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COVID-19后3D打印和制造的未来

2020-08-06 09:57 来源:国际资讯网 字号:【

      通过持续应对流行病等重大破坏,cOVID-19在继续“一切照旧”的过程中暴露了传统制造业供应链的局限性。该病毒最初席卷了中国,后者在全球价值链的核心地位处于领先地位,并停止了许多工业生产,从而严重破坏了国内和国际贸易流。制造业活动和全球贸易的最初放缓造成了基本用品的严重短缺,其中包括对这种流行病至关重要的医疗用品,如面罩,通风机。

打印及制造.png

      由于COVID-19和严格的封闭措施严重破坏了全球制造业供应链,因此3D打印行业正因其及时性,最少的人为干预以及该技术的可承受性而获得了发展动力。 3D打印是一种添加(添加多层)制造过程,涉及快速原型制作和根据计算机辅助设计模型生产三维(3D)实体。它最常用于产品原型制作和单个零件的制造中,并且比传统技术快许多倍。简而言之,增材制造技术允许在几分钟到几小时内按需制造物理组件。它通过支持按需生产关键医疗用品(例如测试拭子,呼吸机组件之类的医疗设备以及包括面罩和呼吸器组件在内的个人防护设备(PPE)),在抗击大流行中成为许多人的救星。

      在英国的3DCrowdUK,一个3D打印志愿者社区正在弥合传统PPE供应链中的空白。该非营利组织在成立后的四个月内(3月至6月)设法为英国全国卫生服务局(NHS)和一线工人提供了200,000副面罩。

      COVID-19之后的制造

      从医疗到汽车和消费电子,3D打印技术已在多个工业领域中使用。例如,汽车制造商大众汽车(Volkswagen)多年来一直使用增材制造技术为其多种汽车生产大量单个零件。另一方面,宝马集团在2019年生产了300,000多个“印刷”零部件,旨在使零部件的生产对于批量生产更加有效,并加快开发过程。上个月末,这家汽车专业公司在德国慕尼黑开设了一家新的1500万欧元的工厂(增材制造园区),用于3D打印的生产,研究和培训。美国国家航空航天局(NASA)也在为其太空制造(ISM)项目测试3D打印技术,该项目旨在实现在长期或长期太空飞行任务中基本上按需进行备件,工具和材料的异地制造,从而使它们更独立于地球。

      支持技术的制造过程(例如3D打印)不仅可以加快物理对象的设计和生产过程,还可以通过本地化生产来缩短供应链。 3D打印非常适合快速原型制作,在创建过程中进行设计调整并根据消费者要求个性化产品,这与传统的制造技术不同,传统的制造技术无法提供相同的速度和灵活性来进行个性化产品和设计调整。另外,使用3D打印机进行制造有助于改善仓库管理,因为它允许按需生产商品,因此不必担心存储商品。这种方法还可以最大程度地减少人为干预,这对于在工作场所实施新的社会疏离常态至关重要。

      但是,尽管具有所有这些优点,但3D打印并不是制造业的奇迹解决方案,并且由于以下方面的局限性,尽管可以使用几年,但3D打印尚未大规模采用:

      材料和尺寸限制:可用于3D打印机的材料选择有限(塑料是最优选的材料),从而限制了其工业应用。此外,导致只能生产小物件的受限制的构建尺寸(小腔室)也是促使制造商抵制传统制造方法的一个因素,该传统制造方法可实现大物件的生产同时提供多种材料选择。

      体积限制:与传统技术(如注塑成型)相比,增材制造不是大规模生产的理想选择,传统技术适合于以高精度和高细节进行大规模生产。这是将3D打印纳入大批量行业主流的障碍之一。

      数字技能:3D打印技术需要在产品原型制作,逆向工程以及对象生产中涉及的其他过程方面的高技能和专业知识。

      较高的初始资本投资:工业3D打印机比制造中使用的传统技术和材料要贵。

      从上述挑战和局限性可以明显看出,增材制造技术还不够成熟,不能被认为是制造业中传统技术的替代品。 3D打印可以用作支持技术,而不是成熟的制造技术,直到解决了在使用和广泛采用过程中遇到的所有挑战。

      值得注意的是,3D打印技术已经存在了数十年,但其潜力仍在发挥。以前,它仅用于创建原型,现在其用例已扩展到此范围之外。在未来几年中,包括材料选择和批量生产在内的3D打印技术的进一步发展将推动其普及率,并使其成为所有行业的主流。

      法律法规环境

      尽管3D打印是在数字化和自动化时代转变制造供应链的有前途的技术,但有关其用法的法律和法规变更仍未得到解决。包括知识产权侵权,质量保证和公共安全在内的法律挑战正在阻碍这种潜在变革性技术的广泛使用。

      但是,大流行和随之而来的必需品短缺正在改变3D打印技术的法律面貌。鉴于持续的紧急情况,当局暂时放宽了生产3D打印材料的一些法规要求。例如,美国食品和药物管理局(FDA)已认可3D打印的公共用途,以帮助满足某些产品的需求。 2020年3月,FDA在COVID-19紧急情况下回答了有关实体3D打印或购买设备,附件,组件和/或零件的一些常见问题。它包括从设备阶段到成品设备的过程验证和接受活动的3D打印设备的建议和技术注意事项。 FDA批准了呼吸机,呼吸机管路连接器和呼吸机配件(例如用于多路复用呼吸机的3D打印管路连接器)的紧急使用授权(EUA)。

      这场危机可能会改善监管环境以及3D打印的技术和机械方面。没有严格的法律和法规,基本上涉及复制和复制物理对象的3D打印技术可能导致IP的广泛侵犯,包括产品版权,商标,专利等。例如,3D打印的设计通常可以在网上自由分发,任何人都可以打印它们,那么谁拥有产品版权?同样,如果3D打印机的所有者以数字方式复制了受版权保护的产品,则3D打印机的所有者将对消费者的安全负责,如果后者受到有缺陷的产品,打印产品的人或打印机制造商及所用其他材料的伤害,在产品中?另一个主要问题是3D打印可能导致非法生产危险武器,包括塑料枪,刀和其他可能对公众造成无法弥补的伤害的物品。

      因此,重要的是要有一个明确的法规环境,以促进3D打印技术的进一步发展和广泛采用,而又不损害公共安全和个人或实体的IP权利。

      VisionRI的新兴发展前景卓越中心(COE-EDP)旨在跟踪全球发展的转型轨迹,并致力于将概念化,发展以及将创新发展方法,框架和实践纳入主流。

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