2025-11-27
科技创新与产业创新深度融合--怀柔专项概念验证项目路演活动成功举办
11月27日，由中国科学院科技创新发展中心（以下简称“科创中心”）与怀柔科学城管理委员会联合主办，中科智汇工场、北京怀柔科学城建设发展有限公司承办的“科技创新与产业创新深度融合——怀柔专项概念验...
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：中科智汇工场 | 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。本项目通过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，通过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、四肢机构组件等。
(3) 变刚度变体机翼：可通过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，可通过智能材料或流体驱动，通过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提供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，获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：中科智汇工场 产业促进中心 编辑：卢晔 审核：娄雪松）
