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3D打印和增材制造的潛力如此巨大，以至于它可能會(huì)顛覆我們所知的制造業(yè)。最明顯的變化將是本地化生產(chǎn)，這可能會(huì)接替或取代傳統(tǒng)的分布式制造。另一個(gè)重大變化是個(gè)性化定制的能力。


除了顛覆傳統(tǒng)制造之外，3D打印還將通過(guò)使用非石化材料來(lái)提高可持續(xù)性。新材料將更便宜且更容易采購(gòu)，這將降低制造成本。這些較低的成本還將影響材料的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和運(yùn)輸系統(tǒng)的成本。


圖片來(lái)源：Unsplash
什么是增材制造？
增材制造是通過(guò)材料的逐層疊加(通常是塑料或金屬粉末)來(lái)制造物體的過(guò)程。這些目標(biāo)實(shí)際上可以是任何東西。只要可以在軟件中設(shè)計(jì)3D模型，就可以打印出來(lái)。
為什么增材制造具有顛覆性？
在傳統(tǒng)制造中，涉及幾個(gè)步驟來(lái)構(gòu)思、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。首先，設(shè)計(jì)師需要設(shè)計(jì)藍(lán)圖。接下來(lái)，組織需要與工廠(chǎng)和材料供應(yīng)商取得聯(lián)系。然后，工廠(chǎng)會(huì)為該設(shè)備生產(chǎn)一個(gè)樣品并將其返回給組織(這可能需要數(shù)周時(shí)間，尤其是如果工廠(chǎng)在海外的話(huà))。如果需要對(duì)樣品進(jìn)行調(diào)整，則必須重復(fù)此過(guò)程，將幾周變成幾個(gè)月。一旦到了大規(guī)模生產(chǎn)的時(shí)候，工廠(chǎng)管理人員就會(huì)監(jiān)督裝配線(xiàn)上的人或機(jī)器人手完成生產(chǎn)。然后將成品運(yùn)回組織。
將其與增材制造進(jìn)行對(duì)比。雖然設(shè)計(jì)師仍然需要設(shè)計(jì)藍(lán)圖。但是，無(wú)需聯(lián)系工廠(chǎng)生產(chǎn)樣品和進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，兩者都可以在內(nèi)部使用幾臺(tái)3D打印機(jī)并在塑料或金屬粉末分銷(xiāo)商的幫助下完成。產(chǎn)品從概念到投放市場(chǎng)所需的時(shí)間僅為過(guò)去的很小一部分。
對(duì)于不具備生產(chǎn)能力的小型組織，工廠(chǎng)將始終存在以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，但無(wú)需外包即可生產(chǎn)樣品的能力可以為公司節(jié)省大量時(shí)間。
可持續(xù)生產(chǎn)
3D打印最好的地方之一是它在我們可以選擇的材料方面具有令人難以置信的多樣性。這意味著可以在不更新設(shè)備的情況下從不可持續(xù)的制造工藝過(guò)渡到更可持續(xù)的制造工藝——這是當(dāng)企業(yè)面臨越來(lái)越大的壓力時(shí)需要做的事情。
目前，金屬增材制造最大的有關(guān)環(huán)境的障礙是粉末的霧化過(guò)程。霧化的兩種主要形式是氣體和等離子，會(huì)消耗大量能量，對(duì)環(huán)境友好造成巨大打擊。
因而，目前正在開(kāi)發(fā)新的工藝來(lái)解決這一挑戰(zhàn)。例如，基于微波的等離子霧化的變體可以以接近100%的產(chǎn)率回收已經(jīng)使用過(guò)的材料，同時(shí)使用比氣體或等離子霧化更少的能量。樹(shù)脂材料也正在開(kāi)發(fā)中，從而幫助安全地儲(chǔ)存和回收金屬冷凝物，減少我們產(chǎn)生的廢物。我們甚至可以在家里制作回收塑料長(zhǎng)絲。
所有這些技術(shù)都使我們能夠利用國(guó)內(nèi)的廢料堆，而不需要依賴(lài)國(guó)外的生產(chǎn)和開(kāi)采。我們得到的是一個(gè)可持續(xù)的生產(chǎn)循環(huán)，企業(yè)購(gòu)買(mǎi)使用增材制造廢料制成的材料，3D打印他們的產(chǎn)品，然后將他們的新廢料賣(mài)回給回收粉末的生產(chǎn)商。
此外，由蓖麻籽和蓖麻油制成的PA11等生物基材料正變得越來(lái)越普遍。這意味著更少的金屬開(kāi)采和塑料制造。未來(lái)3D打印將會(huì)使用各種各樣的材料。
智能制造
當(dāng)前的新興趨勢(shì)包括組織的工作流程中增材制造的定制化。在這個(gè)發(fā)展階段，企業(yè)仍在努力了解如何將3D打印與現(xiàn)有的技術(shù)相結(jié)合。當(dāng)問(wèn)題在沒(méi)有人工監(jiān)控的情況下發(fā)生，機(jī)器學(xué)習(xí)可以在糾正生產(chǎn)過(guò)程中的錯(cuò)誤和失誤方面發(fā)揮作用。這種“智能制造”將顯著提高生產(chǎn)效率、規(guī)模和用于設(shè)計(jì)跨行業(yè)產(chǎn)品的流程。
醫(yī)療應(yīng)用
放眼未來(lái)，我們會(huì)看到3D打印更多地融入生物醫(yī)藥行業(yè)。事實(shí)上，這已經(jīng)在發(fā)生，能夠打印出患者專(zhuān)用的植入物和設(shè)備(稱(chēng)為生物打印)不再只是一個(gè)夢(mèng)想，這也是下一個(gè)前沿。正在開(kāi)發(fā)的新材料可以幫助管理藥物、制造生物組織，并最終能夠打印可植入器官。
3D打印的未來(lái)是光明的
3D打印是未來(lái)。一個(gè)對(duì)可持續(xù)性和消除浪費(fèi)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的未來(lái)。3D打印或增材制造的發(fā)展速度驚人。最初只是打印簡(jiǎn)單的3D小雕像，如今已成為跨行業(yè)和學(xué)術(shù)界使用的一項(xiàng)新的突破性技術(shù)。
如今，我們可以看到有利于地球環(huán)境的新材料和霧化工藝正在形成。醫(yī)療部門(mén)正在使用3D打印來(lái)生產(chǎn)患者專(zhuān)用的植入物和設(shè)備。樣品制作將能夠在內(nèi)部完成，而不是依賴(lài)海外工廠(chǎng)。我們?nèi)〉玫倪M(jìn)步越多，就越清楚未來(lái)是建立在增材制造之上的。