2020年3D打印的发展和趋势

2020-12-10 11:29:54 anet 3

  2020年的3D打印的发展和趋势如何?增材制造行业如何变化?今天,我们回顾了在2020年制造行业的3D打印发展趋势。尽管经历了COVID-19,但3D打印行业仍健康发展,并发生了令人兴奋的突破。我们确定了以下5个关键趋势,希望能让你有更多的了解。

2020年3D打印的发展和趋势

NO1. COVID-19大流行震撼了3D打印行业

  2020年,COVID-19大流行对几乎所有活动领域都产生了影响。在大流行的最初几个月中,最易受伤害的部门之一是医疗部门,突然发现自己缺乏应付病毒传播的设备。增材制造技术很快被用于为世界各地的医务人员和患者制造应急设备。在短短几天内,来自3D打印行业的参与者设法生产了医疗保健领域的关键设备,例如面罩或通风机,以及后来的COVID-19测试棉签。医院内部也采取了解决方案来支持这种生产,大学也添置了设备,制造商迅速成为医疗保健行业的服务提供商。

  归根结底,3D打印的动作比其他制造技术快得多,为生产过程增加了灵活性。它不依赖于无法运转的复杂供应链,不会因为中国和东南亚的生产和供应受到限制。在讨论大流行对增材制造领域的影响时,我们采访了阿科玛3D打印解决方案总经理Sumeet Jain ;他告诉我们:“ COVID危机为3D打印提供了一个机会,以证明其围绕数字制造的价值:主张以及满足按需生产需求的能力。此外,3D打印在短期内可以迭代数百种设计的能力是开发可满足无法预见需求的可行解决方案的关键区别。”

  从全球角度来看,3D打印市场受到大流行的影响,但回升的速度快于预期。市场研究公司CONTEXT评估了对3D打印机行业的影响,并指出:“由于价格范围广泛,打印机用于制作与PPE到鼻咽拭子等大流行相关的物品,因此对打印机的需求有所增加。虽然这不能完全弥补封闭市场(如消费品,教育以及牙科和汽车行业)失去的需求,但它清楚地展示了该技术的灵活性,展示了如何利用该技术帮助克服供应链中断和将来可以在许多行业中使用。” 的确,许多行业意识到3D打印技术可以加强薄弱的供应链这一事实,对未来来说是明智的投资。

3D打印棉签测试

3D打印棉签测试COVID-19 | 图片来自Formlabs

  对于AM社区,COVID-19大流行意味着几乎所有事件都将取消。业界不得不寻找新的见面方式,因此数字活动在一年中变得非常流行。增材制造行业的领先盛会Formnext也将其盛会转变为数字展览。

NO2. 3D打印继续发展成为生产技术

  正如我们去年报道的那样,3D打印技术一次又一次地展示了它们不仅是一种原型技术。它们可用于大批量和最终用途的零件生产。在Sculpteo的最新3D打印市场报告中,接受调查的人中有50%确认他们已经将该技术用于最终用途零件生产。

  对于大批量生产,可伸缩性和可重复性是关键。因此,在过去几年中,整个增材制造工作流程一直在工业化,以创造合适的条件来应对这些挑战。在硬件方面已经取得了巨大进步,但是我们也看到了软件和后处理硬件的这种转变。例如,PostProcess Technologies筹集了2000万美元,以在2019年底加速其后处理解决方案的开发。DyeMansion,用于增材制造的精加工系统的创建者-以三步“打印到产品”的过程包装-在2020年也筹集了1400万美元。提供后处理和自动化解决方案的荷兰公司AM-Flow也筹集了400万美元。但是后处理阶段只是方程式的一部分,并且许多开发都在2020年围绕软件展开。

3D打印零件

通过PostProcess Technologies的图像

NO3. 3D打印软件势在必行

  正如Shapeways首席执行官Greg Kress所说:“缩放不仅仅意味着做更多,它意味着高效,一致地进行3D打印。对于3D打印的许多步骤,软件都是必不可少的:排版,打印准备,文件转换以及生产计划。2020年,AMFG,MakerOS或3YOURMIND等公司已成为MES解决方案的重要提供商。例如,MakerOS提供了一个基于云的平台,可集中所有工具以扩展3D打印或制造服务。同样,3YOURMIND为服务提供商以及为内部集成了技术的公司提供了组织明天的智能工厂的软件。跟踪AM过程,从零件的初始订单到其生产和交付,已成为实现生产自动化的关键工厂。2020年9月,3YOURMIND通过A +轮融资筹集了550万美元。

  除了越来越多的工作流解决方案之外,集成的CAD工具也在开发中。例如,Netfabb是一种CAM软件,它支持优化生产流程,减少生产时间并最小化3D打印的制造成本。它提供了必要的工具,可简化工作流程并减少制造前的构建错误。Autodesk于2020年11月底发布了新版本的Netfabb,从而增加了新功能。此外,诸如Shapeshift 3D或PrintSyst.ai之类的软件创业公司也向业界展示了AM工作流程的某些步骤可以进一步优化。例如,Shapeshift 3D鼓励通过其自动的自定义拟合过程进行自定义。

