張麗娟：增材制造技術(shù)發(fā)展動態(tài)，德國Fromnext2024觀展分享

在2024增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇暨增材制造產(chǎn)業(yè)年會論壇上，山東理工大學(xué)教授、國家級特聘專家張麗娟女士，做了“增材制造技術(shù)發(fā)展動態(tài) ---2024 年Formnext Exhibition 觀展分享”報告。




張麗娟：大家下午好，今天特別開心非常榮幸參加咱們年會的盛典，同時上午我也被榮幸的增補為咱們專家委員會的委員。在這里表態(tài)一下，我會盡最大努力協(xié)助聯(lián)盟、行業(yè)的朋友們做更多的工作。

今天其實不叫演講主題，因為上個月正好是現(xiàn)在這個時間，去法蘭克福參加了Formnext Exhibition的展會，我相信在座咱們也有很多朋友和企業(yè)家朋友去參展和觀展，還是大多數(shù)沒有去過，我就把我看到的和我看這個過程中的一些感想和大家回顧一下。

我先說一下我自己，介紹是山東理工大學(xué)增材制造研究院的執(zhí)行院長，同時我還有一個另外一個崗位，是在東莞理工學(xué)院3D打印與智能制造中心擔任首席科學(xué)家，所以我有兩個3D打印的團隊，在工作。

首先給大家說一下Formnext Exhibition這個展會，這個展會原先過去的全稱叫作法蘭克福國際精密成型及3D打印制造展覽會，目前全球最大的也是最重要的3D打印和增材制造相關(guān)的展會。咱們國家也是非常重視，這個現(xiàn)在已經(jīng)有中國版的了，大家知道在深圳我們也有一個Formnext Exhibition，但是我們的這些國內(nèi)的重要企業(yè)也還是會去法蘭克福展示自己的成果。

今年的展會就是19日-22日4天的時間，我全天4天都參加了。但是在2018年我是第一次參加這個，我是2017年回國，2018年第一次參加，到現(xiàn)在為止去了4次。所以對這個展會有一些了解，去的目的其實也沒有我自己的技術(shù)，也沒有我的產(chǎn)品，但是因為我搞這個方面的研究，所以特別希望更加直觀、近距離了解這個行業(yè)，和開發(fā)者、使用者和研究者近距離交流，同時爭取尋找一些合作的可能性。

這個數(shù)量上，這個不是我數(shù)的，這個是咱們Formnext Exhibition小冊子里面給的數(shù)據(jù)，今年是有860家展商，其中中國展商100-110之間，因為可能有沒去的。這個是法蘭克福展覽中心的外觀，F(xiàn)ormnext Exhibition是他的展會是在11日和12日兩個展廳展開的。

我就開始給大家相當于直播一下，我照了很多照片，錄了很多視頻，挑和大家更相關(guān)和我自己更感興趣的和大家分享一下。

這個是美國的，是實際上原來公司改名了，他這個作為一個龍頭企業(yè)，3D打印的應(yīng)用企業(yè)，但是現(xiàn)在也轉(zhuǎn)成了服務(wù)企業(yè)，全產(chǎn)業(yè)鏈的，從材料到裝備、技術(shù)服務(wù)不僅服務(wù)第一公司，服務(wù)全球的，只要可以相關(guān)的，包括醫(yī)療等等的。

那么我比較關(guān)注一個新的技術(shù)的發(fā)布就是把黏結(jié)劑噴射成型也納入了他們這個主流的打印工藝，這個打印工藝就是黏結(jié)劑噴射，但是打金屬材料，所以他成熟現(xiàn)在商業(yè)化了這個裝備，而且打印的部件也已經(jīng)在產(chǎn)品上得到應(yīng)用了。

另外我關(guān)注的因為我有這方面的項目，大家知道WAAM增材制造，那么這個就是我現(xiàn)在展示的這個片子就是英國一家大學(xué)，這個是電弧熔絲增材制造的鼻祖，他們團隊展示的孵化出來的一個新成果，他叫WAAM3D，大家看這個規(guī)模、尺寸就是打印出來的件已經(jīng)非常大了，但是其實這個大小是設(shè)備上的問題，那么現(xiàn)在開發(fā)出雙絲的裝備，也就是說是多材料打印了，那么這個多材料打印幾年前就已經(jīng)成為預(yù)測的方向，但是現(xiàn)在他們已經(jīng)開始實施了。

這邊展示的設(shè)備就是雙絲的設(shè)備。這個又是另外一個多材料的，鋼和銅的，這個是Fraunhofer他們聯(lián)合開發(fā)的，能做出來這個多材料的，這個多材料打成大的同時又可以打出右邊這個圖的芯片，非常小，大的小的都可以打成多材料的，這個也是很值得關(guān)注的。

EOS除了聚合物這塊搞了面曝光的新的裝備，但是金屬材料方面，打印機沒有什么新的突破，但是在一些智能化過程監(jiān)測上做了一些工作，比如說粉末床的鋪粉質(zhì)量，高速相機可以形成閉環(huán)這樣了，重新鋪粉這樣。所以沒有什么在裝備上的一些特殊的，但是打印的件這邊有銅合金的，大家知道這個不太好打。

