2018年3D打印行業發展趨勢預測
2018-01-03 09:43:34
2018年，世界將發生什么？這可能是難以預測的。但2018年3D打印將如何發展，我們已經有個一個大概的預測，因為我們已經與行業內的許多專家就2018年3D打印的看法進行了交流。
增加采用
據惠普公司3D打印商業擴張和開發全球負責人MichelleBockman介紹，用于全面制造的3D打印將獲得更多的采用。根據Bockman的說法，這將會形成如下現狀：“工業3D打印將擴展到許多新的國家，使其成為真正的全球轉型。技術的進步將顯著提高3D制作的速度、可靠性和能力。3D打印的規模經濟將會持續改善，使得數字化制造在更多地方的更多類型的公司更具成本效益。越來越多的公司將進入3D材料市場，幫助推動創新，降低成本和增加材料的多樣性。在汽車、醫療、航空航天、消費品、重工業等主要行業，3D打印的商業應用將變得更加明確，使得數字工業革命成為我們日常生活中越來越重要的部分。
Markforged首席執行官GregMark強化了3D打印技術的實際應用，強調其從原型設計轉向最終用途部件。換句話說，過去幾年來與3D打印有關的炒作現在正在實現。Markforged因其碳纖維和金屬3D打印技術而聞名。
Mark說：“現在，我們終于實現了承諾，為現實世界的用例打印高強度部件。”他補充說：“利用Markforged打印機，公司能夠打印足夠強大的碳纖維增強復合材料，用于最惡劣的應用環境，而金屬3D打印的價格更便宜。”這些創新相結合，大大拓展了3D打印的價值主張。Markforged客戶通常看到三個月的碳纖維打印機投資回報。投資回收期非常快，31％的客戶在第一年內購買了第二臺打印機。
3DSystems高級應用程序開發副總裁PatrickDunne也認為3D打印將會被越來越多的人接受。“在2018年，我們將看到各個行業的所有配置文件的業務都向更深層次的采用增材制造（AM）。”Dunne說。“這項技術將推動小型企業的發展，使他們能夠將自己的能力提升到一個更成熟的企業，這可能會引入新的競爭水平，新的商業模式和市場機會。同樣，在設計階段，大型公司將在此過程中采用AM技術，以支持整個端到端工作流程的成熟。”
根據Dunne的說法，3D打印不會被隔離到特定的應用中。相反，它將成為“許多現有的和新穎的生產流”的標準工具。
改進的設計
負責Autodesk增材制造業務發展和策略的DuannScott看到了明年設計的主要趨勢。Scott說：“2018年，我們將開始看到人們真正明白，增材制造設計是從制造業的一小部分轉變為經濟的重要組成部分的關鍵。將現有的傳統制造零件與AM復制品進行比較，在財務上很少有優勢，但是將整個裝配整合到一個AM零件中可以大大降低制造成本，完全壓縮供應鏈，并在單一設計中提高性能。一旦工程師（及其管理者）在未來一年開始意識到這一點，我們預計在AM設計上將會有大量的投資。”
對于改進3D打印設計的重要貢獻可能是全新的設計過程，例如生成式設計。這樣就可以輸入零件的特定參數，例如減輕重量，并允許軟件自動更改零件的拓撲以滿足這些要求。“我們可以通過創成式設計軟件加速這一教育過程，在這個過程中，我們從現有設計中抽取一個子組件，定義約束條件和工程要求，讓生成設計工具幫助工程師探索潛在的解決方案，裝配一個零件，”Scott說。
新的和改進的金屬3D打印
正如引言中所提到的，金屬3D打印在降低成本和提高采用率方面正在迅速發展。3D打印服務提供商和軟件開發商Materialise的首席技術官BartVanderSchueren在發表的聲明中表達了同樣的聲音。
“金屬正在蓬勃發展。我們知道金屬3D打印將永遠不會取代傳統的制造業，但作為一種互補的制造技術，其地位正變得越來越重要，”VanderSchueren描述道，“在解決特定的制造難題時，金屬3D打印將變得越來越必要，其可以創建定制的、復雜的最終用途產品。為此，我們今年收購了ACTech，一家專門從事高度復雜的金屬原型鑄造的德國制造公司。憑借他們在金屬方面的專業知識和3D打印技術，我們準備將金屬3D打印提升到一個新的水平。”
