2024年3D打印技術領域在新材料、新工藝和新應用方面繼續(xù)取得突破，并呈現(xiàn)出多樣的發(fā)展態(tài)勢。工藝方面，行業(yè)更加關注極限制造能力，從2023年的無支撐3D打印到2024年的點熔化、鍛打印、光束整形、多弧并行打印、大尺寸陶瓷打印等；材料方面，可重復使用光固化樹脂以及可直接打印透明牙套的材料都是不得忽視的重要突破；應用方面，用戶經(jīng)過幾年的積累開始更大膽的使用這項技術，在制藥、發(fā)動機技術等方面取得重大突破舉世震驚。

3D打印技術參考認為，2024年3D打印技術在材料、工藝方面的突破，讓這項技術在應用端展現(xiàn)出更強的制造能力與可持續(xù)性。

01人類首次實現(xiàn)太空金屬3D打印

2024年1月，歐洲航天局金屬3D打印機成功抵達國際空間站，這是第一臺安裝在太空的金屬打印機。8月21日，宇航員成功從金屬3D打印機中取出了第一個樣品，這是該項目的一個重要里程碑。

太空金屬3D打印面臨一系列技術挑戰(zhàn)，包括有限的安裝空間、打印安全性、微重力制造可行性等。該臺由空客公司打造的金屬3D打印機基于激光熔絲技術，重達180公斤，其在太空中打印出了高9厘米、寬5厘米的零件，整個制作過程耗時約40小時。這一項目不僅展示了金屬3D打印技術在太空環(huán)境中的可行性，還為未來的太空探索和資源自給自足奠定了重要基礎。

評選理由：將為未來太空任務提供新的可能性，包括在軌制造工具、備件甚至結構件，從而減少對地球補給的依賴。

02航天發(fā)動機極致簡約集成化3D打印價值凸顯

2024年8月，SpaceX首次展示了其第三代猛禽發(fā)動機（Raptor 3）。馬斯克表示，該發(fā)動機大量使用金屬增材制造技術，幫助實現(xiàn)大量零件整合、優(yōu)化和輕量化。與上兩代相比，Raptor 3極度簡化，通過大量集成化制造，從根本上改變了發(fā)動機的核心架構；與此同時，成本大幅降低。

猛禽發(fā)動機自2016年推出以來，不到十年時間實現(xiàn)三代更迭，實現(xiàn)了成本的極致壓縮，和性能的極致提升，展現(xiàn)出3D打印在復雜結構制造、快速制造方面的優(yōu)勢。2024年10月，SpaceX采用”筷子夾火箭“方式捕獲返回的助推火箭，這是人類首次用這種方式回收火箭，標志著星艦技術的一大突破，3D打印技術也為此發(fā)揮了重要作用。 除此之外，2024年11月30日，中國長征十二號運載火箭首飛成功。在中國航天科技集團六院官方發(fā)布的介紹中（點擊查看官方來源），此次發(fā)射所涉及的發(fā)動機產(chǎn)品 “更小巧”+“更強勁”，發(fā)動機智造 “打破常規(guī)”+“迭代優(yōu)化”，實現(xiàn)了發(fā)動機在緊湊空間內(nèi)四機并聯(lián)。該文章特意在相應位置附有金屬3D打印的動畫。

評選理由：大規(guī)模合并零件，實現(xiàn)部件簡約化制造，是3D打印技術的重要價值之一。航天領域正在使用這項技術制造出超越傳統(tǒng)的革命性產(chǎn)品。

03一體化3D打印貯箱國內(nèi)航天首次實現(xiàn)在軌應用

2024年3月，長征八號遙三運載火箭成功將“鵲橋二號”衛(wèi)星送入預定軌道。航天六院在相關報道中指出（點擊查看官方來源），“在此次發(fā)射中，有衛(wèi)星貯箱結構應用3D打印工藝實現(xiàn)”。2024年4月3日，探月工程用鵲橋通導技術試驗衛(wèi)星—天都二號衛(wèi)星在軌分離正常，冷推系統(tǒng)工作正常，標志著國內(nèi)航天首次實現(xiàn)3D打印貯箱在軌應用（點擊查看官方來源），為3D打印技術在空間推進領域的運用奠定堅實的基礎。

