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《可靠的 3D 打印组件质量》

  • 来源专题：智能制造
  • 编译者： icad
  • 发布时间：2024-09-05

  • 3D 打印在制造方面具有巨大潜力。例如，它可用于生产航空用仿生轻质部件，从而显著减少二氧化碳排放。在“Enabl3D”项目中，研究人员正在开发足够的质量保证。

    3D 打印机的航空航天部件？对于这些和其他高度安全关键的部件，在线质量保证是基本的。毕竟，在将组件安装到客机和货机上之前，必须对其进行仔细检查。问题是相同的打印部件可能会有细微的差异，因此材料样品测试的结果不能 100% 转移到其他组件上。由于对资源和能源的高要求，迄今为止很常见的破坏性测试不再是一种选择。这同样适用于 X 射线等复杂技术。

    使用 6 轴工业机器人进行机器人辅助硬度测量未来，3D 打印机的每个组件都可以进行无损测试：使用 Imprintec GmbH 与弗劳恩霍夫增材生产技术研究所 IAPT 和 VisiConsult GmbH 合作在“Enabl3D”项目中测试的测试方法。通过渗透测试、过程监控和显微计算机断层扫描快速可靠地记录在成品部件上的质量特性。在子项目“硬度测量技术的整合”中，该团队还邀请了来自弗劳恩霍夫制造工程与自动化研究所 IPA 的专家。目标是将传感器与 6 轴工业机器人合并，以实现自动化应用。“我们与 Imprintec GmbH 一起进行了初步测试和可行性研究，以便能够通过机器人将测量头集成到批量生产中”，Fraunhofer IPA 的科学家 Lukas Werdin 解释说。挑战：虽然测量系统牢固地放在测试实验室的桌子上，但由于机械臂的原因，可能会出现不准确的情况。因此，研究人员研究了机器人手臂是否可以到达部件上所有所需的测量点，以及可以重复测量的精度。“我们的主要关注点是定位能力、定位精度和测量质量，”Werdin 指出。结果始终是积极的。这意味着所有需要的测量点都可以用机器人进行控制和检查，并且测量质量也非常好。“偏差在个位数百分比范围内——对于与机器人交互的首次应用来说，这是一个非常好的结果，”Werdin 说。

  • 原文来源：https://www.ipa.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/sichere-qualitaet-3d-gedruckter-bauteile.html
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相关报告

  • 《Dyndrite和Elementum3D合作提供具有可控渗透性的金属3D打印》
    • 来源专题：智能制造
    • 编译者：icad
    • 发布时间：2025-03-14
    • 通过我们的领英社区了解AM精彩世界中发生的一切。 增材制造的好处之一是它可以用来生产多孔金属物体。AM的主要优点之一是这种孔隙率可以通过数字方式控制。Dyndrite和Elementum3D正在合作，使工程师能够做到这一点，并创建具有可控渗透性的组件。他们最新开发的PermiAM与Dyndrite LPBF Pro无缝集成，可以精确控制单个金属部件内的冷却剂流动路径。这一进步消除了对多个组装步骤的需要，减少了潜在的故障点，提高了关键应用程序的整体性能。 PermiAM是与Astrobotic合作开发的，现在可以通过Dyndrite的LPBF Pro软件获得。它允许工程师在零件的不同体积内应用不同的参数策略。冷却液流量可以在保持结构完整性的同时进行优化，这一特性对于需要热效率和机械强度的行业尤为重要。 探索Dyndrite和Elementum3D如何利用PermiAM进行先进的增材制造，以优化冷却流道。 