金屬3D打印在新技術方面將會有所改善，同時也會改善已有的技術。例如，3DSystems最近宣布擴大其金屬3D打印生產線，并采用大型自動化系統。
Dunne談到這一發展，說：“更廣泛的金屬將被優化直接金屬打印。從原材料到成品的轉換將在2018年出現顯著增長。硬件將同時發展，從部件尺寸和過程控制兩方面都變得更加強大，像3DSystems公司最近宣布的DMP8500這樣的解決方案。機器可以打印500毫米的XYZ，這是業界最大的制造‘無縫’部件能力。這類發展將鞏固技術在衛生保健和航空航天等行業的主流地位。在后者中，例如，用AM表示的零件設計優化來創造新的幾何結構，僅通過提高強度重量比，就有可能單獨節省數千美元的燃料消耗。”
另一方面，Markforged則是引進新型金屬3D打印工藝的創新者之一，該公司已經發布了一種能夠以比以前更低的成本生產金屬3D打印部件的技術，并且更易于使用。MetalX3D打印機打印與熱塑性材料粘合在一起的金屬粉末棒，以類似于熔融沉積造型的方法制造零件。然后在將“褐色”部分放入燒結爐中以形成幾乎完全致密的金屬部件之前，將“生坯”部分的粘合材料沖走。
“機械工程正在復興。2018年是金屬打印成為主流設計師和工程師可行的選擇，”Markforged首席執行官GregMark說道。“我們新的MetalX3D打印機比現在的金屬打印機成本低10倍。低成本的易用性將推動業界的采用浪潮。”
Mark補充說：“機械工程師將變得更有效率。有200萬機械工程師可以在幾小時內設計一個零件，但是需要等待四到六個星期才能把零件拿出來。此后，這一情況將得到改變，并加速創新。”
憑借其低成本系統，Markforged將世界重新引入間接金屬3D打印，已經可以使用失蠟鑄造等工藝。3DSystems的Dunne指出，“2017年，用于鑄造用途的塑料和蠟的增長，珠寶行業蠟的超高保真直接噴墨廣泛采用蠟，”Dunne說。“這將持續到下一年，同時，我們將看到在工業投資鑄造工作流程中使用蠟的明顯擴大。我們可以預期AM將成為創造金屬鑄件的標準模式來源。”
雖然像Markforged這樣的公司正致力于通過開發新的金屬3D打印工藝來降低金屬3D打印的成本，并且更加便于用戶使用，但橡樹嶺國家實驗室（ORNL）正在以各種方式改進現有的金屬3D打印技術。
該實驗室的制造演示設施（MDF）是新型3D打印技術的早期研究領域的領導者，其中最引人注目的是大規模大面積添加制造（BAAM）碳纖維聚合物3D打印機，并且已經開始研究金屬。MDF的代表表示，到2018年，實驗室將重點發展“通過建模、模擬、表征和殘余應力的大規模金屬制造”。研究將增加工藝規模和沉積速率，提供新的量身定制的材料，并應用數據驅動分析進行零件鑒定和認證。
特別是，中密度纖維板將通過一個新的過程來提高3D打印金屬部件的資格和認證，這一新的過程可以在正在進行的3D打印過程中實時采集圖像的自動化，基于人工智能的分析，從而創建檢測和記錄缺陷的能力。這種方法可能是采用金屬AM的關鍵，金屬AM存在重復性和質量控制問題。
中密度纖維板也將開發大規模金屬AM，類似于與BAAM的工作。MDF主任BillPeter在談到這個項目時說：“我們正在把從我們的大規模聚合物沉積系統中獲得的知識轉移到類似規模的金屬系統上。”
ORNL也在研究旨在提高能源效率的新型高溫輕質金屬。特別是，新型高溫鎳合金“將導致更高效的能源生產的燃燒應用”，新鋁合金“將提高在車輛發動機的高溫應用中使用這些材料的能力。
粘結劑噴射金屬3D打印，其中金屬粉末被綁定，然后燒結和滲透額外的金屬，是ORNL2018年的另一個重點。該實驗室正在探索如何將這項技術應用于3D打印注塑模具和鍛造模具，并采用“共形冷卻通道”來縮短生產周期。金屬3D打印已經被至少一家公司PROTIQ用于這種目的。
