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2024年3D打印趋势:希望和挑战并存

来源:国际工业激光商情 发布时间:2024-02-20 458
工业激光激光增材制造 3D打印
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在2024年,我们可能将看到更多的产品通过3D打印实现。因此,2024年3D打印行业的趋势是可实现的承诺和行业重组的不确定性。

增材制造是一个充满希望的行业,但仍然有不少人对此表示怀疑。另外一方面,行业头部企业对于增材制造公司是否真正实现盈利,以及“规模化”对增材制造意味着什么,有着深刻和不一样的见解。在2024年,我们可能将看到更多的产品通过3D打印实现。因此,2024年3D打印行业的趋势是可实现的承诺和行业重组的不确定性。

 

 

兑现承诺


未来最大的趋势,当然,这已经不是这个行业第一次写下这样的希望了——就是增材制造的承诺将会实现。这些承诺有很多,归结为几个大的方面:不受设计限制(即复杂性设计);减少浪费(可持续性);更快地从原型到最终产品(更快地上市);本地化生产(按需生产)。

 

释放设计潜力


3D打印技术的主要卖点之一是消除传统制造在设计/几何复杂性方面的限制,这通常被称为“设计自由”。只需一次构建,就能创造出全新和复杂的零件形状,而这只有在3D打印的逐层过程中才能实现,无需模具和铣削。


增材制造设计(DfAM)已经成为一门新兴学科。CAD作品是专门为特定3D打印技术而设计的,以最大限度地发挥生产能力。无论是使用粉末床熔融(PBF)还是熔融长丝制造(FFF)工艺,都会影响设计的制作方式,从支撑到后处理再到最终产品。设计自由作为一种可扩展的生产现实,是2024年行业的发展方向。


新的一年里,增材制造技术的核心将是生产。复杂的原型已成为现实并缩短了设计周期。不过长期以来,增材制造在大规模制造方面一直处于劣势,虽然目前还无法取代注塑成型,但在目标领域的终端生产却在不断增加。

 

可持续发展


减少浪费、降低耗材和能耗、报废后可回收利用、碳中和,在制造业中实现可持续发展规划的途径有很多。在增材制造领域,惠普等公司非常关注可持续发展举措。惠普个性化和3D打印部纤维基可持续包装全球主管Mariona Company在一篇独家评论中解释道:可持续发展并不是一个新趋势,尽管全球75%的公司已对可持续包装做出承诺,但只有不到30%的公司为实现目标做好了充分准备。改变现有的包装方式,摒弃难以回收和有害的材料,是推进可持续影响的有效途径,有助于公司履行承诺,满足消费者对更环保产品的期望,并遵守越来越多的全球法规。为了真正实现可持续制造,产品设计必须从一开始就考虑到对环境的影响。3D打印技术能够创造循环经济,加快设计创新和优化,因此是数字化制造趋势的关键推动因素,以实现更可持续的未来。

 

更快上市


增材制造技术最初被称为快速原型技术。更快的原型意味着更快的最终产品,这仍然是3D打印价值主张的一个主要点。不过,在最终产品、桥梁生产和备件供应方面,更多的终端应用正在市场上推广。随着3D打印技术响应市场需求的号召,上市时间意味着新的设计和通过更快部署备件和更换零件,减少停机时间。


虽然3D打印的这一承诺从一开始就在某些方面得到了实现,提供了更快进入市场的途径,但2024年3D打印行业将推陈出新。更多的应用、更多的可用性、更多的客户认知度和更多的材料组合将扩大产品上市时间的范围,应用范围也将进一步扩大。

 

按需生产


近十年前,NASA通过电子邮件向太空发送“扳手”的新闻标题吸引了全世界的目光。这则标题及其启示凸显了按需生产的魅力:随时随地获得你想要的东西。在地球上,这一承诺正通过增材制造技术实现。表面上看,使用相同材料和相同设备的生产设施,可以在不同地点用相同文件制造出完全相同的零件。


