工业大学公开宣传其研制了氩工质永磁体霍尔推力器，并实现300~1350W功率点火。

俄罗斯中央机械制造研究院在氙工质霍尔推力器（D-100）基础上测试了氩工质在6~15kW功率范围的输出性能，见图2。氙工质比冲2500~4250s、效率67%~75%；氩工质比冲3000~4400s、效率32%~44%；氩工质比冲比氙工质高150~500s，但氩工质效率比氙工质低32%~35%。

图2 俄罗斯的D-100霍尔推力器

日本筑波大学在氙工质霍尔推力器基础上开展了氩工质适应性优化设计，主要将放电通道长度由原来的3mm增大到9mm。推力器放电功率700W，改进前氩工质的比冲为973~2227s，阳极效率为9%~22.3%，改进后氩工质与氙工质的效率差距缩小了5%~15%。

英国南安普敦大学也在100W氙工质霍尔推力器（HEKT-100）基础上进行了氩工质的性能测试。测试功率30~810W，氙工质的最大推力12.6mN，最高比冲2160s，最高效率26.3%；氩工质的最大推力6.7mN，最高比冲1390s，最高效率9.6%。表3给出HEKT-100推力器氙氩工质性能对比情况，氩工质的推力、比冲、效率等性能均低于氙工质，其中，氩工质的效率只有氙工质的36.5%。

表3 英国HEKT-100霍尔推力器氙氩工质性能对比

美国密歇根大学的学生团队基于氙工质霍尔推力器设计方法，通过对比分析的理论方法设计200W永磁体氩工质霍尔推力器，采用钐钴永磁体，磁感应强度为330G，最终实现氩工质稳定工作，累计点火时长达到5h。

上海空间推进研究所于2023年开展了氩工质霍尔电推进关键技术研究，明确霍尔推力器氩工质启动参数与流程，实现了推力器氩工质稳定工作，测试氩工质在3~5kW功率范围的输出推力60~170mN，比冲1700~2500s，最高效率在45%左右。

三、氩工质霍尔发展方向

针对霍尔推力器采用氩工质出现的电离难度大、比冲和效率偏低，贮存密度小、贮存压力高等问题，可采取的技术途径主要有混合工质增强电离、结构适应性优化设计、多级辅助电离设计、低温液态高密度贮存等。

（一）混合工质增强电离

霍尔推力器工质电离主要通过电子与工质粒子间的电离碰撞反应，而反应概率与工质（中性）粒子的密度、高能电子数量及其能量分布、碰撞截面等有关。在氩工质中增加少量的氙气或氪气等会影响氩工质的电离效率，氙氪工质的添加会间接提高电子温度，从而增加工质的电离效率。

日本筑波大学在开展氩氙混合工质霍尔推力器研究中发现：在纯氩气中增加5%的氙气，推力器的性能有明显提升；在纯氙气中增加不超过10%的氩气，推力器性能变化较小；在氩氙混合工质中，随着氙气含量的增加，推力器效率同步增加，纯氩气推力器效率最低，通常不超过5%。此外，法国奥尔良大学的研究也发现氩工质中增加少量的氙气有利于电离：在24mL/min氩气中添加0.5mL/min氙气，混合气体电离效率高于纯氩气。

美国乔治亚理工学院的研究发现：在氪工质中添加少量的氩工质有利于氪工质的电离，霍尔推力器的性能也会随之提高。在氪氩混合工质中，当氩气体积流量占比由0%增大到26%时：在2.6kW功率，推力由76mN增大到78mN，比冲由1600s增大到1650s，效率由23.5%增加到25%；在4.2kW功率，推力由103mN减小到102mN，比冲由2100s增大到2300s，效率由26%增加到27%。在氪工质中加入不超过26%的氩气，推力器的推力基本不发生变化，而推力器的比冲、效率会有明显提高（见表4）。

表4 2.6kW和4.2kW霍尔推力器氩氙混合工质性能变化

（二）结构适应性优化设计
现有霍尔推力器设计理论或方法多适用于氙工质，采用氙工质推力器输出性能高、工作稳定性好；为适应变工质的需求，需开展霍尔推力器结构的改进设计，主要包括推力器特征尺寸优化，气体分配器、磁路等结构改进等。

霍尔推力器的特征尺寸（见图3）主要包括放电通道宽度h、放电通道深度L、放电通道中直径D。不同类型的工质，相对原子质量或原子质量越小，工质电离碰撞驰豫时间越短，增大放电通道长度L可以延长电离碰撞的驰豫时间，进而可以提高工质的电离效率。但是，需要注意的是霍尔推力器的工质流量或放电通道内中性粒子的密度有上限值，当密度达到上限值后，磁场对电子的约束会被频繁的电离碰撞削弱，电势的轴向梯度（决定电离、加速效果）减小，最终导致在较高中性粒子密度下推力器性能降低。相比氙工质，氩工质对应的霍尔推力器放电通道适当加长，电离碰撞概率增大，在一定程度上可提高氩工质的电离率，密歇根大学研制的200W氩工质永磁体霍尔推力器，其放电通道长度是氙工质的3.5倍。