3D打印产品零部件

  最后,DfAM(增材制造设计)仍在增长。正如我们去年告诉您的那样,越来越多的应用程序展示了使用生成设计或拓扑优化来通过增材制造来优化零件的功能性能,成本和可靠性。这个市场的新生者是TOffeeAM,它在夏天筹集了100万美元以上。它的软件是基于生成设计的用于增材制造的智能设计解决方案。TOffeeAM团队告诉我们:“当有新的制造技术时,人们倾向于在新的制造过程中使用旧的设计方法。除了优化3D打印零件,TOffee还可以通过减少零件总数和提高弹性来优化整个系统。将AM与标准设计方法一起使用会限制该技术的灵活性。我们的目标是发挥AM的全部潜力。”

NO4. 材料是解锁新应用程序的关键

  材料在今年再次成为许多3D打印进步的中心,供应商的数量是两年前的两倍。在热塑性塑料市场中,PEEK和ULTEM等高性能聚合物因其独特的性能而被采用。此外,今年以来,聚丙烯(世界上使用最广泛的塑料之一)已与粉末3D打印技术更加广泛地兼容。聚丙烯因其抗疲劳性,半柔韧性和轻质特性而非常适合高循环,低强度应用。今年,巴斯夫Forward AM为惠普的Jet Fusion 5200系列开发了工业级聚丙烯。

  复合材料部门也一直在增长;AREVO旨在通过数字化和自动化转变复合材料的生产,今年夏天又筹集了2500万美元的资金。此外,初创公司Arris Composites正在开发其技术,以通过增材制造实现高强度和低重量复合零件的批量生产。这家初创公司实际上在2020年8月底获得了4,850万美元的资金。即使复合材料通常基于碳纤维增强的热塑性塑料,Fortify的复合材料也基于添加到光聚合物中的其他添加剂。此外,Additive Composite和Add North还致力于开发用碳化硼增强的尼龙长丝,是继钻石之后市场上最坚硬的材料之一。总体而言,我们注意到2020年该领域的许多发展。

  最后但并非最不重要的一点是,金属增材制造仍然是一个正在增长的市场,预计到2020年将达到10亿美元,并预计在未来几年中每年以超过27%的速度增长。鉴于AM粉末的独特要求,针对粉末及其最终供应链的AM专用市场正在不断发展。确实,粉末制造工艺对于AM工艺而言仍然相当小巧且昂贵,但是对于金属3D打印的工业化和认证零件的制造而言,这是必不可少的。AM粉末需要满足有关形态,纯度和粒度分布的特定要求。此外,对环境的影响据估计,金属增材制造的数量比传统的生产方法要大得多,因此,如果组织和制造商想要实现这种材料的可持续发展,就需要在未来几年中制定有关该技术的负责任战略。

金属3D打印

  在这个领域,初创公司6K(最初是麻省理工学院的一个研究项目)正在致力于开发高性能金属粉末。他们正在制造合金粉末,这些粉末真正是球形的,没有孔隙和小球,并且具有更好的流动性。这些粉末将在许多工业领域得到应用,例如航空航天,石油和天然气,涡轮叶片等。此外,山特维克(Sandvik)的钛粉末已经通过了医疗器械认证,并且AM市场中对铝粉末的需求正在大幅增长。根据Equispheres赞助的一份报告,到2023年,这一需求将增长到6.95亿美元以上,这意味着CAGR为36.5%。最后,有趣的发展是Aerosint的多材料工艺打印两种不同金属的复杂零件。他们创造的最复杂的零件是用不锈钢和铜合金制成的。

NO5. 行业对技术的采用正在发生变化

  到2020年,采用该技术的趋势非常令人兴奋。在医疗,航空航天甚至汽车等领域,应用程序已经发展了几年,并且在3Dnatives上进行了详尽介绍。但是,石油,天然气,建筑和电子等行业的AM整合速度较慢。到2020年,后三个行业的新应用蓬勃发展。

不同行业中3D打印的采用率

成熟度图表说明了不同行业中3D打印的采用率| 图片来自AMFG

  随着机器人3D打印机的推出,今年加速了建筑行业的发展。丹麦制造商COBOD在德国Wallhausen展示了一个带有3D打印墙的三层住宅建筑项目。这座建筑面积为380平方米,将成为世界上第一座商业公寓。另一方面,ICON已为其Lavacrete专有材料开发了龙门式建筑3D打印机。此外,在与NASA的最新项目中,该公司认为其解决方案非常适合月球和离地建造。该公司今年获得了3500万美元的融资。说到太空探索,相对论空间,该公司已经开发了一款完全3D打印的发动机火箭,也获得了5亿美元的投资。最新一轮融资还表明3D打印技术在征服太空方面具有未来。相对论的长期愿景是升级人类在地球上的工业基础并在火星上建立一个。目前,它计划在2021年初将其第一枚火箭送入轨道。

  在石油和天然气中出现了越来越多的应用。实际上,在橡树岭国家实验室,研究人员正在建造第一个3D打印核反应堆。实验室希望在2023年启用该类型的第一座核反应堆,这将使核能部门生产更先进和可持续的能源系统。最后,由于微米和纳米级增材制造方法,电子行业也在发生变化。像Voltera这样的初创企业正在展示3D打印的好处,即可以比传统的生产方法设计更小,更精细,更精确的组件!

3D打印核反应堆

文章素材来源:3dnatives

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