Технология струйной печати в аддитивном производстве: динамика рынка 2025 года, прорывы и путь к 2030 году. Узнайте, как струйная печать и струйная подача материалов формируют новую эпоху 3D-печати.
- Исполнительное резюме: Роль технологии струйной печати в аддитивном производстве
- Размер рынка и прогноз роста (2025–2030): CAGR, доходы и ключевые факторы
- Обзор технологии: Струйная печать, струйная подача связующего и подача материалов
- Конкурентная среда: Ведущие игроки и новые инноваторы
- Ключевые приложения: Аэрокосмическая, медицинская, автомобильная промышленность и другое
- Эволюция материалов: Полимеры, металлы, керамика и композиты
- Недавние прорывы и тенденции в патентах (2023–2025)
- Проблемы: Технические барьеры, стоимость и масштабируемость
- Устойчивое развитие и нормативные изменения
- Перспективы будущего: Возможности, риски и стратегические рекомендации
- Источники и ссылки
Исполнительное резюме: Роль технологии струйной печати в аддитивном производстве
Технология струйной печати быстро стала ключевым фактором в эволюции аддитивного производства (AM), предлагая уникальные преимущества в точности, разнообразии материалов и масштабируемости. На 2025 год процессы аддитивного производства на основе струйной печати — такие как подача материалов, струйная подача связующего и подача наночастиц — все больше внедряются в различных отраслях, включая аэрокосмическую, автомобильную, стоматологическую и потребительские товары. Способность технологии точно наносить капли строительного материала или связующего с точностью на уровне микрон позволяет производить высокодетализированные, многокомпонентные и полноцветные детали, что отличает её от других методов AM.
Ключевые игроки в отрасли способствуют инновациям и коммерциализации в этой области. Stratasys, мировой лидер в области 3D-печати с использованием полимеров, продолжает расширять свою платформу PolyJet, которая известна своими возможностями многих материалов и цветов. Последние достижения компании сосредоточены на улучшении скорости печати, расширении ассортимента материалов и повышении интеграции программного обеспечения для рабочих процессов «от дизайна до печати». Аналогично, 3D Systems усовершенствовала свою технологию MultiJet Printing (MJP), нацеленную на приложения в области здравоохранения и промышленного прототипирования с акцентом на высокое разрешение и биосовместимые материалы.
В сегменте AM металлов Desktop Metal и ExOne (в настоящее время часть Desktop Metal) находятся на переднем крае технологии струйной подачи связующего. Их системы применяются как для прототипирования, так и для производства конечных частей, особое внимание уделяется экономически эффективному массовому производству. Способность струйной подачи связующего обрабатывать широкий спектр металлов и керамики привлекает значительное внимание со стороны секторов, стремящихся масштабировать AM за рамки традиционного прототипирования.
Инновации в материалах — еще один критический драйвер. Такие компании, как voxeljet, расширяют ассортимент печатаемых материалов, включая передовые керамики и песок для литейных приложений. Ожидается, что развитие новых фотополимеров, металлов и композитных материалов еще больше расширит применимость струйной печати в будущем.
Смотрим вперед, перспективы технологии струйной печати в аддитивном производстве выглядят внушительными. Аналитики отрасли и производители ожидают продолжения роста внедрения, движимом постоянными улучшениями в скорости печати, разрешении и разнообразии материалов. Интеграция управления процессами на основе ИИ и мониторинга в реальном времени ожидается для повышения надежности и повторяемости, что адресует ключевые барьеры массового производства. Поскольку системы струйной печати становятся более доступными и многофункциональными, их роль в цифровых производственных экосистемах будет расширяться, поддерживая переход к распределенным моделям производства по запросу.
