(该报告可在线获得，也可以在www.additive-manufacturing-report.com上以PDF格式获得。)

© AMPOWER

技术迭代更快、应用更广泛

 此消彼长，趋势更强劲

AMPOWER报告了2020年疫情期间，虽然金属3D打印设备销售收入下降，但零件制造服务和材料销售却出现了小幅增长。一方面市场明显不愿在2020年进行投资，尤其是原本强劲的航空市场未能达到预期（受疫情影响航空市场出现增长停滞）。

2020年至2025年工业金属和塑料增材制造的整体市场发展。从供应商的角度进行预测© AMPOWER

但是，航空领域销售额的下降在很大程度上被航天领域活动的增加所抵消。许多美国的太空火箭制造商和初创企业现在都在火箭发动机生产中大量使用增材制造技术。在接下来的5年中，金属3D打印领域的年增长率有望超过29％。

2016年至2020年金属增材制造的市场发展以及2025年预测© AMPOWER

今年，AMPOWER首次将报告扩展到了塑料市场，根据AMPOWER的市场分析，塑料3D打印市场规模约为50亿欧元，是金属市场的两倍多，但预计增速会大大降低，在15％的水平。总体而言，到2025年，塑料和金属增材制造的市场规模将增长到170亿欧元以上。

当前金属增材制造技术的成熟度指数© AMPOWER

未来，增材制造技术将继续决定性地不断增长，根据AMPOWER的合伙人Maximilian Munsch博士，粉末床系统仍然是金属和塑料工业领域3D打印技术的主流技术。到2025年，AMPOWER预计粉末床系统的市场份额将减少例如金属中的粘接剂喷射（BJT）和塑料打印中的（DLP）技术将上升。

目前新的3D打印工艺的成本正在不断下降，并已接近传统制造技术的成本。最终导致的结果将是增材制造技术的应用将引领制造业。

《 AMPOWER报告2021》基于对市场进行的300多家公司的市场调研与访谈，接受调研的设备供应商覆盖了全球90％以上的设备安装市场。除供应商外，AMPOWER还特别重视对应用端的市场调研，以对未来的市场发展进行需求导向的评估。除了市场分析之外，该报告还包含来自各个国家的合作作者的文章，他们讨论了各个地区3D打印市场的发展。

中国增材制造研发投入比例© 3D科学谷

联合作者3D科学谷创始人Kitty Wang

 战略合作推动增材制造全球洞察能力

2020年，AMPOWER与3D科学谷达成长期全球战略合作伙伴关系，双方联合品牌资源与影响力优势，在咨询项目、跨国市场进入支持(中国企业进入欧洲市场，欧洲企业进入中国市场）等多业务领域展开全面合作。（除了业务合作，市场研究方面，AMPOWER在其系列对全球发布的市场研究报告中引入3D科学谷作为联合作者；3D科学谷在其白皮书市场研究系列引入AMPOWER在欧洲、美国及其他区域的研究。）

3D科学谷在中国市场建立了增材制造洞察力体系，并通过近年来的市场研究和分析工作推动了中国市场在实施方面的进展。作为连接增材制造领域国内外业内优质资源的平台，3D科学谷通过其多媒体平台进一步经营着最受推崇的市场沟通渠道。

AMPOWER是工业增材制造领域的领先咨询公司，由Dr. Maximilian Munsch，Matthias Schmidt-Lehr，Dr. Eric Wycisk创立，AMPOWER通过开发和分析市场以及技术研究，为客户提供战略决策建议。在运营层面，AMPOWER通过有针对性的培训计划以及适用于生产的组件的识别和开发，为增材制造的引入提供支持。AMPOWER进一步的服务包括质量管理、内部和外部设备鉴定支持、跨国市场进入支持。

