SMX：3D打印技術(shù)塑造制造業(yè)的未來

來源：SME

由于持續(xù)的COVID-19大流行，全球制造業(yè)正在發(fā)生重大變化，新興的技術(shù)趨勢(shì)正獲得發(fā)展勢(shì)頭，并加速了數(shù)字化轉(zhuǎn)型,。為了更好地了解不斷變化的市場(chǎng)的影響和需求,，非營利組織SME以及制造技術(shù)協(xié)會(huì)（AMT）和先進(jìn)制造國際組織聚集了制造專家,，行業(yè)主管和思想領(lǐng)袖，以提供為期一天的在線體驗(yàn),。

最佳智能制造體驗(yàn)（SMX）虛擬活動(dòng)于2020年10月29日舉行,，重點(diǎn)關(guān)注關(guān)鍵的戰(zhàn)略和勞動(dòng)力問題，以及八項(xiàng)顛覆性技術(shù),，這些技術(shù)將在未來十年改變?nèi)�球制造業(yè)的面貌,，包括3D打印。專家們有機(jī)會(huì)介紹案例研究,、小組討論和主題演講,、以探索工業(yè)4.0。參加此次活動(dòng)的與會(huì)者能夠與他們的制造專業(yè)人士互動(dòng),，并收集相關(guān)信息,，以在當(dāng)今全球生態(tài)系統(tǒng)中充滿挑戰(zhàn)的商業(yè)條件下取得成功。

Protolabs的金屬粉末床融合室,。圖片由Protolabs提供

事實(shí)證明,，2020年是數(shù)十年來最具挑戰(zhàn)性的年份之一。在全球宣布COVID-19大流行七個(gè)月后,，不確定性仍然存在,，在此期間，企業(yè)正努力應(yīng)對(duì)斷裂的供應(yīng)鏈,。隨著整個(gè)行業(yè)開始重新考慮如何改變其全球供應(yīng)網(wǎng)絡(luò),，新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。為了突出當(dāng)今智能制造解決方案如何擾亂供應(yīng)鏈,，在當(dāng)天的主題小組討論中,，四位行業(yè)領(lǐng)袖討論了這些問題。

專家小組成員：洛克希德·馬丁公司物流與可持續(xù)發(fā)展首席工程師Marilyn Gaska,，SIMBACEO和聯(lián)合創(chuàng)始人Joel Neidig,，和 Protolabs CEO Vicki Holt， 討論了最大的技術(shù)挑戰(zhàn)影響供應(yīng)鏈,，如何優(yōu)先考慮這些挑戰(zhàn),，數(shù)據(jù)共享的安全問題。

洛克希德·馬丁公司的先進(jìn)制造,。圖片由洛克希德·馬丁公司提供

專家們說,，隨著公司逐漸采用數(shù)字制造解決方案來應(yīng)對(duì)斷裂的供應(yīng)鏈，他們還需要學(xué)習(xí)應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn),。例如，加斯卡（Gaska）表示,，對(duì)于洛克希德公司而言,，網(wǎng)絡(luò)安全已成為跨供應(yīng)鏈工作和走向數(shù)字化的關(guān)鍵領(lǐng)域之一,。她說，公司應(yīng)該確保其數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是安全的,，尤其是當(dāng)它們進(jìn)入分布式供應(yīng)鏈按需制造時(shí),。

同樣，霍爾特（Holt）建議制造商必須應(yīng)對(duì)許多風(fēng)險(xiǎn),，因?yàn)槭澜绮粩嗝媾R地緣政治,，恐怖主義和氣候變化局勢(shì)以及大流行病。這就要求他們分析其供應(yīng)鏈,，并找出可能影響其繼續(xù)為客戶服務(wù)的能力的風(fēng)險(xiǎn)領(lǐng)域,，并要求他們考慮如何強(qiáng)化供應(yīng)鏈并使其更加敏捷。