Размер рынка и прогноз роста (2025–2030): CAGR, доходы и ключевые факторы
Технология струйной печати, охватывающая подачу материалов (MJ), струйную подачу связующего (BJ) и подачу наночастиц (NPJ), является быстро развивающимся сегментом в отрасли аддитивного производства (AM). На 2025 год глобальный рынок для AM на основе струйной печати демонстрирует уверенный рост, благодаря увеличению внедрения в таких секторах, как аэрокосмическая, автомобильная, стоматология и потребительские товары. Ожидается, что среднегодовой темп роста (CAGR) для технологии струйной печати в AM будет колебаться между 18% и 24% до 2030 года, обгоняя несколько других модальностей AM благодаря своим уникальным возможностям многоматериалной печати, высокому разрешению и масштабируемости.
Ключевые игроки в отрасли расширяют свои портфели и производственные мощности, чтобы удовлетворить растущий спрос. Stratasys Ltd., пионер технологии PolyJet, продолжает внедрять новые материалы и системы с высокой производительностью, нацеленные как на прототипирование, так и на производство конечных частей. 3D Systems Corporation также развивает свои платформы MultiJet Printing (MJP), сосредоточившись на приложениях в области здравоохранения и точной инженерии. В области струйной подачи связующего ExOne Company (в настоящее время часть Desktop Metal) и HP Inc. увеличивают объемы производственных решений для струйной подачи металла и песка для промышленного масштаба, при этом платформа Metal Jet от HP набирает популярность в автомобильной и инструментальной отраслях.
Ожидается, что доход от AM-систем, материалов и услуг на основе струйной печати превысит несколько миллиардов долларов США к 2030 году, при этом Северная Америка и Европа возглавляют по внедрению, а затем стремительно растет в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Расширение связано с способностью технологии предоставлять сложные геометрии, тонкое разрешение деталей и интеграцию множества материалов, которые все больше запрашиваются в секторах с высокой добавленной стоимостью. Например, Stratasys Ltd. сообщает о растущем использовании PolyJet для стоматологических выравнивателей и медицинских моделей, в то время как 3D Systems Corporation подчеркивает роль MJP в индивидуальных решениях в области здравоохранения.
Ключевыми драйверами роста рынка являются продолжающиеся инновации материалов (таких как фотополимеры, металлы и керамика), улучшения в скорости печати и надежности, а также стремление к цифровым производственным рабочим процессам. Стратегические партнерства между поставщиками технологии AM и конечными пользователями ускоряют индустриализацию процессов струйной печати. Взгляд на будущее указывает на то, что в ближайшие несколько лет, вероятно, будет наблюдаться дальнейшая консолидация среди поставщиков технологий, рост инвестиций в НИОКР и более широкая адаптация AM на основе струйной подачи как для прототипирования, так и для серийного производства, укрепляя её положение как основной технологии в منظرии аддитивного производства.
Обзор технологии: Струйная печать, струйная подача связующего и подача материалов
Технология струйной печати стала ключевым подходом в аддитивном производстве (AM), предлагая высокое разрешение, множество материалов и масштабируемые решения как для прототипирования, так и для конечных частей. На 2025 год три основные технологии AM на основе струйной печати доминируют на рынке: струйная печать, струйная подача связующего и подача материалов. Каждая из них использует точное нанесение капель для послойного построения объектов, но они различаются по материалам, механизмам и приложениям.
Струйная печать в AM обычно относится к использованию печатающих головок для нанесения функциональных чернил — таких как проводящие, биологические или фотополимерные материалы — на подложки. Эта технология, изначально разработанная для 2D-печати, была адаптирована для 3D-приложений, что позволяет изготавливать электронику, датчики и микрофлюидные устройства. Такие компании, как HP Inc., продвинули струйную печать 3D с помощью своей платформы Multi Jet Fusion (MJF), которая использует комбинацию фусующих и детализирующих агентов, подаваемых на порошковую подложку, а затем инфракрасной энергии для сплавления материала. Этот подход позволяет быстро производить сложные полимерные части с тонким разрешением и все чаще принимается в автомобильной, здравоохранительной и потребительских отраслях.
