AMT談增材制造趨勢:市場接受度、市場需求、研發(fā)
2015年11月11日 8:53 5430次瀏覽 來源: 3D科學(xué)谷 分類: 新技術(shù)
3D打印無疑進入了快速發(fā)展時期,然而各個國家的3D打印發(fā)展情況存在著不小的差異,那么美國現(xiàn)在的3D打印狀況是什么樣的?市場對這一技術(shù)的接收程度和 使用程度如何?3D打印的市場需求對研發(fā)和基礎(chǔ)研究提出了哪些要求?AMT美國制造技術(shù)協(xié)會的副總裁Tim Shinbara帶來3D打印在美國的市場接受度、市場需求、研發(fā)趨勢。
現(xiàn)狀
工業(yè)行業(yè)對于3D打印的市場接收度變得越來越高,尤其是工業(yè)級的FDM打印機,以塑料聚合物為原材料的3D打印設(shè)備使用不斷增長,而這些市場的擴張帶來大量的設(shè)計師和創(chuàng)客的產(chǎn)生,并且打開了設(shè)計思維的新空間,設(shè)計思路的打開從而對金屬3D打印在非關(guān)鍵組件的解決方案方面帶來了加速器般的影響。
而這些進入到生活和醫(yī)療等領(lǐng)域的3D打印產(chǎn)品也帶來了新的法規(guī)和規(guī)范的產(chǎn)生,包括FDA批準(zhǔn)的材料和工藝,如Ti-6Al-4V和PAEK的粉末床制造工藝。中國的食品和藥品管理局2015年也批準(zhǔn)了這種醫(yī)療應(yīng)用。隨著各方面市場的打開,隨之而來的不僅僅是監(jiān)管和法規(guī),對技術(shù)方面的需求也帶來了開發(fā)者新的挑戰(zhàn)。
機會與挑戰(zhàn)
展望短期至中期的機會,可用的打印材料已經(jīng)成為一個大家頗感興趣的領(lǐng)域。當(dāng)前,商業(yè)化的打印材料仍然主要來原有的材料廠商的供應(yīng)鏈,缺乏針對于增材制造需求的商業(yè)打印材料,也缺乏針對于打印要求的材料解決方案服務(wù)能力。
研究與開發(fā)主要集中在材料開發(fā)、過程監(jiān)控、設(shè)計優(yōu)化、多材質(zhì)打印、預(yù)測仿真、表面處理、微/納米打印等方面的工作。陶瓷的生物相容性和高熱的應(yīng)用是一個挑 戰(zhàn)。當(dāng)前已經(jīng)出現(xiàn)幾家公司在陶瓷和金屬的打印技術(shù)不斷的成熟,縮小技術(shù)與制造準(zhǔn)備水平(MRL&TRL: Manufacturing Readiness Level & Technology Readiness Level)差距。
改進設(shè)備工藝的穩(wěn)定性和認(rèn)證方面是另外一個挑戰(zhàn)。增材制造仍然被認(rèn)為是一個過程敏感的技術(shù),受材料、工藝和設(shè)備的影響很大。
研發(fā)趨勢
當(dāng)前缺乏足夠的增材制造數(shù)據(jù),設(shè)計工具的驗證(有限元,計算流體動力學(xué)分析等)需要在生產(chǎn)環(huán)境中來進行可靠性和可重復(fù)性的測試。當(dāng)前對基于經(jīng)驗的測試依賴 性很高。整個增材制造行業(yè)在呼喚標(biāo)準(zhǔn)化的快速實現(xiàn),特別是對設(shè)備的可用性和性能規(guī)格。當(dāng)然,過程控制是下一個挑戰(zhàn)。過程控制面臨的挑戰(zhàn)是大多數(shù)加工環(huán)境是 封閉條件下進行的。目前研究項目也集中在現(xiàn)場過程監(jiān)控,過程控制主要有兩種方式:一種是通過直接熔池?zé)岜O(jiān)控,另一種是通過間接熔池?zé)岜O(jiān)控。
為了更好地實現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)化,研究正在向更好的優(yōu)化和仿真工具進行研究。新的數(shù)學(xué)理論被應(yīng)用到更好地優(yōu)化仿生物理模型,探索所有的基于過程的結(jié) 構(gòu)-性能關(guān)系。增材制造的關(guān)注點也不再局限于重量節(jié)省或增加機械性能方面,混合材料和復(fù)合打印正在開啟增材制造的又一項潛力。包括粉體性能、熱變形和表面 準(zhǔn)備的研究正在為增材制造打開更廣闊的窗口。其他領(lǐng)域的研究和發(fā)展的趨勢包括超短激光脈沖,利用空氣動力學(xué)聚焦納米級別的3D打印技術(shù)。
作者:Tim Shinbara,AMT副總裁/制造技術(shù),普渡大學(xué)計算機本科,普渡大學(xué)機械工程技術(shù)碩士,佩波戴恩大學(xué)財務(wù)方向MBA
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