
增材制造被许多人视为数字化制造革命背后的主要驱动力之一。数字化制造集成了CAD(计算机辅助设计)、AI(人工智能)和IoT(物联网)等先进技术,以提高性能、效率和精度。
据分析师称,数字化制造正在兴起。到今年年底,该行业的价值将达到$0.44T。未来五年,这一增长将以19.40%的估计复合年增长率继续,到2030年将达到$1.07T。这种增长在很大程度上将来自将3D打印机和其他先进技术集成到制造过程中。
增材制造的优势
增材制造的优势不断增强。首先,3D打印为更复杂、更精确的零件打开了大门。为工程师提供创建复杂几何形状、使用多种材料甚至移动部件的能力,从而将创造力和创新提升到一个新的水平。
与传统方法相比,使用精确的3D打印方法制造的部件可提供更高的性能和精度。对于小规模工业用途,3D打印可以提高产品性能,并允许工程师对他们的设计进行细微的调整,而无需重新启动工业制造流程。
节省成本
增材制造如此受欢迎的主要原因之一是它全面减少了流程。在传统的制造工厂中,物品被运进来、加工,然后运送到下一个目的地,直到最终产品出现。在3D打印过程中,一切都是在现场创建的。因此,在讨论生产小批量时,设置成本大大降低。
将设计直接从计算机发送到打印机的能力意味着公司和设计师可以更快地制作原型和测试他们的理论,而无需使用第三方。所有这些因素使增材制造成为一个有吸引力的选择。
灵活性
增材制造为市场带来了无与伦比的灵活性。设计师可以使用大量天然和人造材料进行3D打印。他们甚至可以决定制造结合多种材料的打印机。这些复杂的设计可以是功能性的,也可以是独立的。此外,它们还可以包括电气元件,从而增加此过程的整体多功能性。
增材制造商设计的主要优势在于,它们可以利用不同的材料特性来创造独特的产品。工程师可以创建新的轻质材料和打印件,从而减轻传统设计的重量,从而更好地改善空气动力学、电池寿命或舒适度。
可持续性
在讨论当前的制造流程时,可持续性问题是一个主要问题。国际社会一致认为,有必要减少工业部门的污染和环境影响。增材制造可以帮助实现这一目标,因为它消除了大部分废料。
与减材制造相比,分层创建对象的过程已经减少了大部分浪费,在减材制造中,物品被雕刻出来并丢弃多余的材料。最好的3D打印机产生的废料非常少,这些废料在打印后需要平滑或去除。此外,他们可以使用回收材料进行打印。
另一个被忽视的环境因素是差旅成本。Science 3D打印通常发生在一个地方,无需将部件运送到下一个目的地。这种策略可以为公司节省天然气并减少全球物流业造成的污染。
增材制造的未来
增材制造的未来看起来就像科幻电影中的样子。想象一下,去医院,通过皮肤在体内打印肝脏。虽然这看起来像是魔法,但并不遥远。研究人员已经成功地使用全息声波通过薄薄的皮肤状膜打印设备。未来,同样的技术可以使手术无创,或者无需先拆卸即可进行维修。
增材制造行业应用
随着数字化制造革命以惊人的速度继续,它们成为这项技术的多种应用。增材制造工艺能够提高最终用途部件的性能和精度、减轻重量并降低总体成本,使其成为小批量制造和定制的明智选择。以下是这项技术的主要工业应用。
航空航天
航空航天业依靠3D打印来制造轻质复合材料件,这些部件既能提供稳定性和耐用性,又能适应紧凑的外形尺寸。波音和通用电气已经在多架飞机上依赖增材制造零件。
值得注意的是,波音是第一家获得FAA批准使用钛3D打印方法制造零件的飞机制造商。从那时起,他们开始使用增材制造技术,使用许多不同的材料制造各种零件。这种制造过程有朝一日可以用于制造太空旅行的车辆或组件。
航空航天界也可以依靠3D制造进行飞行流程。未来的太空旅行者不会随身携带工具。相反,他们可以在几分钟内打印出所需的工具。更令人印象深刻的是,未来的太空旅行者会打印出一个器官来拯救一条生命。
医疗
增材制造已经严重进入医疗保健行业,其许多用例帮助它建立了对该技术的支持。有3D打印机可以制造定制产品,例如假肢或植入物。它们的灵活性和可用性使这些设备成为最好的,有时也是有需要的人的唯一解决方案。将来,您可能会在救护车上找到3D打印机。
值得注意的是,助听器主要是一种3D打印产品,它继续利用进步来简化创建过程。当今先进的助听器是直接从患者的耳朵建模的。进行自定义扫描和打印小批量产品的能力使增材制造成为这种情况下的最佳选择。
您当地的药房可能是您附近下一个获得3D打印机的地点。使用3D打印机制造药物在国际上一直在增长。这些系统消除了人为错误,并且可以提供更快的响应时间。令人印象深刻的是,这些系统的质量控制投入了大量工作,因为在讨论药物时,一个小的漏印可能会导致受伤甚至死亡。
汽车
电动汽车的兴起是推动汽车制造商转向3D打印组件的另一个因素。在讨论电动汽车时,每一磅都很重要。因此,制造商已转向塑料、复合材料和轻金属,以此作为减轻重量和延长续航里程的方法。未来,您将看到更多使用全包式设计的3D打印汽车组件,无需在创建过程中多次停止。
建筑
想象一下,看着你的房子在你眼前被3D打印。令人印象深刻的是,这项技术已经投入使用并显示出巨大的前景。值得注意的是,整个社区都是使用这些具有多种不同设计的大型增材制造机器打印的。
有些使用混凝土,而另一些则依赖于压实的泥土或其他混合物。令人印象深刻的是,3D打印房屋可以集成独特的建筑,有助于降低供暖和制冷成本,进一步促进可持续性。
增材制造将推动进一步的技术集成
回顾3D打印的历史,很容易看出它已经改变了生产方式。未来几年,将出现更多的数字化制造流程,并利用3D打印机随时随地创建复杂的组件。因此,可以肯定地假设,到2030年,从当地的药店到大型制造工厂,3D 打印机将无处不在。