摘要：速度慢和材料单一。制造一枚火箭发动机喷嘴，它内部需要能高效散热的铜，外部又需要耐高温高压的镍基合金。传统工艺要么分开制造再焊接，要么用单一材料将就，费时费力还不完美。

仅用9个月，一群瑞士本科生竟然造出了一台能同时打印两种金属的3D打印机，将火箭零件的生产时间缩短了一大半！

你可能觉得3D打印已经不新鲜了，但金属3D打印，尤其是应用在航空航天领域的，一直有两个“老大难”问题：

速度慢和材料单一。制造一枚火箭发动机喷嘴，它内部需要能高效散热的铜，外部又需要耐高温高压的镍基合金。传统工艺要么分开制造再焊接，要么用单一材料将就，费时费力还不完美。

而苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）这群学生捣鼓出的这个名为“RAPTURE”的项目，直接向这两个痛点发起了“总攻”。

◆ 01 “懒人打印”如何秒杀传统工艺

传统金属3D打印机的工作模式，就像一个急性子遇上了一个慢郎中。激光器（急性子）在一层金属粉末上飞速熔化出形状后，就得停下来，眼巴巴等着铺粉装置（慢郎中）慢悠悠地来回铺好下一层薄粉。一层一层，周而复始，大量的宝贵时间都浪费在了“等待”上。

这群天才学生就想：“为什么非要等？能不能让它们同时开工？”

于是，一个颠覆性的“旋转式架构”诞生了。

他们让整个打印平台像唱片机一样持续旋转，而铺粉和排烟系统则固定在旋转臂上同步运动。这样一来，铺粉、熔化、再铺粉……整个过程无缝衔接，一气呵成！

那么这个效果有多惊人呢？研究数据显示，对于薄壁环形零件，这种新方法最多可节省超过52%的打印时间！同时，它还能将昂贵的金属粉末消耗量减少高达77%，因为不再需要填满整个打印空间，只需覆盖零件所在的环形区域即可。又快又省，这简直就是工业界的福音啊！

◆ 02 当铜芯遇上镍合金外壳

如果说“快”只是基本操作，那“多材料”打印就是它的“独门绝技”。

这台机器最酷的地方，在于它能在一次打印任务中，无缝融合两种不同的金属。就像我们开头提到的火箭喷嘴，现在可以用这台打印机一次性搞定——内部是导热一流的铜，外部是坚固耐用的镍合金，两种材料“天作之合”，在一个零件里各司其职，性能直接拉满。

对于像瑞士学术太空倡议（ARIS）这样的学生火箭团队来说，这项技术过去简直是遥不可及的梦想，因为太过复杂和昂贵。而现在，学生们自己把它变成了现实！

◆ 03 “吹气”的艺术决定成败

当然，实现这一切并非易事。项目指导老师Michael Tucker博士坦言：我们一开始低估了气体流动对产品质量的影响，现在我们知道它至关重要。

在打印过程中，需要持续吹送惰性气体，以防止金属在高温下氧化，并吹走烟尘和飞溅物。这个“吹气”的活儿，可充满了学问。

团队通过大量的计算机模拟和实验发现：

用方形网格喷嘴，比用蜂窝状的能产生更稳定、均匀的气流，不会把宝贵的金属粉末吹得一团糟。

一个反常识的发现是：打印出来带有天然粗糙内壁的喷嘴，效果竟然比打磨光滑的更好！这种“恰到好处的粗糙”能增加气流背压，让气流变得更像“温柔的春风”，而非“狂暴的飓风”。

目前，这项技术已经申请了专利，并成功打印出直径达20厘米的涡轮机定子。从航空航天到电动汽车，再到能源领域，它的应用前景可能不可估量。

这群年轻的头脑，用一个“旋转”的巧思，真正撬动了高端制造业的未来。他们的导师都不敢相信，一个学生团队竟能在9个月内造出这种3D多金属同时打印机。

这项研究发表在《CIRP Annals》 （Volume 74, Issue 1, 2025, Pages 315-319）杂志上。

参考文献：

[1] Jedikovska, G. (2025, September 3). Swiss students build unique 3D printer that makes rocket parts faster, cheaper. Zenger News. [2] Bambach, M., & Tucker, M. R. (2025). Design and analyses of powder deposition, gas flow, and productivity for a rotary laser powder bed fusion system. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 74, 315-319.

来源：徐德文科学频道