3D打印的未來(lái)：2022年發(fā)展趨勢(shì)

導(dǎo)讀：雖然在過(guò)去的兩年里,，疫情全球經(jīng)濟(jì)和人們的生活造成了相當(dāng)大的影響,，但對(duì)3D打印行業(yè)來(lái)說(shuō)卻是因禍得福,。不僅整個(gè)3D打印市場(chǎng)表現(xiàn)出驚人的彈性和增長(zhǎng)傾向,，在全球供應(yīng)鏈短缺的情況下,，3D打印仍然保持了蓬勃的發(fā)展,。隨著2022年的來(lái)臨,，3D打印又會(huì)向哪些值得期待的趨勢(shì)發(fā)展呢？3D打印技術(shù)在主流應(yīng)用中還會(huì)繼續(xù)保持增長(zhǎng)嗎,？

3D打印的大幅面趨勢(shì)

2021年的3D打印的一大趨勢(shì)就是“大”,，許多公司致力于制造比平時(shí)更大的產(chǎn)品和設(shè)備：

• 澳大利亞的AML3D公司使用直接能量沉積(DED) 技術(shù)來(lái)制造船用配件
• 荷蘭機(jī)器人公司MX3D利用六軸機(jī)械臂和電弧增材制造技術(shù)在阿姆斯特丹用不銹鋼3D打印了一個(gè)12米長(zhǎng)的橋梁
• Massivit 3D看好大幅面3D打印在亞太市場(chǎng)的潛力，推廣凝膠點(diǎn)膠技術(shù)
• 我國(guó)公司清研智束成功突破大幅面金屬3D打印電子槍陣列掃描技術(shù)
  

……

△AML3DARCEMY 模塊化金屬3D打印機(jī)技術(shù)原理

在許多工業(yè)領(lǐng)域,，制造大型3D打印機(jī)的趨勢(shì)還將持續(xù)到2022年,，無(wú)論是金屬、塑料還是光固化樹(shù)脂領(lǐng)域,。在這三者中,，大幅面金屬3D打印被認(rèn)為具有最大的商業(yè)增長(zhǎng)潛力，到2026年市場(chǎng)價(jià)值預(yù)計(jì)將達(dá)到7.39億美元,。

△3D打印阿姆斯特丹不銹鋼橋

著眼于這一趨勢(shì),，知名3D打印初創(chuàng)公司Azul3D在2021年推出了大幅面數(shù)字光處理 (DLP) 技術(shù)的3D打印機(jī)LAKE。使用大面積快速打印 (HARP) 技術(shù),，Azul 3D聲稱(chēng)LAKE 3D打印機(jī)比其他DLP打印機(jī)快100倍,，并且構(gòu)建規(guī)模增加了20倍。如果宣傳屬實(shí),，那么這可能是3D打印向大規(guī)模制造邁進(jìn)的又一大步,。

△HARP 3D打印過(guò)程視頻

除了工業(yè)領(lǐng)域,，就算是在業(yè)余愛(ài)好方面，玩家對(duì)大型3D打印的癡迷也已生根發(fā)芽,。2021年,，Prusa Research推出了一款使用CoreXY架構(gòu)的FDM打印機(jī)Original Prusa XL，具有36 x 36 x 36厘米的超大構(gòu)建體,，點(diǎn)燃了許多3D打印愛(ài)好者的熱血,。而它在2020世博會(huì)上展出的AFS自動(dòng)化農(nóng)場(chǎng)系統(tǒng)也標(biāo)志了3D打印向批量化、大規(guī)模的趨勢(shì)邁進(jìn),。

△Original Prusa XL 3D打印機(jī) [來(lái)源：Prusa Research]

△AFS

更好的操作交互性

不同文件格式的3D模型長(zhǎng)期以來(lái)一直是困擾設(shè)計(jì)和制造行業(yè)的問(wèn)題,。這個(gè)問(wèn)題可以追溯到早期3D建模的時(shí)候，那時(shí)每個(gè)建模開(kāi)發(fā)軟件都提出了獨(dú)特的專(zhuān)有格式,。如今,，兼容性問(wèn)題已經(jīng)成了跨不同3D掃描、建模和打印平臺(tái)協(xié)作制造不可避免的問(wèn)題,。

△NVIDIA Omniverse™是一個(gè)可擴(kuò)展的多GPU實(shí)時(shí)參考開(kāi)發(fā)平臺(tái),，用于3D模擬和設(shè)計(jì)協(xié)作,，并基于Pixar的通用場(chǎng)景描述和NVIDIA RTX™技術(shù)。