根據(jù)公開報道信息（點擊查看官方來源），該貯箱由航天科技六院801所和航天科技八院800所共同研制，采用鋁合金制造。研制團隊以顛覆式的技術創(chuàng)新方案實現(xiàn)了貯箱的一體化和輕量化設計，先后攻克了一系列關鍵核心技術，不僅所有組件均在貯箱上實現(xiàn)高度集成化安裝，貯箱內(nèi)部也通過3D打印流道實現(xiàn)了各個組件之間的聯(lián)通，大幅縮短研制周期和降低成本。。

歸類：新應用

評選理由：這是國內(nèi)首個一體化成型并實現(xiàn)在軌應用的3D打印鋁合金貯箱，未來或成為常態(tài)。

04光束整形首次商業(yè)化引領金屬3D打印創(chuàng)新邏輯

目前，光束整形策略已被證實可以給金屬3D打印的質(zhì)量控制和低成本制造帶來好處，已成為推動金屬3D打印技術邁向更高成型效率、更低成本、更可靠和可重復過程的新手段，展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景和巨大的市場潛力。

2024年，金屬3D打印行業(yè)的領導者EOS，推出AMCM M 290-2 FLX打印機，率先實現(xiàn)光束整形金屬3D打印商業(yè)化。該公司切換賽道，避開了多年來同行之間拼激光器的競爭格局，開始了新的創(chuàng)新方向。于此同時，國內(nèi)某頭部企業(yè)，也在進行該技術的研發(fā)。

歸類：新技術

評選理由：應注意金屬3D打印技術的實質(zhì)性發(fā)展，從底層不斷突破，推動技術向更具突破性的方向發(fā)展。

05點熔化&鍛打印金屬3D打印制造能力再提升

2024年，GE航空航天公司旗下的Colibrium Additive（原GE Additive）正式推出電子束點熔化3D打印技術。點熔是一種電子束熔化策略，粉末床通過小點熔化而不是通常的線熔化。該技術可以實現(xiàn)更精確的溫度控制，降低溫度梯度和燒結需求，進而幫助減少懸垂支撐和提高表面質(zhì)量。此外，點熔化還可以定制微觀結構。GE稱這項技術將改變游戲規(guī)則！

2024年，西空智造攜手西安交通大學共同研發(fā)的鍛打印技術正式推出，該技術主要解決傳統(tǒng)增材制造過程中，因激光熱輸入和溫度梯度導致的部件內(nèi)部殘余應力問題，這些應力往往引起零件變形、開裂甚至孔洞等缺陷。通過精確調(diào)控應力場、組織和缺陷，鍛打印技術顯著提高了打印件的力學性能，還能夠實現(xiàn)輪廓邊緣的高精度加工，有效減少甚至消除支撐結構。需要指出的是，西空智造也推出了電子束點打印技術。

歸類：新技術

評選理由：無論點熔化還是鍛打印，均是在對常規(guī)金屬3D打印技術的重要創(chuàng)新，旨在通過非常規(guī)手段解決速度、質(zhì)量與成本等問題。

06大尺寸陶瓷3D打印首次得到航空航天用戶驗證

2024年，乾度高科推出“1.2米”光固化陶瓷3D打印裝備，在獨創(chuàng)的動態(tài)同步推掃技術加持下，打印體積可達1200×900×500mm， 橫向曝光分辨率50μm，縱向重復定位精度 ±5μm（Z向）。材料體系覆蓋氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷等。

12月，一款直徑達0.6米的碳化硅遙感衛(wèi)星反射鏡成功使用乾度高科3D打印技術制造，并完成了光學加工和鍍膜，性能通過用戶測試。采用3D打印技術制造碳化硅反射鏡的報道并不鮮見，但完成光學加工并通過用戶測試的卻極少見。

歸類：新應用

評選理由：該事件標志著采用光固化3D打印技術制造SiC陶瓷的技術路線成功得到驗證，也標志著國內(nèi)在大尺寸陶瓷3D打印應用方面取得重大進展。

07直接3D打印隱形牙套通過NMPA二類醫(yī)療器械認證

9月24日，清鋒科技發(fā)布消息，該公司成功實現(xiàn)隱形牙套直接3D打印，并通過國家藥品監(jiān)督管理局（NMPA）二類醫(yī)療器械認證。3D打印技術參考認為，該事件堪稱2024年度3D打印技術領域的重磅技術進展！

