南極熊導(dǎo)讀：國產(chǎn)多材料3D打印機(jī)，開始萌芽了。

隨著全球增材制造產(chǎn)業(yè)向智能化、功能化加速演進(jìn)，制造技術(shù)也從單一材料成型，邁向多材料協(xié)同以實現(xiàn)功能集成與樣件微縮的必然階段。

此前，重慶摩方精密科技股份有限公司與深圳質(zhì)多三維科技有限公司正式達(dá)成戰(zhàn)略合作，精準(zhǔn)破解行業(yè)長期存在的高端制造瓶頸與客戶需求痛點。雙方立足各自核心技術(shù)優(yōu)勢，現(xiàn)聯(lián)合推出多材料4D打印創(chuàng)新成果——microArch?M150光固化多材料4D打印機(jī)。

針對傳統(tǒng)打印設(shè)備面臨的多材料兼容性差、成型精度不足、多元功能集成難度大等核心難題，M150（光學(xué)精度：25μm）支持硬樹脂、彈性體、水凝膠、形狀記憶高分子、導(dǎo)電彈性體等多功能材料一體化成型。其4D打印解決方案，滿足生物醫(yī)療、軟體機(jī)器人、航空航天等復(fù)雜精密場景需求，成功實現(xiàn)從單一精密加工能力向智能材料集成應(yīng)用能力的跨越式升級，為全球客戶提供了從“高精度制造”到“功能化智造”的全鏈條解決方案。

01

技術(shù)核心：離心式4D打印技術(shù)

4D打印作為增材制造技術(shù)的突破性延伸，通過智能材料與三維結(jié)構(gòu)的融合，賦予打印構(gòu)件在熱場、光場、化學(xué)場等外部刺激下的可控形變與功能響應(yīng)特性。摩方精密與質(zhì)多三維聯(lián)合推出多材料4D打印解決方案，突破了單一材料在性能和功能上的局限，將不同屬性材料在三維空間精準(zhǔn)組合，拓展出第四維度設(shè)計空間，實現(xiàn)比單材料更為豐富強(qiáng)大的功能性。

M150是基于離心式光固化多材料4D打印技術(shù)，通過405nm波段UV LED光源投影至功能材料液面實現(xiàn)精準(zhǔn)固化成型，并利用打印平臺高速離心作用高效清除殘余材料，成功突破了多材料動態(tài)切換與殘液清除的技術(shù)瓶頸。通過技術(shù)協(xié)同攻關(guān)，有效解決了4D打印領(lǐng)域長期存在的微結(jié)構(gòu)精度控制與智能材料適配兩大核心難題，使設(shè)備具備層內(nèi)/層間多材料復(fù)合打印能力，最終實現(xiàn)高復(fù)雜度、高精度、多功能、多材料耦合結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的一體化成型。

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技術(shù)特點：4大創(chuàng)新突破行業(yè)瓶頸

1

離心式多材料切換技術(shù)

離心轉(zhuǎn)速可調(diào)（最高達(dá)10000轉(zhuǎn)/分鐘），60秒內(nèi)快速完成多材料動態(tài)切換，單次打印支持高達(dá)2,500次的材料轉(zhuǎn)換，材料切換效率與殘液清除能力達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平，有效保障多材料成型的連續(xù)性與穩(wěn)定性。

圖：左為離心式多材料4D打印示意圖，右為離心式多材料4D打印步驟。

2

配套多材料切片軟件

自主研發(fā)多材料模型切片系統(tǒng)，支持多種材料在空間任意分布的多材料模型切片，切片處理速度高達(dá)500張/分鐘，顯著提升復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型的數(shù)據(jù)處理效率與打印準(zhǔn)備速度，為高效生產(chǎn)提供智能化支持。

圖：多材料模型切片示意圖。

3

支持各類高性能的4D打印功能材料

適配粘度范圍5~5,000 cps的多元化4D打印材料體系，包括硬樹脂、彈性體、水凝膠、形狀記憶高分子和導(dǎo)電彈性體等4D打印材料及其組合結(jié)構(gòu)多材料4D打印，滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域材料功能需求。