Peter說：“粘結劑噴射技術也將用于3D打印先進材料，如用于汽車和采礦應用的輕質金屬基體/碳化物復合材料。隨著這些努力，ORNL正在開發新的軟件‘模擬通過粘結劑噴射在金屬粉末部件燒結過程中的收縮和變形’。”據實驗室宣稱，“這些工具將有利于多種行業，包括AM、粉末冶金和金屬注塑”。
來自Autodesk的DuannScott認為，雖然金屬AM將繼續成熟，但明年還不會完全成熟。“2017年是金屬AM從成為一個有潛力的孩子開始發展成為一個尷尬的青少年的一年，但2018年將不是AM成為一個全面運作的成年人的一年。隨著AM成熟，仍然會有相當大的成長痛苦，”Scott說。
Scott指出了制造商在擴大3D打印設備生產時可能面臨的問題。“金屬AM機器的銷售量從每個訂單1-5個增長到40-70個，生產規模從一個面包箱的大小到一個冰箱的大小，隨著初創企業的擴大，材料選擇板塊不斷擴大，主要材料公司以新的材料配方進入AM空間。隨著AM的優化，生成設計和仿真工具的進入，軟件生態系統變得越來越廣泛和深入。由于潛在客戶的拉動，這種增長可能會大大增加，但硬件公司需要從每年數百臺到數千臺機器規模學習，材料公司需要開始處理散裝物流，而軟件公司將擁有不斷增加的機械和材料組合的數量，以優化和模擬，雖然有巨大的增長潛力，但整個行業可能會遇到成長的痛苦。
Scott說，軟件將幫助進一步增強這些金屬技術。“我認為我們將在3D打印硬件方面看到更大、更快的延續，并在2018年繼續關注軟件方面的生成設計和仿真。通用電氣的Atlas系統，Adira的TiledLaserMelting和一系列機器人定向能量沉積（DED）電池正式上市，這些承諾將為我們提供更大的部件。例如，更快的添加劑包括DesktopMetal的生產系統，其速度是激光金屬系統的100倍，Spee3D超聲波金屬冷噴涂工藝可以快速生產近凈成形零件，模擬可能成為所有金屬系統的AM工作流程的基礎，而生成設計將幫助工程師理解如何設計每種AM技術固有的自由度和約束條件。
聚合物和其他3D打印材料
雖然金屬一直在等待3D打印的急需增長，但塑料也隨著技術的發展而不斷發展。也有新材料正在開發，特別是陶瓷。
3D打印商業媒體首席執行官兼創始人、高級分析師DavidSher強調了3D打印材料的增長。“對于熱聚合物3D打印，PEEK3D打印功能的可用性將有巨大的增長。”Sher說，臺式SLS將開始提供可行的解決方案，有四到五個不同的制造商。
Sher特別強調的Smartech公司，計劃將重點放在幾個新趨勢上：鋁合金AM，汽車AM部件生產，貴金屬AM、陶瓷AM的發展和先進熱聚合物（PEEK、PAEK、PEKK和PEI）3D打印功能的擴展。
3DSystems已經與Sher的預測相匹配。根據Dunne的說法，該公司將推出一系列新型工業級SLS塑料，包括阻燃尼龍12。稱為DuraFormProXFR1200，這種材料符合商用航空航天工業要求的內部機艙部件的阻燃性閾值，符合FAR25.853標準。此外，該材料符合AITM煙密度和毒性要求。
ORNL也將擴大BAAM3D打印機的材料功能。實驗室現在正在與機器制造商CincinnatiIncorporated合作，修改BAAM以同時存放多種材料。這可以改善工具和模具以及其他產品的功能。
ORNL還正在開發用于BAAM和大型金屬3D打印機的閉環控制，這可能迎來一個全自動3D打印的時代。其他進展包括用連續纖維如碳纖維打印，以及多材料3D打印，例如泡沫與完全致密的基材的組合。
Sher表示，他也相信“建筑3D打印將在采用方面取得巨大的飛躍”。雖然我們已經看到許多項目進行技術演示，但很少有公司使用3D打印的可用結構。有幾個例外，特別是在迪拜的未來辦公室。
