整合和連接各個數(shù)字生產(chǎn)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)更可持續(xù)的增材制造

南極熊導(dǎo)讀：隨著工業(yè)技術(shù)發(fā)展，制造商應(yīng)考慮如何通過增材制造技術(shù)以及相關(guān)工作流程來最大化實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，這包括利用高效設(shè)計、按需生產(chǎn)以及減少材料浪費的生態(tài)優(yōu)勢。

2024年12月27日，南極熊獲悉，比利時3D打印服務(wù)和軟件提供商Materialise指出，有效的增材制造數(shù)字線程解決方案對于促進(jìn)增材制造用戶的可持續(xù)性至關(guān)重要。深入分析顯示，將數(shù)據(jù)集成至增材制造流程的每個階段，能夠通過多種途徑提升效率。這些途徑包括減少浪費、提高能源效率、設(shè)計更具可持續(xù)性的部件，以及實現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)。

△數(shù)字化生產(chǎn)在個性化需求的眼鏡市場具有前景

控制浪費

增材制造的一個主要優(yōu)勢是它能夠高效且經(jīng)濟(jì)地按需或小批量生產(chǎn)零件，這一能力不僅減少了對過剩庫存和儲存空間的需求，還通過降低運輸和包裝需求，帶來了顯著的生態(tài)效益。

在眼鏡行業(yè)，3D打印技術(shù)的應(yīng)用正逐漸成為推動更可持續(xù)商業(yè)模式的關(guān)鍵，正通過這一技術(shù)應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。以比利時品牌Odette Lunettes為例，該品牌以獨特的3D打印鏡架著稱。通過3D打印，Odette Lunettes能夠迅速應(yīng)對潮流變化，并通過定制化減少材料和資源的浪費。

Odette Lunettes與Tom Boonen合作推出的系列，展示了這種可持續(xù)性新方法的成效。這個系列的鏡框采用生物基材料Ultrasint PA11 3D打印，不僅可定制，還能按需生產(chǎn)，降低過度生產(chǎn)風(fēng)險。與Materialise合作，品牌僅用兩個月就完成了從開發(fā)到推出的整個過程，這在很大程度上得益于增材制造的優(yōu)勢和優(yōu)化的數(shù)字設(shè)計流程。

Odette Lunettes創(chuàng)始人Eline De Munck表示：“可持續(xù)性必須貫穿品牌的所有方面，結(jié)合3D打印和PA11材料，我們實現(xiàn)了這一承諾，制造出既時尚又可持續(xù)的鏡架�！�

Materialise指出，這只是相關(guān)案例的一部分：數(shù)字解決方案同樣能夠通過優(yōu)化增材制造過程本身來減少浪費。公司進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)：“通過使用軟件工具實現(xiàn)任務(wù)和工作流程的自動化、流程監(jiān)控以及模擬，我們可以更精確地控制材料使用量，優(yōu)化設(shè)計以減少浪費，提前識別廢料和缺陷，并提升生產(chǎn)規(guī)劃的效�！�

△金屬3D打印部件示意

提高生產(chǎn)效率

數(shù)字軟件工具在確�；�于增材制造的生產(chǎn)流程高效可靠方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。Materialise強(qiáng)調(diào)：“無論是哪種技術(shù)，通過軟件自動化工具，我們都能最大限度地減少材料使用和機(jī)器能耗。”

具體來說，Magics Nester這樣的數(shù)字線程工具允許SLS用戶在單次構(gòu)建中嵌入更多部件，同時保持打印質(zhì)量，從而最大化材料和工藝效率。而e-Stage工具則具備多個可持續(xù)優(yōu)勢，包括通過最小化支撐結(jié)構(gòu)來減少樹脂消耗，以及更高效的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和后處理流程。

