3D打印 3D打印未来是否会部分取代传统的制造业?专家谈论大规模商业化量产等问题

菠菜plus 2022-03-07   5204

2022年3月,3D打印的未来在哪里?随着3D打印和现代传统工业不断发展,3D打印是否会取代传统的制造业?实现大规模3D打印未来的挑战是什么?会成为下一个利基应用技术吗?还是会和量产结合使用?会被普遍使用吗?还是只存在少数几个行业?南极熊整理了一些行业专家对以上问题的回答汇总。

问题一:3D打印是否会取代传统的制造业?

ReThink Additive3D打印顾问Oliver Smith指出:我们曾经预想3D打印会取代传统的制造业,但现在这种情况还不会出现。

“在同类场景中,3D打印不会取代传统工业体系的大批量制造,可以肯定的是,在使用3D打印和传统工业生产相同的零件时(非注塑成型),在创新设计和加工过程中,3D打印可以大规模压缩工艺链或添加传统生产方法无法比拟的定制功能,关于以上这一点未来一定会被大规模开发利用。例如,符合人体工程学的定制矫形器和修复体、具有高度调谐晶格结构的矫形植入物或直接从数字扫描数据产生的定制牙齿矫正器。”

在这里,Oliver的观点在于3D打印真正有意义的用途。他提出的一个容易被人们忽视的观点,在我们“压缩流程链”的情况下,它可能非常有用。不仅在大幅缩短加工时间,它对比传统工业有许多地方可以让制造者和使用者双方收益,如时间、流程、工具、成本或所需参与方的数量等,以上都是它特有的优势。

如果只是将时间视为唯一与流程相关的变量,那么人们真的会错过3D打印的其他优势。如航空、医疗、石油平台、绝密项目、ITAR 或其他项目等,你会看到更多3D打印独有的优势,而不仅仅是“更快”。

问题二:实现大规模3D打印未来的挑战是什么?

Oliver认为3D技术可以使零件性超越传统工艺,这是因为它可以生产更为复杂的几何结构,例如独特的结构或N=1产品,是我们未来应该重点考虑的因素。但如果我们想真正大规模地制造这些东西,未来的挑战是什么?

通过3D打印优化的复杂流体歧管。图片来自3D Systems

“一旦为特定几何结构制造了定制模具或工具,又或者是铣床被编程以制造特定零件,传统制造很快就会以快速且价格便宜占据市场优势。对于简单的结构尤其如此。对于小批量制造的复杂结构或零件,增材制造已经具有竞争力。但是,增材制造需要变得更快、更便宜,才能对传统工艺造成市场竞争。

3D打印面临的问题之一是,许多设计师被在设计零件时考虑到传统的制造限制。制造的零件趋于传统加工结构,为了使 它制造优于传统制造,未来更多的设计师应该通过充分利用3D打印可构建复杂几何结构的能力,来推动设计增强性能和部件整合就越有意义。”

3D打印燃料燃烧器。图片来自3D Systems

Brent的回答最初看似简单,但他提到了人们经常提到的由传统转向3D打印的原因,比如前期成本和更快的模具生产。缺乏设计的敏感性和对3D打印的自我认知是对未来发展的阻碍。

然而,Brent真正提出的重要一点是,在一个3D打印构建中开发复杂的几何结构。这是另一个经常被忽视非常精确的概念。人们认为构建复杂的零件或组件很昂贵,但如果充分的发挥3D打印在构建复杂组件的优势,那么整个产品可以新颖的方式制造且更具成本效益。

问题三:Stratasys的战略增长高级副总裁Pat Carey认为,缺少人才,企业缺少3D打印认知是一个大问题。

“增材制造职业的机会远远超过人们为这些职位接受培训的速度。我们与贸易学校、大学、专业和教育组织以及中学教育学校合作,以鼓励增材制造教育和培训的发展。”

Pat还提出的一个非常重要的观点是,部分公司通常不知道如何计算3D打印对他们的有效性。

使用Stratasys的J750数字打印机进行医疗3D打印。图片来自Stratasys

“企业还需要帮助定义投资回报率/商业案例,说明增材制造将如何有益于他们的制造业务以及如何执行它,”Pat说。“我们知道这项技术是可行的,但需要指导客户了解哪种技术、哪种材料以及哪些应用最适合他们,增材部件成本与传统部件成本相比如何,如何在更多领域开发投资回报率。制造过程、零件整合的价值和降低的劳动力成本。”

如果没有3D打印认知,企业可能会损失成本和时间,例如一个案例,由于一个简单的问题却引发后面进展缓慢,他们没有考虑到构建室中部件之间的足够间距或不知道机器有两次构建之间的周转时间为8小时。这些事情看起来简单但确非常重要,只有当你了解它们时,才显然是必不可少。通过为企业提供正确的知识,我们可以真正帮助他们使用3D打印产生效益。

牙科实验室中的Origin One。图片来自Stratasys

问题四:Pat 提出的另一个想法是3D打印与传统工业体系链接

Pat提出“为了迎接工业4.0时代,制造商必须充分利用IIoT(工业物联),3D 打印机只是工业体系中的一部分。企业必须继续与IT团队紧密合作,展示3D打印机在制造方面的用途,而不仅仅是一种工程工具。”

我认为很多人都没有真正充分考虑到这一点。我们现在知道3D打印不会取代传统工业,但同时我觉得3D打印好像是一座孤岛。目前我们能够与ERP、其他工具、其他应用程序和整个企业集成的方法太少了,未来尽可能的利用企业所有基础制造设施与其链接。

文章来源:南极熊3D打印网



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