2018年，世界將發(fā)生什么蚪库？這可能是難以預(yù)測的纯殖。但2018年3D打印將如何發(fā)展，我們已經(jīng)有個一個大概的預(yù)測人杜，因為我們已經(jīng)與行業(yè)內(nèi)的許多專家就2018年3D打印的看法進行了交流动荚。

增加采用

據(jù)惠普公司3D打印商業(yè)擴張和開發(fā)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皱蝙。根據(jù)Bockman的說法悉通，這將會形成如下現(xiàn)狀：“工業(yè)3D打印將擴展到許多新的國家，使其成為真正的全球轉(zhuǎn)型矮层。技術(shù)的進步將顯著提高3D制作的速度滤填、可靠性和能力。3D打印的規(guī)模經(jīng)濟將會持續(xù)改善晓言，使得數(shù)字化制造在更多地方的更多類型的公司更具成本效益认扼。越來越多的公司將進入3D材料市場，幫助推動創(chuàng)新重贺，降低成本和增加材料的多樣性骑祟。在汽車、醫(yī)療檬姥、航空航天曾我、消費品、重工業(yè)等主要行業(yè)，3D打印的商業(yè)應(yīng)用將變得更加明確抒巢，使得數(shù)字工業(yè)革命成為我們?nèi)粘Ｉ钪性絹碓街匾牟糠帧?/p>

Markforged首席執(zhí)行官GregMark強化了3D打印技術(shù)的實際應(yīng)用贫贝，強調(diào)其從原型設(shè)計轉(zhuǎn)向最終用途部件。換句話說蛉谜，過去幾年來與3D打印有關(guān)的炒作現(xiàn)在正在實現(xiàn)稚晚。Markforged因其碳纖維和金屬3D打印技術(shù)而聞名。

Mark說：“現(xiàn)在型诚，我們終于實現(xiàn)了承諾客燕，為現(xiàn)實世界的用例打印高強度部件≌幔”他補充說：“利用Markforged打印機张鸟，公司能夠打印足夠強大的碳纖維增強復(fù)合材料，用于最惡劣的應(yīng)用環(huán)境吼闽，而金屬3D打印的價格更便宜牌度。”這些創(chuàng)新相結(jié)合驱香，大大拓展了3D打印的價值主張揖蜒。Markforged客戶通常看到三個月的碳纖維打印機投資回報示奉。投資回收期非成睿快，31％的客戶在第一年內(nèi)購買了第二臺打印機皇铝。

3DSystems高級應(yīng)用程序開發(fā)副總裁PatrickDunne也認為3D打印將會被越來越多的人接受页函。“在2018年嘉警，我們將看到各個行業(yè)的所有配置文件的業(yè)務(wù)都向更深層次的采用增材制造（AM）蕴来』κ叮”Dunne說拼缝。“這項技術(shù)將推動小型企業(yè)的發(fā)展彰亥，使他們能夠?qū)⒆约旱哪芰μ嵘揭粋€更成熟的企業(yè)咧七，這可能會引入新的競爭水平，新的商業(yè)模式和市場機會任斋。同樣继阻，在設(shè)計階段，大型公司將在此過程中采用AM技術(shù)废酷，以支持整個端到端工作流程的成熟瘟檩。”

根據(jù)Dunne的說法，3D打印不會被隔離到特定的應(yīng)用中墨辛。相反卓研，它將成為“許多現(xiàn)有的和新穎的生產(chǎn)流”的標準工具。

改進的設(shè)計

負責Autodesk增材制造業(yè)務(wù)發(fā)展和策略的DuannScott看到了明年設(shè)計的主要趨勢睹簇。Scott說：“2018年奏赘，我們將開始看到人們真正明白，增材制造設(shè)計是從制造業(yè)的一小部分轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟的重要組成部分的關(guān)鍵太惠。將現(xiàn)有的傳統(tǒng)制造零件與AM復(fù)制品進行比較钮药，在財務(wù)上很少有優(yōu)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逼读，完全壓縮供應(yīng)鏈尺果，并在單一設(shè)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青先，我們預(yù)計在AM設(shè)計上將會有大量的投資左蛙。”

