《Sculpteo公布《2020年3D打印现状》:材料将迎来实质性发展》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: husisi
  • 发布时间:2020-06-05
  • 2020年6月初,总部位于巴黎的3D打印服务局Sculpteo发布了第六版年度国际调查报告《2020年3D打印现状》,旨在完整总结的3D打印制造领域的概况,以帮助企业改进3D打印业务战略。最新一期报告是Sculpteo最大、最具代表性的报告,有超过1600名受访者。

    调查结果表明,3D打印将继续对工业制造的格局产生影响,许多制造商都注意到了这一点。许多受访者一致认为,3D打印技术为改善他们的整个生产流程和提升业务战略提供了一大助力。虽然使用3D打印技术为许多公司带来了更多的支出,但在未来几年内,材料和技术本身将有实质性的发展。

    增材制造的演变

    Sculpteo公司成立于2009年,通过在线平台提供3D打印服务已有十多年的历史。客户可以使用多种3D打印工艺制造原型、单个物体和批量生产部件,有超过75种材料和精加工选项可供选择。它在巴黎和旧金山设有分支机构,工厂遍布欧洲各地,包括英国、西班牙、德国和瑞士。2019年年底,Sculpteo被全球最大的化学品生产商巴斯夫收购。

    每年,Sculpteo都会收集有关增材制造行业的数据,以发现行业发展和演变的关键趋势。也有其他机构在总结关于3D打印和快速成型制造行业现状的报告,包括Wohlers Associates;3D打印服务提供商3D Hubs也在年初发布了2020年3D打印趋势报告。

    在Sculpteo的调查中,48.1%的受访者来自欧洲,13.1%来自亚洲。北美地区在一年内增加了11.6%,达到近30%的受访者。62%的受访者有工程背景,22%的受访者是CEO。他们来自不同的行业领域,从工业品到教育或医疗行业。

    据Sculpteo的首席执行官兼联合创始人Clément Moreau说。"毫无疑问,3D打印正在改变制造业的格局。我们的第六份研究报告显示,随着3D打印在制造过程中的作用越来越明确,许多行业正在加强其对3D打印的使用。用户正在变得更加成熟,同时也更加渴望尝试新的应用、技术和材料。增材制造的发展速度很快,好东西还在后面!"

    3D打印的投资水平

    调查的主要结论

    Sculpteo的3D打印现状调查的主要结果包括:用户群日趋成熟;80%的受访者使用3D打印已经超过2年(+7% vs 2019年),31%的受访者每天都在使用。33%的受访者预计2020年的投资增幅高达50%。研究报告显示,近30%的用户今年在3D打印方面的投资超过10万欧元,比2019年增长5%。

    使用3D打印技术来生产呈现出持续上升的趋势,2020年达到52%,而2019年为48%。在2015年,这一数字为17%。然而,68%的受访者仍然使用3D打印进行原型制作。

    3D打印使用目的,68%是用来制造原型,59%是零件测试

    3D打印流程中,人们认为3D设计最耗时,其次才是3D打印过程

    使用3D打印机,51%的人认为3D打印的质量控制是最难的,意味着对稳定性担忧

    除了3D打印技术,53%的人还会用到CNC加工,49%的人会用到激光切割,25%的人会用到注塑

    3D打印的好处,66%的人认为可以制造复杂零件,43%的人认为可以缩短交付时间

    纵观各大洲,普遍认为有两个核心因素限制了3D打印的发展潜力。51%的受访者表示是对3D打印不够了解;59%的受访者表示是使用成本,比去年低了10%。67%的北美受访者还认为预算是扩大3D打印应用的最大障碍,而欧洲的受访者则为44%。

    许多参与调查的公司都对增材制造所带来的好处充满信心,70%的受访者将其视为优势和竞争优势;68%的受访者表现出了将3D打印用于更多应用的渴望;44%的受访者将开始利用快速成型制造技术;80%的用户认为,设备的自动化能力和3D打印零件的一致性,也必须发展,以加速其他制造生态系统中采用3D打印。

