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3D打印技术将如何开创下一代

发布时间:2016-05-24 08:48:54

2016年是3D打印技术层出不穷的一年,虽然大家不能断定3D打印会不会是下一次工业革命,有一点是肯定的:打印成本将继续下降,而3D打印质量继续上升。

3D打印行业迎来快速发展期的一大原因是原先存在的一些领先的工业3D打印工艺的关键专利到期。这些已经到期或者即将到期的专利——其中许多是在世纪之交刚刚发布的,长期以来这些专利被3D打印行业原有的先驱者垄断着。

FDM,SLA,SLS,SLM 专利逐步到期

当熔融沉积成型(FDM)打印专利在2009年过期的时候,FDM打印机的价格从过去的10000元下降到不足1000美金,而涌现出MakerBot和Ultimaker这些打印机,将3D打印走向大众化铺平了道路。

正如FDM技术所经历的,其他的下一代增材制造技术正在从消费领域和工业领域走向更广泛的市场。小编认为可以按照三大类来分:基于液体的(光敏树脂)、基于粉末的(SLS选择性激光烧结)和基于金属熔化的(SLM选择性激光熔化)3D打印技术。

液基技术

最近的例子包括:Carbon M1,Formlabs Form 2、和Autodesk的Ember。


光敏固化技术最早是3D Systems的创始人Charles W. Hull在1986年申请的专利,并将其商业化。而随着Hull光固化专利的到期,催生了大批以此为基础的光固化3D打印技术。其中,Formlabs将光固化技术推向了桌面机应用领域,并将价格降低到容易接受的程度。

当然,新的自由之路并不是没有颠簸的。3D Systems在2012年起诉Formlabs专利侵权,Formlabs在Kickstarter成功为其Form 1 3D打印机募集近300万美金。2014年12月,Formlabs与3D Systems达成协商,Formlabs每销售一台打印机都结算和支付8%的版税给3D Systems。

尽管有这些挫折,这些后来的企业都以其刷新记录的成绩不断向市场展示其能量,并将3D打印技术走向更广阔的应用空间展示其所向披靡的活力。

SLS粉体技术

选择性激光烧结(SLS)技术是德克萨斯大学奥斯汀分校的Carl Deckard博士和学院顾问Joe Beanman博士在1984年申请的。类似于Hull的专利,Deckard博士和Beanman博士也通过开办企业将其专利商业化。

3D Systems通过收购的方式从他们的竞争对手中获得了此项技术,但在2014年专利过期后,类似于FDM发生的事情很快在FDM和SLA 领域的3D打印专利到期,新涌现的3D打印机制造商旨在使SLS这一昂贵的工业打印工艺走下神坛。

SLM金属打印技术

被许多人认为是“圣杯”的选择性激光熔化SLM增材制造工艺,已经被用于创建各种制造业的零件,从定制的赛车零件到使用SpaceX发射到大气层外的设备上的部分定制金属零件。


有趣的是,SLM选择性激光熔化的创始专利来源于德国Fraunhofer Institute所有的激光技术研究院,而该专利的到期日是2016年12月。

正如大家所看到FDM, SLA, SLS专利技术到期,预计SLM专利技术到期将带来新一轮的生产商进入这个市场,这将大大激烈化市场竞争并进一步降低成本。

虽然SLM选择性激光熔化创始技术专利的到期将带来什么样的市场竞争变化大家难以预测,但小编相信这将影响行业的长远未来,这种影响可能是巨大的,因为SLM选择性激光熔化在打印仿生学零件、轻量化零件以及功能集成方面具有独特的优势。

消费级三维打印机销售情况保持了年年增长的势头,2015年销售了近20万台售价在5000美金或以下的3D打印机。全3D打印行业在2015年的销量在41亿美金,而在未来的4年内预计将增长到约162亿美金。这背后的驱动因素是专利垄断的到期和打印机价格的下降。

同时,除了设备端的专利,小编看到国际上3D打印企业在积极布局应用端的专利,这其中包括刚刚正式发布其3D打印设备的惠普企业,惠普对专利的布局可以说是在战略高度上,在其3D打印设备未上市前,其专利数量和布局分布之广就居行业前列。


在应用端,就专利的密集度来看,3D打印在结构性电子领域或许潜力巨大,还有一个专利密集的应用领域是组织工程,几乎所有的企业专利都集中在这一领域。山雨欲来,3D打印的专利之争是否从设备端走向应用端,在功能性电子部件和组织工程的领域是不是又要掀起一场大战?让大家拭目以待!