對于改進3D打印設(shè)計的重要貢獻可能是全新的設(shè)計過程矫震，例如生成式設(shè)計裁甘。這樣就可以輸入零件的特定參數(shù)，例如減輕重量控屡，并允許軟件自動更改零件的拓撲以滿足這些要求区蛹。“我們可以通過創(chuàng)成式設(shè)計軟件加速這一教育過程峻维，在這個過程中艺挽，我們從現(xiàn)有設(shè)計中抽取一個子組件，定義約束條件和工程要求桐猬，讓生成設(shè)計工具幫助工程師探索潛在的解決方案麦撵，裝配一個零件，”Scott說溃肪。

新的和改進的金屬3D打印

正如引言中所提到的免胃，金屬3D打印在降低成本和提高采用率方面正在迅速發(fā)展。3D打印服務(wù)提供商和軟件開發(fā)商Materialise的首席技術(shù)官BartVanderSchueren在發(fā)表的聲明中表達了同樣的聲音惫撰。

“金屬正在蓬勃發(fā)展羔沙。我們知道金屬3D打印將永遠不會取代傳統(tǒng)的制造業(yè)，但作為一種互補的制造技術(shù)厨钻，其地位正變得越來越重要扼雏，”VanderSchueren描述道，“在解決特定的制造難題時夯膀，金屬3D打印將變得越來越必要诗充，其可以創(chuàng)建定制的苍蔬、復(fù)雜的最終用途產(chǎn)品。為此蝴蜓，我們今年收購了ACTech银室，一家專門從事高度復(fù)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(yè)知識和3D打印技術(shù)斜曾，我們準備將金屬3D打印提升到一個新的水平螺喂。”

金屬3D打印在新技術(shù)方面將會有所改善南椒，同時也會改善已有的技術(shù)范咖。例如，3DSystems最近宣布擴大其金屬3D打印生產(chǎn)線呐取，并采用大型自動化系統(tǒng)鳄盗。

Dunne談到這一發(fā)展，說：“更廣泛的金屬將被優(yōu)化直接金屬打印拂炉。從原材料到成品的轉(zhuǎn)換將在2018年出現(xiàn)顯著增長送写。硬件將同時發(fā)展，從部件尺寸和過程控制兩方面都變得更加強大旱婚，像3DSystems公司最近宣布的DMP8500這樣的解決方案婉劲。機器可以打印500毫米的XYZ，這是業(yè)界最大的制造‘無縫’部件能力针执。這類發(fā)展將鞏固技術(shù)在衛(wèi)生保健和航空航天等行業(yè)的主流地位便锨。在后者中，例如我碟，用AM表示的零件設(shè)計優(yōu)化來創(chuàng)造新的幾何結(jié)構(gòu)放案，僅通過提高強度重量比，就有可能單獨節(jié)省數(shù)千美元的燃料消耗矫俺≈ㄑ常”

另一方面，Markforged則是引進新型金屬3D打印工藝的創(chuàng)新者之一厘托，該公司已經(jīng)發(fā)布了一種能夠以比以前更低的成本生產(chǎn)金屬3D打印部件的技術(shù)友雳，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催烘，以類似于熔融沉積造型的方法制造零件沥阱。然后在將“褐色”部分放入燒結(jié)爐中以形成幾乎完全致密的金屬部件之前缎罢，將“生坯”部分的粘合材料沖走伊群。

“機械工程正在復(fù)興。2018年是金屬打印成為主流設(shè)計師和工程師可行的選擇策精，”Markforged首席執(zhí)行官GregMark說道舰始。“我們新的MetalX3D打印機比現(xiàn)在的金屬打印機成本低10倍。低成本的易用性將推動業(yè)界的采用浪潮惶芒×欠耍”

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(nèi)設(shè)計一個零件赠搓，但是需要等待四到六個星期才能把零件拿出來购畴。此后，這一情況將得到改變验沮，并加速創(chuàng)新铣才。”

憑借其低成本系統(tǒng)牡增，Markforged將世界重新引入間接金屬3D打印旱樊，已經(jīng)可以使用失蠟鑄造等工藝。3DSystems的Dunne指出柑耙，“2017年述茂，用于鑄造用途的塑料和蠟的增長，珠寶行業(yè)蠟的超高保真直接噴墨廣泛采用蠟雷鸟，”Dunne說雇寇。“這將持續(xù)到下一年蚌铜，同時谢床，我們將看到在工業(yè)投資鑄造工作流程中使用蠟的明顯擴大。我們可以預(yù)期AM將成為創(chuàng)造金屬鑄件的標準模式來源厘线∈锻龋”

