第五代（5G）网络通信系统主要工作在毫米波波段，可以提供数千兆比特的更高数据速率，是目前使用无线服务所无法实现的。毫米波相控阵天线有许多理想的特性，包括高增益、更高的传输速率和更短的延迟，可以在5G应用中发挥重要作用。

中国工程院院刊《Engineering》2022年第4期刊发美国中佛罗里达大学Raj Mittra 教授团队的《用于5G的毫米波宽角扫描天线》一文。文章回顾了现有的用于5G毫米波通信的低剖面、多极化、固定波束或波束扫描的高增益天线设计，并提出了无需高损耗移相器即可实现宽角度扫描的龙勃透镜天线设计。

文章提出了两种不同的天线系统，在毫米波范围内具有理想的2D扫描性能：第一种天线系统是龙勃透镜，该透镜由2D波导阵列或微带贴片天线阵列激励，以实现2D扫描能力；第二种天线系统是相控阵设计，该设计采用可切换的PIN二极管或变容二极管取代传统移相器，并将二极管插入波导中的辐射槽之间，从而为扫描提供所需的相移。此外，文章还讨论了几种通过修改传统阵列配置来提高阵列增益的方法，介绍了通过使用可重构的超表面类型的面板来实现1D和2D扫描的新技术。

在这项研究中，研究团队采用人工合成的电介质来制造透镜，并描述了两种可用于此目的的不同技术。第一种技术采用激光钻孔工艺（即机械钻孔），而第二种技术依赖于增材制造技术[即三维（3D）打印]。

 引言

最近人们对在Ka波段（即毫米波）运行的第五代（5G）网络通信技术颇有兴趣，该技术可以提供数千兆比特的更高数据速率，而这是目前使用无线服务所无法实现的。由于毫米波（mm-wave）相控阵天线存在许多理想的特性，包括高增益、更高的传输速率和更短的延迟，因此势必会在5G应用中发挥重要作用。最近，已经报道了一些针对5G应用的毫米波相控阵设计的研究。该相控阵配置通过减少干扰，实现基站与移动设备之间的高通信速率，为人口密集地区的用户提供服务。此外，有人认为波束切换对于解决未来毫米波5G应用的挑战至关重要，因为波束切换提供了高功率效率和宽角扫描覆盖的大信道容量。参考文献中提出了低剖面天线阵列设计，该设计在高频下具有良好的性能；然而，该设计只能使用机械手段在一个平面上扫描波束。

近年来，研究人员提出了利用基片集成波导、巴特勒矩阵、印刷脊隙波导（RGW），以及由脊隙波导巴特勒矩阵馈电的磁电偶极子天线阵列等结构实现的波束切换网络。参考文献中提出了一种一维（1D）波束扫描技术，通过利用机械旋转，该技术在增益、副瓣电平（SLL）等方面的性能随方位角的不同而变化。最近的一项研究有望成为固定波束和扫描阵列的一个良好的参考。

本文讨论了两种不同的扫描阵列设计策略，这两种策略都避免使用传统的移相器来实现波束扫描。这在毫米波范围内是一个非常重要的理想特点，因为传统的移相器存在损耗且价格昂贵。该问题的一个快速解决方案是使用一个包含射频（RF）放大器的有源移相器。虽然这种解决方案改善了损失问题，但不幸的是，该方案加剧了成本高的问题。此外，该方法使天线系统高度耗电，这显然是不可取的。这些扫描天线需要实现高增益，并在天线扫描视角范围内保持这种增益，所以本文基于此解决了上述设计问题。

本文首先介绍了开槽波导阵列的孔径天线，这些天线能够提供高增益、宽带宽、低剖面和相对简单的配置，因而被广泛用于高频应用。参考文献描述了可适用于目前应用的低剖面孔径天线。然而，这些天线在毫米波状态下的设计仍需改进。本文提出的两种类型的设计似乎显示出了超过传统设计（包括传统相控阵列、凸透镜或平透镜、罗特曼透镜、超表面反射阵列和带有巴特勒矩阵的阵列）的潜力。

 具有宽角扫描能力的阵列

本节提出了两种宽角扫描阵列设计，两种设计都通过使用馈电结构来实现方位角为-φ ~ +φ（其中φ是方位角）和仰角为+θ ~ -θ（其中θ是极角）的扫描范围，从而激励龙勃透镜；二者的扫描范围都很宽，为40°（仰角）~50°（方位角）。第一种设计采用类似鸽笼结构的平面波导阵列馈电。第二种设计采用带有开关电路的贴片阵列进行馈电，通过以光栅扫描的方式切换贴片馈电透镜的窄波束，实现大范围的信号覆盖。龙勃透镜天线在接收模式下的基本工ɛr）分布，如等式（1）所示；当透镜在接收模式下工作时，会将入射平面波聚焦在与入射侧相对的平面的点上。

式中，r是到透镜中心的距离；R是透镜的半径。

图1. 龙勃透镜的操作原理。r：距透镜中心的距离；R：透镜的半径；O：焦点。

通过仿真展示了11层龙勃透镜，其中透镜由其底部6 × 6的波导阵列馈电。该透镜的指定直径（2 × R）为63.5 mm，有10个内层（每层厚度为3 mm），最外层厚度为1.75 mm。不同层的介电常数可根据等式（1）计算。核心层的介电常数为2.0，最外层的介电常数为1.05。波束扫描是通过打开位于波导底部的“打开”和“关闭”馈源来完成的，一次打开一个，将波束指向所需的方向。

参考文献[30]表明，这种龙勃透镜设计在方位角和仰角方向的扫描角度最高可达72°，而且方向图几乎不会劣变，扫描损失相对较小。类似的设计如图2所示，其中使用的是5×5波导阵列。通过激励单波导实现的典型方向图如图3所示。

图2. 龙勃透镜设计。（a）等距视图；（b）俯视图。

图3. 当一个波导（波导13）被激励时，龙勃透镜天线的方向图。dBi：相对于各向同性天线的增益。

为了便于制造，在不影响性能的情况下需尽可能减少龙勃透镜的层数。为了实现这种设计，需要优化介电常数的分布，而不是像原来的11层情况那样，将连续的分布进行离散化。优化后的分布如表1中第一列所示。

表1　不同透镜层的单元尺寸属性

dB: decibel; |S21|: transmission coefficient; W: the width of air void; l: the width of dielectric column in unit cell.

表1列出的所需材料并非商用现货（COTS）。然而，采用人工合成的电介质来制造透镜，可以解决这个问题。下面描述了两种可用于此目的的不同技术。第一种技术采用激光钻孔工艺（即机械钻孔），而第二种技术依赖于增材制造技术[即三维（3D）打印]。

方法1：透镜设计的电介质中的激光切割孔。对于激光切割或机械钻孔，使用现成的电介质板和介质片上的钻孔来合成表1中规定的球壳的介电常数值。激光或计算机数控钻孔技术作为两种已经成熟的技术，均可用于此目的。采用孔片法制造的龙勃透镜由许多层组成，层数由介质片材料的厚度和透镜的直径决定。因为当沿着球体从赤道上升到极点时，孔型会随着层数的变化而变化，所以必须仔细确定孔型。由于对基于经典有效介质理论的堆叠孔盘的有效介电常数的估计不够准确，因此有必要对穿孔盘进行数值仿真，以确保穿孔盘能准确地仿真合成的人工介电环。

方法2：透镜的3D打印。合成人工电介质的另一种方案是使用3D打印技术。有关人工电介质设计的理论基础可以在参考文献中找到，此处不再赘述。

用于人工电介质设计的热塑性聚乳酸（PLA）的介电常数（ɛr）为2.72，PLA是一种非常常用的3D打印材料。该方法通过在COTS材料中插入空隙来修改介电常数，如表1所示。为了说明透镜的设计，选择一个周期为2 mm × 2 mm且由空隙和电介质组成的单元，如图4所示。所设计的单元及其所需的尺寸如表1所示。设计的单元有低于0.4 dB的插入损耗。

图4. 龙勃透镜的单元（不同的视图）。（a）俯视图；（b）透视图。

除了上面讨论的方法外，另一种设计龙勃透镜的方法是使用具有不同介电常数的介电材料，并按照龙勃透镜设计中所需的介电常数来制造，具体如表1第1列所示。6层透镜的直径为14.5 cm，天线的工作频率范围为24~28 GHz。仿真的|S11|（|S11|为反射系数大小）和透镜的实际增益分别如图5（a）、（b）所示。值得注意的是，这种设计的制造成本可能会很高，因为所需的介电常数必须通过混合不同的介电材料来实现。制造后透镜的质量为1.2 kg。

图5. 龙勃透镜的仿真响应。（a）|S11|；（b）实际增益。

图6（a）展示了具有开放式波导馈电的龙勃透镜的测量装置。图6（b）、（c）分别展示了在φ = 0°平面和φ = 90°平面时，透镜在26 GHz下的归一化方向图。透镜在26 GHz下的仿真增益为30.7 dBi（其中dBi表示相对于各向同性天线的增益），而测量的增益为29.2 dBi。研究还发现，透镜在边射面提供了29.2 dBi的稳定增益，即使在宽角扫描下，增益也保持在这个水平；也就是说，扫描损失达到了最小，这是龙勃透镜的一个重要优势。

图6. 直径为14.5 cm的6层龙勃透镜天线的测量设置和方向图。（a）测量设置；（b）φ = 0°平面；（c）φ = 90°平面。

为了降低成本和简化制造工艺，采用PLA填充法设计了直径为14.5 cm的透镜。透镜的最外层（第6层）没有采用3D打印技术，相反，使用了介电常数为1.15的泡沫材料。然而，内部的5层都是3D打印的。3D打印透镜（内部5层）如图7所示。