图3 霍尔推力器特征尺寸示意图

霍尔推力器气体分配器的作用是将工质粒子均匀分布在放电通道内部，尤其是在放电出口附近的电离与加速区，重点考虑中性粒子密度径向分布均匀性及轴向速度大小，当径向密度越大，且分布越均匀，而轴向速度偏小时，可以实现较高的电离效率。日本东京大学团队通过改变放电通道内工质气体的注入方式来提高中性粒子密度，通过将常规的轴向注入方式改为旋转注入，在放电通道出口处，中性粒子平均密度提高7.8%，推力器的阳极效率提高1.8%。

磁场强度及构型是霍尔推力器设计的核心，不同工质对应的最佳磁场不同，可以通过优化磁场强度及构型设计或增加辅助励磁，提高工质的电离效率。英国帝国理工学院研究氩或氙工质霍尔推力器磁场曲率对径向-轴向动力学特性及输出性能的影响，研究发现：当表征磁场曲率的角度为-60°时，氩、氙工质的电离效率最高；当表征磁场曲率的角度过大或过小时，两种工质的电离效率均会下降。

（三）多级辅助电离设计
氩工质霍尔推力器采用常规的电离方式难以获得更高的电离效率，故而可以通过基于能量和电压合理分配的原则增加辅助电离或将电离与加速分开的多级设计达到提高工质电离率或离子加速效率的目的，实现推力器电离效率、比冲等性能的提升。

美国密歇根大学为提高霍尔推力器的电离效果，在放电通道底部增加射频天线，起增强电离的作用，进而提高霍尔推力器的电离效率（见图4）。氩、氙工质的电离效率和推力均随着射频功率的增加而缓慢增加，但由于射频功率的耦合效率偏低，导致推力器整体的效率下降；为解决射频功率耦合效率较低的问题，德国航空航天中心提出采用线性场矢量激励网络产生线偏振电磁场的方式改变射频功率与等离子体耦合机制，提高射频能量的耦合效率。俄罗斯中央机械制造研究院采用双阳极设计实现工质电离与离子加速的独立控制、工质电离与离子加速能量的合理分配，进而提高霍尔推力器的比冲；霍尔推力器通过双阳极设计将氩工质的比冲提高到4400s，高于氙气的4250s和氪气的3900s的比冲。

图4 美国密歇根大学的螺旋波霍尔推力器

（四）低温液态高密度贮存
氩工质在常温下的贮存密度远小于氙气，且其贮存压力远高于氙气，导致氩工质的贮供单元质量是氙工质的1.5~2.5倍。对于小规模空间任务，氩气加注量通常在100kg以内，可以采用高压气态贮存方式，增加的系统质量是可以接受的；但对于大规模空间任务，氩气加注量在数吨级，常规的高压气态贮存方式代价过高，需采用87K以下的低温液体贮存方法，氩工质液态贮存的密度达到1.3kg/L，相比气态贮存，密度增加4倍（见表5）。低温液态贮存技术处于攻关阶段，需攻克低温贮箱多层绝热、微重力液体工质管理、零蒸发主动制冷等关键技术。

表5 不同类型工质的沸点及液态密度

美国国家航空航天局（NASA）认为，低温推进剂是进入空间及轨道转移最经济、效率最高的化学推进剂。美、欧在90K以上温区的低温液体贮存技术成熟度已经达到6级，具备飞行演示试验能力；美国的热力学排气低温贮存技术成熟度达到5~6级，同步开展零蒸发主动制冷低温贮存技术攻关。目前，我国兰州空间技术物理研究所正在开展氪工质的长期低温液态贮存关键技术研究，目标是实现液氪工质长期在轨零蒸发贮存；上海空间推进研究所等单位正在开展液氧甲烷低温工质的长期在轨贮存技术研究，上述研究均为氩工质长期在轨低温液态贮存奠定基础。

四、未来应用展望

氩工质霍尔最大的优势是成本低，其在巨型星座、商业航天等对成本管控严格的领域优势最为明显。针对工质加注量规模较大的空间任务，氩工质低温液态贮存具有显著的技术和成本优势。此外，氩工质的高比冲优势在20kW以上功率级的霍尔推力器中将得以实现，适用于大规模、远距离的空间探测等任务。

（一）巨型星座与商业航天
近年来，我国商业航天产业蓬勃发展，促进了霍尔电推进技术的快速推进。美国“星链”计划的成功有力促进商业航天动力向低成本电推进方向转变，霍尔电推进基本已成为低轨星座卫星动力系统的标配，低成本成为重要的发展方向。现有的氙工质霍尔电推进技术可以满足低轨组网卫星对推进系统性能的需求，但氙工质产量低、价格高、波动大的问题使其无法从根本上满足大批量卫星组网对低成本的需求，低成本的氩工质成为必然的发展方向。

