ChatGPT关于2024年3D打印行业的预测：整合、扩张和智能工厂

许多人都认为人工智能将在推进增材制造方面发挥作用，因此向人工智能征求意见也是公平的。ChatGPT确定了关于增材制造的几个关键趋势，这些趋势可能会在新的一年中持续下去，但它也非常清楚的表明，人工智能本身只能帮助我们进行一般观察，而且还没有任何人工智能可以取代人类专家进行分析。这些是ChatGPT认为最相关且可能在2024年持续的趋势：

• 采用率不断提高：增材制造一直在稳步增长，其在航空航天、医疗保健、汽车和消费品等各个领域的采用可能会继续增加。

• 材料的进步：研究人员和公司正在不断开发用于3D打印的新材料，这可以扩大应用范围并提高打印物体的质量。2024年，我们可能会看到更多创新材料的使用。

• 更大、更快的打印机：随着技术的进步，3D打印机可能会变得更大、更快、更高效，从而可以在更短的时间内生产更大、更复杂的零件。

• 可持续性：可持续性是制造业日益受到关注的问题，增材制造行业可能会越来越关注环保材料和工艺。这可能包括回收或生物基材料的发展。

• 定制和个性化：3D打印的优势之一是能够创建定制和个性化产品。到2024年，我们可能会看到更广泛的行业利用这种能力来满足个人客户的需求。

• 监管变化：监管机构可能会针对增材制造引入新的法规或标准，特别是在安全和质量至关重要的医疗保健和航空航天等领域。

• 与其他技术的集成：增材制造可能会继续与人工智能、增强现实和区块链等其他新兴技术集成，以改进设计、监控和供应链管理。

智慧工厂迈向生产之路

在ChatGPT的见解之外，几位行业运营商、领导者对增材制造在2024年提供的机遇有着更深入的的看法，覆盖从技术集成到新材料和智能工厂的几个关键领域。

增材制造行业的利益相关者可以对增材制造的未来提供更详细的评估。大多数展望都集中在工厂车间将如何随着增材制造采用的增加而发生变化。Xometry表示，人工智能是制造业现代化的关键，该公司制造业相关首席执行官表示，人工智能将在未来一到两年内在他们的公司中发挥重要作用。而在已经实施人工智能的企业中，超过70%在供应链管理、质量控制和采购等关键领域看到了显著投资回报。

Markforged战略应用工程高级经理Tripp Burd表示，“在制造业中，经常被忽视的核心是工厂车间，复杂的流程在这里展开。先进技术的引入强调了该领域对创新的迫切需求。随着消费者需求的增加和供应链中断的持续存在，工厂车间成为解决方案的纽带，这些解决方案不仅可以满足不断增长的需求，还可以应对频繁中断带来的挑战。集成的硬件和软件将成为推动工厂车间恢复能力的证明。通过使制造商和原始设备制造商能够按需生产精密组件并减少对传统制造方法的依赖，这些尖端解决方案将成为应对更广泛供应链中的延误和挑战的重要工具。这些创新方法在工厂车间的融合对于确保生产效率和当今快速变化的工业格局所需的适应性至关重要。”

3D Systems首席执行官Jeffrey A Graves认为增材制造对于加速消费品领域创新发挥关键作用。随着进入门槛的降低，增材制造作为生产技术的采用不断加速。这在耐用消费品行业中变得越来越明显，增材制造曾经被视为原型制作的推动者，这可以缩短产品开发时间。“随着进入2024年，我预计更多消费品制造商将继续将增材制造集成到更多应用的生产流程中，特别是在电子行业。消费者不断寻求最新的技术来帮助他们沟通和管理。增材制造能够加快企业创新的步伐，不仅能够缩短产品开发时间，而且能够推动产品的开发，为消费者提供前所未有的能力。”Graves预计，在各个行业中，增材制造在生产应用中的集成将继续在帮助减轻供应链中断方面取得重要进展。“行业领先的制造商不断意识到，增材制造使他们能够通过本地制造来控制供应链。这反过来又有助于通过减少供应商数量和消除昂贵的物流提供商跨地区运输组件的需要来降低成本。这还有可能通过最大限度减少制造商的碳足迹来对环境产生积极影响。”

3D打印对传统供应链带来极大冲击

Materialise首席技术官Bart Vander Schueren表示，制造商之间的3D打印生产之路将存在分歧。该公司期望根据客户的需求，确定两条路线。第一种是更传统的与服务机构合作进行快速、经济高效的打印的模式，其将通过原型和其他一次性零件的生产继续蓬勃发展。然而，随着3D打印在生产中的使用不断增加，可能会有更多制造商转向在内部引入3D打印装备来大规模生产最终用途零件。如果制造商能够弥合知识差距，第二条路线将帮助创新者进行增材制造设计并针对其特定应用优化独特的3D打印工艺。

