11月16日至19日在德國(guó)法蘭克福舉行的Formnext 2021展會(huì)是全球增材制造行業(yè)共同關(guān)注的焦點(diǎn)。去年展會(huì)因新冠肺炎疫情移至線上舉辦。今年，來(lái)自36個(gè)國(guó)家的600多家參展商參加本次展會(huì)。

今年展會(huì)，各家企業(yè)展出的各類設(shè)備引人關(guān)注，更為重要的是展商們對(duì)增材制造行業(yè)的看法。參展商的多樣性也體現(xiàn)了增材制造行業(yè)正迎來(lái)新的變化。

■Formnext 2021展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)

趨勢(shì)一：疫情大流行推動(dòng)行業(yè)快速發(fā)展

盡管新冠肺炎疫情給設(shè)備供應(yīng)商和零部件生產(chǎn)商帶來(lái)了挑戰(zhàn)，迫使供應(yīng)鏈成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)?；萜誐ulti Jet Fusion業(yè)務(wù)全球負(fù)責(zé)人兼總經(jīng)理Guayente Sanmartin指出，疫情引發(fā)的供應(yīng)鏈問(wèn)題逐漸讓OEM廠商認(rèn)識(shí)到實(shí)現(xiàn)3D打印制造的可能性，這一認(rèn)識(shí)現(xiàn)在正推動(dòng)一些公司利用增材制造的優(yōu)勢(shì)，以確保供應(yīng)鏈的穩(wěn)定流暢。

Stratasys公司CEO Yoav Zeif表示，兩年前銷售主要與工程師進(jìn)行對(duì)話；現(xiàn)在他們更多的是與企業(yè)高管在一起，讓他們首先看到增材制造的商業(yè)案例，其次看到技術(shù)優(yōu)勢(shì)。位于世界各地的制造合作伙伴可以利用3D打印制造備件、配件或任何需要的東西。不可否認(rèn)，增材制造確實(shí)是一種永久提供替換零件的方法，也是一種測(cè)試新產(chǎn)品、提供升級(jí)的有效途徑。

趨勢(shì)二：數(shù)字化是進(jìn)步的隱藏部分

可以說(shuō)，今年展會(huì)上最引人注目的進(jìn)步莫過(guò)于，增材制造技術(shù)越來(lái)越受到廠商青睞并兌現(xiàn)其作為數(shù)字制造技術(shù)的承諾。阿博格的Freeformer系統(tǒng)使用與注塑機(jī)相同的顆粒料通過(guò)3D打印制造零件。該公司展示了能夠?qū)崿F(xiàn)更高溫度的Freeformer 300-3X模型，使其能夠有效地在更高溫度下打印聚合物。

■阿博格提供的高溫機(jī)器為Freeformer平臺(tái)開(kāi)辟了道路，使用顆粒形式的PEEK材料進(jìn)行3D打印，制造定制的顱骨植入物

事實(shí)上，增材制造利用了豐富獨(dú)特的數(shù)字零件設(shè)計(jì)功能，就像它可以提供有關(guān)零件的大量數(shù)字一樣。在Oechsler公司的展位上，展示了其設(shè)計(jì)引擎軟件，一種專門用于處理晶格的設(shè)計(jì)工具。增材制造允許自由采用晶格作為幾何形式的輕量化、冷卻和可調(diào)彈簧張力來(lái)代替填充。設(shè)計(jì)引擎允許零件設(shè)計(jì)師在不同的晶格類型中進(jìn)行選擇，控制晶格的單元尺寸和支柱厚度，以便在零件內(nèi)實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)力關(guān)系。

趨勢(shì)三：后處理走向數(shù)字化、自動(dòng)化

“即使增材制造成為一種更廣泛接受的生產(chǎn)技術(shù)，沒(méi)有人直接從打印機(jī)購(gòu)買零件。”金屬3D 打印機(jī)供應(yīng)商AddUp副首席執(zhí)行官Julien Marcilly指出。通過(guò)對(duì)后處理進(jìn)行可追溯性，意味著在生產(chǎn)線上需要更少的破壞性測(cè)試和其他控制，整體簡(jiǎn)化零件的鑒定過(guò)程。

后處理的數(shù)字化可以讓制造商收集有關(guān)零件的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為新零件的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提供有用信息。3D打印部件的創(chuàng)建已經(jīng)著眼于增材制造設(shè)計(jì)及預(yù)期功能，但通過(guò)數(shù)字反饋循環(huán)，后處理也可以為開(kāi)發(fā)提供信息。

■阿博格提供的高溫機(jī)器為Freeformer平臺(tái)開(kāi)辟了道路，使用顆粒形式的PEEK材料進(jìn)行3D打印，制造定制的顱骨植入物

在某些情況下，自動(dòng)化后處理不僅使增材制造更具生產(chǎn)力，而且更安全。設(shè)備供應(yīng)商Solukon展示了用于中大型粉末床熔融部件的除粉系統(tǒng)，可以清除高達(dá)1米零件上的粉末。此外，自動(dòng)化系統(tǒng)是完全封閉的，可保護(hù)人員免于接觸具有潛在危險(xiǎn)的金屬粉末。