Струйная подача связующего характеризуется селективным нанесением жидкого связующего на порошковую подложку, обычно состоящую из металлов, керамики или песка. Процесс повторяется слой за слоем, а полученная «зелёная» деталь затем отверждается и обжигается. ExOne (в настоящее время часть Desktop Metal) и voxeljet AG являются ведущими поставщиками систем струйной подачи связующего, с установками в отраслях от аэрокосмической до литейной. Струйная подача связующего знаменита своей масштабируемостью и способностью обрабатывать широкий спектр материалов, включая нержавеющую сталь, инконель и даже песок для литейных форм. В 2025 году технология наблюдает за увеличением внедрения для массового производства металлических деталей, с постоянными улучшениями в плотности деталей, качестве поверхности и автоматизации постобработки.
Подача материалов предполагает прямое нанесение строительных материалов — обычно фотополимеров — через струйные печатающие головки, за которыми немедленно следует отверждение УФ-светом. Этот процесс позволяет создавать высокодетализированные, многокомпонентные и полноцветные детали в одном построении. Stratasys Ltd. является ключевым инноватором в этой области, с технологией PolyJet, которая широко используется для прототипирования, стоматологических и медицинских моделей. Подача материалов ценится за свою точность и способность имитировать переработку, поверхности с мягким прикосновением и сложные сборки.
Смотрим вперед, ожидается, что технологии струйной печати выиграют от усовершенствования дизайна печатающих головок, формулировок материалов и автоматизации процессов. Интеграция машинного обучения для управления процессами и расширение портфелей материалов — особенно металлов и керамики — вероятно, приведут к более широкому внедрению как для прототипирования, так и для серийного производства. Поскольку ведущие производители продолжают инвестировать в НИОКР, AM на основе струйной печати готово занять центральное место в цифровой трансформации производства в течение следующих нескольких лет.
Конкурентная среда: Ведущие игроки и новые инноваторы
Конкурентная среда для технологии струйной печати в аддитивном производстве (AM) быстро меняется, поскольку устоявшиеся лидеры и новые инноваторы борются за долю рынка в 2025 году и далее. AM на основе струйной печати, которая включает в себя подачу материалов (MJ), струйную подачу связующего (BJ) и подачу наночастиц (NPJ), набирает популярность благодаря своей способности производить высокое разрешение, многоматериал и полноцветные детали. Отрасль характеризуется сочетанием крупных многонациональных корпораций и ловких стартапов, которые вносят вклад в технологические достижения и расширение рынка.
Среди устоявшихся игроков, Stratasys остается доминирующей силой, особенно с технологией PolyJet. В 2024 году Stratasys представила новые материалы и обновления программного обеспечения, улучшившие точность и универсальность своих принтеров серии J для приложений в здравоохранении, автомобильной промышленности и потребительских товаров. Постоянные инвестиции компании в НИОКР и стратегические партнерства позиционируют её как ключевого инноватора в сегменте подачи материалов.
Другой крупный игрок, 3D Systems, использует свою платформу MultiJet Printing (MJP) для обслуживания отраслей, требующих высокой детализации и гладких отделок поверхности, таких как стоматология и ювелирные изделия. В 2025 году ожидается, что 3D Systems расширит свой ассортимент материалов и возможности автоматизации, реагируя на растущий спрос на решения AM масштаба производства.
В области струйной подачи связующего ExOne (в настоящее время часть Desktop Metal) продолжает раздвигать границы 3D-печати металлов и песка. Фокус компании на системах промышленного масштаба и автоматизации процессов привел к увеличению внедрения в аэрокосмической, автомобильной и инструментальной отраслях. Интеграция технологии ExOne в Desktop Metal ожидается для ускорения коммерциализации струйной подачи связующего для конечных металлических деталей.
Новые инноваторы также формируют конкурентную среду. voxeljet известен своими системами струйной подачи связующего формата больших размеров, нацеливаясь на литейные и архитектурные применения. Принтеры серии VX компании, способные производить части размером до метра, применяются как для прототипирования, так и для производства малых серий.
