2018 年的 3D 打印趋势：今年有何影响？

到目前为止，2018 年对于 3D 打印来说是积极的一年。随着软件、硬件和材料领域的技术进步，该行业已坚定地摆脱 2010 年代初的炒作，为工业生产提供重大突破。该行业目前的价值超过 70 亿美元（根据 2018 年 Wohlers 报告），工业 3D 打印不仅巩固了其在产品开发和快速原型制作方面的价值，而且还在终端部件生产中获得了更强大的立足点。

早在 1 月份，我们就对 3D 打印在 2018 年的发展进行了一些预测。但我们今天在哪里？我们将看看过去几个月出现的趋势。

1.金属3D打印持续增长

今年，麻省理工学院一年一度的技术评论将金属 3D 打印列为 2018 年十大突破性技术之一。但该技术是否达到了炒作的地步？

最近的技术发展肯定看到了金属 3D印刷作为一种原型设计和生产方法而独树一帜。根据 2018 年 Wohlers 报告，采用率似乎仍在继续增长，金属 AM 系统的销售额去年增长了 80%。

可负担性、速度和零件质量仍然是金属增材生产面临的主要挑战。然而，2018 年出现了一类新的低端工业金属 3D 打印系统和工艺。这些新解决方案，如 Markforged 的​​ ADAM 或 Digital Alloys 的焦耳打印技术，有望使金属增材制造更加经济实惠，并更加注重质量和速度。从长远来看，使金属 3D 打印更便宜、更人性化只会意味着更多公司能够从该技术中受益。

金属粘合剂喷射技术是另一个重点领域，开发机器以实现高速、低成本和生产可扩展性的承诺。例如，惠普最近宣布计划通过推出 HP Metal Jet 进军金属 3D 打印领域。有趣的是，该系统声称比其他基于激光的 3D 打印方法快 50 倍，从一开始就专注于生产。

GE Additive 去年开发了自己的粘合剂喷射机，相信粘合剂喷射解决方案能够颠覆现有技术，如航空航天、汽车、电力和医疗保健领域的铸造。

“公司正在购买更多数量的金属增材制造系统以满足他们的生产需求。在过去的几年中，许多公司购买了一两个系统来测试和鉴定工艺和材料。现在，公司正在增加生产系统，这需要更多的产能。”

特里·沃勒斯

2.更多的材料选择

从金属到塑料和陶瓷，材料创新是增材制造中增长最快的领域之一。公司，无论是初创公司还是全球化工公司，现在都在通过新材料产品进入增材制造领域，以满足特定的应用需求。仅在本月，法国化学公司阿科玛就推出了一个商业平台，以扩大其 3D 打印材料的范围。

例如，今年可用的 SLS 材料范围显着扩大，包括新型尼龙以及基于 PEBA 和 PEKK 的粉末。 3D 打印材料调色板的另一个令人兴奋的补充是高性能热塑性塑料，工程应用越来越需要它。

虽然塑料仍占材料市场的最大比例，但金属材料的使用有所增加，这与金属增材制造技术的采用率增加一致。 Sculpteo 的最新行业报告发现，金属的使用量已从 2017 年的 28% 跃升至今年的 36%，再次表明金属 3D 打印更多地用于生产。

随着对 3D 打印需求的增长，对合适的高性能材料的需求也随之增长。然而，材料成本仍然是材料行业面临的挑战——只有通过更多的战略合作伙伴关系来推动增长和降低成本才能克服这一挑战。

3.对自动化的新关注

可以说，2018 年可以被视为 AM 生产自动化的价值最终得到认可的一年。自动化将在推动增材制造向终端部件生产方面发挥关键作用，有助于简化生产流程、减少手动操作并实现高效率。

2018 年，软件已经成为这个过程中的一个固有组件。要将增材制造集成到制造工作流程中，需要机器之间具有高度的连接性以及协调这些过程的能力。工作流自动化软件，如 AMFG，允许公司通过自动化和协调增材生产过程的每个阶段来实现这一目标，从打印订单到文件准备和后处理控制。

