3D打印技术塑造制造业的未来

由于持续的COVID-19大流行，全球制造业正在发生重大变化，新兴的技术趋势正获得发展势头，并加速了数字化转型。为了更好地了解不断变化的市场的影响和需求，非营利组织SME以及制造技术协会（AMT）和先进制造国际组织聚集了制造专家，行业主管和思想领袖，以提供为期一天的在线体验。

最佳智能制造体验（SMX）虚拟活动于2020年10月29日举行，重点关注关键的战略和劳动力问题，以及八项颠覆性技术，这些技术将在未来十年改变全球制造业的面貌，包括3D打印。专家们有机会介绍案例研究、小组讨论和主题演讲、以探索工业4.0。

参加此次活动的与会者能够与他们的制造专业人士互动，并收集相关信息，以在当今全球生态系统中充满挑战的商业条件下取得成功。

Protolabs的金属粉末床融合室。图片由Protolabs提供

事实证明，2020年是数十年来最具挑战性的年份之一。在全球宣布COVID-19大流行七个月后，不确定性仍然存在，在此期间，企业正努力应对断裂的供应链。随着整个行业开始重新考虑如何改变其全球供应网络，新技术应运而生。为了突出当今智能制造解决方案如何扰乱供应链，在当天的主题小组讨论中，四位行业领袖讨论了这些问题。

专家小组成员：洛克希德·马丁公司物流与可持续发展首席工程师Marilyn Gaska，SIMBACEO和联合创始人Joel Neidig，和 Protolabs CEO Vicki Holt， 讨论了最大的技术挑战影响供应链，如何优先考虑这些挑战，数据共享的安全问题。

洛克希德·马丁公司的先进制造。图片由洛克希德·马丁公司提供

专家们说，随着公司逐渐采用数字制造解决方案来应对断裂的供应链，他们还需要学习应对网络安全风险。例如，加斯卡（Gaska）表示，对于洛克希德公司而言，网络安全已成为跨供应链工作和走向数字化的关键领域之一。她说，公司应该确保其数字数据是安全的，尤其是当它们进入分布式供应链按需制造时。

同样，霍尔特（Holt）建议制造商必须应对许多风险，因为世界不断面临地缘****，****和气候变化局势以及大流行病。这就要求他们分析其供应链，并找出可能影响其继续为客户服务的能力的风险领域，并要求他们考虑如何强化供应链并使其更加敏捷。

Protolabs的首席执行官Vicky Holt在公司的工厂中。图片由Protolabs提供

为了在这里取得成功，Holt建议加快开发时间，同时降低成本并降低风险，这在智能制造方面可以提供帮助。就像一个SIMBA为客户提供的解决方案一样，区块链解决方案已经被证明是通过改善可追溯性，组织和确保零件来源来减轻供应链中当前风险的理想选择。

西门子增材制造网络。图片由西门子提供

西门子增材制造网络总监Robert Meshel专门针对AM，谈到了加速在工业流程和应用中采用该技术。他解释了增材制造如何帮助企业向市场推出更好的产品，并提高成本效益运营的能力，同时又以环保的方式利用全球供应链的能力。

Meshel描述了为了利用AM生态系统而出现的三大主要业务模型需求。第一个重点是更分散的制造模式，特别是当OEM和精明的公司寻求加强其供应商网络以在本地交付产品和零件时。接下来，Meshel考虑了生态系统的共同创建，该生态系统将协作以建立多家公司的竞争力。最后，企业需要对工作流和流程具有完全的可追溯性，为此，他们需要遵循从设计到创建零件并交付使用的完整数字线程。

专家还描述了成功的实例，以了解AM对新业务模型的主要变革重要性，以及AM的产业化对于挖掘技术潜力的关键。充分利用生态系统是成功增材制造流程的关键，他在全球体育零售商迪卡侬或法国时装公司香奈儿等公司看到的这两家公司都充分发挥了3D打印的潜力。

香奈儿，通过批量打印（每月超过一百万份）睫毛膏刷，而迪卡侬的AM容量得到了提升，而打印机的数量在两年内从1增至40，并在公司内部不断寻找3D打印可以争取的新领域。证明尽管大多数公司最初都使用该技术进行原型制作，但他们很快意识到该技术可以满足更多用例。

“在西门子，我们致力于增材制造，因为我们认为这是一项伟大的技术，可以在我们所有运营的内部帮助我们。这是一项我们需要大量投资的技术，因为我们相信我们将看到更多按需制造，并且玩此游戏的最佳方法是与合作伙伴一起利用周围的大型生态系统。Meshel并不是针对特定应用领域的独特技术，它将不断发展并覆盖我们日常生活的各个方面。

尼康计量CT系统。图片由Nikon Metrology提供

对于Nikon Metrology的X射线计算机断层扫描（CT）专家Andrew Ramsey来说，利用3D打印技术更像是一项内部工作。他关于AM的CT的讨论着重于专门的成像系统如何生成复杂零件内部结构的完整3D定量图片。据称，专家可以在物体内部寻找缺陷和夹杂物，以准确测量尺寸，表面积，体积和近似的材料密度。有关内部缺陷的微型CT信息可以使用户对增材制造零件充满信心。

X射线CT提供了对象内部结构的完整3D密度图，而3D体积分析软件提供了测量，提取表面，创建表面和体积网格甚至运行模拟（例如热量或流体流动）所需的工具。， 和更多。当样品旋转360°时，会获得数百甚至数千张投影图像。然后根据这些图像构建CT体积并进行分析。强大的3D体积分析软件甚至允许专家分割CT体积，例如，对单个粉末颗粒中的空隙进行分析。Ramsey反映了X射线CT可以解决的一些常见的增材制造问题，例如粉末残留物阻塞了通道，缺陷（如空隙和夹杂物），孔隙率，污染和开裂。

Ramsey说：“高分辨率X射线CT是一种理想的方式，可以在打印任何内容之前检查原始粉末，从而全面检查增材制造零件。” “检查正确的印刷结构，比较设计并寻找偏差，检查缺陷，空隙和夹杂物，检查尚未冲洗掉的残留粉末，然后对成品零件进行完整的损坏分析。您必须确保扫描的分辨率可以检测出细小的缺陷，这些缺陷最终会在AM中增长并导致灾难性故障。”

尼康计量学的X射线CT可以检测AM零件内部的缺陷。图片由Andrew Ramsey / Nikon Metrology提供

在座谈会中，与会人员还有机会参观了虚拟展厅，与赞助商和互动展台见面，或在Networking Lounge中与行业专业人士联系。在为时六小时的活动中，由20个小组组成的小组向人们全面传达了有关智能制造重要性的全面信息，而今天，这一信息比以往任何时候都更加重要。

整天，专家们专注于当今可用的最具破坏性的技术。就像橡树岭国家实验室（ORNL）的首席制造官托马斯·库菲斯（Thomas Kurfess）一样，他谈到了通过数字线程集成混合制造过程。他说，加减法技术的结合可以帮助使最先进的能力****化，因为该技术可以增加价值，增加劳动力并降低材料成本。Kurfess预计混合动力机器将最终取代附加系统，因为它们的模具精度更高，并且可以引导人们更有效地制造零件。

托马斯·库菲斯（Thomas Kurfess）与MedUSA结合使用，MedUSA是结合了加，减和工具应用的下一代先进制造设备。图片由Oak Ridge国家实验室提供