超材料

歐盟在其增材制作發(fā)展路線圖中曾提出重點支持生物材料、超導材料、新磁性材料、高性能金屬合金、非晶態(tài)金屬、復合高溫陶瓷材料、金屬有機骨架、納米顆粒和納米纖維材料。

美國國家創(chuàng)新中心America Makes制定的增材制造材料材料重點領域目標則是建立材料知識的體系，為增材制造材料建立基準特性數(shù)據(jù)，包括創(chuàng)建一個范式轉變，從控制過程參數(shù)來“建立”微觀結構，而不是控制底層物理學上的微觀尺度，以實現(xiàn)一致的可重復性的微觀結構，從而“設計”材料屬性。

我國根據(jù)《國家增材制造產業(yè)發(fā)展推進計劃（2015-2016年）》的引導，在依托高校、科研機構開展增材制造專用材料特性研究與設計。

當前增材制造領域，我國在從事更多的基礎與應用層面建設，歐洲在進行前沿領域的探索，美國試圖通過其最擅長的數(shù)據(jù)分析與軟件能力打造共性的體系。當然，這其中還有很多共同的工作是各個國家都在積極布局。包括高溫合金這一必須的戰(zhàn)略領域，國內四川天塬增材制造，中國科學院寧波材料技術與工程研究所，南京航空航天大學，西安鉑力特， 江西理工大學，廣東華科新材料研究院，中國科學院重慶綠色智能技術研究院，湖南頂立科技， 航星利華(北京)科技， 中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院等。

在基礎性的材料建設的基礎，編程材料成為下一個搶占的戰(zhàn)略制高點。超材料是指材料的設計表現(xiàn)出不同尋常的特性，是具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工復合結構或復合材料。 迄今發(fā)展出的“超材料”包括：”左手材料”、”光子晶體”、”超磁性材料”等。

哈佛的研究人員嘗試通過建立一個基礎設計框架軟件，從而實現(xiàn)幾何形狀和幾個功能之間切換，并不限制打印尺寸，可以從米級到納米尺度的應用，從減震建筑材料升級到光子晶體的超材料結構。

超材料領域，我國東南大學，中國人民解放軍空軍工程大學，西安交通大學，北京交通大學等多有研究。隨著哈佛大學通過軟件來解決基礎建模問題，小編認為超材料或借助3D打印“滲入”特殊材料領域，使得超材料成為尋?？梢姷牟牧?。

電子結構件

電子產品制造中的電氣互聯(lián)技術，已經由以表面組裝技術、微組裝技術、立體組裝技術、高密度組裝技術等技術為標志的發(fā)展時期，逐步進入了以光電互聯(lián)、綠色組裝、結構功能組件互聯(lián)、多介質復雜組件互聯(lián)等技術為標志的新技術發(fā)展時期。為保證各類新型電路組件/模塊的電氣互聯(lián)品質和效率，電子行業(yè)對與這些要求相適應的新工藝、新方法提出需求。而3D打印的制造過程快速、結構形體復雜性無限制等技術特性，尤其適用于電子產品的單件、多品種小批量研制，以及采用傳統(tǒng)制造方式難以實現(xiàn)的結構電子產品的開發(fā)。

在結構電子產品制造領域，美國Optomec公司通過氣溶膠噴射3D打印技術已被應用在小批量產品的生產中，使用該技術3D打印的曲面共形天線或在眼鏡上直接印制AR電子設備就是其中頗具代表性的應用。

在這一領域活躍著大量的高科技企業(yè)，包括哈佛大學創(chuàng)業(yè)企業(yè)Voxel 8，被GE和歐特克投資的Optomec，麻省理工的MultiFab，CC3D，Nano Dimension 等等。在我國，西安交通大學通過一種導線與基體同步打印的3D打印技術實現(xiàn)了結構電子產品三維空間的任意排布。

更精細的質量檢測

3D打印制品在制備和使用過程中，某些缺陷的產生和擴展幾乎是無法避免的。在金屬融化過程中，每個激光點創(chuàng)建了一個微型熔池，從粉末融化到冷卻成為固體結構，光斑的大小以及功率帶來的熱量的大小決定了這個微型熔池的大小，從而影響著零件的微晶結構。

對于金屬增材制造的復雜性可以區(qū)分為五個層面：1 簡單的零件、2 優(yōu)化的零件、3 帶有嵌入式設計的零件、4 為增材制造設計的零件、5 復雜的胞元結構零件。

