2022年3月，3D打印的未來在哪里？隨著3D打印和現(xiàn)代傳統(tǒng)工業(yè)不斷發(fā)展，3D打印是否會取代傳統(tǒng)的制造業(yè)？實現(xiàn)大規(guī)模3D打印未來的挑戰(zhàn)是什么？會成為下一個利基應用技術嗎？還是會和量產(chǎn)結(jié)合使用？會被普遍使用嗎？還是只存在少數(shù)幾個行業(yè)？南極熊整理了一些行業(yè)專家對以上問題的回答匯總。
問題一：3D打印是否會取代傳統(tǒng)的制造業(yè)？
ReThink Additive3D打印顧問Oliver Smith指出：我們曾經(jīng)預想3D打印會取代傳統(tǒng)的制造業(yè)，但現(xiàn)在這種情況還不會出現(xiàn)。
“在同類場景中，3D打印不會取代傳統(tǒng)工業(yè)體系的大批量制造，可以肯定的是，在使用3D打印和傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)相同的零件時（非注塑成型），在創(chuàng)新設計和加工過程中，3D打印可以大規(guī)模壓縮工藝鏈或添加傳統(tǒng)生產(chǎn)方法無法比擬的定制功能，關于以上這一點未來一定會被大規(guī)模開發(fā)利用。例如，符合人體工程學的定制矯形器和修復體、具有高度調(diào)諧晶格結(jié)構的矯形植入物或直接從數(shù)字掃描數(shù)據(jù)產(chǎn)生的定制牙齒矯正器?！?/p>
在這里，Oliver的觀點在于3D打印真正有意義的用途。他提出的一個容易被人們忽視的觀點，在我們“壓縮流程鏈”的情況下，它可能非常有用。不僅在大幅縮短加工時間，它對比傳統(tǒng)工業(yè)有許多地方可以讓制造者和使用者雙方收益，如時間、流程、工具、成本或所需參與方的數(shù)量等，以上都是它特有的優(yōu)勢。
如果只是將時間視為唯一與流程相關的變量，那么人們真的會錯過3D打印的其他優(yōu)勢。如航空、醫(yī)療、石油平臺、絕密項目、ITAR 或其他項目等，你會看到更多3D打印獨有的優(yōu)勢，而不僅僅是“更快”。
問題二：實現(xiàn)大規(guī)模3D打印未來的挑戰(zhàn)是什么？
Oliver認為3D技術可以使零件性超越傳統(tǒng)工藝，這是因為它可以生產(chǎn)更為復雜的幾何結(jié)構，例如獨特的結(jié)構或N=1產(chǎn)品，是我們未來應該重點考慮的因素。但如果我們想真正大規(guī)模地制造這些東西，未來的挑戰(zhàn)是什么？
△通過3D打印優(yōu)化的復雜流體歧管。圖片來自3D Systems
“一旦為特定幾何結(jié)構制造了定制模具或工具，又或者是銑床被編程以制造特定零件，傳統(tǒng)制造很快就會以快速且價格便宜占據(jù)市場優(yōu)勢。對于簡單的結(jié)構尤其如此。對于小批量制造的復雜結(jié)構或零件，增材制造已經(jīng)具有競爭力。但是，增材制造需要變得更快、更便宜，才能對傳統(tǒng)工藝造成市場競爭。
3D打印面臨的問題之一是，許多設計師被在設計零件時考慮到傳統(tǒng)的制造限制。制造的零件趨于傳統(tǒng)加工結(jié)構，為了使 它制造優(yōu)于傳統(tǒng)制造，未來更多的設計師應該通過充分利用3D打印可構建復雜幾何結(jié)構的能力，來推動設計增強性能和部件整合就越有意義?！?/p>
△3D打印燃料燃燒器。圖片來自3D Systems
Brent的回答最初看似簡單，但他提到了人們經(jīng)常提到的由傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向3D打印的原因，比如前期成本和更快的模具生產(chǎn)。缺乏設計的敏感性和對3D打印的自我認知是對未來發(fā)展的阻礙。
然而，Brent真正提出的重要一點是，在一個3D打印構建中開發(fā)復雜的幾何結(jié)構。這是另一個經(jīng)常被忽視非常精確的概念。人們認為構建復雜的零件或組件很昂貴，但如果充分的發(fā)揮3D打印在構建復雜組件的優(yōu)勢，那么整個產(chǎn)品可以新穎的方式制造且更具成本效益。
問題三：Stratasys的戰(zhàn)略增長高級副總裁Pat Carey認為，缺少人才，企業(yè)缺少3D打印認知是一個大問題。
“增材制造職業(yè)的機會遠遠超過人們?yōu)檫@些職位接受培訓的速度。我們與貿(mào)易學校、大學、專業(yè)和教育組織以及中學教育學校合作，以鼓勵增材制造教育和培訓的發(fā)展?！?/p>
Pat還提出的一個非常重要的觀點是，部分公司通常不知道如何計算3D打印對他們的有效性。
△使用Stratasys的J750數(shù)字打印機進行醫(yī)療3D打印。圖片來自Stratasys
“企業(yè)還需要幫助定義投資回報率/商業(yè)案例，說明增材制造將如何有益于他們的制造業(yè)務以及如何執(zhí)行它，”Pat說?！拔覀冎肋@項技術是可行的，但需要指導客戶了解哪種技術、哪種材料以及哪些應用最適合他們，增材部件成本與傳統(tǒng)部件成本相比如何，如何在更多領域開發(fā)投資回報率。制造過程、零件整合的價值和降低的勞動力成本?！?/p>
如果沒有3D打印認知，企業(yè)可能會損失成本和時間，例如一個案例，由于一個簡單的問題卻引發(fā)后面進展緩慢，他們沒有考慮到構建室中部件之間的足夠間距或不知道機器有兩次構建之間的周轉(zhuǎn)時間為8小時。這些事情看起來簡單但確非常重要，只有當你了解它們時，才顯然是必不可少。通過為企業(yè)提供正確的知識，我們可以真正幫助他們使用3D打印產(chǎn)生效益。
△牙科實驗室中的Origin One。圖片來自Stratasys
問題四：Pat 提出的另一個想法是3D打印與傳統(tǒng)工業(yè)體系鏈接
Pat提出“為了迎接工業(yè)4.0時代，制造商必須充分利用IIoT（工業(yè)物聯(lián)），3D 打印機只是工業(yè)體系中的一部分。企業(yè)必須繼續(xù)與IT團隊緊密合作，展示3D打印機在制造方面的用途，而不僅僅是一種工程工具?！?/p>
我認為很多人都沒有真正充分考慮到這一點。我們現(xiàn)在知道3D打印不會取代傳統(tǒng)工業(yè)，但同時我覺得3D打印好像是一座孤島。目前我們能夠與ERP、其他工具、其他應用程序和整個企業(yè)集成的方法太少了，未來盡可能的利用企業(yè)所有基礎制造設施與其鏈接。
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