惠普列出了2020年對于3D打印和數(shù)字制造行業(yè)的預(yù)測。這份預(yù)測研究了增材制造方式對于工業(yè)4.0的推動性影響，包括對更可持續(xù)生產(chǎn)的需求、自動化將如何改變工廠，以及數(shù)據(jù)和軟件的崛起將支撐數(shù)字化制造。
惠普認(rèn)為2020年3D打印的主要趨勢如下：
1、自動化裝配將在工廠蓬勃發(fā)展
隨著無縫集成的多零件裝配，包括3D打印金屬和塑料零件的組合，自動化裝配將到來。由于諸如加工溫度等因素，目前還沒有一種超級打印機(jī)可以完成所有工作，例如同時打印金屬和塑料零件。但是隨著自動化程度的提高，行業(yè)中存在著一種更加自動化的裝配方式的可能性——可以同時在金屬和塑料材質(zhì)方面生產(chǎn)零部件。例如將金屬部件直接3D打印到塑料零件中，制造耐磨并收集電能的零件，甚至將導(dǎo)體或電機(jī)制造到塑料零件中，或許可以使汽車行業(yè)受益。
2、將3D打印表面細(xì)節(jié)編碼進(jìn)入3D數(shù)字文件中
利用更高級的3D打印技術(shù)，或許能夠?qū)?shù)字信息編碼轉(zhuǎn)換成為3D打印模型的表面紋理。這樣一來，人和機(jī)器都可以根據(jù)表面材質(zhì)來識別某個零件。例如3D打印數(shù)百個隱藏的識別號散布在零件的表面上，這樣它既隱藏又可以被特定手段識別。跟蹤零件打印和數(shù)據(jù)處理的能力變得越來越重要，增材制造的監(jiān)控手段將成為未來的熱點。
3、可持續(xù)生產(chǎn)將繼成為企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急
傳統(tǒng)的制造工藝很少考慮到環(huán)境。隨著工業(yè)生產(chǎn)與制造業(yè)緊密結(jié)合，對環(huán)境的影響可能是巨大的，因為將近三分之一的碳排放與商品的生產(chǎn)和分配有關(guān)。
3D打印將大大減少制造業(yè)產(chǎn)生的廢物、庫存和二氧化碳排放。工程師和設(shè)計師將重新思考產(chǎn)品整個生命周期中的設(shè)計，以通過組合零件并使用復(fù)雜形狀的輕質(zhì)零件，來減少材料消耗和浪費。這進(jìn)一步減輕了汽車和飛機(jī)的重量、提高燃油效率，從而減少溫室氣體排放和能源消耗。并且隨著越來越多的制造商將數(shù)字文件傳輸?shù)奖镜厣a(chǎn)，減少了貨物的運輸，從而降低成本、能耗、浪費和排放。
4、對3D打印人才和教育的需求增長
高等教育正處于十字路口，面臨著競爭的招生、不斷變化的人口結(jié)構(gòu)以及畢業(yè)生就業(yè)的挑戰(zhàn)。一種趨勢是徹底的思維轉(zhuǎn)變，為工業(yè)4.0做準(zhǔn)備。
大學(xué)和培訓(xùn)計劃將越來越多地建立一套新的思維過程，將學(xué)生從舊思想中解放出來，并使他們能夠利用未來的技術(shù)，例如3D打印和數(shù)字制造。隨著教育工作者利用新的軟件設(shè)計工具以及采用3D打印等創(chuàng)新課程并建立新的增材制造學(xué)位課程，學(xué)生將更有能力利用3D打印技術(shù)，抓住3D行業(yè)在未來10年內(nèi)將創(chuàng)造的數(shù)百萬個就業(yè)機(jī)會。
5、大規(guī)模定制將推動鞋類、眼鏡和牙科領(lǐng)域的發(fā)展
隨著鞋類、眼鏡和正畸應(yīng)用迅速采用3D打印技術(shù)，健康類消費將推動數(shù)字制造業(yè)的增長。鞋類有巨大的應(yīng)用空間，這對于3D打印行業(yè)來說是非常有利的。有調(diào)研認(rèn)為，鞋類3D打印將在未來10年內(nèi)增加到63億美元的市場規(guī)模。另外3D打印帶來的定制功能具有很多價值，正畸和眼鏡行業(yè)也將受益。例如SmileDirectClub公司正在價值120億美元的正畸行業(yè)中，利用3D打印技術(shù)實現(xiàn)突破。
6、3D打印將促進(jìn)車輛的電動化
