總結(jié)篇：回顧2021年的3D打印行業(yè)趨勢(shì)

轉(zhuǎn)眼已是歲末，又是一年倏忽而逝。在增材制造領(lǐng)域，2021年無疑是有趣的一年，其中最重要的原因是當(dāng)涉及到正在進(jìn)行的全球大流行疫情時(shí)，我們開始看到了隧道盡頭的曙光。這一年，活動(dòng)開始回歸，并取得了巨大的成功。在今年的Formnext展會(huì)上，有來自75個(gè)國家的17859名與會(huì)者，以及來自36個(gè)國家的600多家參展商。

然而，與此同時(shí)，我們也看到了COVID-19對(duì)行業(yè)的真正影響。例如，在《2021年Wohlers報(bào)告》中顯示，盡管該行業(yè)甚至比2020年仍有增長，但明顯低于前幾年，為7.5%，而平均為27.4%。此外，關(guān)于3D打印機(jī)出貨量增長的調(diào)查顯示，雖然它已經(jīng)增加，特別是工業(yè)3D打印機(jī)，但2021年的銷售甚至比2019年還滯后，盡管它們比去年有所恢復(fù)。

這是可以理解的，因?yàn)?D打印所服務(wù)的許多垂直行業(yè)也受到了大流行病的影響。航天領(lǐng)域，特別是商業(yè)航空受到重創(chuàng)是可以理解的，因?yàn)楹娇章眯斜魂P(guān)閉了。這反過來又對(duì)金屬增材制造市場產(chǎn)生了影響，它比聚合物受到的沖擊更大。今年，隨著旅行的恢復(fù)，這些行業(yè)已經(jīng)開始復(fù)蘇，金屬增材制造也是如此。盡管正如我們將看到的那樣，它開始采取稍微不同的形式。但2021年的3D打印趨勢(shì)究竟是什么？增材制造又是如何變化（或保持不變）的？我們決定仔細(xì)研究一下定義2021年行業(yè)的一些趨勢(shì)，包括隨著整合和公司上市而逐漸成熟的商業(yè)環(huán)境，更多關(guān)注可持續(xù)發(fā)展，增加非聚合物材料的FDM解決方案，以及建筑業(yè)3D打印市場的增長。

△3D打印行業(yè)展會(huì)的回歸標(biāo)志著恢復(fù)正常的開始（圖片來源：3Dnatives）。

增材制造的商業(yè)環(huán)境更加成熟

整個(gè)2021年，一個(gè)明顯的趨勢(shì)是3D打印制造商的整合以及更多的公司上市。與技術(shù)的日益工業(yè)化相對(duì)應(yīng)的是，今年增材制造領(lǐng)域的業(yè)務(wù)無疑是在蓬勃發(fā)展的。最顯著的例子可能是Desktop Metal，他們從幾年前的初創(chuàng)公司變成了今天增材制造市場上的主要參與者之一。從2月份開始，他們收購了領(lǐng)先的DLP 3D打印技術(shù)公司EnvisionTEC，顯示了他們進(jìn)軍聚合物市場和金屬市場的決心。他們?cè)谶@一年里繼續(xù)進(jìn)行收購，包括7月的Aerosint，表明他們也打算進(jìn)入多材料市場，因?yàn)锳erosint的粉末床融合技術(shù)是為了以合理的成本和最小的材料浪費(fèi)提供多材料工藝。他們?cè)?月宣布了一項(xiàng)令人驚訝的消息，他們達(dá)成了一項(xiàng)最終協(xié)議，收購他們的競爭對(duì)手，市場上占據(jù)領(lǐng)先地位的粘合劑噴射3D打印機(jī)制造商ExOne。

不過，Desktop Metal并不是唯一有大動(dòng)作的公司。在這一年中，還有其他重大的收購，如Protolabs在年初以2.8億美元的交易收購了3D Hubs，Materialise在11月以3350萬美元的交易收購了Link3D。此外，我們看到多家公司宣布他們打算上市，包括VELO3D、Markforged、Xometry、Shapeways和Essentium等。從諸多企業(yè)并購的高潮可以窺見，增材制造市場似乎更加成熟，因?yàn)樗�意味著初�?chuàng)公司要慢慢開始轉(zhuǎn)變成具有更多大規(guī)模生產(chǎn)的大公司了。

