對2025年3D打印的預(yù)測:金屬3D打印

打印派   2024-12-30 09:44:17

金屬3D打印在過去幾十年中取得了顯著增長。從骨科植入物到火箭推進(jìn),它已成為幾個關(guān)鍵行業(yè)的基石技術(shù)。我們正在見證電子束技術(shù)的復(fù)興,現(xiàn)在的機(jī)器配備了20個甚至更多的激光器。雖然一些公司蓬勃發(fā)展,其他公司卻陷入困境。熔池仍然是一個謎,進(jìn)展常常因煙霧和鏡子而受阻。那么,領(lǐng)先專家對2025年將帶來什么有何見解呢?

巴恩斯全球顧問公司的負(fù)責(zé)人約翰·巴恩斯闡述了行業(yè)焦點(diǎn)的轉(zhuǎn)變,他說:“我們將看到越來越多的向服務(wù)轉(zhuǎn)移;重點(diǎn)將更多地放在零件制造上,而對設(shè)備銷售的關(guān)注將大大減少。優(yōu)雅的打印機(jī)將讓位于更實(shí)用、生產(chǎn)力更高、更適合其制造應(yīng)用的機(jī)器。行業(yè)的潛在能力將有所提高,但我相信舊的單激光和雙激光系統(tǒng)將在人們轉(zhuǎn)向更快的多激光系統(tǒng)時,在研發(fā)中找到一席之地。與此同時,定向能量沉積(DED)將開始發(fā)揮其優(yōu)勢,現(xiàn)在它的小兄弟粉末床熔融(PBF)已經(jīng)打開了如此多的大門,DED將開始制造更大的零件。國防將越來越多地轉(zhuǎn)向增材制造,盡管速度較慢。記住,慢即是穩(wěn),穩(wěn)即是快。隨著需求的增長,材料銷售將繼續(xù)增長。最后,優(yōu)秀的工程師將繼續(xù)成為寶貴的資產(chǎn),尤其是那些具有增材制造經(jīng)驗(yàn)的人?!?/p>

對2025年3D打印的預(yù)測:金屬3D打印

比利時植入物3D打印服務(wù)公司AMNovis的首席執(zhí)行官魯本·沃斯勒呼應(yīng)了巴恩斯對行業(yè)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型的觀點(diǎn),強(qiáng)調(diào)了面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇:“到2025年,隨著更多原始設(shè)備制造商,特別是來自中國的制造商以更低的價格進(jìn)入市場,提供類似的機(jī)器,金屬增材制造行業(yè)將面臨加劇的競爭。這種日益增長的價格壓力可能會推動創(chuàng)新,鼓勵制造商開發(fā)更簡單、成本效益更高的機(jī)器,而不是增加復(fù)雜性。我個人正在等待一家公司以Formlabs對聚合物打印所做的方式顛覆金屬增材制造市場!與此同時,特別是在醫(yī)療器械打印等領(lǐng)域,產(chǎn)能過剩帶來了風(fēng)險,導(dǎo)致機(jī)器利用率低下和潛在的關(guān)閉。盡管金屬增材制造合同制造的整體需求在各個行業(yè)中都在增長,但并非所有公司都能生存下來,因?yàn)楣?yīng)過剩可能會迫使一些公司縮減運(yùn)營。”

魯本和約翰都強(qiáng)調(diào)了更簡單、更便宜的機(jī)器的潛力?!敖饘兕I(lǐng)域的Formlabs”的出現(xiàn)可能引發(fā)一場真正的革命——不僅僅是服務(wù)于1000家工業(yè)企業(yè),而是觸及全球50萬家生產(chǎn)單位和工廠。

多明集團(tuán)首席執(zhí)行官馬庫斯·龐特反思了該行業(yè)的策略轉(zhuǎn)變,提出了一種以問題為導(dǎo)向的增材制造創(chuàng)新方法:“我認(rèn)為明年,我們將看到從人們投資數(shù)十億創(chuàng)造解決方案并希望找到問題的世界,轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗儗ふ覇栴}并意識到3D打印可以是解決方案的世界。這將導(dǎo)致創(chuàng)建新的公司,專注于通過應(yīng)用創(chuàng)造價值,可能會導(dǎo)致過程整合,我們看到長期穩(wěn)定的過程勝出?!?/p>