清鋒科技隱形牙套直接3D打印

一直以來，隱形牙套通常采用3D打印牙模+熱吸塑的方法制造，跳過牙模制造，直接3D打印隱形牙套一直是該領域的重點研發(fā)方向。隱形牙套要求具備良好的力學性能，材料在形變回彈、應力松弛和應力中斷等方面的表現(xiàn)需要達到高標準。為了實現(xiàn)隱形效果，材料需要具備高透明度，且在使用過程中不易變色或產(chǎn)生霧狀效果。上述因素都為3D打印直接生產(chǎn)帶來了挑戰(zhàn)。清鋒科技的突破離不開材料技術的重大進展，以使隱形牙套兼顧多方面的使用要求。

歸類：新應用，新材料

評選理由：這是多年來口腔領域材料技術的重要進步，中國公司率先實現(xiàn)突破。

08微尺度3D打印在多領域發(fā)揮顯著作用

2024年，微納3D打印技術獲得了較為廣泛的應用突破。作為一種高精度、高品質(zhì)制造技術，它正在幫助多個產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)升級。如新能源電池制造、精密復雜電子部件、微機電系統(tǒng)器件、生物醫(yī)療領域的微納光子器件和微流體/微流控器件、精密光學領域的微納光學器件等。

由摩方精密microArch S230(精度：2 μm)打印的微流控器件

2024年，摩方精密助力北京大學、北京某研究院，實現(xiàn)了載藥微球高質(zhì)量低成本制造，突破了該領域的關鍵瓶頸。本年度，摩方精密與多所高校及研究機構聯(lián)合申請的“微納器件功能一體化精密增材制造技術與裝備”項目，經(jīng)過專家評審成功獲得重慶市重大技術攻關項目的立項，該項目獲得資助總投資6000萬元。此外，央視也于今年報道了普利生微納3D打印技術取得的應用突破，其裝備技術已在顯示器件、腦機接口等多領域得到應用。

歸類：新應用

評選理由：作為一項“小眾”的3D打印工藝，跨尺度增材制造對多個行業(yè)的深刻影響作用正在爆發(fā)。

09光固化樹脂回收再利用材料更可持續(xù)、更為環(huán)保

液態(tài)樹脂配方由含有(甲基)丙烯酸酯和環(huán)氧化物的反應性單體以及低聚物組成，在光引發(fā)劑存在下通過光刺激快速光聚合以產(chǎn)生交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡。然而，目前這些材料仍類似于傳統(tǒng)的交聯(lián)橡膠和熱固性塑料，限制了打印部件的可回收性。現(xiàn)有的光聚合物樹脂無法被解聚并直接在循環(huán)、閉環(huán)路徑中重新使用。

來自英國伯明翰大學化學學院、美國高分子創(chuàng)新研究所的研究團隊開發(fā)了一種完全可再生的光聚合物樹脂平臺，基于此平臺配制的樹脂材料可以3D打印成高分辨率部件，并能夠有效解聚，從而可循環(huán)使用重新打印！

歸類：新材料

評選理由：為光固化樹脂的循環(huán)使用和可持續(xù)發(fā)展提供了新的思路。10其他重要突破

1）電化學3D打印在半導體等行業(yè)顯示出強大制造能力

電化學3D打印是一種不依賴熱驅動即可生產(chǎn)復雜、致密金屬部件的增材制造技術。它能夠制造具有微米級、復雜內(nèi)部特征、高純度材料的零件。2024年，3D打印技術參考報道了使用該技術制造半導體和消費電子冷卻部件的案例。借助人工智能優(yōu)化設計和新形勢的借助沉積的增材制造形式，將為散熱效率的提升帶來新的契機，并將影響多個行業(yè)。

2）基于絲材的連續(xù)攪拌摩擦增材制造 哈工大黃永憲教授團隊開發(fā)出了一種連續(xù)絲材攪拌摩擦增材制造技術引發(fā)了國內(nèi)外廣泛關注。區(qū)別于以棒材、板材為成型材料，該團隊通過連續(xù)進給絲材實現(xiàn)大型金屬結構的固相增材制造成形。與傳統(tǒng)的固態(tài)增材制造技術相比，這項技術無需大的軸向力即可連續(xù)進給材料，可以很好地適應結構的多樣化設計。

