盡管全球聚焦在與(yu) COVID-19病毒的流行鬥爭(zheng) 中，3D打印技術仍在繼續其工業(ye) 化進程。除外部因素外，新參與(yu) 者繼續進入增材製造市場，而收購和投融資也在整個(ge) 行業(ye) 繼續發展。

AMFG在其2020年增材製造數字會(hui) 議上召集了眾(zhong) 多3D打印專(zhuan) 業(ye) 人士和專(zhuan) 家，根據專(zhuan) 家的分享，3D科學穀與(yu) 穀友一起來感受3D打印的未來：疫情下透視全球範圍內(nei) 的增材製造新進展與(yu) 行業(ye) 努力方向。

卡特彼勒增材製造中心。來源：卡特彼勒

疫情下的風雲(yun) 變幻

l 材料與(yu) 仿真的結合

高分子塑料為(wei) 航空航天，醫療和汽車等行業(ye) 的高級3D打印應用創造了眾(zhong) 多機會(hui) 。在AMFG的2020年增材製造數字會(hui) 議上，索爾維分享了用於(yu) 3D打印的高性能塑料及其解鎖新技術應用的方式。

開發高性能材料的過程“並非易事”，這需要在各個(ge) 方麵進行合作。因此，索爾維在過去的三到四年中一直致力於(yu) 將過程理解和設備知識相結合，以便能夠將適合3D打印的高分子材料推向市場。如今，索爾維已被認為(wei) 是PEEK長絲(si) 市場的領導者，索爾維還在開發用於(yu) 粉末床熔融工藝（例如SLS）的粉末材料。

由於(yu) 了解如何處理材料非常重要，因此了解如何最有效地利用AM的設計也至關(guan) 重要。在這一點上，仿真對材料開發十分關(guan) 鍵，仿真使工程師可以預測材料在打印後的性能表現。仿真有助於(yu) 優(you) 化零件的設計，最終目的是改善其機械性能並防止零件出現故障。

隻有結合材料，工藝和設計方麵的知識，才能為(wei) 產(chan) 品生命周期的不同階段更可靠地使用3D打印打開大門。

在這方麵，根據3D科學穀的市場觀察，海克斯康旗下的複合材料和結構多尺度建模的仿真專(zhuan) 家e-Xstream Engineering與(yu) 全球性能工程熱塑性解決(jue) 方案供應商DSM合作攜手打造“First time right”的目標：通過仿真結合材料特征對增材製造過程進行模擬和零件性能預測，從(cong) 而實現塑料3D打印領域更加可控的加工結果。

根據3D科學穀的市場觀察，DSM的高性能熱塑性解決(jue) 方案和疲勞破壞機製的建模方法，以及e-Xstream的精確，便捷的仿真手段的結合，使用戶有機會(hui) 在Digimat中快速迭代建模結果。通過預測增強塑料部件的耐久性及其他性能，用戶免除了之前需要幾個(ge) 月的迭代過程，而僅(jin) 僅(jin) 需要幾個(ge) 小時，通過仿真手段減少試錯過程，從(cong) 而避免了數百次的反複測試所帶來的時間、財力的浪費。

仿真的主要價(jia) 值包括：使最終用戶獲得輕量化的產(chan) 品，降低成本並縮短產(chan) 品上市時間，同時減少材料測試和原型製作要求。

l軟件和自動化對於(yu) 實現3D打印大規模定製應用至關(guan) 重要

大規模定製使得製造商能夠經濟高效地生產(chan) 數十個(ge) 批次的產(chan) 品，而批量生產(chan) 通常要生產(chan) 數千萬(wan) 個(ge) 產(chan) 品。這本身就是一個(ge) 具有挑戰性的轉變，使用3D打印生產(chan) 定製零件時出現的一個(ge) 挑戰是如何識別在一個(ge) 版本中打印的非常相似的零件。在這方麵，先進的軟件和工作流程自動化對於(yu) 成功使用3D打印進行零件定製至關(guan) 重要。解決(jue) 方案包括3D掃描、增強現實、使用QR碼和MES軟件來實現數據傳(chuan) 輸和可追溯性。

根據3D科學穀的觀察，隨著國內(nei) 對5G等新基礎建設的投入，5G對於(yu) 高通量高密度數據的傳(chuan) 輸打開了大門，從(cong) 工業(ye) 4.0的角度來看，將雲(yun) 集成到生產(chan) 中可以實現新的，更智能的和網絡化的製造流程鏈。5G可在工廠雲(yun) 係統中實現可靠且實時的通信，這就呼喚為(wei) 製造行業(ye) 設計實時計算平台和應用程序。

