Technologia jetting w wytwarzaniu przyrostowym: Dynamika rynku 2025, przełomy i droga do 2030. Poznaj, jak drukowanie atramentowe i jetting materiałów kształtują nową erę druku 3D.
- Podsumowanie: Rola technologii jetting w wytwarzaniu przyrostowym
- Wielkość rynku i prognoza wzrostu (2025–2030): CAGR, przychody i kluczowe czynniki
- Przegląd technologii: Druk atramentowy, binder jetting i material jetting wyjaśnione
- Krajobraz konkurencyjny: Wiodący gracze i nowi innowatorzy
- Kluczowe zastosowania: Lotnictwo, medycyna, motoryzacja i inne
- Ewolucja materiałów: Polimery, metale, ceramika i kompozyty
- Najnowsze przełomy i trendy patentowe (2023–2025)
- Wyzwania: Bariery techniczne, koszty i skalowalność
- Zrównoważony rozwój i rozwój regulacyjny
- Prognoza przyszłości: Możliwości, ryzyka i zalecenia strategiczne
- Źródła i odniesienia
Podsumowanie: Rola technologii jetting w wytwarzaniu przyrostowym
Technologia jetting szybko stała się kluczową siłą w rozwoju wytwarzania przyrostowego (AM), oferując unikalne zalety w zakresie precyzji, wszechstronności materiałów i skalowalności. W roku 2025 procesy AM oparte na technologii jetting — takie jak jetting materiału, binder jetting i jetting nanopartykułów — są coraz częściej przyjmowane w różnych branżach, w tym w lotnictwie, motoryzacji, stomatologii i produktach konsumpcyjnych. Umiejętność tej technologii do aplikowania kropelek materiału budowlanego lub spoiwa z dokładnością na poziomie mikronów pozwala na produkcję wysoce szczegółowych części wielomateriałowych w pełnym kolorze, co odróżnia ją od innych metod AM.
Kluczowi gracze w branży napędzają innowacje i komercjalizację w tym obszarze. Stratasys, światowy lider w druku 3D z polimerów, nadal rozwija swoją platformę PolyJet, znaną z możliwości drukowania wielomateriałowego i wielokolorowego. Ostatnie innowacje firmy koncentrują się na poprawie szybkości druku, rozszerzaniu ofert materiałowych i ulepszaniu integracji oprogramowania dla procesów od projektu do druku. Podobnie, 3D Systems rozwija swoją technologię MultiJet Printing (MJP), skoncentrowaną na zastosowaniach w opiece zdrowotnej i prototypowaniu przemysłowym, z naciskiem na materiały o wysokiej rozdzielczości i biokompatybilne.
W segmencie AM metali, Desktop Metal i ExOne (teraz część Desktop Metal) są na czołowej pozycji w technologii binder jetting. Ich systemy są wdrażane zarówno do prototypowania, jak i produkcji końcowych części, ze szczególnym naciskiem na koszty i produkcję o wysokiej wydajności. Umiejętność binder jetting do przetwarzania szerokiego zakresu metali i ceramiki przyciąga znaczną uwagę od sektorów poszukujących skalowalności AM poza tradycyjne prototypowanie.
Innowacje materiałowe są kolejnym istotnym czynnikiem napędzającym rozwój. Firmy takie jak voxeljet rozszerzają gamę materiałów do druku, w tym zaawansowane ceramiki i piasku do zastosowań odlewniczych. Opracowanie nowych fotopolimerów, metali i materiałów kompozytowych przewiduje się, że dodatkowo poszerzy możliwości zastosowania technologii jetting w nadchodzących latach.
Patrząc w przyszłość, prognozy dotyczące technologii jetting w wytwarzaniu przyrostowym są optymistyczne. Analitycy branżowi i producenci przewidują dalszy wzrost adopcji, napędzany ciągłymi ulepszeniami w szybkości druku, rozdzielczości i różnorodności materiałowej. Integracja kontrolowania procesów napędzanego AI i monitorowania w czasie rzeczywistym ma na celu zwiększenie niezawodności i powtarzalności, co pomoże przezwyciężyć kluczowe bariery masowej produkcji. W miarę jak systemy jetting stają się coraz bardziej dostępne i wszechstronne, ich rola w ekosystemach cyfrowego wytwarzania ma szansę na dalszy rozwój, wspierając przejście na rozproszone modele produkcji na żądanie.