對于復雜的3D打印產品的檢測，國外各大科研機構和例如GE這樣的企業(yè)開始采用X射線顯微CT（X-ray Micro CT）作為檢測手段。小編認為這一趨勢將在2017得以強化。

3D打印占主角的航天

2017年新年伊始，1月17日GE獲得批準的專利中，公開了用于制造渦輪機部件上的應變傳感器的方法。緊接著，GE于1月24日又獲批專利，內容包括燃料噴射器主體和冷卻系統(tǒng)的制造技術。如果說3D打印在航空領域越來越彰顯重要性，那么在航天領域，3D打印技術已然成為“頂梁柱”。

NASA認為3D打印在制造液態(tài)氫火箭發(fā)動機方面頗具潛力,NASA的AMDE-Additive Manufacturing Demonstrator Engine增材制造驗證機項目在3年內，團隊通過增材制造出100多個零件,并設計了一個可以通過3D打印來完成的發(fā)動機原型。而通過3D打印，零件的數(shù)量可以減少80%，并且僅僅需要30處焊接。

SpaceX、Blue Origin、馬歇爾太空飛行中心，Aerojet Rocketdyne，以及Rocket Lab在2016年再一次證明，3D打印不僅將提升火箭發(fā)射設備的性能，更能降低火箭發(fā)射的成本。

企業(yè)內部生態(tài)圈

GE本身是3D打印的下游應用企業(yè)，而收購了Arcam，Concept Laser以后，GE成為其上游3D打印設備廠商中的一員。并提出將在2到3年內提高3D打印的速度，在更長遠的時間內，GE希望達到現(xiàn)在速度的100倍。通過GE下游業(yè)務部門的應用發(fā)展需求，不斷反哺GE上游設備的研發(fā)，無論是資金方面還是know-how方面，其收購的設備品牌都獲取了其他企業(yè)難以獲得的優(yōu)勢。無獨有偶，米其林也宣布將其與法孚合作的金屬打印技術用于更好的輪胎模具生產。

而美鋁也宣布將3D打印業(yè)務從粉末到打印服務單獨成立一家公司Arconic，Arconic公司可以為用戶提供從航空技術到金屬粉末生產乃至產品認證的專業(yè)服務。依靠美鋁公司的技術實力，Arconic在傳統(tǒng)金屬制造技術和3D打印領域都將成為獨具實力的強勢品牌。

另外一家公司，GKN圍繞著強大的航空航天業(yè)務與動力車輛業(yè)務版圖，GKN打造了三個增材制造卓越中心：GKN美國辛辛那提增材制造卓越中心，GKN 瑞典Trollh?tten增材制造卓越中心，GKN英國Filton增材制造卓越中心。

企業(yè)內部生態(tài)圈將成為3D打印的一大趨勢，3D打印的競爭將升級為研發(fā)、市場營銷、產業(yè)鏈、商業(yè)模式全方位的競爭。

金屬性能的塑料

說到塑料正在變得更加具工程性能，Evonik最近推出VESTOSINT 3D Z2773材料，這種材料是使用惠普多射流融合3D打印機開發(fā)的第一個新的塑料粉末。新的PA-12粉末具有優(yōu)異的力學性能，并且通過美國FDA（食品和藥物管理局）標準，所以用這種材料制造出來的組件可以用于食品接觸。

Solvay-蘇威以其先進的輕量化解決方案以塑料取代部分金屬為目標。Solvay先是在法國里昂成立技術中心，研究和生產Sinterline Technyl，又在美國格魯吉亞州的Alpharetta開辟了一個新的實驗室用于增材制造先進材料的研究。

意大利的CRP Technology，圍繞著聚酰胺材料，CRP Technology的尼龍增強材料獨具特色，其中Windform玻璃纖維增強聚酰胺材料，具有良好的拉伸強度，也可以被CNC數(shù)控加工，并且還是非導電材料。

牛津性能材料（OPM）已被選定為波音CST-100火箭飛船提供3D打印的結構件，OPM已經開始出貨OXFAB材料打印的零部件，拉開了高性能塑料材料代替輕質金屬的一個新篇章。

威格斯正帶領由多家公司和機構組成的聯(lián)盟，投身于3D打印(增材制造或AM)創(chuàng)新。作為其關鍵角色的一部分，威格斯將以專用于增材制造工藝的新型化學配方設計為基礎，開發(fā)高性能聚芳醚酮(PAEK)聚合物新牌號。

從金屬到高性能材料的轉換目前是航空航天市場的一個既定趨勢，塑料成為追求設計自由度、制造便利性和輕質以超越傳統(tǒng)鋁材的方案，這一趨勢將在2017得到加強。