更多信息，请参考3D科学谷发布的《金属3D打印全球发展状态》

l 文章来源：3D科学谷市场研究团队

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而3D打印在推动散热器结构复杂化方面将扮演重要的角色,3D打印用于散热器或热交换器的制造满足了产品趋向紧凑型、高效性、模块化、多材料的发展趋势，特别是用于异形、结构一体化、薄壁、薄型翅片、微通道、十分复杂的形状、点阵结构等加工，3D打印具有传统制造技术不具备的优势。

改变-在静悄悄的进行中！

虽然半导体行业一直在使用3D打印技术，我们可能会有一个疑问，为什么我们没有听说，一个因素是竞争。如果全球只有四个庞大的大型公司，它们构成了光刻或制造机器的主要部分，那么这些公司并没有告诉外界关于他们应用3D打印技术的内幕，因为他们想确保的竞争优势。至少，对外界揭示其优化设备性能的技术，这种主观动机并不强。

增材制造改善半导体工艺是多方面的，从轻量化，到随形冷却 ,再到结构一体化实现，根据3D科学谷的市场观察，增材制造使得半导体设备中的零件性能迈向了一个新的进化时代！

 轻量化

光刻机中有超过100,000个组件。其中的每一个都是相对少量的，从实施到生产运行可能需要成千上万的专用零件。这是一个复杂的系统，其中包含来自供应商的相对较低数量的大型供应链。因此，在光刻机内部的几乎所有位置设计了折衷方案。

在许多情况下，3D打印-增材制造可能使这些系统能够更接近理论上预期的工作环境，而不是在机器操作上做出妥协。3D打印带来的直接好处包括更高的精度、更高的生产能力、更快的周期时间，甚至使得每台机器每周生产更多的晶圆。某些情况下，还将看到整个晶片的成像质量更高。这将意味着更少的浪费和更高质量的产品。

增材制造使光刻机零件可以优化强度重量比，譬如针对大型电枢组件，增材制造可通过设计的灵活性来优化组件，以便组件仅占用最小的空间，但具有执行任务的实力。拓扑优化或结构优化使设计人员可以创建重量较轻的相对较大的零件，例如使用点阵晶格结构。

根据3D科学谷的市场观察，荷兰3D打印公司-Additive Industries，Mi-Partners，TUDelft和ASML Research融合了最先进的创成式设计，先进的系统控制和大尺寸金属3D打印，增材制造了晶片卡盘，可以提高定位速度，降低半导体行业的成本。

3D打印的晶片卡盘

业界将ASML芯片机中的晶圆台称为“飞毯”，因为它是一个浮动的平台，在磁场中以闪电般的速度运动。每轮机器人会在该平台上放置一块晶圆。随着运动，芯片上的图案被照亮了数百次，而精确度是头发丝的十分之一。

十多年来，MI Partners工程公司一直致力于使该“飞毯”更好，更轻。当MI Partners公司计划将晶片从30厘米扩大到45厘米时，就开始了这一工作。这将使晶圆台变得庞大和沉重，以至于难以快速移动，MI Partners工程公司的任务是研究如何使它尽可能轻。

通过3D打印技术，根据3D科学谷的深度了解，卡盘的前两个原型已经实现了30％的重量减轻，并且平台仅重约8公斤。

 随形通道

光刻机内部有许多歧管流体管线，3D打印-增材制造在生产具有随形或内部冷却结构的零件方面要好得多，以获得更好的流体歧管动力学性能。设计人员不再必须为了适应制造技术而折衷设计。对于光刻机，设计人员可以消除以前使用的各种管子的连接。

通过增材制造，可以构建优先考虑功能实现更复杂的流体歧管或冷却结构设计，并不需要像传统设计那样折衷。最终将获得平滑的通道或没有直角弯曲的通道，提升动力学性能。

另一个例子是晶圆台。可以设计出可以超出想象的晶圆台内部的复杂冷却结构。通过仿真可以更好的获得想要实现的冷却性能。

根据3D科学谷的市场研究，国际上，半导体制造设备企业Varian Semiconductor Equipment Associates采用增材制造技术制造离子注入机中的冷却部件，部件内部集成了冷却导管。

