2017年3D打印市場(chǎng)前景分析

【中國(guó)包裝網(wǎng)訊】轉(zhuǎn)折總是毫無(wú)聲息的突然降臨，據(jù)說(shuō)特朗普一上任簽署的移民和難民的行政命令直接導(dǎo)致歐文這樣的明星球星受到影響，也有人說(shuō)特朗普將用生意人的目標(biāo)導(dǎo)向，雷厲風(fēng)行的方式為美國(guó)爭(zhēng)取到更大的利益。

世界有時(shí)候真是看似這么荒謬又存在其中的邏輯和規(guī)律，而對(duì)于3D打印行業(yè)來(lái)說(shuō)，我們深感幸運(yùn)的是行業(yè)的發(fā)展不像政治形式這樣會(huì)一夜之間畫(huà)風(fēng)180度突變，而是我們可以從發(fā)生的事情中尋找將要“突入一夜春風(fēng)來(lái)，千樹(shù)萬(wàn)樹(shù)梨花開(kāi)”的跡象，從而更好的抓住其中的節(jié)拍與機(jī)會(huì)。

超材料

歐盟在其增材制作發(fā)展路線圖中曾提出重點(diǎn)支持生物材料、超導(dǎo)材料、新磁性材料、高性能金屬合金、非晶態(tài)金屬、復(fù)合高溫陶瓷材料、金屬有機(jī)骨架、納米顆粒和納米纖維材料。

美國(guó)國(guó)家創(chuàng)新中心AmericaMakes制定的增材制造材料材料重點(diǎn)領(lǐng)域目標(biāo)則是建立材料知識(shí)的體系，為增材制造材料建立基準(zhǔn)特性數(shù)據(jù)，包括創(chuàng)建一個(gè)范式轉(zhuǎn)變，從控制過(guò)程參數(shù)來(lái)“建立”微觀結(jié)構(gòu)，而不是控制底層物理學(xué)上的微觀尺度，以實(shí)現(xiàn)一致的可重復(fù)性的微觀結(jié)構(gòu)，從而“設(shè)計(jì)”材料屬性。

我國(guó)根據(jù)《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015-2016年）》的引導(dǎo)，在依托高校、科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展增材制造專用材料特性研究與設(shè)計(jì)。

小編認(rèn)為當(dāng)前增材制造領(lǐng)域，我國(guó)在從事更多的基礎(chǔ)與應(yīng)用層面建設(shè)，歐洲在進(jìn)行前沿領(lǐng)域的探索，美國(guó)試圖通過(guò)其最擅長(zhǎng)的數(shù)據(jù)分析與軟件能力打造共性的體系。當(dāng)然，這其中還有很多共同的工作是各個(gè)國(guó)家都在積極布局。包括高溫合金這一必須的戰(zhàn)略領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)四川天塬增材制造，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所，南京航空航天大學(xué)，西安鉑力特，江西理工大學(xué)，廣東華科新材料研究院，中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院，湖南頂立科技，航星利華(北京)科技，中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院等。

在基礎(chǔ)性的材料建設(shè)的基礎(chǔ)，編程材料成為下一個(gè)搶占的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。超材料是指材料的設(shè)計(jì)表現(xiàn)出不同尋常的特性，是具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料。迄今發(fā)展出的“超材料”包括：”左手材料”、”光子晶體”、”超磁性材料”等。

哈佛的研究人員嘗試通過(guò)建立一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)框架軟件，從而實(shí)現(xiàn)幾何形狀和幾個(gè)功能之間切換，并不限制打印尺寸，可以從米級(jí)到納米尺度的應(yīng)用，從減震建筑材料升級(jí)到光子晶體的超材料結(jié)構(gòu)。

超材料領(lǐng)域，我國(guó)東南大學(xué)，中國(guó)人民解放軍空軍工程大學(xué)，西安交通大學(xué)，北京交通大學(xué)等多有研究。隨著哈佛大學(xué)通過(guò)軟件來(lái)解決基礎(chǔ)建模問(wèn)題，小編認(rèn)為超材料或借助3D打印“滲入”特殊材料領(lǐng)域，使得超材料成為尋?？梢?jiàn)的材料。