雖然像Markforged這樣的公司正致力于通過開發(fā)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造壮，但橡樹嶺國家實驗室（ORNL）正在以各種方式改進現(xiàn)有的金屬3D打印技術(shù)渡讼。

該實驗室的制造演示設(shè)施（MDF）是新型3D打印技術(shù)的早期研究領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，其中最引人注目的是大規(guī)模大面積添加制造（BAAM）碳纖維聚合物3D打印機耳璧，并且已經(jīng)開始研究金屬成箫。MDF的代表表示，到2018年旨枯，實驗室將重點發(fā)展“通過建模蹬昌、模擬、表征和殘余應(yīng)力的大規(guī)模金屬制造”攀隔。研究將增加工藝規(guī)模和沉積速率皂贩，提供新的量身定制的材料，并應(yīng)用數(shù)據(jù)驅(qū)動分析進行零件鑒定和認證嚎区。

特別是拘挡，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疚都，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掌社，從而創(chuàng)建檢測和記錄缺陷的能力哥笤。這種方法可能是采用金屬AM的關(guān)鍵，金屬AM存在重復(fù)性和質(zhì)量控制問題簇茉。

中密度纖維板也將開發(fā)大規(guī)模金屬AM协悼，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(guī)模聚合物沉積系統(tǒng)中獲得的知識轉(zhuǎn)移到類似規(guī)模的金屬系統(tǒng)上哈寂〖兀”

ORNL也在研究旨在提高能源效率的新型高溫輕質(zhì)金屬。特別是谚碌，新型高溫鎳合金“將導(dǎo)致更高效的能源生產(chǎn)的燃燒應(yīng)用”眯穴，新鋁合金“將提高在車輛發(fā)動機的高溫應(yīng)用中使用這些材料的能力。

粘結(jié)劑噴射金屬3D打印广料，其中金屬粉末被綁定砾脑，然后燒結(jié)和滲透額外的金屬，是ORNL2018年的另一個重點艾杏。該實驗室正在探索如何將這項技術(shù)應(yīng)用于3D打印注塑模具和鍛造模具韧衣，并采用“共形冷卻通道”來縮短生產(chǎn)周期。金屬3D打印已經(jīng)被至少一家公司PROTIQ用于這種目的购桑。

Peter說：“粘結(jié)劑噴射技術(shù)也將用于3D打印先進材料畅铭，如用于汽車和采礦應(yīng)用的輕質(zhì)金屬基體/碳化物復(fù)合材料。隨著這些努力勃蜘，ORNL正在開發(fā)新的軟件‘模擬通過粘結(jié)劑噴射在金屬粉末部件燒結(jié)過程中的收縮和變形’硕噩。”據(jù)實驗室宣稱缭贡，“這些工具將有利于多種行業(yè)炉擅，包括AM、粉末冶金和金屬注塑”阳惹。

來自Autodesk的DuannScott認為谍失，雖然金屬AM將繼續(xù)成熟，但明年還不會完全成熟琢播÷帘龋“2017年是金屬AM從成為一個有潛力的孩子開始發(fā)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茄颈。隨著AM成熟穷筒，仍然會有相當大的成長痛苦，”Scott說篇胰。

Scott指出了制造商在擴大3D打印設(shè)備生產(chǎn)時可能面臨的問題泳唇∈拢“金屬AM機器的銷售量從每個訂單1-5個增長到40-70個殃描，生產(chǎn)規(guī)模從一個面包箱的大小到一個冰箱的大小夜勋，隨著初創(chuàng)企業(yè)的擴大，材料選擇板塊不斷擴大扒哩，主要材料公司以新的材料配方進入AM空間聚伤。隨著AM的優(yōu)化，生成設(shè)計和仿真工具的進入虱怖，軟件生態(tài)系統(tǒng)變得越來越廣泛和深入坠天。由于潛在客戶的拉動，這種增長可能會大大增加座咆，但硬件公司需要從每年數(shù)百臺到數(shù)千臺機器規(guī)模學(xué)習(xí)痢艺，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(shù)量介陶，以優(yōu)化和模擬堤舒，雖然有巨大的增長潛力，但整個行業(yè)可能會遇到成長的痛苦哺呜。