Примечательным нарушителем является XJet, которая коммерциализировала подачу наночастиц для керамики и металлов. Системы Carmel компании XJet, использующие уникальный процесс жидкой дисперсии, привлекают внимание своей способностью производить детали с высокой детализацией и сложными геометриями в технической керамике и нержавеющей стали. Ожидается, что расширение компании в новые материалы и глобальные рынки усилит конкуренцию в высокозначительных приложениях AM.
Смотрим вперед, сектор технологии струйной печати готовится к дальнейшей консолидации и инновациям. Основные тенденции включают интеграцию управления процессами на основе ИИ, расширение выбора материалов и масштабирование систем струйной печати для настоящего цифрового производства. Поскольку как устоявшиеся, так и новые игроки инвестируют в НИОКР и стратегические сотрудничества, в ближайшие несколько лет, вероятно, наблюдается активное внедрение AM на основе струйной печати в различных отраслях.
Ключевые приложения: Аэрокосмическая, медицинская, автомобильная промышленность и другое
Технология струйной печати, охватывающая подачу материалов (MJ), струйную подачу связующего (BJ) и подачу наночастиц (NPJ), быстро развивается как ключевой метод аддитивного производства (AM) в высокозначительных секторах. На 2025 год её точность, масштабируемость и разнообразие материалов способствуют внедрению в аэрокосмической, медицинской, автомобильной и других отраслях, при этом ведущие производители и конечные пользователи сообщают о значительном прогрессе.
В аэрокосмической отрасли AM на основе струйной печати все чаще используется для легких сложных компонентов и инструментов. Способность технологии производить сложные геометрии с минимальной постобработкой особенно ценится для прототипирования и малосерийного производства. Компании, такие как Stratasys и voxeljet, являются заметными игроками, при этом системы PolyJet от Stratasys позволяют создавать многокомпонентные детали с высоким разрешением для интерьеров кабин и функциональных прототипов. Платформы струйной подачи связующего voxeljet используются для форм и ядер для песчаного литья крупных форматов, поддерживая быстрое повторение и сокращение времен выполнения для аэрокосмических литейных заводов.
В медицинском секторе технология струйной печати позволяет производить устройства, специфичные для пациента, хирургические направляющие и анатомические модели. Высокая точность и биосовместимые варианты материала, предлагаемые PolyJet и аналогичными процессами, имеют критическое значение для этих приложений. Stratasys сотрудничает с больницами и медицинскими компаниями для предоставления индивидуальных имплантатов и моделей для предоперационного планирования, в то время как 3D Systems предлагает решения по струйной подаче связующего для стоматологических протезов и хирургических инструментов. Способность печатать многокомпонентные, полноцветные модели улучшает как клинические результаты, так и медицинское образование.
Автомобильные производители принимают AM на основе струйной печати для прототипирования, инструментации и всё чаще для конечных частей. Скорость и гибкость процессов струйной печати поддерживают быстрое изменение дизайна и производство сложных сборок. Системы струйной подачи связующего voxeljet используются для песчаных форм в литье металлов, оптимизируя разработку компонентов двигателей и легковей структур. Технология PolyJet от Stratasys широко используется для внутренних компонентов, прототипирования освещения и эргономических исследований, при этом производители и поставщики автомобилей интегрируют эти системы в свои цифровые производственные рабочие процессы.
Помимо этих ключевых секторов, технология струйной печати расширяется и на потребительские товары, электронику и промышленное инструментирование. Введение новых материалов — таких как керамика, металлы и передовые полимеры — компаниями, такими как XJet (известной своей технологией NPJ), расширяет круг применения. Системы XJet принимаются для высокоточных керамических и металлических частей в электронике и стоматологических применениях, при этом ожидается, что продолжающиеся НИОКР далее улучшит свойства материалов и пропускную способность.
Смотрим вперед, перспективы технологии струйной печати в аддитивном производстве выглядят многообещающе. Ожидается, что продолжающаяся работа по улучшению технологии печатающих головок, разнообразию материалов и автоматизации процессов будет стимулировать более широкое внедрение и новые применения до 2025 года и далее. Лидеры отрасли инвестируют в увеличение производственных мощностей и квалификацию деталей AM для критически важных конечных приложений, сигнализируя о зрелости технологии, готовой к более широкому промышленному воздействию.