材料方面關(guān)注到英國焊接材料，配合多材料打印做出了絲絲結(jié)合和絲粉結(jié)合，絲絲結(jié)合就是一個絲包著另外一個絲，絲帶著一個芯，比如說鋼里面包了銅，或者銅里面包了其他的東西，這個就是復(fù)合合金這樣的最后形成這樣一個結(jié)構(gòu)。然后絲粉比如說想用什么粉強化我這個材料，粉包在絲里面，這個也商業(yè)化了。這個是西門子的了，他我不知道這個視頻可以不可以放，多功能一體化是有4個功能，第一個功能左邊這個圖他在增材制造，然后增材制造之后就減材，然后精準測量，精準測量之后再返回，多次精準測量，所以測量精度是5微米級可以達到。

在這個同一個工藝上還可以再做圖層，右邊這個圖現(xiàn)在在減材，然后再測量，然后再測量，全都測量完之后再減材，減到需要的尺寸，然后一會就開始做圖層了，增材、減材，測量再減材，多功能一體化的裝備，這個主要體現(xiàn)在是控制精準度上，裝備控制精準度上。

這個是我遇到了咱們中科煜辰，邢總經(jīng)理，也是很中心的展位，他帶去的大尺寸增材制造裝備和一個水導(dǎo)激光加工的，這個也是精密激光方面的展會。這個是還有咱們漢邦的打牙齒的，多激光的裝備，也是在展會也是得到很多人的關(guān)注的。

那么另外一個大家看NSTM是作為一個標準的測試，美國材料與測試協(xié)會，大家知道Wohlers每年都出增材制造報告，他們在那里也宣傳，一個宣傳標準，另外他們在那里收集信息，收集數(shù)據(jù)，這樣對他寫年度報告來做信息準備。

再一個非金屬方面的，因為我有陶瓷方面的國家重點研發(fā)計劃，那么這個是以色列的這樣一個公司，主要打芯片，非常小的尺寸的高精度的，最右邊那個圖是助聽器。這個是噴射成型的，材料噴射成型，噴射直接噴射材料，那么他完全實現(xiàn)工業(yè)化級的裝備，沒有實驗級全部是生產(chǎn)級，除了打印陶瓷之外，打難熔金屬。

這個是法國的，陶瓷打印的裝備的一個企業(yè)，但是我注意到了他也開辟了金屬打印，所以難熔金屬右邊的那個樣品，玫瑰花什么都是用他們自己的3DP工藝來做的，也形成了很好的打印能力和裝備。

另外一個也吸引我注意的就是荷蘭公司，這個荷蘭公司相當于建筑打印，這些都屬于一些景觀什么的，但是他用的材料很特殊，他工藝基本上是黏結(jié)劑，但是用工業(yè)廢料、陶瓷、混凝土，生物基材料，樹皮、竹纖維等等實現(xiàn)打印，打印尺寸大到這個柱子特別高了，這個我做參照物的。

這個是一個英國的，剛才上午咱們德國專家也提到了這個，是新的一個陶瓷3D打印的一個企業(yè)，做的陶瓷主要用于過濾技術(shù)和過濾裝備的一些陶瓷，新材料。那么他的市場占有量已經(jīng)非常大了，做海水淡化處理的。

這個是奧地利的一個打陶瓷的公司，那么他們也開辟了很多多材料的打印和連續(xù)過度。再一個遇到了咱們的廣東的有一個很大的展臺，是耗材的，金屬絲材，但是他們展示很多樣品，這里面也贈送小龍，剛才早上說到的。

還有一個比較大的研究機構(gòu)，這個研究所里我也工作過，他推出了一個同軸電子束的高效、高速打印裝備，還有共同推出的超高速激光，那么他們展示的都是一個是打印技術(shù)，再一個是裝備技術(shù)，所以說這個給電子束打印同軸提供了一個方向，效率非常高，沒有對準的問題，直接對準。

那么展會除了展覽的這些東西之外，還有很多平行的論壇，因為時間關(guān)系沒有辦法分享特別多，也是展會之后6點之后各個很大的廠商都要發(fā)布一些信息，還有展示一些未來的技術(shù)的一些東西，我盡量都參加了。

這個就是當時我給大家分享我的觀感，整體來講這個展會規(guī)模有增大，但是速度沒有我們中國市場增大速度那么快，這個參展商的。金屬材料相關(guān)的仍然占絕大多數(shù)，無論是材料裝備還是后處理等等，而且剛才我剛才講的例子打陶瓷的也在進入金屬，包括過去也就是打陶瓷的現(xiàn)在打難熔金屬，所以金屬3D打印市場巨大的，還是應(yīng)用場景在不斷擴大。