此外，正在开发新的解决方案以进一步简化生产过程，从智能机器人系统到各种自动化后处理替代方案。例如，洛克希德马丁公司最近与美国海军合作开发了人工智能驱动的 3D 打印机器人，以优化偏远地区复杂零件的生产。多轴机器人将使用高功率激光束沉积金属，而机器学习算法将使它们能够监控、控制和自动调整打印过程的参数——从而实现复杂金属零件的更精简生产。

自动化后处理解决方案也正在出现，以简化 3D 打印的一些更耗时的方面，如支撑去除和表面处理。 PostProcess Technologies 为塑料和金属零件提供此类解决方案，其新的 DECI Duo 系统在同一单元中执行支撑去除和表面精加工。

“现在，在 AM 中有相当多的流程集中使用了人工。自动化可以在很多方面提供帮助——它可以像使用自动化软件决定零件在构建平台上的哪个位置一样简单，或者自动计算构建时间。我们甚至可以根据您使用的方向自动模拟将创建的表面光洁度。”

伊恩·坎贝尔教授（拉夫堡大学）

4.仿真和设计软件的进步

除了硬件和材料，软件是成功的增材制造过程中的第三个关键要素。从设计到过程监控和后处理，3D 打印软件可实现更高的效率、可靠性和质量。由于该领域的持续创新，今年软件的范围显着扩大。

例如，模拟软件在 3D 打印，尤其是金属 3D 打印中发挥着越来越重要的作用。对于许多公司来说，采用金属 3D 打印技术可能是一个陡峭的学习曲线，模拟该过程有助于最大限度地降低故障率和优化生产，同时让工程师更好地理解和控制过程。

衍生式设计是另一个在去年取得令人瞩目的发展的领域，衍生式设计工具有助于解决复杂的设计工程问题。特别是，新的衍生式设计软件越来越多地包含基于人工智能的算法，通过定义零件的重量和强度、材料选项等关键参数来生成广泛的设计备选方案。Desktop Metal 的 Live Parts 衍生式设计工具就是一个这样的例子，各行业的制造商都在尝试将衍生式设计和增材制造相结合，以创建创新的新制造解决方案。

5.重新关注 AM 安全

知识产权和数据保护仍然是 3D 打印社区中的一个重要话题。因此，最近用于确保 3D 设计和 3D 打印产品安全性的解决方案激增也就不足为奇了。

从区块链技术到 IP 保护平台和 QR 加密方法，2018 年增材制造的安全解决方案兴起。例如，丹麦公司 Create it REAL 为 FDM 3D 打印机开发了一个 3D 打印加密平台，以解决版权问题。通过处理芯片，该平台允许用户在不访问原始 3D 文件的情况下进行 3D 打印文件，防止未经授权的用户修改原始文件。

6.增加合作和投资

最后，我们看到的另一个积极趋势是制造商之间的持续合作，最终用户和研究机构推进硬件、软件和材料领域。通过共同努力，公司可以通过开发优化且更易于集成的系统来加速 3D 打印的采用。

以这种方式扩展 AM 专业知识还有助于弥合现有的 AM 技能差距。通过产业界和学术界的合作，可以开发新的培训课程和大学课程来弥合这一差距。

另一方面，业内一些最大的公司，如西门子、宝马、强生和汉高等，今年已宣布对 AM 研究和制造设施进行大量投资。 4 月，宝马透露其对新增材制造园区的 1000 万欧元投资，该园区将专注于构建原型、批量生产和定制组件。此类公告清楚地表明，人们对利用增材技术作为可行的制造方法的浓厚兴趣。

塑造工业 3D 打印未来的趋势

只剩下几个月的时间了，2018 年对于增材制造界来说似乎又是一个好年头。随着越来越多的公司越来越多地采用 AM 技术来生产模具、备件和终端零件，硬件、软件和材料已经并将继续进行明显的改进。

毫无疑问，金属增材制造是这一趋势的重要组成部分。和软件的进步有助于实现更可靠和一致的流程。此外，跨行业的协作努力继续支持 3D 打印的大部分进展，以帮助弥合 AM 技能差距并促进创新。

展望未来，我们可以期待来年更多的机会和突破，尤其是在生产和自动化领域——这将使全球制造社区体验到工业 4.0 的真正好处。