Эволюция материалов: Полимеры, металлы, керамика и композиты
Технология струйной печати, охватывающая подачу материалов (MJ), струйную подачу связующего (BJ) и подачу наночастиц (NPJ), быстро продвигается как универсальный подход к аддитивному производству (AM) для полимеров, металлов, керамики и композитов. На 2025 год сектор переживает значительные изменения в дизайне печатающих головок, формулировках материалов и управлении процессами, позволяя более широкое внедрение в различных отраслях.
В области полимеров технология подачи материалов — представленная PolyJet и MultiJet Printing — остается ведущей технологией для высококачественного, многокомпонентного прототипирования и функциональных деталей. Stratasys, пионер в области PolyJet, продолжает расширять свой ассортимент материалов, вводя фотополимеры с улучшенными механическими, тепловыми и биосовместимыми свойствами. Недавно выпущенные компании сосредоточены на инженерно-качественных смолах и цифровых материалах, которые позволяют имитировать эластомеры, прозрачные компоненты и медицинские модели. Аналогично, 3D Systems продолжает развивать MultiJet Printing с новыми восковыми и пластиковыми материалами, предназначенными для инвентарного литья и стоматологических приложений.
Струйная подача связующего набирает популярность для металлов и керамики, движимая ее масштабируемостью и экономической эффективностью. ExOne (в настоящее время часть Desktop Metal) и voxeljet находятся на переднем крае, предлагая системы, способные обрабатывать нержавеющую сталь, инконель, медь и передовые керамики. В 2025 году эти компании сосредотачиваются на автоматизации процессов, улучшении обработки порошков и интеграции постобработки для удовлетворения потребностей производства на промышленном уровне. Особенно Desktop Metal комерциализирует струйную подачу связующего для высокоскоростного производства металлических деталей, с акцентом на автомобилестроение и продукцию потребительской электроники.
Керамическая струйная печать также развивается, компании, такие как XJet, используют струйную подачу наночастиц для производства плотных, высокоточных керамических и металлических компонентов. Технология XJet позволяет наносить ультра-тонкие капли, содержащие керамические или металлические наночастицы, а затем проводить обжиг, что приводит к получению частей со сложными геометриями и отличной отделкой поверхности. Компания расширяет свой ассортимент материалов, включая оксид алюминия, циркония и нержавеющую сталь, нацеливаясь на приложения в области медицинских устройств, электроники и аэрокосмической цах.
Композиционная струйная печать — это новая тенденция, в которой исследования и ранние коммерческие предложения сосредоточены на многоматериальных и функционально градиентных структурах. Компании разрабатывают струйные чернила и суспензии, содержащие армирующие волокна, наночастицы или гибридные наполнители для придания целевых механических, тепловых или электрических свойств. Несмотря на то, что коммерческое внедрение находится на ранних этапах, продолжающееся сотрудничество между производителями оборудования и поставщиками материалов ожидается для создания новых решений для композитной струйной печати в ближайшие годы.
Смотрим вперед, перспективы технологии струйной печати в аддитивном производстве выглядят усмотрительно. Ключевые тенденции включают интеграцию машинного обучения для оптимизации процессов, расширение библиотек квалифицированных материалов и разработку замкнутых систем контроля качества. Поскольку платформы струйной печати становятся более надежными и универсальными, их роль в производстве конечных деталей — не только в прототипировании — будет продолжать расти, особенно в секторах, требующих высокой кастомизации, тонкой детализации и многоматериальных возможностей.
Недавние прорывы и тенденции в патентах (2023–2025)
Технология струйной печати, охватывающая подачу материалов (MJ), струйную подачу связующего (BJ) и подачу наночастиц (NPJ), пережила значительные прорывы и активность в области патентов в период с 2023 по 2025 годы. Этот период отмечен конвергенцией достижений в области дизайна печатающих головок, формулировок материалов и управления процессами, что способствует внедрению технологии как в прототипировании, так и в производстве конечных деталей.
