洞见3D打印未来发展关键要素，增材制造如何对制造产生深远影响？(2)
3D打印推动生产过剩的模式转向需求驱动的生产模式
3D打印推动生产过剩的模式转向需求驱动的生产模式，这是关于数字化的净经济效益。人类发展至今有能力简单地拥有产品，但很多产品以浪费的形式存在。今天大多数商品的利用率都并不高，所以显而易见的事情就是提高使用效率。增材制造将引领着制造技术向两个之前难以融合的方向发展，一个方向是可扩展性，一个方向是个性化。这是我们面临的挑战，如何能够以经济的价格通过3D打印技术生产质量可靠的单个或批量产品，这是发展方向，更需要多方面的努力。正是因为全世界范围内认同了增材制造前景，增材制造将创造新的未来可能性和产业前景，所以世界范围内出现对增材制造大量的投资。市场发展了很多，不同的机构预测的数据各有差异，虽然短期受疫情的影响，市场发展会受到影响，但是这不影响长期的发展趋势，这项技术还将带来很多的改变，包括使得制造更加离散化、并催生新的商业模式。
3D打印带来的数字化让人类第一次真正能够产生真正的经济净收益的门槛：通过将客户行为与生产者行为同步。以需求为导向，从生产过剩转向需求驱动的生产。ACAM亚琛增材制造中心看到了使用可个性化、灵活的流程来补充已建立的流程的愿景，以尽可能减少当前人类浪费资源的方式。很简单，人类有责任考虑如何节约资源。
futureAM
© 亚琛Fraunhofer ILT
增材制造并非仅仅是科研院所的工具
2011 年，当时《经济学人》在3D打印的可演奏小提琴上刊登了封面故事。标题是“将改变世界的制造技术”。许多人当时得出的结论是，我们很快就会打印出所有东西，甚至3D打印机也会打印出3D打印机本身，当然，结果并非如此，但这个故事甚至引起了那些从商业案例角度思考的人的关注。与此同时，当然3D打印的发展也有逆风，特别是考虑到传统制造行业对3D打印技术的接纳程度。许多设计师已经接受了数十年的培训，已经习惯于在传统制造系统中进行思考和设计。现在告诉他们：你 30 年来所做的很好，但现在已经结束了。这是令人难以接受的事情。
创成式设计
© 3D科学谷白皮书
设计是很重要的，业界必须要想想新的设计思路，必须要重视设计。这是增材制造的关键，业界需要设计的是新的产品，新的设计思路将启发业界思考如何实现功能集成，如何实现减重，甚至可以通过新的算法来自动实现设计，拿这个基于算法的点阵建模过程来说，可以通过算法在业界需要更高的强度的时候实现更强结构的点阵，在需要更轻量化的时候获得更简洁的点阵，这使得设计变得轻松，消除了大量体力性质的建模过程，设计师只需要输入约束条件，大量的建模工作由计算机自动完成，从而实现更快更轻松的设计迭代。
3D打印发展至今，业界仍然面临这个挑战：基于增材思维的设计和增材制造的连贯性。当3D打印在整个产品生命周期中发挥出价值创造回报时，真正的关键转折点就出现了。
3D打印对其他制造技术的深远影响？
增材制造可以而且将会在许多领域产生互补效应，例如，ACAM已经看到燃烧器的几何形状允许从 100% 天然气转换为 100% 氢气，基于仿真模拟，亚琛研究人员预测使用 LPBF选区激光熔化金属3D打印可以显着减少组装所需的时间，并将这种燃烧室的成本降低多达90%。除了新的设计带来的燃烧对生态的保护和经济优势外，LPBF选区激光熔化金属3D打印还使制造过程更具可持续性，与传统生产方式相比使用了更少的资源。为3D打印设计的MMX 燃烧室使气体与供应的空气最佳混合，燃烧时 NOx 氮氧化物排放量更少。燃烧室中小火焰的另一个优点是对回火的更高安全性，使这种燃烧器具有适当的缩放比例，不仅适用于固定式燃气轮机，而且适用于航空航天应用。而且这种燃烧器的设计根本无法以传统制造的方式生产。
目前很多新设计尽管还没有进入产业化，还处于初始阶段，但如果制造企业今天不做出准备，并进行备品备件及原型的创新，从创新思维的设计入手，这些企业将被其他人超越，很快这些企业发现自己已经处于竞争劣势中。(延伸阅读：福特携手亚琛工大开发灵活而可持续的3D打印电动机零部件）此外，尽管有的3D打印-增材制造技术还并不成熟，但需要注意的是3D打印-增材制造是被广泛接受的统称，涵盖了大约 25 种以数字方式逐层构建的不同技术，不同的技术的成熟度是不一样的。增材制造是一大类的各种各样的技术集合，这里面有塑料，金属等不同材料的打印，这使得我们可探索的可能性变得更加丰富。而且增材制造工艺由于加工的特点与传统的不一样，拿金属凝固过程来说，由于金属增材制造的凝固过程与铸造和锻造的是不一样的，这带来了额外的机会成就特殊微观晶体结构的金属产品。仅在德国，每年就有数千个髋关节植入物被3D打印出来，某些类型的技术的商业化程度已经很高了。
边“飞行”边加工
© 亚琛Fraunhofer ILT
新材料的研究和开发有多重要？
根据弗朗霍夫研究所-Fraunhofer，未来制造业竞争的关键是材料，以数字形式提供材料的行为，将产品开发与材料开发关联，通过工业 4.0将材料信息链接到整个加工应用链条中，大幅降低材料的全寿命应用成本。
为了推动数字材料在工业应用中的非凡潜力，亚琛工业大学数字增材生产 DAP 学院专注于开发用于生成智能数字材料的创新及高效算法。开发的解决方案侧重点是在未来生成数字材料时可以自动集成生产和应用相关的条件，从而使得设计更轻松更智能化。
将增材制造设计领域的专业知识与在增材制造工艺开发领域多年的专业知识相结合，作为各种项目的一部分，亚琛工业大学数字增材生产 DAP 学院正在为汽车、航空、模具和医疗行业的应用领域开发和工业化数字材料。
创新，基于资源与交流
3D打印-增材制造领域的创新要求不仅要有资源，还要有交流。不能只停留在科学领域，还必须带入工业，带入到国民经济。创新必须找到用户，激励用户。ACAM提供对增材制造未来的见解，是因为ACAM有幸处理通常在未来发生的话题。德国亚琛像一个折射着不同类型的加工技术的一个重要的万花筒，这里积聚着非常多不同类型的加工技术的研发与前沿应用，亚琛工业大学与 Fraunhofer 研究所作为中心，在从事着各种各样的研究与创新，一方面Fraunhofer 的研究覆盖面十分广，从生物工程到机械工程；一方面，Fraunhofer 跟工业端的结合十分紧密，这里就像一个跨界科研与应用的有机体，不断的融合创新与应用。
3D打印-增材制造，其发展趋势就像电视，从原来黑白相间，连人影都看得默默糊糊的小“盒子”，再到彩色电视，再到现在的超薄大屏幕的数字电视，其发展中脱胎换骨的感觉让人无法将这一技术定格在电视曾经的模样。
未来已来，合作、信任、创新，你准备好了吗？
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