8月初，一条来自澳大利亚的消息引发全球增材制造行业关注：墨尔本大学学生团队研制的3D打印再生冷却液体火箭发动机Slinky，在英国Race2Space国际学生火箭竞赛上成功点火并夺得冠军，成为澳大利亚学生团队首个成功点火此类发动机的突破。几乎同一时间，奥地利格拉茨理工大学公布一项3D打印陶瓷降温实测：边长约23厘米的陶瓷立方体，依靠蒸发冷却让周围空气降温近7℃。从火箭推进到建筑制冷，增材制造正在两个看似遥远的领域同时证明自己的价值。
一、Slinky火箭发动机：7个月从图纸到点火的校园壮举
Slinky发动机是墨尔本大学航空航天与火箭工程学会的毕业设计项目，由硕士研究生杰克·加德纳、布鲁克·杜兰和斯图尔特·戴维斯主导开发，与澳大利亚联邦科学与工业研究组织的国家增材制造中心Lab22合作完成。这个项目从设计到热试车仅用了约7个月时间，充分体现了增材制造快速迭代的开发优势。
发动机采用液氧与异丙醇作为双组元推进剂，整机重约6公斤，体积与一个大菠萝相仿，却集成了复杂的再生冷却系统。团队将发动机运往英国参加Race2Space国际学生火箭竞赛，在一天内完成了五次稳定热试车，包括节流测试，最大推力达到5.4千牛，与小型月球着陆器发动机相当，并成功赢得液氧双组元推进剂类别冠军。赛后检查显示，发动机在连续5次点火间无需任何翻新维护，始终保持完好状态，甚至被推至125%额定推力、混合比达到1.60的严苛工况仍表现出色。
墨尔本大学航空航天与机械工程硕士研究生戴维斯表示，团队非常激动能够站在计算工程的前沿，展示集成设计能够取得的成果。这也标志着澳大利亚学生团队在Race2Space竞赛中首次成功点火再生冷却液体火箭发动机，对澳大利亚的航天教育与学生火箭工程能力是一次里程碑式的验证。
二、再生冷却创新：冷却通道直接内嵌燃烧室壁
Slinky发动机的核心技术亮点，在于再生冷却通道的设计与制造。传统火箭发动机的再生冷却依赖燃烧室周围复杂的外部管道网络，将推进剂之一在喷射燃烧前循环流动，带走燃烧室壁面高热流区域的巨大热量。而3D打印让团队可以在燃烧室壁内部直接构建冷却通道，从根本上简化了结构、提高了冷却效率。
CSIRO高级研究科学家兼Lab22团队负责人陈樱桃博士指出，过去再生冷却依靠复杂的金属管道与焊接工艺，制造难度高、可靠性风险大；如今利用增材制造，通道可以直接嵌入燃烧室壁，冷却效率显著提升。她表示，这一项目证明了先进金属增材制造能够实现传统制造方法无法完成的复杂设计，Lab22在材料选择、机械行为分析、面向增材制造的设计以及打印件后处理等方面提供了专家指导，帮助团队把发动机优化到高性能运行状态。
在制造环节，发动机由Lab22位于维多利亚州克莱顿市的设施采用尼康SLM Solutions 280 2MA激光粉末床熔融系统生产，选用铜合金作为材料，正是看中其优异的导热性以及对高热流环境的适应能力。铜铬锆等铜基合金在火箭燃烧室、推力室等高温部件中的应用，近年来已成为航天增材制造的热门方向，Slinky的顺利点火再次验证了这一技术路线的可行性。
| 参数 | Slinky发动机数据 |
|---|---|
| 推进剂 | 液氧+异丙醇（双组元） |
| 整机重量 | 约6公斤 |
| 最大推力 | 5.4千牛 |
| 热试车 | 单日5次稳定点火 |
| 制造工艺 | LPBF激光粉末床熔融 |
| 冷却方式 | 燃烧室壁内再生冷却 |
负责指导该毕业设计项目的墨尔本大学教授、计算力学专家理查德·桑德伯格表示，这一成就凸显了计算机辅助设计与增材制造相结合的价值，这种从概念快速走向测试的开发模式将加速工程研发周期，帮助行业持续创新并降低成本。他还强调，与CSIRO Lab22等机构的合作，为学生提供了发展先进工程技能的机会，也为澳大利亚未来航天能力建设贡献了力量。
三、从校园走向产业：学生项目的行业启示