（二）工质需求量大的大功率空间任务
目前，低轨组网卫星任务中，氙气的加注量一般不超过10kg，地球静止轨道卫星氙气加注量通常在200~500kg，氙气高成本、低产量等问题并不突出；但随着载人探月轨道空间站、在轨服务大范围转移飞行器、空间核动力飞船等电推进系统功率达到50千瓦级及以上的大规模空间任务的论证及规划，工质加注量达到数吨甚至更多，氙气的应用会受到极大的限制，开展低成本低温液态氩工质霍尔电推进技术研究显得尤为重要。

（三）大规模远距离的深空探测任务
目前，小功率氩工质霍尔推力器的比冲优势并不明显，随着推力器功率的增大，氩工质的电离效率提高，推力器的比冲、效率随之增长。对于50千瓦级霍尔推力器来说，氩、氙工质的效率相当，而氩工质的比冲可到6000~6500s，高于氙工质4000s左右的比冲。氩工质高比冲的特点适用于未来大规模、远距离的深空探测任务，可显著降低工质的消耗量，扩展深空探测范围。

本文刊登于《中国航天》2025年第12期

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在生活中人们比较熟悉的骨骼、竹子和荷叶并非由单一材料或均匀结构堆砌而成，而是通过多材料与跨尺度层级的巧妙搭配，让不同区域各司其职。如果用工程领域的视角来看，它们都属于功能层级结构。

功能层级结构逐渐成为主流设计趋势，这是因为它打破了传统均质材料的性能天花板，用最少的代价实现局部最优的功能集成。而制造行业的人都清楚这样的结构对制造的挑战很大。增材制造-3D打印技术能够逐层堆叠、灵活组合多种材料与复杂几何结构的特性，为制造这类复杂功能层级结构提供了新可能。不过，这并不意味着没有挑战。比如说，多材料界面的结合容易产生缺陷，精细内部结构的支撑去除困难，再加上如何系统化地指导设计而非盲目试错，仍是当前亟待攻克的前沿难题。

本期谷·专栏分享的由上海交通大学研究团队发表的综述论文，对增材制造多层级功能结构这一话题进行了深入论述。

论文链接：

doi.org/10.1016/j.pmatsci.2026.101725

该论文以上海交通大学为第一完成单位，上海交通大学研究生郑庚辰为第一作者，共同作者包括上海交通大学吴一副教授、孙华助理研究员、王洪泽长聘副教授、王浩伟讲席教授、高振洋博士、任芃源博士生，多伦多大学Xinyu Liu教授和Yu Zou教授，南洋理工大学Kun Zhou教授，香港大学Yang Lu教授。

 内容简介

长期以来，工程领域一直怀揣着一个持久的追求，那就是理解、实现并人工复现自然界中复杂材料与结构的功能之美。

为更好地满足不同区域的功能需求，采用多材料组成和层级结构的设计正逐渐成为主流趋势。功能层级结构可以理解为：材料或几何结构在多个空间尺度上呈现出的渐变或过渡。这类结构在自然界和工程领域都广泛存在。比如说骨骼就是一种天然的多孔功能层级结构，表现出非均匀的各向异性特性。还有生活中常见的汽车轮胎也是一种典型的功能层级结构，它们的外层是柔软耐磨的橡胶，中间层是起缓冲作用的空气，内层是承受载荷的金属材料。这些例子都表明，材料和结构的双重多样性设计是十分必要的。

不过，这些结构固有的几何复杂性，使得传统的制造方法难以实现。增材制造-3D打印技术为突破传统制造限制，释放设计自由度，实现无限创造和环境可持续提供了可能。

增材制造是实现功能层级结构制造的重要技术手段。尽管如此，功能层级结构的研究仍面临不少挑战。

近日，上海交通大学材料科学与工程学院特种材料研究所团队在材料领域著名期刊《材料科学进展》（Progress in Materials Science, IF=40）上在线刊登了题为Design, properties and applications of additively-manufactured functional hierarchical structure的综述文章。研究团队从超结构设计与多材料增材制造方法等角度总结了多层级结构的研究现状，并从力、振动、声、电磁、热力与多功能耦合等方面探讨了其功能特性。该工作综述了多层级结构的设计思路、总结了多功能特性的设计策略，展望了其潜在应用场景，为多层级功能结构的创新设计和增材制造提供了思路。

以下为上海交通大学材料学院对该综述论文核心内容的分享。

生物结构往往由多材料和多层级特征组成，以实现自然界独特的功能特性。增材制造技术为将这些生物结构转化为人工结构提供了可能。这些结构可以展示出精心设计的不同多尺度材料和几何结构的空间组合。

图 1 具有多材料与超材料特性的层级结构设计策略

尽管在开发这些功能层次结构方面的研究正在兴起，但业界仍缺乏对基本设计和功能知识的系统总结。上海交通大学研究团队从多材料和结构超材料的角度回顾了层次结构，提供了对多材料模型、制造技术和层次结构的重要理解，以及来自经验设计、生物识别和机器学习方法的超材料，如图1所示。