金属3D打印中可控渗透性的集成对一系列高性能行业具有重大意义。在高超音速飞行中，它改善了以极高速度行驶的车辆的热管理。对于火箭发动机，它优化了冷却通道，以提高效率和耐用性。在数据中心，它提供先进的散热以支持更高的计算能力，而在下一代推进系统中，它提供关键的热保护以确保可靠运行。PermiAM通过精确控制渗透性，增强了这些苛刻环境中使用的组件的功能和寿命。 Elementum3D已获得AFWERX合同，开发一个自动化工作流程，使用Dyndrite的软件将PermiAM集成到复杂的几何形状中。这一举措旨在简化流程，使受控渗透性更容易应用于现实世界的组件。该项目的重点是提高效率，减少人工干预，并加快在需要先进增材制造解决方案的行业中采用这项技术。 Dyndrite和Elementum3D积极寻求国防和航天领域的行业合作伙伴，参与这项革命性技术的第二阶段开发。通过与这些领域的关键参与者合作，他们的目标是改进工艺，并在金属3D打印中释放更大的可控渗透潜力。
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  • 《麦肯锡：全球化正在转型，3D打印可能影响未来的贸易流量》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2019-02-01
    • 中国3D打印机网 发展中国家不断增长的需求和新的行业能力，以及新一波技术浪潮，正在重塑全球价值链。即使贸易紧张局势和关税问题占据头条新闻，但全球化本质上的重要结构性变化基本上没有引起人们注意。在《转型中的全球化:贸易和价值链的未来》报告中，麦肯锡全球研究所(MGI)分析了全球价值链的动态，发现了一直隐藏在视线中的结构性变化。 虽然产出和贸易的绝对值继续增加，但在几乎每一个商品生产价值链中，贸易强度(即贸易在产出中所占的份额)都在下降。现在，服务和数据的流动在将全球经济联系在一起方面发挥了更大的作用。服务贸易不仅比货物贸易增长得快，而且服务创造的价值远远超过国民经济核算的价值。使用替代指标，我们发现服务在全球贸易中的价值已经超过了商品。此外，所有全球价值链正变得越来越知识密集。作为生产要素，低技能劳动力正变得越来越不重要。与普遍看法相反，目前全球商品贸易中仅有约18%受到劳动力成本套利的驱动。 有三个因素可以解释这些变化：中国和其他发展中国家的需求不断增长，使得这些国家能够消费更多的产品;这些国家更加全面的国内供应链的增长，减少了对中间产品进口的依赖；以及新技术的影响。 全球化正处于转型之中。然而，关于贸易的公开辩论往往是回顾过去，而不是展望未来。在下一个时代中，获益的国家、公司和工人的组合正在发生变化。了解形势如何变化将有助于政策制定者和企业领导者为全球化的下一篇章及其所带来的机遇和挑战做好准备。 一、全球价值链正在经历五次结构性转变 20世纪90年代和21世纪，复杂价值链在全球扩张。但生产网络并非一成不变;它们继续进化。我们观察到过去十年全球价值链的五大转变。 1.产品价值链的贸易密集程度越来越低 1995年到2007年，几乎所有全球价值链中的贸易迅速增长。最近，几乎所有商品生产价值链中的贸易强度(即总出口与总产出的比率)都有所下降。按绝对值计算，贸易仍在增长，但全球跨境贸易占全球产出的比例已从2007年的28.1%降至2017年的22.5%。贸易量增长也有所放缓。 1990年至2007年间，全球贸易量平均增长速度比实际国内生产总值快2.1倍，但自2011年以来增长速度仅比国内生产总值快1.1倍。 在最复杂和交易量最大的价值链中，贸易强度的下降尤为明显。然而，这种趋势并不非表明全球化已经结束。相反，它反映了中国和其他新兴经济体的发展，这些经济体现在消耗更多的产品。 2.服务在全球价值链中发挥着越来越重要的作用 2017年，服务贸易总额达到5.1万亿美元，这一数字与17.3万亿美元的全球商品贸易相形见绌。