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Formnext 十年回顾:3D 打印产业化的真实进程与未来趋势解析

Formnext 十年来见证了 3D 打印从概念热潮走向真正工业化的全过程。增材制造的突破不再仅靠更快的打印速度或更多激光,而是来自自动化后处理、质量检测、数据驱动调度等系统化能力。多工艺并存、软件优化、生产节拍控制成为产业竞争核心。本文回顾 2015–2024 的技术演进,分析多激光平台、粘结剂喷射、陶瓷与金属 AM 的成熟路径,并提出未来十年增材制造面临的五大关键问题,包括价值链归属、软件潜力、投资周期、工艺互通与可持续指标。欢迎阅读深度解析。

当 Formnext 于 2015 年在法兰克福首次开幕时,它还是一个紧凑的展会,用来展示正在兴起的工业级 3D 打印。两百家参展商占据了展馆的一角;参观者在激光烧结系统和聚合物原型之间穿行,仍然不确定增材制造是否能真正超越炒作阶段。十年后,如今已有超过 34,000 人参展。每一家主要的航空航天、汽车和医疗 OEM 都会派出代表团。然而,过去十年的真正故事,并不是规模更大的展馆或更多的激光机,而是“想象力的缓慢而顽强的工业化”。

从 2015 年到 2024 年的十年揭示了一个令人不安的事实:制造业的革命并不会以社交媒体的速度发生。它发生在安静的收尾处理、检验与良率控制工作中。也许这一点本应更大声地被强调,且 CNC 领域的学者早已明白,但在新闻头条之下,这种转变其实非常深刻。3D 打印机不再是主角;它已成为复杂生产系统中的一个节点。


3DPI 在 2016 年 Formnext:今日法兰克福中央火车站的列车。照片由 Michael Petch 提供
“炒作列车”没有刹车。照片由 Michael Petch 提供

从打印机到生产系统

回顾 3DPI 对 Formnext 的报道,2020 年代最重要的创新并不是展馆中央那些多千瓦级的大型机器,而是围绕它们的那些不起眼的系统。在线质量控制、自动去粉、化学表面处理——这些曾被视为次要的领域,如今决定了一个工厂能否以规模化且成本可控的方式生产零件。

像 DyeMansion 的 Powerfuse S(一种蒸汽抛光系统)和 AM-Flow 的 AM-QUALITY(基于相机的检测单元)等技术标志着一个转折点。它们针对的是那些消失在打印床与包装箱之间的分钟数,那些隐藏的成本决定了 AM 是否能与传统制造竞争。

每一位 Formnext 参观者都知道这个悖论:每年打印机速度更快,但零件常常在箱子里等待检验或清理。瓶颈是人工,而不是数字化。因此,2025 年制造商真正的问题不再是“我们能打印吗?”,而是“我们能否打印、处理并验证,而不需要先后手动触碰十次?”

多激光军备竞赛及其局限

2017 年,Renishaw 推出 RenAM 500Q,这是一款配备四激光的金属打印机,承诺带来生产效率的飞跃。EOS 与 SLM Solutions 随后推出更大、更快的平台。到 2023 年,法兰克福展馆内布满了拥有八束或十二束激光、多千瓦功率的设备。营销语言充斥着“马力”:更多激光、更高产能、更多未来。

但经济学却讲述了另一个故事。增加激光数量确实提高了理论速度;但它并没有将零件成本减半。设备可用率、良率和操作人员成本仍然决定着盈利能力。突破点反而来自软件。Renishaw 于 2023 年发布的 TEMPUS 系统,通过调整时间逻辑实现类似的产能提升:激光在覆粉步骤中继续工作,从而减少闲置时间。带来提升的不是新增光学系统,而是一个算法。

这个教训更为广泛。AM 的下一阶段将由调度、传感与数据集成主导,而不是光学或冶金。功率的天花板已经触及;下一个竞争战场是“编排”。换句话说:软件能否最终做到硬件做不到的事?