图 2 增材制造多层级结构的功能特性

此外，还探讨了功能性分级结构的多功能特性，包括了如能量吸收、损伤容限、振动阻尼、吸声性能、电磁屏蔽、热交换器与热阻，以及其他多物理场耦合，如图2所示。

 师法自然：从单一走向多级

自然界经历亿万年的进化，创造了如骨骼、竹子、贝壳等极具精巧构型的高性能材料。这些材料的共同特点是具有明显的分级性——即在不同空间尺度上拥有特定的结构特征。

本综述论文指出，传统制造技术在处理这种跨尺度复杂结构时往往面临制造受限的挑战。而增材制造技术的崛起，彻底打破了复杂性带来的成本障碍。通过激光粉末床熔化（PBF）等增材制造工艺，实现了在宏观零件内部精准嵌入微纳尺度的拓扑单元，从而赋予材料超越天然物质的超常规性能。

 核心发现：1+1>2的性能跃迁

论文深入剖析了分级结构背后的物理机制，提出了几个颠覆性的观点：

1. 力学性能的“鱼与熊掌兼得”： 在传统认知中，强度与韧性往往不可兼得。通过多层级点阵（Hierarchical Lattice）设计，可以有效阻断裂纹扩展，在保持超轻重量的同时，实现极高的能量吸收效率和抗压强度。

2. 缺陷容忍度的提升：增材制造不可避免会产生微小缺陷，但在多层级结构中，应力分布被精细地重新分配，即使局部出现微小裂纹，整体结构依然能保持稳定，极大提升了工程应用的安全性。

3. 多功能集成：多层级级结构不仅是力学的艺术，更是热、电、声、生物性能的综合体。通过调整空间孔隙的分级分布，可以同时实现高效散热、吸声降噪以及促进骨细胞生长的生物活性，使结构本身即功能。

 展望未来：AI辅助与增材制造的交汇

尽管前景诱人，但论文也清醒地指出，多层级结构的大规模应用仍面临挑战。对此，作者提出了三大前瞻性展望：

设计智能化。 随着结构层次的增加，计算量呈指数级增长。未来，人工智能与机器学习将介入设计过程，通过算法自动寻找性能最优的“非直观”形状，实现真正的AI造物。

制造极端化。 未来技术将追求更高的精度与更大的尺寸共存。如何在米级构件上完美呈现微米级的分级特征，将是下一代增材制造装备的核心战场。

材料-结构-制造一体化。 针对多层级结构与高性能材料的特性，开发相匹配的智能增材制造工艺，推动多层级结构的高性能、高精度、低成本、批量化增材制造是当前面临的挑战。

该工作得到了国家重点研发计划（2023YFB3712001）、国家自然科学基金（52025058，52441503，523B2048，52075327，52105469），上海市科技发展基金（23YF1419400），中国博士后科学基金（2021M692038，2022T150399），安徽省高效协同创新项目（GXXT-2022-086，GXXT-2023-029）的支持。

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智能变形飞行器能够根据不同的飞行条件动态调整机翼形状，从而优化气动性能。超材料因其定制化的单胞设计，展现出传统材料所不具备的优异性能。超材料因具有高设计自由度、优异力学和功能特性，是变形飞行器的理想材料。

然而复杂的仿生超材料对传统制造技术提出了挑战。激光粉末床熔融（LPBF）技术是正华自傲具有空间定制几何形状的复杂超材料的有效途径之一。

近日，南京航空航天大学顾冬冬教授课题组，提出了一种激光粉末床熔融成形的仿马齿苋种皮柔性金属超材料，实现了超材料面内变形行为可设计性及可重构变形功能特性，并在SCI期刊《极端制造（英文）》期刊上发表了题为Laser printed bio-inspired active flexible metallic metamaterials with reconfigurable deformation capability的文章。本期谷·专栏将对该文进行简要分享。

图1 仿马齿苋种皮波纹网络结构设计及大变形/可重构一体化调控。

论文链接：
DOI: /2631-7990/ae2073

作者
陈雯昕，顾冬冬*，刘欣，孙宇，孙建峰，苏芳燕，邹锦文，陈宇生

机构
南京航空航天大学

 图文解析

本研究的创新之处在于提出了一种基于马齿苋种皮柔性大变形功能启迪的智能金属超材料。利用激光粉末床熔融成形（LPBF）技术，精确成形了一系列仿生波纹网络结构试样。通过仿生结构优化设计及单胞构型参数化建模，实现了仿生波纹网络结构面内拉伸性能及其变形行为的主动调控。

