2020，3D打印行业的技术革新【国外篇】-aau3d打印

以铜为鉴,可以正衣冠;

以人为鉴,可以明得失;

以史为鉴,可以知兴替；

……

以国外3D打印行业为鉴,可以晓国内3D打印行业不足；

继上周aau发布《2020，国内3D打印行业的这些技术革新，你造吗？》以来，引发了网友激烈的讨论，其中不乏肯定之声。但众所周知，我国3D打印行业较于国外起步晚，在硬件、软件、材料等领域则稍显落后，因此，国人需牢记国内外3D打印行业之间的差距，以新的研发成果来缩短距离。2020年，国内3D打印成绩固然不错，但国外3D打印行业亦不落人后。下面，aau小编就为大家盘点下2020年国外3D打印行业在硬件、软件、材料领域的创新。

3D打印硬件市场创新

Stratasys

谈及国外3D打印硬件市场的创新，就不得不提蜚声海内外的知名3D打印机制造商Stratasys。在2020年，Stratasys发布的新产品中最值得一提的当属全彩色3D打印机Polyjet J826和J55。作为一款定位中端的全彩色3D打印机，Polyjet J826的价格大约是其他J8系列打印机的一半，价格约为17万欧元，这是它的一大优势。此外，该设备的亮点还在于它们能够产生经过PANTONE验证的色彩。将J826用作设计周期的一部分，可以快速将原型变为现实，以实现设计人员的确切意图。该设备是消费品、电子、汽车和教育等各个领域中具有中等建模需求量的企业的最佳选择。而J55作为一款办公型全彩3D打印机，其时刻处于“准备打印”模式，可以在不间断的情况下实现各种创意。且能无缝融入工作室、办公室和教室的工作空间，并且提供了市场上最好的打印面积/打印托盘比，一次打印最大数量可达1,174平方厘米。此外，J55采用旋转式打印平台，具有出色的表面光洁度和打印质量，拥有多材料功能以及可用于工业和机械设计的材料配置，可以保证非常稳定、一致的性能，是紧凑型全彩3D打印机的不二之选。

Stratasys于2020年发布全彩色3D打印机Polyjet J826（左）和J55（右）

3D System

作为闻名国内外的老牌3D打印机制造商，3D System在2020年推出了一种用于金属数字工厂的解决方案：DMP Factory 500，其可提供一系列专为 24/7 全天候生产金属增材部件而设计的功能特定生产模块，且同时兼具增材制造和减材制造功能。其中，打印机模块 (PTM) 可打印大批量无缝金属部件，而可移除打印模块 (RPM) 和粉末管理模块 (PMM) 则可执行生产流程。集成的减材制造模块为连续生产提供支持工艺。结合一流的增材制造材料和管理及自动化软件，DMP Factory 500还能够随制造商需求的增加而成长为金属数字工厂。此外，作为工业革命的颠覆性创新，DMP Factory 500 可以在打印完一批 300 个喷嘴之后立即开始打印另一种完全不同的产品：无停机时间、无需重新开模。连续生产加上能够匹配各个项目所需的模块数量和类型，可最大限度减少手动操作，降低运营成本。

（3D System于2020年发布的DMP Factory 500 金属3D打印机）

ExOne

在工业级领域，粘合剂喷射3D打印机制造商ExOne在2020年仅推出了一款金属3D打印机：InnoventPro。作为一款入门级粘合剂喷射增材制造系统，InnoventPro提供了两种新的尺寸选择：一个三升和一个五升的构建区域，打印速度可以达到700cc/小时。更新后的系统是为学术界、研究人员和一系列制造商设计的，将使用户能够快速、经济、可持续地生产金属部件。此外，新机最大亮点在于ExOne在2018年首次获得专利的喷墨打印纳米颗粒悬浮液已获准在InnoventPro中进行商业部署，此据将打开粘结剂喷射的新大门。

