SMX：3D打印技術(shù)塑造制造業(yè)的未來

來源：SME

由于持續(xù)的COVID-19大流行，全球制造業(yè)正在發(fā)生重大變化，新興的技術(shù)趨勢正獲得發(fā)展勢頭，并加速了數(shù)字化轉(zhuǎn)型。為了更好地了解不斷變化的市場的影響和需求，非營利組織SME以及制造技術(shù)協(xié)會（AMT）和先進制造國際組織聚集了制造專家，行業(yè)主管和思想領(lǐng)袖，以提供為期一天的在線體驗。

最佳智能制造體驗（SMX）虛擬活動于2020年10月29日舉行，重點關(guān)注關(guān)鍵的戰(zhàn)略和勞動力問題，以及八項顛覆性技術(shù)，這些技術(shù)將在未來十年改變?nèi)�球制造業(yè)的面貌，包括3D打印。專家們有機會介紹案例研究、小組討論和主題演講、以探索工業(yè)4.0。參加此次活動的與會者能夠與他們的制造專業(yè)人士互動，并收集相關(guān)信息，以在當今全球生態(tài)系統(tǒng)中充滿挑戰(zhàn)的商業(yè)條件下取得成功。

Protolabs的金屬粉末床融合室。圖片由Protolabs提供

事實證明，2020年是數(shù)十年來最具挑戰(zhàn)性的年份之一。在全球宣布COVID-19大流行七個月后，不確定性仍然存在，在此期間，企業(yè)正努力應對斷裂的供應鏈。隨著整個行業(yè)開始重新考慮如何改變其全球供應網(wǎng)絡(luò)，新技術(shù)應運而生。為了突出當今智能制造解決方案如何擾亂供應鏈，在當天的主題小組討論中，四位行業(yè)領(lǐng)袖討論了這些問題。

專家小組成員：洛克希德·馬丁公司物流與可持續(xù)發(fā)展首席工程師Marilyn Gaska，SIMBACEO和聯(lián)合創(chuàng)始人Joel Neidig，和 Protolabs CEO Vicki Holt， 討論了最大的技術(shù)挑戰(zhàn)影響供應鏈，如何優(yōu)先考慮這些挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)共享的安全問題。

洛克希德·馬丁公司的先進制造。圖片由洛克希德·馬丁公司提供

專家們說，隨著公司逐漸采用數(shù)字制造解決方案來應對斷裂的供應鏈，他們還需要學習應對網(wǎng)絡(luò)安全風險。例如，加斯卡（Gaska）表示，對于洛克希德公司而言，網(wǎng)絡(luò)安全已成為跨供應鏈工作和走向數(shù)字化的關(guān)鍵領(lǐng)域之一。她說，公司應該確保其數(shù)字數(shù)據(jù)是安全的，尤其是當它們進入分布式供應鏈按需制造時。

同樣，霍爾特（Holt）建議制造商必須應對許多風險，因為世界不斷面臨地緣政治，恐怖主義和氣候變化局勢以及大流行病。這就要求他們分析其供應鏈，并找出可能影響其繼續(xù)為客戶服務的能力的風險領(lǐng)域，并要求他們考慮如何強化供應鏈并使其更加敏捷。

Protolabs的首席執(zhí)行官Vicky Holt在公司的工廠中。圖片由Protolabs提供

為了在這里取得成功，Holt建議加快開發(fā)時間，同時降低成本并降低風險，這在智能制造方面可以提供幫助。就像一個SIMBA為客戶提供的解決方案一樣，區(qū)塊鏈解決方案已經(jīng)被證明是通過改善可追溯性，組織和確保零件來源來減輕供應鏈中當前風險的理想選擇。

西門子增材制造網(wǎng)絡(luò)。圖片由西門子提供

西門子增材制造網(wǎng)絡(luò)總監(jiān)Robert Meshel專門針對AM，談到了加速在工業(yè)流程和應用中采用該技術(shù)。他解釋了增材制造如何幫助企業(yè)向市場推出更好的產(chǎn)品，并提高成本效益運營的能力，同時又以環(huán)保的方式利用全球供應鏈的能力。

Meshel描述了為了利用AM生態(tài)系統(tǒng)而出現(xiàn)的三大主要業(yè)務模型需求。第一個重點是更分散的制造模式，特別是當OEM和精明的公司尋求加強其供應商網(wǎng)絡(luò)以在本地交付產(chǎn)品和零件時。接下來，Meshel考慮了生態(tài)系統(tǒng)的共同創(chuàng)建，該生態(tài)系統(tǒng)將協(xié)作以建立多家公司的競爭力。最后，企業(yè)需要對工作流和流程具有完全的可追溯性，為此，他們需要遵循從設(shè)計到創(chuàng)建零件并交付使用的完整數(shù)字線程。