趨勢(shì)四：消費(fèi)者選擇的變化即將到來(lái)

隨著零件生產(chǎn)增材制造的到來(lái)，人們最先想到的可能是醫(yī)療植入物或航空航天。但Formnext 2021展會(huì)所呈現(xiàn)的是，消費(fèi)品很可能是最受3D打印改造的產(chǎn)品領(lǐng)域。ExOne和GKN兩者展示了由3D打印組件支持的緊湊型音頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)。巴斯夫展示了多個(gè)正在進(jìn)行中的鞋類項(xiàng)目，一個(gè)旨在通過(guò)循環(huán)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)模型更好地利用資源，另一個(gè)旨在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制鞋類的承諾。

■這款由德國(guó)家居品牌Miehl開(kāi)發(fā)的配件是一袋咖啡豆夾子，可以讓消費(fèi)者倒出他們需要的用量，然后重新密封袋子。Miehl等公司可以利用Replique的增材制造網(wǎng)絡(luò)在消費(fèi)者附近，按需生產(chǎn)零件和產(chǎn)品

如上所述，Carbon的晶格設(shè)計(jì)能力在自行車鞍座中得到了充分展現(xiàn)，在整個(gè)3D打印形式中實(shí)現(xiàn)了柔軟度和剛度的微調(diào)。Nexa3D展示的Arcimoto FUV暗示了3D打印將如何使電動(dòng)汽車面向更窄的市場(chǎng)，而不是與汽車制造相關(guān)的傳統(tǒng)市場(chǎng)。值得注意的是，Nexa3D還首次推出了桌面級(jí)樹(shù)脂基3D打印機(jī)XiP，它同樣適用于工業(yè)和家庭用戶，或者說(shuō)其本身就是一種消費(fèi)產(chǎn)品。

趨勢(shì)五：復(fù)合材料成為行業(yè)焦點(diǎn)

在今年Formnext展會(huì)上，專門用于生產(chǎn)增強(qiáng)復(fù)合材料的機(jī)器值得注意。MarkForged公司長(zhǎng)期以來(lái)一直在連續(xù)纖維增強(qiáng)設(shè)備上。在Formnext上，該公司展示了一臺(tái)工業(yè)級(jí)復(fù)合材料打印設(shè)備。其FX20的構(gòu)建體積是臺(tái)式機(jī)尺寸的五倍，不僅適用于大型零件而且適用于小批量零件。

Anisoprint公司的ProM IS 500機(jī)器乍一看類似于CNC機(jī)床。實(shí)際上，10伺服軸機(jī)器精確控制聚合物沉積和連續(xù)纖維放置，以制造輕質(zhì)聚合物復(fù)合材料硬件，以取代原本可能由鋁或鋼加工的零件。未來(lái)，增材制造將成為復(fù)合材料制造的強(qiáng)大推動(dòng)力，以至于可以將其視為增材制造應(yīng)用的一個(gè)單獨(dú)廣泛材料領(lǐng)域，即除聚合物和金屬之外的第三種選擇。

■自動(dòng)化處理設(shè)備具有保護(hù)人員免受潛在危險(xiǎn)（例如接觸金屬粉末）。Solukon的SFM-AT350脫粉站可容納重達(dá)60公斤的零件，這些零件既笨重又難以清潔。封閉裝置使用轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)來(lái)清除未使用的粉末

趨勢(shì)六：多材料3D打印的新選項(xiàng)

然而，在同一印刷品中結(jié)合不同材料的機(jī)會(huì)可能還有第四種選擇。雖然多材料3D打印的問(wèn)世已經(jīng)有一段時(shí)間了，但在Formnext 2021上還是能看到用于完成多材料打印的各種新穎和不尋常的技術(shù)。

一家提供定向能量沉積解決方案的公司，展示了由各種類型的金屬制成的3D打印部件。該公司的沉積頭支持在一次打印中使用多達(dá)四種不同的線材，兼容粉末。公司展臺(tái)上的各種部件都展示了這種能力，例如帶有銅紋的不銹鋼鉆體可以更好地控制溫度，以及由不銹鋼印刷并在磨損點(diǎn)增加了鉻鎳鐵合金的渦輪葉片。多材料定向能量沉積技術(shù)，為行業(yè)帶來(lái)了新的制造可能性和維修機(jī)會(huì)，損壞的零件可以重新組裝而不是直接報(bào)廢。

■Meltio展位上展示的多材料印刷品用于說(shuō)明金屬絲和粉末材料的可能組合。前景中的立方體是兩種材料配對(duì)的樣品部件，而背景中的鉆頭組合了三種：主體為不銹鋼316L，內(nèi)部冷卻通道為ERCuSi-A，頂部為Inconel

