夜雨聆风
第一场报告：几何驱动的设计、制造与控制
主讲：Charlie C. L. Wang 教授
曼彻斯特大学智能制造讲席教授 · 数字制造实验室负责人
王教授开篇直指行业长期痛点：现有 CAD（设计）→ CAE（分析）→ CAM（制造）三段式流程，其底层算法逻辑可追溯至上世纪六七十年代，三个系统各自独立演化，导致「设计出来的未必可以分析，分析完的未必可以制造，制造出来的未必达到最优性能」的结构性矛盾长期存在。
▌ 神经场驱动的优化制造
王教授团队引入神经场（Neural Fields）方法，将密度分布、变形场、制造序列、纤维取向均以神经网络表示，借助可微仿真驱动反向传播，使几何结构在物理约束下持续自我演化，打破了几何表示与优化算法之间的传统壁垒。
▌ 多轴打印路径的协同优化
传统 FDM 打印本质上是「2.5D」堆叠：逐层水平沉积虽然形成三维结构，但材料方向、层间结合强度与各向异性受到根本性限制。
研究表明，通过优化三轴乃至五轴打印路径，在相同机器条件下，结构力学性能可提升约 30%——相比传统顺序优化方法有显著突破。制造路径本身正在成为性能设计的一部分。
制造路径即设计—— 打印的方向，决定了材料的性能。
▌ 软体机器人与传感器集成
报告展示了利用神经场驱动的变形计算，使柔性结构贴合人体曲面并进行功能性重塑，结合传感器分布优化，形成具有感知与执行能力的一体化柔性系统。
第二场报告：可生物吸收钠离子电池
主讲：Thierry Djenizian教授
法国圣艾蒂安国立高等矿业大学（École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne），
普罗旺斯微电子中心主任（Director, Center Microelectronics of Provence）
第二场报告聚焦于一个极具前沿性的命题：如何为临时性植入设备提供可靠供能，同时彻底避免二次手术取出。Djenizian 团队选择钠离子电化学体系，结合全生物可吸收材料，开发出一种能在体内按需降解的柔性薄膜微型电池。
▌ 超越文献的电化学性能
团队开发的钠离子电池容量已达同类文献报道最优值的约三倍，初步验证了钠离子体系在高能量密度方面的潜力。
▌ 微结构电极提升柔性与稳定性
通过激光刻蚀或液压压印工艺（后者可在一分钟内完成），研究团队在电极表面构建微观柱状结构，显著扩大电极与电解质的界面面积，同时保证电池在弯折状态下维持良好电化学表现——这对贴合人体曲面的植入设备至关重要。
▌ 可控的工作时间与降解时间
通过调控封装层（如 PLGA 等可吸收聚合物）的厚度，可精确控制电池在体液中的功能维持时长与降解节点。动物实验已证实其生物安全性，各主要器官与对照组无显著差异。
▌ 下一步：与神经刺激系统集成
团队计划将可吸收电池与压电传感器阵列结合，构建完整的可吸收神经电刺激系统，目标场景包括术后镇痛、神经再生促进与骨折愈合辅助。
一个跨界设想：能否用多轴3D打印制造可吸收植入电池？
以下为个人设想，目前仍属概念探索层面，技术路径存在相当多挑战与未知，仅作抛砖引玉。
在会后的交流中，我向黄砚燕教授、王教授，Thierry Djenizian教授 和 Tony Lock 请教了一个问题：两场报告所代表的两个方向，是否有可能交叉？
可吸收电池不只是缩小的电池， 它需要从结构开始重新设计。
可吸收植入电池是一个高度精密的多材料系统——正极、负极、电解质、集流体、封装层、微结构界面，每一层的厚度、孔隙率、界面面积与局部曲率，都直接影响电化学性能与降解行为。现有制造方法在平面方向已实现微结构控制，但对于复杂三维曲面植入场景，平面工艺的自由度仍然有限。
多轴3D打印路径优化，恰恰可以让材料沉积方向、结构层序与功能分区，从一开始就围绕目标解剖结构和生物力学环境来设计。
▌ 四个值得探索的方向
① 电极微结构的增材制造：通过3D打印直接构建特定三维几何形态的多孔电极，不同植入部位实现定制化电极几何设计。
② 贴合曲面的电池几何：以目标解剖曲面为约束进行多轴路径规划，使「功能性贴合」从辅助要求变为设计起点。
③ 空间化的降解控制：精确控制封装材料的厚度与孔隙率，实现不同区域降解速率各异的「分区降解」设计。
④ 一体化植入系统：将电源、传感器与刺激电极通过增材制造集成在同一结构中，从多模块拼装走向几何连续的一体化可吸收电子系统。
需要坦诚说明的是，这一设想面临的技术挑战是真实存在的：可打印的植入级生物相容性材料种类仍然有限；微米级电极结构的打印精度与现有工艺之间仍有差距；多材料协同打印中的界面控制、残余应力与降解行为耦合，都是尚待解决的工程难题。我认为这是一个值得相关领域研究者和企业共同关注的交叉命题。
结语：真正的创新，往往发生在两个方向交汇处
两场报告分别代表了两个正在快速演进的方向：一个是让制造过程变得更「聪明」，让材料按照功能逻辑被组织起来；另一个是让植入式电子器械变得更「短暂」，在完成使命后从容消失。
未来的临时性植入医疗器械， 也许从结构设计之初就与人体环境、 功能需求和生命周期深度整合在一起。
这只是一个开始的问题，而不是一个现成的答案。但在剑桥，这类问题往往是真正有趣的项目的起点。
📌 图片说明与版权声明
本文所引用的演讲幻灯片图片，均来自2026年5月21日剑桥大学Institute for Biomedical Innovation研讨会现场拍摄，原始内容版权归各主讲人及其所在机构所有：
Prof. Charlie C. L. Wang 及曼彻斯特大学数字制造实验室（DML）
Prof. Thierry Djenizian 及法国圣艾蒂安国立高等矿业大学
上述图片仅用于学术内容传播与非商业性科普介绍，不涉及任何商业目的。
公司简介：
NPZ 科技有限公司是坐落在英国剑桥创新中心，公司成立于2011年, 目前主要业务与CE，UKCA认证机构合作，提供医疗产品在英国MHRA的产品注册代理（ the UK responsible person “英代”）在英国MHRA注册和市场咨询，并协助客户做英国当地的销售渠道开拓， 临床研究合作。感兴趣合作机构，联系电子邮件：ukrp@npztech.com .
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