总结篇：回顾2021年的3D打印行业趋势

转眼已是岁末，又是一年倏忽而逝。在增材制造领域，2021年无疑是有趣的一年，其中最重要的原因是当涉及到正在进行的全球大流行疫情时，我们开始看到了隧道尽头的曙光。这一年，活动开始回归，并取得了巨大的成功。在今年的Formnext展会上，有来自75个国家的17859名与会者，以及来自36个国家的600多家参展商。

然而，与此同时，我们也看到了COVID-19对行业的真正影响。例如，在《2021年Wohlers报告》中显示，尽管该行业甚至比2020年仍有增长，但明显低于前几年，为7.5%，而平均为27.4%。此外，关于3D打印机出货量增长的调查显示，虽然它已经增加，特别是工业3D打印机，但2021年的销售甚至比2019年还滞后，尽管它们比去年有所恢复。

这是可以理解的，因为3D打印所服务的许多垂直行业也受到了大流行病的影响。航天领域，特别是商业航空受到重创是可以理解的，因为航空旅行被关闭了。这反过来又对金属增材制造市场产生了影响，它比聚合物受到的冲击更大。今年，随着旅行的恢复，这些行业已经开始复苏，金属增材制造也是如此。尽管正如我们将看到的那样，它开始采取稍微不同的形式。但2021年的3D打印趋势究竟是什么？增材制造又是如何变化（或保持不变）的？我们决定仔细研究一下定义2021年行业的一些趋势，包括随着整合和公司上市而逐渐成熟的商业环境，更多关注可持续发展，增加非聚合物材料的FDM解决方案，以及建筑业3D打印市场的增长。

△3D打印行业展会的回归标志着恢复正常的开始（图片来源：3Dnatives）。

增材制造的商业环境更加成熟

整个2021年，一个明显的趋势是3D打印制造商的整合以及更多的公司上市。与技术的日益工业化相对应的是，今年增材制造领域的业务无疑是在蓬勃发展的。最显著的例子可能是Desktop Metal，他们从几年前的初创公司变成了今天增材制造市场上的主要参与者之一。从2月份开始，他们收购了领先的DLP 3D打印技术公司EnvisionTEC，显示了他们进军聚合物市场和金属市场的决心。他们在这一年里继续进行收购，包括7月的Aerosint，表明他们也打算进入多材料市场，因为Aerosint的粉末床融合技术是为了以合理的成本和最小的材料浪费提供多材料工艺。他们在8月宣布了一项令人惊讶的消息，他们达成了一项最终协议，收购他们的竞争对手，市场上占据领先地位的粘合剂喷射3D打印机制造商ExOne。

不过，Desktop Metal并不是唯一有大动作的公司。在这一年中，还有其他重大的收购，如Protolabs在年初以2.8亿美元的交易收购了3D Hubs，Materialise在11月以3350万美元的交易收购了Link3D。此外，我们看到多家公司宣布他们打算上市，包括VELO3D、Markforged、Xometry、Shapeways和Essentium等。从诸多企业并购的高潮可以窥见，增材制造市场似乎更加成熟，因为它意味着初创公司要慢慢开始转变成具有更多大规模生产的大公司了。

△Aidro是通过金属增材制造（AM）批量生产下一代液压和流体动力系统的先驱，是今年被Desktop Metal收购的公司之一（图片来源：Business Wire)

增材市场还受到投资的推动，根据报告，这些投资已经开始得到回报。在Essentium今年早些时候的调查中，首席执行官Blake Teipel注意到了这种增长，他说："制造公司终于破解了AM的密码，实现了数十万个零件的全面生产，而且不会有回头路。在努力超越同行的公司的执行战略中，AM投资是否值得成为核心特征，已经没有任何疑问"。而在2021年，重大的投资肯定会被展示出来。后处理解决方案制造商DyeMansion为生产成品零件筹集了1400万美元，而ICON在B轮融资中筹集了2.07亿美元，Fabric8Labs在A轮融资中筹集了1930万美元，还有许多其他公司和初创企业。看2022年商业环境如何继续成熟和发展将是有趣的，但我们肯定期望在这富有成效的一年之后会有大的进展。

