3D打印-2020年市场展望

　　3D打印距离成人礼越来越近。不久之前，看到一台机器打印我们头部的模型，或者制作一座著名建筑的微缩模型，我们就会欣喜若狂。几年之后，新一代的设备就能够用打印的方式，制作医疗器械和可供移植的人类身体部位。工业3D打印技术已经实现了快速发展。2020年，该领域的发展值得期待。

　　3D打印的技术名称为增材制造，能够彻底改变我们制作东西的方式，带来大量新机遇。该技术并不采用切割、焊接的做法，而是一层层地将材料逐渐积累起来。使用这项技术，我们就可以制造新几何外形的零件，从而使零件获得不同的物理特性。例如，蜂窝结构可以降低重量，提高强度。因此，3D打印可以成为强大的工业应用工具。如今，我们可以制造更轻、更耐高温、更高强度的零件；同一款产品使用3D打印制作，还可以减少零件数量：通用电气的工程师将一种飞机发动机的零件从855个减少到了12个，大幅简化了组装流程。

　　增材制造可以化繁为简：制作产品的几何结构可能十分复杂，但是工序却可以很简单。同时，增材制造还有助于减少零件数量，从而降低工作的复杂程度。

　　有了3D打印，我们还可以使用新材料，从而促进材料科研的发展，开发全新的、适用于增材制造的材料。在人工智能的帮助下，在3D打印的促进下，新材料的发现估计会在2020年加速。

　　增材制造将在工业革命4.0时代发挥重大作用，将改变传统的经济规模效应，使小微工厂实现良好的经济效率。增材制造已经在改变全球供应链，加强本地网络方面发挥作用。

　　当然，2020年令人激动的消息应该来源于3D打印技术本身的发展。3D打印机制造商正在努力改善设备在各方面的性能：

　　3D打印机的速度会更快：增材制造要做大规模，3D打印机就要大幅提高产量，也就要提高打印速度。连续创业者Bob Swartz成立的Impossible Objects具有热喷墨技术，利用2D打印的速度属性挑战3D打印的速度极限。今年早些时候，该公司推出了一款新型设备。按照设计，该设备的速度应该是传统3D打印的10倍。竞争已经开始。2020年，估计速度记录还会被一次又一次打破。

　　3D打印机会“占领”更多类型的场所。增材制造可能很精密。和很多3D打印机一样，增材制造要在一个舱室中进行，环境温度和湿度都要受到控制，并且要防止外部颗粒物进入。这种要求可能对3D打印设备的功能带来显著影响。MELD Manufacturing开发的设备无需控制环境就能够进行打印。这些设备可以在“野地里”工作——可以用于钻井平台，也可以用于部队的前沿阵地；这些设备无需环境受控的舱室，因此也无需受到相应的限制，可以打印尺寸更大的部件，既可以用于制造新零件，也可以用于修理旧零件。2020年，估计3D打印机将在更多类型的偏远环境中工作。假设，有一个矿区位置偏僻，人员难以进入。如果需要更换设备零件时无需等待零件运来，只要现场打印即可，那就可以大幅减少生产损失。

　　3D打印机的功能将更加多样，将能够处理并且结合越来越多种类的材料。Markforged已经开发的设备能够打印不同的金属、超合金、尼龙和短碳纤维。Impossible Objects与巴斯夫合作，加速了增材制造新材料的开发。Impossible Objects的Bob Swartz说：“3D打印问题是材料科学问题。”有了Xjet开发的“纳米微粒喷射技术”（Nano Particle Jetting technology），同一台设备就可以打印金属和陶瓷，同一件打印产品既浑然一体，又能做到部位不同则成分及属性也不同。2020年，估计3D打印机能够使用并且混合越来越多种类的材料；在增材制造技术进步的推动下，估计新材料的发现也会加速。

　　软件的进步也会放大3D打印的能力。增材制造流程的数字化很强。3D打印的一个关键优点就在于可以仅仅改变数字蓝图，就能修改部件的设计。这样，设计-验证机-测试-量产的速度就能大幅提高。软件在增材制造中起到的作用要大得多。Essentium已经在使用软件来检查材料和挤塑温度等生产规则。Markforged开发的解决方案以云计算为基础，产品和零件的设计可以在一个地点设计，然后立即可以在千里之外的另一个地点生产。这样，同一家公司的不同生产设施就能够实时共享同一张蓝图。2020年，估计增材制造将会出现新的软件解决方案，加强IP安全，远程协作和制造精确度。

　　3D打印的生态系统将实现加速发展，合作将会加速。显然，要实现3D打印的全部潜力，不同背景和技术知识、不同规模的公司就要进行合作。上文提到的Impossible Objects与巴斯夫的合作就是一个例子，体现了增材制造与新材料开发之间能够产生怎样的合力。同时，3D打印允许我们探索新的几何外形，这就要求工业设计人员改变思维，想象全新的产品和部件。人工智能可以为创生型设计流程提供助力。同时，我们还需要教育与培训项目，培养新一代的工业设计人员。突破传统的门类分野而进行合作，就会加快上述进程的速度。同时，在制造即服务平台上展开合作，产能利用的效率就会更高，制造商就能更加灵活地调用3D打印能力。