4 大增材制造自动化趋势

1.设计自动化

在 AM 中创建数字化端到端工作流程始于自动化设计过程。

然而，AM 中的设计自动化并不容易实现。在大多数情况下，大多数 AM 部件仍然是手动设计的。根据一项案例研究，耗时的手动 AM 设计过程可能需要工程师几个小时的工作，占零件总成本的 50%。

为了提高设计过程的效率，行业内的软件公司在过去几年中一直在改进他们的工具。

如今，该行业可以提供自动化解决方案，以加快设计过程并使工程师能够在机器上打印任何内容之前快速评估设计选项。

例如，福特展示了自动化如何将设计工具的时间从几小时缩短到几分钟。

通过与德国软件公司 Trinckle 合作，这家汽车制造商获得了可以自动生成工具几何形状以适应汽车轮廓并形成新夹具基础的软件。只需单击一下，工程师还可以添加诸如手柄、用于固定的磁铁支架和边缘导轨等元素。

自动化该部件的设计过程节省了几个小时的工作，将设计步骤减少到仅 10 分钟。福特相信这种方法有可能为每个工具节省数千欧元。

在另一个示例中，硬件制造商 Stratasys 与软件公司 nTopology 合作开发了一种解决方案，该解决方案可自动为 FDM 工艺设计夹具和固定装置。

这种称为夹具生成器的新解决方案允许工程师以简单的拖放方式准备工具零件。它通过使用 nTopology 的拓扑优化软件引擎来实现这一点，该引擎在考虑最终用途的情况下优化零件设计。

减少人工增材制造设计步骤标志着 3D 打印行业的持续成熟。设计自动化将帮助 AM 采用者减少与手动设计过程相关的时间和成本。

更重要的是，它将通过将设计变体的生产转变为自动化、高效的流程来支持新的应用程序和商业模式，例如大规模定制。

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2.开放 API 推动 AM 数据共享自动化

AM 行业正变得更加开放。随着越来越多的解决方案提供商希望创建集成的、可互操作的 3D 打印工作流程，封闭式专有系统的统治即将结束。

支持这一点的一个趋势是使用开放的应用程序编程接口 (API)。 API 是一种软件中介，允许一个软件应用程序与另一个软件应用程序进行通信。 API 在集成不同的系统方面发挥着关键作用。

在 AM 中，工作流可能非常复杂和孤立，行业参与者正在认识到提供一组 API 以实现自动化和扩展数据使用的重要性。

最近，几家 3D 打印机制造商向合作伙伴发布了他们的 API，以实现无缝数据流和集成。

一个例子是我们最近与惠普的合作，而惠普提供了一个开放的 API 来与我们的附加 MES 系统集成。这种集成允许 HP Multi Jet Fusion 用户将他们的机器连接到我们的软件，以监控和收集有关其 AM 系统的数据。

同样，Stratasys 宣布已改进 API 连接性，为在其 3D 打印机和企业软件解决方案之间更轻松、更快速地共享数据打开了大门。

这些例子表明，该行业正朝着缩小硬件能力和软件支持之间差距的正确方向前进。 API 将提供两者之间的基本桥梁，帮助创建支持互操作性的集成生态系统。

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3.自动化后期制作流程

根据 PostProcess 的第二届年度印后趋势报告，估计 46% 的企业 AM 成本与后处理相关。

无论是原型、工具件还是最终用途产品，大多数 AM 零件都需要一定程度的后处理。这可能就像去除支撑材料一样简单，但也可能包括在最终产品准备好使用之前进行分类、染色、抛光以及其他过程。大多数后处理任务几乎完全依赖于体力劳动。

由于机器学习和后处理硬件和软件的最新进展，现在几乎可以实现 AM 后处理的每个部分的自动化，从而降低劳动力成本并显着提高流程效率。

新系统正在进入市场，允许从 3D 打印机的构建平台自动提取零件，然后在引导车辆的帮助下移动到下一个后处理站。

许多 AM 机器供应商也致力于在一个或另一个级别上实现自动化。例如，EOS 开发了一个共享模块概念，通过组合不同的模块、传输系统和控制中心软件，集成了 AM 工作流程的装备、拆包、运输和筛分阶段。

为了实现粘合剂喷射过程的自动化，金属粘合剂喷射专家 ExOne 还发布了其新型 X1D1 自动导引车 (AGV) 的概念，旨在实现构建盒的高效运输。

同样令人兴奋的是，越来越多地使用多轴机器人系统，将零件从 3D 打印机运送到粉末筛分、清洁和精加工站。

硬件公司雷尼绍展示了如何使用机器人来自动化金属 AM 中最耗时的过程之一——支撑去除。该公司与初创公司 Additive Automations 合作，后者开发了一种用于自动移除支撑的机器人系统。

早期结果表明，支持移除的机器人自动化可以将每个零件的平均成本降低 25%。此过程中使用的机器人具有集成的力传感器，可收集数据以确定 AM 零件的几何形状。

然后，该软件使用数字孪生技术分析数据。然后使用输出来确定支撑结构的位置，以便可以使用末端执行器工具将其移除。

此外，一些公司，如 AM Flow，专注于提供快速和自动化的 AM 零件识别以及分拣、拣选、装袋和运输的模块化解决方案。展望未来，AM Flow 希望开发自动化 ID 标签，这将为在端到端数字化工作流程中对 AM 零件进行全面跟踪和追溯铺平道路。

在扩大技术使用范围时，AM 中的自动化后处理完全改变了经济性。它在工厂布局中实现了更高的灵活性，并使制造商能够采用这种技术进行数字化、快速生产。

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4.自动化 3D 打印订单处理和 AM 生产管理

除了与手动后处理相关的直接成本外，还有隐藏成本，例如工人报价零件和处理 AM 订单的时间以及操作员安排打印作业的时间。

使用笨拙的解决方案计算零件成本、将数据输入电子表格和安排生产可能需要工人每天花费几个小时的时间，从而限制了 AM 的生产力。

随着 AM 的迅速成熟，公司很快意识到他们需要自动化 AM 生产管理流程以确保可扩展的增长。

对更高生产效率的需求启动了面向 AM 技术的工作流管理和制造执行软件 (MES) 的开发。

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如今，增材制造 MES 和工作流程软件可以通过将以前的手动流程数字化，从而帮助公司通过自动化来节省劳动力成本。

例如，一家全球 2D 打印和 IT 公司的 3D 打印设施正在使用 AMFG 的 MES 软件来报价 3D 打印部件和管理订单。通过从电子表格转向自动化解决方案，该公司能够将报价时间缩短近 80%。

在增材制造中自动化订单处理和生产管理流程最终将有助于使 AM 不再只是小批量应用的工具。它将构成可扩展、集成和具有成本效益的大规模生产的基础。

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我们离完全自动化的 AM 工厂还有多远？

从设计到精加工的增材制造流程的自动化通过降低劳动力成本和提高生产力具有巨大的资本节约潜力。

正如名为 NextGenAM 的试点项目所示，自动化可以将生产成本降低多达 50%。此外，自动化制造可以通过最大限度地减少人为错误和废料，为流程引入更多的一致性。

与几年前的早期项目和试点相比，当今市场上可用的自动化解决方案有了显着的发展。

为了充分受益于 AM 自动化，公司需要立即开始转型，以便能够更快地将他们的经验转化为竞争优势。

与许多技术变革一样，愿意押注增材制造自动化的先行者和冒险者将获得未来数字制造的回报。

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