2021年3D打印的可持续发展趋势不断增强

2021年，3D打印也反映了世界上更大的趋势。例如，随着气候危机的不断显现，我们比以往任何时候都更多地看到公司和政府正在寻求转向更环保的解决方案。美国国家航空航天局（NASA）指出，过去七年间是有记录以来最温暖的一段时间，根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC），在未来20年内，气温可能会上升1.5摄氏度。由于AM技术与更传统的制造方法相比能够限制材料的浪费，因此它一直是这一行动的前沿技术之一。当然，今年，可持续性似乎是AM界许多人的想法。

今年，我们看到可持续发展在AM领域的突出地位的一种方式是AMGTA的存在增加。AMGTA，即增材制造绿色贸易协会，是一个全球性的贸易组织，旨在促进增材制造的环境效益。目前已经有38家公司，包括Stratasys、ExOne、EOS、BASF、Siemens、3D Systems、GE Additive等，都属于该组织。在今年的Formnext展会上，他们也走在最前面，他们在一些会议上发言，宣传他们的信息，即为了使增材制造确立为一种可持续的制造方法，需要少说多做，采取具体行动。值得注意的是，呼吁企业解决整个增材制造价值链上的薄弱环节，以确定环境方面的缺陷。AMGTA的执行董事Sherry Handle在我们最近关于可持续性和增材制造的文章中说："我们的任务现在已经进入第三年，我们现在有了一个坚实的基础来推进未竟的事业。在2023年及以后，我们计划继续投资于战略上严格的增材制造可持续性研究项目，并与会员合作，通过倡导增材制造行业的可持续性，使AMGTA成为行业的关键"。

△增材制造绿色贸易协会

另一方面，AM原材料方面的革新似乎正在到来。今年，在打印原材料材料方面有许多进步，变得更具有可持续性，这其中涌现出大量的案例。一些制造商已经转向用废物或其他可回收材料制造材料，作为实现更多循环经济的一种方式。例如，Covestro公司推出了一种用消费后PET废料制成的新的PET三维打印材料，Sindoh公司制造了一种完全由回收材料制成的粉末，Recreus公司公布了其100%回收的TPU长丝。还有一些项目设计的材料本身也更加生态友好。来自Materialise的NonOilen被设计为第一个100%可生物降解的3D打印长丝，完全由生物基聚合物制成。Polymaker的PolyTerra是两者的混合体，它将有机矿物质与聚乳酸结合在一起，从而大大减少了长丝中的塑料含量。

我们还看到了新的研究，强调了可持续发展项目中AM的创新性。其中一个案例是，美国国家可再生能源实验室致力于提高3D打印风轮机叶片的可回收性，从而更多的走向循环经济，同时也投资于更环保的能源项目。或者在另一个案例中，福特公司今年宣布他们将与惠普公司合作，使用回收的3D打印材料打印汽车零件，这个项目特别引人注目，因为它使用了回收的粉末而不是长丝。福特技术研究员Debbie Mielewski在宣布会上评论说："许多公司都在为3D打印技术找到很好的用途，但是，惠普为很可能会率先为那些填埋的废粉找到高价值的应用，并将其转化为功能性和耐用的汽车零件"。此外，Aectual公司用回收的塑料制作了3D打印的植物，在另一个项目中，用回收的塑料制作了3D打印的梁，以取代钢筋混凝土，甚至还有更多的项目。

为非聚合物部件推出的挤压项目

我们在2021年看到的其他趋势之一是3D打印的持续平民化，特别是在涉及非聚合物材料时。在这一点上，制造商们对陶瓷和金属等材料的挤压项目（FDM）越来越重视。金属和陶瓷都是AM领域令人垂涎的材料，因为它们可以用于部件，包括最终使用，在许多重要的领域，如航空航天和医疗。然而，能用这些材料进行打印的机器往往对许多人来说过于昂贵，而且入门级的选择也很有限。现在，随着可以打印金属和陶瓷的台式FDM打印机的增加，这项技术正变得越来越容易获得，因为它比更复杂的激光机更便宜，而且往往更容易使用。