Wielkość rynku i prognoza wzrostu (2025–2030): CAGR, przychody i kluczowe czynniki
Technologia jetting, obejmująca jetting materiału (MJ), binder jetting (BJ) i jetting nanopartykułów (NPJ), jest szybko rozwijającym się segmentem w branży wytwarzania przyrostowego (AM). W roku 2025 globalny rynek AM oparty na technologii jetting doświadcza dynamicznego wzrostu, napędzanego rosnącą adopcją w sektorach takich jak lotnictwo, motoryzacja, stomatologia i produkty konsumpcyjne. Oczekiwany złożony roczny wskaźnik wzrostu (CAGR) dla technologii jetting w AM ma wynosić od 18% do 24% do 2030 roku, co przewyższa kilka innych metod AM z powodu unikalnych możliwości w zakresie druku wielomateriałowego, wysokiej rozdzielczości i skalowalności.
Główni gracze branżowi poszerzają swoje oferty i zdolności produkcyjne, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu. Stratasys Ltd., pionier technologii PolyJet, kontynuuje innowacje związane z nowymi materiałami oraz systemami o wyższej wydajności, celując zarówno w prototypowanie, jak i produkcję końcowych części. 3D Systems Corporation również rozwija swoje platformy MultiJet Printing (MJP), koncentrując się na zastosowaniach w opiece zdrowotnej i precyzyjnym inżynierowie. W obszarze binder jetting, ExOne Company (teraz część Desktop Metal) i HP Inc. zwiększają produkcję rozwiązań binder jetting metali i piasku na dużą skalę, przy czym platforma Metal Jet HP zyskuje na popularności w branży motoryzacyjnej i narzędziowej.
Przychody z systemów AM opartych na jetting, materiałów i usług mają przekroczyć kilka miliardów USD do 2030 roku, przy czym Ameryka Północna i Europa prowadzą w adopcji, a następnie szybki wzrost w regionie Azji i Pacyfiku. Rozwój jest napędzany zdolnością technologii do wykonywania złożonych geometrii, precyzyjnych detali oraz integracji wielomateriałowej, co coraz bardziej jest wymagane w sektorach o wysokiej wartości. Na przykład, Stratasys Ltd. zgłasza rosnące wykorzystanie PolyJet do nakładek dentystycznych i modeli medycznych, podczas gdy 3D Systems Corporation podkreśla znaczenie MJP w rozwiązaniach opieki zdrowotnej na zamówienie.
Kluczowymi czynnikami wzrostu rynku są kontynuowane innowacje materiałowe (takie jak fotopolimery, metale i ceramika), ulepszenia w szybkości druku i niezawodności, oraz dążenie do cyfrowych procesów produkcyjnych. Strategiczne partnerstwa między dostawcami technologii AM a użytkownikami końcowymi przyspieszają industrializację procesów jetting. Wygląda na to, że w nadchodzących latach będziemy świadkami dalszej konsolidacji wśród dostawców technologii, zwiększenia inwestycji w badania i rozwój oraz szerszej adopcji AM opartych na jetting dla prototypowania i produkcji seryjnej, co umocni jej pozycję jako kluczowej technologii w krajobrazie wytwarzania przyrostowego.
Przegląd technologii: Druk atramentowy, binder jetting i material jetting wyjaśnione
Technologia jetting wyłoniła się jako kluczowe podejście w wytwarzaniu przyrostowym (AM), oferując rozwiązania o wysokiej rozdzielczości, wielomateriałowe i skalowalne zarówno dla prototypowania, jak i produkcji końcowych części. W roku 2025 na rynku dominują trzy główne procesy AM oparte na technologii jetting: druk atramentowy, binder jetting oraz material jetting. Każdy z nich wykorzystuje precyzyjne aplikowanie kropelek do budowy obiektów warstwa po warstwie, ale różnią się one materiałami, mechanizmami i zastosowaniami.
Druk atramentowy w AM zazwyczaj odnosi się do wykorzystania głowic drukujących do aplikowania funkcjonalnych atramentów — takich jak materiały przewodzące, biologiczne lub fotopolimery — na podłoża. Ta technologia, pierwotnie opracowana dla druku 2D, została zaadaptowana do zastosowań 3D, co umożliwia wytwarzanie elektroniki, czujników i urządzeń mikrofluidycznych. Firmy takie jak HP Inc. zaawansowały drukowanie 3D oparte na atramentach dzięki swojej platformie Multi Jet Fusion (MJF), która wykorzystuje połączenie czynników spajających i detali aplikowanych na podłożu proszkowym, a następnie energii podczerwonej do spajania materiału. Podejście to pozwala na szybką produkcję skomplikowanych części polimerowych o wysokiej precyzji, które są coraz częściej przyjmowane w sektorze motoryzacyjnym, opieki zdrowotnej i produktów konsumpcyjnych.
