大规模定制鞋品、眼镜及牙科应用将迎爆发性增长

惠普(HP)近日发布了2020年3D打印及数字制造趋势。通过对一组专家的采访，惠普确认了将对推动工业4.0有重大影响的主要趋势，包括对可持续生产的需求、自动化如何改变工厂车间以及数据和软件作为数字制造核心支柱的崛起。

        3D打印咨询公司Monadnock Insights创始人Pete Basiliere说：“未来一年将是实现3D打印和数字制造在各个行业真正潜力的时期。”

        “正如惠普的趋势报告所指出的，数字制造将通过解锁以及拓展软件、数据、服务和工业生产解决方案，实现用户理想设计的生产，这些解决方案在提供更具变革性体验的同时，也扰乱了传统产业。” Pete Basiliere补充道。

        去年，惠普的预测讨论了将机器学习集成到3D打印的必要性、生成性设计(generative design)如何提高设计师的速度，以及医疗3D应用在外科指南到假肢的爆炸式增长。

        2020年3D打印和数字制造预测如下：

        自动化装配将在工厂蓬勃发展

        自动化装配即将到来，各行业将无缝集成多部件装配，包括3D打印金属和塑料部件的组合。由于加工温度等因素的影响，目前还没有一款超级打印机能全部打印金属和塑料零部件。然而，随着自动化程度的提高，未来工业界有望实现更自动化的装配设置，即可以同时生产金属和塑料零件部件。

        这将使制造商能够将金属打印嵌入塑料零件，制造耐磨、集电的零件，提升表面处理，甚至将导体或马达制造成塑料零件，从而使汽车工业受益。

        将数字信息编码成3D打印纹理将加速

        相关企业将能够使用先进的3D打印将数字信息编码到打印成品的表面纹理，提供比序列号更大的数据负载。

        这是一种公开或隐蔽地标记零件的方法，这样人们和机器都可以根据凸起的形状或方向来读取数字编码。

        例如，3D打印成百上千个序列号的副本，这些序列号分布在零件表面，使其既隐藏又公开可见。随着用户越来越重视部件和数据系统的追溯，这种将数字信息编码成3D打印纹理的应用继续增长。

        可持续生产依然是企业的当务之急

        传统的制造工艺很少考虑环境因素。例如，工业3D生产与制造业交叉，对地球的影响可能是巨大的，因为近三分之一的碳排放与商品的生产和分销有关。

        3D打印将使制造业产生更少的浪费、更少的库存和更少的二氧化碳排放。工程师和设计师将重新考虑整个产品生命周期的设计，通过组合零件和使用复杂的几何结构来生产轻量化零件，从而减少材料的使用和浪费。这将进一步降低车辆和飞机的重量，提高燃油效率，从而减少温室气体排放和能源消耗。

        随着越来越多的制造商将数字文件传输到本地生产，而不是运输货物，运输将大大减少，降低成本、能源消耗、浪费和碳排放。

        对3D打印人才及教育的需求增长

        高等教育正处于十字路口，面临着入学竞争、人口结构变化以及为学生的未来就业做好充分准备的挑战。我们需要的是为工业4.0做一个彻底的思想转变。

        大学和培训计划将越来越多地建立一套新的思维模式，使学生从旧思维中解放出来，并使他们能够利用未来的技术，如3D打印和数字制造。

        随着教育工作者利用新的软件设计工具，在3D打印中采用创新课程，并设立新的增材制造学位课程，学生将能够更好地抓住3D打印在未来10年创造的数百万个就业机会。

        大规模定制将推动鞋类、眼镜和牙科新增长

        随着鞋类、眼镜和正畸应用迅速采用3D打印技术，消费者健康领域将推动数字制造业的增长和使用。

        鞋类及其周边产品拥有巨大的3D打印应用空间，3D打印具有盈利的潜质。根据SmartTech的数据，3D打印鞋品在未来10年内有望形成63亿美元的市场规模。

        鉴于3D打印带来的定制功能的巨大价值，3D打印在正畸和眼镜领域也将快速增长。如牙科矫正初创公司SmileDirectClub，通过给客户进行3D口腔扫描，由牙医诊断设计出矫正方案，从而给客户打造出合适的隐形矫正器。目前SmileDirectClub已在纳斯达克申请上市，2018年总营收为4.23亿美金。

        3D打印将为汽车电气化提供动力

        随着汽车行业正在经历100多年来最大的变革——从内燃机转向电动汽车，汽车制造商正越来越多地转向3D打印和数字制造，以在变革时代展开竞争。

        随着电动汽车的普及，汽车制造商将继续释放金属和塑料3D打印系统的潜能，以加快其设计和开发，实现雄心勃勃的目标。例如，大众汽车承诺到2028年在全球生产超过2200万辆电动汽车。

        汽车工业每年生产的大量零部件，加上3D打印的快速成型和生产能力，使得汽车制造商和零部件制造商能够生产出以前不可能生产的汽车零部件，从而将电动汽车甚至自动驾驶汽车的能力提升到新水平。

        3D打印将推动新的供应链效率

        以数字方式交付产品和进行产品本地化生产的能力并不一定总能帮助制造商在市场中胜出。归根结底，制造商必须分析供应链中哪一个环节是最有效率的根源生产，无论是接近终端用户还是接近材料生产来源。

        一个有趣的例子是来自包装领域的2D世界。瓦楞纸箱为数字印刷提供了一个全新增长的市场，与最终零件的3D打印有许多相似之处。瓦楞纸箱业务非常本地化，生产的纸箱通常距离树木砍伐所在地不远，在方圆150到200英里范围内。

        软件将把数字制造的界限推向新高度

        2020年，我们将缩小3D打印和数字制造硬件能力与软件生态系统支持之间的差距。软件和数据管理的进步将推动改进的系统管理和部件质量，从而带来更好的客户成果。行业内的公司正在创建API端口，为客户和合作伙伴构建一个流动的生态系统，其中包括专门构建的个性化产品。

        此外，制造商将能够利用个性化生物特征数据进行大规模定制，释放新的价值，例如通过供应链跟踪零件、虚拟库存和备件管理，以及更接近最终客户的分布式制造。