沒有迎合投資者的穩(wěn)定、長期戰(zhàn)略?算我一個。我堅(jiān)信,以應(yīng)用為重點(diǎn)的公司掌握著增材制造的未來。EOS全球增材思維的商業(yè)發(fā)展與學(xué)院總監(jiān)法比安·阿勒費(fèi)爾德在此基礎(chǔ)上,重點(diǎn)介紹了過程穩(wěn)定性:“到2025年,我們預(yù)計(jì)對回流和彈性制造的重視將繼續(xù)增長,突出了增材制造在快速提高生產(chǎn)能力的同時降低風(fēng)險和減少對全球物流的依賴的能力。此外,我們預(yù)見增材制造生產(chǎn)將轉(zhuǎn)向更大規(guī)模和更大可靠性,公司將獲得總擁有成本(TCO)指標(biāo),以確保關(guān)鍵制造環(huán)境的可擴(kuò)展性。隨著對這項(xiàng)工業(yè)技術(shù)的信心和需求的持續(xù)增長,利用增材制造的公司將在2025年及以后實(shí)現(xiàn)長期可持續(xù)性和經(jīng)濟(jì)可行性?!?/p>

穩(wěn)扎穩(wěn)打的方法似乎是時代的正確解決方案。在SLM解決方案公司,尼康公司企業(yè)副總裁兼尼康先進(jìn)制造首席執(zhí)行官哈米德·扎林加拉姆強(qiáng)調(diào)了在經(jīng)濟(jì)和地緣政治轉(zhuǎn)變中增材制造的戰(zhàn)略重要性:“特別是在美國,情緒似乎是增長。如果這種情緒持續(xù),再加上通貨膨脹——因此利率——得到控制(一個大如果),這將有利于主流客戶的資本支出。能力和產(chǎn)能的戰(zhàn)略投資通常將受到短期經(jīng)濟(jì)環(huán)境的保護(hù),為此,特別是國防工業(yè)基礎(chǔ)的戰(zhàn)略投資將繼續(xù)。貿(mào)易和全球地緣政治將繼續(xù)是回流或回流產(chǎn)能的驅(qū)動力,尤其是在盟友之間。資本市場對整合的影響可能是混合的:要么加速所需的整合以確保彈性和投資創(chuàng)新的能力,要么推遲不可避免的。隨著能夠進(jìn)行創(chuàng)新的人的持續(xù)創(chuàng)新以及速度和質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn),采用應(yīng)該會繼續(xù),盡管比我們行業(yè)中的所有人都希望的要慢。鑒于增材制造的雙重用途,我們應(yīng)該預(yù)期對出口控制和供應(yīng)鏈脆弱性的進(jìn)一步限制?!?/p>

再次強(qiáng)調(diào)了穩(wěn)定增長和持續(xù)質(zhì)量改進(jìn)。哈米德對投資動機(jī)及其在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)氣候中的影響的區(qū)別特別有洞察力。這種動態(tài)可能會以不同的方式影響各個行業(yè)參與者。貿(mào)易、經(jīng)濟(jì)、國防和回流繼續(xù)成為反復(fù)出現(xiàn)的主題。

諾丁漢大學(xué)增材制造教授兼合同研究公司Added Scientific的主任理查德·黑格說:“隨著激光粉末床熔融供應(yīng)商的過剩,一個主要挑戰(zhàn)將是這個部門的競爭加劇,特別是來自東方的競爭,所以我擔(dān)心許多公司的可行性,因?yàn)槔麧櫬蕦⒈粩D壓——盡管這種競爭增加也可能使公司將金屬增材制造納入業(yè)務(wù)更具成本效益,所以也有另一面。

在功能性方面,我最興奮的是看到多材料LPBF的發(fā)展——例如,aerosint最近升級的三輥系統(tǒng)是對以前兩輥設(shè)置的重大改進(jìn),后者對未使用的粉末(基本上必須報廢)太浪費(fèi)了。其他公司也在這一新興領(lǐng)域取得進(jìn)展。我不確定我們是否完全理解這些多材料系統(tǒng)將在哪里使用,但我確信商業(yè)用例將及時出現(xiàn),盡管存在技術(shù)挑戰(zhàn)!