Scott說舌缤，軟件將幫助進一步增強這些金屬技術(shù)∧巢校“我認為我們將在3D打印硬件方面看到更大国撵、更快的延續(xù)，并在2018年繼續(xù)關(guān)注軟件方面的生成設(shè)計和仿真玻墅。通用電氣的Atlas系統(tǒng)介牙，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澳厢。例如耻瑟，更快的添加劑包括DesktopMetal的生產(chǎn)系統(tǒng)，其速度是激光金屬系統(tǒng)的100倍宛殉，Spee3D超聲波金屬冷噴涂工藝可以快速生產(chǎn)近凈成形零件溃墨，模擬可能成為所有金屬系統(tǒng)的AM工作流程的基礎(chǔ)，而生成設(shè)計將幫助工程師理解如何設(shè)計每種AM技術(shù)固有的自由度和約束條件希镶。

聚合物和其他3D打印材料

雖然金屬一直在等待3D打印的急需增長擂益，但塑料也隨著技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展。也有新材料正在開發(fā)欲返，特別是陶瓷翻妆。

3D打印商業(yè)媒體首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人、高級分析師DavidSher強調(diào)了3D打印材料的增長欧纬〖眨“對于熱聚合物3D打印铁蒋，PEEK3D打印功能的可用性將有巨大的增長÷钩眩”Sher說魏刘，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乙淡。

Sher特別強調(diào)的Smartech公司绊含，計劃將重點放在幾個新趨勢上：鋁合金AM，汽車AM部件生產(chǎn)炊汹，貴金屬AM躬充、陶瓷AM的發(fā)展和先進熱聚合物（PEEK、PAEK讨便、PEKK和PEI）3D打印功能的擴展充甚。

3DSystems已經(jīng)與Sher的預(yù)測相匹配。根據(jù)Dunne的說法霸褒，該公司將推出一系列新型工業(yè)級SLS塑料伴找，包括阻燃尼龍12。稱為DuraFormProXFR1200傲霸，這種材料符合商用航空航天工業(yè)要求的內(nèi)部機艙部件的阻燃性閾值疆瑰，符合FAR25.853標準。此外昙啄，該材料符合AITM煙密度和毒性要求穆役。

ORNL也將擴大BAAM3D打印機的材料功能。實驗室現(xiàn)在正在與機器制造商CincinnatiIncorporated合作梳凛，修改BAAM以同時存放多種材料聘楞。這可以改善工具和模具以及其他產(chǎn)品的功能。

ORNL還正在開發(fā)用于BAAM和大型金屬3D打印機的閉環(huán)控制旷吱，這可能迎來一個全自動3D打印的時代虑涣。其他進展包括用連續(xù)纖維如碳纖維打印，以及多材料3D打印舰范，例如泡沫與完全致密的基材的組合坪逃。

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”冤兄。雖然我們已經(jīng)看到許多項目進行技術(shù)演示咬钝，但很少有公司使用3D打印的可用結(jié)構(gòu)。有幾個例外沮汇，特別是在迪拜的未來辦公室哈堵。

不過，Sher的預(yù)言也許是對的。那些追求建筑3D打印的是ORNL的MDF比荡。該實驗室正在進行大規(guī)亩喑撸混凝土3D打印。具體而言嘱巾，該實驗室正在研究“建造一個大規(guī)模的靈活系統(tǒng)憨琳，即使在不規(guī)則的地形上，也可以在幾個小時內(nèi)完成自動化施工浓冒≡钥剩”

提高速度和生產(chǎn)力

AM目前是緩慢和昂貴的尖坤。然而稳懒，新技術(shù)正在使這項技術(shù)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慢味。

Sher說：“就整體工藝流程而言场梆，所有主要（金屬粉末床熔合、聚合物粉末床熔合纯路、光聚合和擠出）技術(shù)平均增長10倍或油，這意味著3D打印零件的數(shù)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(xiàn)驰唬，這將導(dǎo)致汽車和一些消費市場等領(lǐng)域的更多采用”顶岸。

