盘点：2021年3D打印10大应用及需要关注的重要事件

　　本文概述了2021年3D打印市场范围内备受关注的应用突破及市场变化，在应用继续深化和取得重要成就的同时，也涌现出了一批新材料，用户对3D打印的认知更加深刻，正在更进一步探索这项技术可能带来的新增长点。国内3D打印服务市场增长明显，用户相比以前更加关注国产设备，国内增材制造商的营收水平再上一个台阶。

　　2021年，三星堆遗址发掘备受关注，出土文物质量极高，发掘人员采用了多种先进科技手段进行文物保护。其中3号坑发现了迄今为止三星堆出土规模最大的一件青铜器——大口尊。该大口尊长度约70厘米，尺寸大，强度弱，文物一碰即碎。通过前期方案讨论，决定采用3D打印技术提取大铜尊。

　　工作人员首先使用3D扫描仪对文物进行扫描及周边数据收集，然后通过3D打印机打印出文物的模型，根据模型生成硅胶体的保护套，将硅胶覆盖在文物表面对文物进行保护。据了解，此古和文保工作中都尝试采用过3D打印技术，但这是首次使用3D打印技术进行文物提取。

　　2021年8月，GE航空发布消息称，其位于奥本的增材制造工厂已发货第100000个3D打印的燃油喷嘴，这是该公司和3D打印行业的重要里程碑。奥本工厂于2015年开始生产3D打印的燃油喷嘴，是业内第一个使用增材制造技术生产飞机发动机零件的大规模制造工厂。

　　这款知名的3D打印燃油喷嘴最初专为LEAP发动机开发和制造，根据发动机版本的不同，每台发动机上安装有18或19个燃油喷嘴。基于3D打印带来的制造优势，新设计的燃油喷嘴将原来的20个部件变成了一个精密整体，并与组件通过钎焊连接，喷气燃料通过喷嘴内部的复杂流道实现自身冷却。最终，新喷嘴重量比上一代减轻了25%，耐用度提高了5倍，成本效益上升了30%。

　　空客A350 XWB支架连接器多年来一直采用钛合金3D打印制造，2021年，先进制造商Arris Composites表示正在与空客合作研究3D打印复合材料支架代替钛合金的可能性。一架商用飞机每减轻一公斤重量，就可以在其使用寿命期间减少25吨CO2排放，复合材料在性能可靠的情况下无疑会进一步推动轻量化的发展。

　　Arris Composites公司开发了一种称为Additive Molding的技术，通过在热塑性树脂中精确排列连续纤维，获得了具有无与伦比机械性能的下一代复合材料及成熟的大批量成型方法，这些产品具有高度集成性，所制造的产品比金属更坚固、更轻。

　　大多数制造商都难以在支付了铸模费用的情况下，放弃使用铸造而选择金属3D打印，主观上的成本考量都不会将两者相提并论。然而，GE Aviation（GE航空）和GE Additive（GE增材）的合作证明，金属增材制造可以与传统铸件的价格持平。其成功制造的四个3D打印部件将削减多达35％的成本，这足以让管理部门淘汰旧的铸模。

　　同样重要的是，GE Additive的工程师从识别目标零件到3D打印最终原型，总用时仅10个月，而使用铸造工艺生产这些零件则需要12到18个月甚至更长时间。GE Aviation的增材制造部门负责人表示，这是他们第一次发现金属3D打印比铸造还要便宜，即便在有外部供应商报价的情况下，金属3D打印仍然具有成本优势。与以往利用零件合并来减少组装从而降低大量成本不同，此次3D打印的零件完全基于铸造模型，没有任何的设计更改。这一发现让GE Aviation着手寻找其他发动机上更多的零件，并采用金属3D打印来降低成本。

　　11月18日，中国工程院公布2021年新增院士，中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所项目总设计师、3D打印专家王向明成功当选。

　　公开资料显示，王向明院士现任航空工业集团沈阳飞机设计研究所项目总设计师、“鹘鹰”飞机常务副总设计师、航空工业集团增材制造首席专家、创新结构国防原“973”技术首席、飞行器新概念结构航空科技重点实验室主任、辽宁省增材制造共性技术创新中心主任、某部先进制造技术专业组增材制造责任专家。在航空制造领域，王向明院士着重于如何实现创新设计、确保使用安全，解决3D打印面临的“会用、敢用”的问题。

　　2021年，Desktop Metal相继收购多家公司，尤其对Exone、Meta Additive的收购改变了粘结剂喷射金属3D打印技术的市场格局，Desktop Metal因此成为该领域的巨无霸企业，对Aidro的收购则推动其将该技术深入应用到能源和航空航天领域液压元件的3D打印制造。

　　待HP和GE Additive的同类型设备正式上市，将形成粘结剂喷射金属3D打印技术领域三家鼎立的局面。

　　6月，德国汽车制造商大众汽车宣布计划在其位于德国沃尔夫斯堡的主要工厂使用粘结剂喷射金属3D打印技术制造组件。该公司扩大了与3D打印机制造商惠普的合作伙伴关系，并与工业制造公司西门子建立了软件合作，将该技术引入工厂，旨在降低成本并提高制造过程的生产力。据报道，这是第一家在其生产过程中使用该技术的汽车制造商。

