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2023年3D打印預(yù)測(cè):軟件和自動(dòng)(dòng)化將成為研發(fā)(fā)重點(diǎn)(diǎn)

魔猴君  行業(yè)(yè)資訊   742天前

人氣 843

增材制造 (AM) 的下一階段的重點(diǎn)(diǎn)研發(fā)(fā)為軟件驅(qū)動(dòng)(dòng)部分,比如用于生產(chǎn)(chǎn)工作流程中組織和集成3D打印機(jī)的控制系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)還可以與預(yù)處理和后處理機(jī)器人協(xié)(xié)作,自動(dòng)(dòng)執(zhí)行實(shí)(shí)際打印的全過(guò)(guò)程,減少人力和成本。 那么20233D軟件和自動(dòng)(dòng)化將如何發(fā)(fā)展?

3D打印仿真軟件

Markforged 軟件產(chǎn)(chǎn)品開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)總監(jiān) Doug Kenik指出:“更好的軟件,而不是硬件,將推動(dòng)(dòng)3D打印的應(yīng)用市場(chǎng)(chǎng)。3D 打印工作流程中的仿真模擬功能是在打印前預(yù)測(cè)打印件的成功性,同時(shí)(shí)消除打印過(guò)(guò)程中存在的風(fēng)(fēng)險(xiǎn)。仿真是更廣泛地使用3D打印,并在一系列行業(yè)(yè)中進(jìn)(jìn)行應(yīng)用生產(chǎn)(chǎn)的關(guān)(guān)鍵?!?/span>

2022 年,Markforged 發(fā)(fā)布了 Simulation,這是一款用于預(yù)測(cè)與安全和受力等因素相關(guān)(guān)的3D打印碳纖維部件性能的軟件,可以為產(chǎn)(chǎn)品的不同部分生成必要的填充物、纖維量等。圖片由 Markforged 提供。

仿真是 AM 軟件領(lǐng)(lǐng)域的一項(xiàng)重要發(fā)(fā)展,它不可以預(yù)測(cè)零件性能和預(yù)測(cè)打印過(guò)(guò)程。在這個(gè)(gè)領(lǐng)(lǐng)域已經(jīng)(jīng)有一些發(fā)(fā)展了,包括3D Systems 收購(gòu) Additive Works、Stratasys 收購(gòu) Riven,Riven可以預(yù)測(cè)CAD模型的變形以補(bǔ)償打印過(guò)(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

Additive Works 3D 打印模擬。圖片由 Additive Works 提供。 

軟件和自動(dòng)(dòng)化齊頭并進(jìn)(jìn)

3D Systems 還聘請(qǐng)了增材制造仿真領(lǐng)(lǐng)域的先驅(qū)之一布倫特·斯塔克 (Brent Stucker) 博士擔(dān)任首席技術(shù)(shù)官。他將在軟件等方面幫助指導(dǎo)公司,但由于 3D Systems 的軟件部門(mén) Oqton 獨(dú)立運(yùn)營(yíng)(yíng),因此很難確定仿真科學(xué)(xué)家將如何參與 Oqton 的整體運(yùn)營(yíng)(yíng)。Oqton 高級(jí)副總裁兼總經(jīng)(jīng)理 Ben Schrauwen 博士強(qiáng)調(diào),軟件將成為自動(dòng)(dòng)化的重要組成部分。

隨著(zhù) AM 在來(lái)(lái)年作為一種生產(chǎn)(chǎn)技術(shù)(shù)得到更廣泛的采用,軟件將在三個(gè)(gè)關(guān)(guān)鍵領(lǐng)(lǐng)域發(fā)(fā)揮越來(lái)(lái)越重要的作用:自動(dòng)(dòng)化、可追溯性和垂直化。

●自動(dòng)(dòng)化:隨著(zhù)服務(wù)(wù)局、醫(yī)療保健和消費(fèi)品等生產(chǎn)(chǎn)領(lǐng)(lǐng)域高度混合,打印過(guò)(guò)程準(zhǔn)備文件相關(guān)(guān)的時(shí)(shí)間和成本非常重要,增材制造軟件將在促進(jìn)(jìn)自動(dòng)(dòng)化方面發(fā)(fā)揮關(guān)(guān)鍵作用。使用了深度學(xué)(xué)習(xí)等現(xiàn)代人工智能技術(shù)(shù),可以推動(dòng)(dòng)以前不可能實(shí)(shí)現(xiàn)的非常高水平的自動(dòng)(dòng)化。隨著(zhù)效率的提高和成本的降低,熟練的員工可以專(zhuān)注于可以為制造環(huán)(huán)境增加價(jià)(jià)值的其他任務(wù)(wù)。