图2 仿生波纹网络结构设计。

图3 激光粉末床熔融成形仿生波纹网络结构。

图4 仿生波纹网络结构可调面内拉伸力学性能及变形行为。

结合NiTi形状记忆合金功能特性，超材料试样在10%应变下实现了最高96.1%的主动变形回复。仿生波纹网络变形翼肋实现了-25°~25°的连续变形能力和稳定的主动变形响应。

图5 仿生波纹网络结构形状记忆功能。

图6 仿马齿苋种皮波纹网络结构基变形翼肋主动变形应用。

 总结与展望

本文基于马齿苋种皮大变形功能启迪，通过参数化结构设计并利用LPBF技术成形了一系列仿生波纹网络结构。主要结论如下：

六边形波纹网络结构（HNHs）表现出优异的变形能力（断裂应变为38%）、承载能力（比强度为35.0 N·m·Kg−1）和能量吸收性能（SEA为699.7 mJ·g−1）。

仿生波纹网络结构通过调节单胞壁的数量为3、4和6，实现了可调的面内拉伸性能和变形行为，其泊松比可调范围为-0.21~0.47。

10%应变下HNHs结构实现了最高96.1%的主动变形回复，HNHs基的变形翼肋可实现-25°~25°的连续变形能力及稳定的主动变形响应。

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SynaCore数字孪生体AM-DT

SynaCore数字孪生体AM-DT的多模态仿真模型与AI算法，能预测3D打印零件的微观组织、机械性能等，并根据对析出相预测进一步推荐优化的热处理方案。

SynaCore 基于数字孪生体AM-DT的Adaptive Tool Path优化后的加工参数确保每一层都在最优工艺窗口内进行，持续反馈的数据包括在变形、开裂等缺陷的结果可以使AM-DT数字孪生体形成“感知-仿真-决策-执行-学习”的自治闭环，使下一轮3D打印在缺陷控制上再进化，形成”越打越准、越打越稳”的自进化制造范式。

总部位于新加坡的SynaCore起源于新加坡科技研究局A*STAR IHPC高性能计算研究院，其使命是通过智能数字孪生转型赋能可扩展性和可持续性（https://www.synacore.net/zh/whitepapers/），愿景是以数字智能驱动真实制造。

当增材制造从原型验证走向规模化生产，你是否还在依赖“小米加步枪”式的试错工艺开发？每一次打印数据，是沉淀为可复用、可放大的核心资产，还是随设备关机而流失？新员工加入时，能否直接调用企业历史最优参数，而非重新摸索？面对航空、能源等高附加值行业的严苛准入门槛，你是否只能被动接受事后质检，还是能够凭借微观级的质量预测实现“预认证”？当数字孪生技术赋予设备“具身智能”，你的竞争力究竟来自硬件本身，还是来自不断进化的工艺基因库？

在2026 TCT亚洲展期间，SynaCore深核智能通过其全球首发的AM-DT数字孪生软件，回应了这些正决定着增材制造企业在工业化深水区中真正座次的话题。

展会期间，3D科学谷与TCT亚洲展共同就这一全球首发新品采访了SynaCore CEO 王晓燕、CTO Guglielmo Vastola博士以及工程师Shemuel Joash S/O Kuehsamy。

请介绍一款公司在本届TCT亚洲展进行首发的新品。
研发这款设备是看到了市场中的什么挑战？
公司是如何用技术来回应这些挑战的？

王晓燕：SynaCore在本次TCT亚洲展展示的软件产品都是全球首发的，包括AM-DT数字孪生软件，以及内嵌的Adaptive ToolPath（自适应工艺路径）和AI Alloy智能合金设计模块。

很高兴在TCT亚洲展上介绍并分享AM DT的Adaptive ToolPath（自适应工艺路径）技术。

传统3D打印依赖于固定配方，预先设定的激光功率、扫描速度和填充间距，这些参数忽视了打印过程中不断变化的热场。

SynaCore AM-DT数字孪生集成的自适应工艺路径，不需要先进行真实打印，而是基于数字孪生端到端的对打印过程的预测，生成可直接用于生产的优化扫描路径。通过在实际打印前，在数字空间中充分预测热响应，SynaCore使我们的客户能够以稳定的热特征打印高质量零件。我们不仅仅是在预测结果；我们正在创造为每一个生产的零件量身定制的制造方式。

Shemuel：AI Alloy智能合金设计是一个基于数千种成分组合进行训练的机器学习模型，能够仅从化学成分生成热物理材料性能参数，并将其输入到数字孪生系统中进行仿真。目前支持高温镍基合金，钛合金，不锈钢的开发，今年9月份将能够铝合金的开发，在不久的将来计划将更多的合金纳入进来。

AI Alloy模块的底层算法是一种XGBoost回归模型，基于成千上万次的 Thermo-Calc热力学计算——针对每一种合金热物性参数，在中心成分（比如镍基合金以IN718为基准）周围，譬如按0.5wt%（重量百分比） 的步长调整成分，逐步遍历各种可能的成分组合。