图7. 3D打印的龙勃透镜。

如图10所示，本文设计了一个5 × 5共形贴片阵列（图8、图9），为龙勃透镜馈电，以验证其扫描性能。阵列相邻元素之间的边缘分离距离为1 mm。将共形阵列（图9）放置在龙勃透镜的表面上进行激励，如图10所示。在24~28 GHz的整个频段内，反射系数和隔离系数均优于10 dB。波束扫描是通过切换透镜的馈电元件（即贴片）来完成的，一次一个，以便将波束指向所需的方向。φ = 90°平面的二维（2D）仿真辐射图如图11所示。在φ = 0°平面的2D仿真方向图中也观察到类似的行为，如图12所示。图11和图12展示了使用特定端口（端口0至端口8）时的波束扫描性能。需要注意的是，最大扫描角度为±12°（因为阵列的尺寸相对较小）。通过增加馈电阵列的大小，可以实现更大的扫描范围。

图8. 带有双极化馈电的单贴片天线元件（所有尺寸均以 mm为单位）。（a）俯视图；（b）底视图。

图9. 5 × 5共形数组。（a）底视图；（b）俯视图。

图10. 5 × 5共形阵列激励龙勃透镜。（a）俯视图；（b）主视图。

图11. φ = 90°时的2D仿真方向图。（a）对不同有源馈电元件的增益响应；（b）不同有源馈电元件的位置。

虽然3D打印方法通用性强，但由于需要将制造公差控制在1 mm的分数范围内，因此保持透镜构件的精度仍具有挑战性，如图6所示。需重新考虑上述的方法1，通过对ɛr为2.47的纯蓝色材料片进行堆叠和钻孔，将其人工合成为透镜所需的介电材料，如表1所示。图13（a）展示了没有最外层壳的球形透镜，该透镜使用了一种“真实的”材料，即一种介电常数接近1.15的泡沫型材料。图13（b）、（c）展示了两个不同的圆盘及其孔型，其中第一个圆盘在赤道处，而第二个圆盘则更靠近极点。总共需要90个“孔洞型”（holey）圆盘来形成球体，而球体没有最外层的壳。

图12. φ = 0°时的2D仿真方向图。（a）对不同有源馈电元件的增益响应；（b）不同有源馈电元件的位置。

图13. 替代透镜设计。（a）不同圆盘的位置。hn：第n个圆盘高度；n：圆盘数；Diskn：第n个圆盘。（b）透镜中心附近的圆盘平面。（c）透镜最末端的圆盘。

孔径阵列在理想工作频率下的2D扫描波束并不是5G孔径阵列设计所面临的最后一个挑战，因为可能还需要多极化。大多数基于波导的天线阵列沿期望的频率范围存在线性极化。天线阵列的圆极化对网络通信应用非常重要，下一节将介绍通过电磁波的线性和双线性极化实现圆极化的步骤。

 基片集成波导（SIW）中开槽阵列的波束扫描

（一）使用电子开关移相器对基片集成波导阵列进行波束扫描

对于5G通信系统，近年来研究人员已经提出了大量的波束赋形技术，以应对在试图取代传统移相器时遇到的挑战（当与有源电路结合以减轻损耗问题时，传统移相器既昂贵又耗电）。本文提出了一种新的技术，通过使用电子开关电路修改两个连续辐射元件之间的电路径长度来实现所期望的相移。通过在辐射元件之间引入导轨的弯曲部分，并通过使用PIN二极管或变容二极管切换通道的“开”或“关”来修改这些部分的有效长度，从而在SIW中实现移相器的功能。

本文提出了两种不同的方法来实现所期望的相移。第一种方法是通过改变弯曲部分中通道的位置和数量来改变通过该部分的波路（图14和图15）；第二种方法是通过激活或停用放置在弯曲部分中的PIN二极管来改变通过这部分的路径长度。图16展示了控制开关机构的PIN二极管（MA4AGFCP910, MACOM, USA）的等效电路。图14展示了辐射元件的尺寸。连续两个槽之间的分离距离[图14中的b ]为6 mm（接近半波长），而槽的长度和宽度[图14中的c、e ]分别为2.88 mm和0.5 mm。槽的形状不同于传统的矩形或圆形，且在优化后能够在工作频率范围内使反射系数（S11）保持在-10 dB以下。

图14. 辐射元件的形状。b = 6 mm；c = 2.88 mm；e = 0.5 mm。b：两个连续槽之间的间隔距离；c：槽长度；e：槽宽度。

图15. 本文提出的开槽SIW弯曲阵列。（a）一个移相器示例；（b）一个SIW弯曲部分，有色开关表示根据所需的相移“打开”或“关闭”。

图16. 本文提出的开槽SIW弯曲阵列。（a）一个包含所有开关的SIW弯曲部分；（b）一个PIN二极管。R：电阻，L：电感；C：电容。

图17展示了不同移相器配置下激励输入端口的反射系数，该设计是为了确保无论在何种相移水平下，阵列的S11在期望的频率范围内始终小于-10 dB。图18展示了弯曲SIW（CSIW）移相器的扫描能力。从图中可以看出，7种不同的移相器的仿真增益在9.5~11.1 dB之间变化，在纵向平面上可实现最高104°的波束扫描。

图17. 所有移相器的反射系数。

图18. 插入弯曲SIW中的移相器的扫描性能。

（二）使用金属机翼增强增益

接下来将研究如何提高前一节中提出的CSIW扫描阵列的增益。如图19所示，在上述阵列配置的两侧增加两个金属机翼。目标是增加阵列在横切平面上的有效口径，从而缩小该平面上的波束，同时增加阵列的增益。图20展示了阵列的几何形状，其中在阵列的两端分别增加了两个机翼，以进一步提高性能。表2提供了带翼阵列设计的相关尺寸，以及该阵列实现的增益增强的结果。

图19. 带有两个金属材质机翼的CSIW。

图20. 带有4个金属机翼的CSIW。（a）透视图；（b）俯视图。

表2　在26 GHz下增益的变化

 使用倾斜面板进行宽角波束扫描

（一）横向平面上的波束扫描

在第2节中，介绍了一些基于SIW的阵列设计，其中采用可切换的移相器，可以控制阵列主波束在纵向平面上的倾斜角度。本节将研究在横平面上扫描波束的方法。随后提出一个新的方案来实现这一目标。在图21所示的方案中，可以通过改变面板的角度来扫描波束。此外，通过倾斜面板来改变主瓣的方向。图22展示了该方案在26 GHz的工作频率下的扫描性能。由此观察到，在几乎没有方向图劣变或扫描损失的情况下，可以实现超过120°的扫描范围。作为所提方案的基础，虽然波束扫描的原理相对简单，但真正的挑战在于要设计一个面板，使其倾斜角度可以通过电子方式而非机械方式改变，从而达到理想的波束扫描速度，并且这个速度应该以毫秒甚至微秒计，而不是秒。目前，人们正在研究几种不同的方案，包括可重构的超表面和可重构的反射阵列。对于可接受相对较慢切换速度的应用，使用液态金属是一个有吸引力的替代方案。

图21. 使用一个倾斜面板进行的2D波束扫描。

图22. 使用面板倾斜度来扫描横向平面上的性能。

（二）纵向平面上的波束扫描

对于纵向扫描，之前讨论过带移相器的弯曲SIW，其由电子开关通道组成。为了在横向平面上进行扫描，可以使用位于阵列上方的可重构倾斜面板，如图21所示。同样也可以使用类似甚至是相同的面板在纵向平面上进行扫描，如图23所示；尽管灵活性不如插入在SIW导轨中的移相器所提供的灵活性。

图23. 具有两个金属机翼和一个倾斜面板的弯曲SIW阵列天线的侧视图。

 使用开槽安装平台的开槽波导阵列的增益增强方法

（一）带凹槽金属翼结构的改进的开槽波导天线阵列（SWAA）

本节提出了一种通过修改安装阵列的平台来提高SWAA增益的新技术。该技术基于一份最近发表的文献，其中作者首先设计了一个传统的开槽波导，然后在阵列的两侧添加凹槽结构，以扩大阵列的有效辐射孔径，从而提高增益。

接下来，探讨了将增益进一步提高到30 dB水平的可能性，这在这类天线阵列的某些应用（如基站天线元件）中是可取的。将凹槽的数量从27个增加到41个，如图24所示，并将阵列的长度延长124 mm，以适应槽数的增加。虽然这种修改将增益提高到29 dB的水平（图25），但并没有完全达到30 dB的增益目标。

图24. 一个带有金属凹槽结构的SWAA原型。

图25. 带有凹槽的扩展SWAA在26 GHz的方向图。（a）H平面；（b）E平面。

为了进一步提高增益，下一步通过折叠原始阵列两侧的扩展部分来修改图24中阵列的几何形状，如图26所示。这种修改不仅将天线的面积减少为原来的1/2，而且还将增益提高到30 dB的预期目标，如图27的方向图所示。

图26. 拥有金属凹槽结构和机翼的改进SWAA。

图27. 改进的凹槽SWAA在26 GHz下的方向图。（a）H平面；（b）E平面。这里E平面和H平面是线性极化天线的参考平面。

表3总结了原始SWAA和两个修改版本的尺寸和性能特征，即增益和SLL。

表3　在26 GHz下增益的变化

（二）使用倾斜的面板对带凹槽的开槽波导天线阵列进行波束扫描

最后，转向前一节中描述的设计阵列的扫描问题。与第3节中描述的弯曲SIW阵列的情况相比，再次选择倾斜面板的方法进行扫描（如第4节所述），而不是使用复杂、有损耗且难以在辐射元件之间插入的移相器。如前所述，根据所期望的扫描速度，可以通过使用可重构的超表面或液态金属来制造这些面板。扫描阵列的几何形状如图28所示，面板的倾斜角度的方向图如图29所示。方向图表明，可以实现一个广泛的扫描范围，且几乎没有方向图劣变或扫描损失。此外，面板角度的变化对阻抗匹配没有显著影响。倾斜角度可以机械地改变或通过使用包含加载变容二极管的超表面的可重构面板来改变。