△Aidro是通過金屬增材制造（AM）批量生產(chǎn)下一代液壓和流體動(dòng)力系統(tǒng)的先驅(qū)，是今年被Desktop Metal收購的公司之一（圖片來源：Business Wire)

增材市場還受到投資的推動(dòng)，根據(jù)報(bào)告，這些投資已經(jīng)開始得到回報(bào)。在Essentium今年早些時(shí)候的調(diào)查中，首席執(zhí)行官Blake Teipel注意到了這種增長，他說："制造公司終于破解了AM的密碼，實(shí)現(xiàn)了數(shù)十萬個(gè)零件的全面生產(chǎn)，而且不會(huì)有回頭路。在努力超越同行的公司的執(zhí)行戰(zhàn)略中，AM投資是否值得成為核心特征，已經(jīng)沒有任何疑問"。而在2021年，重大的投資肯定會(huì)被展示出來。后處理解決方案制造商DyeMansion為生產(chǎn)成品零件籌集了1400萬美元，而ICON在B輪融資中籌集了2.07億美元，F(xiàn)abric8Labs在A輪融資中籌集了1930萬美元，還有許多其他公司和初創(chuàng)企業(yè)�？�2022年商業(yè)環(huán)境如何繼續(xù)成熟和發(fā)展將是有趣的，但我們肯定期望在這富有成效的一年之后會(huì)有大的進(jìn)展。

2021年3D打印的可持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)不斷增強(qiáng)

2021年，3D打印也反映了世界上更大的趨勢(shì)。例如，隨著氣候危機(jī)的不斷顯現(xiàn)，我們比以往任何時(shí)候都更多地看到公司和政府正在尋求轉(zhuǎn)向更環(huán)保的解決方案。美國國家航空航天局（NASA）指出，過去七年間是有記錄以來最溫暖的一段時(shí)間，根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC），在未來20年內(nèi)，氣溫可能會(huì)上升1.5攝氏度。由于AM技術(shù)與更傳統(tǒng)的制造方法相比能夠限制材料的浪費(fèi)，因此它一直是這一行動(dòng)的前沿技術(shù)之一。當(dāng)然，今年，可持續(xù)性似乎是AM界許多人的想法。

今年，我們看到可持續(xù)發(fā)展在AM領(lǐng)域的突出地位的一種方式是AMGTA的存在增加。AMGTA，即增材制造綠色貿(mào)易協(xié)會(huì)，是一個(gè)全球性的貿(mào)易組織，旨在促進(jìn)增材制造的環(huán)境效益。目前已經(jīng)有38家公司，包括Stratasys、ExOne、EOS、BASF、Siemens、3D Systems、GE Additive等，都屬于該組織。在今年的Formnext展會(huì)上，他們也走在最前面，他們?cè)谝恍��?huì)議上發(fā)言，宣傳他們的信息，即為了使增材制造確立為一種可持續(xù)的制造方法，需要少說多做，采取具體行動(dòng)。值得注意的是，呼吁企業(yè)解決整個(gè)增材制造價(jià)值鏈上的薄弱環(huán)節(jié)，以確定環(huán)境方面的缺陷。AMGTA的執(zhí)行董事Sherry Handle在我們最近關(guān)于可持續(xù)性和增材制造的文章中說："我們的任務(wù)現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入第三年，我們現(xiàn)在有了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)來推進(jìn)未竟的事業(yè)。在2023年及以后，我們計(jì)劃繼續(xù)投資于戰(zhàn)略上嚴(yán)格的增材制造可持續(xù)性研究項(xiàng)目，并與會(huì)員合作，通過倡導(dǎo)增材制造行業(yè)的可持續(xù)性，使AMGTA成為行業(yè)的關(guān)鍵"。

△增材制造綠色貿(mào)易協(xié)會(huì)

