2021 年的 3D 打印趋势是什么?

2021 年的 3D 打印趋势是什么?

就这样,又一年过去了。2021 年在增材制造领域无疑是一个有趣的一年,尤其是因为当谈到持续的全球大流行时,我们开始看到隧道尽头的曙光。今年,活动开始大获成功。在Formnext,有来自75个国家的17,859名观众以及来自36个国家的600多家参展商。然而,除此之外,我们还看到了一个惊人的数字,继续举办混合活动,例如在实体活动之后举行的 Formnext Digital Days。这意味着虽然物理事件的选项存在,但数字事件仍然很重要,表明它们可能会继续存在。对于 3Dnatives 自己的 ADDITIV 品牌,我们在今年 3 月举行的ADDITIV Aerospace等活动中亲眼看到了对虚拟活动的持续需求,尽管限制有所放松。我们还第一次看到了 COVID-19 对行业的真正影响。例如,在Wohlers 报告 2021 中显示,尽管该行业在 2020 年仍保持增长,但明显低于往年,为 7.5%,而平均为 27.4% 此外,一项关于3D 打印机出货量增长的调查显示,虽然有所增加,尤其是工业与 2019 年相比,3D 打印机的销售额即使在 2021 年也仍然滞后,尽管它们已从去年开始恢复。

这是可以理解的,因为 3D 打印服务的许多垂直行业也受到大流行的影响。随着航空旅行的关闭,航空航天业,尤其是商业航空业受到了沉重打击,这是可以理解的。这反过来又对金属增材制造市场产生了影响,该市场比聚合物受到的冲击更大。今年,随着旅行的恢复,这些行业开始复苏,金属增材制造也开始复苏。虽然正如我们将看到的那样,它开始采取稍微不同的形式。但 2021 年的 3D 打印趋势究竟是什么?增材制造如何变化(或保持不变)?我们决定仔细研究一些定义 2021 年行业的趋势,包括成熟的商业环境,整合和公司上市,更多地关注可持续性

2021 年的 3D 打印趋势是什么?
3D 打印行业事件的回归标志着恢复正常的开始(照片来源:3Dnatives)

更成熟的增材制造商业环境

整个 2021 年的一个明显趋势是 3D 打印制造商的整合以及更多公司上市。随着技术的日益工业化,今年增材制造领域的业务肯定会蓬勃发展。可能最显着的例子是Desktop Metal,他从几年前的一家初创公司发展成为当今 AM 市场上的主要参与者之一。从 2 月开始,他们收购了领先的 DLP 3D 打印技术公司EnvisionTEC,表明他们进军聚合物市场以及金属市场的决心。他们全年继续进行收购,包括 Aerosint 7 月,这表明他们也打算进军多材料市场,因为 Aerosint 的粉末床融合技术的开发旨在以合理的成本和最少的材料浪费提供多材料工艺。他们在 8 月达成了一项最终协议以收购他们的竞争对手,即市场上领先的粘合剂喷射 3D 打印机制造商ExOne时,意外宣布了这一消息。

尽管 Desktop Metal 并不是唯一一家采取行动的公司。年内还有其他重大收购,例如Protolabs在今年早些时候以 2.8 亿美元的交易收购 3D Hubs,以及 Materialise 在 11 月以 3350 万美元的交易收购 Link3D。此外,我们看到多家公司宣布打算上市,包括VELO3D、Markforged、Xometry、Shapeways 和 Essentium 等。最终结果是增材制造市场似乎更加成熟,因为它开始从刚刚起步的初创公司转变为具有更多批量生产的大公司。

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艾德罗是通过金属增材制造 (AM) 批量生产下一代液压和流体动力系统的先驱,是 Desktop Metal 今年收购的公司之一(照片来源:美国商业资讯)

市场也受到投资的推动,据报道,投资开始得到回报。在今年早些时候Essentium 的调查中,首席执行官 Blake Teipel 指出了这种增长,他说:“制造公司终于破解了 AM 的密码,以实现数十万个零件的全面生产运行,而且不会有回头路。毫无疑问,在力求超越同行的公司的执行策略中,增材制造投资是否值得成为核心特征。” 到 2021 年,肯定会出现重大投资。后处理解决方案制造商 DyeMansion 筹集了 1400 万美元用于生产成品,而 ICON 筹集了 2.07 亿美元的 B 系列资金,Fabric8Labs 筹集了 1930 万美元的 A 系列资金,以及许多其他公司和初创公司。看看商业环境如何在 2022 年继续成熟和发展会很有趣,但我们当然期待在这个富有成效的一年之后会发生大事。

