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下一个10年,3D打印面临的机遇与挑战

国际金属加工网 2023年04月25日

3D打印的未来是什么?2022年,意味着3D打印行业的第一个十年已宣告结束,我们期待着第二个十年。

下一个10年,3D打印面临的机遇与挑战

与任何前沿技术一样,3D打印也曾遭受过“泡沫”化的质疑,但现在这项技术用行动证明了它的价值。而未来的3D打印又会有哪些机遇与挑战?让我们一起来看看。

发展趋势:

1,走向规模化生产

下一个十年,3D打印不再只是用于定制产品或高附加值产品,而是将涵盖从概念模型到批量生产及售后备件的整个产品生命周期。尤其是实现最终部件的量产,这将帮助3D打印在未来10年确立其在制造技术中的地位。

如果说目前3D打印在支持和加强供应链上有明显的帮助,那么未来它将在总制造量中占据越来越大的份额,成为制造业中主要的大规模制造技术。无论是在航空航天、工业装备、交通运输、消费级电子产品、医疗等领域,3D打印都将被更加广泛的应用,而当下各种潜在应用都将成为实际应用。

2,自身的迭代更新

3D打印研发将加速,更好地满足实际生产需求。其中,机器将变得更加多样化,实现自由形式的制造;同时能够在最少甚至没有人工参与的情况下进行打印。材料组合将得到扩展,会不断出现新的3D打印合金、聚合物和混合材料/超材料。

3,加速迈向数字化

除了设备和材料的进步外,3D打印将依赖于改进的软件,真正实现数字化生产。同时结合人工智能,机器学习将实现自主制造,提高整个3D打印工作的流程化,并且更智能,生产力也将得到提高。

4,资本将改变格局

展望下一个十年,3D打印行业将迎来一段整合期,格局肯定会发生彻底的转变。大量资本涌入该行业,会出现系列并购活动,将引发一波收购、投资和IPO浪潮。同时,一些“传统”制造公司将“借壳”进入3D打印领域并发挥作用,类似于尼康对SLM Solutions收购的案例还会有很多。

未来十年,资本也可能会从技术押注转变为高度关注植根于现实生产场景的应用端。

5,可持续分布式制造

3D打印将通过轻量化、本地化减少碳足迹、降低能源消耗和减少废物以及向植物基材料过渡,在扭转全球变暖方面发挥关键作用,真正帮助实现可持续性和循环经济。此外,3D打印将能通过本地化、分布式制造,形成一种全新的供应链解决方案。未来更多的行业将借助3D打印转向数字仓储和备件的按需生产。

面临挑战:

3D打印的未来是走向批量化生产,这需要解决三大关键问题:“价格” “速度”  “质量”。

价格

一个很大的挑战在于成本方面。面临的挑战是在保持质量承诺的同时降低整个价值链的每个零件成本。如果无法降低成本,也就没有竞争优势,无法真正走向可持续规模化生产。

3D打印材料是发展3D打印技术的重要基础,实现材料的突破是首要任务。不只是材料单向的成本控制,有效回收对于降低生产规模打印的成本同样至关重要。

速度

大规模生产需要讲究效率,也就是需要克服3D打印速度的限制。这可能是各大厂商不得不解决的最大困境,不只是需要解决设备本身的运行速度,还需要思考如何实现自动化和可靠地生产,也可以理解为生产需要过程自动化。

这里就需要将3D打印硬件与软件进行有效衔接,通过软件以智能方式控制3D打印的不同阶段,通过人工智能启动运行并监控打印,然后是自动过滤和清洁系统,以获得最终部件。将3D打印的生产过程实现数字化、自动化,这是解决当下速度慢的有效途径。

质量

想要3D打印零件符合规模生产的质量,还缺乏生产流程的标准化。这主要是因为与大多数传统制造技术不同,3D打印有很多工艺变量,工艺、材料和几何结构之间存在高度耦合关系;传统的工艺开发和优化范式已经不能适应3D打印高度复杂的工艺特点。这也导致了3D打印行业目前仍面临的一系列挑战:工艺开发和优化耗时长、打印过程控制困难、质量一致性低、性能不可预测等。

可参考的解决方案一方面是开发一种语义,提供通用算法工具,使我们能够获取语义输入并定义生产流程、参数和设计。另一个是利用人工智能 (AI) 软件,收集设备的关键过程数据并利用人工智能来分析这些数据。

批量生产,生产的质量和可靠性是关键。如何在平衡打印质量和保证成功率的同时,提高打印速度,降低生产成本是行业参与者需要共同努力解决的问题。为实现这一目标,我们还需要在接下来的10年付出数倍的努力,才能早日实现3D打印在制造业中的C位梦。


(控制工程网)

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