三个小时3D打印出一台电机，麻省理工学院新突破

2026年2月23日，南极熊获悉，麻省理工学院的研究人员开发了一种新型多材料挤出3D打印平台，能够在单一制造步骤中直接打印出完整、可运行的电机，为电机及复杂电子系统的制造方式带来了新的可能。

当然，这个3D打印的电机并没有我们平时见到的电机那么复杂的结构，主要是一个原理验证。

△相关研究已发表在《虚拟与物理原型》期刊上，研究题目为“采用多模式、多材料挤出工艺制造的全3D打印电机”

突破单一材料局限

麻省理工学院微系统技术实验室首席研究科学家，也是此项研究的主要作者Luis Fernando Velásquez-García表示：“这是一项重大的工程挑战，我们必须想办法将同一种打印方法的多种不同表现形式无缝地结合到一个平台上。”

△麻省理工研究人员提出的多模式、多材料挤出系统最终配置中的工具排列。从左到右：油墨挤出机、颗粒挤出机、丝材挤出机和加热器

该平台采用四个独立挤出机，可处理多种不同形态的可打印材料，包括聚合物、导电油墨以及硬磁性材料。在逐层构建器件的过程中，系统会根据设计需求自动切换喷嘴，实现多材料的精确集成。

与目前大多数仅支持两种、且材料形态相同（如丝材或颗粒）的多材料挤出系统不同，研究团队在一台商用打印机的基础上进行了深度改造，开发了定制化挤出模块和全新的控制框架。同时，研究人员在关键位置布置了传感器网络，以确保各喷嘴在高精度运动过程中保持严格对准，避免层间错位。

其中，用于形成电路的导电材料以油墨形式存在，采用基于压力的挤出方式进行打印。这类材料在流变特性、沉积稳定性以及与加热喷嘴的协同工作方面，对系统集成提出了显著挑战。

△图为E3D ToolChanger 对接装置，以兼容油墨挤出机与颗粒挤出机。系统中集成了一台Mahor v4 70W颗粒挤出机

三小时“打印”一台电机

在实验验证中，研究团队使用五种不同材料，在约三个小时内成功打印出一台功能齐全的电动直线电机。单个器件的材料成本约为0.5美元，后处理步骤仅包括对硬磁性材料进行磁化。测试结果显示，该电机在不依赖液压放大器的情况下，产生的驱动力显著高于传统同类直线电机。

△全 3D 打印直线电机。永磁体（a）、双轴弯曲弹簧（b）、弹簧与磁体装配体（c）、3D 打印电机装配体（d）。

Velásquez-García表示：“这项成果令人振奋，但它只是一个起点。我们有机会从根本上改变产品的制造方式，通过在使用现场一步完成硬件制造，而不是依赖复杂的全球供应链。这次工作已经证明，这种模式在技术上是可行的。”

△图为麻省理工团队研发的多模式、多材料3D打印系统所集成的四种核心工具：E3D Hemera 丝材挤出机 (a)；加装定制3D打印转接件的 Mahor v4 颗粒挤出机，用于适配 E3D ToolChanger (b)；定制化墨水挤出机 (c)；以及用于墨水固化的加热模块 (d)

下一步，研究团队计划将磁化过程直接集成到打印流程中，进一步展示完全 3D 打印的旋转电机。同时，他们还将扩展平台的工具集，以支持更高复杂度电子系统的单片化制造。

△本文提出了一种可整体一体化 3D 打印的旋转电机设计方案，可使用本文所述的硬件与材料实现打印

Velásquez-García总结道：“我们不仅对这台电机本身以及性能感到兴奋，更重要的是，它展示了未来电子制造可能发生的深刻变革，这只是众多潜在应用中的一个例子。”