來源：3D打印技術參考
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近幾年3D打印無論在技術、材料還是應用方面都一直不斷取得突破，市場規模持續增長。這些成就使得傳統制造業對這一技術充滿信心，尤其在2018年，一些公司陸續開始大規模採用該技術，而仍然有很多公司繼續採取漸進式措施來應對市場變化。本期，我們來介紹哪些因素的進步推動了3D打印在製造業中的發展。
背景：3D打印市場預測偏低
3D打印市場的預測其實很困難。目前的許多預測都有不同的時間框架，有的側重於3D打印的特定部分，有的則將技術細分為行業。這些差異使得評價趨勢如何演化變得困難。以下是有關3D打印市場的一些評論。
根據SmarTech Publishing的3D打印市場前景和總結報告，3D打印行業在2018年增長了24％，總市值達到93億美元，而聚合物3D打印銷售額增長至55億美元。
Wohlers Report 2019顯示，2018年增材製造市場達到98億美元，相比2017年73億美元的規模增長33.5%。
MarketsandMarkets.com表示， 3D打印整體市場預計到2024年將從2018年的99億美元達到348億美元，複合年增長率將達到23.25％。
根據Frost＆Sullivan的數據，預計到2024年，航空航天領域的3D打印技術和材料市場將增加到5.311億美元。
這些統計實際上並未基於3D打印的潛在應用進行預測， 很多公司因為對應用挖掘不夠尚未發現這項技術的更多優勢。例如，採用3D打印進行零部件修復的應用經常被忽視，而全世界每年因金屬腐蝕造成的直接經濟損失達7000億美元，全球商業航空業每年需要花費近1000億美元的費用用於維修，因此看來，3D打印所面對的市場規模是否會更廣闊呢？
3D打印用於零件修復
目前，航空航天和汽車工業正在幫助推動3D打印市場規模的增長，醫療行業也在不斷更新3D打印的新應用。展望未來，不僅是新技術和新材料將推動3D打印市場的發展，標準化和數字製造的趨勢也將深化這一新型製造形式的應用。
1.標準、檢測和在線監控的發展航空航天、汽車和醫療是被高度管制的行業。為了讓3D打印在這些領域真正發展，除了技術本身，工程師還需要檢測手段來驗證質量。從原料、設備以及每個零件的工藝參數直至交付，這需要完整的認證過程，確保零件符合標準和法規。
福特和Carbon聯手使用3D打印技術生產成品零件，雙方的合作促進了福特生產數字化的發展
製造質量的穩定性是3D打印面臨的重要問題，對於金屬3D打印尤其如此。整個行業有無數多個粉末供應商和不同的打印機提供商，所有這些因素都可能會導致不同的製造質量。事實上，即使是相同的材料和設備，不同打印批次甚至同一批次的結果也會不同。例如，採用選擇性激光熔融（SLM）工藝，即使使用同一批粉末和同一臺設備，AlSi10Mg的屈服強度也會在235-290Mpa之間變化。
3D打印的鋁合金部件
為了推進3D打印應用，必須使用在線或自動化流程，檢查和驗證所有潛在的影響因素。這將使3D打印行業面臨更多的檢測設備。3D掃描儀、逆向工程軟件、CT掃描和全數字流程將為標準化過程帶來巨大價值，然而這並不會降低產品製造的效率。
事實證明，CT掃描是檢查塑料零件的一種很好的方法，它有可能被應用到生產線上。將CT技術與視覺檢測軟件結合可以實現自動化。而金屬零部件的檢測仍存在困難。
使用3D打印可以讓公司實現定製生產並提高靈活性
Sigma實驗室正致力於過程視覺的研發，它可以在線監控打印過程，確定打印質量是否偏離標準太遠，並停止生產。
在檢測到錯誤時停止進程是非常重要的。速度慢是3D打印的重要缺陷，而且金屬粉末也並不便宜。如果一個零件在打印早期出現質量問題，而工程師可能要等到生產後期才能知道。如果監控軟件在開始時便發現並終止製造，便可以節省材料，防止浪費時間，並提前調整生產計劃。
2.材料和技術的進步3D打印材料成本和製造成本的降低正在加快技術應用，當前塑料3D打印可以提供多種具有成本效益的選擇，而金屬3D打印則在大規模使用方面發展緩慢。儘管像HP Metal Jet和Desktop Metal這樣的打印機看起來能夠實現成本降低和大規模生產，但這類金屬同樣也存在侷限性。粘結劑噴射製造的零件在強度方面無法比擬其他工藝，不過仍然有很多非承重部件和低強度部件需求，因此粘結劑噴射工藝已經引起了業界的關注。隨著工程師對3D打印的熟悉程度越來越高，未來可能會找到更多解決方案。
粘結劑噴射技術製造的零件
並非所有的顛覆性影響都是金屬打印帶來的，近幾年碳纖維3D打印同樣取得了重要進展。Markforged是第一家實現碳纖維3D打印商用的公司，2018年Stratasys也發佈了類似技術的打印機。碳纖維的3D打印製造相對於傳統的密集手工勞動過程兼具自動化和效率優勢，可以更快的速度製造複雜、輕質、高強度的部件。
航空航天和自動化製造領域 佔據了碳纖維3D打印的大部分市場，在這些領域，部件的重量和強度都很重要，能夠降低碳纖維部件的成本將是打破傳統碳纖維行業的重要一步。
Stratasys推出的Fortus380碳纖維3D打印機應用於航空航天行業
Arevo是一家專注於超強度聚合物複合材料增材製造的公司，其用於優化打印部件材料屬性軟件算法，可將碳纖維佈置在最佳方向，根據零件的使用方式提高零件強度。Arevo開發的新型打印機有一根連續碳纖維預埋在聚合物線材中，在打印過程中按照零件界面進行佈置。與碳纖維短纖的隨即分散提高整體強度不同，控制纖維走向可以鈦合金三分之一的重量達到其五倍的強度。
3D打印碳纖維可替代部分金屬零件
新材料為原始設備製造商提供了更強、更靈活的聚合物材料，這些新型材料的上市，無疑會使製造企業的打印機發揮更多作用。
新材料的發展無疑深化了3D打印應用，而一些新技術的誕生則使3D打印實現了跨越式發展。Carbon在幾年前開發的連續液麵生產（CLIP）技術在汽車行業取得的成功顯示出大規模數字製造的巨大前景；同時，該技術還在阿迪達斯運動鞋的批量製造中，成功引領了製鞋領域的創新進程。
光固化立體成型技術
如果說SLA仍然是基於二維截面的Z軸層疊製造，那新近誕生的多激光立體光刻和計算機軸向光刻則真正實現了三維截面的建造過程。該過程從不同的角度使用像DLP一樣的二維圖像同時曝光，材料暴露在足夠的能量下快速固化成所需的幾何形狀。相對於傳統的3D打印過程，該技術無疑會進一步提高生產速度。
END3D打印的大規模應用勢必會成為趨勢，然而這離不開新材料的開發和打印技術的進步，也離不開打印效率和製造質量的提升，以及相關標準和法規的完善。但無論怎樣，
3D打印的規模化應用確實已經初漏端倪，未來更是值得期待。