这在今天已经成为现实,而且随着采用率的提高而变得越来越引人注目。新加坡的工程师可以通过电子邮件将文件发送给迪拜的同事,然后与硅谷的同事共享,每个人都可以在团队聊天室中举起相同的成品部件。这是一个正在走向成熟的承诺,因为它已经显现出来。

 

增材制造的前景


“增材制造技术的新发展所产生的影响几乎不可能一触即发,”ASTM国际组织旗下Wohlers Associates公司咨询服务和市场情报主管Terry Wohlers说,“大多数技术都需要多年的发展和成熟才能完全实现商业化。”


Wohlers预计,2024年将看到越来越多的公司考虑如何以数字化方式创建和存储库存,然后按需生产以支持半定制设计和制造。Wohlers认为:由于前期成本和投资回报率的不确定性,在未来一年内成功将其付诸实践的企业相对较少。

 

舍弗勒Aerosint SA的再涂层技术为舍弗勒特种机械提供了巨大的商业潜力,并扩展了舍弗勒在增材制造方面的技术专长(来源:Schaeffler)


企业将更加重视增材制造的碳足迹影响。由于在生产过程中使用了更少的材料并节省了更多能源,许多人将发现可持续产品的生产成本更低。增材制造的新应用和发展令人感兴趣,包括医学、活体组织、时装设计和家具的3D打印。


它们显示了增材制造在工业应用之外也有足够广度和前景。虽然这些应用在2024年都不会有大的发展,但它们都值得关注。Wohler补充说:它们可能会引发新的想法,并在未来产生重大影响。

 

利用增材制造技术应对供应链挑战


Forrester公司副总裁兼首席分析师Paul Miller认为,在制造商试图实现离岸、近岸和在岸制造能力之间的适当平衡过程中,增材制造将发挥作用。他谈到:制造商不太可能把所有工厂从低成本的离岸中心转移到离客户更近、成本更高的地方,但增材制造有时会提供一种具有成本效益的方式,在非常接近客户需求点生产某些零部件。


Markforged公司首席执行官Shai Terem认为,制造业与共享经济的交叉可能会重新定义传统生产模式,并以点对点模式重塑工业格局。保持大量的实物库存会将资金束缚在可能多年无人问津的零部件上。将零件转化为协作生产中心的能力,将为未来分布式制造铺平道路。这包括将3D打印与数字化平台相结合,允许在需要的时间和地点上传和打印零部件,而无需提前制造、运输和存储,直到需要时才进行打印。


有些制造商正在建设增材制造中心,这将有助于他们进行原型设计,同时也能让他们考虑如何将增材制造技术应用到实际制造流程中。Markforged公司战略应用工程高级经理Tripp Burd也认为,2024年将会有越来越多的车间安装3D打印机。


通过使制造商和原始设备制造商能够按需生产精密部件并减少对传统制造方法的依赖,这些先进的解决方案将成为应对供应链挑战的重要工具。Burd说:这些创新方法在工厂车间的融合对生产效率,以及确保在瞬息万变的工业环境中所需的适应性至关重要。

 

增材技术的预期进展


最后,软件开发而非硬件突破很可能将决定2024年增材制造技术的进步。惠普公司个性化与3D打印市场推广全球主管Dave Prezzano表示:人工智能等新兴技术正被用来实现增材制造流程的自动化,包括消除3D打印设计流程的准入门槛,以及将更多超个性化和可持续的产品设计带入生活。


“需要改变的技术是在工艺中加入更多的自动化和人工智能。随着这些技术变得更加智能,增材制造为各行各业批量生产零部件的能力将不断增强,”Stratasys首席工业业务官Rich Garrity说,“我们去年取得了长足进步,但需要在2024年继续保持这一势头。新材料的开发也将快速推进,改善现有应用并实现新型产品。”


“多材料(3D打印)技术的进步将为各行各业带来更多的功能性和美学用途。例如,扩大使用增强塑料和金属的复合材料增材制造,以生产具有卓越机械性能的终端零件,适用于结构性和承重应用。”EOS北美高级副总裁Andrew Snow说。

 

来源:荣格-《国际工业激光商情》

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