3D打印的未來：2022年發(fā)展趨勢

導讀：雖然在過去的兩年里,，疫情全球經(jīng)濟和人們的生活造成了相當大的影響,，但對3D打印行業(yè)來說卻是因禍得福,。不僅整個3D打印市場表現(xiàn)出驚人的彈性和增長傾向,，在全球供應鏈短缺的情況下,，3D打印仍然保持了蓬勃的發(fā)展。隨著2022年的來臨,，3D打印又會向哪些值得期待的趨勢發(fā)展呢,？3D打印技術(shù)在主流應用中還會繼續(xù)保持增長嗎？

3D打印的大幅面趨勢

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

• 澳大利亞的AML3D公司使用直接能量沉積(DED) 技術(shù)來制造船用配件
• 荷蘭機器人公司MX3D利用六軸機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12米長的橋梁
• Massivit 3D看好大幅面3D打印在亞太市場的潛力,，推廣凝膠點膠技術(shù)
• 我國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)
  

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△AML3DARCEMY 模塊化金屬3D打印機技術(shù)原理

在許多工業(yè)領域，制造大型3D打印機的趨勢還將持續(xù)到2022年,，無論是金屬,、塑料還是光固化樹脂領域。在這三者中,，大幅面金屬3D打印被認為具有最大的商業(yè)增長潛力,，到2026年市場價值預計將達到7.39億美元。

△3D打印阿姆斯特丹不銹鋼橋

著眼于這一趨勢,，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LAKE,。使用大面積快速打印 (HARP) 技術(shù)，Azul 3D聲稱LAKE 3D打印機比其他DLP打印機快100倍,，并且構(gòu)建規(guī)模增加了20倍,。如果宣傳屬實，那么這可能是3D打印向大規(guī)模制造邁進的又一大步,。

△HARP 3D打印過程視頻

除了工業(yè)領域,，就算是在業(yè)余愛好方面，玩家對大型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Original Prusa XL，具有36 x 36 x 36厘米的超大構(gòu)建體,，點燃了許多3D打印愛好者的熱血,。而它在2020世博會上展出的AFS自動化農(nóng)場系統(tǒng)也標志了3D打印向批量化,、大規(guī)模的趨勢邁進。

△Original Prusa XL 3D打印機 [來源：Prusa Research]

△AFS

更好的操作交互性

不同文件格式的3D模型長期以來一直是困擾設計和制造行業(yè)的問題,。這個問題可以追溯到早期3D建模的時候,，那時每個建模開發(fā)軟件都提出了獨特的專有格式。如今,，兼容性問題已經(jīng)成了跨不同3D掃描,、建模和打印平臺協(xié)作制造不可避免的問題。

△NVIDIA Omniverse™是一個可擴展的多GPU實時參考開發(fā)平臺，用于3D模擬和設計協(xié)作,，并基于Pixar的通用場景描述和NVIDIA RTX™技術(shù),。

2021年，NVIDIA推出了Omniverse,，宣稱是可以跨越不同3D設計平臺的3D設計軟件,。Omniverse的核心使用了通用場景描述 (USD) 格式，這是皮克斯一直用于動畫電影的文件格式,。憑借Omniverse的靈活性,，NVIDIA認為它可用于建筑、工程,、制造,、藝術(shù)、媒體或娛樂等領域,。NVIDIA于近期發(fā)布了Omniverse的免費版本,，并且軟件的用戶群有望在未來幾個月迅速增長。

南極熊認為,，Omniverse是否會彌補3D創(chuàng)作的交互性問題還有待觀察,。畢竟讓眾多創(chuàng)作者從一個設計平臺過渡到另一個設計平臺將會是一個緩慢的過程。然而,，這一過程一旦完成,，將會為3D設計和打印帶來更順暢的協(xié)作效應，為大型行業(yè)提供更多服務,。

可持續(xù)性

3D打印從早期開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,。事實上，可持續(xù)性一直是3D打印技術(shù)的一個巨大賣點,。與減材制造相比,，增材制造在減少材料浪費方面有著巨大優(yōu)勢。它還需要更簡單的供應鏈,，減少了大宗物資運輸?shù)某杀尽?/div>

