科學家談3D列印未來趨勢: 金屬增材製造大眾化

金屬增材製造的先驅, 科學家約翰o.米萊夫斯基 (John O. Milewski) 在他的新書《金屬增材製造: 火箭噴嘴, 醫療植入物與定製珠寶的基礎技術》中分析了3D列印的未來趨勢, 金屬增材製造應用將大眾化.

GKN Aerospace採用線材雷射增材製造方法加固和連接Vulcan 2型噴嘴零件

人們可以從兩個角度展望3D列印的未來, 一個是由過去30年由具體需求推動的特定技術的演變, 另一個是由全球趨勢, 技術融合和個人創造力推動的激動人心的新方向. 在未來5年, 增材製造將使金屬大眾化.

20年前, 基於3D計算機模型的金屬3D列印和增材製造 (AM) 起源於快速原型. 約翰當時在一個研究3D金屬形狀雷射粉末熔融的團隊工作, 眾人一起夢想著航空零件, 醫療植入物和廣泛的工業應用. 雷射, 金屬粉末技術, 工藝速度, 精度, 變形, 殘餘應力和表面光潔度等工程挑戰被視為廣泛採用的障礙. 此外, 計算機模型, 軟體, 硬體, 雷射和過程式控制制的技術限制和成本是巨大的. 因此, 約翰和團隊猜測, 金屬進入主流製造業至少需要10年的時間.

10年前, 金屬增材製造任未成為主流. 科學與工程的不懈努力促進了核心工業應用基礎技術的持續發展. 然而, 使用聚合物的3D列印原型已經達到使用主流, 由特殊金屬製成的複雜形狀示範硬體被生產.

如今, 20年前的夢想已變成現實, 增材製造零件在關鍵的航空航天, 醫療和工業應用中被最終使用. 在越來越多的關鍵應用領域, 應用已經越過了終點線以獲得認證使用, 從而為各種類似產品的開發提供了方向. 增材製造標準 (如ASTM開發的標準) 將被行業廣泛採用. 由美國國家航空航天局(NASA)建造和測試的增材製造火箭噴嘴, 以正式的標準來設定軌道, 將人類的希望和夢想帶到地球之外. 諸如史賽克鈦合金脊柱植入物之類的增材製造醫療設備正在申請FDA認證, 整合增材製造技術使人類能從中受益.


史賽克三鈦合金植入物

金屬增材製造的未來不僅將延續這些核心方向發展, 而且將隨著軟體, 硬體, 人工智慧, 資訊技術, 機器人技術, 機器學習, 感測器和工業物聯網等方面的進步而加速和繁榮. 隨著基礎技術的不斷聯合和多樣化, 預測金屬增材製造發展的範圍和速度呈指數級增長是合理的.

案頭級3D印表機的應用群體越來越廣泛, 如教育項目, 小型企業, 個人, 發明家和業餘愛好者等都可使用3D列印. 在未來5年裡, 這一低成本材料和系統的趨勢很快將進入金屬領域, 實現金屬列印的真正大眾化.

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