当用户用上这款设备，他们能做哪些以前做不了的事？
这让他们在竞争中拿到什么样的“新筹码”？

王晓燕：这不仅能帮助用户实现规模化可扩展的增材制造能力，还帮助企业实现核心能力的数字资产化。企业通过传感器监测数据以及质量检测和缺陷数据反馈优化数字孪生的预测能力，形成企业专属的”工艺基因库”，新员工也能调用历史最优参数。

这将直接转化为工业化竞争力的代际跃升：废品率与材料成本大幅下降，产品上市周期缩短。更重要的是，不久的未来，凭借数字孪生增强的产品数字护照和微观级质量预测，用户可率先实现质量预认证，突破高附加值行业（如航空、能源）的准入壁垒，建立自身“可复用、可放大、可交易”资产。

TCT亚洲展一直是全球首发创新的风向标。从您今年的观察来看，什么“苗头”最可能成为未来一年的主流应用方向？
选择在TCT亚洲展首发新产品，希望借此传递什么信号？

王晓燕：从展商的层面上看，我认为整个行业呈现出了新面貌：很多厂商都推出了针对增材制造走向规模化的专门解决方案，包括自动化、更大的设备、更高效的生产等。

从软件的层面上看，SynaCore是全球唯一的端到端增材制造数字孪生软件。市场上通常提到数字孪生软件就以为是可视化软件，也有很多做可视化的软件宣传自己是数字孪生软件，我的预期是可能很多人会带着这样的误解而来，展会第一天有很多观众过来，有的观众是专门为了SynaCore而来并且带着正确的理解和专业的需求，这让我感到很意外。

也有的观众很好奇数字孪生和仿真的区别。简单来讲，数字孪生是双向的，它可以无限逼近物理世界的真实。我们知道每一个增材制造设备、每一个厂家的设备都不一样，它可以无限逼近设备的真实情况，从而提出更快、更准确的打印结果预测。

有一些观众非常专业，拿着SynaCore《增材制造—从数字孪生到产品数字护照与质量预认证》白皮书和产品折页就会说：“以前我可能需要仿真很久，但只能得到这一个结果，需要换另外一个软件才能得到另外一个结果。”的确是这样，SynaCore AM-DT数字孪生软件不仅提供一站式的仿真结果输出，而且可以像一个有生命力的产品一样，无限逼近设备的仿真结果。

有一个形象的比喻可以说明数字孪生软件的意义，它会将增材制造设备变成具身智能，只不过这些设备没有长成人的样子，但原理是一样的。

从技术层面上，我们相信无论是硬件还是软件，都进入到了一个全新的阶段，也就是增材真正用于制造的这样一个深水区。而且不是以前小米加步枪式的、以试错方式来推动行业的发展，而是完全一个新的分水岭——以智能化的方式去推动整个行业的发展。我们相信后面很多企业会发现，最宝贵的资产不是设备，而是数据。

从观众的层面上看，很多观众非常专业。我觉得这可能是TCT亚洲展在中国深耕这么多年，一直往专业方向打造而开花结果的自然过程。再就是我们也接待了一些来其他国家的观众，包括美国观众。这让我觉得现在TCT展会的影响力已经不仅仅是亚洲了，随着亚洲在增材制造应用端的深化，TCT展会影响力会更加地国际化。

选择在TCT亚洲展全球首发，SynaCore希望传递三重信号：技术层面，厚积薄发，证明基于前近十年在新加坡科技研究局投入的数字孪生深科技已具备定义行业前沿的能力；产业层面，宣告增材制造”自进化时代”已就绪，软件即生产力；生态层面，表明工业级增材制造设备不再是封闭的黑箱，而是类似于桌面级拓竹那样的打印机，通过软件驱动设备的自进化。我们希望与全球范围内的增材制造商共同证明：增材制造已从”能不能打”进入“打得准、打得稳、可认证”的产业化深水区。

知之既深，行之则远。基于全球范围内精湛的制造业专家智囊网络，3D科学谷为业界提供全球视角的增材与智能制造深度观察。有关增材制造领域的更多分析，请关注3D科学谷发布的白皮书系列。

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希禾M400G绿激光金属3D打印机

M400G基于希禾增材多年技术积淀与创新突破，搭载500W/700W/1000W单模绿色光纤激光器，提升材料吸收率、光束质量和稳定性，显著改善高反材料打印质量。采用“四激光并行+400³mm大幅面”，支持高精度与长周期连续生产，推动增材制造智能化、规模化。M400G适用于铜、铝、金等高反材料，解决了零件密度不足与细节成形问题，为批量化生产与高端制造提供强有力支持。通过7×24h稳定运行，满足复杂精密零件的需求，主要应用于AI算力、航空航天、光通信等行业，提升生产效率和精度，推动制造业技术革新。

纯铜与铜合金的增材制造长期受限于效率与成本，难以实现规模化生产；AI数据中心的液冷散热需求爆发，对铜散热器的创新能力提出更高要求；金属3D打印正从原型制造走向批量生产……希禾增材在2026 TCT亚洲展期间发布与展示的全新增材制造技术对这些趋势及需求给出了回应。