Явной тенденцией является совершенствование многофункциональных и многосильных систем струйной печати. Stratasys Ltd., пионер технологии PolyJet, представила новые печатающие головки, способные наносить до восьми материалов одновременно, что позволяет изготавливать сложные функционально градиентные детали с индивидуальными механическими и эстетическими свойствами. Их недавние патенты сосредоточены на улучшении контроля капель и ин-ситу смешивания, которые повышают разрешение и качество интерфейсов материалов.
В области струйной подачи связующего ExOne Company (в настоящее время часть Desktop Metal) и Desktop Metal, Inc. ускорили коммерциализацию высокоскоростных, производственных систем. Недавние патенты подчеркивают инновации в химии связующих и обработке порошков, что решает проблемы плотности деталей и постобработки. Запуск ExOne в 2024 году новой промышленной платформы с реальным мониторингом процессов и адаптивными алгоритмами струйной подачи установил эталон для пропускной способности и надежности в производстве металлических и песчаных деталей.
Струйная подача наночастиц, возглавляемая XJet Ltd., показала рост патентной активности в области нанесения керамических и металлических наночастиц. Системы Carmel от XJet, использующие уникальный процесс струйной подачи с жидкой суспензией, стали темой ряда недавних патентов, охватывающих дизайн сопел и техники дисперсии частиц. Эти достижения позволили производить сложные, высокоплотные керамические и металлические компоненты с минимальной постобработкой.
Сектор также стал свидетелем увеличение сотрудничества между разработчиками технологий струйной печати и поставщиками материалов. HP Inc., с платформой Multi Jet Fusion (MJF), расширила свою открытую экосистему материалов, что привело к новым патентам, связанным с синергией обработки порошков и струйной подачей. Фокус HP на автоматизации процессов и контроле качества на основе ИИ отражен в её патентном портфеле 2024 года, который включает алгоритмы машинного обучения для обнаружения дефектов и адаптивных параметров процессов.
Смотрим вперед на 2025 год и далее, ожидается, что ландшафт патентов будет формироваться дальнейшей интеграцией ИИ, мониторингом в реальном времени и устойчивыми решениями по материалам. Продолжающийся переход к промышленным системам струйной подачи, поддерживаемый прочной интеллектуальной собственностью, позиционирует технологию струйной печати как ключевой фактор цифрового производства в таких отраслях, как аэрокосмическая, здравоохранение и автомобилестроение.
Проблемы: Технические барьеры, стоимость и масштабируемость
Технология струйной печати, охватывающая подачу материалов (MJ), струйную подачу связующего (BJ) и подачу наночастиц (NPJ), стала универсальным подходом в аддитивном производстве (AM). Однако, когда сектор вступает в 2025 год, несколько технических, экономических и масштабируемых проблем продолжают определять его траекторию.
Первый технический барьер — это ограниченный ассортимент печатаемых материалов. Хотя струйная печать преуспевает с фотополимерами, восками и определенными металлами, технология сталкивается с проблемами, связанными с высокоэффективными полимерами и керамиками из-за ограничений вязкости и совместимости печатающих головок. Например, Stratasys, лидер в области струйной подачи материалов, расширила свой ассортимент фотополимеров, но механические свойства этих материалов все еще отстают от традиционных инженерных пластиков. Аналогично, voxeljet и ExOne (в настоящее время часть Desktop Metal) продвинули струйную подачу связующего для металлов и песка, но требования к постобработке — такие как обжиг и инфильтрация — добавляют сложности и снижают пропускную способность.
Надежность и обслуживание печатающих головок остаются постоянными проблемами. Системы струйной печати подвержены засорению, особенно при использовании чернил, содержащих частицы или с высокой вязкостью. Это приводит к простоям и увеличению эксплуатационных затрат. Компании, такие как HP, которая предлагает технологию Multi Jet Fusion (MJF), значительно инвестировали в дизайн печатающих головок и автоматизированные процедуры технического обслуживания, но даже эти системы требуют регулярного вмешательства для поддержания стабильного качества.