雖然是仍然以粉末材料為主，但是像剛才看到絲材，還有多材料，這個多種工藝打印齊頭并進的，在這個情況下。

那么激光粉末床方面，大尺寸多激光仍然是重點，原來的問題現(xiàn)在不是問題了，幾乎所有的廠商包括中國的都已經(jīng)解決了這個技術(shù)問題。高效能、高效率、低成本是所有增材制造用戶和研究者和生產(chǎn)者追求的共同目標，這點毫無疑問，因為很多歐美他們的展品上都標上了價格，比如說打了一個發(fā)動機葉片，他標上打印時間多長時間，用了多少材料，這一個最后合的成本是多少美元，都把這個價格給出來了，這樣用戶也可以進行選擇。

那么多材料打印也已經(jīng)發(fā)展起來了。

那么分領(lǐng)域情況，剛才也點到了，我從材料、設(shè)備、工藝和尺寸來講，可用的打印材料是越來越多了，打印的多材料在多種工藝上都體現(xiàn)出來了，在設(shè)備上智能化、自動化程度不斷提高，多激光搭接的工藝控制，鋪粉質(zhì)量監(jiān)控，剛才講的西門子的那個精準控制，另外單一工藝雖然是主流，但是復(fù)合工藝在發(fā)展，整個打印的展會上看到了多個電弧+激光，絲材+粉材，增材+減材，增材+增材的，還有很多小的企業(yè)展示這些方面的技術(shù)進步，另外在尺寸方面，我這里寫的越來越大，越來越小，越來越精，真是這樣的，越來越大是特別大，那么十米，幾米金屬可以達到幾米，那么越來越小就是芯片和電子里面的東西，越來越小，而且精度要求越來越高，因為3D打印這個技術(shù)逐漸越來越用在終端產(chǎn)品上了，盡量減少加工，減少后續(xù)的處理這樣的工藝，縮短工藝流程。

另外中國展商的情況是2015年不到30家，到2024年是100余家，咱們國內(nèi)還有很多想去還沒有去，我知道，但是現(xiàn)在去的這一百多家都是增材制造相關(guān)的，無論是裝備、材料、軟件等等的這些方面，那么工業(yè)級設(shè)備和消費級設(shè)備裝備是同步發(fā)展的，然后展示的打印材料依然是金屬和聚合物為主。配件和服務(wù)商也在展會進行亮相，這個配件就是說裝備的配件，后處理配件等等，整體的市場發(fā)展速度，剛才已經(jīng)說了，中國的發(fā)展速度比國際上的平均發(fā)展速度要快，這個是我個人很強烈的感覺，那么在這個同時感受到技術(shù)成熟度和市場成熟度增材制造這個技術(shù)是越來越成熟了，而且是穩(wěn)步提升的。

大型頭部企業(yè)不斷成長和擴大，小型創(chuàng)新型企業(yè)大量涌現(xiàn)。展望一下前景，就是說由于技術(shù)成熟度、生產(chǎn)力和工業(yè)化成熟度不斷提高，預(yù)期增材制造市場是持續(xù)增長的，這個大家都看好，同時成本也會持續(xù)下降的，如此帶來的相應(yīng)技術(shù)和經(jīng)濟方面的挑戰(zhàn)，需要工業(yè)界和研發(fā)部門聯(lián)手共同努力來解決。這個不是單方面的，另外它的適用不是說增材制造這個技術(shù)我們拿來就代替?zhèn)鹘y(tǒng)制造技術(shù)，必須評估增材制造技術(shù)它本身的優(yōu)勢，能給這個產(chǎn)品所帶來的附加值和創(chuàng)新性，那么應(yīng)用現(xiàn)狀是現(xiàn)在已經(jīng)原型開發(fā)、快速模具、終端產(chǎn)品，方方面面都已經(jīng)用到它了，增材制造差異化對這個差異化的認識也是越來越清晰，所以能夠精準的選擇增材制造工藝所對應(yīng)的應(yīng)用。

那么產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢我個人覺得就是合并與融合，這樣的趨勢，就是合并大家強強聯(lián)合，那么融合就是取長補短，這樣的一個態(tài)勢才可以使得產(chǎn)業(yè)做大做強，同時關(guān)注到了AI技術(shù)有很多，特別是弗朗獲福他們展示很多AI技術(shù)的在增材制造中的應(yīng)用，這個也是未來或者近幾年發(fā)展的重點趨勢。

這個就是我的觀感，我花半分鐘介紹一下我的團隊，我是做金屬和陶瓷3D打印，工藝就是咱們主流工藝，比如說SLM，BG，電弧熔絲，陶瓷是光固化等等這些都做，這個是有一些項目支撐的，科技部的先進結(jié)構(gòu)和復(fù)合材料專項里面的3D打印的項目，另外廣東省有一個基礎(chǔ)和重大基礎(chǔ)研究項目，是研究增材制造的材料和工藝，這個應(yīng)用基礎(chǔ)方面的項目，山東省有一個重大創(chuàng)新工程項目，是陶瓷和陶瓷打印裝備的，還有梯度材料，金屬梯度材料這方面。

最后就是感謝大家聆聽，歡迎大家到淄博燒烤城和東莞松山湖參觀指導(dǎo)交流，謝謝大家！