根據市場研究諮詢機構AMPower, 2022年增材製造市場發生顯著變化，航天軍工的需求強勢崛起，導致包括對選區熔融金屬3D列印、電弧熔絲增材製造技術、雷射沉積送粉成形、復合材料增材製造技術的需求都發生了急劇的增長需求。根據AMPower 2023全球工業增材製造市場報告，2022年選區熔融金屬3D列印的一個直觀的發展趨勢是超過600mm加工尺寸的大型設備需求上升，其中航空航天領域購買的金屬3D列印設備單台均價在100萬歐元以上，一方面滿足大尺寸加工零件需求，一方面滿足小批量零件的量產製造需求。
鉑力特增材製造的大尺寸、集成化發動機部件
鉑力特
/ 更大、更高生產力
根據市場研究諮詢機構AMPower, 2022年全球金屬3D列印設備銷售額達到了10億歐元，航天應用占據了1.68億歐元的金屬3D列印設備銷售，更多的金屬3D列印設備供應商為了滿足航天國防領域的發展需求，將研發重心放在更大、更高生產力、魯棒性更高的設備開發。
航空航天增材製造應用發展方向
3D科學谷白皮書
大型金屬3D列印設備對列印區域內優化的空氣流動提出了很高的要求，所對應的零件的製造規格為大型複雜精密零件。
根據市場研究諮詢機構AMPower, 2022年全球用於3D列印航天零件的支出增加了約90%，對應著民航和國防的3D列印零件的支出分別增加了約63%和53%。包括航空太空梭發動機的3D列印零件開發，以及超音速飛行器零件的開發。例如，鉑力特在第十四屆中國航展展出的整體陣面板大尺寸增材製造零件。該零件採用鉑力特選區雷射熔化金屬3D列印設備進行整體列印，材料為鋁合金，零件尺寸達1125mm×20mm×1300mm。鉑力特製造的3D列印整體陣面板採用了蒙皮點陣結構設計，其內部點陣完好，點陣絲徑0.5mm，最小蒙皮厚度0.5mm，蒙皮及點陣尺寸精度達0.05mm，整體輪廓度±0.5mm。蒙皮點陣結構剛度好，在滿足零件功能及性能需求的情況下，可以儘可能地減小零件重量。
鉑力特增材製造的蒙皮點陣結構
鉑力特
/ 不斷刷新記錄
大型精密零件的開發製造需求驅動著大型設備的進一步發展。AM 增材製造設備變得越來越大和複雜。例如，中國供應商 EPLUS3D 的多雷射金屬粉末床融合設備 EP-M1250 具有超過 1 米的構建平台。鉑力特的S1000成型尺寸1200x600x1500。SLM Solutions NXG600 XII 或 VELO3D 的 Sapphire XC 的多雷射設備於 2022 年首次安裝在其用戶現場。
根據市場研究諮詢機構AMPower, 等於和超過5個雷射器的大型金屬3D列印設備在2022年從占據所有設備銷量的1%增加到了5%，單雷射器則是從54%下降到了45%，即使100到150mm成型尺寸的齒科加工用途，也朝向更多雷射器的方向發展。單雷射器的市場份額將持續下降，在2027年或降低至11%～16%的水平。而多雷射器的設備市場份額將持續上升。等於和超過5個雷射器的大型金屬3D列印設備在2027年或將占10%～13%的市場份額
根據3D科學谷，粉末床熔融金屬3D列印方面，大型設備的發展始於2017年，GE發布了旗下Concept Laser ATLAS大型設備，這台設備刷新了Concept Laser 2000R的記錄，Concept Laser開發的Right X LINE 2000R，2000R的構建體積為0.8m×0.4m×0.5m，GE的開創性使得航空航天、汽車、石油和天然氣等行業的大型零部件製造商能夠根據自己的獨特需求進行配置和定製。
2020年11月，德國選區雷射熔化金屬3D列印設備製造商SLM Solutions （斯凌曼雷射）發布了最新SLM3D列印設備-NXG XII 600，該設備配備了12個1千瓦的雷射器和一個600x600x600毫米的成型艙室。歐洲某知名OEM已與SLM Solutions 簽訂5台NXG XII 600設備採購意向書，第一台設備將於2022年交付，這家OEM公司將成為首批受益於NXG XII 600設備的客戶之一，而設備將用於批量化零部件的生產。2021年9月，Morf3D正式與SLM Solutions 簽訂採購合同，SLM Solutions為Morf3D提供2台SLM500以及1台NXG XII 600設備。這些設備將於航空航天零件的製造。2021年10月，在經過與SLM Solutions 多年的合作開發之後，Divergent 再次投入3台具有12雷射器粉末床雷射熔化3D列印設備-NXG XII 600。這些設備將用於提升Divergent的生產能力。
2021年12月,Velo3D宣布已交付了首台Sapphire XC，這款機器具有8個1kW雷射器，成型室尺寸為600mmx550mm的可擴展空間。針對製造大型零件需要粉末均勻地被鋪在基板上。Sapphire XC的刮刀工藝（re-coater process）為非接觸式刮刀，刮刀在粉末層上面進行一種非接觸式過程，確保粉末平整，適合生產薄壁大型零件。從2014年至今短短8年間，成為主流航空航天業領導企業的供應商，Velo3D開闢了一條針對金屬3D列印走向產業化的痛點來開發設備與軟體解決方案的道路。
總體來說，3D列印進入到規模生產領域必須滿足以下條件：
- 必須是可預測的：用戶無法花費數小時或數天的時間來通過反覆試驗為了製作第一個合格的零部件。
- 必須更快：優先考慮減少構建時間，這就是多雷射3D列印設備越來越多地用於生產的原因。
- 必須準確：在更高的速度和更複雜的零件上，需要更好的過程控制來始終如一地生產高質量的零件，同時減少後處理或返工。
- 必須穩定：在生產環境中，雷射器幾乎一直處於開啟狀態，以提供必要的通量，這些雷射器需要可靠且易於維修。
在邁向可控、更快、更經濟、更穩定的賽道上，選區熔融金屬3D列印、電弧熔絲增材製造技術、雷射沉積送粉成形等增材製造技術的發展將上一個新台階。
知之既深，行之則遠。基於全球範圍內精湛的製造業專家智囊網絡，3D科學谷為業界提供全球視角的增材與智能製造深度觀察。有關增材製造領域的更多分析，請關注3D科學谷發布的白皮書系列。