年终盘点丨2024年增材制造行业大事记（五）

在本期年终盘点，大家将看到3D打印在消费、建筑行业的探索尝试，另外在传统制造业的汽车和航空航天，3D打印技术都有更深入的应用。增材制造行业发展至今，在应对供应链挑战以及环保等问题方面，该技术展现出越来越令人信服的证据和案例。

 

 

2024年9月
消费品和建筑创新
9月，Farsoon Technologies宣布其3D打印模具已用于生产超过1亿双鞋。虽然公司本身并不从事制鞋业，但提供的金属粉末床熔融设备使模具设计具有保形冷却通道和精确的纹理，如EVA模具，从而提高了生产效率和产品质量，大大缩短了生产周期。

 

 

Xolo推出了一款专为生物打印、光学和医疗技术领域的研究应用而设计的体积式3D打印机Xube。这款新型打印机采用了Xolography技术，能够无层创建高分辨率物体。此次推出的Xube将Xolo定位为专业增材制造解决方案的领导者，主要面向要求速度和精度的先进研发领域。Xube能够以最少的浪费制造出复杂的几何形状，这使其成为追求效率和精度的研究人员的宝贵资产。

 

 

国防和政策发展
9月，美国商务部工业与安全局（BIS）对金属3D打印技术实施出口管制，目标是激光束、电子束或电弧，以及与低温冷却、量子计算、半导体和全栅极场效应晶体管（GAAFET）相关的技术。

 

 

这些措施旨在限制先进3D打印机在敏感应用领域的使用，尤其是中国和俄罗斯等受限国家。这些管制措施的实施，与英国政府对金属3D打印机实施的新出口管制措施相一致，法国、西班牙和荷兰等盟国也采取了类似措施。

 

通过限制向中国和俄罗斯等D:1类和D:5类国家出口，BIS旨在防止先进制造技术增强战略对手的军事能力。虽然这些措施旨在加强国家安全，但也给从事国际贸易的公司带来了新的运营挑战，可能会影响全球供应链的动态。

 

9月，芝加哥市继续对格洛克公司提起诉讼，这也加剧了目前关于3D打印枪支的争论。该诉讼指控格洛克公司从销售手枪中获利，这些手枪可以使用3D打印的自动瞄准器（俗称 “格洛克开关”）轻松转换成全自动武器。这些转换器可使半自动手枪的射速，超过标准军用步枪。

 

 

3D打印枪支倡导者Matthew Larosiere批评该诉讼存在根本性缺陷，认为枪支制造商不应对第三方的改装负责。他争辩说，机枪改装者受到第二修正案的保护，并强调枪支暴力的根源在于更广泛的社会问题，而不是制造商的行为。

 

在其他方面，美国陆军对SPEE3D的冷喷增材制造技术进行了实地测试，一名毫无经验的士兵成功打印出了布雷德利战车的变速箱支架。该零件通过了严格的测试，证明了在野战条件下按需制造的可行性。SPEE3D的WarpSPEE3D打印机利用超音速空气在不发热的情况下制造致密零件，解决了军事行动中的后勤难题。

 

 

2024年10月
航空航天与先进制造
10月，Rocket Lab发布了本月最引人注目的消息之一，该实验室部署了一台90吨重的3D打印机，即美国Electroimpact公司的自动纤维铺放机，用于建造被称为“世界上最大的”碳纤维复合材料火箭结构。

 

Rocket Lab的90吨自动纤维铺放机

 

该系统高39英尺（12米），每分钟可铺设328英尺（100米）长的连续碳纤维。自动纤维铺放机加快了中子号运载火箭主要复合材料结构的生产，包括91英尺长的中间级和整流罩，将第2级穹顶的建造时间从数周缩短到一天。

 

Rocket Lab创始人兼首席执行官Peter Beck爵士强调，这项创新对于满足中子火箭明年首次发射的要求至关重要。除了“中子”火箭，该系统还被用于火箭实验室的“电子”运载火箭的面板、箱体和组件。

 

 