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    • 随着市场的兼并整合,行业巨头纷纷进场布局,3D打印进入了成长阶段。据Wohler Associates统计,近20多年里,全球增材制造产业产值大幅增长。1995年全球增材制造产业产值为3亿美元,2016年就已达到60.6亿美元,2017年为73.36亿美元,同比增长21.0%,增速较2016年提高了3.6个百分点。 3D打印在航空航天、汽车、医疗健康等领域的市场应用已经取得积极的进展,局部领域已经迈过了大规模应用的盈亏平衡点,大规模产业化蓄势待发。随着国内外关键技术的不断突破与日益成熟,3D打印产业化正进入更广泛的应用领域,将带来产业的爆发式增长。 据IDC预测,2020年全球增材制造产值将达289亿美元,麦肯锡则预测,2025年全球增材制造产业可能产生高达2000-5000亿美元经济效益。 中国增材制造市场保持着高于全球的增速。据中国增材制造产业联盟统计,2015-2017年的3年间,中国增材制造产业规模实现了翻倍增长,年均增速超过30%。2018年上半年,中国增材制造产业维持25%以上增速。 专用材料发展滞后 尽管中国3D打印产业增速较快,但企业众多、规模普遍偏小、关键技术和制造设备仍与发达国家有很大差距。同时,在材料开发上也远远落后与国外。 3D打印领域,3D打印材料始终扮演着举足轻重的角色,因此3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础,在某种程度上,材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前,3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等。 国内目前只开发出钛合金、高强钢等几十种金属,材料成形品性能普遍不高。而行业领军企业及巴斯夫等材料企业纷纷布局专用材料领域,突破一批新型高分子复合材料、高性能合金材料、生物活性材料、陶瓷材料等专用材料。 相信随着技术的不断突破,未来国内可用于3D打印的材料将越来越多,这无疑也拓宽了3D打印的应用领域。中国3D打印产业解决材料关后将迎来新一轮的快速增长期。
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赢创的新型聚酰胺粉末具有高机械强度以及优异的耐化学性和耐温性。其热变形温度(HDT B)约为195°C。此外,粉末材料的低吸水率(低于3%)使其脱颖而出,这一特性对3D打印材料的可加工性和打印出的3D组件的尺寸稳定性具有积极影响。 “适用于单个打印机并且能够应用于更高温度范围的新型、即用型材料助推3D打印行业向批量生产迈进了一步。”专注选择性激光烧结(SLS)的TPM 3D中国技术公司创始人兼董事长Mark Zhao说道。“我们看到对可应用于更高温度范围的3D打印解决方案的需求十分强烈,例如汽车和电子行业。因此,我们很高兴与赢创一起推出新型温度稳定性材料。” 赢创聚酰胺6系列中的新型聚合物粉末具有近乎圆形的晶粒形状,优异的流动性和应用性能,适用于所有粉末型3D打印技术。赢创的专利工艺被用于其马尔工厂生产高温材料。 法国开发世界上首个 3D打印空心螺旋桨片 去年,法国国防承包商海军集团(Naval Group)与法国工程学院南特中央理工学院(Centrale Nantes)合作开发了全球第一片全尺寸3D打印军用螺旋桨,今年两家继续合作,开发了世界上第一台3D打印空心螺旋桨片。RAMSSES(可持续和高效船舶先进材料解决方案的实现和演示)螺旋桨项目是欧洲H2020(欧洲工业数字化技术、欧洲数据基础设施、5G、下一代互联网等技术研究领域面临的挑战和未来研发计划)的一部分,由欧盟委员会资助,旨在利用3D打印等新技术来减少碳排放对环境的影响,进行大型海军舰艇的制造和运营。 " 使用电弧增材制造技术 (Wire and Arc Additive Manufacture, WAAM) ,该集团计划3D打印直径达6米的舰艇螺旋桨。