Oqton的軟件應(yīng)用于牙科3D打印。圖片由 Oqton 提供。

●可追溯性:對(duì)于醫(yī)療和航空航天等受到高度監(jiān)管的行業(yè)(yè),相信完整解決方案(包括維護(hù)、材料和操作員)的可追溯性的重要性將繼續(xù)上升,將多個(gè)(gè)系統(tǒng)集成到一個(gè)(gè)單一的記錄系統(tǒng)中是由必要的。

●垂直化:為了擴(kuò)展AM可以解決的應(yīng)用程序,易于使用的垂直軟件解決方案的可用性將不斷增加。產(chǎn)(chǎn)品包括目前可用的牙科應(yīng)用專(zhuān)用解決方案、熱交換器設(shè)計(jì)和共形冷卻模具嵌件,這些產(chǎn)(chǎn)品不需要用戶(hù)深入了解增材工藝,但可以成為擴(kuò)大整體規(guī)模的關(guān)(guān)鍵,從而推動(dòng)(dòng)增材市場(chǎng)(chǎng)

Stratasys全球軟件戰(zhàn)略副總裁 Shaul Samara強(qiáng)調(diào)了硬件和軟件方面的自動(dòng)(dòng)化趨勢(shì),他指出,增材制造行業(yè)(yè)已經(jīng)(jīng)表明,工業(yè)(yè) 3D 打印機(jī)可以滿(mǎn)足生產(chǎn)(chǎn)最終用途零件的需求,但現(xiàn)在需要更多地關(guān)(guān)注自動(dòng)(dòng)化流程。例如,目前60% 75% 的工作時(shí)(shí)間都花在了開(kāi)(kāi)始打印之前的任務(wù)(wù)上。

●通過(guò)(guò)自動(dòng)(dòng)化報(bào)價(jià)(jià)和工作驗(yàn)證等步驟,可以將打印前的工作時(shí)(shí)間削減到幾乎為零。

●在實(shí)(shí)際的 3D 打印過(guò)(guò)程中,可以通過(guò)(guò)將材料直接發(fā)(fā)送到工作站來(lái)(lái)自動(dòng)(dòng)補(bǔ)料,從而節(jié)省時(shí)(shí)間、提高準(zhǔn)確性并顯著(zhù)減少浪費(fèi)。

●最后,可以使用自動(dòng)(dòng)化機(jī)器人來(lái)(lái)提高流程的可重復(fù)性和質(zhì)(zhì)量,并以更少的勞動(dòng)(dòng)力獲得更多零件。

這些措施將使全球制造業(yè)(yè)真正開(kāi)(kāi)始大規(guī)模衡業(yè)(yè)務(wù)(wù)流程改進(jìn)(jìn)。

自動(dòng)(dòng)化的驅(qū)動(dòng)(dòng)力

2023 年預(yù)測(cè)中,materialise 首席執(zhí)行官 Fried Vancraen 強(qiáng)調(diào)了對(duì)自動(dòng)(dòng)化趨勢(shì)。3D打印是一種數(shù)字制造技術(shù)(shù),但它仍然需要大量的人工干預(yù)。而這些熟練工人越來(lái)(lái)越難找。事實(shí)(shí)上,Materialise最近的一項(xiàng)調(diào)查表明,對(duì)于已經(jīng)(jīng)在使用或考慮 3D 打印的公司來(lái)(lái)說(shuō)(shuō),招聘具有必要專(zhuān)業(yè)(yè)知識(shí)的員工是最大的挑戰(zhàn)。與此同時(shí)(shí),將工業(yè)(yè) 3D 打印生產(chǎn)(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大到數(shù)千或數(shù)百萬(wàn)(wàn)需要可重復(fù)且一致的打印過(guò)(guò)程。這兩個(gè)(gè)挑戰(zhàn)增加了對(duì)自動(dòng)(dòng)化的需求。