Protolabs的首席執(zhí)行官Vicky Holt在公司的工廠中,。圖片由Protolabs提供

為了在這里取得成功,，Holt建議加快開發(fā)時(shí)間，同時(shí)降低成本并降低風(fēng)險(xiǎn),，這在智能制造方面可以提供幫助,。就像一個(gè)SIMBA為客戶提供的解決方案一樣，區(qū)塊鏈解決方案已經(jīng)被證明是通過改善可追溯性,，組織和確保零件來源來減輕供應(yīng)鏈中當(dāng)前風(fēng)險(xiǎn)的理想選擇,。

西門子增材制造網(wǎng)絡(luò)。圖片由西門子提供

西門子增材制造網(wǎng)絡(luò)總監(jiān)Robert Meshel專門針對(duì)AM,，談到了加速在工業(yè)流程和應(yīng)用中采用該技術(shù),。他解釋了增材制造如何幫助企業(yè)向市場(chǎng)推出更好的產(chǎn)品，并提高成本效益運(yùn)營的能力,，同時(shí)又以環(huán)保的方式利用全球供應(yīng)鏈的能力,。

Meshel描述了為了利用AM生態(tài)系統(tǒng)而出現(xiàn)的三大主要業(yè)務(wù)模型需求。第一個(gè)重點(diǎn)是更分散的制造模式,，特別是當(dāng)OEM和精明的公司尋求加強(qiáng)其供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)以在本地交付產(chǎn)品和零件時(shí),。接下來，Meshel考慮了生態(tài)系統(tǒng)的共同創(chuàng)建,，該生態(tài)系統(tǒng)將協(xié)作以建立多家公司的競(jìng)爭(zhēng)力,。最后，企業(yè)需要對(duì)工作流和流程具有完全的可追溯性,，為此,，他們需要遵循從設(shè)計(jì)到創(chuàng)建零件并交付使用的完整數(shù)字線程。

專家還描述了成功的實(shí)例,，以了解AM對(duì)新業(yè)務(wù)模型的主要變革重要性,，以及AM的產(chǎn)業(yè)化對(duì)于挖掘技術(shù)潛力的關(guān)鍵。充分利用生態(tài)系統(tǒng)是成功增材制造流程的關(guān)鍵，他在全球體育零售商迪卡儂或法國時(shí)裝公司香奈兒等公司看到的這兩家公司都充分發(fā)揮了3D打印的潛力,。香奈兒,，通過批量打印（每月超過一百萬份）睫毛膏刷,，而迪卡儂的AM容量得到了提升,，而打印機(jī)的數(shù)量在兩年內(nèi)從1增至40，并在公司內(nèi)部不斷尋找3D打印可以爭(zhēng)取的新領(lǐng)域,。證明盡管大多數(shù)公司最初都使用該技術(shù)進(jìn)行原型制作,，但他們很快意識(shí)到該技術(shù)可以滿足更多用例。
“在西門子,，我們致力于增材制造,，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為這是一項(xiàng)偉大的技術(shù)，可以在我們所有運(yùn)營的內(nèi)部幫助我們,。這是一項(xiàng)我們需要大量投資的技術(shù),，因?yàn)槲覀兿嘈盼覀儗⒖吹礁�多按需制造，并且玩此游戲的最佳方法是與合作伙伴一起利用周圍的大型生態(tài)系統(tǒng),。Meshel并不是針對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域的獨(dú)特技術(shù),，它將不斷發(fā)展并覆蓋我們?nèi)粘Ｉ�活的各個(gè)方面。

尼康計(jì)量CT系統(tǒng),。圖片由Nikon Metrology提供

對(duì)于Nikon Metrology的X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）專家Andrew Ramsey來說,，利用3D打印技術(shù)更像是一項(xiàng)內(nèi)部工作。他關(guān)于AM的CT的討論著重于專門的成像系統(tǒng)如何生成復(fù)雜零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整3D定量圖片,。據(jù)稱,，專家可以在物體內(nèi)部尋找缺陷和夾雜物，以準(zhǔn)確測(cè)量尺寸,，表面積,，體積和近似的材料密度。有關(guān)內(nèi)部缺陷的微型CT信息可以使用戶對(duì)增材制造零件充滿信心,。

