3D打印无疑进入了快速发展时期，然而各个国家的3D打印发展情况存在着不小的差异，那么美国现在的3D打印状况是什么样的？市场对这一技术的接收程度和 使用程度如何？3D打印的市场需求对研发和基础研究提出了哪些要求？AMT美国制造技术协会的副总裁Tim Shinbara带来3D打印在美国的市场接受度、市场需求、研发趋势。

现状

工业行业对于3D打印的市场接收度变得越来越高，尤其是工业级的FDM打印机，以塑料聚合物为原材料的3D打印设备使用不断增长，而这些市场的扩张带来大量的设计师和创客的产生，并且打开了设计思维的新空间，设计思路的打开从而对金属3D打印在非关键组件的解决方案方面带来了加速器般的影响。

而这些进入到生活和医疗等领域的3D打印产品也带来了新的法规和规范的产生，包括FDA批准的材料和工艺，如Ti-6Al-4V和PAEK的粉末床制造工艺。中国的食品和药品管理局2015年也批准了这种医疗应用。随着各方面市场的打开，随之而来的不仅仅是监管和法规，对技术方面的需求也带来了开发者新的挑战。

机会与挑战

展望短期至中期的机会，可用的打印材料已经成为一个大家颇感兴趣的领域。当前，商业化的打印材料仍然主要来原有的材料厂商的供应链，缺乏针对于增材制造需求的商业打印材料，也缺乏针对于打印要求的材料解决方案服务能力。

研究与开发主要集中在材料开发、过程监控、设计优化、多材质打印、预测仿真、表面处理、微／纳米打印等方面的工作。陶瓷的生物相容性和高热的应用是一个挑 战。当前已经出现几家公司在陶瓷和金属的打印技术不断的成熟，缩小技术与制造准备水平（MRL&TRL: Manufacturing Readiness Level & Technology Readiness Level）差距。

改进设备工艺的稳定性和认证方面是另外一个挑战。增材制造仍然被认为是一个过程敏感的技术，受材料、工艺和设备的影响很大。

研发趋势

当前缺乏足够的增材制造数据，设计工具的验证（有限元，计算流体动力学分析等）需要在生产环境中来进行可靠性和可重复性的测试。当前对基于经验的测试依赖 性很高。整个增材制造行业在呼唤标准化的快速实现，特别是对设备的可用性和性能规格。当然，过程控制是下一个挑战。过程控制面临的挑战是大多数加工环境是 封闭条件下进行的。目前研究项目也集中在现场过程监控，过程控制主要有两种方式：一种是通过直接熔池热监控，另一种是通过间接熔池热监控。

为了更好地实现产品的优化，研究正在向更好的优化和仿真工具进行研究。新的数学理论被应用到更好地优化仿生物理模型，探索所有的基于过程的结 构-性能关系。增材制造的关注点也不再局限于重量节省或增加机械性能方面，混合材料和复合打印正在开启增材制造的又一项潜力。包括粉体性能、热变形和表面 准备的研究正在为增材制造打开更广阔的窗口。其他领域的研究和发展的趋势包括超短激光脉冲，利用空气动力学聚焦纳米级别的3D打印技术。

作者：Tim Shinbara，AMT副总裁／制造技术，普渡大学计算机本科，普渡大学机械工程技术硕士，佩波戴恩大学财务方向MBA