隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印正逐漸成為制造業(yè)的一項(xiàng)重要?jiǎng)?chuàng)新。近日，3D Hubs發(fā)布了2023年的3D打印趨勢(shì)報(bào)告，揭示了該行業(yè)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)和未來(lái)前景。本文將介紹該報(bào)告的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)，探討3D打印行業(yè)的增長(zhǎng)情況以及應(yīng)用領(lǐng)域，并展望未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

核心觀點(diǎn)：3D打印在制造業(yè)中的應(yīng)用不斷增長(zhǎng)，工程師們?cè)絹?lái)越頻繁地使用3D打印技術(shù)，并用它來(lái)處理更多的訂單，這表明3D打印正在從一個(gè)“愛(ài)好者技術(shù)”逐漸演變?yōu)楣I(yè)制造的解決方案。

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，83%的受訪者認(rèn)為3D打印在制造流程中節(jié)省了大量成本；56%的參與調(diào)查者將FDM技術(shù)列為最常使用的增材制造技術(shù)；76%的企業(yè)在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中使用3D打印超過(guò)10個(gè)零件，比2021年增長(zhǎng)了49%；另外，71%的受訪企業(yè)在2022年比2021年更多地使用了3D打印技術(shù)。預(yù)計(jì)到2023年，3D打印市場(chǎng)將增長(zhǎng)17%，達(dá)到199億美元。

3D打印最新技術(shù)趨勢(shì)

從硬件來(lái)看，大幅面金屬增材制造領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展。例如，SLM Solutions正在為美國(guó)空J(rèn)UN建造Z軸為1.5米的激光粉末床熔合(LPBF)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將利用多臺(tái)激光器生產(chǎn)大型金屬零件，并可能成為最大的基于激光融合的打印機(jī)。

大型復(fù)合材料專家Caracol也在開(kāi)發(fā)一種近凈形金屬絲電弧增材制造(WAAM)系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用金屬絲原料和機(jī)器人焊接臂來(lái)制造大型結(jié)構(gòu)或修復(fù)金屬零件。

擠壓技術(shù)也有新的發(fā)展；比利時(shí)初創(chuàng)公司Sculpman獲得了可變噴嘴的專利。它使用矩形噴嘴孔，可以調(diào)整以控制整個(gè)構(gòu)建過(guò)程中的層寬度，從而在不影響質(zhì)量的情況下實(shí)現(xiàn)更快的沉積速率。

接下來(lái)看材料，工程熱塑性塑料和樹(shù)脂、復(fù)合材料、聚合物粉末和金屬粉末的種類越來(lái)越多。靜電放電(ESD)樹(shù)脂正在電子產(chǎn)品、可穿戴設(shè)備中的阻尼彈性體樹(shù)脂以及運(yùn)輸和其他行業(yè)的阻燃材料中開(kāi)辟應(yīng)用。

軟件開(kāi)發(fā)正在推動(dòng)3D打印領(lǐng)域的許多重大技術(shù)里程碑。在FDM中，非平面打印取得了突破，GCODE生成軟件可以打印曲線，以最大限度地減少階梯效應(yīng)，消除懸垂支撐，并提高垂直強(qiáng)度。工作流程自動(dòng)化也很重要，越來(lái)越多的軟件解決方案連接并自動(dòng)化了3D打印生產(chǎn)鏈的各個(gè)階段。完全自動(dòng)化的工作流程最終實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守的3D打印，工廠幾乎不需要人工監(jiān)督。

3D打印市場(chǎng)增長(zhǎng)及預(yù)測(cè)

根據(jù)3D Hubs的預(yù)測(cè)，包括3D打印系統(tǒng)、軟件、材料和服務(wù)收入在內(nèi)的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到199億美元，年增長(zhǎng)率為17%。報(bào)告指出，雖然金屬增材制造是增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域，但聚合物3D打印所產(chǎn)生的收入是其兩倍多。

不出所料，F(xiàn)DM（熔融沉積成型）仍然是參與調(diào)查的人最常見(jiàn)的選擇，有56%的人表示這是他們最常用的增材制造方法。此外，后處理選項(xiàng)的進(jìn)步正在幫助推動(dòng)3D打印的采用。

3D打印對(duì)重點(diǎn)行業(yè)的影響

原型制作在全面生產(chǎn)之前開(kāi)發(fā)樣品產(chǎn)品以評(píng)估設(shè)計(jì)和功能是3D打印的第一個(gè)真正用途，并且仍然占很大份額。66%的受訪者將其列為3D打印的主要用途。其他關(guān)鍵應(yīng)用包括加工、小批量生產(chǎn)、大規(guī)模定制和批量生產(chǎn)。

Hubs重點(diǎn)介紹了使用3D打印的關(guān)鍵行業(yè)，如航空航天、醫(yī)療和汽車。此外它還介紹了包括食品、時(shí)尚、賽車等正在探索3D打印并處于轉(zhuǎn)型風(fēng)口浪尖的行業(yè)。

3D打印的未來(lái)，AI輔助及4D打印

在報(bào)告中，Hubs還探討了人工智能 (AI) 和智能材料對(duì)3D打印行業(yè)的影響。

據(jù)稱人工智能能在3D打印中提供"無(wú)限"的創(chuàng)新機(jī)會(huì)，包括3D打印監(jiān)控、質(zhì)量控制、生成設(shè)計(jì)和打印優(yōu)化可能會(huì)受益于AI。

形狀變形系統(tǒng)也稱為4D打印，可能是增材制造的未來(lái)。Hubs表示，雖然這項(xiàng)技術(shù)仍處于起步階段，但很容易想象它可能對(duì)各個(gè)行業(yè)產(chǎn)生的巨大影響。此外，可持續(xù)性仍然是3D打印的主要優(yōu)勢(shì)：減少浪費(fèi)、本地化生產(chǎn)、回收、優(yōu)化零件、延長(zhǎng)使用壽命和循環(huán)經(jīng)濟(jì)等。

最終，Hubs相信3D打印將繼續(xù)作為一種成熟的制造方法不斷發(fā)展。盡管目前只有20.72%的調(diào)查受訪者使用3D打印來(lái)生產(chǎn)最終用途部件，但隨著效率、速度和可訪問(wèn)性的不斷提升，這一比例將在未來(lái)不斷增加。