X射線CT提供了對(duì)象內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整3D密度圖,，而3D體積分析軟件提供了測(cè)量，提取表面,，創(chuàng)建表面和體積網(wǎng)格甚至運(yùn)行模擬（例如熱量或流體流動(dòng)）所需的工具,。， 和更多,。當(dāng)樣品旋轉(zhuǎn)360°時(shí),，會(huì)獲得數(shù)百甚至數(shù)千張投影圖像。然后根據(jù)這些圖像構(gòu)建CT體積并進(jìn)行分析,。強(qiáng)大的3D體積分析軟件甚至允許專家分割CT體積,，例如,，對(duì)單個(gè)粉末顆粒中的空隙進(jìn)行分析。Ramsey反映了X射線CT可以解決的一些常見的增材制造問題,，例如粉末殘留物阻塞了通道,，缺陷（如空隙和夾雜物），孔隙率,，污染和開裂。

Ramsey說：“高分辨率X射線CT是一種理想的方式,，可以在打印任何內(nèi)容之前檢查原始粉末,，從而全面檢查增材制造零件�,！� “檢查正確的印刷結(jié)構(gòu),，比較設(shè)計(jì)并尋找偏差，檢查缺陷,，空隙和夾雜物,，檢查尚未沖洗掉的殘留粉末，然后對(duì)成品零件進(jìn)行完整的損壞分析,。您必須確保掃描的分辨率可以檢測(cè)出細(xì)小的缺陷,，這些缺陷最終會(huì)在AM中增長并導(dǎo)致災(zāi)難性故障�,！�

尼康計(jì)量學(xué)的X射線CT可以檢測(cè)AM零件內(nèi)部的缺陷,。圖片由Andrew Ramsey / Nikon Metrology提供

在座談會(huì)中，與會(huì)人員還有機(jī)會(huì)參觀了虛擬展廳,，與贊助商和互動(dòng)展臺(tái)見面,，或在Networking Lounge中與行業(yè)專業(yè)人士聯(lián)系。在為時(shí)六小時(shí)的活動(dòng)中,，由20個(gè)小組組成的小組向人們?nèi)�面�(zhèn)鬟_(dá)了有關(guān)智能制造重要性的全面信息,，而今天，這一信息比以往任何時(shí)候都更加重要,。

整天,，專家們專注于當(dāng)今可用的最具破壞性的技術(shù)。就像橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）的首席制造官托馬斯·庫菲斯（Thomas Kurfess）一樣,，他談到了通過數(shù)字線程集成混合制造過程,。他說，加減法技術(shù)的結(jié)合可以幫助使最先進(jìn)的能力民主化,，因?yàn)樵摷夹g(shù)可以增加價(jià)值,，增加勞動(dòng)力并降低材料成本。Kurfess預(yù)計(jì)混合動(dòng)力機(jī)器將最終取代附加系統(tǒng),，因?yàn)樗鼈兊哪＞呔�度更��,，并且可以引�?dǎo)人們更有效地制造零件。

托馬斯·庫菲斯（Thomas Kurfess）與MedUSA結(jié)合使用，MedUSA是結(jié)合了加,，減和工具應(yīng)用的下一代先進(jìn)制造設(shè)備,。圖片由Oak Ridge國家實(shí)驗(yàn)室提供

這次活動(dòng)真正展示了智能制造許多方面的專業(yè)知識(shí)，重點(diǎn)關(guān)注創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步如何從賦予勞動(dòng)力力量到網(wǎng)絡(luò)安全性,，徹底改變企業(yè)的生產(chǎn)方式,。錯(cuò)過了最佳SMX虛擬活動(dòng)的觀眾仍然可以通過SmartManufacturingExperience.com網(wǎng)站訪問面板。