電子結(jié)構(gòu)件

電子產(chǎn)品制造中的電氣互聯(lián)技術(shù)，已經(jīng)由以表面組裝技術(shù)、微組裝技術(shù)、立體組裝技術(shù)、高密度組裝技術(shù)等技術(shù)為標(biāo)志的發(fā)展時(shí)期，逐步進(jìn)入了以光電互聯(lián)、綠色組裝、結(jié)構(gòu)功能組件互聯(lián)、多介質(zhì)復(fù)雜組件互聯(lián)等技術(shù)為標(biāo)志的新技術(shù)發(fā)展時(shí)期。為保證各類新型電路組件/模塊的電氣互聯(lián)品質(zhì)和效率，電子行業(yè)對(duì)與這些要求相適應(yīng)的新工藝、新方法提出需求。而3D打印的制造過(guò)程快速、結(jié)構(gòu)形體復(fù)雜性無(wú)限制等技術(shù)特性，尤其適用于電子產(chǎn)品的單件、多品種小批量研制，以及采用傳統(tǒng)制造方式難以實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。

在結(jié)構(gòu)電子產(chǎn)品制造領(lǐng)域，美國(guó)Optomec公司通過(guò)氣溶膠噴射3D打印技術(shù)已被應(yīng)用在小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)中，使用該技術(shù)3D打印的曲面共形天線或在眼鏡上直接印制AR電子設(shè)備就是其中頗具代表性的應(yīng)用。

在這一領(lǐng)域活躍著大量的高科技企業(yè)，包括哈佛大學(xué)創(chuàng)業(yè)企業(yè)Voxel8，被GE和歐特克投資的Optomec，麻省理工的MultiFab，CC3D，NanoDimension等等。在我國(guó)，西安交通大學(xué)通過(guò)一種導(dǎo)線與基體同步打印的3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)電子產(chǎn)品三維空間的任意排布。

更精細(xì)的質(zhì)量檢測(cè)

3D打印制品在制備和使用過(guò)程中，某些缺陷的產(chǎn)生和擴(kuò)展幾乎是無(wú)法避免的。在金屬融化過(guò)程中，每個(gè)激光點(diǎn)創(chuàng)建了一個(gè)微型熔池，從粉末融化到冷卻成為固體結(jié)構(gòu)，光斑的大小以及功率帶來(lái)的熱量的大小決定了這個(gè)微型熔池的大小，從而影響著零件的微晶結(jié)構(gòu)。

對(duì)于金屬增材制造的復(fù)雜性可以區(qū)分為五個(gè)層面：1簡(jiǎn)單的零件、2優(yōu)化的零件、3帶有嵌入式設(shè)計(jì)的零件、4為增材制造設(shè)計(jì)的零件、5復(fù)雜的胞元結(jié)構(gòu)零件。

對(duì)于復(fù)雜的3D打印產(chǎn)品的檢測(cè)，國(guó)外各大科研機(jī)構(gòu)和例如GE這樣的企業(yè)開(kāi)始采用X射線顯微CT（X-rayMicroCT）作為檢測(cè)手段。小編認(rèn)為這一趨勢(shì)將在2017得以強(qiáng)化。

3D打印占主角的航天

2017年新年伊始，1月17日GE獲得批準(zhǔn)的專利中，公開(kāi)了用于制造渦輪機(jī)部件上的應(yīng)變傳感器的方法。緊接著，GE于1月24日又獲批專利，內(nèi)容包括燃料噴射器主體和冷卻系統(tǒng)的制造技術(shù)。如果說(shuō)3D打印在航空領(lǐng)域越來(lái)越彰顯重要性，那么在航天領(lǐng)域，3D打印技術(shù)已然成為“頂梁柱”。

NASA認(rèn)為3D打印在制造液態(tài)氫火箭發(fā)動(dòng)機(jī)方面頗具潛力,NASA的AMDE-AdditiveManufacturingDemonstratorEngine增材制造驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)目在3年內(nèi)，團(tuán)隊(duì)通過(guò)增材制造出100多個(gè)零件,并設(shè)計(jì)了一個(gè)可以通過(guò)3D打印來(lái)完成的發(fā)動(dòng)機(jī)原型。而通過(guò)3D打印，零件的數(shù)量可以減少80%，并且僅僅需要30處焊接。

SpaceX、BlueOrigin、馬歇爾太空飛行中心，AerojetRocketdyne，以及RocketLab在2016年再一次證明，3D打印不僅將提升火箭發(fā)射設(shè)備的性能，更能降低火箭發(fā)射的成本。