韓國3D打印服務(wù)提供商GLUCK專注于生產(chǎn)人形機(jī)器人，發(fā)現(xiàn)Materialise軟件對于它們的生產(chǎn)流程至關(guān)重要。Magics 3D打印套件簡化了整個3D打印工作流程中的數(shù)據(jù)處理，而e-Stage for Resin模塊使GLUCK能夠自動生成經(jīng)過優(yōu)化的支撐結(jié)構(gòu)，以最小化材料使用和移除，同時確保零件支撐的減少。

隨著GLUCK增加50臺SLA 3D打印機(jī)以提升產(chǎn)量，并致力于提供按需批量生產(chǎn)服務(wù)，Materialise軟件（包括管理和質(zhì)量保證工具）將繼續(xù)支持業(yè)務(wù)擴(kuò)展，確保穩(wěn)定運行，減少打印故障，從而減少能源、時間和材料的浪費。GLUCK表示：“去年我們服務(wù)了3000名客戶，有效管理它們是一項挑戰(zhàn)。使用Materialise軟件解決方案，我們能夠管理一個高質(zhì)量、穩(wěn)定且可靠的生產(chǎn)流程�！�

可持續(xù)設(shè)計

在航空航天等眾多行業(yè)中，目標(biāo)是通過減輕零件重量來提升燃油效率。而在其它領(lǐng)域，3D打印設(shè)計正在探索更環(huán)保的解決方案。

以CMB.TECH為例，這家公司致力于航運脫碳，并開發(fā)了氫柴油雙燃料燃燒技術(shù)，將傳統(tǒng)柴油內(nèi)燃機(jī)改造為雙燃料發(fā)動機(jī)。系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵組件是3D打印的鋁制噴射環(huán)，它將氫氣引入燃燒室。這個部件采用選擇性激光熔化（SLM）技術(shù)制造，重量僅為654克，且制造成本比傳統(tǒng)鑄造方法低25%。這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)制造技術(shù)無法實現(xiàn)的。從可持續(xù)性角度看，該部件有助于將卡車發(fā)動機(jī)的二氧化碳排放量減少多達(dá)80%。在原型設(shè)計、設(shè)計評估及制造用于改裝卡車車隊的最終零件過程中，CMB.TECH與Materialise的制造專家以及專業(yè)現(xiàn)場服務(wù)緊密合作。

從數(shù)字主線的角度來看，Materialise的工作流軟件（包括CO-AM管理解決方案）使制造商能夠從設(shè)計階段平滑過渡到全面生產(chǎn)，從而促進(jìn)生產(chǎn)出更具可持續(xù)性的部件。這一數(shù)字主線解決方案還能夠與現(xiàn)有的生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施集成。

△數(shù)字化制造特有的快速更新迭代技術(shù)

持續(xù)反饋和迭代更新

通過數(shù)字主線架構(gòu)將產(chǎn)品生命周期的各個階段相互連接，我們能夠利用大量數(shù)據(jù)來洞察生產(chǎn)流程。這些數(shù)據(jù)揭示了哪些流程運行高效，哪些流程存在效率低下的問題，需要改進(jìn)。簡而言之，這些數(shù)據(jù)作為持續(xù)反饋的來源，幫助制造商不斷優(yōu)化流程，以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

Materialise強(qiáng)調(diào)，這些數(shù)據(jù)在開發(fā)新材料和新工藝中尤為重要。公司內(nèi)部利用CO-AM解決方案和質(zhì)量與過程控制工具來集中管理構(gòu)建、過程和質(zhì)量數(shù)據(jù)。這樣的集中管理有助于識別流程中的質(zhì)量差異、異常和缺陷，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可操作的見解，為持續(xù)改進(jìn)鋪平道路。

最終，基于數(shù)據(jù)的生產(chǎn)流程理解是實現(xiàn)長期可持續(xù)性的關(guān)鍵。它使增材制造用戶能夠充分利用技術(shù)固有的生態(tài)效益，例如最小化材料浪費、高效設(shè)計和按需生產(chǎn)。