隨著汽車行業(yè)經(jīng)歷了100多年來最大的轉(zhuǎn)型，從內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)向電動汽車，汽車制造商越來越多地轉(zhuǎn)向3D打印和數(shù)字制造，以幫助他們在變化的時代中競爭。隨著電動汽車的普及，汽車制造商將繼挖掘金屬和塑料3D打印的潛力，以加快新車輛的設(shè)計和開發(fā)速度。例如，大眾汽車承諾到2028年在全球生產(chǎn)超過2200萬輛電動汽車。
汽車行業(yè)每年生產(chǎn)大量零件，再加上3D打印的快速原型制作和生產(chǎn)能力，使汽車制造商能夠生產(chǎn)以前無法生產(chǎn)的汽車零件，從而將電動汽車甚至自動駕駛汽車的水平推向新高度。
7、3D打印將為供應(yīng)鏈帶來新效率
以數(shù)字方式交付事物并在本地生產(chǎn)并非總是最佳選擇。歸根結(jié)底，制造商必須分析在供應(yīng)鏈的哪些位置生產(chǎn)才最有效——無論是在最終用戶附近還是在物料生產(chǎn)來源附近。
一個有趣的例子是來自包裝領(lǐng)域的2D世界。瓦楞紙箱為數(shù)字印刷提供了一個全新增長的市場，與最終零件的3D打印有許多相似之處。瓦楞紙箱業(yè)務(wù)非常本地化，生產(chǎn)的紙箱通常距離樹木砍伐所在地不遠(yuǎn)，在方圓150到200英里范圍內(nèi)。
8、軟件將把數(shù)字制造的邊界進(jìn)一步擴(kuò)展
2020年，3D打印和數(shù)字制造硬件的功能與軟件生態(tài)系統(tǒng)之間的差距將進(jìn)一步縮小。軟件和數(shù)據(jù)管理的進(jìn)步將推動系統(tǒng)管理和零件質(zhì)量的改善，從而帶來更好的成果。行業(yè)內(nèi)的公司正在創(chuàng)建新業(yè)績，以為客戶和合作伙伴構(gòu)建一個靈活的生態(tài)系統(tǒng)，其中包括專用的個性化產(chǎn)品。
此外，制造商將能夠利用個性化的生物識別數(shù)據(jù)進(jìn)行大規(guī)模定制，釋放新價值，例如通過供應(yīng)鏈進(jìn)行零件可追溯性、虛擬庫存和備件管理，以及更接近最終客戶的分布式制造。
惠普認(rèn)為2020年3D打印的主要趨勢如下：
1、自動化裝配將在工廠蓬勃發(fā)展
隨著無縫集成的多零件裝配，包括3D打印金屬和塑料零件的組合，自動化裝配將到來。由于諸如加工溫度等因素，目前還沒有一種超級打印機(jī)可以完成所有工作，例如同時打印金屬和塑料零件。但是隨著自動化程度的提高，行業(yè)中存在著一種更加自動化的裝配方式的可能性——可以同時在金屬和塑料材質(zhì)方面生產(chǎn)零部件。例如將金屬部件直接3D打印到塑料零件中，制造耐磨并收集電能的零件，甚至將導(dǎo)體或電機(jī)制造到塑料零件中，或許可以使汽車行業(yè)受益。
2、將3D打印表面細(xì)節(jié)編碼進(jìn)入3D數(shù)字文件中
利用更高級的3D打印技術(shù)，或許能夠?qū)?shù)字信息編碼轉(zhuǎn)換成為3D打印模型的表面紋理。這樣一來，人和機(jī)器都可以根據(jù)表面材質(zhì)來識別某個零件。例如3D打印數(shù)百個隱藏的識別號散布在零件的表面上，這樣它既隱藏又可以被特定手段識別。跟蹤零件打印和數(shù)據(jù)處理的能力變得越來越重要，增材制造的監(jiān)控手段將成為未來的熱點。
3、可持續(xù)生產(chǎn)將繼成為企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急
傳統(tǒng)的制造工藝很少考慮到環(huán)境。隨著工業(yè)生產(chǎn)與制造業(yè)緊密結(jié)合，對環(huán)境的影響可能是巨大的，因為將近三分之一的碳排放與商品的生產(chǎn)和分配有關(guān)。
3D打印將大大減少制造業(yè)產(chǎn)生的廢物、庫存和二氧化碳排放。工程師和設(shè)計師將重新思考產(chǎn)品整個生命周期中的設(shè)計，以通過組合零件并使用復(fù)雜形狀的輕質(zhì)零件，來減少材料消耗和浪費。這進(jìn)一步減輕了汽車和飛機(jī)的重量、提高燃油效率，從而減少溫室氣體排放和能源消耗。并且隨著越來越多的制造商將數(shù)字文件傳輸?shù)奖镜厣a(chǎn)，減少了貨物的運輸，從而降低成本、能耗、浪費和排放。