粘结剂喷射与工业的耐心

若有一种技术能体现工业变革真正所需的时间,那便是金属粘结剂喷射打印。当 HP 在 2017 年首次预告 Metal Jet 时,它被视为一场革命:无需激光的高速金属制造,适用于汽车量产。现实用了五年才赶上。直到 2022 年,HP 才开始商业化推出 S100 平台,并配备模块化粉末处理、烧结和去粉单元。此时,Desktop Metal 于 2019 年推出的 Shop System 已在经过冗长的资格认证后进入有限生产阶段。

这背后的寓意不是失败,而是现实。增材制造的炒作周期遵循社交媒体的节奏;工业采用遵循 ISO-9001 的节奏。那些成本高达数百万的设备、并且会进入认证供应链的系统,不可能一夜之间成为主流。行业应学会庆祝这些漫长的孕育期。它们代表的是韧性,而不是拖延。

对于设备制造商而言,投资挑战依旧存在。正如 SIP Capital 的 Jeffery Smith 所说:“如果扩产没有明确资金支持,早期投资者根本无法想象回报。”换句话说,投资者和政策制定者要如何资助需要五年以上成熟周期的创新?粘结剂喷射的演化轨迹(就在本月,英国才安装了第一台 HP Metal Jet)显示,真正有意义的变革是通过迭代,而非爆发。

平台单一化时代的终结

多年间,展会上的争论一直围绕一个伪命题:哪种工艺会胜出?然而到了 2024 年,这个问题已经过时。增材制造进入了多元共存阶段。展会现场如今呈现一个多技术共舞的格局,每种工艺都在解决不同的问题。

Lithoz 继续以 CeraFab S320 扩展陶瓷 AM,其构建体积是前代的五倍。Incus 与 Holo 推进基于光刻的金属打印以实现精细特征;MX3D 等公司则推动机器人 WAAM 制造大型结构。Arburg 的 Freeformer 550-3X 和 Lynxter 的 S300X 展示了颗粒料和多材料系统的兴起,而微型 DLP 与弹性体打印机则进一步扩大材料范围。

行业已经从“工艺竞争”转向“工艺编排”。客户不再问“哪台机器最好?”,而是“哪种工艺组合符合我的经济模型?”

这一转变影响深远。它要求互操作性、统一的数据标准,以及一支能够流利掌握多种 AM 技术的劳动力。正如人们所说,增材制造不再需要更多的布道者,而是需要更多的“翻译者”。

可持续性:修辞领先于指标

到 2022 年,“可持续性”已经成为每份新闻稿必须出现的形容词。厂商宣传可回收粉末、生物基树脂、节能激光。但几乎没有人发布生命周期数据。独立的 LCA(生命周期评估)仍然稀缺,而真实能耗数据常被视为商业机密。

也有例外,AMGTA 等组织正在努力解决这一问题,但多数声明仍停留在愿景,而非核算。结果是一个可信度差距。如果 AM 想要宣称具备环境优势,它必须用数字证明。

下一场 Formnext 小组讨论可以有这样一句挑衅性提问:如果我们可以将晶格密度模拟到小数点后一位,那为何不能报告每公斤打印件的千瓦时数?

未来十年的形状

回顾十年的 Formnext,一个模式逐渐显现。每隔几年,就有一种新技术宣称会“重新定义制造业”。多数只部分成功,但每一次都留下基础设施的增量积累,提升了行业的基线。粘结剂喷射带来了速度;树脂系统带来了表面质量;后处理与质量控制供应商减少了接触时间。这些累积效应让行业慢慢接近真实量产:缓慢、有序,且常常不显眼。

“颠覆”的话语已被“流程”的务实精神所取代。如今吸引注意力的公司,不是那些拥有最大激光器的,而是那些能通过更智能的调度、自动化处理或闭环检测,替客户节省分钟数的公司。2015 年时将增材制造视为革命的梦想,如今已经成熟为更务实却更持久的东西:一种以良率和运行时间衡量的供应链技术。

当 Formnext 进入第二个十年,每位参与者——从设备制造商到政策制定者——都必须面对五个问题:

当自动化、后处理与数据集成超过打印机本体的价值时,谁将拥有价值链?

什么时候软件与算法优化的贡献将超过再加一个千瓦?

投资者能否保持对需要五年成熟周期技术的耐心?

互操作性如何在多元 AM 生态中取代布道式思维?

可持续性指标何时能与营销的道德语调相匹配?

Formnext 的十周年并不是发明的庆典,而是“耐力”的证明。行业已经明白,真正的工业变革不是跳跃,而是循环:设计、测试、认证、重复。结果是一种更安静的进步,它用可靠性替代了颠覆的刺激。

从这个意义上说,过去十年并非令人失望,而是一种确认。增材制造终于成长了。它不再承诺一夜之间重塑一切,而是通过一层又一层被验证的材料,坚定地要求被认真对待。