2035 年金属 3D 打印的未来

1。简介：迈向自主制造

让我们展望增材金属制造的未来。到 2035 年，金属 3D 打印将从单一的机器投资发展成为完全联网的自主制造单元。

本白皮书重点介绍了未来十年将主导制造业格局的关键技术和流程宏观趋势。

2。趋势一：多激光、区域熔化

PBF（粉末床熔融）工艺的最大障碍始终是构建速度缓慢。使用单个激光点的熔化过程就像试图用移液器注满游泳池。

• 更多激光器：到 2026 年，配备 4、8 甚至 12 个激光器（例如尼康 SLM 或 EOS 的机器）的机器将成为系列制造商的标准配置。到 2035 年，具有 20 个或更多激光器同时工作并通过人工智能协调的系统将进入市场，以进一步将生产力提高三倍。
• 区域印刷新技术，例如通过 VCSEL 阵列（垂直腔表面发射激光器）或先进的粘合剂喷射对整个层进行区域曝光，将极大地加速逐层印刷。

3。趋势二：AI支持的过程监控

目前PBF流程中的质量保证现状（原位监控）往往只是被动地检测毛孔或缺陷——打印会被记录下来，但如果出现错误，它就会发生。

• 从被动到主动（闭环控制）：到 2035 年，人工智能 (AI) 将在微秒内分析熔池，并在错误发生之前实时（“即时”）调整激光功率和扫描速度。这实际上完全消除了废料。

4。趋势3：全自动后处理

如今，后处理通常占 3D 打印零件总成本的 40% 到 60%。支撑结构通常是手动折断或铣削的，这代表着数字流程链的巨大突破。

• 无支撑打印：工作准备中的算法将非常复杂，几乎所有组件都可以在没有（或大大减少）支撑结构的情况下进行打印，即使角度远低于 45 度。
• 自动化单元：机器人将从打印机上移除构建平台，全自动（完全）移除粉末，对组件进行热松弛并将其夹紧在 CNC 机器中，CNC 机器会使用 AI 图像识别自动查找参考点。

5。趋势4：混合多材料系统

为什么组件只能由单一金属组成？

• 渐变材料：先进的 DED 工艺（激光金属沉积）可创建可从一种材料平滑过渡到另一种材料的组件。例如，管道内部由耐腐蚀的铬镍铁合金制成，无缝地融入由导热铜制成的外部冷却套中。
• 电子集成：我们将看到系统在金属打印、打印或拾取放置传感器或导体轨道（由铜或银制成）期间暂停，然后“在其上进行打印”。结果是带有嵌入式遥测技术的“智能部件”。

6。趋势5：去中心化供应链（印刷农场）

疫情和全球冲突暴露了漫长而僵化的供应链（例如来自亚洲的供应链）的脆弱性。

• 公司将购买数字孪生（CAD 数据）许可证，而不是进口物理零件。
• 将在物流中心（例如法兰克福、鹿特丹、纽约）创建大型“AM 打印农场”。如果一家公司需要 500 个注射器，它们会在最近的打印场连夜全自动打印，并在第二天交付。

7。结论：“非此即彼”的终结

到 2035 年，“铣削还是印刷？”的问题将会出现。越来越过时了。增材制造将成为每种先进生产组合中的标准机床，与减材工艺密切相关。竞争优势将不再仅仅在于拥有 3D 打印机，而在于能够巧妙地链接数据 (DfAM)，从而创造出至今仍被认为是科幻小说的产品。