Binder Jetting charakteryzuje się selektywnym nanoszeniem płynnego środka wiążącego na podłożu proszkowym, które zazwyczaj składa się z metali, ceramiki lub piasku. Proces ten jest powtarzany warstwa po warstwie, a powstała „zielona” część jest następnie utwardzana i wypalania. ExOne (teraz część Desktop Metal) i voxeljet AG są wiodącymi dostawcami systemów binder jetting, z instalacjami w branżach ranging od lotnictwa po narzędzia odlewnicze. Binder jetting jest znany ze swojej skalowalności oraz zdolności do przetwarzania szerokiego zakresu materiałów, w tym stali nierdzewnej, Inconel oraz piasku do form odlewniczych. W 2025 roku technologia ta zyskuje na popularności w masowej produkcji części metalowych, z ciągłymi ulepszeniami w gęstości części, wykończeniu powierzchni i automatyzacji post-processingu.
Material Jetting polega na bezpośrednim nanoszeniu materiałów budowlanych — zazwyczaj fotopolimerów — przez głowice atramentowe, a następnie natychmiastowym utwardzaniu przy pomocy światła UV. Proces ten umożliwia stworzenie wysoce szczegółowych, wielomateriałowych i wielokolorowych części w jednym budowie. Stratasys Ltd. jest kluczowym innowatorem w tej dziedzinie, a jej technologia PolyJet jest szeroko stosowana do prototypowania, modeli dentystycznych i medycznych. Material jetting jest ceniony za precyzję oraz możliwość symulacji nadlewania, powierzchni o miękkim chwycie i skomplikowanych zespołów.
Patrząc w przyszłość, technologie jetting prawdopodobnie skorzystają z postępów w projektowaniu głowic drukujących, formułach materiałowych i automatyzacji procesów. Integracja uczenia maszynowego w kontrolę procesów oraz rozszerzenie oferty materiałów — szczególnie metali i ceramiki — prawdopodobnie spowodują szersze zastosowanie w zarówno prototypowaniu, jak i produkcji seryjnej. W miarę jak wiodący producenci będą nadal inwestować w badania i rozwój, technologia AM oparta na jetting ma szansę na pełnienie centralnej roli w cyfrowej transformacji produkcji w nadchodzących latach.
Krajobraz konkurencyjny: Wiodący gracze i nowi innowatorzy
Krajobraz konkurencyjny w technologii jetting w wytwarzaniu przyrostowym (AM) szybko się rozwija, gdy uznawane liderzy i nowe innowacje rywalizują o udział w rynku w 2025 roku i później. AM oparty na technologii jetting, który obejmuje jetting materiału (MJ), binder jetting (BJ) oraz jetting nanopartykułów (NPJ), zyskuje popularność dzięki swojej zdolności do produkcji części o wysokiej rozdzielczości, wielomateriałowych i wielokolorowych. Sektor ten charakteryzuje się mieszanką dużych korporacji międzynarodowych oraz zręcznych startupów, z których każda przyczynia się do postępów technologicznych i ekspansji rynku.
Wśród uznawanych graczy, Stratasys pozostaje dominującą siłą, szczególnie z technologią PolyJet. W 2024 roku Stratasys wprowadził nowe materiały i aktualizacje oprogramowania, zwiększając dokładność i wszechstronność swoich drukarek J-serii do zastosowań w opiece zdrowotnej, motoryzacji i produktach konsumpcyjnych. Ciągłe inwestycje firmy w badania i rozwój oraz strategiczne partnerstwa umacniają ją jako kluczowego innowatora w segmencie jetting materiałów.
Inny major player, 3D Systems, korzysta ze swojej platformy MultiJet Printing (MJP), aby obsługiwać branże wymagające szczegółów i gładkich wykończeń, takie jak stomatologia i biżuteria. W 2025 roku 3D Systems oczekuje się, że rozszerzy swoją ofertę materiałów i możliwości automatyzacji, odpowiadając na rosnące zapotrzebowanie na rozwiązania AM na dużą skalę.
W obszarze binder jetting, ExOne (teraz część Desktop Metal) nadal przesuwa granice druku 3D metali i piasku. Skupienie firmy na системах przemysłowych i automatyzacji procesów doprowadziło do zwiększonej adopcji w sektorze lotnictwa, motoryzacji i narzędzi. Integracja technologii ExOne przez Desktop Metal ma na celu przyspieszenie komercjalizacji binder jetting dla końcowych części metalowych.
Nowe innowacje również kształtują krajobraz konkurencyjny. voxeljet jest uznawana za czołowego dostawcę systemów binder jetting o dużej skali, targeting applications in foundry and architectural applications. Drukarki serii VX firmy, zdolne do produkcji części w skali metra, są przyjmowane zarówno do prototypowania, jak i produkcji krótko–seriajnej.
Warto również wspomnieć o znaczącym disruptorze, XJet, który skomercjalizował nanoparticle jetting dla ceramiki i metali. Systemy Carmel firmy XJet, wykorzystujące unikalny proces dyspersji cieczy, zyskują uwagę dzięki zdolności do produkcji wysoce szczegółowych, skomplikowanych geometrii w technicznych ceramice i stali nierdzewnej. Ekspansja firmy w zakresie nowych materiałów i rynków globalnych prawdopodobnie zaostrzy konkurencję w aplikacjach AM o wysokiej wartości.
