增材制造——下一代技术（英文版）_85页-1mb

总结：Additive Manufacturing - next generation (AMnx)

核心内容

Additive Manufacturing (AM) 已经从一项新兴技术发展为成熟的系列生产技术。Roland Berger 的最新研究 "Additive Manufacturing – next generation (AMnx)" 分析了 AM 在未来 5 到 15 年的发展趋势，涵盖了工程与软件、材料、机器、后处理、服务、成本模型、市场发展和股票市场等多个方面。

主要观点

• AM 成熟度：AM 技术已在航空航天和涡轮行业得到广泛应用，具备大规模生产能力。例如，德国北部的行业正在准备安装大型打印设备，支持同时使用四台激光器制造高达 800mm 的部件。
• 软件创新：AM 正在推动工程流程向软件设计靠拢。快速原型制作和数字技术的发展使得机械工程与软件工程的界限逐渐模糊，催生了敏捷项目管理方法（如 SCRUM）在传统工程中的应用。
• 软件工具链：传统 CAE 工具需与专用 AM 软件结合，以开发 AM 准备的组件。例如，Autodesk 正通过收购 netfabb 推进其 AM 软件解决方案，涵盖从拓扑优化到虚拟现实的各个环节。
• 拓扑优化与仿生设计：拓扑优化通过数学算法生成最优设计，与仿生设计理念结合，可以实现结构更轻、更坚固。Altair 和 Autodesk 等公司已成功应用这些技术进行卫星部件优化。
• 晶格结构：AM 可制造具有特定功能的晶格结构，提升材料性能（如减重、热管理、粉末利用率等）。这些结构在医疗、航空航天等领域有广泛应用潜力。
• 材料创新：非晶金属因其独特的原子结构提供了高强度、高弹性、良好的耐腐蚀性、导电性和生物相容性等特性。AM 技术可突破传统制造方法的厚度限制，使非晶金属在更多领域应用成为可能。
• Metalysis 工艺：通过电解法生产金属粉末，减少了生产步骤和成本，有望实现 75% 以上的成本降低。该工艺适用于航空航天等高端领域。
• 多材料制造：当前和下一代 PBF 技术正在探索多材料制造，实现复杂结构的打印。虽然目前技术尚不成熟，但未来具有广阔前景。

关键信息

• AMnx 特点：AMnx 以整个 AM 过程链的创新为核心，包括工程、软件、材料、机器、后处理、服务、成本模型和市场发展。
• 工程流程变革：随着 AM 的发展，机械工程与软件工程的融合日益加深，推动工程组织向更加敏捷和数字化的方向转型。
• 市场前景：AM 市场将持续增长，尽管股票市场在 2013 年 3D 打印热潮后趋于理性，但长期来看，AM 技术仍具备巨大潜力。
• 未来趋势：AM 将在航空航天、医疗、电子等高端领域推动材料和制造技术的创新，提高生产效率和产品性能。

结构化信息

A. 工程与软件

• 敏捷方法：SCRUM 方法被引入传统工程，提升项目灵活性和透明度。
• 软件工具：传统 CAE 工具需与专用 AM 软件结合，以支持 AM 生产流程。
• 拓扑优化：通过数学算法优化结构设计，实现轻量化和高性能。
• 仿生设计：从自然中获取设计灵感，应用于 AM 产品开发。
• 晶格结构：AM 可制造具有复杂功能的晶格结构，提升材料性能。

B. 材料

• 非晶金属：具有高强度、高弹性、良好耐腐蚀性等特性，适用于航空航天、电子、医疗等领域。
• Metalysis 工艺：通过电解法生产金属粉末，减少能耗和污染，提高生产效率。
• 多材料制造：探索多材料结构的打印，提高产品功能和性能。

C. 机器与技术

• 大型打印设备：德国北部正在部署大型 AM 设备，支持高精度和高效率的系列生产。
• 机器创新：新型机器概念和模块化设计使得 AM 更具自动化和可扩展性。

D. 后处理

• 测试验证：AM 产品需经过破坏性和非破坏性测试以确保性能和可靠性。
• 质量控制：通过 AM 软件平台实现生产过程的监控和管理，确保重复性和可追溯性。

E. 服务

• AM 服务生态：AM 服务提供商正在扩展其业务范围，包括设计、制造和后处理等环节。
• 数字化服务：AM 服务正向数字化和平台化发展，以支持更复杂的制造需求。

F. 成本模型

• 成本下降：随着 AM 技术成熟和规模扩大，长期成本有望与传统制造相当。
• 经济性：AM 可降低材料浪费、生产时间和能源消耗，提高整体经济性。

G. 市场发展

• 市场增长：AM 市场预计将持续增长，特别是在航空航天、医疗和电子领域。
• 竞争格局：传统机器供应商被新兴企业和新技术挑战，市场格局正在变化。

H. 股票市场

• 估值理性化：3D 打印热潮后，股票市场对 AM 公司的估值更加理性。
• 投资潜力：AM 技术的创新和应用前景使其成为投资热点，特别是那些推动 AM 发展的公司。

结论

AMnx 代表了 AM 技术的下一个发展阶段，其创新不仅限于制造过程本身，还涉及软件、材料、工程流程和市场生态等多个层面。随着 AM 技术的成熟和应用范围的扩展，其对传统制造模式的颠覆效应将愈加明显，推动整个工业向更加灵活、高效和可持续的方向发展。