图28. 一个拥有机翼和一个用来扫描的倾斜面板的改进凹槽SWAA。

图29. 具有倾斜面板的改进凹槽SWAA在26 GHz下的方向图。（a）H平面；（b）E平面。

 结论

本文综述了用于固定波束和扫描应用的几种不同的阵列天线设计。简要讨论了一些传统的阵列设计，与其他高增益天线（如反射面、反射阵列以及传统或平面梯度折射率透镜）相比，这些阵列可以实现的剖面相对较低。接下来，描述了一些新的设计概念，这些概念不使用既有损耗又昂贵的传统移相器，也能提供波束扫描能力。本文提出的方法是用插入在阵列元件之间的可切换通道取代传统的铁氧体型移相器，或者使用可重构的超表面面板进行扫描，并且这些方法几乎没有扫描损失。本文还提出了一种龙勃透镜设计，其中包括用于2D扫描的一种包含微带贴片天线的阵列馈电，其扫描性能普遍优于现有的相控阵设计，但该设计需要一种具有可切换元件的阵列馈电类型来扫描波束。

最后，5G应用中高增益、低剖面、极化多样、固定波束和扫描天线的设计是一个非常活跃的研发领域，希望本文能够引起研究人员对这一领域产生更深的兴趣，以应对已经确定的挑战。

注：本文内容呈现略有调整，若需可查看原文

原文信息：

Raj Mittra, Abdelkhalek Nasri, Ravi Kumar Arya.Wide-Angle Scanning Antennas for Millimeter-Wave 5G Applications [J].Engineering,2022,11(4):60-73.

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根据热管理材料的市场研究，高性能电子产品机身越来越薄，电子元器件体积不断缩小，其功率密度却快速增加，手机产生热量的部件主要是 CPU、电池、主板等，散热问题成为重要问题。5G 手机射频前端升级带来天线数量增加，传输速度提高增加散热需求；智能机机执行高效能耗电的功能和应用时 SoC 将会发出大量热量，增加散热需求。目前市场上兴起手机散热的方案有石墨片、石墨烯、均温板、热管等。热管/均温板散热方案导热系数高于其他方案，导热效率优势突出。同时热管/均温板使用寿命长，均温效果优于其他散热方案。华为、小米等 5G 手机均开始采用热管/均温板散热方案，预计 2022 年 5G手机带来散热空间 31 亿元。无线充电、OLED 发展也会增加散热需求。

本期，3D科学谷与谷友一起来洞悉3D打印在散热中的应用。

© 3D科学谷《3D打印热交换器白皮书》

 挑战带来机遇

根据热管理材料的市场研究，消费电子在实现智能化的同时逐步向轻薄化、高性能和多功能方向发展。智能手机轻薄化和便携化的设计要求内部组件散热性和可靠性更好。电子产品的性能越来越强大，而集成度和组装密度不断提高，导致其工作功耗和发热量的急剧增大。据统计，电子元器件因热量集中引起的材料失效占总失效率的 65%-80%，热管理技术是电子产品考虑的关键因素。

5G 时代的高速度和低延迟给我们带来更佳的体验感，但是对于电子设备而言功耗会增加，发热量也随着上升。消费电子的导热和散热能力的强弱成为产品稳定立足的关键技术之一。另一方面，5G 时代电子设备上集成的功能逐渐增加并且复杂化，以及设备本身的体积逐渐缩小，对电子设备的热管理技术提出了更高的要求。解决消费电子的散热问题成为 5G时代电子设备的难点和重点之一。

均温板钎焊技术成品率不高。均温板在制造过程中总共有三处需要焊接，即上下板的焊接、充注管与腔体的焊接以及充注管封口。均温板上下板的焊接，其本质就是两块纯铜板接触面间的焊接，采用传统钎焊的方式。

均温板拆解图© COFAN官网

钎焊是利用低于铜质均温板熔点的钎料，和均温板一同放到钎焊炉内，利用液态钎料填充上下均温板间的空隙，冷却后上下板即焊接在一起。钎焊技术的最大缺点是成品率不高。目前扩散焊工艺受到关注，扩散焊是一种在真空或者保护气体的环境下，将均温板上下板紧密结合，并对均温板焊件施加一定的压力，放到真空焊接炉内，在一定温度下保持一定时间后，使焊接接触面间的原子充分相互扩散，从而达到紧密连接的目的。

《案例洞悉工程师怎样通过3D 打印技术将换热器性能提高 20倍》

根据3D科学谷的市场了解，在热交换器和散热器领域，AM -增材制造的优势在于能够将热交换器芯和歧管作为单个整体部件生产。传统上生产热交换器的方法是制造单独的翅片或板并将它们粘合或焊接在一起。这是一种手动技术，如果任何这些钎焊接头之间出现故障，都可能导致热交换器出现故障。因此，3D打印所实现的在单个制造过程中生产所有内部结构是有利的。

 助力小型化与集成化

我们通常提到的散热器是一种用于冷却电子元件的热交换器。由于其制造简单，成本低，尺寸小和散热可靠而被广泛使用。在过去的几十年中，在结合微型和纳米技术发展的电子设备的小型化方面已经付出了很多努力。因此，电子学的散热技术和增强散热片的热性能变得越来越重要。

根据3D科学谷发布的上篇-《3D打印与换热器及散热器应用2.0》下篇-《3D打印与换热器及散热器应用2.0》，3D打印在推动散热器结构复杂化方面将扮演重要的角色,3D打印用于散热器或热交换器的制造满足了产品趋向紧凑型、高效性、模块化、多材料的发展趋势，特别是用于异形、结构一体化、薄壁、薄型翅片、微通道、十分复杂的形状、点阵结构等加工，3D打印具有传统制造技术不具备的优势。

© nTopology

根据3D科学谷的了解，可以通过修改空间或流体域的特性来增强散热器的散热性能。电子系统的小型化给设计在有限空间内运行的高效系统带来了额外的挑战。增强热传递的有效方法是修改几何形状，而3D打印-增材制造成就产品复杂性的这一特点为散热器的优化设计打开了新空间。

3D打印可以实现：

- 增强从电子元件的传热；

- 在不影响传热效率的情况下减小散热器的尺寸；

- 通过在设计中加入仿生技术来增强散热效果；

- 设计优化

传热系数与表面粗糙度相关，当表面粗糙时，对流传热系数较高。一条思路是通过关注于增加的表面积和表面粗糙度，以改进散热器的设计。

 铜与3D打印散热器

根据ACAM亚琛增材制造中心在2021年formnext深圳展会上关于《增材制造技术“深潜”-前沿发展趋势》的分享，3D打印-增材制造的发展趋势朝向多维度的深化层面，面向量产应用，向应用端深度延伸走向产业化的一条发展路径是新材料与新制造工艺的结合。

3D打印-增材制造的铜组件特别适合于对热交换和导电性能要求高的组件的制造。由于铜的导热性和反射率非常高，这使得铜金属特备是纯铜难以通过常规 3D 打印有效成型，铜在室温下对近红外光的吸收率仅为 5%，这意味着加工窗口十分的窄，很难找到完美的参数，加工效率也非常慢，制件无论是力学性能还是导电率都受到很大的限制。另外，95% 的能量反射对于设备本身的伤害也是巨大的，铜对绿色激光的吸收率很高，接近 40%，足足是近红外激光的8倍，好的吸收率意味着比较宽的加工窗口，制件力学性能和电导率都大大提升，反射率的减少可以使得加工过程更加稳定而且高效。

根据3D科学谷的市场了解，德国通快的 TruPrint 1000 绿光版采用指定铜含量大于 99.9% 的高导电纯铜ETP（EN CW004A），能够实现 100% IACS 的电导率和远低于 0.5% 的孔隙率。与红外激光的 3D 打印设备相比，使用 TruPrint 1000 绿光版能够以更大的工艺窗口、更高的生产率制造例如 CuCr1Zr 铬锆铜等铜合金零件。

另一个案例是关于EOS在铜3D打印散热器方面的应用。当分隔两种介质（例如水和空气）的壁厚足够薄时，热导率可以忽略不计。这意味着，可以创建具有铜基换热器性能的铝制换热器。对于其他属性的应用，例如当耐腐蚀性是最重要的考虑因素时，可以选择钛或不锈钢材料，其性能与铜热交换器相似。

© EOS

与传统的增材制造相比，拿EOS的一个经典案例来说，现在可以生产更薄 30-40% 的水/气密壁厚，从而显着提高表面积与体积比。简单来说，3D打印使得可以在更小的体积中进行更多的热交换，这非常像狗的舌头发挥的强大的散热作用。

对于换热器来说，确保性能满足要求并且避免泄漏是至关重要的。在EOS的案例中，在参数开发过程中，EOS使用压降以及浸入水中测试，以实现尽可能薄的壁 – 同时气密。根据3D科学谷的了解，为了生成可靠的测试方法，开发人员设计了一个特定的测试结构，由 21 个直径为 2.5 毫米、壁厚不同的空心销组成。由于这些压力测试销的设计壁厚为 0.2 毫米，非常易碎，因此设计了一个环绕的保护笼，以防止在测试准备期间对销造成任何损坏。