Patrząc w przyszłość, sektor technologii jetting jest gotowy na dalszą konsolidację i innowacje. Kluczowe trendy obejmują integrację kontrolowania procesów napędzanego AI, rozszerzenie wyboru materiałów oraz skalowanie systemów jetting dla prawdziwego cyfrowego wytwarzania. W miarę jak uznawane i nowo powstające podmioty będą inwestować w badania i rozwój oraz strategiczne współprace, w nadchodzących latach możemy się spodziewać szybszej adopcji AM opartych na jetting w różnych branżach.
Kluczowe zastosowania: Lotnictwo, medycyna, motoryzacja i inne
Technologia jetting, obejmująca jetting materiału (MJ), binder jetting (BJ) i jetting nanopartykułów (NPJ), szybko rozwija się jako główna metoda wytwarzania przyrostowego (AM) w sektorach o wysokiej wartości. W roku 2025, jej precyzja, skalowalność i wszechstronność materiałowa napędzają adopcję w lotnictwie, medycynie, motoryzacji i innych branżach, a czołowi producenci i użytkownicy końcowi zgłaszają znaczne postępy.
W lotnictwie, AM oparty na technologii jetting jest coraz częściej wykorzystywany do produkcji lekkich, skomplikowanych komponentów i narzędzi. Zdolność technologii do wytwarzania złożonych geometrii przy minimalnym post-processingu jest szczególnie ceniona w prototypowaniu i krótko-seryjnym produkcji. Firmy takie jak Stratasys i voxeljet są prominentne, a systemy PolyJet firmy Stratasys umożliwiają wytwarzanie wielomateriałowych, wysokorozdzielczych części do wnętrz kabin i funkcjonalnych prototypów. Platformy binder jetting voxeljet są wykorzystywane do produkcji dużych form odlewniczych z piasku i rdzeni, wspierając szybkie iteracje i skracając czasy realizacji dla odlewni lotniczych.
W sektorze medycznym, technologia jetting umożliwia produkcję urządzeń dostosowanych do pacjentów, przewodników chirurgicznych i modeli anatomicznych. Wysoka dokładność i biokompatybilne opcje materiałowe oferowane przez PolyJet i podobne procesy są kluczowe dla tych zastosowań. Stratasys nawiązał współpracę z szpitalami i firmami zajmującymi się urządzeniami medycznymi, aby dostarczać niestandardowe implanty i modele planowania przedoperacyjnego, podczas gdy 3D Systems oferuje rozwiązania binder jetting dla protez dentystycznych i narzędzi chirurgicznych. Zdolność do druku wielomateriałowych modeli w pełnym kolorze poprawia zarówno wyniki kliniczne, jak i edukację medyczną.
Producenci motoryzacyjni adoptują AM oparty na jetting dla prototypowania, narzędzi, a coraz częściej dla części końcowych. Szybkość i elastyczność procesów jetting wspierają szybkie iteracje projektowe oraz produkcję złożonych zespołów. Systemy binder jetting firmy voxeljet są wykorzystywane do form piaskowych w odlewaniu metali, co przyspiesza rozwój komponentów silników i lekkich struktur. Technologia PolyJet firmy Stratasys jest szeroko stosowana do komponentów wnętrz, prototypów oświetleniowych i badań ergonomicznych, z producentami OEM i dostawcami motoryzacyjnymi integrującymi te systemy do swoich procesów cyfrowego wytwarzania.
Oprócz tych kluczowych sektorów, technologia jetting rozszerza się również na dobra konsumpcyjne, elektronikę i narzędzia przemysłowe. Wprowadzenie nowych materiałów — takich jak ceramika, metale i zaawansowane polimery — przez firmy takie jak XJet (znane z technologii NPJ) poszerza krajobraz aplikacji. Systemy XJet są wykorzystywane do wysoce precyzyjnych ceramicznych i metalowych części w elektronice i zastosowaniach dentystycznych, a trwające badania i rozwój mają na celu dalsze zwiększenie właściwości materiałowych i wydajności.
Patrząc w przyszłość, prognozy dotyczące technologii jetting w wytwarzaniu przyrostowym są optymistyczne. Ciągłe ulepszenia w technologii głowic drukujących, różnorodności materiałów i automatyzacji procesów mają na celuAcceler zaakceptację i nowe zastosowania aż do 2025 r. i dalej. Firmy branżowe inwestują w skalowanie możliwości produkcyjnych, a także w kwalifikowanie części opartych na jetting do krytycznych zastosowań końcowych, co sygnalizuje dojrzewającą technologię gotową na szerszy przemysłowy wpływ.