在這方麵，可以參考的案例是Fraunhofer IPT弗勞恩霍夫生產(chan) 技術研究所IPT和瑞典移動網絡供應商愛立信共同開發的“歐洲5G工業(ye) 園區”的概念，這實際上是第一個(ge) 全麵的5G研究網絡，在亞(ya) 琛園區測試新移動網絡技術在生產(chan) 控製與(yu) 物流方麵的應用。

疫情絲(si) 毫沒有影響Fraunhofer前進的步伐，歐洲5G工業(ye) 園區於(yu) 2020年5月12日啟動了其無線5G網絡。歐洲5G工業(ye) 園區正在創建一個(ge) 全球範圍內(nei) 獨特的生態係統，以研究、開發適應5G的工業(ye) 4.0技術。在這裏，項目合作夥(huo) 伴重點研究七個(ge) 子項目中的不同應用場景-包括監視和控製高度複雜製造過程的5G傳(chuan) 感器，移動機器人，物流和多站點生產(chan) 鏈，分布式製造控製，區塊鏈，邊緣雲(yun) 等。

l從(cong) 3D打印到增材生產(chan) 的四大支柱

3D打印進入到生產(chan) 領域，必須要符合製造對產(chan) 品質量一致性的嚴(yan) 格眼球，這取決(jue) 於(yu) 四個(ge) 支柱：可追溯性、可重複性、準確性和驗證性。

關(guan) 於(yu) 可追溯性，零件上需要具有序列號可使製造商追溯零件的製造時間，裝入零件的批次，並可以檢查零件以及加工過程中涉及的參數。

關(guan) 於(yu) 可重複性，同樣重要的是要有一個(ge) 可重複的係統，如果不使用可重複的係統進行構建，那麽(me) 就不確定在構建過程中所做的更改是什麽(me) ，這意味著這個(ge) 層麵的3D打印僅(jin) 僅(jin) 在構建模型，而不是在生產(chan) 零件。

在這方麵，根據3D科學穀的市場觀察，國際上，麵向生產(chan) 的需求，Velo3D開發了新的智能熔化粉末床金屬增材製造係統。該係統從(cong) 的設計目的是為(wei) 了用於(yu) 生產(chan) 工作，從(cong) 零件加工過程模擬開始，到生成加工策略，然後，通過各種過程控製，以確保在多個(ge) 零件加工中保持質量的穩定性和一致性。確保提供機器運轉正常，零件完整性和構建過程的可追溯性，Velo3D開發的Assure質量控製係統麵臨(lin) 生產(chan) 領域對於(yu) 效率、質量一致性以及加工穩定性的需求，確保提供批量生產(chan) 所需的零件質量。它可以檢測過程異常，對其進行標記，並顯示所需的糾正措施，從(cong) 而避免重複出現錯誤。

國內(nei) ，安世亞(ya) 太新一代3D打印金屬機DLM-280基於(yu) SLM技術（選區激光熔化技術）利用數字孿生和模擬仿真建立虛擬（數字化）打印係統，可模擬DLM-280真實樣件生產(chan) 過程，提前預判可能出現的問題，並對其進行優(you) 化。

關(guan) 於(yu) 準確性，意味著需要完整的工藝鏈（包括後處理工藝）以滿足嚴(yan) 格的公差。在更高的速度和更複雜的零件上，需要更好的過程控製來始終如一地生產(chan) 高質量的零件，同時減少後處理或返工。

關(guan) 於(yu) 可驗證性，使用增材製造進行生產(chan) 的製造商必須能夠驗證構建參數。在這方麵，根據3D科學穀的市場觀察，國際上，Fraunhofer IPT的“高性能加工”部門的“ IDEA-數字工程和增材製造的工業(ye) 化”項目為(wei) 了解決(jue) 用於(yu) 增材製造的部件的製造過程仍然非常耗時且昂貴的痛點，針對當前各個(ge) 加工過程步驟在很大程度上彼此隔離並且涉及大量的人工幹預。因此，將增材製造中的工藝步驟聯係起來，具有節省時間和降低製造成本的巨大潛力。Fraunhofer IPT的“高性能加工”部門通過整個(ge) 生產(chan) 線的數字孿生體(ti) 技術，通過過程仿真，目的將製造過程的產(chan) 品成本以及開發和生產(chan) 時間將減少約50％。最重要的是，通過有效地耦合硬件和軟件激發過程巨大的潛力。

Fraunhofer IPT的努力是必要的，如果將產(chan) 品投入汽車，航空航天，軍(jun) 事，矯正術，假肢的製造中時，用戶必須能夠驗證自己的工作。如果不能的話，那就是在製作模型。

