兼并和收購將在增材制造的未來發(fā)揮重要作用。具體而言，通過收購的方式以確保獲取供應(yīng)鏈的競爭優(yōu)勢將變得越來越重要。包括那些對金屬粉末制造商的兼并舉動，隨著市場競爭的升級，那些在上下游供應(yīng)鏈跑馬圈地的企業(yè)將獲取引領(lǐng)市場的機(jī)會。

 

雖然這些資本橫掃一切的舉動將或使中小企業(yè)的生存變得更加困難，不過這些企業(yè)之間的合作關(guān)系將會升級為新的可能性。這將簡化從材料到成品的流程，使其更具成本效益，提升效率，帶來從訂購到生產(chǎn)的新自動化水平。

 

 

機(jī)器人單元的自動化趨勢貫穿了2017年全年，這一趨勢將在2018年得到加強(qiáng)。Formlabs推出了帶機(jī)械手的3D打印智能管理系統(tǒng)Form Cell, Form Cell可以全天不間斷運(yùn)行，節(jié)約人力成本，并且 Form Cell的軟件管理系統(tǒng)具備錯誤監(jiān)測和遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，這使得批量生產(chǎn)更流暢。

 

圖片來源：Formlabs

 

 

3D Systems發(fā)布了Figure 4 SLA 3D打印平臺，這些自動化單元可以連續(xù)打印，F(xiàn)igure 4系統(tǒng)是一個模塊化、可擴(kuò)展的平臺，可以生產(chǎn)小型塑料部件。與現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝相比，其生產(chǎn)能力提高了15倍，成本降低了20%。Figure 4結(jié)合了“高速數(shù)字成型”——一種加快并簡化塑料零件生產(chǎn)的3D打印工藝，并配有四個不同的版本：生產(chǎn)型，一個集成后處理和自動化物料傳送的可擴(kuò)展的自動化系統(tǒng)；模塊型，一個包含了自動化材料處理和集中后處理的可升級且價格實(shí)惠的系統(tǒng)；獨(dú)立型，一個適用于小批量生產(chǎn)和制造快速功能原型的工業(yè)級單引擎解決方案；牙科專用型，一款專門針對牙科生產(chǎn)，原型設(shè)計(jì)和失蠟鑄造的配有集中后處理功能的單引擎3D打印機(jī)。所有這些系統(tǒng)都綁定了3D Systems的3D Sprint和3D Connect軟件。 3D Sprint可以協(xié)助處理3D打印準(zhǔn)備事宜，而3D Connect則是一款新型云解決方案，可為生產(chǎn)環(huán)境提供前瞻性和預(yù)測性的相關(guān)服務(wù)。

 

通過自動化，客戶可以從可重復(fù)和持續(xù)的3D打印中獲得時間和成本優(yōu)勢。這些都進(jìn)一步強(qiáng)化了3D打印在縮短設(shè)計(jì)迭代周期和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn)品制造方面的優(yōu)勢。

 

 

 

 

圖片來源：Stratasys

 

 

自動化在3D打印領(lǐng)域的實(shí)現(xiàn)是多維度的，一個維度是我們通常所熟悉的自動化，也就是上述的自動化產(chǎn)線這些硬軟件層面的實(shí)現(xiàn)。另一個維度是自動化訂單實(shí)現(xiàn)，包括Xometry（2017年獲得包括GE在內(nèi)的2300萬美金的投資）、Maketime等在線平臺都提供自動匹配3D打印訂單與3D打印服務(wù)商之間的交易服務(wù)。而根據(jù)3D科學(xué)谷的市場研究，西門子和達(dá)索也十分重視Market Place這樣的自動化訂單匹配平臺。

 

 

這些自動匹配訂單的Market Place成為3D打印在自動化方面另外一個維度的發(fā)展趨勢，設(shè)計(jì)人員只需要上傳文件，無需擔(dān)憂如何尋找供應(yīng)商和如何控制質(zhì)量的問題。