企業(yè)內(nèi)部生態(tài)圈

GE本身是3D打印的下游應(yīng)用企業(yè)，而收購(gòu)了Arcam，ConceptLaser以后，GE成為其上游3D打印設(shè)備廠商中的一員。并提出將在2到3年內(nèi)提高3D打印的速度，在更長(zhǎng)遠(yuǎn)的時(shí)間內(nèi)，GE希望達(dá)到現(xiàn)在速度的100倍。通過(guò)GE下游業(yè)務(wù)部門(mén)的應(yīng)用發(fā)展需求，不斷反哺GE上游設(shè)備的研發(fā)，無(wú)論是資金方面還是know-how方面，其收購(gòu)的設(shè)備品牌都獲取了其他企業(yè)難以獲得的優(yōu)勢(shì)。無(wú)獨(dú)有偶，米其林也宣布將其與法孚合作的金屬打印技術(shù)用于更好的輪胎模具生產(chǎn)。

而美鋁也宣布將3D打印業(yè)務(wù)從粉末到打印服務(wù)單獨(dú)成立一家公司Arconic，Arconic公司可以為用戶提供從航空技術(shù)到金屬粉末生產(chǎn)乃至產(chǎn)品認(rèn)證的專業(yè)服務(wù)。依靠美鋁公司的技術(shù)實(shí)力，Arconic在傳統(tǒng)金屬制造技術(shù)和3D打印領(lǐng)域都將成為獨(dú)具實(shí)力的強(qiáng)勢(shì)品牌。

另外一家公司，GKN圍繞著強(qiáng)大的航空航天業(yè)務(wù)與動(dòng)力車輛業(yè)務(wù)版圖，GKN打造了三個(gè)增材制造卓越中心：GKN美國(guó)辛辛那提增材制造卓越中心，GKN瑞典Trollh?tten增材制造卓越中心，GKN英國(guó)Filton增材制造卓越中心。

小編認(rèn)為企業(yè)內(nèi)部生態(tài)圈將成為3D打印的一大趨勢(shì)，3D打印的競(jìng)爭(zhēng)將升級(jí)為研發(fā)、市場(chǎng)營(yíng)銷、產(chǎn)業(yè)鏈、商業(yè)模式全方位的競(jìng)爭(zhēng)。

金屬性能的塑料

說(shuō)到塑料正在變得更加具工程性能，Evonik最近推出VESTOSINT3DZ2773材料，這種材料是使用惠普多射流融合3D打印機(jī)開(kāi)發(fā)的第一個(gè)新的塑料粉末。新的PA-12粉末具有優(yōu)異的力學(xué)性能，并且通過(guò)美國(guó)FDA（食品和藥物管理局）標(biāo)準(zhǔn)，所以用這種材料制造出來(lái)的組件可以用于食品接觸。

Solvay-蘇威以其先進(jìn)的輕量化解決方案以塑料取代部分金屬為目標(biāo)。Solvay先是在法國(guó)里昂成立技術(shù)中心，研究和生產(chǎn)SinterlineTechnyl，又在美國(guó)格魯吉亞州的Alpharetta開(kāi)辟了一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)室用于增材制造先進(jìn)材料的研究。

意大利的CRPTechnology，圍繞著聚酰胺材料，CRPTechnology的尼龍?jiān)鰪?qiáng)材料獨(dú)具特色，其中Windform玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺材料，具有良好的拉伸強(qiáng)度，也可以被CNC數(shù)控加工，并且還是非導(dǎo)電材料。

牛津性能材料（OPM）已被選定為波音CST-100火箭飛船提供3D打印的結(jié)構(gòu)件，OPM已經(jīng)開(kāi)始出貨OXFAB材料打印的零部件，拉開(kāi)了高性能塑料材料代替輕質(zhì)金屬的一個(gè)新篇章。

威格斯正帶領(lǐng)由多家公司和機(jī)構(gòu)組成的聯(lián)盟，投身于3D打印(增材制造或AM)創(chuàng)新。作為其關(guān)鍵角色的一部分，威格斯將以專用于增材制造工藝的新型化學(xué)配方設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)高性能聚芳醚酮(PAEK)聚合物新牌號(hào)。

從金屬到高性能材料的轉(zhuǎn)換目前是航空航天市場(chǎng)的一個(gè)既定趨勢(shì)，小編認(rèn)為塑料成為追求設(shè)計(jì)自由度、制造便利性和輕質(zhì)以超越傳統(tǒng)鋁材的方案，這一趨勢(shì)將在2017得到加強(qiáng)。