Стоимость — это еще один значительный барьер. Капитальные инвестиции в промышленные системы струйной печати значительны, и машины от Stratasys и HP часто стоят несколько сотен тысяч долларов. Затраты на материалы также высоки, особенно для запатентованных фотополимеров и металлических порошков. Хотя некоторые компании работают над расширением совместимости материалов и снижением затрат, цена за деталь остается проблемой для широкого внедрения за пределами прототипирования и высокоценных малосерийных приложений.
Масштабируемость тесно связана как с техническими, так и с экономическими факторами. Технологии струйной печати хорошо подходят для производства высокодетализированных многоматериальных или цветных частей, но масштабирование для массового производства затруднен относительно медленными темпами постройки и необходимостью обширной постобработки. voxeljet разработала крупноформатные системы струйной подачи связующего для форм для песчаного литья, демонстрируя потенциал для промышленных выводов, но переход на высокопроизводительное производство конечных частей все еще находится на ранних стадиях.
Смотрим вперед, перспективы технологии струйной печати в аддитивном производстве выглядят осторожно оптимистично. Продолжение НИОКР со стороны лидеров отрасли нацелено на расширение выбора материалов, улучшение долговечности печатающих головок и автоматизацию постобработки. Однако преодоление переплетенных проблем технических ограничений, высоких затрат и масштабируемости будет критически важным для того, чтобы струйная печать вышла за рамки нишевых приложений и достигла более широкого промышленного внедрения в ближайшие годы.
Устойчивое развитие и нормативные изменения
Технология струйной печати, охватывающая подачу материалов (MJ), струйную подачу связующего (BJ) и связанные процессы аддитивного производства на основе струйной печати (AM), все чаще подвергается анализу на предмет её устойчивости и соблюдения норм, поскольку сектор созревает до 2025 года и далее. Стремление к более экологическому производству и ужесточение экологических стандартов формируют как развитие, так и внедрение систем AM на основе струйной подачи.
Ключевым преимуществом устойчивости технологий струйной печати является их принципиально низкие отходы материалов. В отличие от субтрактивных методов, процессы струйной печати наносят материал только в необходимых местах, при этом Stratasys и 3D Systems — два из крупнейших игроков в области подачи материалов — подчеркивают до 90% использования материала в своих последних системах. Эта эффективность особенно актуальна, поскольку производители стремятся минимизировать потребление ресурсов и сократить объемы отходов на свалках от поддерживающих структур и неудачных печатей.
Инновации в материалах также являются ключевым аспектом. Компании, такие как voxeljet и ExOne (в настоящее время часть Desktop Metal), улучшают струйную подачу связующего с новыми, более устойчивыми связующими и порошковыми сырыми материалами, включая переработанные металлы и песок. В 2024 году voxeljet объявила о прогрессе в использовании неорганических связующих для форм для песчаного литья, что снижает выбросы летучих органических соединений (VOC) во время печати и постобработки. Аналогично, Stratasys представила фотополимеры с улучшенной перерабатываемостью и низкой токсичностью, что согласуется с развивающимися правилами безопасности химических веществ.
Нормативные изменения ускоряются, особенно в Европейском Союзе и Северной Америке. Зеленая сделка ЕС и план действий по циклической экономике побуждают производителей систем AM документировать жизненный цикл воздействия и обеспечивать соблюдение более строгих правил обращения с отходами и химическими веществами. В США Агентство по охране окружающей среды (EPA) увеличивает контроль за выбросами от процессов AM, особенно по отношению к выбросам наночастиц и VOC от струйной печати фотополимеров. Компании реагируют, инвестируя в замкнутую обработку материалов, улучшенные системы фильтрации и мониторинга выбросов.
