3D打印未來是否會(huì)取代傳統(tǒng)的制造業(yè),？增材制造專家談?wù)摯笠?guī)模商業(yè)化量產(chǎn)等問題

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(huì)取代傳統(tǒng)的制造業(yè)？實(shí)現(xiàn)大規(guī)模3D打印未來的挑戰(zhàn)是什么,？會(huì)成為下一個(gè)利基應(yīng)用技術(shù)嗎,？還是會(huì)和量產(chǎn)結(jié)合使用？會(huì)被普遍使用嗎,？還是只存在少數(shù)幾個(gè)行業(yè),？南極熊整理了一些行業(yè)專家對(duì)以上問題的回答匯總,。

問題一：3D打印是否會(huì)取代傳統(tǒng)的制造業(yè)？

ReThink Additive3D打印顧問Oliver Smith指出：我們?cè)��?jīng)預(yù)想3D打印會(huì)取代傳統(tǒng)的制造業(yè),，但現(xiàn)在這種情況還不會(huì)出現(xiàn),。

“在同類場(chǎng)景中，3D打印不會(huì)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(shí)（非注塑成型），在創(chuàng)新設(shè)計(jì)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(guān)于以上這一點(diǎn)未來一定會(huì)被大規(guī)模開發(fā)利用。例如,，符合人體工程學(xué)的定制矯形器和修復(fù)體,、具有高度調(diào)諧晶格結(jié)構(gòu)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�,！�

在這里,，Oliver的觀點(diǎn)在于3D打印真正有意義的用途。他提出的一個(gè)容易被人們忽視的觀點(diǎn),，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(shí)間,，它對(duì)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(shí)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(shì),。

如果只是將時(shí)間視為唯一與流程相關(guān)的變量,，那么人們真的會(huì)錯(cuò)過3D打印的其他優(yōu)勢(shì)。如航空,、醫(yī)療,、石油平臺(tái)、絕密項(xiàng)目,、ITAR 或其他項(xiàng)目等,，你會(huì)看到更多3D打印獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，而不僅僅是“更快”,。

問題二：實(shí)現(xiàn)大規(guī)模3D打印未來的挑戰(zhàn)是什么,？

Oliver認(rèn)為3D技術(shù)可以使零件性超越傳統(tǒng)工藝，這是因?yàn)樗�可以生產(chǎn)更為復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu),，例如獨(dú)特的結(jié)構(gòu)或N=1產(chǎn)品,，是我們未來應(yīng)該重點(diǎn)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(fù)雜流體歧管,。圖片來自3D Systems

“一旦為特定幾何結(jié)構(gòu)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(huì)以快速且價(jià)格便宜占據(jù)市場(chǎng)優(yōu)勢(shì),。對(duì)于簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)尤其如此。對(duì)于小批量制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)或零件,，增材制造已經(jīng)具有競(jìng)爭(zhēng)力,。但是,，增材制造需要變得更快,、更便宜，才能對(duì)傳統(tǒng)工藝造成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),。

3D打印面臨的問題之一是,，許多設(shè)計(jì)師被在設(shè)計(jì)零件時(shí)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(gòu),，為了使 它制造優(yōu)于傳統(tǒng)制造,，未來更多的設(shè)計(jì)師應(yīng)該通過充分利用3D打印可構(gòu)建復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的能力，來推動(dòng)設(shè)計(jì)增強(qiáng)性能和部件整合就越有意義,�,！�

△3D打印燃料燃燒器。圖片來自3D Systems

Brent的回答最初看似簡(jiǎn)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(shè)計(jì)的敏感性和對(duì)3D打印的自我認(rèn)知是對(duì)未來發(fā)展的阻礙,。

然而,，Brent真正提出的重要一點(diǎn)是，在一個(gè)3D打印構(gòu)建中開發(fā)復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu),。這是另一個(gè)經(jīng)常被忽視非常精確的概念,。人們認(rèn)為構(gòu)建復(fù)雜的零件或組件很昂貴，但如果充分的發(fā)揮3D打印在構(gòu)建復(fù)雜組件的優(yōu)勢(shì),，那么整個(gè)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(zhǎng)高級(jí)副總裁Pat Carey認(rèn)為，缺少人才,，企業(yè)缺少3D打印認(rèn)知是一個(gè)大問題,。

“增材制造職業(yè)的機(jī)會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人們?yōu)檫@些職位接受培訓(xùn)的速度。我們與貿(mào)易學(xué)校,、大學(xué),、專業(yè)和教育組織以及中學(xué)教育學(xué)校合作,，以鼓勵(lì)增材制造教育和培訓(xùn)的發(fā)展�,！�

Pat還提出的一個(gè)非常重要的觀點(diǎn)是,，部分公司通常不知道如何計(jì)算3D打印對(duì)他們的有效性。

△使用Stratasys的J750數(shù)字打印機(jī)進(jìn)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(bào)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(wù)以及如何執(zhí)行它，”Pat說,�,！拔覀冎�道這項(xiàng)技術(shù)是可行的，但需要指導(dǎo)客戶了解哪種技術(shù),、哪種材料以及哪些應(yīng)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(lǐng)域開發(fā)投資回報(bào)率,。制造過程,、零件整合的價(jià)值和降低的勞動(dòng)力成本�,！�

如果沒有3D打印認(rèn)知,，企業(yè)可能會(huì)損失成本和時(shí)間，例如一個(gè)案例,，由于一個(gè)簡(jiǎn)單的問題卻引發(fā)后面進(jìn)展緩慢,，他們沒有考慮到構(gòu)建室中部件之間的足夠間距或不知道機(jī)器有兩次構(gòu)建之間的周轉(zhuǎn)時(shí)間為8小時(shí)。這些事情看起來簡(jiǎn)單但確非常重要,，只有當(dāng)你了解它們時(shí),，才顯然是必不可少。通過為企業(yè)提供正確的知識(shí),，我們可以真正幫助他們使用3D打印產(chǎn)生效益,。

△牙科實(shí)驗(yàn)室中的Origin One。圖片來自Stratasys

問題四：Pat 提出的另一個(gè)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(shí)代,，制造商必須充分利用IIoT（工業(yè)物聯(lián)）,，3D 打印機(jī)只是工業(yè)體系中的一部分。企業(yè)必須繼續(xù)與IT團(tuán)隊(duì)緊密合作,，展示3D打印機(jī)在制造方面的用途,，而不僅僅是一種工程工具�,！�

我認(rèn)為很多人都沒有真正充分考慮到這一點(diǎn),。我們現(xiàn)在知道3D打印不會(huì)取代傳統(tǒng)工業(yè)，但同時(shí)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(yīng)用程序和整個(gè)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(chǔ)制造設(shè)施與其鏈接,。