下一個10年,3D打印面臨的機遇與挑戰(zhàn)

時間:2023-02-24

來源:控制工程網(wǎng)

導語:3D打印材料是發(fā)展3D打印技術的重要基礎,實現(xiàn)材料的突破是首要任務。

  3D打印的未來是什么?2022年,意味著3D打印行業(yè)的第一個十年已宣告結束,我們期待著第二個十年。

  下一個10年,3D打印面臨的機遇與挑戰(zhàn)

  與任何前沿技術一樣,3D打印也曾遭受過“泡沫”化的質疑,但現(xiàn)在這項技術用行動證明了它的價值。而未來的3D打印又會有哪些機遇與挑戰(zhàn)?讓我們一起來看看。

  發(fā)展趨勢:

  1,走向規(guī)?;a

  下一個十年,3D打印不再只是用于定制產品或高附加值產品,而是將涵蓋從概念模型到批量生產及售后備件的整個產品生命周期。尤其是實現(xiàn)最終部件的量產,這將幫助3D打印在未來10年確立其在制造技術中的地位。

  如果說目前3D打印在支持和加強供應鏈上有明顯的幫助,那么未來它將在總制造量中占據(jù)越來越大的份額,成為制造業(yè)中主要的大規(guī)模制造技術。無論是在航空航天、工業(yè)裝備、交通運輸、消費級電子產品、醫(yī)療等領域,3D打印都將被更加廣泛的應用,而當下各種潛在應用都將成為實際應用。

  2,自身的迭代更新

  3D打印研發(fā)將加速,更好地滿足實際生產需求。其中,機器將變得更加多樣化,實現(xiàn)自由形式的制造;同時能夠在最少甚至沒有人工參與的情況下進行打印。材料組合將得到擴展,會不斷出現(xiàn)新的3D打印合金、聚合物和混合材料/超材料。

  3,加速邁向數(shù)字化

  除了設備和材料的進步外,3D打印將依賴于改進的軟件,真正實現(xiàn)數(shù)字化生產。同時結合人工智能,機器學習將實現(xiàn)自主制造,提高整個3D打印工作的流程化,并且更智能,生產力也將得到提高。

  4,資本將改變格局

  展望下一個十年,3D打印行業(yè)將迎來一段整合期,格局肯定會發(fā)生徹底的轉變。大量資本涌入該行業(yè),會出現(xiàn)系列并購活動,將引發(fā)一波收購、投資和IPO浪潮。同時,一些“傳統(tǒng)”制造公司將“借殼”進入3D打印領域并發(fā)揮作用,類似于尼康對SLM Solutions收購的案例還會有很多。

  未來十年,資本也可能會從技術押注轉變?yōu)楦叨汝P注植根于現(xiàn)實生產場景的應用端。

  5,可持續(xù)分布式制造

  3D打印將通過輕量化、本地化減少碳足跡、降低能源消耗和減少廢物以及向植物基材料過渡,在扭轉全球變暖方面發(fā)揮關鍵作用,真正幫助實現(xiàn)可持續(xù)性和循環(huán)經濟。此外,3D打印將能通過本地化、分布式制造,形成一種全新的供應鏈解決方案。未來更多的行業(yè)將借助3D打印轉向數(shù)字倉儲和備件的按需生產。

  面臨挑戰(zhàn):

  3D打印的未來是走向批量化生產,這需要解決三大關鍵問題:“價格” “速度” “質量”。

  價格。

  一個很大的挑戰(zhàn)在于成本方面。面臨的挑戰(zhàn)是在保持質量承諾的同時降低整個價值鏈的每個零件成本。如果無法降低成本,也就沒有競爭優(yōu)勢,無法真正走向可持續(xù)規(guī)?;a。

  3D打印材料是發(fā)展3D打印技術的重要基礎,實現(xiàn)材料的突破是首要任務。不只是材料單向的成本控制,有效回收對于降低生產規(guī)模打印的成本同樣至關重要。

  速度。

  大規(guī)模生產需要講究效率,也就是需要克服3D打印速度的限制。這可能是各大廠商不得不解決的最大困境,不只是需要解決設備本身的運行速度,還需要思考如何實現(xiàn)自動化和可靠地生產,也可以理解為生產需要過程自動化。

  這里就需要將3D打印硬件與軟件進行有效銜接,通過軟件以智能方式控制3D打印的不同階段,通過人工智能啟動運行并監(jiān)控打印,然后是自動過濾和清潔系統(tǒng),以獲得最終部件。將3D打印的生產過程實現(xiàn)數(shù)字化、自動化,這是解決當下速度慢的有效途徑。

  質量。

  想要3D打印零件符合規(guī)模生產的質量,還缺乏生產流程的標準化。這主要是因為與大多數(shù)傳統(tǒng)制造技術不同,3D打印有很多工藝變量,工藝、材料和幾何結構之間存在高度耦合關系;傳統(tǒng)的工藝開發(fā)和優(yōu)化范式已經不能適應3D打印高度復雜的工藝特點。這也導致了3D打印行業(yè)目前仍面臨的一系列挑戰(zhàn):工藝開發(fā)和優(yōu)化耗時長、打印過程控制困難、質量一致性低、性能不可預測等。

  可參考的解決方案一方面是開發(fā)一種語義,提供通用算法工具,使我們能夠獲取語義輸入并定義生產流程、參數(shù)和設計。另一個是利用人工智能 (AI) 軟件,收集設備的關鍵過程數(shù)據(jù)并利用人工智能來分析這些數(shù)據(jù)。

  批量生產,生產的質量和可靠性是關鍵。如何在平衡打印質量和保證成功率的同時,提高打印速度,降低生產成本是行業(yè)參與者需要共同努力解決的問題。為實現(xiàn)這一目標,我們還需要在接下來的10年付出數(shù)倍的努力,才能早日實現(xiàn)3D打印在制造業(yè)中的C位夢。


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