 

 

數(shù)據(jù)線程和數(shù)字雙胞胎

 

波音公司在將3D打印技術(shù)用于787夢想飛機(jī)的開發(fā)工作時，開始了一些相關(guān)的過程中質(zhì)量控制工作。一個小的孔隙可能會導(dǎo)致大的裂紋的產(chǎn)生，整個航空航天制造領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量的嚴(yán)苛要求將3D打印技術(shù)不斷推向更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹圃旃に嚳刂扑?。質(zhì)量控制軟件可以跟蹤加工過程，并使得質(zhì)量問題可追溯化。

 

仿真在質(zhì)量控制方面也發(fā)揮著積極的作用，拿2017年被Ansys收購的增材制造仿真軟件3DSIM來說，軟件需要預(yù)測在粉末的特性對產(chǎn)品性能的影響，并確定哪些零件需要嚴(yán)格控制粉末以達(dá)到最高性能。嚴(yán)格的規(guī)格要求更精確的材料測試，這增加了制造商的成本，越嚴(yán)格的要求對應(yīng)著越昂貴的測試成本，通過仿真對材料屬性在增材制造過程中發(fā)揮的作用，減少昂貴材料的浪費(fèi)，以及避免試驗(yàn)不通過的材料情況發(fā)生。

 

不僅如此，硬軟件的結(jié)合也成為一種仿真趨勢，增材制造仿真的專業(yè)公司3DSIM已經(jīng)與Sigma Labs合作開發(fā)了一個名為FLEX™軟件，該軟件模擬熱傳感器對金屬增材制造工藝的響應(yīng)，提前避免可能發(fā)生的錯誤，F(xiàn)LEX™全部商業(yè)版本計(jì)劃于2018年初發(fā)布。FLEX™是增材制造數(shù)字線程中的關(guān)鍵部分，F(xiàn)LEX™用戶可以運(yùn)行一個模擬軟件，預(yù)測他們3D打印設(shè)備中的高速非接觸式高溫計(jì)將“看到”什么，就像二維打印文字處理軟件的“打印預(yù)覽”功能一樣。

 

增材制造數(shù)字線程包括設(shè)計(jì)信息、材料、工藝、加工以及測試信息。根據(jù)數(shù)字線程所記錄的信息，科學(xué)家們希望利用這些大數(shù)據(jù)來建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，以進(jìn)行有效的變量的相關(guān)性分析，從而提高對零件質(zhì)量和加工穩(wěn)定性的控制。在這方面，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）與田納西理工大學(xué)（TTU）還提出了關(guān)于增材制造數(shù)字線程的邏輯地圖。

 

為了更加一致的質(zhì)量穩(wěn)定性，GE將人工智能技術(shù)運(yùn)用到3D打印過程中來。人工智能允許在加工過程中檢測任何會影響到質(zhì)量的因素，使得操作人員能夠確保進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而減少質(zhì)量缺陷的發(fā)生，避免材料的浪費(fèi)。最終目標(biāo)是獲得完美的100％的質(zhì)量控制結(jié)果。沒有浪費(fèi)的材料和沒有失敗的3D打印，這往往是一個遙不可及的夢想。然而，通過機(jī)器學(xué)習(xí)，一個更智能的系統(tǒng)正在逼近目標(biāo)，并且通過數(shù)字雙胞胎，創(chuàng)建一個模擬的仿真模型，使得加工過程更加可預(yù)測。

 

今天，關(guān)于過程中質(zhì)量控制的努力在全世界范圍內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)展開。美國伊利諾斯州阿貢國家實(shí)驗(yàn)室也在2017年首次揭示了在3D打印金屬生產(chǎn)過程中微觀缺陷是如何產(chǎn)生的。該研究利用APS（美國主要的硬核（短波）X射線源來對增材制造過程進(jìn)行成像。像這樣的研究將提供更準(zhǔn)確的在線檢查數(shù)據(jù)，反過來，將通過提高制造過程的可靠性來推動增材制造市場的發(fā)展。