Ewolucja materiałów: Polimery, metale, ceramika i kompozyty
Technologia jetting, obejmująca jetting materiału (MJ), binder jetting (BJ) oraz jetting nanopartykułów (NPJ), szybko rozwija się jako wszechstronne podejście w wytwarzaniu przyrostowym (AM) dla polimerów, metali, ceramiki i kompozytów. W roku 2025 sektor ten doświadcza znaczących postępów w projektowaniu głowic drukujących, formułach materiałowych i kontrolowaniu procesów, co umożliwia szerszą adopcję w różnych branżach.
W dziedzinie polimerów, jetting materiałów — reprezentowany przez PolyJet i MultiJet Printing — pozostaje wiodącą technologią do prototypowania wielomateriałowego i części funkcjonalnych o wysokiej rozdzielczości. Stratasys, pionier technologii PolyJet, nadal rozszerza swoją ofertę materiałową, wprowadzając fotopolimery o ulepszonych właściwościach mechanicznych, termicznych i biokompatybilnych. Ostatnie wydania firmy koncentrują się na żywicach inżynierskich i materiałach cyfrowych, które umożliwiają symulację elastomerów, przezroczystych komponentów i modeli medycznych. Podobnie, 3D Systems rozwija MultiJet Printing o nowe materiały woskowe i plastikowe dostosowane do odlewania inwestycyjnego i zastosowań dentystycznych.
Binder jetting zyskuje na popularności w zakresie metali i ceramiki, stymulowane jego skalowalnością i opłacalnością. ExOne (teraz część Desktop Metal) i voxeljet są na czołowej pozycji, oferując systemy zdolne do przetwarzania stali nierdzewnej, Inconel, miedzi oraz zaawansowanej ceramiki. W 2025 roku te firmy koncentrują się na automatyzacji procesów, lepszym zarządzaniu proszkami oraz integracji post-processingu w celu zaspokojenia potrzeb przemysłowej produkcji. Warto zauważyć, że Desktop Metal komercjalizuje binder jetting dla wysokowydajnej produkcji części metalowych, ze szczególnym naciskiem na branżę motoryzacyjną i elektronikę konsumpcyjną.
Ceramic jetting również się rozwija, a firmy takie jak XJet wykorzystują nanoparticle jetting do produkcji gęstych, precyzyjnych komponentów ceramicznych i metalowych. Technologia XJet umożliwia nanoszenie ultra-drobnych kropelek zawierających nanocząstki ceramiczne lub metalowe, a następnie ich wypalanie, co prowadzi do części o skomplikowanych geometriach i doskonałym wykończeniu powierzchni. Firma poszerza swoją ofertę materiałową o aluminiowe, tlenek cyrkonu i stal nierdzewną, celując w zastosowania w urządzeniach medycznych, elektronice i przemyśle lotniczym.
Kompozytowy jetting to nowa granica, z badaniami i wczesną komercjalizacją koncentrującą się na strukturach wielomateriałowych i funkcjonalnie zróżnicowanych. Firmy rozwijają atramenty i zawiesiny nadające się do jetting, zawierające włókna wzmacniające, nanocząstki lub hybrydowe wypełniacze, aby nadać pożądane właściwości mechaniczne, termiczne lub elektryczne. Chociaż komercyjna adopcja jest nadal w powijakach, trwające współprace między producentami sprzętu a dostawcami materiałów mają na celu wprowadzenie nowych, kompozytowych rozwiązań w technologii jetting w ciągu najbliższych kilku lat.
Patrząc w przyszłość, prognozy dotyczące technologii jetting w wytwarzaniu przyrostowym są optymistyczne. Kluczowe trendy obejmują integrację uczenia maszynowego w optymalizację procesów, poszerzenie kwalifikowanych bibliotek materiałowych oraz opracowanie systemów kontroli jakości w zamkniętej pętli. W miarę jak platformy jetting stają się coraz bardziej niezawodne i wszechstronne, ich rola w produkcji końcowych części — wykraczająca poza prototypowanie — nadal rośnie, szczególnie w sektorach wymagających wysokiej personalizacji, drobnych detali i możliwości wielomateriałowych.
Najnowsze przełomy i trendy patentowe (2023–2025)
Technologia jetting, obejmująca jetting materiału (MJ), binder jetting (BJ) i nanoparticle jetting (NPJ), doświadczyła znaczących przełomów i aktywności patentowej w latach 2023–2025. Ten okres przyniósł konwergencję postępów w projektowaniu głowic drukujących, formułach materiałowych i kontroli procesów, co napędza przyjęcie technologii zarówno w prototypowaniu, jak i produkcji końcowych części.