圖：4D打印材料參數(shù)表（僅適配M150/M150Pro）。

4

多材料多功能耦合結(jié)構(gòu)一體成型

實現(xiàn)高復(fù)雜度、高精度、多功能的多材料耦合結(jié)構(gòu)一體化成型，支持同時打印3種材料，實現(xiàn)層內(nèi)/層間多材料切換，且多材料層內(nèi)過渡區(qū)尺寸＜100微米，確保功能梯度材料的精準(zhǔn)銜接與性能協(xié)同。

03

應(yīng)用前景：從實驗室到產(chǎn)業(yè)化的跨越

作為面向工業(yè)場景的多材料4D打印設(shè)備，microArch? M150憑借其25微米級超高精度與多材料協(xié)同打印能力，為前沿科技領(lǐng)域提供了從功能材料集成到復(fù)雜結(jié)構(gòu)成型的全鏈條制造解決方案，推動多領(lǐng)域技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)升級。

柔性電子領(lǐng)域：通過導(dǎo)電彈性體與彈性基底的復(fù)合打印，實現(xiàn)電子電路與柔性基板的一體化成型。該技術(shù)突破傳統(tǒng)電子器件剛性與柔性的兼容限制，為可穿戴設(shè)備、健康監(jiān)測傳感器等產(chǎn)品的輕量化、貼合化設(shè)計提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，助力新一代智能終端的開發(fā)。

圖：彈性體基底結(jié)合導(dǎo)電彈性的柔性電路。

超材料微型機(jī)器人領(lǐng)域：創(chuàng)新采用硬樹脂與韌樹脂的多材料組合工藝，成功攻克微型移動機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜性與功能多樣性的制造難題。該方案支持精密傳動結(jié)構(gòu)與柔性驅(qū)動單元的集成設(shè)計，為醫(yī)療微操作、環(huán)境監(jiān)測等場景中的微型機(jī)器人研發(fā)提供制造基礎(chǔ)，推動智能微系統(tǒng)向高集成度方向發(fā)展。

圖：硬樹脂結(jié)合韌樹脂的超材料移動微型機(jī)器人。

生物醫(yī)療領(lǐng)域：通過水凝膠與硬樹脂增強(qiáng)相/形狀記憶高分子（SMP）的功能復(fù)合，為組織工程支架、可植入醫(yī)療器械等提供創(chuàng)新制造路徑。設(shè)備精準(zhǔn)調(diào)控材料分布與功能梯度的能力，可精準(zhǔn)模擬生物組織的復(fù)雜微觀結(jié)構(gòu)，推動個性化植入體與智能響應(yīng)型醫(yī)療器件的研發(fā)進(jìn)程。

圖：左為半月板（水凝膠+硬樹脂增強(qiáng)相），右為形狀記憶心血管支架（水凝膠+SMP）。

航空航天領(lǐng)域：形狀記憶高分子與導(dǎo)電彈性體的組合可用于制造自適應(yīng)航天器結(jié)構(gòu)。該類結(jié)構(gòu)可通過環(huán)境感知實現(xiàn)形態(tài)自主調(diào)控與智能折展，在極端空間環(huán)境下保持功能穩(wěn)定性，為航天器輕量化設(shè)計與空間適應(yīng)性提升提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

圖：形狀記憶高分子結(jié)合導(dǎo)電彈性體，通電加熱實現(xiàn)結(jié)構(gòu)形狀回復(fù)的焦耳加熱電路。

04

戰(zhàn)略意義：智能精密制造的跨越

當(dāng)前全球4D打印技術(shù)發(fā)展面臨兩大核心挑戰(zhàn)：微結(jié)構(gòu)制造精度和智能材料的突破。摩方精密的微米級加工能力與質(zhì)多三維的多材料動態(tài)切換技術(shù)，恰恰構(gòu)成了解決這兩大難題的最佳技術(shù)組合。

雙方合作研發(fā)將突破功能梯度材料的工業(yè)級制造瓶頸，為傳感彈性體、智能導(dǎo)電體、軟體機(jī)器人、生物活性支架及柔性傳感陣列等前沿領(lǐng)域，賦予材料以環(huán)境自適應(yīng)性與功能可編程性。

未來，隨著多材料4D打印技術(shù)在更多行業(yè)的深入應(yīng)用，我們有望看到更加智能、自適應(yīng)、環(huán)境友好的制造模式和產(chǎn)品形態(tài)出現(xiàn)。從微納尺度的智能器件到宏觀尺度的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)，4D打印技術(shù)將為人類解決復(fù)雜挑戰(zhàn)提供全新路徑。