（ExOne于2020年推出的InnoventPro 金属3D打印机）

EOS

EOS作为工业级领域的出色代表，其北美公司在2020年发布了售价为499,000美元的新型INTEGRA P 450 3D打印机。作为适用于制造各种应用组件的设备，P450能够承受高达300°C的温度，从而可以对各种聚合物进行3D打印。它的8个独立控制的石英加热区可实现更一致的零件生产，并有效利用420x420x500mm的构建体积。打印机改进的处理腔提高了热均匀性，以确保生产级的机械性能。集成在系统中的热像仪可对零件床进行实时热分析，从而实现出色的现场质量控制。

（EOS北美公司在2020年发布新型INTEGRA P 450 3D打印机）

voxeljet

2020年，工业级3D打印设备与服务供应商voxeljet发布了比普通SLS快100倍的新一代聚合物（尼龙）高速烧结3D打印机VX1000 HSS。该设备可以与HP的MultiJet Fusion (MJF)相媲美，可以生产与注塑成型相当的且具有良好机械性能的塑料零件。而且其关键优势在于该技术的速度和可扩展性，采用开放式材料系统，支持尼龙、TPU和PP等材料，并且无需支撑结构。是专为连续工业生产而设计，自动化程度高，生产率高，且有望替代传统塑料注塑成型方案。

　（voxeljet在2020年发布新一代聚合物（尼龙）高速烧结3D打印机：VX1000 HSS）

Formlabs

在光固化领域，Formlabs可谓全球知名。该公司在2020年推出了适用于医疗和牙科领域的新系统：Form 3BL。其能够在一个构建平台上构造人类比例的解剖模型，且“平衡了生产量、质量和可靠性”的需求，并允许医疗保健提供者在紧迫的时间内打印出生物相容、高质量、定制的手术指南。除此之外，该设备还具有33.5×20×30厘米的构建体积；端到端系统，无需干预即可实现不间断吞吐量；直观的工作流程，具有自动树脂分配，简单的打印准备软件和易于使用的界面；可以使用包括生物相容性品种等所有Formlabs的材料，从而确保了强大而稳定的供应链。

（Formlabs在2020年发布的Form 3BL 3D打印机）

生物、建筑领域创新

除了上述所提到的硬件创新之外，在建筑、生物等小众领域，也有新设备的推出。如总部位于奥斯汀的建筑技术公司ICON在2020年发布了其新型“Vulcan II”3D打印机。该打印机专门设计用于更快、更经济地生产弹性单层建筑，并具有更多设计自由度，且可以以一半的成本快速打印2000平方英尺的房屋。此外，在生物领域，多伦多大学(UoT)和森尼布鲁克健康科学中心的研究人员开发了一种“手持式3D打印机”，该设备能够生物3D打印可以治愈伤口的新型皮肤。不仅如此，FabRx在2020年发布了M3DIMAKER，这是一台用于制造个性化药品的药品3D打印机。从设计上来看，M3DIMAKER系统具有交替喷嘴，可以使用FDM技术和直接粉末挤出技术来制造药丸。此外，多功能打印机通过使用数据矩阵读取器和指纹访问控制来确保安全性、可靠性。

Vulcan II 3D打印机（左）；手持式3D打印机（右上）；M3DIMAKER 药品3D打印机（右下）

3D打印材料市场的创新

3D System

2020年，国外3D打印材料市场的创新丝毫不逊于硬件市场的创新，如3D System于去年6月发布了专为其Figure 4 和立体光固化成型技术 (SLA) 打印技术而设计的五款新材料，即 Figure 4® RUBBER-65A BLK、Accura® FidelityTM、Accura Bond、Accura Patch 和 Figure 4 JEWEL MASTER GRY。新型的Figure 4 RUBBER-65A BLK材料是一种中等强度的弹性体，具有高断裂伸长率，具有良好的弹性和耐久性。Accura® FidelityTM材料是一种低粘度、不含锑的SLA树脂，可用于浇注各种可铸造金属（包括钛和铝合金）。Accura Patch和Accura Bond是两种可UV固化的后处理材料，Accura Patch是一种高粘度材料，用于在后处理过程中填补QuickCast模型的排水孔，而Accura Bond是用来将各种打印模型连接成一个大的模型。Figure 4 JEWEL MASTER GRY由于其高热变形温度，以及可兼容一系列的有机硅材料，因此，是一种适用于大批量珠宝硅胶模具和原型/贴身模型的母版材料。