更多内容，请参考3D科学谷发布的《铜金属3D打印白皮书第二版》

 微型散热器

在电子器件散热方面，来自德国亚琛的IQ-evolution公司，则是开发了与PCB集成在一起的散热结构(inboard cooler)，展示出借助3D打印可以获得的令人惊叹的创新潜力。

如果只有很小的空间可用来散发功率半导体的热量损失，那么这正是亚琛的IQ-evolution公司开发的微型冷却器的用途。

自2006年以来，来自德国亚琛（Aachen）的IQ-evolution公司通过PBF激光粉末床融化工艺（简称LPBF0也称为选区激光熔化）来加工微型冷却器。通过激光束在粉末床上一层一层地形成内部复杂结构，从而创建非常复杂的组件，而无需使用其他模具。

将IQ Big 53冷却器拧到两个Semitop模块上（双层包装的尺寸：60 mm x 55 mm x 24 mm（HxWxD）），重量约为100克。©亚琛 IQ-evolution

3D打印的不锈钢散热器早已进入电子开发实验室，根据3D科学谷的深度了解，在冷却性能和冷却组件的功率输出方面，所有最先进的SiC组件（由碳化硅制成的功率半导体）应用领域，都获得了令人印象深刻的结果。这些SiC元件能够以97％到99％的效率传输非常高的功率。产生的热量损失的可靠散逸决定了功率电子设备的性能。

除了使用主动散热元件外，被动元件最近也成为亚琛的关注焦点。在这里，例如对于大电流线圈，对冷却的需求也在增加。通过3D打印可以提供合适的解决方案，例如厚度为0.8毫米的薄壁，使得总有用于冷却插件的空间。

通过这种散热器也可以可靠地并且以节省空间的方式实现用于车辆传感器数据的图形处理的芯片的冷却。通常即使不显着改变封闭外壳也是如此。

根据3D科学谷的了解，亚琛正在研究的另一个解决方案是电源导轨冷却，母线以高电流连接功率电子设备中的组件。在此，必须有效地消除导体内部以及接触点处的电阻所产生的多余热量。亚琛目前通过3D打印技术为这个应用领域开发合适的解决方案。

更多内容，请参考3D科学谷发布的上篇-《3D打印与换热器及散热器应用》下篇-《3D打印与换热器及散热器应用》。

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© 华为

测试床和试验

从概念到实操、从研究实验室到商业市场，基于5G的与制造业相关的技术都需要基于整个生态系统的紧密协作，对测试平台/跟踪活动进行充分的验证。因此，来自不同行业的参与者必须开发新的知识库，例如，通过通用测试床和扩展的现场试验。

 ABB基于5G的工业机器人测试平台

ABB与爱立信合作，作为欧盟5G-SMART项目的一部分，在瑞典Kista的爱立信智能工厂建立了5G测试平台，以探讨5G如何改善制造业生产，该平台重点关注机器人技术。根据3D科学谷的了解，瑞典Kista测试平台的主要目的是研究和验证生产用例，其中用于控制工业机器人的软件已从机器人本身重新定位到边缘云平台，并通过5G连接到机器人。

根据3D科学谷的了解，其他需要验证的功能是边缘云中用于对象识别和定位的机器图像处理，边缘云中机器人状态的存储以及基于增强现实的车间操作员的支持。

 博世半导体工厂的5G-SMART测试平台

通过在罗伊特林根的博世半导体生产工厂建立和运营5G测试平台，共同验证5G技术及其在工业自动化中的用例。该测试平台包括一个独立的，非公共的5G室内网络实施方案，覆盖了8000平方米的工业生产车间。测试台的目的是演示5G如何在实际生产环境中支持工厂自动化和内部物流。这可以通过在工厂车间中开发和测试用例（例如启用5G的云控制自动导引车（AGV）和基于5G的工业以太网）来实现。

 华为慕尼黑基于测试平台的5G智能制造和工业AI服务

华为针对基于5G的智能制造和工业AI服务的测试环境旨在加快5G单机版、5G移动专用网的提供。测试平台的目的是在考虑到5G标准的下一个版本的情况下，在未来三年内为联网的智能工厂和可扩展的AI服务开发和验证新颖的解决方案。3D科学谷了解到该环境包括以下用例的验证和性能度量活动：

• 带有AI Machine Vision云处理功能的联网AGV（无人驾驶运输系统），用于质量控制
• 通过无线监控进行预测性维护
• 机器检查无线自动化模块的安全性

该测试平台将分析网络和云边缘智能需求，以实现在工厂现场的轻松复制。由于它是华为在慕尼黑的OpenLab设施的一部分，因此测试环境使用了华为的5G独立网络，因此可以模拟工业环境中实际的5G MPN条件。它在未来的3GPP版本中是面向未来的，并支持网络切片，TSN，URLLC等。

从测试台获得的知识将与5G ACIA成员以及所有感兴趣的5G生态系统利益相关方共享，华为测试平台还可以将基于华为5G的AI功能整合到欧洲倡议的GAIA-X中，该倡议旨在建立云和数据服务基础架构的统一生态系统。

 亚琛欧洲5G工业园区测试平台

亚琛欧洲5G工业园区测试平台包括5G室内和室外解决方案，该解决方案延伸到亚琛Fraunhofer IPT工业生产车间。测试平台合作伙伴Fraunhofer IPT，爱立信，u-blox和Marposs正在开发和验证用于工件和机器监控的多传感器平台以及用于监控切削刀具状况的声发射传感器系统。另外，各种数据源通过新型同步设备进行同步，以将数据合并为数字孪生。该试验台是欧盟项目5G-SMART的一部分。

© 欧洲5G工业园

根据3D科学谷的市场了解，欧洲5G工业园区于2020年5月12日启动了5G网络，通过将近1平方公里的面积，19根5G天线和每秒10G比特的带宽，德国亚琛园区运行着欧洲最大的5G研究网络。

© Fraunhofer futureAM未来增材制造

亚琛5G网络覆盖亚琛研究园区一平方公里的区域。此外，在参与项目合作的机房中，室内近7000平方米，代表了生产技术激光制造、机加工、3D打印等等所有领域。这些设施配备了最先进的IT和生产系统，因此提供了独特的基础架构，在这里研究合作伙伴一起共同测试单个5G应用程序。

5G的革新价值

5G为制造业带来的革新价值究竟是什么？说到底是Networked, Adaptive Production-网络化自适应生产。

自适应生产：通过云端发出指令，进行加工过程中的自适应调整，实现真正意义上的自适应制造模式的工业4.0。▲来源：Fraunhofer IPT

不过尽管人们对5G在生产中打开各种可能性充满了热情，但并非是所有的工厂都适合马上切换成5G工厂，这其中需要评估现有数据是否有必要通过5G传输，以及通过5G进行自适应生产带来的效益提升是否明显，是否值得投资。在这方面，5G联盟ACIA确认的国际上四个针对工业5G的测试床成为引入5G技术可行性验证的有力工具。

而为了使生产复杂和个性化产品的价值链比以前更加灵活和高效，欧洲5G工业园成立了ICNAP（网络化自适应生产国际中心），以亚琛弗劳恩霍夫生产技术研究所IPT，亚琛弗劳恩霍夫激光技术研究所ILT以及分子生物学和应用生态学IME的三个研究所为中心，通过与其他专家合作，以找出信息技术中哪些新解决方案可以真正过渡到工业4.0自适应生产的真实应用场景。目前，ICNAP自适应生产国际中心开发了部分基于5G的工业4.0应用案例研究。

 1 数字孪生

l 产品生命周期中的数字孪生

每个产品的所有生产和传感器数据都分别保存在数字孪生体中，因此包含了完整的生产历史，这里的挑战是为每个记录的数据记录添加明确的位置和时间参考，以便可以正确分配各种传感器数据，例如车间温度，机器振动或设置的过程参数。在发生损坏的情况下，可以追溯加工过程中错误发生的具体信息。目前在如下两个具体应用案例应用5G环境：

- 涡轮零件的批量生产

通过使用实时制造数据，在涡轮机零件的批量生产中应实现更经济的过程链，数据通过标准化接口收集，并且在整个过程链中都可用，以进行仿真和记录。

- 燃气轮机叶片的制造和维修

对于燃气轮机叶片的制造和维修，使用特定应用检查了虚拟计划工具，例如用于增材和减法制造和维修过程（例如铣削和激光金属沉积金属3D打印技术（LMD））的过程仿真和过程链重新配置。通过在过程中详细记录实际数据，可以通过优化的计划工具使数据一致性并确保计划的透明性。

由于燃气轮机的叶轮是使用高温合金精密铸造而成的，叶轮的制造周期长达数月之久，并且花费不菲，从而导致燃气轮机产品的测试周期过长。为了改善这一状况，西门子与德国Fraunhofer激光技术研究所合作，通过选择性激光熔化（SLM） 3D打印技术优化燃气轮机叶片的制造工艺，实现快速制造。

SLM 3D打印技术虽然相比传统工艺更适合承担复杂零部件的制造，但是进行3D打印时需要添加内部的支撑结构。支撑结构的存在为打印之后的后续处理工作增加了难度。为了尽量在3D打印时减少支撑构，Fraunhofer ILT激光技术研究所 采用了模块化的叶片设计思路，将叶片的两个部分分别进行3D打印，完成之后再进行焊接。

经Fraunhofer ILT激光技术研究所改进后的工艺链完成了带复杂冷却结构的叶片制造任务，并且提高了表面质量。西门子公司在导向叶片完成3D打印之后进行了精密测量、精加工以及高温焊接工作。在双方合作下制造的功能性叶片经过了大量的测试，设计工程师在测试中获得了大量数据。