不過，Sher的預言也許是對的。那些追求建筑3D打印的是ORNL的MDF。該實驗室正在進行大規模混凝土3D打印。具體而言，該實驗室正在研究“建造一個大規模的靈活系統，即使在不規則的地形上，也可以在幾個小時內完成自動化施工。”
提高速度和生產力
AM目前是緩慢和昂貴的。然而，新技術正在使這項技術更快，通過提高3D打印的吞吐量潛在地降低每個部件的成本。
Sher說：“就整體工藝流程而言，所有主要（金屬粉末床熔合、聚合物粉末床熔合、光聚合和擠出）技術平均增長10倍，這意味著3D打印零件的數量增長10倍。這將通過更高的3D打印速度和更高的工作流程（以及后期處理）自動化來實現，這將導致汽車和一些消費市場等領域的更多采用”。
Carbon和3DSystems已經開發出以更快的速度3D打印塑料部件的聚合物工藝。兩種工藝都依賴于一種數字光處理（DLP）形式，在這種形式中，光照射在樹脂桶中，由于使用了特殊的膜，因此可以比傳統方式更快地產生層數較少的各向同性部件。
Dunne認為，3D打印過程的速度將在2018年全面增長。“從硬件角度看，整個行業的打印機速度將會越來越快，原型和生產時間將為小型企業和企業帶來新的經濟效益。”Dunne說。
提高生產力的關鍵也是行業內正在開發的自動化技術。Materialise公司的VanderSchueren設想通過軟件來執行這項工作，他表示：“隨著3D打印技術的日益成熟，重點將轉向精簡前后期生產流程。這樣做的最簡單方法是自動化流程中最耗時的部分。我們如何預測這一趨勢的一個例子就是新推出的金屬化Materialisee-Stage，這是一個軟件模塊，可讓用戶完全自動地生成金屬3D打印的支撐結構。”
硬件也將是自動化的關鍵。3DSystems和Carbon都在開發自動化連續DLP技術的方法。例如，3DSystems展示了其使用工業機器人手臂的Figure4系統，可以在打印過程中自動地從各個工位移動部件，將完成的部件從打印工作臺上移除，將其裝入UV固化平臺以進一步加固，然后放置到最后清洗的平臺。最后，部件可以在最終資格站自動檢查。
3DSystems也正在開發一種自動化的金屬3D打印技術，在這種技術中，金屬粉末可以自動加載到機器中，零件可以自動從打印機中取出并進行后期處理。其他從事類似方法的公司還有ConceptLaser。
未來的愿景
3D打印所提供的未來愿景之一就是大規模定制，即一次性生產大批客戶特定的產品。Dunne認為，這樣的過程正在慢慢實現。
Dunne反映說，到2018年，3D打印將繼續向受益于設計者和工程師的軌跡邁進，優化設計和整合產品，以滿足嚴格的工業要求。他特別強調了技術在設計驗證和后來的小批量生產，患者和客戶特定產品以及“大規模復雜制造”方面的基礎將如何影響未來使用。
Materialise的VanderSchueren也認為，大規模定制正在慢慢成為現實。“經過幾十年的統一大量生產的產品，我們看到了消費模式的變化。顧客需要的產品就像它們一樣獨特，適合他們的特定需求。這也適用于工業客戶，因為專業產品需要定制機器。3D打印是實現大規模定制的完美技術。”
結論
從整體角度來看，2017年是發展的一年。從3D打印的角度來看，這些發展可能被認為是更積極的。其中包括Markforged的MetalX3D打印機，DesktopMetal的兩種新工藝，XactMetal的廉價金屬3D打印機和SPEE3D的高速金屬3D打印機。Formlabs推出了臺式選擇性激光燒結（SLS）系統，而Carbon則推出了新型3D打印機和部分清洗套件。3DSystems的新任首席執行官開始實施他的公司愿景，而惠普則將其MultiJetFusion融入了市場。我們也不能忘記GEAdditive對行業的影響。
而2014年標志著泡沫破滅，特別是消費者3D打印，2018年似乎指向實現許多3D打印的承諾。不管好或壞，2018年是新的一年，如果我們要追求技術發展的話，我們應該把這項技術用好。