但在过去十年中，服务贸易的增长速度比货物贸易快了60%以上。一些子行业，包括电信和IT服务、商业服务和知识产权收费，增长速度提高了两到三倍。 然而，在传统的贸易统计数据中，服务业的全部作用并不明显。首先，服务创造了大约三分之一的交易制成品价值。研发、工程、销售和营销、财务和人力资源都可以使货物进入市场。此外，我们发现，几乎所有价值链中的进口服务都在替代国内服务。随着制造商越来越多地引入新型租赁、订阅和其他“即服务”商业模式，商品和服务之间的区别将继续变得模糊。 其次，跨国公司向其全球附属公司发送的无形资产，包括软件、品牌、设计、运营流程以及总部开发的其他知识产权，都代表着巨大的价值，但除非作为知识产权被计入，否则这些资产往往无法定价，也无法追踪。例如，多年研发投入开发药品和智能手机，而设计和品牌推广使耐克和阿迪达斯等公司能够为其产品收取更高费用。 最后，贸易统计数据并未跟踪免费数字服务的跨境流量，包括电子邮件、实时地图、视频会议和社交媒体。例如，维基百科包含大约300种语言的4000万篇免费文章。每天，全球用户都可以免费观看超过10亿小时的YouTube视频内容，每月有数十亿人使用Facebook和微信。即使没有明码标价，这些服务无疑会为用户创造价值。 我们估计，这三个渠道每年共产生高达8.3万亿美元的价值，这个数字将使整体贸易总额增加4.0万亿美元(或20%)，并重新分配另外4.3万亿美元，目前计入货物流入服务的一部分。如果以这种方式看待，服务贸易已经比商品贸易更有价值。这种观点将大大改变一些国家的贸易平衡，尤其是美国。这项工作并不是要重新定义国家贸易统计数据。它只是强调了服务的作用未得到充分重视，这对于公司和国家未来如何参与全球价值链和贸易将变得越来越重要。 3.基于劳动力成本套利的贸易在某些价值链中正在下降 随着全球价值链在20世纪90年代和21世纪初扩大，许多关于在何处定位生产的决定都是基于劳动力成本，特别是在生产劳动密集型产品和服务的行业。然而，与普遍看法相反，今天只有18%的商品贸易是基于劳动力成本套利(定义为人均国内生产总值是进口国五分之一或更低的国家的出口)。换句话说，今天全球80%以上的商品贸易不是从低工资国家到高工资国家。除了考虑低工资以外因素，还会考虑其他因素，比如获得熟练劳动力或自然资源、接近消费者以及基础设施的质量。 此外，在一些价值链中，基于劳动力成本套利的贸易份额一直在下降，特别是劳动密集型产品制造业(从2005年的55%下降到2017年的43%)。这主要反映了发展中国家工资上涨。然而，在未来，自动化和人工智能可能会放大这一趋势，将劳动密集型制造业转变为资本密集型制造业。这种转变将对低收入国家如何参与全球价值链产生重要影响。 4.全球价值链的知识密集程度越来越高 在所有价值链中，研发上的资本支出和品牌、软件和知识产权(IP)等无形资产的收入份额正在增长。总体而言，它从2000年的5.4%上升到2016年的13.1%。这一趋势在全球创新价值链中最为明显。机械和设备公司将36%的收入用于研发和无形资产，而制药和医疗设备的收入平均为80%。对知识和无形资产的日益重视有利于国家拥有高技能劳动力、强大的创新和研发能力，完整的知识产权保护。 在许多价值链中，价值创造正在转向上游活动，如研发和设计，以及下游活动，如分销、营销和售后服务。实际商品生产所产生的价值份额正在下降(部分原因是离岸外包降低了许多商品的价格)。这种趋势在制药和消费电子产品中很明显，这些公司已经看到“虚拟制造”公司的崛起，这些公司专注于开发商品并将实际生产外包给合同制造商。 5.价值链正在变得越来越区域性，而非全球性 直到最近，由于运输和通信成本下降，以及全球价值链扩展到中国和其他发展中国家，跨越大洋的长途贸易变得更为普遍。