惠普(HP)近日發(fā)布了2020年3D打印及數(shù)字制造趨勢。通過對一組專家的采訪，惠普確認(rèn)了將對推動工業(yè)4.0有重大影響的主要趨勢，包括對可持續(xù)生產(chǎn)的需求、自動化如何改變工廠車間以及數(shù)據(jù)和軟件作為數(shù)字制造核心支柱的崛起。

3D打印咨詢公司Monadnock Insights創(chuàng)始人Pete Basiliere說：“未來一年將是實現(xiàn)3D打印和數(shù)字制造在各個行業(yè)真正潛力的時期。”

“正如惠普的趨勢報告所指出的，數(shù)字制造將通過解鎖以及拓展軟件、數(shù)據(jù)、服務(wù)和工業(yè)生產(chǎn)解決方案，實現(xiàn)用戶理想設(shè)計的生產(chǎn)，這些解決方案在提供更具變革性體驗的同時，也擾亂了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)?！?Pete Basiliere補充道。

去年，惠普的預(yù)測討論了將機器學(xué)習(xí)集成到3D打印的必要性、生成性設(shè)計(generative design)如何提高設(shè)計師的速度，以及醫(yī)療3D應(yīng)用在外科指南到假肢的爆炸式增長。

2020年3D打印和數(shù)字制造預(yù)測如下：

 自動化裝配將在工廠蓬勃發(fā)展

自動化裝配即將到來，各行業(yè)將無縫集成多部件裝配，包括3D打印金屬和塑料部件的組合。由于加工溫度等因素的影響，目前還沒有一款超級打印機能全部打印金屬和塑料零部件。然而，隨著自動化程度的提高，未來工業(yè)界有望實現(xiàn)更自動化的裝配設(shè)置，即可以同時生產(chǎn)金屬和塑料零件部件。

這將使制造商能夠?qū)⒔饘俅蛴∏度胨芰狭慵?，制造耐磨、集電的零件，提升表面處理，甚至將?dǎo)體或馬達(dá)制造成塑料零件，從而使汽車工業(yè)受益。

將數(shù)字信息編碼成3D打印紋理將加速

相關(guān)企業(yè)將能夠使用先進(jìn)的3D打印將數(shù)字信息編碼到打印成品的表面紋理，提供比序列號更大的數(shù)據(jù)負(fù)載。

這是一種公開或隱蔽地標(biāo)記零件的方法，這樣人們和機器都可以根據(jù)凸起的形狀或方向來讀取數(shù)字編碼。

例如，3D打印成百上千個序列號的副本，這些序列號分布在零件表面，使其既隱藏又公開可見。隨著用戶越來越重視部件和數(shù)據(jù)系統(tǒng)的追溯，這種將數(shù)字信息編碼成3D打印紋理的應(yīng)用繼續(xù)增長。

可持續(xù)生產(chǎn)依然是企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急

傳統(tǒng)的制造工藝很少考慮環(huán)境因素。例如，工業(yè)3D生產(chǎn)與制造業(yè)交叉，對地球的影響可能是巨大的，因為近三分之一的碳排放與商品的生產(chǎn)和分銷有關(guān)。

3D打印將使制造業(yè)產(chǎn)生更少的浪費、更少的庫存和更少的二氧化碳排放。工程師和設(shè)計師將重新考慮整個產(chǎn)品生命周期的設(shè)計，通過組合零件和使用復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)來生產(chǎn)輕量化零件，從而減少材料的使用和浪費。這將進(jìn)一步降低車輛和飛機的重量，提高燃油效率，從而減少溫室氣體排放和能源消耗。

隨著越來越多的制造商將數(shù)字文件傳輸?shù)奖镜厣a(chǎn)，而不是運輸貨物，運輸將大大減少，降低成本、能源消耗、浪費和碳排放。

對3D打印人才及教育的需求增長

高等教育正處于十字路口，面臨著入學(xué)競爭、人口結(jié)構(gòu)變化以及為學(xué)生的未來就業(yè)做好充分準(zhǔn)備的挑戰(zhàn)。我們需要的是為工業(yè)4.0做一個徹底的思想轉(zhuǎn)變。

