《福布斯》：3D打印——展望2020

來源：福布斯中國

圖片來源：pexels

3D打印距離成人禮越來越近,。不久之前，看到一臺機器打印我們頭部的模型,，或者制作一座著名建筑的微縮模型,，我們就會欣喜若狂。幾年之后,，新一代的設(shè)備就能夠用打印的方式,，制作醫(yī)療器械和可供移植的人類身體部位。工業(yè)3D打印技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了快速發(fā)展,。2020年,，該領(lǐng)域的發(fā)展值得期待。

3D打印的技術(shù)名稱為增材制造,，能夠徹底改變我們制作東西的方式,，帶來大量新機遇。該技術(shù)并不采用切割,、焊接的做法,，而是一層層地將材料逐漸積累起來。使用這項技術(shù),，我們就可以制造新幾何外形的零件,，從而使零件獲得不同的物理特性。例如,，蜂窩結(jié)構(gòu)可以降低重量,，提高強度,。因此，3D打印可以成為強大的工業(yè)應(yīng)用工具,。如今,，我們可以制造更輕、更耐高溫,、更高強度的零件,；同一款產(chǎn)品使用3D打印制作，還可以減少零件數(shù)量：通用電氣的工程師將一種飛機發(fā)動機的零件從855個減少到了12個,，大幅簡化了組裝流程。

增材制造可以化繁為簡：制作產(chǎn)品的幾何結(jié)構(gòu)可能十分復(fù)雜,，但是工序卻可以很簡單,。同時，增材制造還有助于減少零件數(shù)量,，從而降低工作的復(fù)雜程度,。

有了3D打印，我們還可以使用新材料,，從而促進材料科研的發(fā)展,，開發(fā)全新的、適用于增材制造的材料,。在人工智能的幫助下,，在3D打印的促進下，新材料的發(fā)現(xiàn)估計會在2020年加速,。

增材制造將在工業(yè)革命4.0時代發(fā)揮重大作用,，將改變傳統(tǒng)的經(jīng)濟規(guī)模效應(yīng)，使小微工廠實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效率,。增材制造已經(jīng)在改變?nèi)�球供�?yīng)鏈,，加強本地網(wǎng)絡(luò)方面發(fā)揮作用。

當(dāng)然,，2020年最令人激動的消息應(yīng)該來源于3D打印技術(shù)本身的發(fā)展,。3D打印機制造商正在努力改善設(shè)備在各方面的性能：

3D打印機的速度會更快：增材制造要做大規(guī)模，3D打印機就要大幅提高產(chǎn)量,，也就要提高打印速度,。連續(xù)創(chuàng)業(yè)者Bob Swartz成立的Impossible Objects具有熱噴墨技術(shù)，利用2D打印的速度屬性挑戰(zhàn)3D打印的速度極限,。今年早些時候,，該公司推出了一款新型設(shè)備。按照設(shè)計,，該設(shè)備的速度應(yīng)該是傳統(tǒng)3D打印的10倍,。競爭已經(jīng)開始,。2020年，估計速度記錄還會被一次又一次打破,。

3D打印機會“占領(lǐng)”更多類型的場所,。增材制造可能很精密。和很多3D打印機一樣,，增材制造要在一個艙室中進行,，環(huán)境溫度和濕度都要受到控制，并且要防止外部顆粒物進入,。這種要求可能對3D打印設(shè)備的功能帶來顯著影響,。MELD Manufacturing開發(fā)的設(shè)備無需控制環(huán)境就能夠進行打印。這些設(shè)備可以在“野地里”工作——可以用于鉆井平臺,，也可以用于部隊的前沿陣地,；這些設(shè)備無需環(huán)境受控的艙室，因此也無需受到相應(yīng)的限制,，可以打印尺寸更大的部件,，既可以用于制造新零件，也可以用于修理舊零件,。2020年,，估計3D打印機將在更多類型的偏遠環(huán)境中工作。假設(shè),，有一個礦區(qū)位置偏僻,，人員難以進入。如果需要更換設(shè)備零件時無需等待零件運來,，只要現(xiàn)場打印即可,，那就可以大幅減少生產(chǎn)損失。

3D打印機的功能將更加多樣,，將能夠處理并且結(jié)合越來越多種類的材料,。Markforged已經(jīng)開發(fā)的設(shè)備能夠打印不同的金屬、超合金,、尼龍和短碳纖維,。Impossible Objects與巴斯夫合作，加速了增材制造新材料的開發(fā),。Impossible Objects的Bob Swartz說：“3D打印問題是材料科學(xué)問題,。”有了Xjet開發(fā)的“納米微粒噴射技術(shù)”（Nano Particle Jetting technology）,，同一臺設(shè)備就可以打印金屬和陶瓷,，同一件打印產(chǎn)品既渾然一體，又能做到部位不同則成分及屬性也不同,。2020年,，估計3D打印機能夠使用并且混合越來越多種類的材料,；在增材制造技術(shù)進步的推動下，估計新材料的發(fā)現(xiàn)也會加速,。

軟件的進步也會放大3D打印的能力,。增材制造流程的數(shù)字化很強。3D打印的一個關(guān)鍵優(yōu)點就在于可以僅僅改變數(shù)字藍圖,，就能修改部件的設(shè)計,。這樣，設(shè)計-驗證機-測試-量產(chǎn)的速度就能大幅提高,。軟件在增材制造中起到的作用要大得多,。Essentium已經(jīng)在使用軟件來檢查材料和擠塑溫度等生產(chǎn)規(guī)則。Markforged開發(fā)的解決方案以云計算為基礎(chǔ),，產(chǎn)品和零件的設(shè)計可以在一個地點設(shè)計,，然后立即可以在千里之外的另一個地點生產(chǎn)。這樣,，同一家公司的不同生產(chǎn)設(shè)施就能夠?qū)崟r共享同一張藍圖,。2020年,，估計增材制造將會出現(xiàn)新的軟件解決方案,，加強IP安全，遠程協(xié)作和制造精確度,。

3D打印的生態(tài)系統(tǒng)將實現(xiàn)加速發(fā)展,，合作將會加速。顯然,，要實現(xiàn)3D打印的全部潛力,，不同背景和技術(shù)知識、不同規(guī)模的公司就要進行合作,。上文提到的Impossible Objects與巴斯夫的合作就是一個例子,，體現(xiàn)了增材制造與新材料開發(fā)之間能夠產(chǎn)生怎樣的合力。同時,，3D打印允許我們探索新的幾何外形,，這就要求工業(yè)設(shè)計人員改變思維，想象全新的產(chǎn)品和部件,。人工智能可以為創(chuàng)生型設(shè)計流程提供助力,。同時，我們還需要教育與培訓(xùn)項目,，培養(yǎng)新一代的工業(yè)設(shè)計人員,。突破傳統(tǒng)的門類分野而進行合作，就會加快上述進程的速度,。同時,，在制造即服務(wù)平臺上展開合作,，產(chǎn)能利用的效率就會更高，制造商就能更加靈活地調(diào)用3D打印能力,。

2020年,，3D打印將會證明：它是第四次工業(yè)革命最具變革性和影響力的技術(shù)之一。

Marco Annunziata為福布斯撰稿人,，表達的觀點僅代表其個人,。 譯 Joe