類似於(yu) Fraunhofer IPT的IDEA項目的努力不僅(jin) 僅(jin) 帶來了可驗證的製造過程，還提高了不同工藝之間的銜接與(yu) 自動化能力，如果不考慮後續加工，3D打印完成的零件通常仍然經常無法交付給客戶。由於(yu) 效率低下，高度手動的後處理管理，因此容易產(chan) 生在後處理步驟中堆積大量零件的現象，即使完成了後處理加工，通常會(hui) 發生在質量檢驗站中等待檢查的滯留，然後再獲得批準並運送給客戶。

l 大幅麵3D打印持續成熟

大幅麵3D打印作為(wei) 製造大型零件的經濟高效且靈活的解決(jue) 方案而備受關(guan) 注，國際上，BigRep是一家致力於(yu) 開發大幅麵塑料3D打印機的公司。大幅麵3D打印使得3D打印適合製造的零件範圍極大的擴寬了，通過提供本地生產(chan) 能力解決(jue) 按需製造的挑戰。這意味著可以按需製造零件，並且交貨時間可以從(cong) 幾周縮短到幾天。

大幅麵3D打印的顯著進步，不僅(jin) 僅(jin) 體(ti) 現在BigRep這樣的公司上。在鑄造領域體(ti) 現得尤為(wei) 明顯，根據3D科學穀的市場觀察，工業(ye) 領域的高速大幅麵3D打印設備與(yu) 服務供應商voxeljet-維捷是麵向工業(ye) 製造的代表性企業(ye) ，在voxeljet的高效大幅麵3D打印係統的幫助下，用戶可以提高從(cong) 設計到製造的速度，為(wei) 工業(ye) 生產(chan) 提供設計、3D打印、鑄造、熱處理、加工和檢測等各個(ge) 階段的製造服務。

另一個(ge) 典型的案例是美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的大幅麵3D打印技術，在這方麵ORNL曾與(yu) 美國設備製造協會(hui) 、國家流體(ti) 協會(hui) 等機構共同開發了全球首台3D打印挖掘機。挖掘機動臂長約2.1米，重量約為(wei) 181千克，是由ORNL新開發的大型金屬零件3D打印設備製造的，打印材料為(wei) 低成本的金屬，動臂在設計時已經為(wei) 液壓零件預留好內(nei) 置的通道。

l融資及新試驗持續活躍

融資：Velo3D

盡管在全球冠狀病毒流行中全球大部分製造業(ye) 處於(yu) 半關(guan) 閉狀態，但金屬3D打印技術的開發商Velo3D卻成功新增籌集了2800萬(wan) 美元的資金，目前共計募集1.38億(yi) 美元（近10億(yi) 元人民幣）。Velo3D的發展非常迅速，近日他們(men) 又宣布成為(wei) SpaceX的3D打印機供應商，從(cong) 2014年至今短短成立6年間，成為(wei) 主流航空航天業(ye) 領導企業(ye) 的供應商，Velo3D開辟了一條針對金屬3D打印走向產(chan) 業(ye) 化的痛點來開發設備與(yu) 軟件解決(jue) 方案的道路。

融資：Arris Composites

4月的疫情期間，來自美國加州的企業(ye) Arris Composites獲得了4850萬(wan) 美金（約人民幣3.4億(yi) ）的B輪融資，其目的是實現下一代大眾(zhong) 市場的連續纖維複合材料3D打印生產(chan) 級應用。

Arris Composites通過其專(zhuan) 有的Additive Molding製造技術實現了高強度和輕量化複合零件的批量生產(chan) 。通過這種新工藝，可以以與(yu) 塑料成型產(chan) 品相同的速度生產(chan) 高級碳纖維材料。為(wei) 了釋放應用端的潛力，Arris Composites為(wei) 企業(ye) 內(nei) 部設計協作和應用工程團隊開發了獨特的軟件工具。應用端可以通過Arris Composites的設備和軟件設計和生產(chan) 以前不可能的產(chan) 品，這些產(chan) 品具有高度集成性，比金屬更堅固、更輕。

新試驗：微重力打印

5月5日, 長征五號B（以下簡稱“長五B”）遙一運載火箭在海南文昌航天發射場將我國新一代載人飛船試驗船成功送入預定軌道。試驗船上搭載了一台我國自主研製的“複合材料空間3D打印係統”，科研人員將這台“3D打印機”安裝在了試驗船返回艙之中，飛行期間該係統自主完成了連續纖維增強複合材料的樣件打印，並驗證了微重力環境下複合材料3D打印的科學實驗目標。連續纖維增強複合材料是當前國內(nei) 外航天器結構的主要材料，密度低、強度高，開展複合材料空間3D打印技術研究，對於(yu) 未來空間站長期在軌運行、發展空間超大型結構在軌製造，具有重要意義(yi) 。