涡轮机叶片模块化设计和制造思路为其他复杂零部件的制造提供了可借鉴的经验，也为连接精密铸造的零部件与SLM 3D打印的零部件提供了可能性。同时，对于目前金属3D打印设备无法完成的大型复杂零部件，也可以从模块化设计和制造的思路中得到一定启示。

 2 自适应

l 自适应过程链的可预测性

基于模型的仿真可以为制造的决策过程和产品优化提供重要信息。软件可以识别并考虑到制造过程中的紧急情况，基于5G，即使在实际制造第一个组件之前，过程计划者也可以实现高度的优化。真实数据与相关模拟的不断比较有助于不断改进模型，从而最终改善产品的质量和性能。

▲来源：Fraunhofer IPT

目前基于5G，进行的两大具典型性的研究如下：

- 模具制造中的预测过程链设计

模具制造的不同过程链构成了评估过程持续时间、组件质量和制造成本的基础。通过在此基础上使流程链计划适应不同的制造条件，可以更好地预测制造结果。

- 电池模块的灵活设计和生产

在电池模块的自适应生产中，考虑了给定的限制，例如安装空间、重量和电气特性（例如能量和功率）。激光束焊接被用作连接器元件的制造u过程中，在过程中获得的信息和数据在早期就被纳入电池模块的设计中。集成的技术和配置应用程序为用户提供系统和生产设计-所有这些都可以基于5G的数字方式来实现。

 3 大数据

l  复杂生产环境中的大数据分析

对产品质量有很高要求的复杂制造过程将从对所有出现的数据的精确了解中特别受益，因为这可以得出有关影响因素的结论。通过分析大量数据，可以将信息转换为可预测的模型，通过该模型可以将过程设置在最佳范围内。以使其安全地处于规格限制之内，并同时保证高产量。

▲来源：Fraunhofer IPT

生物制药生产过程特别适合测试大数据分析的技术可能性。ICNAP开发的高度灵活且适应性强的分析工具和模型可以轻松地转移到变化的生产条件的许多其他应用领域，例如在制药、化妆品或农业等行业的加工业中。但是，在经典的离散制造中，其中会生成大量的数据（通常是非常异构的数据），可以使用智能分析方法在早期阶段识别错误的来源，甚至可以通过预测模型方法避免错误。

 4 边缘云

l  边缘云-网络化自适应生产

 ▲来源：Fraunhofer IPT

ICNAP的核心是“智能制造网络”，在该网络中，机器、生产系统、数据库和模拟系统是相互通信的，并在云中提供其数据和服务。除了常见的可商购的云体系结构之外，Fraunhofer为生产应用开发的独立安全的云系统“ Virtual Fort Knox”。通过移动设备连接到流程，并且可以直接与所有子系统交互，控制它们或查询数据。

▲来源：Fraunhofer IPT

利用这样的分散和模块化系统，可以快速、经济高效地计划、执行、监视和配置制造过程和过程链。这种网络创建了适用于个性化生产的适应性系统-从设计到回收。

亚琛Fraunhofer的三个研究所（Fraunhofer IPT、ILT、IME)对试点生产线中各个流程和流程链的技术有全面的了解，从而可以几乎完整地虚拟表示整个生产链中各个流程和流程的状态。此数字孪生会为智能制造网络中的每个组件单独保存，因此可用于所有系统。

 5 数据结构

l  数据传输与合规

ICNAP的目的是使用适当的数据体系结构，大数据工具和云服务将所有过程和处理步骤详细而全面转换为适当的技术应用程序。基于ICNAP自适应生产的开发目标，为此欧洲5G工业园在如下领域开展了针对性的研究工作：

• 智能传感器硬件，用于通过5G进行数据预处理和无线电传输
• 用于传感器控制和评估记录数据的软件
• 基于移动的跟踪功能，用于识别组件并自动分配适当的加工过程和物流数据
• 统一的通信协议，用于数据传输以及传感器和其他组件的耦合，从而快速，简单地扩展整个系统
• 可视化界面，用于智能设备和其他终端设备
• 智能传感器云作为数据处理，分析和传输到其他系统的基础架构

总体来说，欧洲5G工业园与ICNAP所开展的工作将自适应生产与5G海量高密度数据的传输能力实现了有力结合，其核心关键词包括：智能无线感应器、数据传输与合规、边缘云计算、加工过程干涉、数字孪生体技术。

通过边缘云技术将数据实现双向传输，一个方向传输到实际加工场景中进行加工过程干涉，另外一个方面传输到数字孪生体系统中，使得数字孪生体实现更为精准的过程预测。

此外，欧洲5G工业园的Augmented 5G项目旨在将远程支持、数字组装和基于工作流的流程支持与5G功能连接起来。这些操作端口可以在增强现实中创建，目的是使任务指令更好地沉浸在真实制造环境中，并允许用户在过程中进行交互。通过5G进行通信的可实现性和高带宽，可以实现实现更好的AR内容质量以及与机器的交互性。

 6 增材与减材结合

l ACAM为增材制造导航

在3D打印方面，通过位于欧洲5G园区的亚琛增材制造中心(ACAM)，连接增材制造研发领域的中坚力量，通过正向创新赋能价值创造，在全球范围内为制造企业提供欧洲领先科研机构多年来积累的增材制造专业技术，并通过社区、联合研发、以及专业教育服务，帮助企业应对增材制造技术在应用中的挑战。

在基于选区熔化的金属3D打印方面，ACAM的研发成员Fraunhofer IPT的“高性能加工”部门的“ IDEA-数字工程和增材制造的工业化”研究项目的是使基于粉末床的激光熔化工艺适合批量生产。为了解决用于增材制造的部件的制造过程仍然非常耗时且昂贵的痛点，针对当前各个加工过程步骤在很大程度上彼此隔离并且涉及大量的人工干预。因此，将增材制造中的工艺步骤联系起来，具有节省时间和降低制造成本的巨大潜力。Fraunhofer IPT的“高性能加工”部门通过整个生产线的数字双胞胎，通过过程仿真，目的将制造过程的产品成本以及开发和生产时间将减少约50％。最重要的是，通过有效地耦合硬件和软件激发过程巨大的潜力。

ACAM亚琛增材制造中心

l 文章来源：3D科学谷内容团队

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2021年4月13日-15日，安世亚太将推出三期增材制造仿真线上专题讲座。由安世亚太富有多年经验的增材制造仿真专家带您了解增材制造设计（DfAM）的要点、5G微基站散热器设计优化的流程，以及如何进行SLM熔池仿真分析，如何建立进行气雾化制粉工艺仿真，进行旋转电极制粉机理仿真等方面的专业仿真知识。

©安世亚太

仿真驱动设计

 第1讲：基于SLM工艺的熔池仿真分析

选区激光熔化（SLM）工艺在增材制造过程中以激光作为能量源熔化粉末形成熔池，且熔池内的金属会产生流动，随着激光的移开，熔池凝固形成了熔覆层。熔池及熔覆层的特性影响着最终所制备零件的质量。对激光选区熔化激光与粉末的相互作用，熔池内金属熔体的流动过程，相应工艺条件下熔池的形态及最终熔覆层的特性进行研究可以深入理解SLM制备机理，并可对SLM制备工艺设计和优化提供指导。离散元分析可以对撒粉和铺粉过程进行模拟，从而建立粉末床模型；SLM打印熔池及熔覆层的形成过程仿真可以采用计算流体动力学分析实现。

©安世亚太

l 大纲

• SLM成形质量控制及熔池分析概述
• 打印机理探索分析
• 粉末床模型的建立
• 工艺参数对SLM打印熔池及熔覆层的影响分析
• 扫描策略对SLM打印熔池及熔覆层的影响分析

l 讲师介绍

谢琰军，博士，仿真咨询专家。多年材料研发及仿真咨询经验，曾负责多项设备优化仿真、材料制备机理仿真、产品结构仿真等项目，目前主要从事DfAM仿真及优化工作。

 第2讲：金属粉末制粉工艺仿真分析

随着粉末冶金技术的不断发展，金属粉末的应用越来越广，对金属粉末的需求越来越大，要求也越来越高，尤其是在增材制造领域，对金属粉末粒度、球形度、氧含量等指标都提出了明确的要求。现阶段，增材制造用金属粉末常见的制粉方法为气雾化制粉和旋转电极制粉。

©安世亚太

这两种制粉过程都比较复杂，常规的实验手段很难对整个制粉过程进行表征，也很难研究金属液破碎的复杂物理过程，而数值模拟可以对气体轨迹、金属熔体的破碎等过程进行可视化重现。

l 大纲

• 金属增材制造用粉末要求及常见制粉方法
• 气雾化制粉机理仿真分析
• 旋转电极制粉机理仿真分析

l 讲师介绍

谢琰军，博士，仿真咨询专家。多年材料研发及仿真咨询经验，曾负责多项设备优化仿真、材料制备机理仿真、产品结构仿真等项目，目前主要从事DfAM仿真及优化工作。

 第3讲：5G微基站散热器的设计优化

随着5G通讯的快速发展，5G小基站的市场普及率也越来越高。但由于5G小基站的发热件尺寸小、功耗大，且长时间运行累积的热量若不及时散发出去，会严重影响5G小基站的通讯信号及其使用寿命。而受限现有制造工艺局限，很难满足发热件散热性能要求。

