大熊座火箭发射机测试
航天
Hyphen Innovations是一家相对较新的公司，i-DAMP荣获航空航天创新产品TCT 奖项。i-DAMP的意思是通过增材制造工艺实现固有阻尼，旨在为航空航天领域与增材制造相关的不可预测且表现不佳的疲劳特性提供解决方案。尽管该应用以航空航天为重点，但它实际上也为其他行业的客户带来了许多好处。受益于 i-DAMP的其他应用包括汽车振动抑制、火车车厢部件疲劳、减震和降噪。该公司创始人、首席执行官兼首席技术官Onome Scott-Emuakpor表示，通过 Hyphen Innovations，他将在画布上“创造不可能”，从而定义航空航天和国防技术的未来。
Scott-Emuakpor告诉TCT：“Hyphen Innovations预计今年i-DAMP应用将出现大幅增长。我们目前正在与俄亥俄州立大学、EOS North America 和 GE Aerospace合作开展一个资助项目，以展示i-DAMP在涡轮发动机叶片中的抗损坏能力。我们还与阿克伦大学合作，将i-DAMP整合到整体叶片转子修复中，同时在程序中引入新颖的应力消除加工能力。我们在航空航天业的工作一直是i-DAMP的动力。下一步希望解决火车车厢的疲劳，减少机械加工、切削和镗孔工具的振动以及汽车行业的减震等问题。”
在航空航天业的其他领域，独立火箭推进供应商、第一家发射富氧分级燃烧发动机的美国公司Ursa Major，于2023年底在D轮和D-1轮融资中筹集了 1.38亿美元。最初的D轮融资在今年早些时候已经完成，但由于对加速几个未来项目的开发“强烈兴趣”，融资得以延长。不久前，该公司透露，已经开发了一种依赖于增材制造和与产品无关的工艺，以快速生产多个可扩展火箭发动机 （SRM）。
Ursa Major首席运营官Nick Doucette在接受TCT采访时谈到了公司在最近进行的重大投资后2024年的发展情况，他表示：“增材制造行业不断发展，为Ursa这样的公司提供了新的解决方案。我们看到在2024年对Ursa来说很重要的两个关键领域取得了进展：大容量平台和高生产吞吐量能力。过去几年，原始设备制造商的大平台打印取得了进步。然而，其局限性在于材料选择和零件一致性。大多数原始设备制造商都投资解决这些问题，这有利于我们的大型液体发动机。较大的发动机由于其尺寸（铸造、焊接等）通常使用较旧的制造方法，但这些较大的增材机器可以将它们打印成单件，从而减少交货时间，同时提高零件性能”
“高产量打印虽然使用大型打印床，但提出了不同的挑战：每个零件的批量成本。支撑结构、大批量零件一致性和可重复性是重点关注领域。Ursa Major与原始设备制造商和新进入者一起正在改造大批量生产打印，以用于我们的固体火箭发动机，其需要比我们的液体发动机更高的速率。我们将在2024年继续投资增材行业，并利用该技术在最需要的地方部署推进力。”
人工智能的崛起
RepRap 创始人Adrian Bowyer在最近的Additive Insight播客节目中表示：“人工智能将改变几乎所有事情，因为它为我们提供了另一种智能。”因此，预计今年增材制造中人工智能的提及将会有所增加。
人工智能的能力非常适合增材制造，多种软件工具已经依赖该技术。我们在杂志上详细介绍了Nexa3D如何使用 AI来优化构建方向，但1000 Kelvin、AI Build和Markforged是市场上其他拥有AI增强产品的公司。从设计到检查，越来越多的公司将转向人工智能来推进其增材制造产品。
能源
如果增材制造的目的不是按照我们一贯的方式做事，而核聚变是我们实现清洁能源雄心的“圣杯”，那么到2024年，两者可能会发生碰撞几个原子核。12月，英国原子能管理局（UKAEA）授予伯明翰大学近150万英镑的拨款，用于研究聚变能技术。这笔资金将用于 FATHOM2 项目（使用 HOt 等静压和增材制造制造钨），该项目专注于扩大3D打印和粉末HIPping技术，为核聚变反应堆中面向等离子体的组件生产复杂的冷却钨组件。