同一地区国家之间的货物贸易份额(相对于较远的买家和卖家之间的贸易)从2000年的51%下降到2012年的45%。 这种趋势近年来开始逆转。自2013年以来，区域内全球商品贸易份额增加了2.7个百分点，部分反映了新兴市场消费的增长。对于亚洲和欧盟28国来说，这一发展最为明显。区域化在全球创新价值链中最为明显，因为它们需要将许多供应商紧密整合，以实现及时排序。这种趋势也可能在其他价值链中加速，因为自动化降低了劳动力成本的重要性，增加了公司对生产货物地点决策的重要性，以快速进入市场。 二、重塑全球价值链的力量之一是全球需求的地理变化 全球需求地图曾经严重倾向于发达经济体，如今正在重新绘制。随着公司决定如何在全球众多主要消费市场中竞争，价值链正在重新配置。麦肯锡估计，到2025年，新兴市场将消耗全球近三分之二的制成品，其中包括汽车、建筑产品和机械等产品。预计到2030年，发展中国家将占全球消费总量的一半以上。这些国家继续加深对全球商品、服务、金融、人员和数据流动的参与。 最大的增长浪潮发生在中国。之前的MGI研究强调，中国的劳动年龄人口是全球主要的消费群体之一;到2030年，全球城市消费每1美元，预计他们将占12美分。。随着中国百万富翁人数超过世界上任何一个国家，中国目前约占全球奢侈品市场的三分之一。 2016年，中国销售的汽车比全欧洲多40%，中国也占全球纺织品和服装消费的40%。 随着消费的增长，中国制造的产品越来越多地在中国销售。这一趋势导致贸易强度下降。在我们研究的行业价值链中，中国出口量比2007年增长了17%。到2017年，出口份额下降到9%。这与美国的份额相当，但远低于德国(34%)、韩国(28%)和日本(14%)的份额。这种转变在很大程度上是模糊不清的，因为中国的产量、进口和出口在绝对数量上都出现了如此巨大的增长。但总体而言，中国正在逐步实现再平衡，增加国内消费。 其他发展中国家中产阶级的崛起也在彰显新的消费能力。预计到2030年，中国以外的发展中国家将占全球消费量的35%，其中包括印度、印度尼西亚、泰国、马来西亚和菲律宾等国家。例如，2002年，印度出口服装占最终产量的35%，但到2017年，随着印度消费者加大购买量，这一比例下降了一半，降至17%。 发展中国家不断增长的需求也为发达国家的出口商提供了机会。 1995年，只有3%的发达经济体出口到中国，但到2017年这一比例高达12%。其他发展中国家的相应份额从20%增长到29%。总体而言，发达经济体对发展中国家的出口从1995年的1万亿美元增长到2017年的4.2万亿美元。在汽车行业，日本、德国和美国将42%的汽车出口到中国和世界其他发展中国家。在知识密集型服务业中，发达经济体45%的出口流向发展中国家。亚太地区已成为许多西方品牌的首要战略重点。 三、中国和其他新兴经济体国内供应链的崛起也降低了全球贸易强度 中国的快速增长使其成为几乎所有商品生产全球价值链的重要组成部分。总体而言，它现在占全球总产量的20%，而1995年仅为4%。在纺织品和服装、电机、玻璃、水泥和陶瓷方面，现在占全球产量的近一半。 但随着经济的成熟，中国已经超越了将进口原材料组装成最终产品的阶段。它现在生产许多中间产品，并在其国内供应链中进行更多的研发。这是抑制全球商品贸易强度的第二个因素。例如，在计算机和电子产品领域，中国企业正在开发一种复杂的智能手机芯片，这种芯片曾是中国从发达经济体进口的。建立更加纵向一体化的国内产业，使中国能够获得更多的附加值，同时为较不富裕的内陆省份带来就业和经济发展。 其他发展中国家开始表现出与中国相同的结构性转变，尽管它们处于早期阶段。例如，在纺织品和服装领域，跨越多个阶段的生产网络正在越南、孟加拉国、马来西亚、印度和印度尼西亚等个别国家内进行整合。 作为一个整体，亚洲新兴国家对进口中间产品投入的依赖程度低于其他发展中国家(2017年为8.3%对15.1%)。相比之下，在经济增长放缓的欧洲发展中国家，公司继续融入西欧公司的供应链。