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为了更好的解决5G小基站散热器的散热问题，安世亚太增材研发团队基于DfAM要求，通过对多种优化结构模型的热仿真分析，确定出最优散热设计改进方案，并通过DLM-280制造成型，创新性地研发出针对5G小基站散热器的增材制造解决方案，有效地解决了5G小基站发热件结构不紧凑，散热性能不高的问题。通过不断增加散热器翅片高度进行散热测试，并根据测试数据改变切割翅片形状，最后得到理想翅片高度和形状的5G散热器最终优化方案。

l 大纲

• DfAM设计要点
• 5G微基站散热器设计的流程

l 讲师介绍

李新路，安世亚太DfAM赋能业务部技术经理，主要负责公司在增材业务领域面向工业品的设计、仿真、工艺、制造等方面的技术工作。拥有10多年的仿真分析工作经验，参与过近百个仿真咨询项目实施。

l 文章来源：安世亚太

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以增材制造思维核心的设计优化与制造方式，为解决5G 小基站散热挑战带来了全新可能性。本期3D科学谷将分享的是安世增材通过增材制造设计思维与选区激光熔化金属3D打印技术在5G小基站散热器制造中的应用探索。这种创新的方式有效解决了5G小基站发热件结构不紧凑，散热性能不高的问题。

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治愈散热问题的新“药方”

 散热器的设计挑战

在传统的散热器冷却解决方案中，一般通过降低芯片与外壳的温差或降低外壳表面温度，增加设备的外壳体积，优化散热叶片设计，加大表面积等方式来改善散热效果，但受限于户外阳光、产品外观尺寸、重量等因素，导致最终散热效果不佳。

散热器随型设计。来源：安世亚太

安世增材团队充分发挥自身在拓扑优化和模拟仿真等领域的技术优势，通过不断增加散热器翅片高度进行散热测试，并根据测试数据改变切割翅片形状，最后得到翅片高度为35mm、形状为九宫格的5G散热器最终优化方案。

梳型散热器和传统方案结构对比分析。来源：安世亚太

优化后的5G小基站梳型散热器解决方案采用DLM-280（选区激光熔化工艺）打印成型，在保证性能的同时实现散热器复杂的内部结构，且在设计过程中采用了无支撑设计，大大降低了产品的后处理时间，也节约了打印成本。

散热器3D打印过程。来源：安世亚太

 3D打印散热器性能

与传统散热器方案相比，安世增材5G小基站梳型散热器在散热性能、换热效率、美观度等多个维度均有所提升。具体表现在：

通过DLM-280打印成型的梳型散热器

1. 梳型散热器有效散热表面积比传统散热器提高了1.5倍，有效散热体积提高了0.4倍，质量保证在了2000g以下。
2. 梳型散热器高度在50mm以下，并不影响整体美观。
3. 梳型散热器的U型槽有效地增加了对流换热系数，提高了换热效率。配合两侧的切片结构，整体外观也很新颖。
4. 下方的散热壳体无要求，可使用传统工艺制造的散热器亦可使用增材制造的新型散热器。

3D科学谷Review

根据中国信通院预测，随着5G商用、大规模网络建设开展，2020年网络设备和终端设备收入合计约4500亿元，2030年各领域在5G设备上的支出将超过5200亿元，持续拉动5G核心产业发展。

从技术角度来看，5G建设对天线设计、节能降耗、中高频器件提出了更高的要求，Massive MIMO等5G创新技术的出现推动光纤等产业向高附加值产业发展，技术要求提升，倒逼中低端产业升级。

《3D打印与5G 白皮书1.0》。来源：3D科学谷

正如3D科学谷《3D打印与5G 白皮书1.0》中所谈，5G性能提升还需依赖超密集组网提升空间复用度。为了解决未来移动数据流量增长1000倍以及用户体验速率提升10-100倍的需求，除了增加频谱带宽以及采用先进的无线技术提升频谱利用率以外，最为有效的办法依旧是加密小区基站的部署从而提升空间复用度。

基站体积的减小对天线、滤波器的集成化要求也较高，也使得小基站散热器的尺寸受到限制。但5G小基站的发热件尺寸小、功耗大，且长时间运行累积的热量若不及时散发出去，会严重影响5G小基站的通讯信号及其使用寿命，而在传统散热冷却解决方案中，增加设备的外壳体积、加大表面积等方式是改善散热效果的重要途径。

5G 小基站又小、又热，难免使传统散热器技术受到挑战。那么，如何在更小的空间内提升散热器的热交换效率呢？增材制造-3D打印技术为解决这一问题带来了全新可能性。

《3D打印与换热器及散热器应用白皮书2.0》。来源：3D科学谷

根据3D科学谷的市场研究，3D打印用于换热器和散热器的制造满足了产品趋向紧凑型、高效性、模块化、多材料的发展趋势。特别是用于异形、结构一体化、薄壁、薄型翅片、微通道、十分复杂的形状、点阵结构等加工，3D打印具有传统制造技术不具备的优势。

有关热交换器、散热器的增材制造技术与应用3D科学谷在《3D打印与换热器及散热器应用白皮书2.0》进行了深入分析，敬请前往白皮书的上篇、下篇了解更多。

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为了更好的解决5G小基站散热器的散热问题，安世增材研发团队以增材思维为核心，通过对多种优化结构模型的热仿真分析，确定出最优散热设计改进方案，并通过DLM-280制造成型，创新性的研发出了针对5G小基站散热器的增材制造解决方案，有效地解决了5G小基站发热件结构不紧凑，散热性能不高的问题。

散热器随型设计

在传统的散热器冷却解决方案中，一般通过降低芯片与外壳的温差或降低外壳表面温度，增加设备的外壳体积，优化散热叶片设计，加大表面积等方式来改善散热效果，但受限于户外阳光、产品外观尺寸、重量等因素，导致最终散热效果不佳。

安世增材团队充分发挥自身在拓扑优化和模拟仿真等领域的技术优势，通过不断增加散热器翅片高度进行散热测试，并根据测试数据改变切割翅片形状，最后得到翅片高度为35mm、形状为九宫格的5G散热器最终优化方案。

梳型散热器和传统方案结构对比分析

优化后的5G小基站梳型散热器解决方案采用DLM-280（选择性激光熔融工艺）打印成型，在保证性能的同时实现散热器复杂的内部结构，且在设计过程中采用了无支撑设计，大大降低了产品的后处理时间，也节约了打印成本。

与传统散热器方案相比，安世增材5G小基站梳型散热器在散热性能、换热效率、美观度等多个维度均有所提升。具体表现在：

1. 梳型散热器有效散热表面积比传统散热器提高了1.5倍，有效散热体积提高了0.4倍，质量保证在了2000g以下。
2. 梳型散热器高度在50mm以下，并不影响整体美观。
3. 梳型散热器的U型槽有效地增加了对流换热系数，提高了换热效率。配合两侧的切片结构，整体外观也很新颖。
4. 下方的散热壳体无要求，可使用传统工艺制造的散热器亦可使用增材制造的新型散热器。

通过DLM-280打印成型的梳型散热器

来源：德迪智能3D打印

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在参与项目合作的机房中，室内近7000平方米，代表了生产技术激光制造、机加工、3D打印等等所有领域。这些设施配备了最先进的IT和生产系统，因此提供了独特的基础架构，在这里研究合作伙伴一起共同测试单个5G应用程序。

那么作为欧洲最大的研究型5G工业园区，在这里，企业会得到什么样的服务呢？本期，3D科学谷与谷友共同来借鉴一下在欧洲5G工业园区内如何为企业提供5G可行性及战略布局的研究。通过“孵化”5G应用的可行性，让企业更加轻松的驾驭5G带来的机遇，实现产线自适应，提升制造效益，成就质量更稳定的产品。

5G创建制造业生产沟通新标准，来源：Fraunhofer IPT

 5G应用场景的“孵化器”

 释放和验证5G的巨大潜力

新的5G移动通信技术为低延迟和高数据速率的生产提供了巨大的潜力：可以连续监视和报告加工过程，并且可以实时自适应地设计与调整加工过程。5G网络与边缘云系统的智能交互可实现从传感器到云的端到端实时应用的可扩展实施。

位于亚琛的欧洲5G工业园区

通过将近一平方公里（约1500亩）的5G研究基础设施，Fraunhofer IPT工业生产技术研究所及项目合作伙伴重点研究八个子项目中的不同应用场景-包括监视和控制高度复杂制造过程的5G传感器，移动机器人，物流和多站点生产链，分布式制造控制，区块链，边缘云等。

在这里，Fraunhofer IPT工业生产技术研究所及项目合作伙伴为外部企业提供支持，并为企业提供行动建议，以便可以从5G的潜力中受益。在五个模块中，向企业展示如何通过5G技术成功地实现向生产数字化的过渡，以及5G实施的潜力和挑战。

 5G的核心

为了实现高度灵活和网络化的制造系统的愿景，各个工序和分布式系统必须能够实时可靠地进行通信，而不会出现延迟。这是确保高度监视和控制并对生产过程中的最小变化做出动态反应的唯一方法。

 5G应用。来源：Fraunhofer IPT

从自适应生产的目标出发，不难理解欧洲5G工业园的核心技术，这其中包括：用于监视和控制高度复杂制造过程的5G无线传感器，制造自适应：分布式制造控制与干预，区块链，边缘云计算，数字孪生体技术等。

