洞見3D打印未來發展關鍵要素，增材制造如何對制造產生深遠影響？(2)
3D打印推動生產過剩的模式轉向需求驅動的生產模式
3D打印推動生產過剩的模式轉向需求驅動的生產模式，這是關于數字化的凈經濟效益。人類發展至今有能力簡單地擁有產品，但很多產品以浪費的形式存在。今天大多數商品的利用率都并不高，所以顯而易見的事情就是提高使用效率。增材制造將引領著制造技術向兩個之前難以融合的方向發展，一個方向是可擴展性，一個方向是個性化。這是我們面臨的挑戰，如何能夠以經濟的價格通過3D打印技術生產質量可靠的單個或批量產品，這是發展方向，更需要多方面的努力。正是因為全世界范圍內認同了增材制造前景，增材制造將創造新的未來可能性和產業前景，所以世界范圍內出現對增材制造大量的投資。市場發展了很多，不同的機構預測的數據各有差異，雖然短期受疫情的影響，市場發展會受到影響，但是這不影響長期的發展趨勢，這項技術還將帶來很多的改變，包括使得制造更加離散化、并催生新的商業模式。
3D打印帶來的數字化讓人類第一次真正能夠產生真正的經濟凈收益的門檻：通過將客戶行為與生產者行為同步。以需求為導向，從生產過剩轉向需求驅動的生產。ACAM亞琛增材制造中心看到了使用可個性化、靈活的流程來補充已建立的流程的愿景，以盡可能減少當前人類浪費資源的方式。很簡單，人類有責任考慮如何節約資源。
futureAM
© 亞琛Fraunhofer ILT
增材制造并非僅僅是科研院所的工具
2011 年，當時《經濟學人》在3D打印的可演奏小提琴上刊登了封面故事。標題是“將改變世界的制造技術”。許多人當時得出的結論是，我們很快就會打印出所有東西，甚至3D打印機也會打印出3D打印機本身，當然，結果并非如此，但這個故事甚至引起了那些從商業案例角度思考的人的關注。與此同時，當然3D打印的發展也有逆風，特別是考慮到傳統制造行業對3D打印技術的接納程度。許多設計師已經接受了數十年的培訓，已經習慣于在傳統制造系統中進行思考和設計。現在告訴他們：你 30 年來所做的很好，但現在已經結束了。這是令人難以接受的事情。
創成式設計
© 3D科學谷白皮書
設計是很重要的，業界必須要想想新的設計思路，必須要重視設計。這是增材制造的關鍵，業界需要設計的是新的產品，新的設計思路將啟發業界思考如何實現功能集成，如何實現減重，甚至可以通過新的算法來自動實現設計，拿這個基于算法的點陣建模過程來說，可以通過算法在業界需要更高的強度的時候實現更強結構的點陣，在需要更輕量化的時候獲得更簡潔的點陣，這使得設計變得輕松，消除了大量體力性質的建模過程，設計師只需要輸入約束條件，大量的建模工作由計算機自動完成，從而實現更快更輕松的設計迭代。
3D打印發展至今，業界仍然面臨這個挑戰：基于增材思維的設計和增材制造的連貫性。當3D打印在整個產品生命周期中發揮出價值創造回報時，真正的關鍵轉折點就出現了。
3D打印對其他制造技術的深遠影響？
增材制造可以而且將會在許多領域產生互補效應，例如，ACAM已經看到燃燒器的幾何形狀允許從 100% 天然氣轉換為 100% 氫氣，基于仿真模擬，亞琛研究人員預測使用 LPBF選區激光熔化金屬3D打印可以顯著減少組裝所需的時間，并將這種燃燒室的成本降低多達90%。除了新的設計帶來的燃燒對生態的保護和經濟優勢外，LPBF選區激光熔化金屬3D打印還使制造過程更具可持續性，與傳統生產方式相比使用了更少的資源。為3D打印設計的MMX 燃燒室使氣體與供應的空氣最佳混合，燃燒時 NOx 氮氧化物排放量更少。燃燒室中小火焰的另一個優點是對回火的更高安全性，使這種燃燒器具有適當的縮放比例，不僅適用于固定式燃氣輪機，而且適用于航空航天應用。而且這種燃燒器的設計根本無法以傳統制造的方式生產。
目前很多新設計盡管還沒有進入產業化，還處于初始階段，但如果制造企業今天不做出準備，并進行備品備件及原型的創新，從創新思維的設計入手，這些企業將被其他人超越，很快這些企業發現自己已經處于競爭劣勢中。(延伸閱讀：福特攜手亞琛工大開發靈活而可持續的3D打印電動機零部件）此外，盡管有的3D打印-增材制造技術還并不成熟，但需要注意的是3D打印-增材制造是被廣泛接受的統稱，涵蓋了大約 25 種以數字方式逐層構建的不同技術，不同的技術的成熟度是不一樣的。增材制造是一大類的各種各樣的技術集合，這里面有塑料，金屬等不同材料的打印，這使得我們可探索的可能性變得更加豐富。而且增材制造工藝由于加工的特點與傳統的不一樣，拿金屬凝固過程來說，由于金屬增材制造的凝固過程與鑄造和鍛造的是不一樣的，這帶來了額外的機會成就特殊微觀晶體結構的金屬產品。僅在德國，每年就有數千個髖關節植入物被3D打印出來，某些類型的技術的商業化程度已經很高了。
邊“飛行”邊加工
© 亞琛Fraunhofer ILT
新材料的研究和開發有多重要？
根據弗朗霍夫研究所-Fraunhofer，未來制造業競爭的關鍵是材料，以數字形式提供材料的行為，將產品開發與材料開發關聯，通過工業 4.0將材料信息鏈接到整個加工應用鏈條中，大幅降低材料的全壽命應用成本。
為了推動數字材料在工業應用中的非凡潛力，亞琛工業大學數字增材生產 DAP 學院專注于開發用于生成智能數字材料的創新及高效算法。開發的解決方案側重點是在未來生成數字材料時可以自動集成生產和應用相關的條件，從而使得設計更輕松更智能化。
將增材制造設計領域的專業知識與在增材制造工藝開發領域多年的專業知識相結合，作為各種項目的一部分，亞琛工業大學數字增材生產 DAP 學院正在為汽車、航空、模具和醫療行業的應用領域開發和工業化數字材料。
創新，基于資源與交流
3D打印-增材制造領域的創新要求不僅要有資源，還要有交流。不能只停留在科學領域，還必須帶入工業，帶入到國民經濟。創新必須找到用戶，激勵用戶。ACAM提供對增材制造未來的見解，是因為ACAM有幸處理通常在未來發生的話題。德國亞琛像一個折射著不同類型的加工技術的一個重要的萬花筒，這里積聚著非常多不同類型的加工技術的研發與前沿應用，亞琛工業大學與 Fraunhofer 研究所作為中心，在從事著各種各樣的研究與創新，一方面Fraunhofer 的研究覆蓋面十分廣，從生物工程到機械工程；一方面，Fraunhofer 跟工業端的結合十分緊密，這里就像一個跨界科研與應用的有機體，不斷的融合創新與應用。
3D打印-增材制造，其發展趨勢就像電視，從原來黑白相間，連人影都看得默默糊糊的小“盒子”，再到彩色電視，再到現在的超薄大屏幕的數字電視，其發展中脫胎換骨的感覺讓人無法將這一技術定格在電視曾經的模樣。
未來已來，合作、信任、創新，你準備好了嗎？
(責任編輯：admin)
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