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世界经济论坛:增材制造的突破—如何扩展和克服关键挑战

2022年04月      世界经济论坛

十多年来,尽管关于增材制造(AM)的预测并非都成为现实,但增材制造的产业化在经历了不同的浪潮后仍保持着20%的年均增长率。本报告重点介绍了四种最佳实践和三个实际案例研究,以展示克服增材制造当前普遍挑战的途径,目的是帮助行业高管更好地了解他们如何利用AM来实现更具弹性、包容性、灵活和可持续的生产系统——为公司、社会和环境创造和交付价值——并通过以下方式孵化新的合作和伙伴关系。

报告认为,尽管增材制造的成熟度大大提高,但在整个价值链上仍然存在潜在的障碍——包括技术、组织和生态系统领域。其中技术方面的挑战包括:受限的过程可预测性和可重复性,材料供应的有限性,后处理的高成本,投资、运营和维护成本高,证生产零件的程序很少;组织方面的挑战包括:公司层面缺乏明确的AM采用策略、无法识别增值应用程序、缺乏适应AM潜力的商业模式、缺乏准确的成本计算模型、数字设计所有权的不确定性导致产品保护不明确、AM技术和设计知识有限、因为缺少专门的教育途径而导致高技能AM人员匮乏;生态系统方面的挑战包括:不规范的数据传输导致设计文件的准确性和质量不足、缺乏从设计师到机器的集成数字流程链、尚未熟悉增材制造零件(形状、材料、表面、触觉)的客户、受监管行业缺乏标准和资格认证程序。

报告对相关案例的研究表明,当前关键的驱动因素存在于数字工艺链、新的增材制造材料、认证供应链和新型商业模式的应用中。报告还讨论了与潜在的生产场景、关键推动因素和解决方案相关的增材制造的未来工业化。报告认为,为促进增材制造行业的可持续增长,需要整个增材制造共同迈向工艺链的工业化。为促进这一过程,该报告呼吁采取7个行动。包括:(1)通过共同投资显着降低整个工艺链的成本;(2)投资教育、分享知识并指定“AM-intrapreneurs”;(3)统一和推进标准化工作;(4)增加和精简资金以维持技术水平 (TRL) 3-6的研发;(5)实施相应的循环经济和可持续发展;(6)提高质量保证和资格认证的意识和投资;(7)流程链的规模数字化。

报告强调,通过遵循本文提出的上述7个行动,AM生态系统内的产业化将可实现重大飞跃。有了这些变化,未来的商业模式和许多新的应用程序将在未来五到十年内变得可行,从而导致整个市场的稳定增长,并为一些行业提供颠覆性的潜力。