当两种形式的氢（氘和氚）的混合物被加热以形成受控等离子体时，就会产生聚变能，其温度大约是太阳核心温度的十倍。它们聚变产生氦气并释放可用于发电的能量。核聚变的原材料氢含量丰富，并且具有生产碳排放接近零的能源的潜力，尽管具有挑战性，但被认为是未来一种更清洁且至关重要的能源。但要实现这一目标绝非易事。
伯明翰大学先进材料加工实验室主任Moataz Attallah教授告诉 TCT：“总的来说，核聚变是相对未知的领域，人们不知道如何鉴定材料或使用哪种制造技术。”
在第一阶段，研究人员成功完成了一项可行性研究，探索激光粉末床聚变作为钨制成的核聚变冷却结构的辅助技术，钨因其耐极端温度而被认为是核聚变未来的关键材料之一。阿塔拉教授表示，第二阶段正在进行中，一切都是为了扩大规模，该团队正在开发一种“概念验证”，以证明在小型演示器中实现的材料特性可以在更大范围内复制。
10 月，英国政府宣布了6.5亿英镑的融合期货计划，作为其更新的融合战略的一部分。英国的核聚变私营部门不断增长，如果该项目成功，目标就是商业化。距离交付时间还剩大约15个月，该大学已与Metamorphic Additive Manufacturing Ltd合作。和位于牛津的核聚变初创公司托卡马克能源有限公司加速发展。
阿塔拉教授补充道：“该行业的存在一直是我们与托卡马克能源公司合作的一个关键方面，因为他们带来了我们作为学者或该领域工作人员所缺失的现实。走进核电站真是令人兴奋。聚变反应堆，看看事情是什么样子，本质上是试图在地球上创造一个小太阳。”
该大学是获得1160万英镑资金中的一部分用于专注于制造和材料领域的九所机构之一。另一个是TWI，该公司正在研究冷喷涂技术及其地下加工技术 CoreFlow，以利用聚变级材料制造大型部件。在英国其他地方，在最近一集的 Additive Insight播客中，谢菲尔德大学先进制造研究中心增材制造负责人 Evren Yasa博士分享了弹射器项目的另一个例子，探索了线弧增材制造 （WAAM） 制造液氢储罐的可行性。
“由于其优点，氢气被认为是未来的燃料，但这种燃料的存储仍然存在问题，因为你需要以加压气体形式或液态形式存储它，而这两种燃料都需要不同的规格，”Yasa博士告诉TCT。“因此，在最近的项目中，我们研究了使用电弧增材制造技术来制造铝合金液氢储罐的可行性。我们选择这种方法是因为它具有大规模制造的优势，并且能够提供紧凑区域储存氢气可能所需的几何形状。”
积蓄动力
对于每一个令人愤世嫉俗的“世界上第一个3D打印办公大楼”，都有一些简单的例子表明快速增材制造建筑可以增加价值。2023年底，Mighty Buildings与劳伦斯伯克利国家实验室和人类栖息地共同宣布获得500万美元赠款，用于在加州开发可持续且经济适用的住房。该项目将使用Mighty Buildings专有的类石LUMUS 3D打印材料、机器人技术和自动化技术生产三座预制低碳联排别墅。Mighty Buildings首席执行官Scott Gebicke预计，这些房屋的建造速度将比传统建筑方法更快，他设想未来“经济实惠、有弹性且节能的房屋将成为标准，而不是例外。”
汽车
超级铸造是汽车行业最大的趋势之一，该领域的一些最大品牌都在争夺主要铸造供应商。通用汽车去年11月收购了Tooling & Equipment International （TEI），这让特斯拉非常头疼，TEI是这家加州汽车巨头的四家超级供应商之一。
巨型铸造工艺将大型汽车结构的铸件制成一件，无需焊接和组装，从而节省了劳动力、时间和成本。在TEI的帮助下，特斯拉为其Model Y车辆实施了超级铸造流程；车架的后部和前部由两个整体制成。与特斯拉的 Model3相比，据说减少了171个组装部件、1,600个焊接点以及从装配线上移除的约300个机器人。