在采用增材制造技术的情况下，导管的设计空间得以提升，例如可以设计为拥有螺旋形状的结构，可以将导管横截面设计为多边形，也可以在部件内集成多个导管，至少一个可具有圆形横截面，还可以再导管内表面上制造一组凸起的表面特征，这组凸起的表面特征可以延伸到导管的内部区域中。

与传统设计及制造方式相比，3D打印导管可以设计为复杂的形状、轮廓和横截面，这是使用常规减法制造技术（例如，钻孔）无法实现的。在设计时可以将冷却部件设计成更接近理想的几何形状，从而改进流体系统的热性能。另外，3D打印技术能够有效控制导管的内表面光洁度及其特征，起到影响流体的流动特性的作用，通过改变导管的内表面特征，可以改变流动特性（例如湍流），这是传统设计的导管所无法实现的。

根据3D科学谷的市场判断，科林研发有可能将金属3D打印用于制造关键的零部件，尤其是带冷却功能的零部件，用于提升其半导体制造设备性能。

更多信息，请参考3D科学谷发布的上篇-《3D打印与换热器及散热器应用2》下篇-《3D打印与换热器及散热器应用》

 结构一体化设计-替代钎焊

传统上，调节板和冷却台是铜焊的。将多个零件钎焊在一起以创建单个组件。增材制造在此提供的优势在于，可以设计结构一体化的零件，从而减少零件的数量，并替代钎焊。

单一的结构对设计迭代也带来了直观的好处，我们可以想象，要通过传统的供应链，订购多个零件可能需要一两个月才能得到，因为必须通过订购系统，有人必须加工，有人必须组装，有人可能需要测试进行质量检查。然后才进入到供货物流系统中，而将这些不同的零件组装在一起后，才可以对其进行最终测试。这使得每一次设计迭代都变得缓慢而昂贵。

但是，通过3D打印-增材制造技术，就可以省去所有这些步骤。尤其是对于实现结构一体化的组件来说，可以快速迭代新的设计概念，节约繁杂的重新订购不同零件的成本与时间，这将使设计师更快地获得理想的功能优势。

增材制造仍然是半导体领域的新兴技术，3D打印设备企业、正向设计企业、材料企业正在多方面利用增材制造技术的优势，推动3D打印在半导体领域的解决方案，有关3D打印在半导体领域的深入应用、技术发展趋势，请前往《3D打印与电子产品白皮书 1.0》，更多延伸阅读，请参考《3D打印与5G白皮书》。

参考资料：How additive manufacturing helps the semiconductor industry，MARCH 21, 2021 BY LESLIE LANGNAU

l 文章来源：3D科学谷市场研究团队

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3DHEALS Expert’s Corner。来源：3DHEALS

在2019年“3DHEALS Expert’s Corner”专栏文章《3D打印骨科植入物在中国的应用概况以及商业转化中的挑战》中,我们回顾了2019年之前，中国的骨科3D打印植入物商业转化概况。相比欧美市场，中国骨科医疗器械制造商在3D打印骨科植入物商业转化方面的进展较慢。

不过，2019年以来，中国骨科3D打印植入物的商业转化出现了明显的加速跑趋势。在本期专栏中，我们将从中国2019年以来新增上市3D打印植入物产品、定制式医疗器械监督管理规定、产品注册技术审查指导原则、团体标准四个角度，回顾2019年至今，中国骨科3D打印植入物的商业化进展。

l 新增上市3D打印产品

爱康医疗

爱康医疗是中国3D打印金属植入物研发、制造与商业应用等方面的开拓者，同时也是亚太地区规范化的骨科3D打印金属植入物制造商。

2015-2016年，北京爱康宜诚医疗器材股份有限公司从国家药品监督管理局获得了三个3D打印植入物注册证：髋臼部件和椎体假体、椎间融合器。2020年，爱康新增两款获得国家医疗器械监督局Ⅲ类器械注册证的3D打印植入物产品，分别是：金属3D打印骨盆缺损匹配假体与金属3D打印定制化颈椎融合体。

