3D打印進入主流制造技術的最新狀態
毫無疑問，3D打印（在工業上也稱為增材制造; AM）已經正在引發制造轉型，從快速交付備件到定制化生產，增材制造技術可以幫助簡化設備維護，加速研發過程以及通過功能為導向的設計來提升產品性能。
同時，材料工程師正在積極擴展可3D打印材料的界限，不僅包括塑料和金屬，還包括納米材料，生物基材料等，3D打印正在逐漸成為主流制造技術。本期，3D科學谷與谷友來共同領略3D打印納入主流制造技術的挑戰與現狀。《3D打印成為主流制造技術的最新狀態》將分為上下兩篇來進行行業發展透視，上篇將聚焦在3D打印納入主流制造技術的基礎建設部分。
數字化與3D打印釋放制造潛力。來源：西門子
合作比競爭更重要分享為上上策
安全監管與知識產權
3D打印/ AM增材制造技術為制造商提供了前所未有的靈活性，在安全，監管和知識產權（IP）方面也引入了業界剛剛開始理解的一些敏感問題。根據3D科學谷的市場觀察，為了解決這些問題，賓夕法尼亞州立大學正在提供有關增材制造法律問題的首個研究生課程。
根據賓夕法尼亞州立大學，有了增材制造技術，其中一個挑戰是如何保護零件的設計，有時候人們可能沒有意識到自己可能違反了其他人的知識產權。在某些情況下，復制零件可以像掃描零件一樣簡單，從而生成可以3D打印的零件三維實體模型。賓夕法尼亞州立大學開發了認證3D打印部件的方法，包括嵌入式化學標簽 – 基本上是一個“指紋”，可以用光譜檢測，以提供部件來源的驗證。例如，如果要打印鈦合金零件，用戶可以在零件中打印不會影響屬性的輔助材料，但可用于驗證零件是否真實。
化學標簽是一種驗證零件和保護專有設計的方法。來源：Penn State
驗證與標準化
在考慮在關鍵工業應用中使用3D打印零部件的安全方面時，驗證和標準化也是必不可少的，但是受管制行業的相關標準尚未完全實現，例如，目前沒有針對AM增材制造組件的ASME壓力容器標準，然而，AM技術的快速發展要求快速開發新型增材制造零件的新標準。
標準化的一個關鍵是跨行業協作和數據共享，尤其適用于存在高抗疲勞要求或特別高溫或高壓的苛刻應用情況下。美國國家標準協會（ANSI）和America Makes已經啟動了標準協調工作，將AM增材制造技術和零件標準化的相關數據匯集在一起。ASTM也在這方面做了大量的工作。不過仍有許多工作要做，因為許多公司都不愿意分享專有研究或運營數據，特別是對于花費了數百萬美元所生成的那些數據。歐瑞康在共享數據方面也做了大量的工作，通過與工業制造商的合作開發工作，將數據共享給FAA等組織機構，來為3D打印進入主流制造技術鋪平道路。在大多數情況下，合作比競爭更重要，分享比保密更有利于發展。對于粉末床選區金屬熔化3D打印技術來說，3D打印壓力容器仍然是一個特別關注的領域，熱交換器和散熱器也是如此，而帶點陣結構的輕量化零部件 – 可以使用更少的材料，仍然滿足性能的要求，這些正在徹底改變組件的經濟性。
商業化驗證
即使具有定制化和流程優化的潛力，用戶也必須繼續確保其設施的所有流程都滿足檢查要求。獨立驗證和鑒定是降低風險和未知因素的一種方式，在這方面Lloyd’s Register（LR倫敦）與TWI Ltd.合作（英國劍橋）合作，制定了一套專門的指導方針，旨在對通過AM生產的金屬部件進行認證，并自2016年開始對3D打印設施進行認證。這些指導原則考察了許多因素，包括：原料收貨，儲存和處理; 設備資質; 過程控制; 人員培訓; 健康，安全和環境方面的考慮等等。最近，LR應用其指導方針檢查和鑒定在阿姆斯特丹殼牌技術中心運營的粉末床熔化3D打印設施。在3D打印中，許多變量會影響零部件的機械性能，這可能會對所生產零件的一致性帶來各種風險。LR的資格證明了通過對流程和質量的控制降低操作風險。
殼牌在其阿姆斯特丹技術中心的粉末床熔化3D打印零件。來源：殼牌
殼牌正在開發AM增材制造項目，目前，殼牌正在開發據稱是世界上第一臺3D打印壓力容器。在這種開創性的努力中，重要的是通過產品的資格認證，不僅要滿足法律和安全要求，還要為供應鏈中的協作做出貢獻，這將有利于整個行業。隨著新技術的發展，標準和法規也需要開發以促進納入這些新的工作方式，并確保它們是安全的，滿足法律要求的，從而為最終用戶提供質量和制造能力的保證。
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