Slinky项目的意义不仅在于一枚发动机的成功点火，更在于它展示了增材制造在航天推进领域的巨大潜力。传统再生冷却发动机的制造周期以年计，涉及大量精密机加工与焊接工序；而Slinky从设计到点火仅用7个月，将概念验证周期压缩了一个量级。这种快速迭代能力，正是商业航天时代最稀缺的竞争力。
项目的技术路线也与产业前沿高度契合。近年来，火箭实验室、相对论空间等商业航天企业纷纷将3D打印应用于发动机核心部件，铜合金燃烧室、整体式喷注器、再生冷却通道一体化打印已成为行业标配。Slinky团队表示，此次成功测试为ARES火箭学会打开了更复杂推进系统设计与制造的大门，未来希望将Slinky集成到火箭中，推动墨尔本大学下一代推进系统研发。
从产业视角看，学生项目的人才培养价值同样不可低估。加德纳、杜兰、戴维斯等团队成员通过完整经历设计、制造、测试全流程，积累了实战经验，未来将成为澳大利亚航天产业的重要人才储备。CSIRO实验室与高校的产学研协作模式，也为各国发展航天人才梯队提供了可借鉴的范本。
四、格拉茨理工陶瓷立方体：无电蒸发冷却降温近7℃
在建筑领域，奥地利格拉茨理工大学建筑与媒体学院公布了一项同样令人眼前一亮的3D打印研究。研究团队将内注水的3D打印陶瓷立方体放置在校园炎热阁楼中，实测显示立方体附近温度下降近7摄氏度。这些边长约23厘米的陶瓷立方体，采用陶瓷粘土材料3D打印而成，并通过三重周期最小曲面结构形成高度多孔、表面积巨大的复杂几何形态。
其降温原理并不复杂，却极为巧妙：水在毛细作用下被多孔陶瓷吸收，并均匀扩散至整个几何结构表面，随后持续蒸发，从周围空气中吸收热量。这种蒸发冷却原理与数百年来人类使用的陶罐、风塔如出一辙，但3D打印让几何形态得以极致优化，极大提升了蒸发效率。为了进一步增强性能，研究团队还在粘土中混入真菌培养物和锯末，让菌丝网络在材料内部生长形成精细网络，烧制后留下微孔与大孔交织的孔隙结构，使水在立方体内部分散更加高效。
项目负责人、格拉茨理工大学副教授米莱娜·斯塔夫里奇表示，这种方法已经沿用了几个世纪，关键的技术进步在于3D打印的应用，它使团队能够用粘土混合物制造出高度复杂、多孔且功能优化的几何形状。研究团队还开展了将立方体与供水系统整合为冷却墙的尝试，一面两米见方的演示墙已安装在格拉茨理工大学新技术校区，公众可以实地体验降温效果；另一处装置则在格拉茨感知博物馆展出。团队还在探索使用当地诺伊西德尔湖的疏浚沉积物作为可持续原料，让原本被丢弃的湖底泥沙变废为宝。
五、同一技术两种范式：增材制造的边界持续延展
将墨尔本大学的火箭发动机与格拉茨理工的陶瓷立方体放在一起观察，可以清晰看到增材制造的一体两面。在航天领域，它面向极端工况与高性能材料，解决的是传统工艺无法制造的复杂内腔与整体式结构问题，追求的是推力、效率与可靠性的极致；在建筑与环境领域，它面向可持续性与低能耗需求，解决的是复杂曲面与功能梯度结构的高效成型问题，追求的是零耗电、零制冷剂的被动降温方案。
两者的共同点在于，都充分利用了增材制造的核心价值，设计自由。火箭发动机的壁内冷却通道、陶瓷立方体的三重周期最小曲面，都是传统工艺难以低成本制造的形态，而3D打印让它们从概念变为现实。这再次印证，增材制造的价值不在于替代传统工艺，而在于打开传统工艺无法企及的设计空间。
随着增材制造装备、材料与软件的持续成熟，这种设计自由度正在向更多行业渗透。无论是商业航天对快速迭代的渴求，还是绿色建筑对被动式降温方案的探索，3D打印都提供了从理念到实物的最短路径。可以预见，未来会有更多像Slinky发动机、陶瓷降温立方体这样看似天马行空的创意，借助增材制造走进现实。
总结
墨尔本大学学生团队以7个月时间3D打印出再生冷却液体火箭发动机Slinky，在Race2Space竞赛中单日5次点火、夺得冠军；格拉茨理工大学的3D打印陶瓷立方体以蒸发冷却实现无电降温近7℃。从航天推进到建筑制冷，增材制造的设计自由度正在改写更多行业的可能性边界。
来源：南极熊3D打印网、Australian Manufacturing、3D打印资源库、Yahoo Tech