结合着这些核心技术，Fraunhofer IPT工业生产技术研究所及项目合作伙伴根据应用领域，可以针对各种特性对5G网络进行优化：

eMBB（增强型移动宽带）

增强型移动宽带可实现高达10 Gb / s的上行链路和20 Gb / s的下行链路的极高数据速率，并支持具有高宽带需求的服务。可能的应用是：

- 增强现实

- 虚拟现实

- 实时图像处理

uRLLC（超可靠和低延迟通信）

超可靠和低延迟的通信可以最佳地用于对时间要求严格的应用，以及对可用性的要求，其传输可靠性为99.999％，响应时间短于1 ms。可能的应用领域是：

- 自动驾驶

- 边缘计算

- 过程控制

mMTC（大型机器类型通信）

通过大规模的机器类型通信，每单位面积可以支持大量设备，从而确保了高能效，应用包括：

- 智慧城市

- 物流

- 工业物联网（IIoT）

- 机对机通讯

 5G部署

为了使生产复杂和个性化产品的价值链比以前更加灵活和高效，欧洲5G工业园成立了ICNAP（网络化自适应生产国际中心），以亚琛弗劳恩霍夫生产技术研究所IPT，亚琛弗劳恩霍夫激光技术研究所ILT以及分子生物学和应用生态学IME的三个研究所为中心，通过与其他专家合作，以找出信息技术中哪些新解决方案可以真正过渡到工业4.0自适应生产的真实应用场景。

ICNAP。来源：Fraunhofer IPT

Fraunhofer IPT工业生产技术研究所及项目合作伙伴通过位于亚琛的欧洲5G工业园区为外界提供各种服务，从1日的亚琛5G体验日深度了解各种5G支持环境下的生产应用，到1~2天的工艺确认以验证引入5G应用，1~3天评估5G环境下的应用潜力，3~5天的5G开发部署战略，5~10天的5G开发战略部署实施支持。

目前，在欧洲5G工业园，5G展示了其在苛刻的生产环境中的优势，在这种环境中，复杂的加工过程或要求苛刻的组件需要很高的过程控制要求，自适应加工过程恰到好处的赋能了这一要求。

在3D打印方面，Fraunhofer弗劳恩霍夫IPT工业生产技术研究所通过亚琛增材制造中心(ACAM)，连接增材制造研发领域的中坚力量，通过正向创新赋能价值创造，在全球范围内为制造企业提供欧洲领先科研机构多年来积累的增材制造专业技术，并通过研发服务以及专业教育培训，帮助企业应对增材制造技术在应用中的挑战。

希望这些对国内建设5G工厂带来一定的参考价值和启示，更多信息请访问欧洲5G工业园区官方网站：https://5g-industry-campus.com/，或在文后留言您所关心的话题。

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亚琛5G网络覆盖亚琛研究园区一平方公里的区域。此外，在参与项目合作的机房中，室内近7000平方米，代表了生产技术激光制造、机加工、3D打印等等所有领域。这些设施配备了最先进的IT和生产系统，因此提供了独特的基础架构，在这里研究合作伙伴一起共同测试单个5G应用程序。

无疑，如果说物流小机器人+MES系统，这并非需要5G的支持就可以实现。5G意味者高通量高密度的数据无线传输，并意味着边缘云计算解决方案对制造过程实现实时干预。

那么5G为制造业带来的革新价值究竟是什么？说到底是Networked, Adaptive Production-网络化自适应生产。

从自适应生产的目标出发，我们就不难理解欧洲5G工业园的核心技术，这其中包括：用于监视和控制高度复杂制造过程的5G无线传感器，制造自适应：分布式制造控制与干预，区块链，边缘云计算，数字孪生体技术等

 自进化生产的正确开启方式

正如特斯拉可以通过新软件神奇的改变汽车的驾驶性能，续驰里程或者加速能力，这些功能通过云端，神奇的潜入驾驶者的车中，不仅使得车辆的性能实现了某种意义上的自进化，也将驾驶的体验不断的注入了新奇感。

或许未来已来，不仅仅是汽车驾驶本身，而更是从汽车、飞机、能源等工业领域的制造源头，将搭载5G带来的神奇翅膀，完成一次崭新的升级，通过云端发出指令，进行加工过程中的自适应调整，实现真正意义上的自适应制造模式的工业4.0。

不过尽管人们对5G在生产中打开各种可能性充满了热情，但并非是所有的工厂都适合马上切换成5G工厂，这其中需要评估现有数据是否有必要通过5G传输，以及通过5G进行自适应生产带来的效益提升是否明显，是否值得投资。在这方面，欧洲5G工业园对生产技术有着深入的了解。

为了使生产复杂和个性化产品的价值链比以前更加灵活和高效，欧洲5G工业园成立了ICNAP（网络化自适应生产国际中心），以亚琛弗劳恩霍夫生产技术研究所IPT，亚琛弗劳恩霍夫激光技术研究所ILT以及分子生物学和应用生态学IME的三个研究所为中心，通过与其他专家合作，以找出信息技术中哪些新解决方案可以真正过渡到工业4.0自适应生产的真实应用场景。

目前ICNAP（网络化自适应生产国际中心）的合作单位包括如下等：

ICNAP网络化自适应生产国际中心的合作单位。来源：Fraunhofer IPT

基于ICNAP自适应生产国际中心，三家弗劳恩霍夫研究所（Fraunhofer IPT、ILT、IME)与知名的工业合作伙伴共同开发了工业4.0方面的生产系统和价值链评价体系，并根据特定的制造任务在欧洲5G工业园进行开发与验证工作。

目前，ICNAP自适应生产国际中心开发了部分基于5G的工业4.0应用案例研究。

1 数字孪生

l 产品生命周期中的数字孪生

每个产品的所有生产和传感器数据都分别保存在数字孪生体中，因此包含了完整的生产历史，这里的挑战是为每个记录的数据记录添加明确的位置和时间参考，以便可以正确分配各种传感器数据，例如车间温度，机器振动或设置的过程参数。在发生损坏的情况下，可以追溯加工过程中错误发生的具体信息。目前在如下两个具体应用案例应用5G环境：

- 涡轮零件的批量生产

通过使用实时制造数据，在涡轮机零件的批量生产中应实现更经济的过程链，数据通过标准化接口收集，并且在整个过程链中都可用，以进行仿真和记录。

- 燃气轮机叶片的制造和维修

对于燃气轮机叶片的制造和维修，使用特定应用检查了虚拟计划工具，例如用于增材和减法制造和维修过程（例如铣削和激光金属沉积金属3D打印技术（LMD））的过程仿真和过程链重新配置。通过在过程中详细记录实际数据，可以通过优化的计划工具使数据一致性并确保计划的透明性。

由于燃气轮机的叶轮是使用高温合金精密铸造而成的，叶轮的制造周期长达数月之久，并且花费不菲，从而导致燃气轮机产品的测试周期过长。为了改善这一状况，西门子与德国Fraunhofer激光技术研究所合作，通过选择性激光熔化（SLM） 3D打印技术优化燃气轮机叶片的制造工艺，实现快速制造。

SLM 3D打印技术虽然相比传统工艺更适合承担复杂零部件的制造，但是进行3D打印时需要添加内部的支撑结构。支撑结构的存在为打印之后的后续处理工作增加了难度。为了尽量在3D打印时减少支撑构，Fraunhofer ILT激光技术研究所 采用了模块化的叶片设计思路，将叶片的两个部分分别进行3D打印，完成之后再进行焊接。

经Fraunhofer ILT激光技术研究所改进后的工艺链完成了带复杂冷却结构的叶片制造任务，并且提高了表面质量。西门子公司在导向叶片完成3D打印之后进行了精密测量、精加工以及高温焊接工作。在双方合作下制造的功能性叶片经过了大量的测试，设计工程师在测试中获得了大量数据。

涡轮机叶片模块化设计和制造思路为其他复杂零部件的制造提供了可借鉴的经验，也为连接精密铸造的零部件与SLM 3D打印的零部件提供了可能性。同时，对于目前金属3D打印设备无法完成的大型复杂零部件，也可以从模块化设计和制造的思路中得到一定启示。

2 自适应

l 自适应过程链的可预测性

基于模型的仿真可以为制造的决策过程和产品优化提供重要信息。软件可以识别并考虑到制造过程中的紧急情况，基于5G，即使在实际制造第一个组件之前，过程计划者也可以实现高度的优化。真实数据与相关模拟的不断比较有助于不断改进模型，从而最终改善产品的质量和性能。

来源：Fraunhofer IPT

目前基于5G，进行的两大具典型性的研究如下：

- 模具制造中的预测过程链设计

模具制造的不同过程链构成了评估过程持续时间、组件质量和制造成本的基础。通过在此基础上使流程链计划适应不同的制造条件，可以更好地预测制造结果。

- 电池模块的灵活设计和生产

在电池模块的自适应生产中，考虑了给定的限制，例如安装空间、重量和电气特性（例如能量和功率）。激光束焊接被用作连接器元件的制造u过程中，在过程中获得的信息和数据在早期就被纳入电池模块的设计中。集成的技术和配置应用程序为用户提供系统和生产设计-所有这些都可以基于5G的数字方式来实现。

3 大数据

l  复杂生产环境中的大数据分析

对产品质量有很高要求的复杂制造过程将从对所有出现的数据的精确了解中特别受益，因为这可以得出有关影响因素的结论。通过分析大量数据，可以将信息转换为可预测的模型，通过该模型可以将过程设置在最佳范围内。以使其安全地处于规格限制之内，并同时保证高产量。

来源：Fraunhofer IPT

生物制药生产过程特别适合测试大数据分析的技术可能性。ICNAP开发的高度灵活且适应性强的分析工具和模型可以轻松地转移到变化的生产条件的许多其他应用领域，例如在制药、化妆品或农业等行业的加工业中。但是，在经典的离散制造中，其中会生成大量的数据（通常是非常异构的数据），可以使用智能分析方法在早期阶段识别错误的来源，甚至可以通过预测模型方法避免错误。

