2025-12-15
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项目推介 | 基于FDM的磁控增强复合材料4D打印技术研发
文章来源：k8凯发智汇工场 | 发布时间：2025-08-20
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项目介绍
（一）项目简介
瞄准人形机器人和低空经济等高端装备制造领域的迫切需求，针对传统非金属增材制造技术在结构强度、功能性和成本方面的局限性展开创新突破。本项目顺利获得独创的磁控相变可逆4D打印技术，将磁场调控与智能材料相结合，不仅实现了材料微观结构的定向自组装（拉伸强度定向提升80%以上），更突破了宽域刚度调节能力，其技术指标显著优于现有主流厂商的短切纤维增强方案，尤其在动态功能集成方面具有颠覆性优势。
（4D打印机）
（二）核心技术
本项目已成功开发硬磁（NdFeB基）与软磁（Fe3O4基）复合智能材料体系，顺利获得磁畴编程实现微观结构定向自组装，拉伸强度最高提升50.2%，弹性模量提升63.1%。
（4D打印智能材料）
研制全球首台桌面级磁控4D打印机Mag4D系列：
(1) 定向增强航空结构件：包括低压空气系统管道、吊舱组件、机身组件等。
(2) 定向增强人形机器人结构件：头部结构组件、肩支架、躯干结构组件、四肢组织组件等。
(3) 变刚度变体机翼：可顺利获得智能材料的相变与响应特性使机翼适应不同飞行任务与环境。
(4) 全功能灵巧手：采用多材料复合打印方法一体化制作，可顺利获得智能材料或流体驱动，顺利获得磁控相变机理进一步提高夹持能力。
（软体机器人技术路线图）
（流变机器人概念示意图）
（三）市场应用前景
本项目瞄准人形机器人与低空经济两大高增长领域，市场潜力显著。人形机器人轻量化材料及制造设备预计2035年市场规模达138亿美元，年均增速超50%，其变刚度关节、灵巧手等核心部件需求迫切。教育市场方面，STEM与职业教育规模超万亿元，桌面级4D打印设备适配教学场景，具备差异化竞争力。设备布局覆盖桌面级至工业级，价格跨度3万至100万元，满足科研、工业及教育多元需求。项目以磁控4D打印技术为核心，强度、功能等指标对标国际领先企业，填补国内智能材料与高端装备制造技术空白，具备替代传统制造与抢占全球市场份额的潜力。
团队介绍
核心团队包括北京交通大学Rheobot创新创业团队博士以上学历8人，开发了多种新型磁控智能材料与充磁磁畴编程4D打印技术，并推出了全球首台桌面级4D打印机Mag 4D Printer，为软体机器人的设计和制造给予了全新的思路和方法。创始人入选北京市科协青年托举人才、金桥人才工程A类、中关村U30优胜者，发表SCI检索论文50余篇，主持前沿领域相关科研项目10余项，取得全国发明展览会金奖等奖励20余项，受到人民日报、新华社、中央电视台等主流媒体报道。
项目优势分析
首创磁畴编程与4D打印技术，实现材料微观结构定向自组装及刚度动态调控，突破传统静态结构局限；多元磁控智能材料体系，结合硬磁与软磁复合材料，拉伸强度增强50%以上，成本低于PEEK材料50%。人形机器人肢体、低空飞行器主体结构、汽车尾翼等方向，4D打印技术成本降低，性能全面、一致性好、成型精度高可简化生产工艺，提高生产效率。在人形机器人关节、低空飞行器变刚度智能蒙皮、智能医疗手术模型等方向，其性能高于现有所有磁流变结构，复合增材制造满足复合变刚度智能结构量产需求，智能材料降低成本70%以上。在可变形柔性智能结构领域填补市场空白，其潜力巨大，材料柔性变形，无需复杂机械结构，实现驱动与传感一体化。
合作需求
行业内外的资源对接：包括但不限于工业与人形机器人、低空经济、科学教育等领域以及其他产业链上下游的合作伙伴。
人才需求：团队需要增材制造、人形机器人、科学教育等各相关行业内外的优秀人才，尤其是熟悉To B、To C、To G产品战略的技术型销售人员。
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（文字：k8凯发智汇工场 产业促进中心 编辑：卢晔 审核：娄雪松）