作为2026 TCT亚洲展期间的重要环节，3D科学谷与TCT亚洲展共同对参展企业展示的全球首发新品进行了系列采访。本期是希禾增材全球首发新产品的采访。

在采访中，希禾增材销售总监秦勇详细介绍了公司全新性能的M400G绿光3D打印设备。从技术创新、用户价值到行业趋势，呈现了绿光3D打印技术如何推动铜、铜合金等高反射金属材料走向规模化应用。3D科学谷视频号、头条号、百度百家、B站等渠道可收看采访视频。

请介绍一款公司在本届TCT亚洲展进行首发的新品。
研发这款设备是看到了市场中的什么挑战？
公司是如何用技术来回应这些挑战的？

秦勇：随着金属3D打印行业从原型制造转向规模化、高质量和持续化生产的刚性需求，我们顺势推出了希禾M400G绿光3D打印设备。

这款设备可以配置700W和1000W的四激光器，成型幅面达400×400×400毫米，满足规模化生产需求。同时，希禾对设备进行了优化设计，机身紧凑、占地面积小，适合大规模部署。激光器光斑直径可以达到10微米，支持精细化和高质量打印。另外，通过不断迭代优化，设备能够实现持续性的大规模稳定运行。

当用户用上这款设备，他们能做哪些以前做不了的事？
这让他们在竞争中拿到什么样的“新筹码”？

秦勇：这款设备主要面向纯铜、铜合金和难熔金属这类特殊材料。

以往用传统方式制造液冷板或线圈类纯铜零件时，结构受限、效率低，成本也居高不下。现在有了这款设备，可以实现增材制造纯铜零件的批量生产，帮助用户快速响应市场需求，为终端用户大规模供应产品，从而提升竞争力。

TCT亚洲展一直是全球首发创新的风向标。从您今年的观察来看，什么“苗头”最可能成为未来一年的主流应用方向？
选择在TCT亚洲展首发新产品，希望借此传递什么信号？

秦勇：个人认为，未来一年AI数据中心的液冷板会是一个很重要的方向，会呈现持续增长的态势，特别是在芯片液冷散热和微通道散热领域。

面对这样的市场需求变化，希禾增材会在产能部署和建设方面持续投入，来配合行业发展趋势。

同时，欢迎用户与希禾进行沟通交流，通过试用或合作，共同解决应用端的产能需求。

知之既深，行之则远。基于全球范围内精湛的制造业专家智囊网络，3D科学谷为业界提供全球视角的增材与智能制造深度观察。有关增材制造领域的更多分析，请关注3D科学谷发布的白皮书系列。

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2025年第四季度，增材制造硬件系统总收入同比增长25%。这一增长背后有两个推动力：一是入门级设备出货量加速增长（同比增长47%，带动该类别收入增长53%）；二是工业级系统出货量反弹（同比增长12%，带动收入增长16%）。整体来看，去年第四季度3D打印设备销量全面回升，行业可能终于走出了过去两年高端市场普遍存在的“需求低谷”。

▲25年第四季度全球3D打印系统收入（按售价分类）© CONTEXT

2026年TCT亚洲展可以说是反映上述市场趋势的晴雨表。

根据3D科学谷的市场观察，AI驱动的3D建模技术、模型内容生态的井喷式发展、入门级设备亲民的价格、设备易用性的持续升级，以及日益丰富的色彩选择，共同推动了“创作平权”。这让非专业用户也能轻松完成从创意到原创制造的完整闭环。这些因素的叠加，激发了普通消费者的参与热情，也将反过来促进入门级设备出货量的增长。

CONTEXT分析指出，工业级3D打印在2025年下半年重获增长动力。与以往不同的是，本轮增长并非源于市场炒作，而是得益于对关键垂直应用行业及战略增长领域的高度重视。这一趋势与3D科学谷在今年TCT亚洲展期间的观察一致。

举例来看，粉末床激光熔融（PBF-LB）设备厂商为满足终端用户在金属3D打印批量生产中提质增效的需求，纷纷推出可变光斑、光束整形等技术，以更低成本、更短时间打印出品质更优的零件。同时，厂商面向鞋模具、3C电子等垂直领域推出了专用机型，并针对垂直领域用户生产需求提供全流程增材制造解决方案。此外，基于定向能量沉积（DED）工艺的金属丝材增材制造技术，凭借显著的经济性优势，已成功切入民用工业领域，实现大尺寸金属零部件的批量生产。

CONTEXT分析还指出，由于需求持续向更低价格点迁移，中端和专业级细分市场仍面临挑战，但全球范围内工业级设备出货量的反弹，让人们看到了高端市场正在重新站稳脚跟的希望。

