本期從商業(yè)層面，降低成本、新工藝和更多的研發(fā)投入是2018年3D打?。ㄔ霾闹圃焓袌觯┰鲩L的關(guān)鍵驅(qū)動力。隨著自動化程度的提高，材料的擴大，體素的控制以及軟件的改進也都會對2018年的3D打印市場發(fā)揮積極作用。

并購趨勢

    兼并和收購將在增材制造的未來發(fā)揮重要作用。具體而言，通過收購的方式以確保獲取供應(yīng)鏈的競爭優(yōu)勢將變得越來越重要。包括那些對金屬粉末制造商的兼并舉動，隨著市場競爭的升級，那些在上下游供應(yīng)鏈跑馬圈地的企業(yè)將獲取引領(lǐng)市場的機會。雖然這些資本橫掃一切的舉動將或使中小企業(yè)的生存變得更加困難，不過這些企業(yè)之間的合作關(guān)系將會升級為新的可能性。這將簡化從材料到成品的流程，使其更具成本效益，提升效率，帶來從訂購到生產(chǎn)的新自動化水平。

自動化

    機器人單元的自動化趨勢貫穿了2017年全年，這一趨勢將在2018年得到加強。Formlabs推出了帶機械手的3D打印智能管理系統(tǒng)Form Cell, Form Cell可以全天不間斷運行，節(jié)約人力成本，并且 Form Cell的軟件管理系統(tǒng)具備錯誤監(jiān)測和遠程監(jiān)控等功能，這使得批量生產(chǎn)更流暢。

圖片來源：Formlabs

       3D Systems發(fā)布了Figure 4 SLA 3D打印平臺，這些自動化單元可以連續(xù)打印，F(xiàn)igure 4系統(tǒng)是一個模塊化、可擴展的平臺，可以生產(chǎn)小型塑料部件。與現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝相比，其生產(chǎn)能力提高了15倍，成本降低了20%。Figure 4結(jié)合了“高速數(shù)字成型”——一種加快并簡化塑料零件生產(chǎn)的3D打印工藝，并配有四個不同的版本：生產(chǎn)型，一個集成后處理和自動化物料傳送的可擴展的自動化系統(tǒng)；模塊型，一個包含了自動化材料處理和集中后處理的可升級且價格實惠的系統(tǒng)；獨立型，一個適用于小批量生產(chǎn)和制造快速功能原型的工業(yè)級單引擎解決方案；牙科專用型，一款專門針對牙科生產(chǎn)，原型設(shè)計和失蠟鑄造的配有集中后處理功能的單引擎3D打印機。所有這些系統(tǒng)都綁定了3D Systems的3D Sprint和3D Connect軟件。 3D Sprint可以協(xié)助處理3D打印準備事宜，而3D Connect則是一款新型云解決方案，可為生產(chǎn)環(huán)境提供前瞻性和預(yù)測性的相關(guān)服務(wù)。

    通過自動化，客戶可以從可重復(fù)和持續(xù)的3D打印中獲得時間和成本優(yōu)勢。這些都進一步強化了3D打印在縮短設(shè)計迭代周期和實現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn)品制造方面的優(yōu)勢。

     自動化在3D打印領(lǐng)域的實現(xiàn)是多維度的，一個維度是我們通常所熟悉的自動化，也就是上述的自動化產(chǎn)線這些硬軟件層面的實現(xiàn)。另一個維度是自動化訂單實現(xiàn)，包括Xometry（2017年獲得包括GE在內(nèi)的2300萬美金的投資）、Maketime等在線平臺都提供自動匹配3D打印訂單與3D打印服務(wù)商之間的交易服務(wù)。西門子和達索也十分重視Market Place這樣的自動化訂單匹配平臺。

這些自動匹配訂單的Market Place成為3D打印在自動化方面另外一個維度的發(fā)展趨勢，設(shè)計人員只需要上傳文件，無需擔憂如何尋找供應(yīng)商和如何控制質(zhì)量的問題。

數(shù)據(jù)線程和數(shù)字雙胞胎

     波音公司在將3D打印技術(shù)用于787夢想飛機的開發(fā)工作時，開始了一些相關(guān)的過程中質(zhì)量控制工作。一個小的孔隙可能會導(dǎo)致大的裂紋的產(chǎn)生，整個航空航天制造領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量的嚴苛要求將3D打印技術(shù)不斷推向更為嚴謹?shù)闹圃旃に嚳刂扑?。質(zhì)量控制軟件可以跟蹤加工過程，并使得質(zhì)量問題可追溯化。

    仿真在質(zhì)量控制方面也發(fā)揮著積極的作用，拿2017年被Ansys收購的增材制造仿真軟件3DSIM來說，軟件需要預(yù)測在粉末的特性對產(chǎn)品性能的影響，并確定哪些零件需要嚴格控制粉末以達到最高性能。嚴格的規(guī)格要求更精確的材料測試，這增加了制造商的成本，越嚴格的要求對應(yīng)著越昂貴的測試成本，通過仿真對材料屬性在增材制造過程中發(fā)揮的作用，減少昂貴材料的浪費，以及避免試驗不通過的材料情況發(fā)生。

     不僅如此，硬軟件的結(jié)合也成為一種仿真趨勢，增材制造仿真的專業(yè)公司3DSIM已經(jīng)與Sigma Labs合作開發(fā)了一個名為FLEX?軟件，該軟件模擬熱傳感器對金屬增材制造工藝的響應(yīng)，提前避免可能發(fā)生的錯誤，F(xiàn)LEX?全部商業(yè)版本計劃于2018年初發(fā)布。FLEX?是增材制造數(shù)字線程中的關(guān)鍵部分，F(xiàn)LEX?用戶可以運行一個模擬軟件，預(yù)測他們3D打印設(shè)備中的高速非接觸式高溫計將“看到”什么，就像二維打印文字處理軟件的“打印預(yù)覽”功能一樣。