贸易强度的下降反映了新兴经济体日益增长的工业成熟度。随着时间的推移，他们的生产能力和消费逐渐与发达经济体的趋同。货物贸易强度下降并不意味着全球化已经结束;相反，数字技术和数据流正在成为全球经济的结缔组织。 四、新技术正在改变全球价值链的成本 MGI之前关于数字全球化的研究中强调跨境数据流的爆 炸性增长正在持续。从2005年到2017年，跨境带宽使用量增长了148倍。大量的通信和内容沿着这些数字路径传播，其中一些流量反映了与外国运营、供应商和客户互动的公司。 即时和低成本的数字通信产生了一个明显的效果：降低交易成本并实现更多的贸易流量。但是，下一代技术对全球商品和服务流动的影响不会那么简单。净影响尚不确定，但在一些看似合理的情况下，下一波技术浪潮可能会抑制全球商品贸易，同时继续推动服务流动。 数字平台、物流技术和数据处理技术的进步将继续降低跨境交易成本并实现所有类型的流量 在商品生产价值链中，物流成本可能很高。公司往往会浪费时间和金钱来处理海关或延迟国际支付。三套技术将在未来几年继续减少这些摩擦。 数字平台可以将远程参与者聚集在一起，使跨境搜索和协调更加高效。电子商务市场已经通过汇总大量选择并使定价和比较更加透明，已经实现了重要的跨境流动。阿里巴巴的阿里研究院计划到2020年跨境B2C电子商务销售额将达到约1万亿美元。B2B电子商务的规模可能是其五到六倍。虽然其中许多交易可能取代传统的线下贸易流量，但到2030年，电子商务仍可能刺激约1.3万亿至2.1万亿美元的增量贸易，使制成品贸易增加6%至10%。然而，小包裹贸易的持续快速增长将对海关处理构成挑战。 物流技术也在不断改进。通过实时跟踪货物，物联网可以提高交付服务的效率，AI可以根据当前的路况来为卡车导航。自动化文件处理可以加快货物通过海关的速度。在港口，自动驾驶汽车可以更快地卸载、堆叠和重新装载集装箱，并减少错误。区块链运输解决方案可以减少运输时间并加快付款速度。我们计算出新的物流技术可以将运输和海关处理时间减少16%至28%。通过消除当前减缓货物流动的一些摩擦，到2030年，这些技术可能共同促进整体贸易增长6%至11%。 自动化和增材制造改变了生产过程和投入的相对重要性 此前的MGI研究发现，在技术上，工人完成的工作中，大约有一半可以实现自动化，这表明资本与劳动力在各个行业中的重要性发生了深刻的转变。随着公司决定在哪里生产产品，制造业中越来越多地采用自动化和先进的机器人技术使得与消费者市场、资源获取、劳动力技能和基础设施质量的接近变得更加重要。 服务流程也可以通过人工智能(AI)和虚拟代理自动化。向这些虚拟助手添加机器学习意味着它们可以执行越来越多的任务。发达经济体的公司已经在将一些客户支持服务自动化，而不是将其外包。这可能会减少1600亿美元的全球商业流程外包市场(BPO)，后者现在是交易量最大的服务行业之一。 增材制造(3D打印)也可能影响未来的贸易流量。大多数专家认为，未来十年不会取代大规模生产;它的成本、速度和质量仍然是有限的。但它在原型、替换零件、玩具、鞋子和医疗设备的吸引力越来越浓厚。虽然3D打印可以大幅减少某些特定产品的贸易，但到2030年，这一降幅不太可能超过制成品贸易总额的几个百分点。在某些情况下，增材制造甚至可以通过实现定制来刺激贸易。 总体而言，我们估计，与基线相比，自动化、人工智能和增材制造可以在2030年之前将全球商品贸易减少多达10%。然而，这仅反映了这些技术对发达经济体中靠近终端消费者的生产的直接影响。这些技术也有可能导致发达经济体贸易的近岸化和区域化，而不是回流。此外，发展中国家可以采用这些技术来提高生产力和保持生产，从而维持贸易。 技术可以改变一些产品和服务，改变这一过程中贸易流量的内容和数量。例如，麦肯锡的汽车行业估计，到2030年，电动汽车将占全球汽车总销量的17%，高于2017年的1%。