Carbon和3DSystems已經(jīng)開發(fā)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(shù)字光處理（DLP）形式叫编，在這種形式中拿酱，光照射在樹脂桶中，由于使用了特殊的膜那赘，因此可以比傳統(tǒng)方式更快地產(chǎn)生層數(shù)較少的各向同性部件企恢。

Dunne認為，3D打印過程的速度將在2018年全面增長朦我」“從硬件角度看，整個行業(yè)的打印機速度將會越來越快袜娇，原型和生產(chǎn)時間將為小型企業(yè)和企業(yè)帶來新的經(jīng)濟效益纷炼。”Dunne說输跑。

提高生產(chǎn)力的關(guān)鍵也是行業(yè)內(nèi)正在開發(fā)的自動化技術(shù)桂葛。Materialise公司的VanderSchueren設(shè)想通過軟件來執(zhí)行這項工作，他表示：“隨著3D打印技術(shù)的日益成熟肿讽，重點將轉(zhuǎn)向精簡前后期生產(chǎn)流程蛮埋。這樣做的最簡單方法是自動化流程中最耗時的部分。我們?nèi)绾晤A(yù)測這一趨勢的一個例子就是新推出的金屬化Materialisee-Stage，這是一個軟件模塊歌憨，可讓用戶完全自動地生成金屬3D打印的支撐結(jié)構(gòu)着憨。”

硬件也將是自動化的關(guān)鍵务嫡。3DSystems和Carbon都在開發(fā)自動化連續(xù)DLP技術(shù)的方法甲抖。例如，3DSystems展示了其使用工業(yè)機器人手臂的Figure4系統(tǒng)心铃，可以在打印過程中自動地從各個工位移動部件准谚，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去扣，然后放置到最后清洗的平臺柱衔。最后，部件可以在最終資格站自動檢查愉棱。

3DSystems也正在開發(fā)一種自動化的金屬3D打印技術(shù)唆铐，在這種技術(shù)中，金屬粉末可以自動加載到機器中奔滑，零件可以自動從打印機中取出并進行后期處理艾岂。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(guī)模定制迈壤，即一次性生產(chǎn)大批客戶特定的產(chǎn)品以赤。Dunne認為，這樣的過程正在慢慢實現(xiàn)趟雄。

Dunne反映說劣饺，到2018年，3D打印將繼續(xù)向受益于設(shè)計者和工程師的軌跡邁進掷锻，優(yōu)化設(shè)計和整合產(chǎn)品拟卢，以滿足嚴格的工業(yè)要求。他特別強調(diào)了技術(shù)在設(shè)計驗證和后來的小批量生產(chǎn)蔑来，患者和客戶特定產(chǎn)品以及“大規(guī)模復(fù)雜制造”方面的基礎(chǔ)將如何影響未來使用绞甥。

Materialise的VanderSchueren也認為，大規(guī)模定制正在慢慢成為現(xiàn)實澈虱√ィ“經(jīng)過幾十年的統(tǒng)一大量生產(chǎn)的產(chǎn)品，我們看到了消費模式的變化表牲。顧客需要的產(chǎn)品就像它們一樣獨特镜伪，適合他們的特定需求。這也適用于工業(yè)客戶想幻，因為專業(yè)產(chǎn)品需要定制機器粱栖。3D打印是實現(xiàn)大規(guī)模定制的完美技術(shù)。”

從整體角度來看闹究，2017年是發(fā)展的一年幔崖。從3D打印的角度來看，這些發(fā)展可能被認為是更積極的渣淤。其中包括Markforged的MetalX3D打印機赏寇，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打印機价认。Formlabs推出了臺式選擇性激光燒結(jié)（SLS）系統(tǒng)嗅定，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(zhí)行官開始實施他的公司愿景用踩，而惠普則將其MultiJetFusion融入了市場渠退。我們也不能忘記GEAdditive對行業(yè)的影響。

而2014年標志著泡沫破滅捶箱，特別是消費者3D打印趋肖，2018年似乎指向?qū)崿F(xiàn)許多3D打印的承諾硫舞。不管好或壞相脱，2018年是新的一年，如果我們要追求技術(shù)發(fā)展的話铅惋，我們應(yīng)該把這項技術(shù)用好绅拢。

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