今年以来，苹果、华为、小米、三星、荣耀、OPPO等3C大厂纷纷大面积推出了钛合金材质打造的消费电子产品，引发了市场对钛合金相关产业前所未有的关注，而这些钛合金工艺大多都是通过3D打印实现的。

近日，瑞士苏黎世联邦理工学院和一家美国初创公司的研究人员使用最新激光扫描技术，首次成功打印出一只机械手，其中包含由不同聚合物制成的骨骼、韧带和肌腱。这项新技术使一次性3D打印具有弹性的特种塑料成为可能，为柔性机器人结构的生产开辟了全新路径。该研究发表在最新一期《自然》杂志上。

软机械手示意图。图片来源：苏黎世联邦理工学院

3D打印技术以前仅限于快速固化塑料，但新研究下也可用于慢速固化塑料。研究人员此次使用各种优质材料一次性3D打印出更复杂、更耐用的机械手，这次使用的新技术让柔软弹性的特点与刚性材料很容易地结合在一起。研究人员可根据需要用它来创建精致的结构和带有空腔的零件，柔性机器手的这一研究成果，可以说将当下3D打印又推向了一个新高度，如使用在相应的机械上可以实现折叠和抻展等形态，也将更轻更耐用。

 

此次研究弥合了此前机器手的差距，使用感更接近人手

此次研究的突破，是科学家利用缓慢固化的硫醇烯聚合物，首次成功一次性打印出一只机械人手。硫醇烯聚合物具有非常好的弹性，弯曲后恢复到原始状态的速度比聚丙烯酸酯快得多。此外，硫醇烯的硬度也可很好地进行微调，以满足柔性机器人的要求。由软材料制成的机器人比传统的金属机器人更具优势。这是由于它们柔软的身体，在与人类一起工作时伤害人类和自身受损的风险均较小，也更适合处理易碎物品。

根据Wohlers Associates统计数据，2022年全球3D打印制造产品和服务的收入达到180亿美元左右，同比增长18％，3D打印行业已经连续25年保持两位数的增长趋势。据《中国增材制造产业发展现状与趋势展望》预计，2023-2027年我国3D打印市场规模有望从400亿元增长至1000亿元。

01.3D打印技术开启消费电子应用

我们常说的3D打印,又被称为增材制造，是一种快速成型技术。是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。相较传统工艺具有：适用于制造复杂物体；节省材料、降低成本；缩短研发制造周期；轻量化、一体化成型；满足定制化需求等优势。

当前这一技术已广泛应用于航空航天、医疗、汽车、人形机器人、无人机等多个领域。近期被市场广泛关注的钛合金背后，支撑这一材料得以在消费电子产品上大批量使用的正是3D打印技术。

以目前这一领域应用最热的手机为例，传统的金属加工工艺为CNC（数控机床），但其难以加工钛合金材料。3D打印技术则是通过对金属粉末激光熔融而层层累积一体化成形的增材制造工艺，能有效规避钛合金难加工的属性。目前，折叠屏手机的铰链、手机及智能手表的中框均已开始采用这一技术。

2023年7月，荣耀发布的折叠屏手机Magic V2，就第一次大规模使用钛合金3D打印技术，该技术主要用于铰链的轴盖部分，这是3D金属工艺结构件首次在手机上大规模使用。相比此前的不锈钢和铝合金材质，钛合金能够更好地兼具坚固和轻薄的特点，从而降低手机的厚度和重量，并提高强度。这是3D打印首次大规模在消费电子中进行应用。