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3D打印——展望2020 助推第四次工业革命 

2019-12-23 10:13 发布

3D打印技术交流 /[观察] /转载
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3D打印距离成人礼越来越近。不久之前,看到一台机器打印我们头部的模型,或者制作一座著名建筑的微缩模型,我们就会欣喜若狂。几年之后,新一代的设备就能够用打印的方式,制作医疗器械和可供移植的人类身体部位。工业3d打印技术已经实现了快速发展。2020年,该领域的发展值得期待。

应用更广

      3D打印的技术名称为增材制造,能够彻底改变我们制作东西的方式,带来大量新机遇。该技术并不采用切割、焊接的做法,而是一层层地将材料逐渐积累起来。使用这项技术,我们就可以制造新几何外形的零件,从而使零件获得不同的物理特性。例如,蜂窝结构可以降低重量,提高强度。因此,3D打印可以成为强大的工业应用工具。如今,我们可以制造更轻、更耐高温、更高强度的零件;同一款产品使用3d打印制作,还可以减少零件数量:通用电气的工程师将一种飞机发动机的零件从855个减少到了12个,大幅简化了组装流程。
增材制造可以化繁为简:制作产品的几何结构可能十分复杂,但是工序却可以很简单。同时,增材制造还有助于减少零件数量,从而降低工作的复杂程度。
有了3D打印,我们还可以使用新材料,从而促进材料科研的发展,开发全新的、适用于增材制造的材料。在人工智能的帮助下,在3D打印的促进下,新材料的发现估计会在2020年加速。

速度更快

      增材制造将在工业革命4.0时代发挥重大作用,将改变传统的经济规模效应,使小微工厂实现良好的经济效率。增材制造已经在改变全球供应链,加强本地网络方面发挥作用。
当然,2020年最令人激动的消息应该来源于3D打印技术本身的发展。3D打印机制造商正在努力改善设备在各方面的性能:3D打印机的速度会更快:增材制造要做大规模,3D打印机就要大幅提高产量,也就要提高打印速度。连续创业者Bob Swartz成立的Impossible Objects具有热喷墨技术,利用2D打印的速度属性挑战3D打印的速度极限。今年早些时候,该公司推出了一款新型设备。按照设计,该设备的速度应该是传统3D打印的10倍。竞争已经开始。2020年,估计速度记录还会被一次又一次打破。

材料更多

      3D打印机会“占领”更多类型的场所。增材制造可能很精密。和很多3D打印机一样,增材制造要在一个舱室中进行,环境温度和湿度都要受到控制,并且要防止外部颗粒物进入。这种要求可能对3D打印设备的功能带来显著影响。MELD Manufacturing开发的设备无需控制环境就能够进行打印。这些设备可以在“野地里”工作——可以用于钻井平台,也可以用于部队的前沿阵地;这些设备无需环境受控的舱室,因此也无需受到相应的限制,可以打印尺寸更大的部件,既可以用于制造新零件,也可以用于修理旧零件。2020年,估计3D打印机将在更多类型的偏远环境中工作。假设,有一个矿区位置偏僻,人员难以进入。如果需要更换设备零件时无需等待零件运来,只要现场打印即可,那就可以大幅减少生产损失。
3D打印机的功能将更加多样,将能够处理并且结合越来越多种类的材料。Markforged已经开发的设备能够打印不同的金属、超合金、尼龙和短碳纤维。Impossible Objects与巴斯夫合作,加速了增材制造新材料的开发。Impossible Objects的Bob Swartz说:“3D打印问题是材料科学问题。”有了Xjet开发的“纳米微粒喷射技术”(Nano Particle Jetting technology),同一台设备就可以打印金属和陶瓷,同一件打印产品既浑然一体,又能做到部位不同则成分及属性也不同。2020年,估计3D打印机能够使用并且混合越来越多种类的材料;在增材制造技术进步的推动下,估计新材料的发现也会加速。

效率更高

      软件的进步也会放大3D打印的能力。增材制造流程的数字化很强。3D打印的一个关键优点就在于可以仅仅改变数字蓝图,就能修改部件的设计。这样,设计-验证机-测试-量产的速度就能大幅提高。软件在增材制造中起到的作用要大得多。Essentium已经在使用软件来检查材料和挤塑温度等生产规则。Markforged开发的解决方案以云计算为基础,产品和零件的设计可以在一个地点设计,然后立即可以在千里之外的另一个地点生产。这样,同一家公司的不同生产设施就能够实时共享同一张蓝图。2020年,估计增材制造将会出现新的软件解决方案,加强IP安全,远程协作和制造精确度。

更多憧憬

      3D打印的生态系统将实现加速发展,合作将会加速。显然,要实现3D打印的全部潜力,不同背景和技术知识、不同规模的公司就要进行合作。上文提到的Impossible Objects与巴斯夫的合作就是一个例子,体现了增材制造与新材料开发之间能够产生怎样的合力。同时,3D打印允许我们探索新的几何外形,这就要求工业设计人员改变思维,想象全新的产品和部件。人工智能可以为创生型设计流程提供助力。同时,我们还需要教育与培训项目,培养新一代的工业设计人员。突破传统的门类分野而进行合作,就会加快上述进程的速度。同时,在制造即服务平台上展开合作,产能利用的效率就会更高,制造商就能更加灵活地调用3D打印能力。
2020年,3D打印将会证明:它是第四次工业革命最具变革性和影响力的技术之一。

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3D打印——展望2020 助推第四次工业革命 
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