本次生产的测试件为原型比例的三分之一,重约300千克,制作时间不到100小时。分析表明,相比传统工艺,全尺寸3D打印桨片可以减轻40%的重量!不仅需要更少的材料,更降低了发动机的负荷,可进一步降低燃料消耗并因此降低船舶的环境影响。 此外,Sirehna(Centrale Nantes衍生公司和Naval集团的子公司)对螺旋桨片设计进行了改进,提高了效率和耐用性,同时减少了对海洋动物产生负面影响的辐射噪音和振动。 RAMSSES项目螺旋组件事业部经理Patrice Vinot表示:“虽然增材制造在工业上越来越普遍,但复杂部件的编程和设计,如船用螺旋桨叶片,对我们海军集团的的团队和合作伙伴来说是一个巨大的挑战,这个新案例研究揭示了3D打印工艺过程的潜力,这意味着预计未来的螺旋桨将具有无与伦比的性能。参与RAMSSES等项目并协调我们的学术和行业合作伙伴网络,将使我们能够长期将3D打印引入造船厂。” 南特中央理工学院快速制造平台负责人,增材制造国际专家Jean-YvesHascoët教授解释说:“在快速制造平台上,过去35年来一直在开发增材制造。所有这些年的研究都是通过像RAMSSES这样的项目实现的,促使我们的技术真正转移到工业环境中。海军行业正在缓慢但肯定地采用3D打印,以确保未来的‘顺利航行’。” EAD工业级连续光纤CFAM Prime 3D打印机 入围JEC创新大奖 CFAM Prime 3D打印机是一种新的3D打印技术,它将颗粒挤压与预浸渍纤维细丝相结合,打印纤维增强热塑性组件。挤出机设计过程几乎所有的热塑性塑料(最高温度400℃)。 测试了各种热塑性塑料,如PETG、PP、PPS、ABS、PC、PB和PEEK,其中一些颗粒已经含有一定比例的短纤维。连续纤维预先浸渍了用于该应用的热塑性塑料。因此,CEAD生产自己的连续纤维长丝浸渍所需的热塑性塑料,很像目前使用的UD带。该打印头可将熔融的热塑性塑料与连续预浸渍纤维相结合,打印复合材料。 " 该程序是独一无二的,并获得了专利。这台机器不需要操作员也能运转24小时。全封闭,有闭环温度控制系统和专用冷却系统。这使得CFAM Prime成为一台专用的生产机器,并对打印对象的质量进行完全控制。 与传统的生产方法相比,使用CFAM给了设计者更多的设计自由。复杂的内部通道,复杂的曲率和安装和装配功能可以集成到一个设计。允许4 x 2x1.5m的体积,使得CFAM Prime对于低批量的大型复杂产品非常有利。该方法减少了生产步骤。在此过程中省去了昂贵的模具,并且由于该过程主要是自动化的,因此减少了人工成本。由于减少了工艺步骤,从而缩短了大型复杂产品的交货期。 这一创新被选为2019年JEC创新大奖3D打印类的入围作品。获奖名单将于2019年3月13日下午4时30分在JEC World 2019大会上公布。 Stratasys复合材料 亮相法国JEC 在即将举办的JEC展会上,Stratasys将展示其FDM和PolyJet技术在整个产品开发过程中的通用性,从全功能原型到工具应用和最终生产部件。参观者将能够看到来自不同行业的公司在生产操作中实施增材制造时所能享受的显著时间和成本效益。 Stratasys对高温材料的开发,以及FDM生产3D打印机产量的提高,使其能够在数小时或数天内制造出复杂的复合叠层,而不是像传统制造那样需要数周或数月的时间。 " 作为JEC World在“创新行星”领域的应用展示计划的一部分,Stratasys将展示一款Santa Cruz自行车,以及使用3D打印工具生产的许多碳纤维部件。通过使用Stratasys的FDM 3D打印技术,该公司能够比以往任何时候都更快地生产出功能完备的原型机,并以更快的速度迭代更多的设计,这大大简化了其整体设计流程。此外,该公司通过按需3D打印高性能复合材料工具,克服了传统工具在低批量复合产品生产中的局限性,从而大大加快了产品的交付时间,成本也大大降低。 