2021年,，NVIDIA推出了Omniverse,，宣稱(chēng)是可以跨越不同3D設(shè)計(jì)平臺(tái)的3D設(shè)計(jì)軟件。Omniverse的核心使用了通用場(chǎng)景描述 (USD) 格式,，這是皮克斯一直用于動(dòng)畫(huà)電影的文件格式,。憑借Omniverse的靈活性，NVIDIA認(rèn)為它可用于建筑,、工程,、制造、藝術(shù),、媒體或娛樂(lè)等領(lǐng)域,。NVIDIA于近期發(fā)布了Omniverse的免費(fèi)版本，并且軟件的用戶(hù)群有望在未來(lái)幾個(gè)月迅速增長(zhǎng),。

南極熊認(rèn)為,，Omniverse是否會(huì)彌補(bǔ)3D創(chuàng)作的交互性問(wèn)題還有待觀察。畢竟讓眾多創(chuàng)作者從一個(gè)設(shè)計(jì)平臺(tái)過(guò)渡到另一個(gè)設(shè)計(jì)平臺(tái)將會(huì)是一個(gè)緩慢的過(guò)程,。然而,，這一過(guò)程一旦完成，將會(huì)為3D設(shè)計(jì)和打印帶來(lái)更順暢的協(xié)作效應(yīng),，為大型行業(yè)提供更多服務(wù),。

可持續(xù)性

3D打印從早期開(kāi)始就一直被描述為傳統(tǒng)制造技術(shù)更可持續(xù)的替代品,。事實(shí)上，可持續(xù)性一直是3D打印技術(shù)的一個(gè)巨大賣(mài)點(diǎn),。與減材制造相比,，增材制造在減少材料浪費(fèi)方面有著巨大優(yōu)勢(shì)。它還需要更簡(jiǎn)單的供應(yīng)鏈,，減少了大宗物資運(yùn)輸?shù)某杀尽?/div>

△使用PolyTerra材料打印的樣品，有14種顏色

隨著3D打印市場(chǎng)的不斷發(fā)展,，市場(chǎng)對(duì)可持續(xù)性的需求也在不斷增長(zhǎng),。如今，很多長(zhǎng)絲品牌都在積極銷(xiāo)售生物長(zhǎng)絲或由植物等可持續(xù)來(lái)源制成的長(zhǎng)絲,，例如Polymaker的環(huán)保耗材系列PolyTerra以及回收農(nóng)夫山泉飲水桶制造環(huán)保聚碳酸酯長(zhǎng)絲,。還有制造商呼吁停止使用塑料線(xiàn)軸轉(zhuǎn)而采用紙板線(xiàn)軸，或制定塑料線(xiàn)軸回收計(jì)劃,。

△Polymaker®PC-r聚碳酸酯長(zhǎng)絲由科思創(chuàng)塑料回收料制成。

更令人感興趣的是,，3D打印技術(shù)的發(fā)展賦予了舊塑料第二次生命,。從技術(shù)上講，任何熱塑性塑料都可以分解成小碎片,、熔化并用作3D打印的原材料。一家名為Closed Loop Plastic的公司已經(jīng)在使用這個(gè)概念將塑料杯和蓋子變成一種稱(chēng)為U-HIPS的3D打印線(xiàn)材,。從用戶(hù)的反饋來(lái)看,，再生長(zhǎng)絲的打印性能也相當(dāng)不錯(cuò)。

△FILAMENT MAKERS

除了材料生產(chǎn)商,，許多長(zhǎng)絲擠出設(shè)備制造公司還推出了相關(guān)硬件,，幫助3D打印愛(ài)好者使用廢棄的塑料或者廢棄的3D打印產(chǎn)品重新制造新的長(zhǎng)絲。Filabot和3DEVO的Filament Makers都是這一類(lèi)中比較受歡迎的產(chǎn)品,。南極熊相信這一類(lèi)產(chǎn)品未來(lái)還會(huì)更多,，操作層面上更加友好。

△視頻：堆積如山的3D打印支撐材料和廢棄模型在家也能回收利用了

隨著市場(chǎng)對(duì)可持續(xù)產(chǎn)品的呼聲越來(lái)越高,，南極熊預(yù)計(jì)3D打印行業(yè)會(huì)做出相應(yīng)的回應(yīng),，并推出更可持續(xù)的產(chǎn)品。由回收材料或環(huán)境友好材料制成的長(zhǎng)絲會(huì)變得更加普及,，塑料線(xiàn)軸和廢棄3D打印產(chǎn)品的回收計(jì)劃也會(huì)在執(zhí)行層面上變得更加可行,。此外，或許還會(huì)有更多藝術(shù)家會(huì)使用3D打印與回收材料創(chuàng)造藝術(shù),，值得期待,。

