2017年3D打印六大领域发展趋势
爱邦聚合物
2017-04-02 23:12
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作为目前各行业热议的技术，3D打印的发展势头无疑是越来越迅猛。那么，今年与3D相关的几大领域，包括超材料、电子元器件、质检、航空航天应用、企业生态系统、塑料等，将出现哪些新趋势？
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1.超材料
欧盟在其增材制造发展路线图中提出重点支持生物材料、超导材料、新型磁性材料、高性能金属合金、非晶金属、复合高温陶瓷材料、金属有机骨架、纳米粒子和纳米纤维材料。美国国家创新中心制定的增材制造材料关键领域的目标是建立材料知识体系，建立增材制造材料的基准特性数据，包括创造从控制工艺参数到“构建”微观结构，而不是在微观尺度上控制基础物理以实现一致且可重现的微观结构，材料属性是“设计的”。根据《国家增材制造产业发展促进规划（2015-2016年）》的指导，我国正依托高校和科研机构开展增材制造专用材料的研究和设计。
笔者认为，在当前的增材制造领域，我国更多的是在进行基础和应用层面的建设，欧洲在探索前沿领域，而美国则试图通过最擅长的数据分析和软件能力打造一个通用的系统. 当然，还有很多共同的工作是各国都在积极布局的，其中就包括必要的战略领域高温合金。
在基础材料建设的基础上，规划材料成为下一步要抢占的战略制高点。超材料是指设计出具有不寻常特性的材料，是人工复合结构或具有天然材料所不具备的非凡物理特性的复合材料。目前发展起来的“超材料”包括：“左手材料”、“光子晶体”、“超磁材料”等。
哈佛研究人员试图建立一个基本的设计框架软件，在不限制打印尺寸的情况下，在几何形状和多种功能之间切换，从米级到纳米级应用，从减震建筑材料到光子晶体超材料结构。
在超材料领域，我国东南大学、中国人民解放军空军工程大学、西安交通大学、北京交通大学等都做过研究。随着哈佛大学利用软件解决基本建模问题，超材料可能借助3D打印技术“渗透”到特殊材料领域，使超材料成为一种普遍可见的材料。
2、电子结构件
电子产品制造中的电气互连技术逐步进入以表面组装技术、微组装技术、三维组装技术、高密度组装技术等为标志的发展阶段。例如多媒体和复杂组件的互连。为了保证各种新型电路元件/模块的电气互连质量和效率，电子行业需要满足这些要求的新工艺和方法。3D打印制造过程快速、结构复杂度无限等技术特点，特别适用于电子产品的单件、多品种、小批量开发，
在结构电子产品制造领域，美国企业已将气溶胶喷射3D打印技术应用于小批量产品生产。利用该技术3D打印曲面共形天线或直接在眼镜上打印AR电子设备就是其中之一。代表性应用。
大量高科技公司活跃在这一领域，包括哈佛大学初创公司、GE和投资的公司、MIT、CC3D等。在我国，西安交通大学通过一种同时打印导线和基板的3D打印技术，实现了结构电子产品在三维空间的任意排列。
3、质检更精细
在3D打印产品的制备和使用过程中，某些缺陷的发生和扩展几乎是不可避免的。在金属熔化过程中，每个激光点都会产生一个微熔池，从粉末熔化到冷却成固体结构，光斑的大小和功率带来的热量的大小决定了这个微熔池的大小池，影响零件的微晶结构。
金属增材制造的复杂程度可分为五个等级：1个简单部分、2个优化部分、3个嵌入式设计部分、4个专为增材制造设计的部分、5个复杂单元结构部分。对于复杂3D打印产品的检测，国外主要科研机构和GE等公司已经开始采用X射线显微CT（X-）作为检测手段，并且这一趋势在2017年将得到加强。
4. 3D打印在航空航天领域发挥主导作用
2017年新年伊始，在GE于1月17日批准的一项专利中，披露了一种在涡轮部件上制造应变传感器的方法。紧接着，GE于1月24日获得专利，涵盖喷油器主体和冷却系统的制造技术。如果说3D打印在航空领域的作用越来越大，那么在航天领域，3D打印技术就成为了“顶梁柱”。
NASA认为，3D打印在制造液态氢火箭发动机方面具有巨大潜力。NASA的AMDE- 项目在3年内，团队通过增材制造了100多个零件，并设计了一个可以完成的3D打印。3D打印，零件数量可减少80%，仅需30处焊缝。
5、企业内部生态系统
GE本身是3D打印的下游应用公司，在收购Arcam之后，GE成为其上游3D打印设备制造商的一员，并提出在2~3年内提升3D打印的速度，而从长远来看，GE希望能达到现在速度的100倍。通过GE下游业务部门的应用开发需求，不断反哺GE上游设备的研发。无论是资金还是know-how，其收购的设备品牌都获得了其他企业无法获得的优势。无独有偶，米其林也宣布将与法孚合作，利用其金属打印技术，更好地生产轮胎模具。
而美国铝业公司也宣布，将为其3D打印业务设立一个独立的公司，从粉末到打印服务。公司可为用户提供从航空技术到金属粉末生产、产品认证的专业服务。依托美铝的技术实力，将成为在传统金属制造技术和3D打印领域独具实力的强势品牌。
另一家公司 GKN 围绕其强大的航空航天业务和动力汽车业务展开业务。吉凯恩创建了三个增材制造卓越中心：位于美国辛辛那提的吉凯恩增材制造卓越中心和瑞典吉凯恩？增材制造卓越中心，GKN 英国增材制造卓越中心。
企业内部生态圈将成为3D打印的一大趋势，3D打印的竞争将升级为研发、营销、产业链和商业模式的全方位竞争。
6、具有金属特性的塑料
塑料正变得越来越工程化用三d打印机造轮胎，最近推出了一种材料，这是使用 HP Multi-Jet 3D 打印机开发的第一种新型塑料粉末。新型 PA-12 粉末具有优异的机械性能，并已通过美国 FDA（食品和药物管理局）标准，因此由该材料制成的部件可用于食品接触。
- 索尔维旨在通过其先进的轻量化解决方案用塑料部分替代金属。首先，在法国里昂成立了技术中心，用于研究和生产；在美国佐治亚州开设了新实验室，用于增材制造先进材料的研究。意大利围绕聚酰胺材料的尼龙增强材料独树一帜。其中，玻璃纤维增强聚酰胺材料具有良好的抗拉强度，也可以进行CNC加工，同时也是非导电材料。牛津高性能材料公司 (OPM) 已被选中为波音 CST-100 火箭航天器提供 3D 打印结构部件。OPM 已开始出货使用 OXFAB 材料打印的部件，开启了高性能塑料材料替代轻质金属的新时代。章节。威格斯领导着一个由致力于 3D 打印（增材制造或 AM）创新的公司和机构组成的联盟。作为其关键角色的一部分，威格斯将基于专为增材制造工艺设计的新型化学配方开发新等级的高性能聚芳醚酮 (PAEK) 聚合物。
从金属材料向高性能材料的转变目前是航空航天市场的既定趋势用三d打印机造轮胎，随着塑料成为超越传统铝的设计自由、制造便利和轻量化的解决方案，这一趋势将在 2017 年得到加强。