Stratasys还展示FDM尼龙12CF令人印象深刻的机械性能如何使工程师能够探索从传统金属零件到3D打印塑料复合材料的过渡。这种填充碳纤维的热塑性塑料含有35%的切碎的碳纤维,它的强度足以取代金属,使设计师能够开发出更轻的功能设计。FDM尼龙12CF的高刚度重量比非常适合汽车、航空航天、休闲用品和工业制造部门的功能性能测试需求。 Fortify和DSM合作开发用于 3D打印的高性能复合材料 总部位于波士顿的先进制造公司Fortify与营养、健康和可持续生活的全球目标主导科学公司DSM宣布,他们将开发用于结构件3D打印的高性能复合材料。 此次合作将Fortify的数字复合材料制造(DCM)平台和光纤加工专业知识与帝斯曼在3D打印树脂和配方开发方面的应用知识相结合。他们将共同开发尖端的高性能复合材料,通过Fortify硬件进行分销。通过为3D打印部件带来强大的机械和温度特性,这些材料非常适用于众多市场中的各种应用:汽车、航空航天、电子、快速模具、夹具和夹具。 帝斯曼增材制造副总裁Hugo da Silva表示:“在帝斯曼增材制造业,我们相信与行业合作伙伴的合作是推动行业发展的关键,与Fortify合作,使我们能够开发用于DLP技术的高性能复合材料,使该技术适用于要求苛刻的应用中的功能部件。” 通过利用DCM,Fortify在硬件和纤维加工方面的专业知识和专业知识将立即提高DSM树脂的机械性能。此外,Fortify和DCM平台将成为帝斯曼3D打印材料的分销渠道。 大多数3D打印平台都是关闭的,将树脂的使用限制在3D打印机公司自己生产的树脂上。通过Fortify光纤平台,Fortify邀请供应商与Fortify材料科学家和工程师一起开发高性能树脂。合作伙伴可以正确利用复合材料的强大功能,而无需构建Fortify提供的内部专业知识。(来源:中国纤维复材网) 复合材料3D打印传感器 可检测水含量 由马德里自治大学(UAM)的Pilar Amo-Ochoa带领的西班牙-以色列科学家团队开发了一种多功能3D打印塑料复合传感器,能够检测微量水。 3D打印的材料是无毒的,在潮湿条件下颜色从紫色变为蓝色。 科学家Michael Wharmby解释说:“了解特定环境或材料中存在多少水是很重要的,例如,如果油中含有过多的水,则可能无法很好地润滑机器,如果燃油中含有过多的水,则可能无法正常燃烧。” 科学家的新型传感器材料是一种所谓的铜基配位聚合物,一种水分子与中心铜原子结合的化合物。他们使用Deutsches Elektronen-Synchrotron(DESY)光源PETRA III来分析加热时材料的变化。“将化合物加热到60摄氏度时,颜色从蓝色变为紫色,”Pilar Amo-Ochoa报道。将材料加热至60℃,除去与铜原子结合的水分子,最终引起颜色变化。 “这种变化可以通过将其置于空气中,将其置于水中,或将其置于含有微量水的溶剂中来逆转。” 在理解了这一点之后,我们能够对这种变化的物理模型进行建模,”马德里材料科学研究所(ICMM-CSIC)的JoséIgnacioMartínez解释道。然后科学家们将铜化合物混合成3D打印墨水,并在几种不同的形状下打印传感器,这些传感器在空气和水中进行测试。这些测试表明,3D打印物体对水的存在比对化合物本身更敏感。在溶剂中,打印传感器可在不到两分钟的时间内检测到0.3%至4%的水。 如果在无水溶剂中干燥或通过加热干燥,则材料变回紫色。详细的调查表明,即使在许多加热循环中材料也是稳定的,并且铜化合物均匀地分布在整个打印传感器中。此外,该材料在空气中在至少一年内是稳定的,并且在生物相关的pH范围内也是5至7。 “这项工作展示了第一个由无孔配位聚合物制成的3D打印复合材料,”共同作者马德里自治大学的FélixZamora说。“在功能性3D打印领域,它打开了使用这一大系列化合物的大门,这些化合物易于合成并具有有趣的磁性,导电性和光学性质。” 正如科学家在“Advanced Functional Materials”杂志上所写的那样,这一发展为新一代3D可打印功能材料的产生打开了大门。