（3D System发布专为Figure 4 设计的五款3D打印新材料）

EOS

EOS作为金属3D打印机和3D打印材料制造商，在2020年发布了8种新的金属粉末（七种新的CORE产品和一种PREMIUM），可用于其M 290、M 300-4和M 400-4 3D打印系统。加入PREMIUM产品系列的是EOS ToolSteel 1.2709，这是一种超高强度和高硬度马氏体时效钢，非常适合要求苛刻的成型应用。在CORE级别上，AlSi10Mg、Ti64 5 & 23级则是用于 M 290的新产品。EOS M 300-4则使用EOS NickelAlloy IN718和EOS MaragingSteel MS1。而EOS M 400-4使用两种新的更快的EOS Titanium Ti64 5级和EOS Titanium Ti64 23级CORE工艺。

（EOS在2020年发布八种新型金属3D打印粉末材料）

巴斯夫

作为材料领域的知名代表，巴斯夫在2020年推出了四款由可再生蓖麻油制成的Nylon PA11 3D打印粉末材料。这种生物塑料具有良好的耐化学性、断裂伸长率和耐用性。其中分别为选择性激光烧结（SLS）和惠普的多射流熔融（MJF）技术开发的Ultrasint PA11和PA11具有高延展性和冲击强度，以及承受高机械负荷和应力的能力。不仅如此，Ultrasint PA11 ESD具有静电放电特性和良好的机械和热特性，使其能够用于电子行业的许多应用中，并具有“增加安全流程”的功能。此外，作为碳纤维增强材料，Ultrasint PA11 CF是3D打印行业最强大的材料产品之一，可在满足高韧性的同时，降低整体的抗冲击性能。

（巴斯夫在2020年推出四款新型3D打印材料）

惠普

作为全球知名的3D打印企业，惠普在2020年为其MJF系统发布了聚丙烯(PP)材料。该材料是目前惠普产品组合中最便宜的材料，是一种用途非常广泛的散装聚合物，也是市场上应用最广、最受欢迎的聚合物之一。PP是一种坚韧、柔软和灵活的聚合物，具有优异的耐化学性、良好的抗疲劳性，并且不存在困扰许多3D打印材料(如PA和PLA)的相关水分问题。此外，该材料还具有良好的耐磨性和耐候性，它还易于消毒，具有良好的阻隔性能，拥有广阔的应用领域。

（惠普在2020年发布的聚丙烯(PP)材料）

Hexcel作为全球知名的先进复合材料公司，其在2020年推出了一种用于增材制造的基于PEKK的导电热塑性碳纤维复合材料。该材料已被设计用于选择性激光烧结（SLS）技术，可满足商业航空航天、国防和军事工业的需求。并且新材料在显著降低重量和成本的同时，还提供了无限的设计灵活性。

（Hexcel在2020年发布的基于PEKK的电磁3D打印材料）

Formlabs

在光敏树脂领域，SLA 3D打印机制造商Formlabs在2020年发布了两款新材料，即Rigid 10K树脂和Draft 树脂的升级版。作为新材料中的一种，新型Rigid 10K树脂的最大特点是具有模拟玻璃或纤维填充的热塑性塑料的刚度，以及耐高温、耐化学腐蚀和耐高压的特点，因此适合制造需要承受巨大负荷的精密工业部件。使用Rigid 10K制作的打印件具有光滑的表面效果，是短程注塑模具和嵌件、空气动力学测试模型、耐热部件、夹具等应用的理想选择。而Draft树脂是初始原型、快速迭代和现场3D打印演示的理想选择，因为这种材料在打印、支撑物移除、清洗和固化时间方面都具有优势，因此，该材料特别适合用于牙科和正畸领域。

Formlabs在2020年推出的高强度Rigid 10K树脂（左）和超快速Draft树脂（右）

3D打印软件市场的创新

Evonik

在3D打印软件领域，国外市场遥遥领先中国市场。在2020年，Evonik、Fusion3、Additive Works、Sigma Labs、Markforged、MakerBot、Ultimaker 、Desktop Metal等先后发布了创新的3D打印软件以及新版本。如Evonik，其在2020年发布了首款用于3D打印的软件工具。这款软件可以帮助制造商根据设计的几何形状、材料和成本分析，为他们所需的零件选择合适的增材制造工艺，从而节省工艺成本。