       增材制造數(shù)字線程包括設(shè)計信息、材料、工藝、加工以及測試信息。根據(jù)數(shù)字線程所記錄的信息，科學(xué)家們希望利用這些大數(shù)據(jù)來建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，以進行有效的變量的相關(guān)性分析，從而提高對零件質(zhì)量和加工穩(wěn)定性的控制。在這方面，美國國家標準與技術(shù)研究所（NIST）與田納西理工大學(xué)（TTU）還提出了關(guān)于增材制造數(shù)字線程的邏輯地圖。

為了更加一致的質(zhì)量穩(wěn)定性，GE將人工智能技術(shù)運用到3D打印過程中來。人工智能允許在加工過程中檢測任何會影響到質(zhì)量的因素，使得操作人員能夠確保進行適當?shù)恼{(diào)整，從而減少質(zhì)量缺陷的發(fā)生，避免材料的浪費。最終目標是獲得完美的100％的質(zhì)量控制結(jié)果。沒有浪費的材料和沒有失敗的3D打印，這往往是一個遙不可及的夢想。然而，通過機器學(xué)習(xí)，一個更智能的系統(tǒng)正在逼近目標，并且通過數(shù)字雙胞胎，創(chuàng)建一個模擬的仿真模型，使得加工過程更加可預(yù)測。

在今天，關(guān)于過程中質(zhì)量控制的努力在全世界范圍內(nèi)的科研機構(gòu)展開。美國伊利諾斯州阿貢國家實驗室也在2017年首次揭示了在3D打印金屬生產(chǎn)過程中微觀缺陷是如何產(chǎn)生的。該研究利用APS（美國主要的硬核（短波）X射線源來對增材制造過程進行成像。像這樣的研究將提供更準確的在線檢查數(shù)據(jù)，反過來，將通過提高制造過程的可靠性來推動增材制造市場的發(fā)展。

體素控制

雖然檢查零件的質(zhì)量，每一個影響質(zhì)量的因素都是重要的，但內(nèi)外兼修是3D打印產(chǎn)品的發(fā)展方向。不但好用-尤其是金屬3D打印領(lǐng)域，還要好看-尤其是塑料3D打印領(lǐng)域。

    2015年，來自德國Fraunhofer計算機圖形研究所的研究人員Alan Brunton及其同事發(fā)表了一篇題為《推進3D彩色打印的邊界：誤差擴散與半透明材質(zhì)（Pushing the Limits of 3-D Color Printing: Error Diffusion with Translucent Materials）》的論文，描述了一種能夠生成高度清晰和相當準確的彩色3D打印對象的算法過程，根據(jù)這種算法3D打印出來的對象相當?shù)谋普?。這項研究專注于“體素化”的噴墨三維打印。類似于二維圖片的像素由一個點所蘊含的顏色來計算，可以將其理解為由單個噴墨液滴來表示的一個3D像素?？梢岳斫鉃檫@些研究人員創(chuàng)造的這種算法能夠使一臺3D打印機直接使用一種分層半色調(diào)方法控制每個體素的顏色和材質(zhì)。所謂的半色調(diào)，是利用網(wǎng)點來模型一個對象的連續(xù)色調(diào)變化。

    2017年，Stratasys率先推出了體素級別的3D打印解決方案，其Polyjet系列的J750將多材料和高精度多色彩3D打印推向了一個全新的水平。隨后惠普宣布將在2018年推出全彩3D打印系統(tǒng)能實現(xiàn)體素級別的分辨精度，從而實現(xiàn)快速制造。其他方面包括XYZ Printing的da Vinci彩色3D打印以及Mcor都紛紛達到了前所未有的色彩分辨率水平。

金屬3D打印技術(shù)分化

市場研究機構(gòu)IDTechEx預(yù)測全球3D打印金屬市場到2028年將達到120億美元。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場研究，2017年上半年金屬3D打印行業(yè)銷量最高的公司EOS達到了1億多美金銷售收入，EOS比其同期增長了8%。所以從今天的市場情況來看，2028年達到120億美元的確是個飛躍般的增長。

當然金屬3D打印技術(shù)在2017年出現(xiàn)了明顯的分化，以粉末床激光熔融技術(shù)為代表的直接金屬3D打印與以粘結(jié)劑噴射技術(shù)為代表的間接金屬3D打印形成了各有千秋的特點。

原本并不引人注目的粘結(jié)劑噴射技術(shù)以Desktop Metal在2017年D輪1.15億美元迅速成為3D打印行業(yè)獨角獸而成為關(guān)注熱點。

或許間接金屬3D打印技術(shù)在2017年只是“小菏才露尖尖角”，因為在Desktip Metal成為獨角獸的不久，惠普宣布將在2018年推出噴墨金屬3D打印技術(shù)，而GE則于2017年12月對外公布了一臺基于粘結(jié)劑噴射工藝的原型3D打印設(shè)備，其構(gòu)建體積為：300 x 300 x 350 mm 。仍有一款構(gòu)建體積為原型設(shè)備2-3倍的設(shè)備目前正在研發(fā)中。這些大型企業(yè)的進入，將進一步加速間接金屬3D打印技術(shù)在應(yīng)用端的轉(zhuǎn)化速度。

  2017年的3D打印市場無疑讓人感到前所未有的紛亂復(fù)雜，也只有精明的玩家才能在增材制造業(yè)中占有一席之地。3D科學(xué)谷將推出一系列的文章為谷友解析這個行業(yè)正在走向何方？