2026年马年除夕夜，宇树科技的人形机器人在《武BOT》节目中完成了弹射空翻、两步蹬墙后空翻、Airflare大回旋七周半。
在人形机器人完成这些动作的背后，有些值得关注的问题：
表演过程中，机器人需要反复承受高扭矩输出和动态冲击（如蹬墙借力时），电机在短时间内输出峰值功率，发热量急剧攀升。在其中登台表演的H2重甲机器人重量超过85kg，重心高度约2米，其关节需要支撑巨大负载。在如此紧凑的空间内同时布置电机、减速器、编码器和散热系统。这些都是是硬件设计面临的核心挑战。
这就引出一些思考：在高功率密度和紧凑空间的双重约束下，机器人散热面临哪些挑战？在其他制造领域沉淀的3D打印热管理解决方案能否提供突破？接下来，我们一起来聊聊这些话题。
人形机器人的散热挑战
在工业机器人和消费电子领域，散热问题早有成熟的解决方案。但人形机器人面临的条件有所不同：
首先是“浮动基座”困境。工业机器人通常固定在地面或机架上，热量可以通过基座传导出去。但人形机器人是悬空运动的——双脚离地空翻时，关节完全悬停在空中，无法通过任何接触面导热，只能依赖空气自然对流。而自然对流换热系数通常只有2-25 W/(m²·K)，在密闭空间内可能更低。
其次是空间与重量的约束。传统散热方案中，增加散热能力通常需要扩大散热面积。但在人形机器人关节里，空间极为有限。一个典型的关节模组需要容纳电机、减速器、编码器、驱动器，留给散热系统的空间通常被压缩到50cm³以内，重量控制在100g以下。
最后是极端工况的叠加。一类是瞬时高扭矩冲击，如蹬墙空翻瞬间，电机需要在极短时间内输出峰值功率，发热量快速上升；另一类是堵转工况，当机器人需要保持特定姿态时（如半蹲姿势承受负载），电机处于锁定状态，电流持续输入，电能转化为热量。这两种工况对散热系统的响应速度和持续能力都提出了要求。
简单来说，人形机器人关节的散热需求是：在悬空状态下、有限空间内、应对瞬时冲击和持续发热的双重挑战。在此条件下，传统风冷、常规尺寸的散热片在应对这些约束时面临困难。
新一代散热技术的探索方向
从热量的“搬运路径”来看，当前行业正在探索的散热技术，可以按照换热结构形态进行分类。不过在实际应用中，这些结构需要与不同的冷却介质（空气、液体、相变材料）组合，形成完整的热管理方案。
“ 3D Science Valley 白皮书 图文解析
”
这些探索路径的实现往往需要复杂的内部结构，这正是3D打印可以发挥作用的地方。
微通道液冷：从数据中心到电机的探索
微通道指的是一种细密的通道结构，可以增加换热面积；液冷指的是以液体作为冷却介质。微通道液冷是将两者结合——让冷却液在微米级的通道中流动。
EOS 3D打印冷板
这一技术已在芯片散热领域有应用案例。新加坡CoolestDC与EOS合作，使用EOS Copper CuCP材料和1kW激光系统打印了一体式冷板，无垫片、无接头，可承受6 bar以上水压。安装在服务器上后，GPU温度从90℃降至40℃，性能提升40%。
希禾增材制造微通道冷板
希禾增材采用自研绿光激光器，实现了纯铜材料的3D打印难题，增材制造最小壁厚达0.05mm，致密度超过99.8%，为微通道液冷板等先进散热应用奠定制造基础。
马里兰大学研究团队设计的增材制造热交换器
马里兰大学研究团队利用选区激光熔化3D打印技术，制造了一种多通道微通道换热器（MPMHX）。该换热器采用超临界二氧化碳作为工质，可承受超过800°C的高温和80 bar的高压，功率密度高达45.4 MW/m³，是迄今为止报道的最紧凑的换热器设计之一。这项研究证实了3D打印在制造航空级高功率密度微通道散热结构方面的可行性，为将其应用于人形机器人关节等紧凑空间提供了技术验证与参考。
