从Formnext 2022展会看增材制造行业十大趋势

据Formnext主办方统计，今年11月举办的展会吸引了802家参展商（2021年为606家）和29581名与会者（2021年的观众人数不足18000人），展位面积达51148平方米。这场致力于工业3D打印发展的领先贸易展览会，恢复到了疫情前的规模和能量。在今年的展会现场，观众看到了更多的陶瓷打印，更少的支撑结构以及在新波长的应用，这些都是Formnext 2022展会呈现的亮点。

Formnext 2022展会现场

趋势一：陶瓷的扩展范围

陶瓷打印的范围扩展是今年展会的最大亮点之一。其中，有不少参展商展示了陶瓷打印技术方面的进步或解决方案，让观众印象深刻。业界通常倾向认为制造零件主要是金属或聚合物，而陶瓷是一种更专业的材料，因为金属和聚合物是传统制造工艺最容易使用的材料类型。但增材制造改变了这一点，3D打印、聚合物、金属和陶瓷都是实用的。这意味着陶瓷的宝贵材料特性变得更容易获得。

在Lithoz基于光聚合物的平台上进行3D打印

Lithoz是一家3D打印服务供应商，其陶瓷打印技术适用于各种工程陶瓷材料的医疗植入物。Lithoz表示，3D打印是大规模生产具有挑战性陶瓷部件的一种经济高效的方法。

趋势二：无人化工厂

今年展会的另一个主题是对自动化的预感，让增材制造供应商可以看到未来：批量生产是当今的应用；他们知道，明天他们将被要求通过与无人值守的部件装载和卸载相结合来保持生产。

Stratasys展示了一条无人值守的生产线，该生产线使用机器人卸载DLP机器并将零件推进自动化后处理

Stratasys可能是展会上最突出的例子。展厅上一条无人值守的增材制造生产线有一个机器人，负责6台不同的Origin光聚合物3D打印机，零件由机器人通过输送系统进行后处理。

3D Systems对其机器平台的重新设计重新调整了机械结构，以确保机器的一侧可以为机器人打开和清洁

3D Systems展示了其机器的框架和结构的重新设计。一个巨大的变化是机器的机械装置被移到了一边，这样机器的后部就可以被机器人打开。

趋势三：欧洲和北美市场的区别

通过下面两个例子可以反映出欧洲和北美市场用户对于增材制造的不同态度。DMG MORI的一位负责人表示，他成功地将一个美国用例引入了该公司涉及铜的多材料3D打印展览。该公司在此次展览中展示了一个航天器部件。商业航天工业是美国增材制造行业发展的重要推动力。这种多材料技术在欧洲的应用更多的是模具组件。图片展出的是一个利用铜进行导热的3D打印模具组件，但打印设备中的航天器组带有鲜明的北美属性。

这种结合了铜合金CuNiSiCr和因科镍合金625的火箭喷管展示了一种以航天器为中心的部件，在北美AM应用中更为普遍

一位致力于在欧洲建立公司销售组织的Velo3D领导者描述了他认为美国和欧洲客户之间的差异。美国用户更有可能从传统生产中获得增材制造，并将这种新技术与传统工艺进行比较；而欧洲用户更有可能根据过去的一些增材制造经验，考虑实施运用该项技术的可能性，无论是有利还是不利。这样的差异是市场成熟的标志。不同的大陆文化在应用制造技术的方式上总是不同的。

趋势四：成功的平台扩展

增材制造设备希望变得更大。这是因为尺寸的增加同时带来了两个重要的机会：以前无法在平台上制造的大部件以及平台已经成功制造的更大数量的部件。如果一个3D打印平台能够工作并且找到了忠实用户，那么它很可能需要扩大规模。无论如何这并不是一个新的发展，但在今年展会上出现了新的例子。

Arburg的Freeformer 750-3X是颗粒进料聚合物AM平台的显著更大版本

Arburg推出了Freeformer 750-3X，这是一种颗粒进料聚合物3D打印系统的放大版。该机器的构建腔室比之前的大型Freeformer机器大2.5倍。Photocentric则推出了Liquid Crystal Titan，这是一款光聚合物3D打印机，构建体积为700mm×395mm×1200mm。对于该机器中的大型零件，Photocentric提供了将零件模型中不必要的厚区域转换为格子的软件，以节省材料并防止变形。

趋势五：老牌企业加入游戏

在今年的展会上，那些在其他制造领域拥有良好声誉的公司也开始加入了游戏行列，这些公司都不约而同地展示了增材制造的产品。也许最突出的例子就是尼康，它现在表示打算扩展成为增材制造技术的关键供应商。今年早些时候，该公司推出了一种金属增材制造系统，并宣布投资混合制造技术，随后该公司在刚刚收购激光粉末床融合技术提供商SLM Solutions后，首次亮相Formnext展会现场。