当特斯拉致力于将前后车架组合成一体时，竞争对手的汽车公司正在寻求效仿其超级铸造方法。那么，对于粘合剂喷射3D打印公司来说，这是个好消息。特斯拉转向粘合剂喷射技术是因为其固有的设计灵活性和快速迭代能力，而通过收购 TEI，通用汽车证明埃隆·马斯克的汽车品牌并不是唯一看到这种优势的汽车品牌。通用汽车的凯迪拉克业务已经利用TEI的粘合剂喷射能力（据称是北美最大的粘合剂喷射能力，拥有三台 VX4000 3D 打印机）来支持全电动 CELESTIQ豪华车的车身底部结构的开发。CELESTIQ车身底部结构由六个大型精密砂铸铝部件组成，TEI 使用其VX4000（其构建体积为4x2x1米）来生产内芯。在这种情况下，凯迪拉克已经能够将加固特征融入到空心型材中，这在传统制造工具中被认为在经济上是不可行的。由于这些优势，所有迹象都表明该应用领域将呈上升趋势。
“通用汽车及其铸造厂TEI运营着我们的三台VX4000 3D打印机，这表明汽车模型的整个生产都可以通过增材制造来处理，”Voxeljet首席执行官Ingo Ederer博士告诉 TCT。“虽然CELESTIQ系列的生产规模较小，但增材制造的技术优势是可扩展的。我们的生产数据表明，大型铸件的发展趋势日益明显，这可归因于粘合剂喷射提供的设计灵活性。此外，即使批量较大，3D砂印也变得更具成本效益。这为优化成本和简化生产步骤提供了大量机会。”
桌面金属
就在六个多月前，Desktop Metal还在屏息以待与Stratasys的合并完成。它将为一家在努力实现增材制造2.0梦想的同时努力实现盈利的公司提供帮助。然而，Stratasys股东却有其他想法。那么，Desktop Metal必须制定一条不同的前进道路，但这不会是在公园里散步。纽约证券交易所的违规通知可能会迫使该公司考虑反向股票分割，而 20% 的员工已于1月份被裁员。尽管首席执行官 Ric Fulop坚称公司将作为一家独立公司向前发展，但不排除出售的可能性。
防御
在完美的世界中，国防领域不需要增材制造的能力。但近年来，随着地缘政治紧张局势演变成更严重的冲突，这个长期以来对3D打印感兴趣的行业加大了投资和采用力度。这带来了两件事：首先，它具有3D打印的能力，可以在需要时快速、小批量地打印零件；其次，它只会加剧整个行业面临的供应链挑战。
因此，近年来，3D 打印在国防领域的应用不断加速，而且没有太多放缓的迹象。SPEE3D的冷喷涂3D打印技术就是这样一种工艺，自该公司于2017年上市以来，引起了许多国防组织的兴趣，美国、澳大利亚和日本政府都对该技术进行了投资。
“在当前的地缘政治格局下，支持国防需求的动力强劲。而且，让我们面对现实吧，世界面临着供应链挑战。”SPEE3D首席执行官Byron Kennedy告诉TCT。“增材制造在解决方案中发挥着重要作用——我们需要更快地行动，快速制造真正、坚固的零件。我们正在谈论快速原型设计和现场制造关键的替换零件，这可能会改变前线的游戏规则。我们预测，国防领域的广泛采用将为采矿和重工业制造等其他商业行业注入急需的信心。该技术已经证明了自己，并在国防部门中展示了巨大的好处，我们相信它也将彻底改变其他领域。”
进入入门级
尽管2023年工业系统的销售停滞不前，但一股悄然的阻力却获得了关注。根据CONTEXT 的最新报告，经常被忽视的入门级细分市场占据主导地位，出货量增长了9%。该报告表明，打印机用户正在放弃更昂贵的桌面产品，转而青睐Creality和Bambu Lab等更便宜的业余爱好者机器，这些机器提供类似或“足够好”的功能。与此同时，价格较高的专业价格类别的出货量连续第六个季度下降，这与2020/2021年的情况截然不同，在2020/2021年，专业桌面系统由于居家工作而获得了增长。由于大多数增材制造投资活动都集中在工业领域，CONTEXT 全球分析副总裁 Chris Connery表示，入门级类别“投资时机已经成熟”。
垂直整合即将进行
众所周知，许多增材制造公司已经感受到了近期经济状况的影响，最终用户对其资本支出变得更加谨慎。虽然经济的不确定性让一些人勒紧了钱包，但这可能为其他人提供了机会，通过收购硬件、服务、软件或材料供应商来垂直整合供应链要素。Align Technology收购Cubicure和Meta收购Luxexcel是最近的两个例子，两家公司的母公司都合并了 3D 打印技术公司，以推动下一代产品的发展。