　　同月，ExOne宣布其服务中心已交付超200万件粘结剂喷射金属3D打印零件，其中包括汽车部件服务。ExOne与福特汽车公司已合作多年，双方共同致力于粘结剂喷射金属3D打印技术的批量化应用。

　　12月，Desktop Metal从一家德国主要汽车制造商那里获得了价值790万美元的粘结剂喷射增材制造系统订单，用于大规模生产汽车动力总成部件。考虑到宝马是Desktop Metal通过BMW iVentures的首批投资者之一，大众汽车正在积极与惠普合作，而戴姆勒奔驰已经与EOS合作多年，外媒猜测这家德国汽车制造商是宝马。

　　为了进军电动汽车市场，专注于电池技术的瑞士投资公司Blackstone Resources于2019年成立了自己的德国研发子公司黑石科技，并投入巨资研发下一代电池技术。该公司已获得的3D打印技术专利可生产各种不同外形的电池，并于2021年宣布开始批量生产3D打印电池。据3D打印技术参考了解，电动汽车领域是其主要目标市场。

　　该公司目前正在开发的最有前途的技术就是其专有的3D打印技术，这是一项独特的专利技术，可用于生产液体电解质电池和锂离子固态电池，具备将电池能量密度加倍并将锂离子电池制造成本降低一半的潜力。黑石公司在过去两年中一直在开发和完善其锂离子电池3D打印技术，如今推出了其首个大规模生产设施。

　　据铂力特12月消息，国内综合性的3D打印应用解决方案服务商上海云铸三维于日前一次性采购六台BLT金属增材制造设备，目前已稳定运行8000余小时。

　　大型规模化数字制造服务商未来工场已有近千台非金属3D打印设备、传统加工装备及检测检验设备，为满足客户对金属3D打印服务的需求，2021年12月，未来工场签订30台汉邦科技HBD-350T金属3D打印中型装备。双方共同致力于推进生产制造的数字化、小批量的规模化，通过双方优势结合，快速引领制造业的升级。

　　2021年8月，上海远铸智能技术有限公司成功向上海峻宸集团交付一批工业FDM/FFF 3D打印设备，此次合作意味着峻宸集团将3D打印服务能力扩充到了工业FDM/FFF领域，可以提供更具功能性的3D打印部件制作加工能力，也意味着远铸智能推动将工业FDM/FF技术应用于中国的手板市场方面又迈出了坚实一步。

　　2021年8月，Raise3D向特斯拉（上海）有限公司交付E2款3D打印机，加上今年早些时期的小鹏汽车和威马汽车分别购置的Pro2 Plus大尺寸3D打印机，如今专业级3D打印机已经成为造车新势力的标配和首选。除了造车新势力，2021年Raise3D在国内还收获了一汽大众、丰田、上汽、奇瑞捷豹路虎以及Tier1的泛亚、宁德时代等公司的订单。

　　2021年12月，南京铖联安装交付了第500台金属3D打印机，该公司致力于齿科3D打印应用，其装备销量也代表了国内齿科行业3D打印制造的现状。目前，华南地区多家头部义齿企业均是南京铖联的客户。

　　2021年11月，威斯坦获得500台的有效SLA工业级3D打印机订单，月出货量也高达500台。而在12月27日，该公司单日出货量达到100台，刷新该公司最高纪录。威斯坦日前推出了免设备租金、押金、包售后，用户只需支付材料费的经营模式，极大改变了光固化3D打印服务市场的现状，也表现出该领域竞争激烈程度，但从侧面也反映出市场对技术的需求呈现井喷式的增长。

　　2021年，易加三维厚积薄发，营业收入取得长足进步，大尺寸金属打印机得到市场广泛验证认可。同时，公司积极布局国际市场，目前已在欧美、东南亚、日韩等40多个国家和地区的相应领域均有落地应用，发展前景良好。

　　华曙高科在2021年11月创下有史以来最高的月营业额，包括40余台设备、材料、服务及其他产品在内的销售金额达到1亿元人民币。该公司并未公开具体的交易信息，但表示是归功于“整个产品组合的增长”，其中金属相关产品推动了超过 60% 的需求，涉及航空航天、运输、医疗、模具和加工服务等多个领域。

　　Launcher于今年购买了第二台VELO3D 的系统，用于生产液氧涡轮泵组件以及轨道飞行器压力容器

　　空天引擎“炎驭一号甲”火箭发动机核心部件均采用3D打印工艺路线D打印工艺的突破，覆盖所有主流技术

　　2021年，3D打印技术在更加广泛的范围内获得应用，一批新的材料和打印工艺获得突破，一批创新设计产生了深远影响，应用端开始更深入的探索该技术对自身产生的影响并试图再进一步。航空航天应用方面仍旧表现突出，民营航天极大受益于该技术所带来的制造变革。中国3D打印产业继续保持高速增长，产业应用继续拓宽，前沿企业营收取得长足进步，国产设备正在更多的走向世界，从业人员也从过去关注国外企业居多转向更多的关注国内企业。