為何3D列印是未來？

3D列印和積層製造(additive manufacturing，亦稱增材製造)的潛力如此巨大，以至於它可能會顛覆我們所知的製造業。最明顯的變化將是本地化生產，這可能會取代傳統的分散式製造；另一個重大變化是個性化客製的能力…

除了顛覆傳統製造之外，3D列印還將透過使用非石化材料來提高可持續性。新材料將更便宜且更容易採購，這將降低製造成本。這些較低的成本還將影響材料的儲存、運輸和運輸系統的成本。

(來源：Unsplash)

什麼是積層製造？

積層製造是透過材料的逐層疊加(通常是塑膠或金屬粉末)來製造物體的過程。這些目標實際上可以是任何東西。只要可以在軟體中設計3D模型，就可以列印出來。

為什麼積層製造具有顛覆性？

在傳統製造中，涉及幾個步驟來構思、設計和開發產品。首先，設計師需要設計藍圖，接下來，組織需要與工廠和材料供應商取得聯繫，然後，工廠會為該設備生產一個樣品並將其返回給組織(這可能需要數周時間，尤其是如果工廠在海外的話)。如果需要對樣品進行調整，則必須重複此過程，將幾周變成幾個月。一旦到了大規模生產時，工廠管理人員就會監督裝配線上的作業員或機器手臂完成生產，然後將成品運回組織。

上述過程與積層製造比較，可發現，雖然設計師仍然需要設計藍圖，但是，無需聯繫工廠生產樣品和進行大規模生產。兩者都可以在內部使用幾台3D印表機並在塑膠或金屬粉末分銷商的幫助下完成，產品從概念到投放市場所需的時間僅為過去的很小一部分。

對於不具備生產能力的小型組織，工廠將始終存在以進行大規模生產，但無需外包即可生產樣品的能力可以為公司節省大量時間。

可持續生產

3D列印最好的地方之一是可選擇的材料具有令人難以置信的多樣性。這意味著可以在不更新設備的情況下從不可持續的製造過程過渡到更可持續的製造過程——這是當企業面臨越來越大的壓力時需要做的事情。

目前，金屬積層製造最大的有關環境的障礙是粉末的霧化過程。霧化的兩種主要形式是氣體和等離子，會消耗大量能量，對環境友好造成巨大打擊。因而，目前正在開發新的製程來解決這一挑戰。例如，基於微波的等離子霧化的變體可以以接近100%的產率回收已經使用過的材料，同時使用比氣體或等離子霧化更少的能量。樹脂材料也正在開發中，從而可以安全地儲存和回收金屬冷凝物，減少產生的廢物，甚至可以在家裡製作回收塑膠長絲。

所有這些技術都使我們能夠利用本國的廢料堆，而不需要依賴國外的生產和開採。我們得到的是一個可持續的生產循環，企業購買使用積層製造廢料製成的材料，3D列印他們的產品，然後將他們的新廢料賣回給回收粉末的生產商。

此外，由蓖麻籽和蓖麻油製成的PA11等生物基材料正變得越來越普遍，這意味著更少的金屬開採和塑膠製造。未來3D列印將會使用各種各樣的材料。

智慧製造

當前的新興趨勢包括組織的工作流程中積層製造的客製化。在這個發展階段，企業仍在努力瞭解如何將3D列印與現有的技術相結合。當問題在沒有人工監控的情況下發生，機器學習可以在糾正生產過程中的錯誤和失誤方面發揮作用。這種「智慧製造」將顯著提高生產效率、規模和用於設計跨產業產品的流程。

醫療應用

放眼未來，我們會看到3D列印更多地融入生物醫藥產業。事實上，這已經在發生，能夠列印出患者專用的植入物和裝置(稱為生物列印)不再只是一個夢想，這也是下一個前瞻科技。正在開發的新材料可以協助管理藥物、製造生物組織，並最終能夠列印可植入器官。

3D列印的未來一片光明

3D列印是未來，一個對可持續性和消除浪費產生深遠影響的未來。3D列印或積層製造的發展速度驚人，最初只是列印簡單的3D小雕像，如今已成為跨產業和學術界使用的一項新的突破性技術。

如今，可以看到有利於地球環境的新材料和霧化製程正在形成；醫療部門正在使用3D列印來生產患者專用的植入物和裝置；樣品製作將能夠在內部完成，而不是依賴海外工廠。我們取得的進步越多，就越清楚未來將建立在積層製造之上。

(參考原文：Why 3D printing is the future，by Jordan McDowell)

本文原刊登於國際電子商情網站

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