这些案例展示了微通道液冷在高功率密度场景下的应用潜力，为机器人关节散热提供了可参考的技术路径。
其他换热结构的探索
除了微通道液冷，还有一些其他结构形态的探索。
蜂窝与晶格结构。Figure 02在膝盖、肘关节等部位采用了3D打印的蜂窝状复合材料，在保证结构强度的同时实现了轻量化，并将散热功能与机械结构集成于一体。这种仿生结构在航空航天轻量化设计中早有应用，现在被移植到机器人关节，展示了“结构即散热”的设计潜力。
小鹏IRON 3D打印“皮肤”，来源：36Kr
镂空皮肤。小鹏IRON采用3D打印弹性晶格皮肤外壳，背部镂空设计，有利于内部空气流通。
多孔结构蒸发冷却。日本Kengoro机器人采用3D打印多孔铝制骨架，通过可控孔隙率实现水蒸发冷却。据报道，Kengoro仅需一杯去离子水就能运行半天，是仿生散热的杰出代表。
结构集成：一种值得关注的设计思路
从以上案例可以看到一个趋势：散热不再完全依赖独立的附加部件，而是尝试与结构本身集成。
光基多维力传感器Photon Finger Max产品效果图,来源：铂力特
极小空间内功能集成。铂力特与华力创科学合作开发的微型六维力传感器。这一六维力传感器Photon Finger直径仅8.5mm，通过一体化成形将加工周期缩短至20分钟/批次，满版可同时打印15-30个，量程及过载能力提升50%-250%。这一应用展示了3D打印在机器人精密部件上的集成能力，也为未来在有限空间内整合散热功能提供了启发。
印度Team Octane Racing在轮毂电机外壳内集成了螺旋冷却通道，内径90mm、外径120mm、长度105mm——尺寸与人形机器人关节相近。
波士顿动力新一代电动Atlas的腿部结构采用3D打印钛合金骨骼，通过拓扑优化设计，在保证结构强度的前提下实现轻量化，其复杂的晶格结构本身就构成了巨大的散热表面，实现了结构与散热功能的一体化。据报道，这种设计在实现约50%减重的同时，也提供了更大的散热面积。这种“结构即散热”的思路，与人形机器人追求紧凑设计的方向有契合之处。
回到春晚现场：留给业界的思考
宇树官方将《武BOT》的难点分为三类：物品交互（棍法、双节棍）、环境交互（跑酷翻桌、蹬墙）、地面极限动作（空中连续转体）。
每一类动作背后，都有散热层面的问题值得思考：灵巧手的持续高负荷如何散热？蹬墙瞬间的峰值功率发热如何应对？半蹲姿态下的堵转发热如何疏导？……
这些问题或许没有标准答案。但3D打印散热技术的底层原理——微通道换热、仿生结构、多孔介质、相变储热——在航空航天、数据中心、电力电子等领域已有多年积累。它们能在多大程度上为人形机器人所用，还需要更多实践来验证。
对于人形机器人产业而言，3D打印散热或许可以成为一场跨领域的技术对话。微通道液冷散热技术，仿生结构，发汗冷却等等技术能否在机器人制造中找到规模化应用的场景，值得继续关注。
本文部分参考资料：
新浪财经，《宇树科技《武BOT》节目揭秘，8个问题带你了解春晚表演为何如此惊艳》，
知乎，《人形机器人关节电机散热问题如何解决？》CSDN，《人形机器人热管理方案》
《方案 | 人形机器人热管理深度解析：从“发热根源”到“终极冷却方案”》
《人形机器人产业链专题：人形机器人热管理方案》
《响应AI芯片散热革命，3D打印液冷板前景广阔【国金机械】》
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