3D打印無疑進入了快速發(fā)展時期，然而各個國家的3D打印發(fā)展情況存在著不小的差異，那么美國現在的3D打印狀況是什么樣的？市場對這一技術的接收程度和 使用程度如何？3D打印的市場需求對研發(fā)和基礎研究提出了哪些要求？AMT美國制造技術協會的副總裁Tim Shinbara帶來3D打印在美國的市場接受度、市場需求、研發(fā)趨勢。

現狀

工業(yè)行業(yè)對于3D打印的市場接收度變得越來越高，尤其是工業(yè)級的FDM打印機，以塑料聚合物為原材料的3D打印設備使用不斷增長，而這些市場的擴張帶來大量的設計師和創(chuàng)客的產生，并且打開了設計思維的新空間，設計思路的打開從而對金屬3D打印在非關鍵組件的解決方案方面帶來了加速器般的影響。

而這些進入到生活和醫(yī)療等領域的3D打印產品也帶來了新的法規(guī)和規(guī)范的產生，包括FDA批準的材料和工藝，如Ti-6Al-4V和PAEK的粉末床制造工藝。中國的食品和藥品管理局2015年也批準了這種醫(yī)療應用。隨著各方面市場的打開，隨之而來的不僅僅是監(jiān)管和法規(guī)，對技術方面的需求也帶來了開發(fā)者新的挑戰(zhàn)。

機會與挑戰(zhàn)

展望短期至中期的機會，可用的打印材料已經成為一個大家頗感興趣的領域。當前，商業(yè)化的打印材料仍然主要來原有的材料廠商的供應鏈，缺乏針對于增材制造需求的商業(yè)打印材料，也缺乏針對于打印要求的材料解決方案服務能力。

研究與開發(fā)主要集中在材料開發(fā)、過程監(jiān)控、設計優(yōu)化、多材質打印、預測仿真、表面處理、微／納米打印等方面的工作。陶瓷的生物相容性和高熱的應用是一個挑 戰(zhàn)。當前已經出現幾家公司在陶瓷和金屬的打印技術不斷的成熟，縮小技術與制造準備水平（MRL&TRL: Manufacturing Readiness Level & Technology Readiness Level）差距。

改進設備工藝的穩(wěn)定性和認證方面是另外一個挑戰(zhàn)。增材制造仍然被認為是一個過程敏感的技術，受材料、工藝和設備的影響很大。

研發(fā)趨勢

當前缺乏足夠的增材制造數據，設計工具的驗證（有限元，計算流體動力學分析等）需要在生產環(huán)境中來進行可靠性和可重復性的測試。當前對基于經驗的測試依賴 性很高。整個增材制造行業(yè)在呼喚標準化的快速實現，特別是對設備的可用性和性能規(guī)格。當然，過程控制是下一個挑戰(zhàn)。過程控制面臨的挑戰(zhàn)是大多數加工環(huán)境是 封閉條件下進行的。目前研究項目也集中在現場過程監(jiān)控，過程控制主要有兩種方式：一種是通過直接熔池熱監(jiān)控，另一種是通過間接熔池熱監(jiān)控。

為了更好地實現產品的優(yōu)化，研究正在向更好的優(yōu)化和仿真工具進行研究。新的數學理論被應用到更好地優(yōu)化仿生物理模型，探索所有的基于過程的結 構-性能關系。增材制造的關注點也不再局限于重量節(jié)省或增加機械性能方面，混合材料和復合打印正在開啟增材制造的又一項潛力。包括粉體性能、熱變形和表面 準備的研究正在為增材制造打開更廣闊的窗口。其他領域的研究和發(fā)展的趨勢包括超短激光脈沖，利用空氣動力學聚焦納米級別的3D打印技術。

作者：Tim Shinbara，AMT副總裁／制造技術，普渡大學計算機本科，普渡大學機械工程技術碩士，佩波戴恩大學財務方向MBA