增加采用
據惠普公司3D打印商業擴張和開發全球負責人MichelleBockman介紹，用于全面制造的3D打印將獲得更多的采用。根據Bockman的說法，這將會形成如下現狀：“工業3D打印將擴展到許多新的國家，使其成為真正的全球轉型。技術的進步將顯著提高3D制作的速度、可靠性和能力。3D打印的規模經濟將會持續改善，使得數字化制造在更多地方的更多類型的公司更具成本效益。越來越多的公司將進入3D材料市場，幫助推動創新，降低成本和增加材料的多樣性。在汽車、醫療、航空航天、消費品、重工業等主要行業，3D打印的商業應用將變得更加明確，使得數字工業革命成為我們日常生活中越來越重要的部分。
Markforged首席執行官GregMark強化了3D打印技術的實際應用，強調其從原型設計轉向最終用途部件。換句話說，過去幾年來與3D打印有關的炒作現在正在實現。Markforged因其碳纖維和金屬3D打印技術而聞名。
Mark說：“現在，我們終于實現了承諾，為現實世界的用例打印高強度部件。”他補充說：“利用Markforged打印機，公司能夠打印足夠強大的碳纖維增強復合材料，用于最惡劣的應用環境，而金屬3D打印的價格更便宜。”這些創新相結合，大大拓展了3D打印的價值主張。Markforged客戶通常看到三個月的碳纖維打印機投資回報。投資回收期非常快，31％的客戶在第一年內購買了第二臺打印機。
3DSystems高級應用程序開發副總裁PatrickDunne也認為3D打印將會被越來越多的人接受。“在2018年，我們將看到各個行業的所有配置文件的業務都向更深層次的采用增材制造（AM）。”Dunne說。“這項技術將推動小型企業的發展，使他們能夠將自己的能力提升到一個更成熟的企業，這可能會引入新的競爭水平，新的商業模式和市場機會。同樣，在設計階段，大型公司將在此過程中采用AM技術，以支持整個端到端工作流程的成熟。”
根據Dunne的說法，3D打印不會被隔離到特定的應用中。相反，它將成為“許多現有的和新穎的生產流”的標準工具。
改進的設計
負責Autodesk增材制造業務發展和策略的DuannScott看到了明年設計的主要趨勢。Scott說：“2018年，我們將開始看到人們真正明白，增材制造設計是從制造業的一小部分轉變為經濟的重要組成部分的關鍵。將現有的傳統制造零件與AM復制品進行比較，在財務上很少有優勢，但是將整個裝配整合到一個AM零件中可以大大降低制造成本，完全壓縮供應鏈，并在單一設計中提高性能。一旦工程師（及其管理者）在未來一年開始意識到這一點，我們預計在AM設計上將會有大量的投資。”
對于改進3D打印設計的重要貢獻可能是全新的設計過程，例如生成式設計。這樣就可以輸入零件的特定參數，例如減輕重量，并允許軟件自動更改零件的拓撲以滿足這些要求。“我們可以通過創成式設計軟件加速這一教育過程，在這個過程中，我們從現有設計中抽取一個子組件，定義約束條件和工程要求，讓生成設計工具幫助工程師探索潛在的解決方案，裝配一個零件，”Scott說。
新的和改進的金屬3D打印
正如引言中所提到的，金屬3D打印在降低成本和提高采用率方面正在迅速發展。3D打印服務提供商和軟件開發商Materialise的首席技術官BartVanderSchueren在發表的聲明中表達了同樣的聲音。
“金屬正在蓬勃發展。我們知道金屬3D打印將永遠不會取代傳統的制造業，但作為一種互補的制造技術，其地位正變得越來越重要，”VanderSchueren描述道，“在解決特定的制造難題時，金屬3D打印將變得越來越必要，其可以創建定制的、復雜的最終用途產品。為此，我們今年收購了ACTech，一家專門從事高度復雜的金屬原型鑄造的德國制造公司。憑借他們在金屬方面的專業知識和3D打印技術，我們準備將金屬3D打印提升到一個新的水平。”