△使用PolyTerra材料打印的樣品,，有14種顏色

隨著3D打印市場的不斷發(fā)展，市場對可持續(xù)性的需求也在不斷增長,。如今,，很多長絲品牌都在積極銷售生物長絲或由植物等可持續(xù)來源制成的長絲，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)保聚碳酸酯長絲,。還有制造商呼吁停止使用塑料線軸轉(zhuǎn)而采用紙板線軸,，或制定塑料線軸回收計劃。

△Polymaker®PC-r聚碳酸酯長絲由科思創(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)在使用這個概念將塑料杯和蓋子變成一種稱為U-HIPS的3D打印線材,。從用戶的反饋來看,，再生長絲的打印性能也相當不錯,。

△FILAMENT MAKERS

除了材料生產(chǎn)商，許多長絲擠出設備制造公司還推出了相關硬件,，幫助3D打印愛好者使用廢棄的塑料或者廢棄的3D打印產(chǎn)品重新制造新的長絲,。Filabot和3DEVO的Filament Makers都是這一類中比較受歡迎的產(chǎn)品。南極熊相信這一類產(chǎn)品未來還會更多,，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

隨著市場對可持續(xù)產(chǎn)品的呼聲越來越高，南極熊預計3D打印行業(yè)會做出相應的回應,，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絲會變得更加普及，塑料線軸和廢棄3D打印產(chǎn)品的回收計劃也會在執(zhí)行層面上變得更加可行,。此外,，或許還會有更多藝術(shù)家會使用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的影響加速了3D打印成為下一代技術(shù)的步伐,。由于供應鏈在世界范圍內(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，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技術(shù)的局限性,。

△南極熊3D打印云平臺軟件專題

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,，但對于大規(guī)模生產(chǎn)來說仍然不太實用,。如果一家公司需要制作數(shù)百萬個設計副本，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,。為了解決這個缺點，3D打印行業(yè)正在尋找可以更好地簡化制造過程的軟件方案,。工作流管理似乎是3D打印技術(shù)進化發(fā)展的下一步,，將這種制造過程更適合大規(guī)模工業(yè)制造。

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

開發(fā)此類軟件的目標是優(yōu)化3D打印工作流程,，從而使產(chǎn)品更加經(jīng)濟,。這將使3D打印作為成品零件的更具競爭力的制造方法，而不僅僅是原型制造,。這一領域的外國佼佼者包括AMFG,、Link 3D和MakerOS。

△Link3D的制造執(zhí)行系統(tǒng) (MES)

許多行業(yè)專家認為,，使用3D打印進行大規(guī)模制造目前仍然遙不可及,。要實現(xiàn)這一點，無論是在硬件還是軟件方面,，都需要在技術(shù)方面有相當大的提升,。然而，關注軟件開發(fā)是實現(xiàn)這一最終目標邁出的一步,。

總結(jié)

南極熊親眼見證了過去兩年世界發(fā)生的翻天覆地的變化,，看到了3D打印市場的再度崛起，并以強勁的勢頭有望在2022年繼續(xù)蓬勃發(fā)展,。越來越多的人在關注,、談論3D打印，無論是作為愛好,，還是制造的替代品,。不過，無論是興趣程度還是從行業(yè)需求角度,，南極熊預計上面列出的這些主題將成為2022年3D打印新聞的焦點,。我們真心為3D打印的發(fā)展感到驚喜，也希望這項技術(shù)能夠帶給人類社會更多的貢獻，讓我們一起拭目以待吧,！

參考閱讀：

1. 我國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. 專訪Massivit 3D汪祥艮：亞太市場大幅面3D打印蘊藏巨大發(fā)展?jié)摿?/a>
3. MX3D融資225萬歐元，推動機器人焊接電弧金屬3D打印技術(shù)
4. 大型電弧熔絲金屬3D打印高強度合金,，AML3D開辟新市場新應用
5. 有點驚艷,！從2020迪拜世博會的Prusa自動化農(nóng)場系統(tǒng)AFS看未來制造
6. Prusa Research發(fā)布CoreXY結(jié)構(gòu)、5打印頭3D打印機OriginalPrusa XL,，開啟預購
7. Azul 3D推出首款大幅面快速光固化3D打印機：LAKE
8. 再生塑料現(xiàn)身TCT,！科思創(chuàng)與Polymaker合作開發(fā)新型聚碳酸酯長絲
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打印軟件專題報告之《3D打印云平臺軟件》
14. 2021:3D打印軟件專題報告之《3D打印機控制軟件》
15. 2021:3D打印軟件專題報告之《計算軟件》