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积层制造如何迈向功能性终端使用与大量生产?

积层制造如何迈向功能性终端使用与大量生产?

疫情期间3D打印成为重要制造力量,积层制造(additive manufacturing)正加速扩大产品设计的自由度,使用者对运用新材料与制作新产品感兴趣,预测95~99%的制造支出将用於功能性终端使用(functional end-use)零件,大量生产与功能性终端使用将是新的应用领域。

根据Design News报导,Stratasys子公司MakerBot的3D打印趋势报告的重要发现显示,在新冠肺炎(COVID-19)疫情对公司3D打印计划影响的方面,56%的受调者未受影响、29%因而减少原本规划的投资、15%将增加投资,74%将於2021年建置3D打印技术,50%打算投资10万美元。疫情期间3D打印展现制造应用潜力,未来可望扮演日益吃重角色。

疫情蔓延造成传统供应链断链,3D打印成为重要的制造资源,被用於快速生产个人防护装备(PPE)与呼吸器,成为关键物资传统制造方式的可行替代方案。3D打印机的弹性与速度弥补疫情严重地区的供应链缺口,让PPE等重要医疗物资供应不虞匮乏,并促成口罩、呼吸器等各种创新的可打印设计得以实现。

MakerBot的报告显示,受调者对能制作固定装置、夹具、机器人终端效应器(end-effector)等终端使用应用的高强度与耐高温材料感兴趣,而新近推出并加入MakerBot下一代桌面3D打印平台METHOD的高强度与高硬度材料,如Polymaker的聚碳酸酯与Nylon 12碳纤维均适合原型制作以外的其他应用。

3D打印的应用潜力仍有待发掘,MakerBot的报告指出,积层制造未来10年将在夹具与固定装置的次领域出现成长,并开始有大量生产、备用零件的初期应用实例,以及传统上以其他制造技术生产的元件功能性终端使用应用,制造业已足够成熟能善用这些技术设计各种日常用品。

原型制作、产品发展、工具加工等目前3D打印的主要应用,仅占整体制造支出不到5%。随着积层制造技术成本降低,未来10年相关应用案例与原料供应将大幅增加与多元化,进一步扩大应用范围,并促成终端使用零件与备用零件的新市场,95~99%的制造支出将用於功能性终端使用零件。

运用衍生设计(generative design)等最新的设计工具,积层制造可加速扩大设计的自由度,进行由数学或物理驱动的设计程序,兼顾形状、重量、性能,节省材料用量与提升各方面效率。

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