2021 年 3D 打印可持续发展的趋势

3D 打印还反映了 2021 年世界上更大的趋势。例如,随着气候危机的持续明显,我们比以往任何时候都更多地看到公司和政府希望转向更环保的解决方案。美国宇航局指出,过去七年是有记录以来最热的年份,据联合国政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 称,未来二十年气温可能会上升 1.5 摄氏度。与更传统的制造方法相比,增材制造技术能够限制材料浪费,因此一直是这一举措的前沿技术。今年,AM 社区的许多人肯定会想到可持续性。

我们看到今年 AM 可持续性突出的一种方式是AMGTA 的存在. AMGTA 或增材制造商绿色贸易协会是一个全球贸易组织,旨在促进增材制造的环境效益。已有 38 家公司,包括 Stratasys、ExOne、EOS、巴斯夫、西门子、3D Systems、GE Additive 等,都属于该组织。他们在今年的 Formnext 上也站在了最前沿,因为他们在一些会议上发言以宣传他们的信息,即为了使增材制造成为一种可持续的制造方法,需要少说话,多采取具体行动。值得注意的是,呼吁公司解决整个附加价值链中的薄弱环节,以确定环境薄弱环节。AMGTA 执行董事 Sherry Handle 在我们最近关于可持续性和增材制造的文章中表示, “我们的使命现在已经进入第三个年头,我们现在有了一个坚实的基础。在 2023 年及以后,我们计划继续投资具有战略意义的增材制造可持续性研究项目,并与成员合作,通过支持增材制造行业的可持续性,使 AMGTA 成为该行业的关键。”

变化似乎即将到来。今年,材料取得了许多进步,使其更具可持续性。这已经以多种方式完成。一些制造商已转向使用废物或其他回收材料制造材料,以实现更加循环的经济。例如,科思创推出了一种由回收的消费后 PET 废料制成的新型 PET 3D 打印材料,Sindoh 制造了一种完全由回收材料制成的粉末,而 Recreus 则推出了其100% 回收的 TPU 长丝。还有一些项目旨在设计本身更环保的材料。无油来自 Materialise 的设计是第一个 100% 可生物降解的 3D 打印长丝,完全由生物基聚合物制成。Polymaker 的 PolyTerra是两者的混合体,将有机矿物质与 PLA 相结合,从而显着降低了长丝中的塑料含量。

我们还看到了新的研究,这些研究强调了增材制造在可持续发展项目中的创新性。一个这样的案例是,国家可再生能源实验室致力于提高3D 打印风力涡轮机叶片的可回收性,从而更多地向循环经济迈进,同时也投资于更环保的能源项目。或者在另一个案例中,福特今年宣布他们将与惠普合作使用回收的 3D 打印材料打印汽车零件,这个项目特别引人注目,因为它使用的是回收粉末而不是长丝。福特技术研究员黛比·米勒夫斯基 (Debbie Mielewski) 在公告中评论说:许多公司都在寻找 3D 打印技术的巨大用途,但是,我们与惠普一起,率先发现了可能会被填埋的废粉的高价值应用,将其转化为功能性和耐用的汽车零部件。” 此外,Aectual 用再生塑料制造了 3D 打印植物,在另一个项目中,用再生塑料制成的 3D 打印梁被用来代替钢筋混凝土,在更多项目中。

启动非聚合物部件挤出项目

我们在 2021 年看到的其他趋势之一是 3D 打印的持续民主化,尤其是在非聚合物材料方面。在这里,我们的意思是越来越关注陶瓷和金属等材料的挤压项目 (FDM)。金属和陶瓷都是增材制造领域令人垂涎的材料,因为它们可用于制造航空航天和医疗等许多重要领域的零件,包括最终用途。但是,可以使用这些材料进行打印的机器对于许多人来说通常非常昂贵,并且入门级选项有限。现在,随着可以打印金属和陶瓷的桌面 FDM 打印机的增加,该技术变得更容易获得,因为它比更复杂的基于激光的机器更便宜且通常更易于使用。