專家還描述了成功的實例，以了解AM對新業(yè)務模型的主要變革重要性，以及AM的產(chǎn)業(yè)化對于挖掘技術(shù)潛力的關(guān)鍵。充分利用生態(tài)系統(tǒng)是成功增材制造流程的關(guān)鍵，他在全球體育零售商迪卡儂或法國時裝公司香奈兒等公司看到的這兩家公司都充分發(fā)揮了3D打印的潛力。香奈兒，通過批量打�。�每月超過一百萬份）睫毛膏刷，而迪卡儂的AM容量得到了提升，而打印機的數(shù)量在兩年內(nèi)從1增至40，并在公司內(nèi)部不斷尋找3D打印可以爭取的新領(lǐng)域。證明盡管大多數(shù)公司最初都使用該技術(shù)進行原型制作，但他們很快意識到該技術(shù)可以滿足更多用例。
“在西門子，我們致力于增材制造，因為我們認為這是一項偉大的技術(shù)，可以在我們所有運營的內(nèi)部幫助我們。這是一項我們需要大量投資的技術(shù)，因為我們相信我們將看到更多按需制造，并且玩此游戲的最佳方法是與合作伙伴一起利用周圍的大型生態(tài)系統(tǒng)。Meshel并不是針對特定應用領(lǐng)域的獨特技術(shù)，它將不斷發(fā)展并覆蓋我們?nèi)粘Ｉ�活的各個方面。

尼康計量CT系統(tǒng)。圖片由Nikon Metrology提供

對于Nikon Metrology的X射線計算機斷層掃描（CT）專家Andrew Ramsey來說，利用3D打印技術(shù)更像是一項內(nèi)部工作。他關(guān)于AM的CT的討論著重于專門的成像系統(tǒng)如何生成復雜零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整3D定量圖片。據(jù)稱，專家可以在物體內(nèi)部尋找缺陷和夾雜物，以準確測量尺寸，表面積，體積和近似的材料密度。有關(guān)內(nèi)部缺陷的微型CT信息可以使用戶對增材制造零件充滿信心。

X射線CT提供了對象內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整3D密度圖，而3D體積分析軟件提供了測量，提取表面，創(chuàng)建表面和體積網(wǎng)格甚至運行模擬（例如熱量或流體流動）所需的工具。， 和更多。當樣品旋轉(zhuǎn)360°時，會獲得數(shù)百甚至數(shù)千張投影圖像。然后根據(jù)這些圖像構(gòu)建CT體積并進行分析。強大的3D體積分析軟件甚至允許專家分割CT體積，例如，對單個粉末顆粒中的空隙進行分析。Ramsey反映了X射線CT可以解決的一些常見的增材制造問題，例如粉末殘留物阻塞了通道，缺陷（如空隙和夾雜物），孔隙率，污染和開裂。

Ramsey說：“高分辨率X射線CT是一種理想的方式，可以在打印任何內(nèi)容之前檢查原始粉末，從而全面檢查增材制造零件。” “檢查正確的印刷結(jié)構(gòu)，比較設(shè)計并尋找偏差，檢查缺陷，空隙和夾雜物，檢查尚未沖洗掉的殘留粉末，然后對成品零件進行完整的損壞分析。您必須確保掃描的分辨率可以檢測出細小的缺陷，這些缺陷最終會在AM中增長并導致災難性故障�！�

尼康計量學的X射線CT可以檢測AM零件內(nèi)部的缺陷。圖片由Andrew Ramsey / Nikon Metrology提供

在座談會中，與會人員還有機會參觀了虛擬展廳，與贊助商和互動展臺見面，或在Networking Lounge中與行業(yè)專業(yè)人士聯(lián)系。在為時六小時的活動中，由20個小組組成的小組向人們?nèi)�面�(zhèn)鬟_了有關(guān)智能制造重要性的全面信息，而今天，這一信息比以往任何時候都更加重要。

整天，專家們專注于當今可用的最具破壞性的技術(shù)。就像橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的首席制造官托馬斯·庫菲斯（Thomas Kurfess）一樣，他談到了通過數(shù)字線程集成混合制造過程。他說，加減法技術(shù)的結(jié)合可以幫助使最先進的能力民主化，因為該技術(shù)可以增加價值，增加勞動力并降低材料成本。Kurfess預計混合動力機器將最終取代附加系統(tǒng)，因為它們的模具精度更高，并且可以引導人們更有效地制造零件。

托馬斯·庫菲斯（Thomas Kurfess）與MedUSA結(jié)合使用，MedUSA是結(jié)合了加，減和工具應用的下一代先進制造設(shè)備。圖片由Oak Ridge國家實驗室提供

這次活動真正展示了智能制造許多方面的專業(yè)知識，重點關(guān)注創(chuàng)新和技術(shù)進步如何從賦予勞動力力量到網(wǎng)絡(luò)安全性，徹底改變企業(yè)的生產(chǎn)方式。錯過了最佳SMX虛擬活動的觀眾仍然可以通過SmartManufacturingExperience.com網(wǎng)站訪問面板。