 

 

體素控制

 

雖然檢查零件的質(zhì)量，每一個影響質(zhì)量的因素都是重要的，但內(nèi)外兼修是3D打印產(chǎn)品的發(fā)展方向。不但好用-尤其是金屬3D打印領(lǐng)域，還要好看-尤其是塑料3D打印領(lǐng)域。

 

根據(jù)3D科學(xué)谷的市場研究，2015年，來自德國Fraunhofer計(jì)算機(jī)圖形研究所的研究人員Alan Brunton及其同事發(fā)表了一篇題為《推進(jìn)3D彩色打印的邊界：誤差擴(kuò)散與半透明材質(zhì)（Pushing the Limits of 3-D Color Printing: Error Diffusion with Translucent Materials）》的論文，描述了一種能夠生成高度清晰和相當(dāng)準(zhǔn)確的彩色3D打印對象的算法過程，根據(jù)這種算法3D打印出來的對象相當(dāng)?shù)谋普?。這項(xiàng)研究專注于“體素化”的噴墨三維打印。類似于二維圖片的像素由一個點(diǎn)所蘊(yùn)含的顏色來計(jì)算，可以將其理解為由單個噴墨液滴來表示的一個3D像素?？梢岳斫鉃檫@些研究人員創(chuàng)造的這種算法能夠使一臺3D打印機(jī)直接使用一種分層半色調(diào)方法控制每個體素的顏色和材質(zhì)。所謂的半色調(diào)，是利用網(wǎng)點(diǎn)來模型一個對象的連續(xù)色調(diào)變化。

 

2017年，Stratasys率先推出了體素級別的3D打印解決方案，其Polyjet系列的J750將多材料和高精度多色彩3D打印推向了一個全新的水平。隨后惠普宣布將在2018年推出全彩3D打印系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)體素級別的分辨精度，從而實(shí)現(xiàn)快速制造。其他方面包括XYZ Printing的da Vinci彩色3D打印以及Mcor都紛紛達(dá)到了前所未有的色彩分辨率水平。

 

 

金屬3D打印技術(shù)分化

 

市場研究機(jī)構(gòu)IDTechEx預(yù)測全球3D打印金屬市場到2028年將達(dá)到120億美元。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場研究，2017年上半年金屬3D打印行業(yè)銷量最高的公司EOS達(dá)到了1億多美金銷售收入，EOS比其同期增長了8%。所以從今天的市場情況來看，2028年達(dá)到120億美元的確是個飛躍般的增長。

 

當(dāng)然金屬3D打印技術(shù)在2017年出現(xiàn)了明顯的分化，以粉末床激光熔融技術(shù)為代表的直接金屬3D打印與以粘結(jié)劑噴射技術(shù)為代表的間接金屬3D打印形成了各有千秋的特點(diǎn)。

 

原本并不引人注目的粘結(jié)劑噴射技術(shù)以Desktop metal在2017年D輪1.15億美元迅速成為3D打印行業(yè)獨(dú)角獸而成為關(guān)注熱點(diǎn)。

 

或許間接金屬3D打印技術(shù)在2017年只是“小菏才露尖尖角”，因?yàn)樵贒esktip metal成為獨(dú)角獸的不久，惠普宣布將在2018年推出噴墨金屬3D打印技術(shù)，而GE則于2017年12月對外公布了一臺基于粘結(jié)劑噴射工藝的原型3D打印設(shè)備，其構(gòu)建體積為：300 x 300 x 350 mm 。仍有一款構(gòu)建體積為原型設(shè)備2-3倍的設(shè)備目前正在研發(fā)中。這些大型企業(yè)的進(jìn)入，將進(jìn)一步加速間接金屬3D打印技術(shù)在應(yīng)用端的轉(zhuǎn)化速度。