2024年，哈工大團隊在連續(xù)送絲攪拌摩擦增材制造技術上繼續(xù)取得重大突破。以此技術3D打印的鎂合金性能超過了同等材質(zhì)鍛件水平；建立了適用于TiB2等增強相鋁基復合材料高耐磨攪拌摩擦增材制造工具設計準則與熱處理工藝規(guī)范；突破了異質(zhì)金屬復合型界面多尺度界面調(diào)控關鍵技術，已成功實現(xiàn)大尺寸鋁/鋼復合板、復合管路等關鍵部件增材制造，可靠性與生產(chǎn)效率大幅提升；進一步將連續(xù)送絲攪拌摩擦增材制造拓展至現(xiàn)場修復再制造領域，搭載重載機器人攪拌摩擦增材制造裝備，可實現(xiàn)復雜曲線、曲面等結構的固相增材制造與修復，可實現(xiàn)在雨水、風沙等極端工況下的現(xiàn)場原位快速修復。

3）一款強大的打印頭，為新材料開發(fā)帶來新途徑

2024年，英尼格瑪推出一款多激光電弧同軸復合硬件系統(tǒng)，這種多激光/電弧、多模式同軸復合3D打印系統(tǒng)，可實現(xiàn)材料制備的高靈活性、高效率和高精度，為金屬新材料的快速研發(fā)和應用提供了強大的技術支撐。

4）九天行歌完成國內(nèi)首件鋁合金火箭貯箱箱底3D打印

火箭貯箱箱底是火箭結構中的一個至關重要的組件，不僅是火箭結構安全的基礎，也是推動火箭技術創(chuàng)新和性能提升的關鍵因素之一。2024年，北京九天行歌航天科技有限公司完成國內(nèi)首件3D打印鋁合金火箭貯箱箱底制造，實現(xiàn)了航天制造技術上的一大創(chuàng)新和突破，推動了火箭制造的快速迭代和優(yōu)化。

5）專業(yè)級/工業(yè)級FDM設備普遍實現(xiàn)超高速3D打印

速度問題一直是限制3D打印走向小批量生產(chǎn)制造的主要瓶頸。2023年革命性的速度進步首先發(fā)生在消費級FDM設備領域，不僅樹立了行業(yè)標桿企業(yè)，并催生出“農(nóng)場、社區(qū)”新業(yè)態(tài)，還顯著提升了國民對3D打印技術的興趣。這一顯著變化如今已在專業(yè)級和工業(yè)級FDM領域取得顯著進展。復志科技、遠鑄智能、一邁智能等均推出了高速或超高速3D打印裝備。 6）全球首臺類器官3D打印機，目前正處在臨床科研階段

在2024年11月舉辦的第26屆高交會上，全球首個類器官3D打印機亮相。根據(jù)央視新聞報道，該產(chǎn)品是清華大學團隊20年的科研成果，通過跨學科交叉研究一步步實現(xiàn)了工程落地，目前正處在臨床科研階段。

7）“超大規(guī)格金屬點陣結構多弧并行3D打印技術與裝備”

2024年，央視報道了北京理工大學機械與車輛學院“超大規(guī)格金屬點陣結構多弧并行3D打印技術與裝備”科技成果。該校研究團隊突破了懸空結構無支撐3D打印的技術難關，提出了脈沖電弧輔助熱絲的懸空結構自由成形新工藝，建立了大型金屬點陣結構3D打印新方法；自主研制了多弧（10弧、16弧、40弧）并行3D打印系列裝備，實現(xiàn)10米級點陣結構3D打印以及效率量級提升，形成了超大規(guī)格金屬點陣結構多弧并行3D打印技術體系。

END

2024年3D打印技術的突破具有如下特點：金屬3D打印正在突破原始創(chuàng)新形式，更高效的制造不再依賴單一的增加激光器數(shù)量；陶瓷3D打印進一步突破了尺寸限制，有望在航天領域率先得到應用；光固化樹脂3D打印的突破在于可循環(huán)使用材料以及微尺度應用方面；熔融擠出技術則是向著超高速方向邁進。直接應用方面，進一步打破制造極限，在材料端和工藝端獲得了顯著進展，進一步為跨領域實現(xiàn)重大升級釋放潛力。

總的來說，3D打印技術在2024年的突破尤為顯著。以上總結或有未盡之處，敬請諒解。