金屬3D打印在新技術方面將會有所改善，同時也會改善已有的技術。例如，3DSystems最近宣布擴大其金屬3D打印生產線，并采用大型自動化系統。
Dunne談到這一發展，說：“更廣泛的金屬將被優化直接金屬打印。從原材料到成品的轉換將在2018年出現顯著增長。硬件將同時發展，從部件尺寸和過程控制兩方面都變得更加強大，像3DSystems公司最近宣布的DMP8500這樣的解決方案。機器可以打印500毫米的XYZ，這是業界最大的制造‘無縫’部件能力。這類發展將鞏固技術在衛生保健和航空航天等行業的主流地位。在后者中，例如，用AM表示的零件設計優化來創造新的幾何結構，僅通過提高強度重量比，就有可能單獨節省數千美元的燃料消耗。”
另一方面，Markforged則是引進新型金屬3D打印工藝的創新者之一，該公司已經發布了一種能夠以比以前更低的成本生產金屬3D打印部件的技術，并且更易于使用。MetalX3D打印機打印與熱塑性材料粘合在一起的金屬粉末棒，以類似于熔融沉積造型的方法制造零件。然后在將“褐色”部分放入燒結爐中以形成幾乎完全致密的金屬部件之前，將“生坯”部分的粘合材料沖走。
“機械工程正在復興。2018年是金屬打印成為主流設計師和工程師可行的選擇，”Markforged首席執行官GregMark說道。“我們新的MetalX3D打印機比現在的金屬打印機成本低10倍。低成本的易用性將推動業界的采用浪潮。”
Mark補充說：“機械工程師將變得更有效率。有200萬機械工程師可以在幾小時內設計一個零件，但是需要等待四到六個星期才能把零件拿出來。此后，這一情況將得到改變，并加速創新。”
憑借其低成本系統，Markforged將世界重新引入間接金屬3D打印，已經可以使用失蠟鑄造等工藝。3DSystems的Dunne指出，“2017年，用于鑄造用途的塑料和蠟的增長，珠寶行業蠟的超高保真直接噴墨廣泛采用蠟，”Dunne說。“這將持續到下一年，同時，我們將看到在工業投資鑄造工作流程中使用蠟的明顯擴大。我們可以預期AM將成為創造金屬鑄件的標準模式來源。”
雖然像Markforged這樣的公司正致力于通過開發新的金屬3D打印工藝來降低金屬3D打印的成本，并且更加便于用戶使用，但橡樹嶺國家實驗室（ORNL）正在以各種方式改進現有的金屬3D打印技術。
該實驗室的制造演示設施（MDF）是新型3D打印技術的早期研究領域的領導者，其中最引人注目的是大規模大面積添加制造（BAAM）碳纖維聚合物3D打印機，并且已經開始研究金屬。MDF的代表表示，到2018年，實驗室將重點發展“通過建模、模擬、表征和殘余應力的大規模金屬制造”。研究將增加工藝規模和沉積速率，提供新的量身定制的材料，并應用數據驅動分析進行零件鑒定和認證。
特別是，中密度纖維板將通過一個新的過程來提高3D打印金屬部件的資格和認證，這一新的過程可以在正在進行的3D打印過程中實時采集圖像的自動化，基于人工智能的分析，從而創建檢測和記錄缺陷的能力。這種方法可能是采用金屬AM的關鍵，金屬AM存在重復性和質量控制問題。
中密度纖維板也將開發大規模金屬AM，類似于與BAAM的工作。MDF主任BillPeter在談到這個項目時說：“我們正在把從我們的大規模聚合物沉積系統中獲得的知識轉移到類似規模的金屬系統上。”
ORNL也在研究旨在提高能源效率的新型高溫輕質金屬。特別是，新型高溫鎳合金“將導致更高效的能源生產的燃燒應用”，新鋁合金“將提高在車輛發動機的高溫應用中使用這些材料的能力。
粘結劑噴射金屬3D打印，其中金屬粉末被綁定，然后燒結和滲透額外的金屬，是ORNL2018年的另一個重點。該實驗室正在探索如何將這項技術應用于3D打印注塑模具和鍛造模具，并采用“共形冷卻通道”來縮短生產周期。金屬3D打印已經被至少一家公司PROTIQ用于這種目的。
