IndustryWeek报告分析三维打印未来趋势及产业概览

随着科技的飞速发展，3D打印技术已逐渐融入生产制造的各个领域。如今，这项技术不仅取代了部分传统工艺，更以其独特的优势扩展了许多传统工艺的应用范围。从制作夹具与固定装置，到快速交付原型和定制义肢，再到满足短期需求的按需定制部件，3D打印的价值正日益凸显。

据Wohler’s Report所述，2017年，正是这些创新应用推动了3D打印行业21%的增长。越来越多的企业发现增材制造能够降低成本、提高效率并带来更具创新性的产品。有一个重要的标准长期未被充分计量——生产运行的可重复性。

直到最近，数字化成型技术的崛起才为这一领域带来了突破。数字化成型，作为3D打印的下一个发展方向，正以其强大的可重复性为基于工模具的热塑性塑料成型生产提供快速解决方案。如今，新型的先进3D打印机已经如同其他生产制造设备一样，不仅能够长时间运行，更具备了令人瞩目的可重复性。这意味着数字化设计将极大地缩短工模具开发的繁琐过程，从数天乃至数周缩短到仅仅数小时。

虽然这项技术不会完全取代基于注塑的大规模生产，但它却能够提供快速生产，适应零件的快速变化需求，并在工模具设计和加工阶段即投入使用。大批量自动化生产中，可重复性是批量生产的关键指标。数字化成型技术为增材制造赋予了这种级别的可重复性。

想象一下，如果8台3D打印机被设定制造1万个零件，所有打印机都必须拥有相同的设定，确保在生产过程中不会发生改变。实验室测试结果已经证实，基于3D Systems的Figure 4数字化成型工艺可以达到令人惊叹的打印速度——六西格玛可重复性标准。

统计结果显示，Cpk（工程能力指数）大于2，这意味着生产过程达到了“六西格玛”质量水平。为了Figure 4打印平台建立Cpk值，测试在8台设备上进行，每台设备都经过了严格的测试与评估。材料专家、设计师和制造工程师现在可以使用数字化成型技术来满足各种严格的要求，为优化现有产品、新设计以及新市场打开大门。

3D Systems的材料专家们已经为Figure 4创造了一系列工程热塑性塑料，并不断扩展材料范围，以实现小批量试生产（LRIP）。与此数字化成型硬件的发展也令人瞩目。一个能够快速扩展和定制的生产系统，满足制造商独特需求的数字化成型硬件已成为研究的重点。

3D Systems的Figure 4 Production平台是一个集成的系统，包括单独的打印模块和自动化后处理模块，可以根据具体需求进行定制。Figure 4的打印过程全程自动化，通过一系列超快的微型dlp打印机进行打印，再结合定制的后处理模块，以极快的速度完成零部件的打印，满足客户的数字化成型需求。系统吞吐量的衡量是以垂直速度为标准。根据几何形状和材料的差异，一个三维物体能够以每分钟几毫米的速度，从二维打印平台上被精准地塑造出来。

数字化成型技术，作为智能制造领域的关键组成部分，具有极高的重要性。在每一个制造步骤中，机器人手臂都在精确地完成抓取零件的动作。在工业4.0的浪潮中，数字检测技术的运用使数据的采集和使用得以充分发挥。通过行业标准协议，数字成型系统能够与其他工厂设备无缝连接，通过网络和云技术实现远程操作。

说到数字化成型的可扩展性，它对于塑料部件的免工具批量生产方式具有显著优势。为了满足大规模生产的需求，这项技术必须进行规模化调整，以适应各种工厂的实际情况。为了在传统制造技术中脱颖而出，数字化成型技术必须达到或超越传统的注塑成型质量，同时保持令人印象深刻的高速运作。

值得一提的是，经过基准测试，一个由八个模块组成的Figure 4数字成型系统能够在短短的11天内生产出带有精细纹理的汽车空调通风口，数量高达一万个，而传统的生产方式在同期内只能进行模具开发。

数字化成型技术的价值并非一定要通过与传统注塑成型的对比来体现。从CAD设计到产品产出的高效速度，已经使其成为了小批量试生产的理想选择。企业可以从数字成型开始，更快速地进入市场，随后根据需求增长，平滑过渡到注塑成型。

当我们谈论数字造型时，我们谈的是一个生态系统。这个系统需要硬件、材料和软件的协同工作，以满足高端制造的要求。要成为增材制造领域的下一波创新浪潮，数字成型生态系统必须提供最新的打印技术、材料科学以及识别数字成型独特性的CAD软件。模块间的自动连接也需要依靠先进的机器人系统来实现。

那么，何时是使用数字化成型的合适时机呢？当总拥有成本、生产率、耐用性和可重复性这四项指标都需要考虑时，当业务驱动因素如上市时间、生产灵活性和创新设计成为关键时，当品质、速度、成本和工业4.0创新需求并存时，数字化成型技术就显得尤为重要。在注塑行业，数字化成型技术的出现无疑掀起了一场革命。

编译自IndustryWeek，2018年8月2日发布

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