4 边缘云

l 边缘云-网络化自适应生产

来源：Fraunhofer IPT

ICNAP的核心是“智能制造网络”，在该网络中，机器、生产系统、数据库和模拟系统是相互通信的，并在云中提供其数据和服务。除了常见的可商购的云体系结构之外，Fraunhofer为生产应用开发的独立安全的云系统“ Virtual Fort Knox”。通过移动设备连接到流程，并且可以直接与所有子系统交互，控制它们或查询数据。

来源：Fraunhofer IPT

利用这样的分散和模块化系统，可以快速、经济高效地计划、执行、监视和配置制造过程和过程链。这种网络创建了适用于个性化生产的适应性系统-从设计到回收。

亚琛Fraunhofer的三个研究所（Fraunhofer IPT、ILT、IME)对试点生产线中各个流程和流程链的技术有全面的了解，从而可以几乎完整地虚拟表示整个生产链中各个流程和流程的状态。此数字孪生会为智能制造网络中的每个组件单独保存，因此可用于所有系统。

5 数据结构

l 数据传输与合规

ICNAP的目的是使用适当的数据体系结构，大数据工具和云服务将所有过程和处理步骤详细而全面转换为适当的技术应用程序。基于ICNAP自适应生产的开发目标，为此欧洲5G工业园在如下领域开展了针对性的研究工作：

- 智能传感器硬件，用于通过5G进行数据预处理和无线电传输

- 用于传感器控制和评估记录数据的软件

- 基于移动的跟踪功能，用于识别组件并自动分配适当的加工过程和物流数据

- 统一的通信协议，用于数据传输以及传感器和其他组件的耦合，从而快速，简单地扩展整个系统

- 可视化界面，用于智能设备和其他终端设备

- 智能传感器云作为数据处理，分析和传输到其他系统的基础架构

总体来说，欧洲5G工业园与ICNAP所开展的工作将自适应生产与5G海量高密度数据的传输能力实现了有力结合，其核心关键词包括：智能无线感应器、数据传输与合规、边缘云计算、加工过程干涉、数字孪生体技术。

通过边缘云技术将数据实现双向传输，一个方向传输到实际加工场景中进行加工过程干涉，另外一个方面传输到数字孪生体系统中，使得数字孪生体实现更为精准的过程预测。

此外，欧洲5G工业园的Augmented 5G项目旨在将远程支持、数字组装和基于工作流的流程支持与5G功能连接起来。这些操作端口可以在增强现实中创建，目的是使任务指令更好地沉浸在真实制造环境中，并允许用户在过程中进行交互。通过5G进行通信的可实现性和高带宽，可以实现实现更好的AR内容质量以及与机器的交互性。

6 增材与减材结合

l ACAM为增材制造导航

在3D打印方面，通过位于欧洲5G园区的亚琛增材制造中心(ACAM)，连接增材制造研发领域的中坚力量，通过正向创新赋能价值创造，在全球范围内为制造企业提供欧洲领先科研机构多年来积累的增材制造专业技术，并通过社区、联合研发、以及专业教育服务，帮助企业应对增材制造技术在应用中的挑战。

在基于选区熔化的金属3D打印方面，ACAM的研发成员Fraunhofer IPT的“高性能加工”部门的“ IDEA-数字工程和增材制造的工业化”研究项目的是使基于粉末床的激光熔化工艺适合批量生产。为了解决用于增材制造的部件的制造过程仍然非常耗时且昂贵的痛点，针对当前各个加工过程步骤在很大程度上彼此隔离并且涉及大量的人工干预。因此，将增材制造中的工艺步骤联系起来，具有节省时间和降低制造成本的巨大潜力。Fraunhofer IPT的“高性能加工”部门通过整个生产线的数字双胞胎，通过过程仿真，目的将制造过程的产品成本以及开发和生产时间将减少约50％。最重要的是，通过有效地耦合硬件和软件激发过程巨大的潜力。

ACAM亚琛增材制造中心由来自Fraunhofer ILT与Fraunhofer IPT的双领导所领导

随着欧洲最大5G工业园区网络启动，Fraunhofer IPT势必将增材制造与5G深度结合，从而将增减材结合的生产线的发展向自适应的方向推动。更多进展，3D科学谷将保持持续关注！

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那么5G对工业制造带来的变革究竟有哪些？国内建设5G工厂的时候需要如何思考以挖掘5G最大的价值？我们只有将自己的认知提升了，才能避免5G在数字制造领域的应用流于喊口号和走形式，才能驾驭5G带来的机遇，实现产线自适应，提升制造效益，成就质量更稳定的产品。

欧洲5G工业园

 自适应生产线的5G发展之路

在亚琛欧洲5G工业园区，欧洲5G工业园区正在创建一个全球范围内独特的生态系统，以研究、开发适应5G的工业4.0技术。Fraunhofer弗劳恩霍夫IPT工业生产技术研究所及项目合作伙伴重点研究七个子项目中的不同应用场景-包括监视和控制高度复杂制造过程的5G传感器，移动机器人，物流和多站点生产链，分布式制造控制，区块链，边缘云等。

欧洲5G工业园中的GF设备

l 5G是真正的工业4.0解决方案的推动力

新的移动无线电标准对网络化的自适应生产具有重要的基本要求：小于1 ms的短等待时间，高达10 Gbit / s的高数据传输速率以及在严格定义的5G区域中能够同时操作众多设备的可能性。这提供了实时捕获机器状态和过程偏差的可能性，以便可靠，快速并以最高质量制造组件。此外，可以实现加工过程自适应以灵活地适应不断变化的需求，从而有助于显着降低制造成本。

l 传感器与数字孪生

在无线传感器领域，研究人员开发了一种结构噪声传感器，可检测刀具与材料的接触，刀具的磨损或破损，并可以触发进给轴立即停止工作。

不仅如此，研究人员还创建了一个多传感器平台，该平台获得加工加速度、切削力、加工温度、工作扭矩等数据。该平台为信息提供时间戳，对数据进行预处理并通过5G传输。

传感器可以安装在部件上或托盘上，从而与工件一起在整个生产过程中移动。这样，就可以记录整个过程链中的所有相关影响因素，这是创建单个组件的数字孪生的重要前提，对AI人工智能应用具有决定性的作用。

l 激光截面传感器

同时，研究人员正在研究激光截面传感器，该传感器可用于在三个维度上非常灵活地测量组件。目前已集成到计算机或机器人系统中，不过目前只能在有限的范围内使用。

l AGV

其他应用程序包括来自物流领域的AGV（自动引导车），例如在生产车间中导航所谓的AGV（自动引导车）。在这里，借助5G可以显着改善职业安全。例如，当AGV接近十字路口的时候，传感器可以自动发出碰撞警告并在必要时停止AGV。总之，欧洲5G工业园区将建立一个自治物流解决方案

l 5G机器人

5G还为移动机器人技术提供了新的机遇。激光跟踪仪或室内GPS可显着提高机芯的精度。通过闭环的5G机器人对机器人进行基于传感器的导航，从而将过程和职业安全提升到一个新的水平。应用示例是在大型部件的组装中使用机器人（例如在飞机制造中）或多个机器人的协作。

l 新业务模式的基础

在数据经济学领域，研究人员正在致力于以低延迟无线地将信息从生产传输到管理系统。这应该使评估和管理数据以及将信息用作新业务模型变得更加容易、高效和安全。

5G生产座舱使用户可以在一个平台上全局收集和比较数据，并相应地优化流程。通过Fraunhofer Cloud云解决方案进行实时过程监控和数据采集，以在加工过程中运行优化过程。

l 虚拟控制生产设备

科学家们希望测试现代边缘云系统对快速数据处理的使用，以便识别和开发进一步的5G潜力，以实现完全联网和自适应生产。

从工业4.0的角度来看，将云集成到生产中可以实现新的，更智能的和网络化的制造流程链。5G可在工厂云系统中实现可靠且实时的通信，这就呼唤为制造行业设计实时计算平台和应用程序。在5G-Edge Cloud项目中，亚琛正在创建一个实时数据分析平台，用于制造业中的闭环应用，这个平台直接连接到5G网络的工厂云系统。

l 5G工厂经济性评估

尽管人们对5G在生产中打开各种可能性充满了热情，但并非是所有的工厂都适合马上切换成5G工厂，这其中需要评估成本效益。欧洲5G工业园对生产技术有着深入的了解。在量化引入5G的潜力时，必须考虑废品率和次品率，以及周期时间的减少和生产率的提高，或者可以改变流程，从而获得快速发展。另一个重要方面：特别是对于安全关键的部件，例如飞机发动机或医疗产品，通过5G可以很容易地记录其质量数据流，并且，如果需要，即使经过数年也可以毫不费力地证明其质量可追溯性。任何一家企业在决定引入5G之前，都可以通过欧洲5G工业园将所有这些方面与产生的成本进行比较，然后决定投资是否会得到回报。

目前，在欧洲5G工业园，5G展示了其在苛刻的生产环境中的优势，在这种环境中，复杂的加工过程或要求苛刻的组件需要很高的过程控制要求，自适应加工过程恰到好处的赋能了这一要求。

在3D打印方面，Fraunhofer弗劳恩霍夫IPT工业生产技术研究所通过亚琛增材制造中心(ACAM)，连接增材制造研发领域的中坚力量，通过正向创新赋能价值创造，在全球范围内为制造企业提供欧洲领先科研机构多年来积累的增材制造专业技术，并通过社区、联合研发、以及专业教育服务，帮助企业应对增材制造技术在应用中的挑战。

希望这些对国内建设5G工厂带来一定的参考价值和启示，更多信息请访问欧洲5G工业园区官方网站：https://5g-industry-campus.com/，或在文后留言您所关心的话题。

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