而AM市场已经注意到了这种对金属长丝打印机的呼吁。当然，该领域最大的公司之一是Desktop Metal，如上文所述，该公司在今年取得了巨大的发展。但他们并不是唯一的公司。今年，我们看到许多公司以几种不同的方式发布了自己的金属FDM解决方案。首先是著名的聚合物FDM制造商，包括BCN3D、Ultimaker和Makerbot，为他们的打印机发布了金属长丝，并配有专门的喷嘴和其他部件。这些方案将允许用户只需添加到他们现有的聚合物机器上，降低成本，同时为用户提供一个低成本的3D打印金属选择。

△2021年，我们看到了一种趋势，即为非聚合物材料提供更多的桌面FDM解决方案。在这里，你可以看到Markforged的金属X解决方案（图片来源：Markforged）

此外，完整的解决方案也正在发布，Raise3D和3DGence都宣布他们将在2022年推出FDM金属打印机。在讨论他们推出ELEMENT系列的决定时，3DGence的首席执行官Sebastian Sczasny阐述道："在过去的两年里，金属FFF技术作为一种经济实惠的进入金属零件原型设计和生产的方式取得了重大进展。可以打印开放市场的金属丝的桌面系统的数量已经增加，尽管有Covid-19带来的经济影响，但目前的主要工业企业正在经历持续增长。" 陶瓷3D打印机也在继续普及，包括来自Nanoe的选择。此外，随着金属和陶瓷3D打印的不断普及，这些FDM解决方案似乎确实可以帮助进一步将增材制造推广到更多的行业和因素。这是一种成本较低、更容易使用的技术介绍方式，特别是对完全的3D打印初学者来说。在未来的一年里，看看这些陶瓷和金属挤压解决方案的反应，以及看看是否有更多的机器进入市场，将是非常有趣的。

2021年，建筑3D打印的发展比以往更加迅猛

将3D打印用于建筑并不是一个新的想法。今年的新鲜事是有多少不同的项目最终实现。这不再是一个想法，目前在欧洲和北美等多个大洲都有3D打印的房屋。仅是3D初创公司ICON一家，今年就在德克萨斯州宣布了多个房屋项目。自2018年3月他们的第一个打印房屋以来，至今为止他们已经设计了不少于20个建筑。

2021年，房屋建筑3D打印也不仅是ICON一家大放异彩。3D打印也被视为一种潜在的善的力量，作为解决人道主义问题的一种方式，特别是与住房危机有关的问题。人类栖息地组织已经开始在亚利桑那州建造一个3D打印的三室两厅的独栋别墅，以帮助解决该州的住房危机。COBOD还被用来在印度、德国、佛罗里达等地打印房屋。与14trees一起，他们的打印机还被用于非洲的一所学校，目前正在迎接学生。除此之外，越来越多的公司正在公布3D打印社区的计划，特别是低成本住房。3月份的一个例子是特温特增材制造公司（TAM）和世界住房公司在加拿大的3D打印村计划，他们希望能结束社区内居民无家可归的现状。最后，WASP的TECLA项目在今年完成，通过他们的混凝土3D打印住宅向我们展示了真正可持续住房的发展方向。

△WASP新完成的TECLA是我们2021年3D打印趋势的一部分：建筑和可持续性（图片来源：WASP）

除了这些项目，今年是我们真正看到3D打印房屋走向商业化的一年。2月，SQ4D在长岛以299,999美元的价格将第一座3D打印房屋投放市场。还有在德国落成的第一座3D打印房屋，也是使用BOD 2打印机制造的。TAM著名的Fibonacci House也正式成为第一个在Airbnb上挂牌的3打印房屋，使其对那些想在这个独特的房子里预订一晚的旅行者和3D打印爱好者开放。在2022年，我们期望看到更多的3D打印房屋和更多的创新项目的完成，这些公司正在引领建筑领域的增材制造。

2021年即将过去，我们见证了3D打印行业巨变的一年。这其间充满了变数，也充满了机遇，期待2022年3D打印会给我们带来更多的惊喜，南极熊约你一同见证。