（Evonik在2020年发布首款用于3D打印的软件工具）

Fusion3

除此之外，知名3D打印公司Fusion3在2020年推出了新的REACTOR 3D打印软件，该软件包括传统3D打印软件切片中的功能以及一些独特的功能，即简化的界面：易于使用的界面，指导客户完成核心步骤，以快速配置最佳打印设置，并成功完成打印。高级用户仍然可以访问其需要的所有高级功能；增强的打印质量：利用Create it REAL专有的自适应打印算法以优化Fusion3 3D打印机性能，进一步提高打印质量；“修改设置”：将独特的设置（重量、强度和打印时间）应用于打印的不同部分。可变层厚度修改器使用户可以优化零件离散部分中的打印质量；内置认证材料清单：客户可以实时在线更新由Fusion3内部测试人员针对来自40多个不同制造商的153种不同材料开发的Fusion3的优化打印设置清单；在线和离线激活选项：对于在安全离线环境（政府、国防部门等）中运行的客户，Fusion3提供了单独的离线版本，不需要Internet连接即可激活或维护软件。这些独特功能将为Fusion3的客户提供专用的商业软件体验，从而充分利用该公司3D打印机的功能和特性。

（Fusion3在2020年推出的提高3D打印质量的REACTOR 3D打印软件）

Sigma Labs

Sigma Labs作为软件领域的领导者之一，其在2020年推出了新生产系列：用于金属3D打印的 PrintRite3D质量保证软件。Production Series具有一个新的、直观的Production Dashboard，可为管理人员提供重要的AI驱动指标，提供高分辨率IPQM医疗级3D法医分析；并有助于加快3D打印认证速度，并减少设计和开发过程所花费的时间。由于PrintRite3D软件与机器无关，因此即使使用不同3D打印机的供应链，制造商也能够实现标准化的质量检查流程。几个月之后，Sigma Labs推出新的PrintRite3D Lite IPQA解决方案，目的是为紧凑、较小的入门级3D打印机提供过程中的质量保证。

（Sigma Labs在2020年发布了用于金属3D打印的 PrintRite3D质量保证软件）

Markforged

同样是软件领域的出色代表之一，Markforged在2020年发布了3D打印软件：The Digital Forge。基于云的软件使用机器学习来连接公司的所有产品，以按需按质3D打印生产组件，并规避与COVID-19大流行相关的任何供应链问题。Digital Forge从超过12,000台联网的Markforged 3D打印机中收集数据，并通过实时纠正打印作业的过程来制造更准确的零件。此外，Markforged表示其基于云的软件会不断更新，因此其客户能够迅速利用任何新开发成果。

（Markforged在2020年发布了3D打印软件：The Digital Forge）

Desktop Metal

在模拟软件中，知名初创公司 Desktop Metal在2020年秋天推出了Live Sinter解决方案。该软件解决方案取代了绑定金属打印中经常发生的冗长的反复试验过程，例如其自身的粘合剂喷射技术。运行在加速GPU的多物理引擎上的Live Sinter通过模拟以及创建“负偏移”几何形状来自动补偿收缩和变形，从而解决了许多常见问题，例如收缩、裂纹和变形。零件进行3D打印和烧结后，这些几何形状将导致零件设计正确。

（Desktop Metal在2020年推出了Live Sinter解决方案）

Additive Works

不仅如此，在模拟软件方面，Additive Works发布了其最新版本的Amphyon软件，该软件为激光束熔化（LBM）技术提供了基于仿真的过程准备解决方案。该软件解决方案具有多个模块，包括在Amphyon 2021中用于工作准备的新热适应模块。在基于激光的打印中，温度随着组件的变高而升高，这可能导致打印质量下降，因此找到正确的温度范围以及保持较低的速度恒定非常重要。这个新模块通过使用热过程模拟数据来帮助用户解决这些问题：它不依赖于固定的最小层时间，而是调整层时间，并可以设置目标温度以确保热稳定性。