当一台3D打印机能够在一体化流程中同时处理导电、导磁、绝缘和结构材料，并在三小时内输出一台可直接运行的电机，传统电机制造的“多设备、多工序、长周期”范式正被重新定义。

一、从“打印形状”到“打印功能”的跃迁

2026年2月16日，麻省理工学院(MIT)微系统技术实验室的研究团队在《虚拟和物理原型》期刊发表了一项突破性研究：他们开发出一款多模式、多材料挤出式3D打印机，能够在约三小时内制造出功能完整的线性电机，材料总成本仅50美分(约合人民币3.5元)。

这一成果的核心价值在于：它首次将电机制造所需的全部关键材料——导电体、绝缘体、软磁体、硬磁体、柔性结构——集成到单一打印流程中，实现了从“数字模型”到“功能器件”的直接跨越。

二、科创亮点：四个挤出器如何“协同作战”

1. 四挤出器架构：突破两种材料的极限

目前大多数商用多材料3D打印机仅能切换两种材料。MIT团队通过自主研发并改造现有打印机，构建了一套包含四个独立挤出器的打印平台：

这套系统通过机械臂自动切换挤出工具，确保五种材料在打印过程中精准对齐、分层沉积，解决了多材料界面的兼容性与定位精度难题。

2. 五种材料的“材料配方”

研究团队为电机打印选配了五种功能材料：

介电材料：用于外壳与绝缘层

导电材料：用于线圈与电路路径

软磁性材料：用于磁场产生与引导

硬磁性材料：用于永磁体部分

柔性材料：用于缓冲与结构连接

打印完成后，仅需一步外部处理——对硬磁体部件进行磁化，即可获得完全功能化的线性电机。

3. 性能验证：优于传统制造

性能测试显示，3D打印电机的最终表现与传统制造方法构建的产品相当甚至更优。研究团队特别指出，该电机产生的驱动力是某些依赖复杂液压放大器的同类线性电机的数倍之多。

三、技术内涵：从“多步骤”到“单流程”的制造革命

传统电机制造涉及冲压、绕线、注塑、组装、磁化等多个独立工序，通常需要数周时间跨越多台设备完成。MIT的突破在于将这一链条压缩为：

数字设计 → 多材料3D打印(3小时) → 磁化(1分钟) → 功能电机

这种“单流程制造”的实现，依赖于三大核心技术的协同：

多工具精确切换：确保各材料层间对准误差控制在微米级

材料兼容性设计：不同材料的固化温度、压力、速度被协调在同一流程中

过程闭环控制：传感器实时监测喷嘴状态与层间结合质量

四、应用前景：重构供应链与加速创新

1. 现场制造替换部件，摆脱全球供应链依赖

研究团队特别强调这项技术的战略价值：对于供应链难以覆盖的场景，只需找到需要替换物品的数字图纸，即可按需打印，无需等待数周至数月的交付周期。

在工厂产线、海外基地、空间站、深海平台等场景中，这一能力意味着从“等待备件”到“即时修复”的范式转变。

2. 加速产品研发迭代

电机设计迭代周期可从数周压缩至3小时，研发团队可在一天内完成“设计→打印→测试→修改”的完整闭环。这对于机器人、电动汽车、医疗设备等对定制化电机需求旺盛的行业，将显著缩短新品上市时间。

3. 分布式制造与个性化定制

当制造单元缩小到一台桌面级设备，生产可以无限贴近用户。未来，工程实验室、维修中心甚至创客空间都可能具备按需制造功能电机的能力。

五、未来方向：旋转电机与全集成制造

研究团队透露，下一步计划包括：

将磁化步骤集成到打印流程内部，实现真正的“一键输出功能件”

从线性电机拓展至旋转电机，覆盖更广泛的工业应用

探索更复杂的电磁设备的一体化打印

来源：麻省理工学院(MIT)微系统技术实验室；题目：Multi-mode, multi-material extrusion 3D printing for fully functional linear motors；发表于：Virtual and Physical Prototyping（2026年2月16日）