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3D打印技術(shù)是個不斷發(fā)展的新興制造技術(shù)，許多應(yīng)用在今日才嶄露頭角，或許在不久的將來就成為主流的制造技術(shù)。市場研究機構(gòu)Gartner對2020年3D打印技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用進行了預(yù)測，并總結(jié)了關(guān)于3D打印的四個趨勢，每一種趨勢都可以在近幾年的3D打印技術(shù)發(fā)展歷程中找到“蛛絲馬跡”。小編以Gartner的四大趨勢為主線，將這些“蛛絲馬跡” 進行了整理，讓我們共同來回顧3D打印的發(fā)展、展望3D打印的未來。
3D打印與制造業(yè)水乳交融
趨勢1：10%的工業(yè)生產(chǎn)將集成自動化3D打印技術(shù)
自動化的范疇包括3D打印技術(shù)與機器人、機械臂的結(jié)合，自動化控制與檢測等。
可協(xié)同作業(yè)的3D打印機器人
代表性技術(shù)：西門子SiSpis蜘蛛機器人，該機器人外形和工作原理都酷似蜘蛛，身上裝有一個可擠出PLA 打印材料的3D打印機、相機和激光掃描儀，在進行大型物體3D打印作業(yè)時，多臺SiSpis蜘蛛機器人將協(xié)同作戰(zhàn)，完成打印任務(wù)。詳見本站發(fā)表的西門子的蜘蛛機器人3D打印機。
機械臂更廣泛的用于3D打印領(lǐng)域
自動化領(lǐng)域著名的制造商ABB和KUKA都已跨界到3D打印領(lǐng)域， 通過集成3D打印設(shè)備，機械臂可承擔(dān)制造大型復(fù)雜零部件或建筑結(jié)構(gòu)的任務(wù)，例如：Stratasys公司將3D打印熔融擠出頭集成在KUKA機械臂上，完成大型碳纖維零部件的3D打印;Viridis3D 公司通過集成了3D打印機的ABB機械臂和自動化傳送帶，完成砂模的批量化生產(chǎn)。
趨勢2：30%的骨科植入物是在醫(yī)院內(nèi)部或就近3D打印的
植入物是植入人體的醫(yī)療器械，由于不同人體之間存在著差異，個性化定制的植入物與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品相比將帶來更精準(zhǔn)的治療效果，3D打印在個性化小批量產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域具有優(yōu)勢，因此而日益受到植入物制造領(lǐng)域的重視。
未來植入物將不單純依賴于醫(yī)療器械工廠的大規(guī)模生產(chǎn)，還可以在醫(yī)院內(nèi)部或附近的實現(xiàn)快速3D打印。不過植入物在投入使用之前還需經(jīng)過嚴(yán)格的消毒、測試和審批，按需生產(chǎn)的定制化植入物也不例外，雖然3D打印技術(shù)制造小批量定制化植入物的時間很短，但是這些后續(xù)的流程周期很長，如何加速這些流程是實現(xiàn)定制化植入物就近快速生產(chǎn)所需要解決的問題，Gartner認(rèn)為這個問題在未來三年將得到改善。
小編在進行骨科植入物市場的研究過程中感受到了3D打印技術(shù)在植入物制造中的應(yīng)用逐漸普及和深入的趨勢，一方面從應(yīng)用的角度上來看，3D打印技術(shù)已滲透到髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、頜面、胸骨、脊柱、足踝植入物等多個領(lǐng)域，另一方面食品藥品監(jiān)督管理機構(gòu)對3D打印植入物的審批正在加速，美國FDA已批準(zhǔn)了85個3D打印植入物進入市場。
趨勢3：3D打印技術(shù)的應(yīng)用將使新產(chǎn)品推出市場的時間縮短25%
3D打印技術(shù)為企業(yè)的新產(chǎn)品研發(fā)工作，帶來快速及低成本的產(chǎn)品原型制造、小批量試制解決方案。因引入3D打印技術(shù)而使新產(chǎn)品研發(fā)受益的企業(yè)不僅包括對交貨期極為苛刻的航空制造企業(yè)，例如GKN 航空(詳見揭秘GKN的增材制造布局)，還包括依靠創(chuàng)新技術(shù)和新產(chǎn)品推出速度立足于市場的創(chuàng)業(yè)型企業(yè)，如Nano-Racing無人機創(chuàng)業(yè)團隊和Alta Motor電動摩托車團隊。
趨勢4：75%的制造企業(yè)將使用3D打印的工具
3D打印將作為傳統(tǒng)制造技術(shù)的補充，逐漸成為大多數(shù)制造企業(yè)所倚重的技術(shù)，這種補充作用主要體現(xiàn)在兩個方面，一個方面是直接制造傳統(tǒng)技術(shù)難以實現(xiàn)的復(fù)雜產(chǎn)品或小批量產(chǎn)品，另一方面則是制造傳統(tǒng)制造技術(shù)所需要的模具、刀具、夾具。
模具是工業(yè)之母，廣泛用于沖裁、模鍛、冷鐓、擠壓、粉末冶金件壓制、壓力鑄造，以及工程塑料、橡膠、陶瓷等制品的壓塑或注塑的成形加工中。幾乎所有的3D打印技術(shù)都可以在模具領(lǐng)域中找到應(yīng)用的切入點，其中比較典型的是SLM 3D打印技術(shù)在注塑模具隨形冷卻通道制造中的應(yīng)用。
對于模具制造商來說，由于模具的質(zhì)量直接決定了注塑生產(chǎn)效率，并決定產(chǎn)品質(zhì)量，從而決定產(chǎn)品附加值。在最小周期時間內(nèi)高效冷卻塑料產(chǎn)品對提高注塑生產(chǎn)效率、提升注塑產(chǎn)品的附加值有積極的影響，而模具冷卻通道的設(shè)計與制造在其中扮演了重要角色，SLM 3D打印技術(shù)為模具冷卻通道的設(shè)計和制造帶來更高自由度，通過該技術(shù)制造的隨形冷卻通道更靠近模具的冷卻表面，并具有平滑的角落，更快的流量，增加熱量轉(zhuǎn)移到冷卻液的效率。
3D打印技術(shù)在模具制造中的主要應(yīng)用還包括快速制造鑄造砂模和熔模母模，詳見本站發(fā)布的3D打印模具的應(yīng)用、趨勢、供應(yīng)鏈白皮書。
刀具是機械加工技術(shù)中所必需的工具，許多非標(biāo)刀具槽型復(fù)雜，制造難度大、交貨周期長、制造成本高，目前部分刀具制造商已嘗試性的探索使用金屬3D打印技術(shù)制造復(fù)雜的非標(biāo)刀，詳見高邁特生產(chǎn)非標(biāo)刀具的新途徑。
在機床上或生產(chǎn)線上裝夾工件的非標(biāo)夾具也可以通過3D打印技術(shù)進行快速制造，無論是像雄克這樣的專業(yè)夾具制造商，還是像沃爾沃發(fā)動機廠這樣的制造業(yè)用戶都已開始使用3D打印技術(shù)來制造夾具，據(jù)了解，沃爾沃法國發(fā)動機工廠使用Stratasys 的3D打印系統(tǒng)制造非標(biāo)夾具，制造周期縮短了94%，制造成本也顯著降低，3D打印在制造非標(biāo)夾具領(lǐng)域所帶來的價值將推動更多制造企業(yè)使用3D打印的夾具。
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