航空航天领域正逐步加大对增材制造的应用,以GE布局及收购进程尤为典型。GE公司从2010年开始布局增材制造技术,通过不断并购实现从增材制造的用户方到服务提供方的转变。如上文所述,金属增材制造的工艺特点使其可打印内部结构轻量化的复杂部组件,减重特性下亦吸引国际航空巨头GE公司进入该市场。据铂力特招股书,以燃油喷嘴为例,采用3D打印技术比传统生产将零部件数量从20个降为3个,重量减少25%,使用寿命延长到5倍,燃油效率也大大提升。GE于2015年4月获得了其首个增材制造零件的联邦航空管理局(FAA)认证,其喷气发动机LEAP-1C被誉为革命性推进系统。2016年,GE公司成功收购瑞典Arcam公司和德国Concept Laser公司,成为金属增材制造领域的巨头,在航空发动机领域实现了增材制造零部件的规模化应用。据GE2016年年报,这两次收购使得GE在增材制造设备市场占据了20%的份额,我们相信增材制造的长期市场潜力是巨大的,大约有750亿美元,我们计划到2020年在附加设备和服务方面,从现在3亿美元发展到10亿美元收入。
3D打印技术在民用航空领域同样备受关注。波音、空客、GE将其作为战略性技术之一进行攻克,并已开展布局建设。我国3D打印技术虽然起步较晚,但也取得了辉煌的成就。中国商飞设计制造的国产大飞机C919在设计过程中也大量采用了3D打印技术制造的钛合金技术部件。3D打印在民用航空航天市场的应用不仅体现在制造领域,也体现在机务维修方面。3D打印发动机零部件的出现解决了发动机维修所需备件的采购难题。利用3D打印技术可以方便快捷地制造出所需的零备件,解决了航空发动机维修企业采用传统方法短时间内无法满足设备、工艺等基础条件的难题,大大缩短了维修周期。
汽车、医疗等领域的3D打印技术也正在应用。汽车工业是3D打印技术最早的应用领域之一,其在模型设计、复杂零件制造、整车模型制作等方面相比传统工艺具有高精度、低成本、重量轻的特点,可满足汽车零部件定制化需求。而医疗行业一直是3D打印技术主流应用领域,3D打印技术可应用于齿科、骨科甚至活体器官制作。在模具行业,3D打印可替代CNC加工技术,具有周期短、成本低的优势。3D打印开辟了多元化应用,但由于3D打印技术目前受体积、成本、规模化限制,目前拓展有限。随着技术进步,3D打印机大型化、打印速度加快,3D打印未来有一定的增长空间。
细致看,增材制造有望在长期成为汽车领域内重要的工艺补充。汽车行业使用增材制造工艺,可有效减轻重量,改善汽车的性能并提高燃油经济性。此外,增材制造可以通过直接制造用于注模的工具来提高制造效率,还可通过将内部冷却通道应用于注塑方法,可以缩短生产周期,提高工具质量并降低维护成本。此外,汽车原始设备制造商使用该技术来经济高效地快速生产制造辅助设备,夹具和固定装置。仿生结构和较软的芯材(不包括传统座椅中使用的泡沫)更轻巧,更舒适。此外,由于坐在阳光下的表面材料吸收的能量不到一半,因此改善了加热功能。
此外,长期看,医疗领域有望也是长期内增材制造主要应用市场之一。据《Global Additive Manufacturing Market,Forecast to 2025》,美国助听器生产在不到500天的时间内就转换为100%3D打印。这种转变的关键是3D打印机使人工劳动密集型行业转变为自动化行业。降低成本,提高质量并以患者为中心,其他子行业也在研究增材制造技术。该技术通过提供义肢和牙科的定制功能,以及通过生物打印(科学家可以在其中打印人类大小的骨骼,软骨和肌肉)实现了以患者为中心的方法,医疗植入体领域的定制化特征使其更适合用增材制造技术。