Materialise 的工厂车间

Protolabs意大利地区经理Matteo Carola更具体的关注了人工智能、5G和物联网等技术在2024年将日益发挥的作用。他解释道：“随着人工智能、5G、物联网、数据分析和云计算的日益融合，我们将见证向智能工厂的更大转变。”这将带来诸如降低成本、提高产品质量、增强安全性和可持续性等好处。2023年是3D打印机安装量创纪录的一年，市场将受益于人工智能带来的效率、速度和可访问性。原型仍然是3D打印的主要应用，但我们看到最终用途零件的产量正在增加，尤其是金属增材制造，这意味着它将作为一种成熟的生产方法继续发展。人工智能的应用有望进一步改进，能够在错误发生之前检测和纠正错误，节省时间并提高安全性。像ChatGPT这样的特定程序通过语音命令简化了设计过程，而不需要编码来对项目的几何复杂性进行编程。

然而，人工智能和增材制造预计不会夺走工作岗位。建筑3D打印公司Mighty Buildings的首席执行官Scott Gebicke表示，“我们还不会看到人工智能影响现场或工厂的工作。”相反，“我们会看到支持工人的新工具，但不会迅速改变积极参与建设的劳动力。人工智能工具的集成将侧重于提高效率、安全性和决策流程，补充现场和工厂工人的技能。”

早在COVID-19爆发之前，制造业就处于劳动力危机的风口浪尖。根据美国劳工统计局的数据，疫情大流行四年后，制造业就业市场有所改善，仍有超过60万个制造业岗位短缺等待填补。随着美国制造业变得更加高科技，首席执行官们仍然担心吸引高技能人才。根据Xometry自己的研究，超过一半(56%)的首席执行官表示，他们在当今紧张的劳动力市场中很难找到合格的员工。

共享、分布式和可持续的经济

其他人则指出增材制造有潜力创造一个更加共享、分布式和可持续的经济。根据Xometry的调查，回流趋势将继续呈上升趋势，到2023年，76%的制造业首席执行官已成功将其部分或全部业务回流。

Markforged首席执行官Shai Terem表示：“制造业与共享经济的交叉将重新定义传统生产模式，并以点对点模式重塑工业格局。保持大量的实物库存会占用可能多年未动的资金。”将协作生产中心获得零件的能力将为分布式制造的未来铺平道路。这涉及将3D打印与数字化平台集成，允许在需要的时间和地点上传和打印零件，而无需提前制造、运输和存储直到需要为止。Terem得出的结论是，结果将是从大规模生产转向更加个性化、按需制造和端到端过程控制的交付。他认为，在制造商多年来因疫情和供应链中断而感到分裂之后，共享经济市场中制造业的未来将创建一个更加可持续和互联的生态系统。

Jabil基于分布式增材制造的商业模式

Replique联合创始人兼首席运营官Henrike Wonneberger认为，2024年将是减少资本占用以保持竞争力的一年。“公司必须分析效率低下的流程，这涉及对低效流程进行严格分析，重点关注最大限度降低存储成本，而存储成本通常占零件总成本的20%。发展到具有按需制造的数字仓库可能是一个巨大的机会。这消除了大量实物库存的必要性，确保企业能够快速有效的适应经济波动。”

公司能够通过互联的生产网络进行分散生产——没有最低订购数量。这种方法可以带来更高的灵活性和成本效率，以及更可持续的供应链。该平台的成功取决于其满足行业标准，不仅强调数据安全性，而且最重要的是数据完整性。无论零件的生产地点如何，统一的零件质量将是一个关键考虑因素。尽可能靠近使用点制造产品具有多种优势。首先，它通过避免零件和产品的长途运输来满足更大可持续性的需求，并帮助组织管理供应链的不确定性。虽然由于资源、专业知识和供应的原因并不总是可行，但与当地设施或供应商合作可以使公司更加灵活，能够更灵活地响应不断变化的客户需求和市场趋势。

网络化的增材制造生产线

由于疫情、地缘政治紧张局势，供应路线和能源来源持续存在不确定性，‘朋友外包’现象日益增多，各国将供应链和生产转移到价值观相似的国家和文化。55%的探索供应链重组的人都把重点放在了朋友外包上。垂直整合也正在成为克服供应链挑战的一种方式，特别是在航空航天领域。组织希望更好的控制供应链的质量和能力水平，特别是对于氢等新兴技术。这两种选择都意味着公司希望确定能源来源、职业道德以及回收和废物处理标准。