多材料3D打印不僅限于金屬材料。Lithoz展示的混合材料結(jié)合了金屬和陶瓷的多材料印刷品。該公司基于光刻工藝填充樹(shù)脂實(shí)現(xiàn)，構(gòu)建平臺(tái)可以在構(gòu)建過(guò)程中在兩種材料之間移動(dòng)，以產(chǎn)生不同材料的梯度或部分。只要兩者可以在相似的溫度下燒結(jié)，這些不同的材料就可以在最終部件中兼容。

趨勢(shì)七：機(jī)器滿足尺寸需求

Formnext 2021展會(huì)透露出的另一個(gè)重要趨勢(shì)是機(jī)器正變得越來(lái)越大。更大的構(gòu)建量可能是增材設(shè)備用戶提出的最廣泛、最一致和最基本的需求。大行程不僅對(duì)于較大的零件很重要，而且因?yàn)閷?duì)于某些增材工藝（包括金屬粉末床和聚合物數(shù)字光加工），能量源的速度與嵌套零件的自由度相結(jié)合意味著構(gòu)建尺寸直接轉(zhuǎn)換到生產(chǎn)力。大尺寸也意味著高效生產(chǎn)。

■Markforged的FX20不僅是一臺(tái)更大的機(jī)器，其構(gòu)建體積是公司相關(guān)機(jī)器尺寸的五倍，而且還是一臺(tái)更熱的機(jī)器，能夠使用更高溫度的材料

展會(huì)上，Essentium公司推出了HSE 240 HT，這是一款行程較小的雙擠出機(jī)增材制造供應(yīng)商，可用于零件和工藝開(kāi)發(fā)。這臺(tái)機(jī)器的出現(xiàn)讓我們認(rèn)識(shí)到，在增材制造中，較小的機(jī)器如何在在較大的生產(chǎn)機(jī)器上全面生產(chǎn)方面發(fā)揮重要作用。

趨勢(shì)八：更高的溫度提高材料選擇

隱藏在其他主題中的另一個(gè)主題是聚合物打印設(shè)備的更高溫度。正如我們?cè)谂c3D打印機(jī)制造商談?wù)摯蠓鏅C(jī)器時(shí)，他們通常將其描述為不僅“更大”而且“更熱”。也就是說(shuō)，機(jī)器打印范圍不僅是腔室大小或行程方面不斷增加，而且在它們可以有效工作的材料范圍方面也在增加。

■Aconity3D使用激光粉末床融合生產(chǎn)組件，作為AconityScan系統(tǒng)的一部分?，F(xiàn)在用于該部件的Equispheres鋁粉有助于降低部件的成本和生產(chǎn)時(shí)間

像PEEK、Ultem這樣的聚合物材料需要更高溫度的打印設(shè)備。為聚合物3D打印機(jī)設(shè)計(jì)更高溫度容量的舉措與增材制造用戶的材料選擇自由度直接相關(guān)。

趨勢(shì)九：供應(yīng)商越來(lái)越多地成為生產(chǎn)商

雖然在其他制造業(yè)中，資本設(shè)備供應(yīng)商的參與可能會(huì)降級(jí)為銷售和服務(wù)，但在增材制造中，供應(yīng)商越來(lái)越多地成為零部件生產(chǎn)商。

一方面，許多面向生產(chǎn)的3D打印機(jī)公司現(xiàn)在正在進(jìn)入部件生產(chǎn)的行列。例如，Stratasys公司展臺(tái)上展出的H350 SAF同時(shí)包括了通過(guò)該平臺(tái)生產(chǎn)的35個(gè)零件。在展會(huì)其他地方，Aconity3D展示了其AconityScan系統(tǒng)的一個(gè)組件，該系統(tǒng)由該公司使用Equispheres的激光粉末床融合平臺(tái)制成鋁粉。

但越來(lái)越多的技術(shù)供應(yīng)商也在為外部客戶生產(chǎn)零件，就像AddUp一樣。該公司是法孚和米其林的合資企業(yè)，憑借2018年對(duì)BeAM公司的收購(gòu)，提供了激光粉末床融合設(shè)備以及定向能量沉積技術(shù)。

趨勢(shì)十：Formnext將來(lái)到北美

從今年的展會(huì)上獲悉，F(xiàn)ormnext USA 將于2025年在芝加哥首次亮相。主辦方將發(fā)布日期提前三年是對(duì)營(yíng)銷工業(yè)設(shè)備固有的投資和規(guī)劃的認(rèn)可。隨著Formnext越來(lái)越多地成為IMTS和增材制造會(huì)議和博覽會(huì)的一部分，負(fù)責(zé)Formnext USA的三個(gè)組織將從2022年開(kāi)始合作。