4、對3D打印人才和教育的需求增長
高等教育正處于十字路口，面臨著競爭的招生、不斷變化的人口結(jié)構(gòu)以及畢業(yè)生就業(yè)的挑戰(zhàn)。一種趨勢是徹底的思維轉(zhuǎn)變，為工業(yè)4.0做準(zhǔn)備。
大學(xué)和培訓(xùn)計劃將越來越多地建立一套新的思維過程，將學(xué)生從舊思想中解放出來，并使他們能夠利用未來的技術(shù)，例如3D打印和數(shù)字制造。隨著教育工作者利用新的軟件設(shè)計工具以及采用3D打印等創(chuàng)新課程并建立新的增材制造學(xué)位課程，學(xué)生將更有能力利用3D打印技術(shù)，抓住3D行業(yè)在未來10年內(nèi)將創(chuàng)造的數(shù)百萬個就業(yè)機(jī)會。
5、大規(guī)模定制將推動鞋類、眼鏡和牙科領(lǐng)域的發(fā)展
隨著鞋類、眼鏡和正畸應(yīng)用迅速采用3D打印技術(shù)，健康類消費將推動數(shù)字制造業(yè)的增長。鞋類有巨大的應(yīng)用空間，這對于3D打印行業(yè)來說是非常有利的。有調(diào)研認(rèn)為，鞋類3D打印將在未來10年內(nèi)增加到63億美元的市場規(guī)模。另外3D打印帶來的定制功能具有很多價值，正畸和眼鏡行業(yè)也將受益。例如SmileDirectClub公司正在價值120億美元的正畸行業(yè)中，利用3D打印技術(shù)實現(xiàn)突破。
6、3D打印將促進(jìn)車輛的電動化
隨著汽車行業(yè)經(jīng)歷了100多年來最大的轉(zhuǎn)型，從內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)向電動汽車，汽車制造商越來越多地轉(zhuǎn)向3D打印和數(shù)字制造，以幫助他們在變化的時代中競爭。隨著電動汽車的普及，汽車制造商將繼挖掘金屬和塑料3D打印的潛力，以加快新車輛的設(shè)計和開發(fā)速度。例如，大眾汽車承諾到2028年在全球生產(chǎn)超過2200萬輛電動汽車。
汽車行業(yè)每年生產(chǎn)大量零件，再加上3D打印的快速原型制作和生產(chǎn)能力，使汽車制造商能夠生產(chǎn)以前無法生產(chǎn)的汽車零件，從而將電動汽車甚至自動駕駛汽車的水平推向新高度。
7、3D打印將為供應(yīng)鏈帶來新效率
以數(shù)字方式交付事物并在本地生產(chǎn)并非總是最佳選擇。歸根結(jié)底，制造商必須分析在供應(yīng)鏈的哪些位置生產(chǎn)才最有效——無論是在最終用戶附近還是在物料生產(chǎn)來源附近。
一個有趣的例子是來自包裝領(lǐng)域的2D世界。瓦楞紙箱為數(shù)字印刷提供了一個全新增長的市場，與最終零件的3D打印有許多相似之處。瓦楞紙箱業(yè)務(wù)非常本地化，生產(chǎn)的紙箱通常距離樹木砍伐所在地不遠(yuǎn)，在方圓150到200英里范圍內(nèi)。
8、軟件將把數(shù)字制造的邊界進(jìn)一步擴(kuò)展
2020年，3D打印和數(shù)字制造硬件的功能與軟件生態(tài)系統(tǒng)之間的差距將進(jìn)一步縮小。軟件和數(shù)據(jù)管理的進(jìn)步將推動系統(tǒng)管理和零件質(zhì)量的改善，從而帶來更好的成果。行業(yè)內(nèi)的公司正在創(chuàng)建新業(yè)績，以為客戶和合作伙伴構(gòu)建一個靈活的生態(tài)系統(tǒng)，其中包括專用的個性化產(chǎn)品。
此外，制造商將能夠利用個性化的生物識別數(shù)據(jù)進(jìn)行大規(guī)模定制，釋放新價值，例如通過供應(yīng)鏈進(jìn)行零件可追溯性、虛擬庫存和備件管理，以及更接近最終客戶的分布式制造。
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