我特別熱衷的一種新興技術(shù),現(xiàn)在被稱為“熔融金屬噴射”,隨著新系統(tǒng)的上市和行業(yè)及研究人員興趣的增加,開始加快步伐。它還沒有與LPBF競爭,但我認(rèn)為它將找到自己的市場,并特別有潛力用于多材料?!?/p>

我對多材料金屬植入物、太空推進(jìn)和許多工業(yè)應(yīng)用感到非常興奮。我也是理查德及其同事使用aerosint頭進(jìn)行多金屬和多材料工作的愛好者。Schaeffler特種機(jī)械多材料打印機(jī)是我在Formnext上最喜歡的東西。鈦合金植入物(Ti64用于強(qiáng)度,CP用于生物相容性?)單獨(dú)可能至少成為十億美元的收入機(jī)會。魯本的AMNovis是Schaeffler的第一個客戶,我迫不及待地想看看他們將如何在骨科中部署多材料金屬。我完全同意理查德,我不知道這將走向何方,但這非常令人興奮。

另一件令人興奮的事情是EBM。在JEOL,企業(yè)官員塩田莊司闡述了行業(yè)預(yù)期的技術(shù)演變:“我們相信,工業(yè)3D打印將繼續(xù)成熟,并專注于醫(yī)療、航空航天、太空、能源和國防等核心部門的應(yīng)用驅(qū)動使用。隨著像JEOL這樣的公司新一代機(jī)器的出現(xiàn),我們預(yù)計(jì)電子束粉末床熔融(EB-PBF)將獲得新的重視,這得益于在加工高熔點(diǎn)金屬如鎢方面的進(jìn)展,以及對專業(yè)制造解決方案的需求增加。

EB-PBF的技術(shù)進(jìn)步和成本降低為大規(guī)模生產(chǎn)和更廣泛的應(yīng)用鋪平了道路。隨著AM技術(shù)在制造中的更多使用,質(zhì)量控制將變得更加重要。機(jī)器制造商需要找到檢測和分析打印部件中缺陷的方法,并跟蹤制造過程中使用的條件。這些是我們認(rèn)為對AM技術(shù)未來至關(guān)重要的主題。鎢長期以來一直是我們行業(yè)中相對被忽視的材料,除了在CT掃描準(zhǔn)直器中的小眾使用,以及偶爾的F1團(tuán)隊(duì)用于平衡汽車。然而,與鎢相關(guān)的打印應(yīng)用正在悄然興起。盡管鎢脆性且打印挑戰(zhàn),鎢在核能、托卡馬克、太空和導(dǎo)彈推進(jìn)以及裝甲中找到了新的角色,高端部件穩(wěn)步出現(xiàn)?!?/p>

塩田強(qiáng)調(diào)EB-PBF技術(shù)在加工鎢等具有挑戰(zhàn)性材料方面的作用,使我們順利地進(jìn)入Freemelt首席科學(xué)家烏爾夫·阿克利德的思想。烏爾夫?qū)W⒂谠霾闹圃祛I(lǐng)域內(nèi)新興的難熔金屬領(lǐng)域:“我們最近看到對添加制造的難熔金屬如鎢和鉬的興趣日益增加,無論是短期還是長期,我們預(yù)計(jì)這個市場在2025年將進(jìn)一步激增。有兩個明顯的原因。首先,正在進(jìn)行的多國聚變能源倡議專注于解決全球未來的能源需求,盡可能減少碳足跡。在聚變反應(yīng)堆中,將需要具有極端耐熱性的材料,鎢是這里明顯的候選者。如果成功,這將是鎢的高容量應(yīng)用。第二個原因是日益增加的地緣政治緊張局勢,集中在國防工業(yè)和軍事應(yīng)用上。由于其獨(dú)特的材料屬性,如高密度、高硬度、高熱導(dǎo)率和高耐磨性,難熔金屬和合金在這種情況下有多種用途。難熔金屬對AM興趣迅速增加的一個貢獻(xiàn)因素是,這些材料使用傳統(tǒng)方法制造復(fù)雜形狀非常具有挑戰(zhàn)性。增材制造,特別是使用PBF-EB的熱處理,具有生產(chǎn)比以前更高質(zhì)量的難熔金屬的獨(dú)特潛力。”

在工廠中引入難熔材料的增材制造可能會超過當(dāng)前整個3D打印市場的規(guī)模。如果電子束技術(shù)能夠滿足這些部件的預(yù)期需求,它可能會推動顯著的額外增長。總體而言,行業(yè)的一致性水平是驚人的。金屬3D打印部門似乎正穩(wěn)步走向緩慢采用,這是由質(zhì)量的逐步改進(jìn)驅(qū)動的——與過去的“打印所有東西”的口號形成鮮明對比。以現(xiàn)實(shí)主義為指導(dǎo),這些更加克制的雄心最終可能成為現(xiàn)實(shí)。


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