自動(dòng)(dòng)化3D打印過(guò)(guò)程包括各個(gè)(gè)階段,例如準(zhǔn)備、修復(fù)文件以及工作流自動(dòng)(dòng)化。Materialise Software 董事總經(jīng)(jīng)理 Bart Van der Schueren 表示“近年來(lái)(lái),軟件在自動(dòng)(dòng)化 3D 打印過(guò)(guò)程的各個(gè)(gè)階段(從準(zhǔn)備和修復(fù)文件到后處理)方面發(fā)(fā)揮了至關(guān)(guān)重要的作用?,F(xiàn)在,工業(yè)(yè)規(guī)模 3D 打印的前景需要可重復(fù)且一致的打印過(guò)(guò)程,其中不僅各個(gè)(gè)階段都是自動(dòng)(dòng)化的,而且它們之間的流程也是自動(dòng)(dòng)化的。 Materialise CO-AM 平臺(tái),使制造商不僅可以實(shí)(shí)現(xiàn)各個(gè)(gè)階段的自動(dòng)(dòng)化,還可以實(shí)(shí)現(xiàn)整個(gè)(gè)工作流程的自動(dòng)(dòng)化,從訂單接收到交付以及其間的一切工作?!?/span>

AiBuild 的首席執(zhí)行官 Daghan CamAI視為3D打印發(fā)(fā)展中不可缺少的一環(huán)(huán)。他的公司為通過(guò)(guò)機(jī)器學(xué)(xué)習(xí)優(yōu)(yōu)化的 3D 打印技術(shù)(shù)開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)軟件。為了推動(dòng)(dòng)自動(dòng)(dòng)化趨勢(shì),他還期望“開(kāi)(kāi)放式架構(gòu)”能夠在硬件、材料和軟件之間實(shí)(shí)現(xiàn)更多協(xié)(xié)同作用。

Daghan Cam說(shuō)(shuō)“到 2023 年,我們預(yù)計(jì)增材制造將加速軟件和自動(dòng)(dòng)化趨勢(shì)。首先,由于最終客戶(hù)對(duì)“開(kāi)(kāi)放式架構(gòu)”解決方案的需求,將會(huì )(huì)出現(xiàn)新的硬件/材料/軟件合作伙伴關(guān)(guān)系。這些系統(tǒng)將更加相互關(guān)(guān)聯(lián)(lián),并成為生產(chǎn)(chǎn)線(xiàn)不可或缺的一部分。其次,人工智能將改變?cè)霾鬧圃旃ぷ髁鞒?。手?dòng)、反復(fù)試驗(yàn)的方法將被智能使用數(shù)據(jù)和基于云的機(jī)器學(xué)(xué)習(xí)解決方案所取代。隨著(zhù)自動(dòng)(dòng)化水平的提高以及硬件、軟件和材料之間的無(wú)(wú)縫集成,增材制造技術(shù)(shù)將繼續(xù)擴(kuò)展到主流應(yīng)用中?!?/span>

3D打印數(shù)據(jù)安全

盡管數(shù)據(jù)安全長(cháng)(zhǎng)期以來(lái)(lái)一直是 AM 領(lǐng)(lǐng)域討論的話(huà)題,但該技術(shù)(shù)并沒(méi)(méi)有完全達(dá)到生產(chǎn)(chǎn)水平。這意味著(zhù)數(shù)據(jù)安全要么是概念性的,在逐個(gè)(gè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上處理,要么由每個(gè)(gè)公司以不同方式處理?,F(xiàn)在3D打印數(shù)據(jù)安全系統(tǒng)正逐步達(dá)到大批量生產(chǎn)(chǎn)的水平,必須提供更標(biāo)準(zhǔn)化的全行業(yè)(yè)解決方案來(lái)(lái)保護(hù)在云中存儲(chǔ)、直接傳輸和流式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

Vancraen 說(shuō)(shuō):“這個(gè)(gè)新的數(shù)字化、分布式生產(chǎn)(chǎn)環(huán)(huán)境圍繞著(zhù)一個(gè)(gè)關(guān)(guān)鍵資產(chǎn)(chǎn)——數(shù)據(jù)。 并且需要保護(hù)這些數(shù)據(jù),以防止供應(yīng)商竊取設(shè)計(jì)并在他自己的3D打印機(jī)上打印。當(dāng)然,數(shù)據(jù)安全在任何形式的制造中都很重要,無(wú)(wú)論是傳統(tǒng)制造還是智能制造。但對(duì)于 3D 打印,它的意義遠(yuǎn)不止于此。將3D打印部件的生產(chǎn)(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大到數(shù)千或數(shù)百萬(wàn)(wàn)個(gè)(gè),需要制造商優(yōu)(yōu)化和微調(diào)他們的打印流程,以使其在多個(gè)(gè)生產(chǎn)(chǎn)地點(diǎn)(diǎn)高效、可靠和可重復(fù)。智能生產(chǎn)(chǎn)流程可確保所有 3D 打印部件無(wú)(wú)論在何處生產(chǎn)(chǎn)都具有相同的質(zhì)(zhì)量。創(chuàng )(chuàng)建這樣一個(gè)(gè)過(guò)(guò)程既復(fù)雜又耗時(shí)(shí),但它可以提高公司的競(jìng)爭(zhēng)力。這就是為什么除了數(shù)據(jù)安全之外,數(shù)據(jù)完整性正成為采用數(shù)字制造的公司的首要考慮因素?!?/span>