该零件在该板材上进行3D打印和加工，其尺寸为DMG MORI LPBF机器中构建板材面积的四分之一

DMG MORI多年来一直在使用增材制造技术。但今年展会上的一项展品涉及使用了两种机床共用的夹紧系统将零件从LPBF无缝转移到CNC加工。夹持接口是为增材制造开发的，设计时考虑到了密封粉末等因素。该产品是公司与一家在机械加工领域成立的公司Schunk联合开发的。

趋势六：波长显示方向

在增材制造的各种形式中，制造固体部件的大部分工作归结为使用光将能量传输到材料中。近年来出现的3D打印铜就是一个例子，现有的红光激光器对铜的加工效果并不理想，但蓝光和绿光激光器可以让更多的能量吸收到铜中，并且使用该波长范围的激光器在成本和工业可靠性方面都有所提高。在今年的展会上，聚合物增材制造（特别是DLP）的最佳光波长的潜在效用很明显。

精密度还是速度？Axtra3D的新系统将两者结合在一起。立体光刻实现了精细的细节，而DLP生成了表单的大部分

Axtra3D引入了一种机器，该机器结合了两种不同的光聚合物工艺，DLP和立体光刻，以在同一构建中实现前者的速度和后者的精度。在新系统中，DLP快速固化每一层的面积，而立体光刻确保了每一层轮廓和细节的精度。这里的关键是波长控制。进行立体光刻的激光必须与到达零件边缘的DLP同步，以确保能量输入在每一层都是连续的，因此两种不同的3D打印方法在成品零件的性能或一致性方面没有差异。

趋势七：无支撑结构的实现

增材制造系统和技术以及知识的进步正在扩大避免或最小化支持结构的选项范围，以及它们所带来的额外后处理工作。展会上，EOS展示了Autodesk软件插件的预览，该插件允许控制EOS机器上制作3D打印零件的支持。在某些情况下，控制零件外伸特征区域中的构建参数可以取代支撑结构，从而可以有效打印零件特征，而无需任何支撑来固定特征。EOS展台上显示的各种低支持部件或无支持部件都具备这种能力。

前景中的组件版本说明了EOS软件导致的构建设计变更，EOS软件试图通过调整激光参数来实现无支撑

弗劳恩霍夫研究所和Metrom展示了一种用于沉积式聚合物3D打印的平行运动机器。机器的五轴工作台运动允许零件在任何时刻都以正确的角度定向，因此可能不需要重力支撑。使用平行运动平台实现这一点，可以允许精确快速地执行五轴运动。

趋势八：3D打印加速铸造

增材制造为许多零件提供了铸造的替代方案，提供了一种无需借助工具或金属铸造就可获得接近净形状的金属部件的方法。但另一个有希望的途径是重新考虑铸造，将增材制造纳入工艺。

铸造实验室流程涉及3D打印陶瓷模具。金属以固体块的形式放入模具中，就像在槽中放入一枚大硬币

Foundry Lab展示了一个有趣的例子。该公司的数字金属铸造工艺开始使用粘合剂喷射3D打印批量生产陶瓷模具。微波炉烧结这些模具。然后每个模具都不是通过浇注液态金属（典型的铸造）来填充，而是通过在内部放置金属块来填充。然后，模具返回到同一个微波炉中，其中陶瓷聚焦微波的能量以熔化块料并形成最终铸件。其结果是依靠3D打印进行铸造，无需传统铸造，也无需处理熔融金属。

趋势九：可部署性机会

在与参展商的对话中，一个反复出现的主题是，军方希望将制造业带入现场或更接近使用点的愿望在多大程度上创造了新的机会。增材制造是一种明显独立的、因此可部署的制造选项。因此，军事后勤界的这一目标是找到增材制造的方法是有意义的。

Rapidia的金属膏3D打印工艺提供了一种快速且相对简单的方法，可以在现场获得金属替换零件

在今年的展会上，Rapidia回归了。与ExOne签订的分销协议给人留下了一种印象，即它受到了ExOne去年被Desktop Metal收购的影响，但这家初创公司始终保持独立。该公司看到了用于运输打印机的军事用途的潜在商机。Rapidia涉及金属膏的3D打印方法，为获得少量小金属零件提供了一种特别简单的方法。

趋势十：提高DED的复杂性

定向能量沉积（DED）可能是起步最早的金属增材制造技术，而且似乎也是最简单的技术。它包括分层沉积金属和焊接建造。但DED赢得了更大的能力和控制权，一些企业在展会现场展示了示例。

这一实心DED部件是欧洲最大的3D打印压力容器

德国初创公司Pontion展示了其高速DED系统，该系统依靠一个平行运动平台来移动沉积头下方的工作台。平行运动第二次出现在本文中并非偶然。加法并不是一个受力限制的过程，因此有机会通过更快的移动来提高效率。与更传统的机器运动系统相比，平行运动系统允许在更大的加速度下进行精确运动。