軟件解決方案

新冠疫情給全球帶來(lái)的影響加速了3D打印成為下一代技術(shù)的步伐,。由于供應(yīng)鏈在世界范圍內(nèi)受阻，3D打印憑借著分布式生產(chǎn)的模式受到影響最小,，因此在制造鏈中脫穎而出,。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年全球65%的工程公司更多地使用了3D打印,。然而,，這一操作也暴露了這項(xiàng)技術(shù)的局限性。

△南極熊3D打印云平臺(tái)軟件專(zhuān)題

雖然3D打印是一種快速生產(chǎn)零件的好方法,，尤其是在有限的條件下,，但對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)來(lái)說(shuō)仍然不太實(shí)用。如果一家公司需要制作數(shù)百萬(wàn)個(gè)設(shè)計(jì)副本,，盡管初始成本很高,，但注塑或鑄造等傳統(tǒng)方法在單件成本上仍然較低。為了解決這個(gè)缺點(diǎn),，3D打印行業(yè)正在尋找可以更好地簡(jiǎn)化制造過(guò)程的軟件方案,。工作流管理似乎是3D打印技術(shù)進(jìn)化發(fā)展的下一步，將這種制造過(guò)程更適合大規(guī)模工業(yè)制造,。

△Dyndrite是美國(guó)增材制造軟件公司Dyndrite Corporation于2019年推出的，是第一個(gè)用于3D打印的CAD CAM完全圖形處理單元（GPU）加速計(jì)算引擎,。

開(kāi)發(fā)此類(lèi)軟件的目標(biāo)是優(yōu)化3D打印工作流程,，從而使產(chǎn)品更加經(jīng)濟(jì)。這將使3D打印作為成品零件的更具競(jìng)爭(zhēng)力的制造方法,，而不僅僅是原型制造,。這一領(lǐng)域的外國(guó)佼佼者包括AMFG、Link 3D和MakerOS,。

△Link3D的制造執(zhí)行系統(tǒng) (MES)

許多行業(yè)專(zhuān)家認(rèn)為,，使用3D打印進(jìn)行大規(guī)模制造目前仍然遙不可及。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),，無(wú)論是在硬件還是軟件方面,，都需要在技術(shù)方面有相當(dāng)大的提升。然而,，關(guān)注軟件開(kāi)發(fā)是實(shí)現(xiàn)這一最終目標(biāo)邁出的一步,。

總結(jié)

南極熊親眼見(jiàn)證了過(guò)去兩年世界發(fā)生的翻天覆地的變化，看到了3D打印市場(chǎng)的再度崛起,，并以強(qiáng)勁的勢(shì)頭有望在2022年繼續(xù)蓬勃發(fā)展,。越來(lái)越多的人在關(guān)注、談?wù)?D打印，無(wú)論是作為愛(ài)好,，還是制造的替代品,。不過(guò)，無(wú)論是興趣程度還是從行業(yè)需求角度,，南極熊預(yù)計(jì)上面列出的這些主題將成為2022年3D打印新聞的焦點(diǎn),。我們真心為3D打印的發(fā)展感到驚喜，也希望這項(xiàng)技術(shù)能夠帶給人類(lèi)社會(huì)更多的貢獻(xiàn),，讓我們一起拭目以待吧,！

參考閱讀：

1. 我國(guó)成功突破大幅面金屬3D打印電子槍陣列掃描技術(shù)，清研智束電子束EBM
2. 專(zhuān)訪(fǎng)Massivit 3D汪祥艮：亞太市場(chǎng)大幅面3D打印蘊(yùn)藏巨大發(fā)展?jié)摿?/a>
3. MX3D融資225萬(wàn)歐元,，推動(dòng)機(jī)器人焊接電弧金屬3D打印技術(shù)
4. 大型電弧熔絲金屬3D打印高強(qiáng)度合金,，AML3D開(kāi)辟新市場(chǎng)新應(yīng)用
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6. Prusa Research發(fā)布CoreXY結(jié)構(gòu),、5打印頭3D打印機(jī)OriginalPrusa XL,，開(kāi)啟預(yù)購(gòu)
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9. Polymaker推出下一代新型環(huán)保3D打印耗材：PolyTerra
10. 3D打印件廢料怎么辦,？3DEVO幫你回收做成新長(zhǎng)絲,！
11. The Future of 3D Printing – Trends to Expect in 2022
12. Develop with NVIDIA Omniverse
13. 2021:3D打印軟件專(zhuān)題報(bào)告之《3D打印云平臺(tái)軟件》
14. 2021:3D打印軟件專(zhuān)題報(bào)告之《3D打印機(jī)控制軟件》
15. 2021:3D打印軟件專(zhuān)題報(bào)告之《計(jì)算軟件》