以下是CONTEXT近日公布的2025年第四季度全球3D打印设备出货量调研数据。

▲25年第四季度全球3D打印出货量（按售价分类）© CONTEXT

 25年Q4季度
     全球3D打印设备出货量

工业级系统：塑料与金属市场的复苏

2025年第四季度，全球工业级（售价>10万美元）系统出货量延续了下半年开始的复苏势头，实现良好增长。这种增长不仅限于金属打印机或中国市场，还包括全球范围内塑料打印机的出货量回升。虽然2025年全年出货量同比下降3%（连续第四年下降），但第四季度反弹使出货量同比增长12%。

• 塑料/聚合物：全球工业级塑料3D打印机第四季度出货量同比增长23%，主要得益于光固化设备出货量同比增长39%，其中驱动力来自Carbon和市场领导者联泰科技。2025年全年，塑料打印机出货量基本持平（增长1%）。
• 金属：2025年第四季度，工业级金属系统出货量增长5%，完全由金属粉末床熔融（PBF）设备出货量增长推动。受2025年西方市场并购混乱局面的显著影响，全球全年金属打印机（所有技术）出货量下降4%，其中金属粘结剂喷射和金属材料挤出技术受影响较大。
• 金属粉末床熔融：该子类别第四季度出货量同比增长24%。出货量份额领先的厂商包括中国供应商铂力特、易加三维、中瑞科技和华曙高科，而国际厂商EOS和尼康SLM解决方案在设备收入份额方面保持领先。长期占据塑料市场领导地位的联泰科技也成为了金属领域的重要增长动力，其表示鞋模市场需求强劲。

专业级与中端系统：应对下行压力

CONTEXT报告指出，这两个类别都持续感受到“拓竹效应”（Bambu effect），因为对材料挤出技术的需求正在向更低的价格点转移。

中端（2万至10万美元）：2025年第四季度全球出货量同比下降6%，全年下降12%。在这个技术多样化的细分市场中，全年出货量领先的厂商包括联泰科技、Stratasys、Formlabs和中瑞科技。虽然材料挤出子类别面临挑战，但中端粉末床熔融设备出货量有所增长，尤其是通过HP独特的升级策略。该价格区间还比其他细分市场更严重地受到市场整合的影响——由于2025年部分公司合并、被收购或退出该类别，导致同比数据受到显著影响。

专业级（2500至2万美元）：第四季度出货量收缩12%，全年下降15%，主要原因是材料挤出设备出货量大幅下滑。采用光固化技术的产品目前占据该价格类别的多数份额，占全球第四季度专业级产品出货量的71%。该类别领导者Formlabs占据了全年最高的市场份额（38%），其全球出货量较2024年实现良好增长。同时，其他技术模式下的低价产品也带来了新的市场热度，例如采用桌面连续纤维复合材料3D打印的“碳索者3号”，以及闪铸科技（Flashforge）的全彩3D打印机。

入门级系统：新的全球增长引擎

2025年第四季度，入门级3D打印机出货量激增47%，全年增长26%。这一领域的消费群体包括消费者、全球范围内的专业消费者、专业人士以及制造型打印农场。

中国在消费级3D打印领域的地位，与20世纪80年代日本在消费电子领域的地位相似。当时日本企业（如索尼、松下、东芝等）几乎包揽了消费电子的关键技术和成本突破，推出高性价比产品并迅速普及全球。与之类似，目前几乎所有的技术和价格创新都源自中国供应商，这些供应商占2025年全球出货量的90%以上。

拓竹（Bambu Lab）在第四季度占据了37%的市场份额，创想三维（Creality）、Elegoo和纵维立方（Anycubic）也位居前列。该细分市场正在走向财务成熟：创想三维即将进行首次公开募股（IPO），并且据传中国金融巨头对其他头部企业进行了数十亿美元的投资。先进的多色解决方案方面的创新仍然是强有力的催化剂，Snapmaker创纪录的众筹活动就是很好的证明。即将到来的人工智能创新——有望让家庭3D打印变得更加简单——也将推动未来的市场增长。

 展望

全球3D打印的长期前景依然强劲，尤其是随着技术从原型制作向批量制造迈进。短期来看，在美联储放松利率、中国国内市场持续走强以及全球航空航天领域增长势头的支持下，2026年所有关键价格细分市场都有望实现增长。预计2026年市场将出现新的技术和价格点解决方案，包括复合材料和全彩材料喷射技术，这将有助于专业级类别在来年实现出货量增长。

入门级市场有望在2026年实现最高的增长率，而工业级设备的出货量预计将实现接近两位数的同比增长。尽管专业级和中端市场来年的出货量增长前景较为温和，但预计这两个市场将在未来几年内恢复到以往的峰值水平。

**价格类别：

入门级：2500美元以下，专业级：2500至2万美元，中端：2万至10万美元，工业级：10万美元以上。

知之既深，行之则远。基于全球范围内精湛的制造业专家智囊网络，3D科学谷为业界提供全球视角的增材与智能制造深度观察。有关增材制造领域的更多分析，请关注3D科学谷发布的白皮书系列。

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