Warto zauważyć, że pojawił się trend refinacji systemów wielomateriałowych i wielokolorowych jetting. Stratasys Ltd., pionier technologii PolyJet, wprowadził nowe głowice drukujące zdolne do jednoczesnego nanoszenia do ośmiu materiałów, co umożliwia wytwarzanie skomplikowanych, funkcjonalnie zróżnicowanych części z dostosowanymi właściwościami mechanicznymi i estetycznymi. Ostatnie zgłoszenia patentowe koncentrują się na ulepszonej kontroli kropelek i mieszaniu in-situ, co poprawia rozdzielczość i jakość interfejsów materiałowych.
W binder jetting, ExOne Company (teraz część Desktop Metal) i Desktop Metal, Inc. przyspieszyły komercjalizację systemów produkcyjnych o wysokiej szybkości. Ostatnie patenty podkreślają innowacje w chemii bindera i zarządzaniu proszkiem, zwalczając problemy z gęstością części i post-processingu. Wprowadzenie przez ExOne w 2024 roku nowej platformy przemysłowej z real-time monitoringiem procesu i adaptacyjnymi algorytmami jetting ustanawia dokument dla wydajności i niezawodności w produkcji części metalowych i piaskowych.
Nanoparticle jetting, prowadzone przez XJet Ltd., zaobserwowało wzrost aktywności patentowej związanej z nanoszeniem nanocząsteczek ceramicznych i metalowych. Systemy Carmel firmy XJet, które wykorzystują unikalny proces nanoszenia zawiesiny cieczy, były przedmiotem wielu ostatnich patentów dotyczących konstrukcji dysz i technik dyspersji cząstek. Postępy te umożliwiły produkcję skomplikowanych, gęstych komponentów ceramicznych i metalowych przy minimalnym post-processingu.
Sektor doświadczył również zwiększonej współpracy między deweloperami technologii jetting a dostawcami materiałów. HP Inc., ze swoją platformą Multi Jet Fusion (MJF), rozszerzyło swój otwarty ekosystem materiałów, co doprowadziło do nowych patentów dotyczących fuzji proszków i synergii jetting. Skupienie HP na automatyzacji procesów i kontroli jakości napędzanej AI odzwierciedla się w jego portfelu patentowym z 2024 roku, który zawiera algorytmy uczenia maszynowego do detekcji defektów i adaptacyjne parametry procesu.
Patrząc w przyszłość na lata 2025 i później, krajobraz patentowy będzie kształtowany przez dalszą integrację AI, monitorowanie w czasie rzeczywistym oraz zrównoważone rozwiązania materiałowe. Ongoing shift w kierunku systemów jetting nowej generacji, wspieranych solidnym wsparciem własności intelektualnej, ustawia technologię jetting jako kluczowego enablera dla cyfrowego wytwarzania w różnych branżach, takich jak lotnictwo, opieka zdrowotna i motoryzacja.
Wyzwania: Bariery techniczne, koszty i skalowalność
Technologia jetting, obejmująca jetting materiału (MJ), binder jetting (BJ) i nanoparticle jetting (NPJ), wyłoniła się jako wszechstronne podejście w wytwarzaniu przyrostowym (AM). Jednak w miarę jak sektor wkracza w 2025 rok, kilka technicznych, ekonomicznych i skalowalnych wyzwań nadal kształtuje jego trajektorię.
Pierwszą barierą techniczną jest ograniczona gama materiałów nadających się do druku. Podczas gdy jetting osiąga doskonałość w przypadku fotopolimerów, wosków i niektórych metali, technologia napotyka trudności w przypadku wysokowydajnych polimerów i ceramiki z powodu ograniczeń lepkości i kompatybilności głowic drukujących. Na przykład, Stratasys, lider w jetting materiałów, rozszerzył swój portfel fotopolimerów, ale właściwości mechaniczne tych materiałów wciąż pozostają w tyle za tradycyjnymi tworzywami inżynieryjnymi. Podobnie, voxeljet oraz ExOne (teraz część Desktop Metal) zaawansowały binder jetting dla metali i piasku, jednak wymagania dotyczące post-processingu — takie jak wypalanie i infiltracja — dodają złożoności i ograniczają wydajność.
Niezawodność głowic drukujących i konserwacja pozostają uporczywymi problemami. Systemy jetting są podatne na zatykanie, zwłaszcza przy użyciu atramentów ładowanych cząstkami lub o wysokiej lepkości. Prowadzi to do przestojów i zwiększonych kosztów operacyjnych. Firmy, takie jak HP, które oferują technologię Multi Jet Fusion (MJF), zainwestowały znaczne środki w projektowanie głowic drukujących i automatyczne procedury konserwacji, ale nawet te systemy wymagają regularnej interwencji w celu utrzymania stałej jakości.
