2024增材制造趋势与预测---3D Systems

3D Systems的领导团队认为增材制造(AM)的前景如何?

增材制造显然是各种工业和医疗保健市场的游戏规则改变者，3D Systems的领导团队预测了几个关键的增材制造趋势，他们认为这些趋势将对增材制造行业产生积极影响。

Dr. Jeffrey Graves

3D Systems总裁兼首席执行官

“我预计，在各个行业中，将增材制造集成到生产应用流程中，将继续在帮助减轻供应链中断方面取得重要进展。”

在整个2023年，我们继续看到增材制造(AM)在推动工业和医疗保健市场创新方面取得了重大进展。这项技术已经在许多行业发生了变革，但我预计到2024年，我们将看到增材制造在半导体、耐用消费品、航空航天和国防、医疗设备和牙科领域产生更大的动力。

在各个行业中，我预计生产应用的AM集成将继续在帮助减轻供应链中断方面取得重要进展。行业领先的制造商不断意识到，增材制造使他们能够通过本地制造来控制供应链。这反过来又通过减少供应商数量和消除对昂贵的物流供应商跨地域移动组件的需求来帮助降低成本。这也有可能通过减少制造商的碳足迹对环境产生积极影响。

控制供应链的趋势在医疗保健领域显示出很强的吸引力，特别是在医疗设备的生产方面。领先的供应商正在投资于医院和手术中心内的增材制造解决方案，以生产个性化设备，如植入物和手术工具。随着我们进入未来一年，我相信我们将看到医疗机构加速采用AM，因为外科医生和供应商努力生产能够对患者护理和患者体验产生积极影响的设备。

我也希望AM增材制造能够实现设备的个性化，这将在牙科行业发挥重要作用。数字牙科解决方案已经广泛用于生产修复牙齿，正畸和种植体。到2024年，我预计AM增材制造将通过间接生产来发挥不可或缺的作用，以创建模具，直接生产设备。增材制造不仅能够生产针对特定患者的设备，还能够大规模定制，可以为从定制手术指南和植入物到假牙和正畸器具的所有产品提供独特的方法。

从医疗保健到工业应用，半导体行业在解决疫情带来的持续芯片短缺的能力方面继续面临重大挑战。虽然增材制造在半导体资本(semicap)设备方面已经展示了十多年的优势，但我预计它将在未来一年发挥越来越大的作用，因为它能够加快上市时间，并使零件的生产具有更高的性能。这将是可能的，因为增材制造能够以精确的精度交付难以置信的复杂部件，这是使用传统方法无法实现的。此外，这些独特的部件可以改善semicap设备的操作方式，从而加快生产速度，缩短急需的芯片上市时间。

我相信AM加速创新的能力也将在消费品领域发挥关键作用。随着进入壁垒的降低，AM作为一种生产技术的采用继续加速。这在耐用消费品行业变得非常明显，增材制造曾经被视为原型设计的推动者，可以缩短产品开发。随着我们进入2024年，我预计许多消费品制造商将继续将增材制造集成到许多应用的生产工作流程中，特别是在电子行业。消费者继续寻求最新的技术来帮助他们沟通和管理他们的个人生活。增材制造加速公司创新步伐的能力，不仅可以加快产品开发时间，还可以推动产品开发，为消费者提供更独特的功能。

Reji Puthenveetil

3D Systems增材制造解决方案执行副总裁兼首席商务官

“由于增材制造能够促进零件整合，提高开发速度并提供设计灵活性，我相信我们将看到消费产品设计的增长趋势，由于增材制造能够生产使用传统技术无法实现的设计，因此可以同时考虑形式和功能。”

增材制造(AM)已经展示了其为各种工业应用转变制造工作流程的能力。我们继续看到铸造、航空航天以及石油和天然气领域的进步。然而，随着我们进入2024年，我相信我们将看到增材制造在半导体和耐用消费品两个行业中发挥越来越重要的作用。

半导体光刻和晶圆加工设备需要不断创新，以满足 日益复杂的微芯片生产对精度、速度、可靠性和生产率的要求。此外，对提高质量、 改进总拥有成本、缩短上市时间和最小化供应链中断的持续需求仍然存在。

增材制造在半导体资本设备行业已经展示了十多年的优势，并在过去几年中迅速增长。因此，虽然增材制造在这个行业并不新鲜，但我们看到这项技术正在获得动力，我预计它将在两个关键领域产生影响:

• 加速开发时间: 减少制造复杂性和计划周期将转化为更短的创新上市时间。我相信，对于那些生产高端固态存储器和高性能处理器等超高密度产品的制造商来说，这一点尤其明显。 我也相信这将积极影响铸造厂的产量，这将有助于结束短缺。

  
  

• 提高性能: 随着增材制造使新一代半导体资本设备更加强大和精确，我预计这将反过来实现需要高功耗和精密冷却的新工艺。为了支持这一点，我相信增材制造的散热器和冷却系统将比传统方法制造的散热器和冷却系统每平方英寸提供更高的冷却效率。这将通过消除热性能障碍来加速创新，从而允许硬件制造商将更多的计算密度装入相同的空间。

另一个我期望看到增长的领域是消费品。增材制造已经存在，但我看到增材制造可以在过程的早期将形式和功能结合起来。由于增材制造能够促进零件整合，提高开发速度并提供设计灵活性，我相信我们将看到消费产品设计的增长趋势，由于增材制造能够生产使用传统技术无法实现的设计，因此可以同时考虑形式和功能。

我还期望增材制造将在消费品行业的大规模生产中得到更广泛的应用，而不仅仅是作为一种原型技术。随着增材制造行业的成熟，我相信我们会看到增材制造解决方案提供商提供完整的以应用为中心的解决方案，包括材料、硬件、软件和服务，这些解决方案提供了巨大的效率。因此，这些定制解决方案在大规模生产环境中提供了更高的效率，同时保持了合理的成本。我们预计这种方法将加速的一个具体例子是连接器行业，在这个行业中，增材制造不仅可以通过库存支持生产，还可以在新连接器的设计中发挥作用，以满足市场不断增长的需求。

Dr. Michael Shepard

3D Systems航空航天和国防部门副总裁

“随着激光粉末床熔融、计算冶金和其他技术等金属技术的发展，我们看到了解决长期存在的材料挑战的新解决方案的出现，例如在非常高的温度下操作的能力或与增材制造工艺的兼容性的改善。”

航空航天和国防部门一直是增材制造(AM)创新和采用的主要驱动力，我预计这一趋势不仅会继续，而且会加速。全球地缘政治紧张局势对航空航天和国防供应链造成了特别的压力，其紧迫性是近期历史上前所未有的。

许多航空航天和国防产品要么生产有限，要么停产，处于其生命周期的维持阶段。依靠传统制造技术的供应链正在努力提高产能或重组。增材制造解决方案是快速提高生产能力的一个有吸引力的选择，并且由于这些解决方案已成功地在许多材料和应用中得到验证，因此进入的技术壁垒降低了。这些应用不仅限于使用增材制造制造的成品零件，而且我们也看到AM作为使用增材制造模具和图案的间接方法广泛采用的技术。此外，任何现代制造企业都可以从增材制造能力中受益，以生产夹具、工具、固定装置和其他工作和生产力辅助工具。这些成熟的增材制造解决方案涵盖了广泛的技术和材料，包括金属、聚合物、弹性体和复合材料。

随着更成熟的方法进入常规生产应用，新的增材制造技术正在崭露头角。特别值得注意的是正在出现的新材料家族。随着金属技术的发展，如激光粉末床熔合、计算冶金和其他技术，我们看到了长期存在的材料挑战的新解决方案的出现，例如在非常高的温度下操作的能力或与增材制造工艺的改进兼容性。聚合物增材制造技术的创新也在继续，PEEK、PEKK和Ultem等具有挑战性的材料的打印技术也在不断改进。以树脂为基础的聚合物也在进步，其材料现在坚韧、耐用，并且能够抵抗紫外线和普通化学物质的环境降解。通过这些技术创新，我预计AM将开始在更广泛的航空航天和国防应用中占有一席之地，有助于加速创新并减轻供应链风险。

Dr. Gautam Gupta

3D Systems高级副总裁兼总经理，医疗器械

“我预计，在未来一年，我们将看到增材制造在医疗设备中的应用加速，从而使一系列应用受益。”

我认为，2024年医疗器械行业的主要驱动因素将是:成本、创新和上市速度，以及供应链的安全性和稳定性。增材制造(AM)以其支持这些趋势的能力而闻名，我预计我们将在未来一年看到增材制造在医疗设备中的采用加速，从而受益于一系列应用。