3D打印植入物已成为爱康医疗的核心产品之一。2019年3D打印产品营收超过1.23亿元，占总收入的13.3%。

嘉思特医疗

2019年7月12日，嘉思特的骨小梁髋关节假体产品获得国家医疗器械监督局Ⅲ类器械注册证。嘉思特开发了3种型号的3D打印髋臼杯：骨小梁髋臼-DDH与骨小梁髋臼-标准型与骨小梁髋臼-翻修。3种型号均采用电子束熔融3D打印技术制造。

l  定制式医疗器械监督管理规定

2020年1月1日中国《定制式医疗器械监督管理规定（试行）》正式实施。中国国家药品监督管理局对该规定的解读，包括四个关键要点：

1. 定制式植入物使用，而患者匹配型不适用；

个性化医疗器械是指医疗器械生产企业根据医疗机构经授权的医务人员提出的临床需求设计和制造的、满足患者个性化要求的医疗器械，分为定制式医疗器械和患者匹配医疗器械。

2. 采用备案的方式进行监管；

与标准化批量生产的医疗器械不同，定制式医疗器械无需经过漫长的实验与审批管理周期，而是按规定实行上市前备案管理。

定制式医疗器械生产企业与医疗机构共同作为备案人，在生产、使用定制式医疗器械前应当向医疗器械生产企业所在地（进口产品为代理人所在地）省、自治区、直辖市药品监督管理部门备案。从风险控制的角度出发，定制式医疗器械不得委托生产，备案人应当具备相应条件。

3. 设计加工特殊要求涉及人员、设计开发、质量控制、追溯管理。

4. 当一种定制式植入物的使用数量达到上市前审批要求之后，可对此类植入物注册。

根据3D科学谷的市场观察，在该规定正式实施后，爱康医疗与春立正达开展了多个定制式植入物的备案申请。 图：爱康与春立正达已备案的定制式植入物。来源：《3D打印与骨科植入物白皮书3.0》（七月发布）

从上图中的右图可以看到，备案信息中需要注明使用植入物的医院、医生，也就是这款植入物仅限于备案中提及的医生使用，而不能在其他用途中使用。

l 产品注册技术审查指导原则

从全球骨科3D打印植入物商业转化情况来看，进展最快的是3D打印髋臼杯与脊柱植入物（尤其是融合器）。下图显示了全球范围内典型的3D打印髋臼杯产品，3D打印髋臼杯的商业化最早在2007年就开始了。

图：3D打印髋臼杯商业化进展。来源：《3D打印与骨科植入物白皮书3.0》（七月发布）

中国国家医疗器械监督管理局也在推动髋臼杯、脊柱融合器与人工椎体3D打印植入物的商业转化。2019年，他们发布了以上三类标准化3D打印植入物的技术审查指导原则征求意见稿。

l  团体标准

在3D打印医疗器械专业委员会的推动下，中国3D打印医疗器械第一批五项团体标准在2019年7月20日正式实施。

第一批五项团体标准包括：《定制式医疗器械力学等效模型》、《定制式医疗器械质量体系特殊要求》、《匹配式人工颞下颌关节》、《定制式增材制造医疗器械的互联网实现条件的通用要求》、《定制式医疗器械医工交互全过程监控及判定指标与接收条件》。

l  总结

相关法规和标准的缺失，是制约3D打印医疗器械在中国产业化应用的主要挑战。2019年以来，除了新增的上市产品，中国在3D打印植入物相关技术审查指导原则、管理规定以及团体标准方面取得了突破性的进展。法规与标准的建立、完善，将推动中国3D打印骨科植入物进入产业化加速跑之路。

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