自動(dòng)(dòng)化現(xiàn)實(shí)(shí)

增材制造咨詢(xún)公司 3Degrees 的創(chuàng )(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Mike Vasquez 解釋說(shuō)(shuō),盡管所討論的領(lǐng)(lǐng)域取得了重大進(jìn)(jìn)展,但前進(jìn)(jìn)的道路并非一帆風(fēng)(fēng)順。隨著(zhù)這些解決方案的實(shí)(shí)施和擴(kuò)展,將會(huì )(huì)取得重大進(jìn)(jìn)展。

MES 開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)商 Authentise 的創(chuàng )(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官安德烈·韋格納 (Andre Wegner)表示,盡管整個(gè)(gè)行業(yè)(yè)都希望將 3D 打印軟件更好地集成到更大規(guī)模的制造業(yè)(yè)務(wù)(wù)中,但在尋求預(yù)打包和定制解決方案之間將存在分歧。

Authentise 的數(shù)字設(shè)計(jì)倉(cāng)庫(kù)用于管理數(shù)字備件。圖片由 Authentise 提供。

“隨著(zhù)市場(chǎng)(chǎng)的成熟,更大的參與者需要更具體的服務(wù)(wù),他們?cè)絹?lái)越多地使用 excel 表和傳統(tǒng)的 ERP 系統(tǒng)。另一方面,較小的服務(wù)(wù)機(jī)構(gòu)現(xiàn)在已經(jīng)(jīng)很成熟,并且可以購(gòu)買(mǎi)現(xiàn)成的特定功能(例如在線(xiàn)報(bào)價(jià)(jià)或生產(chǎn)(chǎn)管理)并且非常適合。兩者的持續(xù)重點(diǎn)(diǎn)將是集成,因?yàn)榭蛻?hù)厭倦了矇拿不使用秶縉不同的工具。這將得益于越來(lái)(lái)越多的人接受云作為交付系統(tǒng)?!?/span>Wegner 說(shuō)(shuō)。

GPU 支持的 MES 軟件初創(chuàng )(chuàng)公司 Dyndrite 的首席執(zhí)行官 Harshil Goel強(qiáng)調(diào)了一個(gè)(gè)事實(shí)(shí),即軟件自動(dòng)(dòng)化將超越AM本身。他說(shuō)(shuō):“增材軟件自動(dòng)(dòng)化將發(fā)(fā)展為與制造過(guò)(guò)程有更深層次的聯(lián)(lián)系,而不是今天膚淺的數(shù)據(jù)庫(kù)和業(yè)(yè)務(wù)(wù)邏輯狀態(tài)(tài)。這一變化將與 CAM 軟件的發(fā)(fā)展協(xié)(xié)同工作,以實(shí)(shí)際控制和探索用于擴(kuò)展可用材料、提高構(gòu)建速度、提高零件質(zhì)(zhì)量并實(shí)(shí)現(xiàn)更復(fù)雜幾何圖形打印的刀具路徑。激光粉末床融合的用戶(hù)將首先感受到這些變化,然后是噴射/光聚合工藝?!?/span>


不管確切的細(xì)分市場(chǎng)(chǎng)如何形成,我們可以自信地說(shuō)(shuō)增材制造軟件和自動(dòng)(dòng)化細(xì)分市場(chǎng)(chǎng)將快速增長(cháng)(zhǎng)。特別是 SmarTech Analysis 在其“ 2023年增材制造軟件市場(chǎng)(chǎng)機(jī)遇”報(bào)告中指出,軟件將從今年的12億美元增長(cháng)(zhǎng)到2031年的62億美元。(根據(jù)SmarTech Analysis的最新報(bào)告,預(yù)測(cè)20313D打印軟件市場(chǎng)(chǎng)將達(dá)到62億美元。



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