Смотрим вперед, в ближайшие несколько лет, вероятно, будет наблюдаться дальнейшая гармонизация стандартов устойчивости для AM, при этом такие организации, как ASTM International и ISO работают над новыми рекомендациями по экологической производительности и безопасному использованию материалов в AM на основе струйной подачи. Ожидается, что лидеры отрасли расширят свои портфели экологически чистых материалов и предложат более прозрачные экологические данные, поскольку клиенты в аэрокосмической, автомобильной и медицинской отраслях все чаще требуют доказательства устойчивости.
В резюме, технология струйной печати для аддитивного производства готова к значительным достижениям в области устойчивости и соблюдения норм в период до 2025 года и далее, движимая инновациями в материалах, эффективностью процессов и проактивным взаимодействием с развивающимися глобальными стандартами.
Перспективы будущего: Возможности, риски и стратегические рекомендации
Технология струйной печати, охватывающая подачу материалов (MJ), струйную подачу связующего (BJ) и подачу наночастиц (NPJ), готова к значительной эволюции в аддитивном производстве (AM) до 2025 года и в последующие годы. Сектор характеризуется быстрыми инновациями, расширением ассортимента материалов и растущим промышленным внедрением, но также сталкивается с техническими и рыночными рисками, которые будут формировать его траекторию.
Возможности для AM на основе струйной печати расширяются, поскольку ведущие производители инвестируют в более высокую производительность, многоматериальные возможности и улучшенное разрешение. Stratasys, пионер технологии PolyJet, продолжает улучшать свои системы для прототипирования и конечных частей, сосредотачиваясь на полноцветной многоматериальной печати. 3D Systems также подобным образом развивает свои платформы MultiJet Printing (MJP), нацеливаясь на приложения в области здравоохранения, стоматологии и промышленности. Струйная подача связующего, возглавляемая такими компаниями, как ExOne (в настоящее время часть Desktop Metal), Desktop Metal и HP, набирает популярность для производства металлических и керамических частей, сосредотачиваясь на масштабируемости и снижении затрат.
Недавние события подчеркивают динамику сектора. В 2024 году HP объявила о дальнейшем расширении своей платформы Metal Jet, нацеливаясь на автомобильных и промышленных клиентов с повышенной продуктивностью и новыми квалификациями материалов. Desktop Metal и ExOne оба сообщают о росте внедрения струйной подачи связующего для серийного производства, особенно в автомобильной и потребительской сфере. Stratasys и 3D Systems также инвестируют в программное обеспечение и автоматизацию рабочего процесса, чтобы оптимизировать переход от прототипирования к производству.
Тем не менее, риски остаются. Квалификация материалов и сертификация деталей являются текущими вызовами, особенно для критических приложений в аэрокосмической и медицинских отраслях. Сложность постобработки, особенно для струйной подачи связующего, может ограничивать пропускную способность и качество деталей. Проблемы с интеллектуальной собственностью (IP) и зависимости от цепочки поставок для печатающих головок и специальных материалов также представляют стратегические риски. Более того, конкуренция с альтернативными технологиями AM, такими как плавление порошковой подложки и направленная энергия депозиции, может ограничивать рост доли рынка для систем на основе струйной подачи.
Стратегические рекомендации для заинтересованных сторон включают:
- Инвестировать в НИОКР новых материалов, особенно металлов и керамики, чтобы расширить область применения и преодолеть барьеры сертификации.
- Сотрудничать с конечными пользователями и организациями по стандартизации, чтобы ускорить квалификацию и соблюдение норм.
- Разрабатывать интегрированные программные решения и автоматизацию, чтобы снизить узкие места в постобработке и позволить истинные цифровые производственные рабочие процессы.
- Контролировать устойчивость цепочки поставок критически важных компонентов, таких как печатающие головки и специальные чернила или связующие.
- Позиционировать технологию струйной печати как дополнение к другим процессам AM, используя её сильные стороны в многоматериальных и высококачественных приложениях.
В общем, технология струйной печати готова к устойчивому росту до 2025 года, с возможностями в промышленности, здравоохранении и потребительских секторов, при этом ключевые технические и стратегические вызовы проактивно решаются ведущими игроками, такими как Stratasys, 3D Systems, HP и Desktop Metal.