Peter說：“粘結劑噴射技術也將用于3D打印先進材料，如用于汽車和采礦應用的輕質金屬基體/碳化物復合材料。隨著這些努力，ORNL正在開發新的軟件‘模擬通過粘結劑噴射在金屬粉末部件燒結過程中的收縮和變形’。”據實驗室宣稱，“這些工具將有利于多種行業，包括AM、粉末冶金和金屬注塑”。
來自Autodesk的DuannScott認為，雖然金屬AM將繼續成熟，但明年還不會完全成熟。“2017年是金屬AM從成為一個有潛力的孩子開始發展成為一個尷尬的青少年的一年，但2018年將不是AM成為一個全面運作的成年人的一年。隨著AM成熟，仍然會有相當大的成長痛苦，”Scott說。
Scott指出了制造商在擴大3D打印設備生產時可能面臨的問題。“金屬AM機器的銷售量從每個訂單1-5個增長到40-70個，生產規模從一個面包箱的大小到一個冰箱的大小，隨著初創企業的擴大，材料選擇板塊不斷擴大，主要材料公司以新的材料配方進入AM空間。隨著AM的優化，生成設計和仿真工具的進入，軟件生態系統變得越來越廣泛和深入。由于潛在客戶的拉動，這種增長可能會大大增加，但硬件公司需要從每年數百臺到數千臺機器規模學習，材料公司需要開始處理散裝物流，而軟件公司將擁有不斷增加的機械和材料組合的數量，以優化和模擬，雖然有巨大的增長潛力，但整個行業可能會遇到成長的痛苦。
Scott說，軟件將幫助進一步增強這些金屬技術。“我認為我們將在3D打印硬件方面看到更大、更快的延續，并在2018年繼續關注軟件方面的生成設計和仿真。通用電氣的Atlas系統，Adira的TiledLaserMelting和一系列機器人定向能量沉積（DED）電池正式上市，這些承諾將為我們提供更大的部件。例如，更快的添加劑包括DesktopMetal的生產系統，其速度是激光金屬系統的100倍，Spee3D超聲波金屬冷噴涂工藝可以快速生產近凈成形零件，模擬可能成為所有金屬系統的AM工作流程的基礎，而生成設計將幫助工程師理解如何設計每種AM技術固有的自由度和約束條件。
聚合物和其他3D打印材料
雖然金屬一直在等待3D打印的急需增長，但塑料也隨著技術的發展而不斷發展。也有新材料正在開發，特別是陶瓷。
3D打印商業媒體首席執行官兼創始人、高級分析師DavidSher強調了3D打印材料的增長。“對于熱聚合物3D打印，PEEK3D打印功能的可用性將有巨大的增長。”Sher說，臺式SLS將開始提供可行的解決方案，有四到五個不同的制造商。
Sher特別強調的Smartech公司，計劃將重點放在幾個新趨勢上：鋁合金AM，汽車AM部件生產，貴金屬AM、陶瓷AM的發展和先進熱聚合物（PEEK、PAEK、PEKK和PEI）3D打印功能的擴展。
3DSystems已經與Sher的預測相匹配。根據Dunne的說法，該公司將推出一系列新型工業級SLS塑料，包括阻燃尼龍12。稱為DuraFormProXFR1200，這種材料符合商用航空航天工業要求的內部機艙部件的阻燃性閾值，符合FAR25.853標準。此外，該材料符合AITM煙密度和毒性要求。
ORNL也將擴大BAAM3D打印機的材料功能。實驗室現在正在與機器制造商CincinnatiIncorporated合作，修改BAAM以同時存放多種材料。這可以改善工具和模具以及其他產品的功能。
ORNL還正在開發用于BAAM和大型金屬3D打印機的閉環控制，這可能迎來一個全自動3D打印的時代。其他進展包括用連續纖維如碳纖維打印，以及多材料3D打印，例如泡沫與完全致密的基材的組合。
Sher表示，他也相信“建筑3D打印將在采用方面取得巨大的飛躍”。雖然我們已經看到許多項目進行技術演示，但很少有公司使用3D打印的可用結構。有幾個例外，特別是在迪拜的未來辦公室。
不過，Sher的預言也許是對的。那些追求建筑3D打印的是ORNL的MDF。該實驗室正在進行大規模混凝土3D打印。具體而言，該實驗室正在研究“建造一個大規模的靈活系統，即使在不規則的地形上，也可以在幾個小時內完成自動化施工。”