大學(xué)和培訓(xùn)計劃將越來越多地建立一套新的思維模式，使學(xué)生從舊思維中解放出來，并使他們能夠利用未來的技術(shù)，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，在3D打印中采用創(chuàng)新課程，并設(shè)立新的增材制造學(xué)位課程，學(xué)生將能夠更好地抓住3D打印在未來10年創(chuàng)造的數(shù)百萬個就業(yè)機會。

大規(guī)模定制將推動鞋類、眼鏡和牙科新增長

隨著鞋類、眼鏡和正畸應(yīng)用迅速采用3D打印技術(shù)，消費者健康領(lǐng)域?qū)⑼苿訑?shù)字制造業(yè)的增長和使用。

鞋類及其周邊產(chǎn)品擁有巨大的3D打印應(yīng)用空間，3D打印具有盈利的潛質(zhì)。根據(jù)SmartTech的數(shù)據(jù)，3D打印鞋品在未來10年內(nèi)有望形成63億美元的市場規(guī)模。

鑒于3D打印帶來的定制功能的巨大價值，3D打印在正畸和眼鏡領(lǐng)域也將快速增長。如牙科矯正初創(chuàng)公司SmileDirectClub，通過給客戶進(jìn)行3D口腔掃描，由牙醫(yī)診斷設(shè)計出矯正方案，從而給客戶打造出合適的隱形矯正器。目前SmileDirectClub已在納斯達(dá)克申請上市，2018年總營收為4.23億美金。

3D打印將為汽車電氣化提供動力

隨著汽車行業(yè)正在經(jīng)歷100多年來最大的變革——從內(nèi)燃機轉(zhuǎn)向電動汽車，汽車制造商正越來越多地轉(zhuǎn)向3D打印和數(shù)字制造，以在變革時代展開競爭。

隨著電動汽車的普及，汽車制造商將繼續(xù)釋放金屬和塑料3D打印系統(tǒng)的潛能，以加快其設(shè)計和開發(fā)，實現(xiàn)雄心勃勃的目標(biāo)。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。

汽車工業(yè)每年生產(chǎn)的大量零部件，加上3D打印的快速成型和生產(chǎn)能力，使得汽車制造商和零部件制造商能夠生產(chǎn)出以前不可能生產(chǎn)的汽車零部件，從而將電動汽車甚至自動駕駛汽車的能力提升到新水平。

3D打印將推動新的供應(yīng)鏈效率

以數(shù)字方式交付產(chǎn)品和進(jìn)行產(chǎn)品本地化生產(chǎn)的能力并不一定總能幫助制造商在市場中勝出。歸根結(jié)底，制造商必須分析供應(yīng)鏈中哪一個環(huán)節(jié)是最有效率的根源生產(chǎn)，無論是接近終端用戶還是接近材料生產(chǎn)來源。

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)。

軟件將把數(shù)字制造的界限推向新高度

2020年，我們將縮小3D打印和數(shù)字制造硬件能力與軟件生態(tài)系統(tǒng)支持之間的差距。軟件和數(shù)據(jù)管理的進(jìn)步將推動改進(jìn)的系統(tǒng)管理和部件質(zhì)量，從而帶來更好的客戶成果。行業(yè)內(nèi)的公司正在創(chuàng)建API端口，為客戶和合作伙伴構(gòu)建一個流動的生態(tài)系統(tǒng)，其中包括專門構(gòu)建的個性化產(chǎn)品。

此外，制造商將能夠利用個性化生物特征數(shù)據(jù)進(jìn)行大規(guī)模定制，釋放新的價值，例如通過供應(yīng)鏈跟蹤零件、虛擬庫存和備件管理，以及更接近最終客戶的分布式制造。