消费和汽车应用
麻省理工学院和代尔夫特理工大学的研究人员推出了一种开创性的3D打印工艺，称为“速度调制熨烫（SMI）”。与Bambu Lab X1-Carbon等现有的多材料系统相比，这种单材料、双喷嘴FDM技术减少了多达十倍的材料浪费。SMI方法允许任何多喷嘴3D打印机在一次打印作业中，生产出多种色调、纹理和形状的产品，而无需进行长丝清洗或线轴切换。

 

利用调速熨烫技术3D打印的阴影块

 

通过用第一个喷嘴在低温下沉积热响应长丝，并用第二个喷嘴以不同的速度“熨烫”材料，研究小组可以调节热传递，从而实现复杂的图案和触感变化。该研究的合著者之一Mustafa Doğa Doğan强调了这项技术的潜力，即利用有限的材料使3D打印对象的特性多样化。这项创新成果在计算机协会的用户界面软件和技术研讨会上发表，有望提高3D打印产品的美学和功能多样性，为更可持续、更高效的制造实践铺平道路。

 

在汽车行业，捷豹路虎继续将增材制造融入其生产流程。在一次英国增材制造会员论坛上，捷豹路虎的增材制造技术专家Luke Fox详细介绍了公司在盖顿增材制造中心使用20台工业3D打印机的情况。这些打印机主要采用聚合物粉末床熔融技术，能够高效地生产功能原型和定制部件。

 

位于盖顿的捷豹路虎增材制造中心

 

展望未来，捷豹路虎计划扩大金属3D打印能力，探索粘合剂喷射和金属注射成型等技术，以支持更大批量的制造应用。这一战略重点，与公司此前公布的在2039年前实现供应链净零排放的承诺相一致，利用增材制造技术减少浪费并提高生产效率。

 

 

环境创新和医疗进步
10月，增材制造在环境可持续性方面也取得了重大进展。巴斯大学的研究人员开发出了注入陶瓷的3D打印晶格结构，能够在三小时内从水中去除多达75%的全氟辛酸。这些陶瓷单体是通过VormVrij Lutum 5挤压式粘土3D打印机和氧化铟注入墨水制作而成，采用圆柱形支架设计，最大限度地扩大了表面积，增强了化学吸收能力。

 

巴斯大学化学工程系副研究员Liana Zoumpouli博士强调了这种方法的高效性：我们可以在不使用大量能源的情况下从水中去除这些化学物质。通过热解再生单片的能力延长了其生命周期，在多次循环中实现了更高的吸收率。这项创新为解决PFAS污染问题的水处理设施提供了一种可扩展的节能解决方案，与确保安全清洁供水的全球努力不谋而合。

 

3D打印陶瓷单体

 

在医疗领域，Frontier Bio公司宣布在通过生物打印技术开发实验室生长的肺组织方面取得了重大进展。通过将增材制造与干细胞的天然自组织特性相结合，Frontier Bio公司创造出了复制支气管和肺泡囊等关键部件的功能性肺结构。这些生物打印组织展示了肺部的基本功能，包括粘液分泌和纤毛跳动，为研究慢性阻塞性肺病、肺纤维化和COVID-19等呼吸系统疾病提供了更精确的模型。

 

前沿生物公司转化研究主管Victoria-Elisabeth Gruber表示：我们迫切需要更精确的肺组织模型，以便比现有方法更有效地测试新疗法。这项研发不仅有望加强药物测试，减少对动物模型的依赖，而且还具有未来器官移植应用的潜力，可满足慢性呼吸系统疾病患者的关键需求。

 

从3D生物打印干细胞（左图）到自主成熟并分支成肺泡气囊（中图和右图），展示了4D生物打印的能力

 

行业投资与财务动态
在全球范围内，Nano Dimension公司接近完成对Desktop Metal公司的高调收购，获得了超过96%的股东批准。截至10月底，这项价值1.83亿美元的交易仍在等待监管部门的批准，但这表明增材制造领域正在掀起一股整合浪潮。

 

Nano Dimension公司还宣布了以1.15亿美元收购Markforged公司的计划，旨在将从电子到金属的多种3D打印技术合并到一个更大的企业集团中。一些Desktop Metal投资者对此表示担忧，因为该公司股价曾高达20美元，但后来大幅下跌。不过，首席执行官Ric Fulop认为，合并是稳定财务状况和推进Desktop Metal技术发展的最佳途径，其中包括单程喷射和其他金属3D打印产品。