这可能会使汽车零部件的贸易量减少10%(因为电动汽车的活动部件比传统车型少得多)同时也抑制石油进口。 从几年前的个人电影、专辑和游戏开始的从物理流到数字流的转变，现在又一次随着流媒体和订阅模式的发展而演变。流媒体现在占全球录制音乐收入的近40%。云计算使用类似的即用即付或订阅模式存储和软件，使用户无需在自己的IT基础架构上进行大量资本投资。 超高速5G无线网络的出现为提供服务开辟了新的可能性。例如，远程手术可能变得更加可行，因为网络传输清晰图像而没有任何延迟，并且机器人更精确地响应远程操作。在工业工厂中，5G可以支持远程位置的增强和虚拟现实维护，创建新的服务和数据流。 五，鉴于价值链的变化，企业需要重新评估其全球经营战略 全球运营的成本和风险都在发生变化。在这一领域，全球公司有几个必要条件： 重新评估价值链中的竞争对手。企业领导者需要不断监控其行业中价值的变化，并相应地进行调整。一些人将外包生产的重点放在研发和分销上。相比之下，许多消费品制造商采用超本地化方法，为个别市场提供定制产品组合。 Airbnb和Uber等“全球本地”服务提供商已成为认可的全球品牌，但也提供了广泛的本地运营，提供面对面的服务。网络公司，其中大多数是知识密集型服务提供商，通过地理位置分散的运营模式和全球影响力创造价值。无论策略如何，关键是要在价值链的所有部分保持控制、信任和协作。对于一些公司来说，这可能意味着在公司内部开展更多业务。那些外包的公司需要紧密的供应商关系和对供应链底层的更大的可见性。 考虑如何从服务中获取价值。在多个价值链(包括制造业)中，更多的价值来自服务。转向服务可以提供以下优势：平滑销售周期性，提供更高利润的收入流，以及通过与客户更紧密的互动实现新的销售或设计理念。在极端情况下，整个商业模式从生产商品转向提供服务。为了成功实现这一转变，公司需要深入了解客户需求，投资数据和分析，以及开发正确的订阅，按使用或基于性能的服务合同。 重新考虑你的运营足迹以反映新风险。新的自动化技术、不断变化的要素成本、不断扩大的风险以及某些行业加快产品上市的重要性，都在推动许多产品生产价值链的本地化。因此，将生产放置在全球主要消费者市场中或附近可能是有意义的。在投资之前，公司应该考虑地点决策的全部风险，调整后的端到端落地成本，这是今天许多公司没有考虑所有的变量。 灵活且有弹性。今天，公司面临着一系列更为复杂的未知因素，因为战后世界秩序几十年来似乎正在瓦解。关税和非关税壁垒有可能继续上升，扭转了几十年的贸易自由化。税法正在重新考虑，以适应数字和无形时代。建立灵活的运营可以帮助企业为这些类型的不确定性做好准备。这可以采取多种形式，例如使用通用的平台来跨产品线和多个工厂共享组件。在采购方面，公司通过价格对冲、长期合同、塑造客户需求，以使其能够使用替代品，以及在供应链中裁员，实现了灵活性。 优先考虑上市速度和与客户的距离。现在，所有行业的公司都可以随时获得实时、精细的销售和消费者行为数据，但要利用这些洞见力，需要卓越的制造和分销能力。快速上市可以更快地响应客户的需求，减少预测错误导致的产品浪费。这并不一定需要在每个主要市场进行大规模的回流或完全垂直整合。公司可以选择延期，也就是说，在远处创建一个基本上标准化的产品，然后在终端市场附近的工厂进行定制化处理。 建立更紧密的供应商关系。与全球供应商保持距离涉及隐藏的风险和成本。确定哪些供应商是业务的核心，然后征求他们的想法并加深与他们的关系是有道理的。真正合作的公司可以获得优先客户地位，并从供应商提供的新产品创意或流程效率中获益。大公司还可以在价值链上带来系统性的变化，改善劳动力和环境标准。物流和生产技术可以改变供应链，但优化它们的功能需要端到端集成。大公司可能需要帮助中小型供应商升级和添加数字功能，以实现全部价值。
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