提高速度和生產力
AM目前是緩慢和昂貴的。然而，新技術正在使這項技術更快，通過提高3D打印的吞吐量潛在地降低每個部件的成本。
Sher說：“就整體工藝流程而言，所有主要（金屬粉末床熔合、聚合物粉末床熔合、光聚合和擠出）技術平均增長10倍，這意味著3D打印零件的數量增長10倍。這將通過更高的3D打印速度和更高的工作流程（以及后期處理）自動化來實現，這將導致汽車和一些消費市場等領域的更多采用”。
Carbon和3DSystems已經開發出以更快的速度3D打印塑料部件的聚合物工藝。兩種工藝都依賴于一種數字光處理（DLP）形式，在這種形式中，光照射在樹脂桶中，由于使用了特殊的膜，因此可以比傳統方式更快地產生層數較少的各向同性部件。
Dunne認為，3D打印過程的速度將在2018年全面增長。“從硬件角度看，整個行業的打印機速度將會越來越快，原型和生產時間將為小型企業和企業帶來新的經濟效益。”Dunne說。
提高生產力的關鍵也是行業內正在開發的自動化技術。Materialise公司的VanderSchueren設想通過軟件來執行這項工作，他表示：“隨著3D打印技術的日益成熟，重點將轉向精簡前后期生產流程。這樣做的最簡單方法是自動化流程中最耗時的部分。我們如何預測這一趨勢的一個例子就是新推出的金屬化Materialisee-Stage，這是一個軟件模塊，可讓用戶完全自動地生成金屬3D打印的支撐結構。”
硬件也將是自動化的關鍵。3DSystems和Carbon都在開發自動化連續DLP技術的方法。例如，3DSystems展示了其使用工業機器人手臂的Figure4系統，可以在打印過程中自動地從各個工位移動部件，將完成的部件從打印工作臺上移除，將其裝入UV固化平臺以進一步加固，然后放置到最后清洗的平臺。最后，部件可以在最終資格站自動檢查。
3DSystems也正在開發一種自動化的金屬3D打印技術，在這種技術中，金屬粉末可以自動加載到機器中，零件可以自動從打印機中取出并進行后期處理。其他從事類似方法的公司還有ConceptLaser。
未來的愿景
3D打印所提供的未來愿景之一就是大規模定制，即一次性生產大批客戶特定的產品。Dunne認為，這樣的過程正在慢慢實現。
Dunne反映說，到2018年，3D打印將繼續向受益于設計者和工程師的軌跡邁進，優化設計和整合產品，以滿足嚴格的工業要求。他特別強調了技術在設計驗證和后來的小批量生產，患者和客戶特定產品以及“大規模復雜制造”方面的基礎將如何影響未來使用。
Materialise的VanderSchueren也認為，大規模定制正在慢慢成為現實。“經過幾十年的統一大量生產的產品，我們看到了消費模式的變化。顧客需要的產品就像它們一樣獨特，適合他們的特定需求。這也適用于工業客戶，因為專業產品需要定制機器。3D打印是實現大規模定制的完美技術。”
結論
從整體角度來看，2017年是發展的一年。從3D打印的角度來看，這些發展可能被認為是更積極的。其中包括Markforged的MetalX3D打印機，DesktopMetal的兩種新工藝，XactMetal的廉價金屬3D打印機和SPEE3D的高速金屬3D打印機。Formlabs推出了臺式選擇性激光燒結（SLS）系統，而Carbon則推出了新型3D打印機和部分清洗套件。3DSystems的新任首席執行官開始實施他的公司愿景，而惠普則將其MultiJetFusion融入了市場。我們也不能忘記GEAdditive對行業的影響。
而2014年標志著泡沫破滅，特別是消費者3D打印，2018年似乎指向實現許多3D打印的承諾。不管好或壞，2018年是新的一年，如果我們要追求技術發展的話，我們應該把這項技術用好。
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