AM 市场已经注意到了对金属丝打印机的需求。当然,该领域最知名的品牌之一是 Desktop Metal,如上所述,它今年增长迅猛。但他们并不是唯一的。今年,我们看到许多公司以几种不同的方式发布了自己的金属 FDM 解决方案。包括BCN3D、Ultimaker 和 Makerbot在内的第一批知名聚合物 FDM 制造商发布了用于他们的打印机的金属细丝,以及专门改装的喷嘴和其他部件。这些选项将允许用户添加到他们现有的聚合物机器上,从而降低成本,同时为用户提供更低成本的 3D 打印金属选项。

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2021 年,我们已经看到了更多用于非聚合物材料的桌面 FDM 解决方案的趋势。在这里您可以看到 Markforged 的​​ Metal X 解决方案(照片来源:Markforged)

此外,全面的解决方案也被释放,与Raise3D和3DGence都宣布,他们将推出FDM金属打印机在2022年讨论,他们决定推出的元素范围,塞巴斯蒂安Sczasny,3DGence的CEO阐述“在过去的2年,金属FFF作为进入金属零件原型制作和生产的经济实惠的入口,技术取得了重大进展。可以打印公开市场金属丝的桌面系统数量有所增加,尽管 Covid-19 带来了经济影响,但当前的主要工业参与者正在经历持续增长。”陶瓷 3D 打印机也越来越受欢迎,包括 Nanoe 的选项。此外,随着金属和陶瓷 3D 打印越来越受欢迎,这些 FDM 解决方案似乎确实可以帮助进一步将增材制造扩展到更多行业和因素。这是一种成本更低、更易于使用的方式来引入技术,特别是让初学者完成 3D 打印。在即将到来的一年中,看到对这些陶瓷和金属挤压解决方案的反应以及是否有更多机器进入市场将会很有趣。

建筑 3D 打印是 2021 年比以往任何时候都更大的趋势

将 3D 打印用于建筑的想法并不新鲜。今年的新情况是最终实现了多少个不同的项目。不再是思维练习,目前包括欧洲和北美在内的多个大陆都有 3D 打印房屋。我们从一月份开始的这个月的 3D 初创公司,仅 ICON 就宣布了德克萨斯州的众多多户住宅项目。自 2018 年 3 月他们的第一个印刷房屋以来,他们现在已经设计了不少于 20 座建筑。

但它并不止于 ICON。3D 打印也被视为解决人道主义问题的一种潜在力量,尤其是与住房危机相关的问题。Habitat for Humanity已开始在亚利桑那州建造一座 3D 打印的三居室、两卫单户住宅,以帮助解决该州的住房危机。COBOD 还被用于在印度、德国、佛罗里达等地打印房屋。与 14trees 一起,他们的打印机还用于非洲的一所学校目前正在欢迎学生。除此之外,越来越多的公司正在公布 3D 打印社区的计划,尤其是低成本住房。3 月份的一个例子是 Twente Additive Manufactring (TAM) 和 World Housing在加拿大的3D 打印村庄的计划,他们希望这将结束社区中的无家可归者。最后,WASP 的 TECLA 项目已于今年完成,向我们展示了通过其印有土壤的住宅实现真正可持续住房的前进方向。

2021 年的 3D 打印趋势是什么?
WASP 新完成的 TECLA 是我们 2021 年两个 3D 打印趋势的一部分:建筑和可持续性(照片来源:WASP)

除了这些项目之外,这一年我们真正看到 3D 打印房屋变得商业化。2 月,SQ4D在长岛以 299,999 美元的价格将第一座 3D 打印房屋投放市场。还有第一个在德国落成的 3D 打印房屋,它也是使用 BOD 2 打印机制造的。TAM 著名的 Fibonacci House 也正式成为第一个在 Airbnb 上列出的3 打印房屋,向希望在独特房屋中预订一晚的旅行者和 3D 打印爱好者开放。到 2022 年,我们预计会看到更多 3D 打印房屋和领先建筑增材制造公司的更多创新项目完成。

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