Koszt jest kolejną istotną przeszkodą. Inwestycja kapitałowa w przemysłowe systemy jetting jest znaczna, a maszyny od Stratasys i HP często przewyższają kilkaset tysięcy dolarów. Koszty materiałów są również wysokie, szczególnie w przypadku własnościowych fotopolimerów i proszków metalicznych. Chociaż niektóre firmy pracują nad rozszerzeniem kompatybilności materiałowej i obniżeniem kosztów, cena za część pozostaje wyzwaniem dla dużej adopcji poza prototypowaniem i wartościowymi, niskonakładowymi zastosowaniami.
Skalowalność jest ściśle związana zarówno z czynnikami technicznymi, jak i ekonomicznymi. Technologie jetting są odpowiednie do produkcji wysoce szczegółowych, wielomateriałowych lub kolorowych części, jednak przejście do masowej produkcji utrudnia stosunkowo niskie tempo budowy i konieczność szerokiego post-processingu. voxeljet opracował duże systemy binder jetting do form odlewniczych z piasku, co pokazuje potencjał do produkcji przemysłowej, jednak przejście do wysokowydajnej produkcji części końcowych jest nadal w początkowej fazie.
Patrząc w przyszłość, prognozy dotyczące technologii jetting w wytwarzaniu przyrostowym są ostrożnym optymizmem. Trwające badania i rozwój przez liderów branżowych mają na celu rozszerzenie opcji materiałowych, poprawę trwałości głowic drukujących i automatyzację post-processingu. Jednak przezwyciężenie powiązanych wyzwań dotyczących ograniczeń technicznych, wysokich kosztów i skalowalności będzie kluczowe dla tego, aby jetting wyszedł poza niszowe zastosowania i osiągnął szerszą adopcję przemysłową w nadchodzących latach.
Zrównoważony rozwój i rozwój regulacyjny
Technologia jetting, obejmująca jetting materiału (MJ), binder jetting (BJ) i pokrewne procesy wytwarzania przyrostowego oparte na atramentach, jest coraz bardziej poddawana ocenie pod kątem swojego profilu zrównoważonego rozwoju i zgodności regulacyjnej w miarę jak sektor dojrzeje do 2025 roku i później. Dążenie do bardziej ekologicznego wytwarzania i zaostrzenia norm dotyczących środowiska kształtują zarówno rozwój, jak i adopcję systemów AM opartych na technologii jetting.
Kluczową zaletą zrównoważonego rozwoju technologii jetting jest ich wbudowana niska ilość odpadów materiałowych. W przeciwieństwie do metod subtraktywnych, procesy jetting aplikują materiał tylko tam, gdzie jest to potrzebne, przy czym Stratasys i 3D Systems — dwóch największych graczy w dziedzinie jetting materiałów — podkreślają, że ich najnowsze systemy osiągają nawet 90% wskaźników wykorzystania materiałów. Taka efektywność jest szczególnie relevantna w miarę jak producenci starają się minimalizować zużycie zasobów i ograniczać odpady ze struktur wspierających oraz nieudanych wydruków.
Innowacje materiałowe są kolejnym istotnym zagadnieniem. Firmy takie jak voxeljet i ExOne (teraz część Desktop Metal) prowadzą binder jetting przy użyciu nowych, bardziej zrównoważonych binderów i materiałów proszkowych, w tym recyklingowanych metali i piasku. W 2024 roku, voxeljet ogłosiło postępy w wykorzystaniu nieorganicznych binderów do form odlewniczych z piasku, które redukują emisję lotnych związków organicznych (VOCs) podczas druku i post-processingu. Podobnie, Stratasys wprowadził fotopolimery o lepszej recyklingowalności i niższej toksyczności, co jest zgodne z ewoluującymi regulacjami dotyczącymi bezpieczeństwa chemicznego.
Rozwój regulacyjny przyspiesza, szczególnie w Unii Europejskiej i Ameryce Północnej. Zielony Ład UE oraz Plan Działań na rzecz Gospodarki Cyklicznej skłaniają producentów systemów AM do dokumentowania wpływów na cykl życia i zapewnienia zgodności z surowszymi zasadami zarządzania odpadami i substancjami chemicznymi. W Stanach Zjednoczonych Agencja Ochrony Środowiska (EPA) zwiększa nadzór nad emisjami z procesów AM, szczególnie w zakresie emisji nanopartykułów i VOCs z jettingu fotopolimerów. Firmy reagują, inwestując w systemy zamkniętej pętli zarządzania materiałami, ulepszonym filtrowaniu i systemach monitorowania emisji.