个性化的应用将继续增长，包括颅颌面、骨科肿瘤学、脊柱融合手术和全关节重建。我预计更快周转时间的压力会增加，这将需要像美国和欧洲这样的大型市场的本地端到端解决方案。这对于处理复杂病例(如创伤病例)的主要护理点机构将越来越重要。这将要求增材制造解决方案提供商通过更紧密的软件集成(包括使用人工智能)来适应和简化其工作流程，以管理复杂的个性化案例并更有效地扩展运营。此外，这些机构将能够简化和控制其供应链，同时降低成本和周转时间。

随着美国医疗保健费用的增加，我们看到门诊手术中心(ASCs)的普及以前所未有的速度加速，作为使用医疗设备的不太复杂的手术的替代品，这些手术以前只在大医院才会发生。ASCs通常具有更低的操作成本模式，因此他们可以以显着降低的成本为患者提供手术。由于这些中心占地面积较小，因此在城市中数量较多，它们也可以满足更大的患者群体，更灵活地安排手术，从而扩大这些机构处理的病例数量。与大型医院相比，这些机构由于其规模，通常具有较低的库存模式，并且鼓励解决个性化病例，以减少植入物和器械的库存负担。因此，我相信我们将看到越来越多的医疗设备OEM采用AM，因为他们开始满足全国范围内不断增长的ASCc网络的需求。

Chuck Stapleton

3D Systems副总裁兼总经理，牙科

“为了满足这些牙科公司不断增长的需求，我预计我们还将看到新的AM平台的引入，这些平台将为这些大规模定制工作流程提供更好的速度和吞吐量。”

近年来，牙科行业采用增材制造(AM)的趋势显著增长。这在很大程度上是由于数字牙科解决方案能够将牙科实验室和诊所的速度、生产力、效率和精度提高到新的水平。随着我们进入2024年，我相信我们会看到大型牙科公司的采用速度最快。这些制造商可能已经建立了AM生态系统，这将使他们能够快速集成和验证新的3D打印技术。为了满足这些牙科公司不断增长的需求，我预计我们还将看到新的AM平台的引入，这些平台将为这些大规模定制工作流程提供更好的速度和吞吐量。

AM增材制造已经被证明具有广泛的修复、正畸和种植应用价值。这包括全假牙和局部假牙的数字工作流程、定制托盘和试戴、可移动局部假牙(RPDs)的铸造模式、正畸模型、夹板、固位器、间接粘接托盘、手术指南和模型以及临时支架。随着我们进入来年，我预计我们将看到消失模(例如，失蜡，热成型模具)的使用减少，更多的产品将转向直接生产，可以立即放入患者的嘴里。使用AM增材制造生产的这些设备可能会超过使用传统方法生产的设备的质量，这有可能对患者的治疗结果和舒适度产生积极影响。我预见这将被用于诸如直接打印义肢和正畸对准器等应用。我还认为，由于保险报销和经济前景的推动，将会有更大的转变，转向可移动手术，减少植入/固定手术。由于喷射技术的多功能性，我们可能还会看到在此类应用中使用喷射技术的增加。

最后，没有技术的进步，所有这些应用上的进步都是不可能的。然而，新的数字牙科解决方案的引入和采用受到监管机构的严重影响。在美国，我预计我们将看到产品推出的速度大大加快，创新的步伐也将比欧洲更快。这在很大程度上是由于欧洲医疗器械法规(MDR)最新变化的影响。要求变得更加严格，需要更长的审批时间，这反过来又大大减缓了上市时间。我预计这也将需要进一步审查使用钛和不锈钢作为牙科设备的能力，而不是钴铬。

关于3D Systems

35年前，3D Systems为制造业带来了3D打印的创新。今天，作为创新的增材制造解决方案合作伙伴，我们为每一次互动带来创新、性能和可靠性，使我们的客户能够创造更新的产品和商业模式。由于我们提供独特的硬件、软件、材料和服务，每个特定应用的解决方案都由我们的应用工程师的专业知识提供支持，他们与客户合作，改变他们交付产品和服务的方式。3D Systems的解决方案适用于医疗和牙科、航空航天和国防、汽车和耐用品等医疗保健和工业市场的各种先进应用。有关公司的更多信息，请访问www.3dsystems.com或www.3dsystems-china.com。热线电话：400-890-7899。