3D打印让产品直达消费者

这就引出了制造业可持续发展的话题。许多公司越来越关注净零排放的未来，并采取积极行动来限制整个工业供应链的温室气体排放。根据前面提到的Xometry调查，52%的首席执行官认为气候变化是人类活动造成的生存威胁。该公司预计，到2024年，公司将实现将可持续发展作为业务目标，加大对测量和跟踪工具的投资，以优先考虑其运营的脱碳。考虑到普遍关注的问题，随着极端天气事件的频率增加，节约用水和隐含碳将成为可持续发展对话的中心议题。近年来，能源效率一直是对话、法规和激励措施的焦点，然而，隐含碳（建造的材料）和节水的影响正变得越来越明显。

不同3D打印技术的碳排放情况

回到工业制造领域，Protolabs认为可持续发展仍然是制造业的首要任务，无论是组织的流程还是他们创造的产品。航空航天、汽车和能源等行业都有立法目标需要实现，例如到2050年实现净零排放，因此他们的大部分产品开发都集中在脱碳和超高效技术的结合上。对450名制造业高管的研究表明，可持续发展是创新的关键驱动力，也是制造商开发新产品的根本原因。数字化制造发挥着重要作用，因为它可以实现本地化生产并减少浪费。

2024年增材制造的新机遇

2024年，更智能、更分布式、更可持续的增材制造工厂将用于生产什么？

3D Systems工业解决方案执行副总裁Reji Puthenveetil认为，增材制造已经展示了其为各种工业应用改变制造工作流程的能力。“我们继续看到铸造和航空航天以及石油和天然气领域的进步。然而，当我们进入2024年时，我相信我们将看到增材制造在半导体和耐用消费品这两个行业中发挥越来越重要的作用。半导体光刻和晶圆加工设备需要不断创新，以满足日益复杂的微芯片生产对精度、速度、可靠性和生产力的要求。此外，对提高质量、改善总体拥有成本、缩短上市时间以及最大限度地减少供应链中断的持续需求仍然存在。”

3D Systems应用半导体行业的3D打印喷头

除其他关键发展外，虽然汽车行业已为2024年的增长和创新做好了准备，但电动汽车制造商在电动汽车方面可能会放慢脚步。Xometry的汽车调查发现，84%的汽车业高管表示，当前的生产时间表和消费者需求的减弱可能会使该行业难以实现拜登政府未来一年的目标。调查显示，汽车高管最关心的是电池创新、充电器兼容性和消费者采用速度放缓。

根据Protolabs《2023年机器人生产状况报告》，软体机器人和新材料将对未来五年机器人生产的发展影响最大。软机器人技术，例如使机器人能够执行更多物流任务的夹具，预计在2022年至2027年间将实现35.1%的复合年增长率，为生物医学、食品和农业带来好处。新材料和新技术的使用需要多次迭代进行测试和完善，这就是为什么数字制造成为加快开发周期的关键要素。

Protolabs预计建模系统中将出现新材料的热潮，这一过程被称为4D打印。通过使用对热、光、湿度、电流或压力等外部元素做出反应的反应材料，4D打印的物体可以改变形状或属性。例如，在航空航天工业中，4D打印的无人机机翼可以响应刺激而弯曲高达20度，从而显着提高效率。在医疗技术领域，4D打印植入物可以随着时间的推移适应患者的身体。智能织物可以根据湿度和随温度波动而膨胀或收缩的液压系统组件来调节其透气性。

多功能整体构件材料–结构–性能一体化增材制造，来自顾冬冬教授science论文

从更短期来看，Materialise首席技术官Bart Vander Schueren预计中端打印机技术的崛起将在来年吸引新的客户群。“虽然传统上机器产品要么属于业余爱好者，要么属于工业类别。但经过调整，在这两者之间的应用范围中表现出色的中档打印机可以为3D打印零件（例如汽车行业的工具和夹具）打开新的大门。

最后，当我们展望2024年时，增材制造行业将迎来增长和成熟。公司对3D打印重要性的认识不断增强，现在是时候从最初的设计阶段开始，将其无缝集成为中小批量系列的主要生产方法了。

值得注意的是，在现有的服务提供商中，市场整合的趋势很明显。集中式平台预计将发挥关键作用，为公司提供各种服务的统一界面，解决行业碎片化的挑战。这种去中心化的举措不仅是为了可扩展性，也是为了建立一个更加协作、透明和高效的供应链。

注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，译自voxelmatters，转载请点击转载须知。