Patrząc w przyszłość, w najbliższych latach prawdopodobnie zobaczymy dalszą harmonizację standardów dotyczących zrównoważonego rozwoju AM, przy organizacjach takich jak ASTM International i ISO pracujących nad nowymi wytycznymi dotyczącymi wydajności środowiskowej i bezpiecznego użycia materiałów w AM opartych na technologii jetting. Oczekuje się, że liderzy branżowi rozszerzą swoje portfele materiałów ekologicznych oraz zaoferują bardziej przejrzyste dane środowiskowe, w miarę jak klienci z branży lotniczej, motoryzacyjnej i medycznej coraz częściej domagają się dowodów zrównoważonego rozwoju.
Podsumowując, technologia jetting w wytwarzaniu przyrostowym ma potencjał do znacznych postępów w zakresie zrównoważonego rozwoju i zgodności regulacyjnej w latach 2025 i później, napędzanych innowacjami materiałowymi, efektywnością procesów i proaktywnym podejściem do ewoluujących standardów globalnych.
Prognoza przyszłości: Możliwości, ryzyka i zalecenia strategiczne
Technologia jetting, obejmująca jetting materiału (MJ), binder jetting (BJ) i nanoparticle jetting (NPJ), jest gotowa na istotną ewolucję w wytwarzaniu przyrostowym (AM) w latach 2025 i następnych. Sektor ten charakteryzuje się szybkim rozwojem innowacji, rozszerzaniem oferty materiałowej i rosnącą adopcją przemysłową, ale także staje przed technicznymi i rynkowymi ryzykami, które będą kształtować jego trajektorię.
Możliwości dla AM opartego na technologii jetting rosną wraz z inwestycjami czołowych producentów w wyższą wydajność, możliwości wielomateriałowe oraz poprawę rozdzielczości. Stratasys, pionier technologii PolyJet, nadal ulepsza swoje systemy do prototypowania i produkcji części końcowych, koncentrując się na pełnokolorowym, wielomateriałowym druku. 3D Systems również rozwija swoje platformy MultiJet Printing (MJP), celując w zastosowania w opiece zdrowotnej, stomatologii i sektorze przemysłowym. Binder jetting, prowadzony przez takie firmy jak ExOne (teraz część Desktop Metal), Desktop Metal i HP, zyskuje na popularności w produkcji części metalowych i ceramicznych, z naciskiem na skalowalność i redukcję kosztów.
Ostatnie wydarzenia podkreślają momentum sektora. W 2024 roku HP ogłosiło dalszą ekspansję swojej platformy Metal Jet, celując w klientów motoryzacyjnych i przemysłowych z wyższą wydajnością i nowymi kwalifikacjami materiałowymi. Desktop Metal i ExOne zgłosiły wzrost adopcji binder jetting do produkcji seryjnej, szczególnie w branży motoryzacyjnej i konsumpcyjnej. Stratasys i 3D Systems również inwestują w oprogramowanie i automatyzację procesów w celu uproszczenia przejścia od prototypowania do produkcji.
Jednak ryzyka pozostają. Kwalifikacja materiałów i certyfikacja części to ciągłe wyzwania, szczególnie dla krytycznych zastosowań w branżach lotniczej i medycznej. Złożoność post-processingu, szczególnie w przypadku binder jetting, może ograniczać wydajność i jakość części. Problemy związane z własnością intelektualną (IP) oraz zależności w łańcuchu dostaw dla głowic drukujących i specjalnych materiałów również stwarzają ryzyka strategiczne. Ponadto, konkurencja ze strony alternatywnych technologii AM, takich jak fuzja podłoża proszkowego i wyznaczona depozycja energii, może ograniczać wzrost udziału w rynku systemów opartych na technologii jetting.
Zalecenia strategiczne dla zainteresowanych stron obejmują:
- Inwestowanie w badania i rozwój nowych materiałów, szczególnie metali i ceramiki, w celu poszerzenia zakresu zastosowania i rozwiązania barier certyfikacyjnych.
- Współpraca z użytkownikami końcowymi oraz organizacjami zajmującymi się standardami w celu przyspieszenia kwalifikacji i zaakceptowania regulacji.
- Opracowywanie zintegrowanych rozwiązań oprogramowania i automatyzacji, aby zredukować wąskie gardła post-processingu i umożliwić prawdziwe cyfrowe procesy wytwarzania.
- Monitorowanie odporności łańcucha dostaw na krytyczne komponenty, takie jak głowice drukujące i specjalne atramenty lub bindery.
- Pozycjonowanie technologii jetting jako uzupełnienia dla innych procesów AM, wykorzystując jej mocne strony w zakresie aplikacji wielomateriałowych i wysokiej rozdzielczości.
Ogółem technologia jetting ma szansę na silny wzrost do 2025 roku, z możliwościami w sektorach przemysłowym, zdrowotnym i konsumpcyjnym, pod warunkiem, że problemy techniczne i strategiczne będą proaktywnie rozwiązane przez liderów branżowych, takich jak Stratasys, 3D Systems, HP i Desktop Metal.
