3D打印的未来：疫情

尽管全球聚焦在与COVID-19病毒的流行斗争中，3D打印技术仍在继续其工业化进程。除外部因素外，新参与者继续进入增材制造市场，而收购和投融资也在整个行业继续发展。

AMFG在其2020年增材制造数字会议上召集了众多3D打印专业人士和专家，根据专家的分享，3D科学谷与大家一起来感受3D打印的未来：疫情下透视全球范围内的增材制造新进展与行业努力方向。

疫情下的风云变幻

材料与仿真的结合

高分子塑料为航空航天，医疗和汽车等行业的高级3D打印应用创造了众多机会。在AMFG的2020年增材制造数字会议上，索尔维分享了用于3D打印的高性能塑料及其解锁新技术应用的方式。

开发高性能材料的过程“并非易事”，这需要在各个方面进行合作。因此，索尔维在过去的三到四年中一直致力于将过程理解和设备知识相结合，以便能够将适合3D打印的高分子材料推向市场。如今，索尔维已被认为是PEEK长丝市场的领导者，索尔维还在开发用于粉末床熔融工艺（例如SLS）的粉末材料。

只有结合材料，工艺和设计方面的知识，才能为产品生命周期的不同阶段更可靠地使用3D打印打开大门。在这方面，海克斯康旗下的复合材料和结构多尺度建模的仿真专家e-Xstream Engineering与全球性能工程热塑性解决方案供应商DSM合作携手打造“First time right”的目标：通过仿真结合材料特征对增材制造过程进行模拟和零件性能预测，从而实现塑料3D打印领域更加可控的加工结果。DSM的高性能热塑性解决方案和疲劳破坏机制的建模方法，以及e-Xstream的精确，便捷的仿真手段的结合，使用户有机会在Digimat中快速迭代建模结果。通过预测增强塑料部件的耐久性及其他性能，用户免除了之前需要几个月的迭代过程，而仅仅需要几个小时，通过仿真手段减少试错过程，从而避免了数百次的反复测试所带来的时间、财力的浪费。

仿真的主要价值包括：使最终用户获得轻量化的产品，降低成本并缩短产品上市时间，同时减少材料测试和原型制作要求。

l软件和自动化对于实现3D打印大规模定制应用至关重要

随着国内对5G等新基础建设的投入，5G对于高通量高密度数据的传输打开了大门，从工业4.0的角度来看，将云集成到生产中可以实现新的，更智能的和网络化的制造流程链。5G可在工厂云系统中实现可靠且实时的通信，这就呼唤为制造行业设计实时计算平台和应用程序。

在这方面，可以参考的案例是Fraunhofer IPT弗劳恩霍夫生产技术研究所IPT和瑞典移动网络供应商爱立信共同开发的“欧洲5G工业园区”的概念，这实际上是第一个全面的5G研究网络，在亚琛园区测试新移动网络技术在生产控制与物流方面的应用。

l从3D打印到增材生产的四大支柱

3D打印进入到生产领域，必须要符合制造对产品质量一致性的严格眼球，这取决于四个支柱：可追溯性、可重复性、准确性和验证性。关于可追溯性，零件上需要具有序列号可使制造商追溯零件的制造时间，装入零件的批次，并可以检查零件以及加工过程中涉及的参数。关于可重复性，同样重要的是要有一个可重复的系统，如果不使用可重复的系统进行构建，那么就不确定在构建过程中所做的更改是什么，这意味着这个层面的3D打印仅仅在构建模型，而不是在生产零件。

国内，安世亚太新一代3D打印金属机DLM-280基于SLM技术（选区激光熔化技术）利用数字孪生和模拟仿真建立虚拟（数字化）打印系统，可模拟DLM-280真实样件生产过程，提前预判可能出现的问题，并对其进行优化。

关于准确性，意味着需要完整的工艺链（包括后处理工艺）以满足严格的公差。在更高的速度和更复杂的零件上，需要更好的过程控制来始终如一地生产高质量的零件，同时减少后处理或返工。

Fraunhofer IPT的努力是必要的，如果将产品投入汽车，航空航天，军事，矫正术，假肢的制造中时，用户必须能够验证自己的工作。如果不能的话，那就是在制作模型。类似于Fraunhofer IPT的IDEA项目的努力不仅仅带来了可验证的制造过程，还提高了不同工艺之间的衔接与自动化能力，如果不考虑后续加工，3D打印完成的零件通常仍然经常无法交付给客户。由于效率低下，高度手动的后处理管理，因此容易产生在后处理步骤中堆积大量零件的现象，即使完成了后处理加工，通常会发生在质量检验站中等待检查的滞留，然后再获得批准并运送给客户。

l大幅面3D打印持续成熟

另一个典型的案例是美国橡树岭国家实验室（ORNL）的大幅面3D打印技术，在这方面ORNL曾与美国设备制造协会、国家流体协会等机构共同开发了全球首台3D打印挖掘机。挖掘机动臂长约2.1米，重量约为181千克，是由ORNL新开发的大型金属零件3D打印设备制造的，打印材料为低成本的金属，动臂在设计时已经为液压零件预留好内置的通道。

l融资及新试验持续活跃

融资：Velo3D

融资：Arris Composites

4月的疫情期间，来自美国加州的企业Arris Composites获得了4850万美金（约人民币3.4亿）的B轮融资，其目的是实现下一代大众市场的连续纤维复合材料3D打印生产级应用。

Arris Composites通过其专有的Additive Molding™制造技术实现了高强度和轻量化复合零件的批量生产。通过这种新工艺，可以以与塑料成型产品相同的速度生产高级碳纤维材料。为了释放应用端的潜力，Arris Composites为企业内部设计协作和应用工程团队开发了独特的软件工具。应用端可以通过Arris Composites的设备和软件设计和生产以前不可能的产品，这些产品具有高度集成性，比金属更坚固、更轻。

新试验：微重力打印