另一方面，AM原材料方面的革新似乎正在到來。今年，在打印原材料材料方面有許多進(jìn)步，變得更具有可持續(xù)性，這其中涌現(xiàn)出大量的案例。一些制造商已經(jīng)轉(zhuǎn)向用廢物或其他可回收材料制造材料，作為實(shí)現(xiàn)更多循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一種方式。例如，Covestro公司推出了一種用消費(fèi)后PET廢料制成的新的PET三維打印材料，Sindoh公司制造了一種完全由回收材料制成的粉末，Recreus公司公布了其100%回收的TPU長絲。還有一些項(xiàng)目設(shè)計(jì)的材料本身也更加生態(tài)友好。來自Materialise的NonOilen被設(shè)計(jì)為第一個(gè)100%可生物降解的3D打印長絲，完全由生物基聚合物制成。Polymaker的PolyTerra是兩者的混合體，它將有機(jī)礦物質(zhì)與聚乳酸結(jié)合在一起，從而大大減少了長絲中的塑料含量。

我們還看到了新的研究，強(qiáng)調(diào)了可持續(xù)發(fā)展項(xiàng)目中AM的創(chuàng)新性。其中一個(gè)案例是，美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室致力于提高3D打印風(fēng)輪機(jī)葉片的可回收性，從而更多的走向循環(huán)經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也投資于更環(huán)保的能源項(xiàng)目�；蛘咴诹硪粋�(gè)案例中，福特公司今年宣布他們將與惠普公司合作，使用回收的3D打印材料打印汽車零件，這個(gè)項(xiàng)目特別引人注目，因?yàn)樗�使用了回收的粉末而不是長絲。福特技術(shù)研究員Debbie Mielewski在宣布會(huì)上評(píng)論說："許多公司都在為3D打印技術(shù)找到很好的用途，但是，惠普為很可能會(huì)率先為那些填埋的廢粉找到高價(jià)值的應(yīng)用，并將其轉(zhuǎn)化為功能性和耐用的汽車零件"。此外，Aectual公司用回收的塑料制作了3D打印的植物，在另一個(gè)項(xiàng)目中，用回收的塑料制作了3D打印的梁，以取代鋼筋混凝土，甚至還有更多的項(xiàng)目。

為非聚合物部件推出的擠壓項(xiàng)目

我們?cè)?021年看到的其他趨勢(shì)之一是3D打印的持續(xù)平民化，特別是在涉及非聚合物材料時(shí)。在這一點(diǎn)上，制造商們對(duì)陶瓷和金屬等材料的擠壓項(xiàng)目（FDM）越來越重視。金屬和陶瓷都是AM領(lǐng)域令人垂涎的材料，因?yàn)樗鼈兛梢杂糜诓考�，包括最終使用，在許多重要的領(lǐng)域，如航空航天和醫(yī)療。然而，能用這些材料進(jìn)行打印的機(jī)器往往對(duì)許多人來說過于昂貴，而且入門級(jí)的選擇也很有限。現(xiàn)在，隨著可以打印金屬和陶瓷的臺(tái)式FDM打印機(jī)的增加，這項(xiàng)技術(shù)正變得越來越容易獲得，因?yàn)樗�比更�?fù)雜的激光機(jī)更便宜，而且往往更容易使用。

而AM市場已經(jīng)注意到了這種對(duì)金屬長絲打印機(jī)的呼吁。當(dāng)然，該領(lǐng)域最大的公司之一是Desktop Metal，如上文所述，該公司在今年取得了巨大的發(fā)展。但他們并不是唯一的公司。今年，我們看到許多公司以幾種不同的方式發(fā)布了自己的金屬FDM解決方案。首先是著名的聚合物FDM制造商，包括BCN3D、Ultimaker和Makerbot，為他們的打印機(jī)發(fā)布了金屬長絲，并配有專門的噴嘴和其他部件。這些方案將允許用戶只需添加到他們現(xiàn)有的聚合物機(jī)器上，降低成本，同時(shí)為用戶提供一個(gè)低成本的3D打印金屬選擇。

△2021年，我們看到了一種趨勢(shì)，即為非聚合物材料提供更多的桌面FDM解決方案。在這里，你可以看到Markforged的金屬X解決方案（圖片來源：Markforged）

