下一個(gè)10年 3D打印面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

　　3D打印的未來(lái)是什么?2022年，意味著3D打印行業(yè)的第一個(gè)十年已宣告結(jié)束，我們期待著第二個(gè)十年。

　　與任何前沿技術(shù)一樣，3D打印也曾遭受過(guò)“泡沫”化的質(zhì)疑，但現(xiàn)在這項(xiàng)技術(shù)用行動(dòng)證明了它的價(jià)值。而未來(lái)的3D打印又會(huì)有哪些機(jī)遇與挑戰(zhàn)?讓我們一起來(lái)看看。

　　發(fā)展趨勢(shì)：

　　1，走向規(guī)�；�生產(chǎn)

　　下一個(gè)十年，3D打印不再只是用于定制產(chǎn)品或高附加值產(chǎn)品，而是將涵蓋從概念模型到批量生產(chǎn)及售后備件的整個(gè)產(chǎn)品生命周期。尤其是實(shí)現(xiàn)最終部件的量產(chǎn)，這將幫助3D打印在未來(lái)10年確立其在制造技術(shù)中的地位。

　　如果說(shuō)目前3D打印在支持和加強(qiáng)供應(yīng)鏈上有明顯的幫助，那么未來(lái)它將在總制造量中占據(jù)越來(lái)越大的份額，成為制造業(yè)中主要的大規(guī)模制造技術(shù)。無(wú)論是在航空航天、工業(yè)裝備、交通運(yùn)輸、消費(fèi)級(jí)電子產(chǎn)品、醫(yī)療等領(lǐng)域，3D打印都將被更加廣泛的應(yīng)用，而當(dāng)下各種潛在應(yīng)用都將成為實(shí)際應(yīng)用。

　　2，自身的迭代更新

　　3D打印研發(fā)將加速，更好地滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。其中，機(jī)器將變得更加多樣化，實(shí)現(xiàn)自由形式的制造;同時(shí)能夠在最少甚至沒(méi)有人工參與的情況下進(jìn)行打印。材料組合將得到擴(kuò)展，會(huì)不斷出現(xiàn)新的3D打印合金、聚合物和混合材料/超材料。

　　3，加速邁向數(shù)字化

　　除了設(shè)備和材料的進(jìn)步外，3D打印將依賴于改進(jìn)的軟件，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)。同時(shí)結(jié)合人工智能，機(jī)器學(xué)習(xí)將實(shí)現(xiàn)自主制造，提高整個(gè)3D打印工作的流程化，并且更智能，生產(chǎn)力也將得到提高。

　　4，資本將改變格局

　　展望下一個(gè)十年，3D打印行業(yè)將迎來(lái)一段整合期，格局肯定會(huì)發(fā)生徹底的轉(zhuǎn)變。大量資本涌入該行業(yè)，會(huì)出現(xiàn)系列并購(gòu)活動(dòng)，將引發(fā)一波收購(gòu)、投資和IPO浪潮。同時(shí)，一些“傳統(tǒng)”制造公司將“借殼”進(jìn)入3D打印領(lǐng)域并發(fā)揮作用，類似于尼康對(duì)SLM Solutions收購(gòu)的案例還會(huì)有很多。

　　未來(lái)十年，資本也可能會(huì)從技術(shù)押注轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨汝P(guān)注植根于現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)場(chǎng)景的應(yīng)用端。

　　5，可持續(xù)分布式制造

　　3D打印將通過(guò)輕量化、本地化減少碳足跡、降低能源消耗和減少?gòu)U物以及向植物基材料過(guò)渡，在扭轉(zhuǎn)全球變暖方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，真正幫助實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性和循環(huán)經(jīng)濟(jì)。此外，3D打印將能通過(guò)本地化、分布式制造，形成一種全新的供應(yīng)鏈解決方案。未來(lái)更多的行業(yè)將借助3D打印轉(zhuǎn)向數(shù)字倉(cāng)儲(chǔ)和備件的按需生產(chǎn)。

　　面臨挑戰(zhàn)：

　　3D打印的未來(lái)是走向批量化生產(chǎn)，這需要解決三大關(guān)鍵問(wèn)題：“價(jià)格” “速度”  “質(zhì)量”。

　　價(jià)格。

　　一個(gè)很大的挑戰(zhàn)在于成本方面。面臨的挑戰(zhàn)是在保持質(zhì)量承諾的同時(shí)降低整個(gè)價(jià)值鏈的每個(gè)零件成本。如果無(wú)法降低成本，也就沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，無(wú)法真正走向可持續(xù)規(guī)模化生產(chǎn)。

　　3D打印材料是發(fā)展3D打印技術(shù)的重要基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)材料的突破是首要任務(wù)。不只是材料單向的成本控制，有效回收對(duì)于降低生產(chǎn)規(guī)模打印的成本同樣至關(guān)重要。

　　速度。

　　大規(guī)模生產(chǎn)需要講究效率，也就是需要克服3D打印速度的限制。這可能是各大廠商不得不解決的最大困境，不只是需要解決設(shè)備本身的運(yùn)行速度，還需要思考如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和可靠地生產(chǎn)，也可以理解為生產(chǎn)需要過(guò)程自動(dòng)化。

　　這里就需要將3D打印硬件與軟件進(jìn)行有效銜接，通過(guò)軟件以智能方式控制3D打印的不同階段，通過(guò)人工智能啟動(dòng)運(yùn)行并監(jiān)控打印，然后是自動(dòng)過(guò)濾和清潔系統(tǒng)，以獲得最終部件。將3D打印的生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、自動(dòng)化，這是解決當(dāng)下速度慢的有效途徑。

　　質(zhì)量。

　　想要3D打印零件符合規(guī)模生產(chǎn)的質(zhì)量，還缺乏生產(chǎn)流程的標(biāo)準(zhǔn)化。這主要是因?yàn)榕c大多數(shù)傳統(tǒng)制造技術(shù)不同，3D打印有很多工藝變量，工藝、材料和幾何結(jié)構(gòu)之間存在高度耦合關(guān)系;傳統(tǒng)的工藝開(kāi)發(fā)和優(yōu)化范式已經(jīng)不能適應(yīng)3D打印高度復(fù)雜的工藝特點(diǎn)。這也導(dǎo)致了3D打印行業(yè)目前仍面臨的一系列挑戰(zhàn)：工藝開(kāi)發(fā)和優(yōu)化耗時(shí)長(zhǎng)、打印過(guò)程控制困難、質(zhì)量一致性低、性能不可預(yù)測(cè)等。

　　可參考的解決方案一方面是開(kāi)發(fā)一種語(yǔ)義，提供通用算法工具，使我們能夠獲取語(yǔ)義輸入并定義生產(chǎn)流程、參數(shù)和設(shè)計(jì)。另一個(gè)是利用人工智能 (AI) 軟件，收集設(shè)備的關(guān)鍵過(guò)程數(shù)據(jù)并利用人工智能來(lái)分析這些數(shù)據(jù)。

　　批量生產(chǎn)，生產(chǎn)的質(zhì)量和可靠性是關(guān)鍵。如何在平衡打印質(zhì)量和保證成功率的同時(shí)，提高打印速度，降低生產(chǎn)成本是行業(yè)參與者需要共同努力解決的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們還需要在接下來(lái)的10年付出數(shù)倍的努力，才能早日實(shí)現(xiàn)3D打印在制造業(yè)中的C位夢(mèng)。