此外，完整的解決方案也正在發(fā)布，Raise3D和3DGence都宣布他們將在2022年推出FDM金屬打印機(jī)。在討論他們推出ELEMENT系列的決定時(shí)，3DGence的首席執(zhí)行官Sebastian Sczasny闡述道："在過去的兩年里，金屬FFF技術(shù)作為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的進(jìn)入金屬零件原型設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的方式取得了重大進(jìn)展�？梢源蛴￠_放市場的金屬絲的桌面系統(tǒng)的數(shù)量已經(jīng)增加，盡管有Covid-19帶來的經(jīng)濟(jì)影響，但目前的主要工業(yè)企業(yè)正在經(jīng)歷持續(xù)增長。" 陶瓷3D打印機(jī)也在繼續(xù)普及，包括來自Nanoe的選擇。此外，隨著金屬和陶瓷3D打印的不斷普及，這些FDM解決方案似乎確實(shí)可以幫助進(jìn)一步將增材制造推廣到更多的行業(yè)和因素。這是一種成本較低、更容易使用的技術(shù)介紹方式，特別是對(duì)完全的3D打印初學(xué)者來說。在未來的一年里，看看這些陶瓷和金屬擠壓解決方案的反應(yīng)，以及看看是否有更多的機(jī)器進(jìn)入市場，將是非常有趣的。

2021年，建筑3D打印的發(fā)展比以往更加迅猛

將3D打印用于建筑并不是一個(gè)新的想法。今年的新鮮事是有多少不同的項(xiàng)目最終實(shí)現(xiàn)。這不再是一個(gè)想法，目前在歐洲和北美等多個(gè)大洲都有3D打印的房屋。僅是3D初創(chuàng)公司ICON一家，今年就在德克薩斯州宣布了多個(gè)房屋項(xiàng)目。自2018年3月他們的第一個(gè)打印房屋以來，至今為止他們已經(jīng)設(shè)計(jì)了不少于20個(gè)建筑。

2021年，房屋建筑3D打印也不僅是ICON一家大放異彩。3D打印也被視為一種潛在的善的力量，作為解決人道主義問題的一種方式，特別是與住房危機(jī)有關(guān)的問題。人類棲息地組織已經(jīng)開始在亞利桑那州建造一個(gè)3D打印的三室兩廳的獨(dú)棟別墅，以幫助解決該州的住房危機(jī)。COBOD還被用來在印度、德國、佛羅里達(dá)等地打印房屋。與14trees一起，他們的打印機(jī)還被用于非洲的一所學(xué)校，目前正在迎接學(xué)生。除此之外，越來越多的公司正在公布3D打印社區(qū)的計(jì)劃，特別是低成本住房。3月份的一個(gè)例子是特溫特增材制造公司（TAM）和世界住房公司在加拿大的3D打印村計(jì)劃，他們希望能結(jié)束社區(qū)內(nèi)居民無家可歸的現(xiàn)狀。最后，WASP的TECLA項(xiàng)目在今年完成，通過他們的混凝土3D打印住宅向我們展示了真正可持續(xù)住房的發(fā)展方向。

△WASP新完成的TECLA是我們2021年3D打印趨勢(shì)的一部分：建筑和可持續(xù)性（圖片來源：WASP）

除了這些項(xiàng)目，今年是我們真正看到3D打印房屋走向商業(yè)化的一年。2月，SQ4D在長島以299,999美元的價(jià)格將第一座3D打印房屋投放市場。還有在德國落成的第一座3D打印房屋，也是使用BOD 2打印機(jī)制造的。TAM著名的Fibonacci House也正式成為第一個(gè)在Airbnb上掛牌的3打印房屋，使其對(duì)那些想在這個(gè)獨(dú)特的房子里預(yù)訂一晚的旅行者和3D打印愛好者開放。在2022年，我們期望看到更多的3D打印房屋和更多的創(chuàng)新項(xiàng)目的完成，這些公司正在引領(lǐng)建筑領(lǐng)域的增材制造。

2021年即將過去，我們見證了3D打印行業(yè)巨變的一年。這其間充滿了變數(shù)，也充滿了機(jī)遇，期待2022年3D打印會(huì)給我們帶來更多的驚喜，南極熊約你一同見證。