材料是推動增材制造突破界限約束的驅(qū)動力！Material is the driving force that pushes the boundaries in additive manufacturing!

圖片來源：GKN

人工智能、數(shù)字材料、人工雙胞胎，這些因素正在推動推動增材制造突破界限約束。

將增材制造從源頭數(shù)字化

     材料巨頭GKN增材制造看到了數(shù)字化的加速趨勢，以及數(shù)字化在推動3D打印突破邊界約束的力量，GKN增材制造正在加速技術(shù)創(chuàng)新，推動3D打印的主流應(yīng)用從原型與設(shè)計(jì)驗(yàn)證轉(zhuǎn)向批量生產(chǎn)。目前，GKN正在將材料的數(shù)字化與零件增材制造建立聯(lián)系，通過將GKN Hoeganaes的材料專業(yè)知識與增材制造組件功能之間建立數(shù)字聯(lián)系，GKN正在加速從材料到零件的整個工藝鏈的數(shù)字化，從而為零件的致密性、質(zhì)量的可重復(fù)性，認(rèn)證過程提供數(shù)字化基礎(chǔ)。

      GKN還通過與西門子的合作將數(shù)字雙胞胎用于實(shí)現(xiàn)增材制造中的批量生產(chǎn)。通過強(qiáng)大的過程預(yù)測來節(jié)省時間，這還意味著可以更好地了解3D打印過程，這是進(jìn)一步降低成本的一個很好的起點(diǎn)。目前，GKN已經(jīng)將激光制造過程中的大部分工藝數(shù)字化?，F(xiàn)在，GKN希望通過對材料和過程進(jìn)行全面的數(shù)字描述來預(yù)測加工過程的結(jié)果。

       通過將整個環(huán)節(jié)以數(shù)字化作為鋪墊，GKN獲得大量的大數(shù)據(jù)，然后從結(jié)果中獲得深刻的理解。這使得材料公司具備了深刻的數(shù)字化的DNA。目前，GKN根據(jù)客戶需求在閉環(huán)系統(tǒng)中開發(fā)用于汽車高性能生產(chǎn)的鋼材。而GKN將粉末生產(chǎn)和3D打印零件制造集中在一個屋檐下帶來的不僅僅是部門合作之間的創(chuàng)新，而是理念的升級，即以應(yīng)用為中心的開發(fā)，并通過應(yīng)用為導(dǎo)向的數(shù)字化流程縮短交付周期。

    一方面，GKN開發(fā)了供內(nèi)部使用的經(jīng)過驗(yàn)證的材料，同時也將這些材料對外銷售，提供給外部市場。目前整個增材制造金屬粉末市場約為2000噸。GKN正在運(yùn)營世界上最大的粉末霧化廠，目前已經(jīng)生產(chǎn)了30萬噸鋼粉末。3D打印進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化最關(guān)鍵的驅(qū)動因素是強(qiáng)大的質(zhì)量和成本。GKN正在致力于通過數(shù)字表征材料，并將數(shù)字之間的聯(lián)系建立起來，以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的質(zhì)量控制能力。而隨著3D打印的應(yīng)用面獲得更廣泛的推廣，成本將隨之下降。

圖片來源：GKN

     GKN將這些具有詳細(xì)特征表述的粉末稱為先進(jìn)的數(shù)字粉末，因?yàn)椴豢赡苡?00％可重復(fù)的材料生產(chǎn)，從材料的物理和化學(xué)特征來看，這是不可能的。目前，在位于Cinnaminson（NJ）的世界級研發(fā)和制造中心，GKN通過其粉末研究實(shí)驗(yàn)室，對粉末進(jìn)行金相組織分析，對粉末形態(tài)進(jìn)行表征。通過這些關(guān)于粉末的信息，GKN可以建立材料的數(shù)字雙胞胎。通過與加工流程的數(shù)據(jù)相結(jié)合，形成對粉末與加工的相關(guān)性研究。

    就在不久前，由英國劍橋的一家人工智能公司Intellegens開發(fā)的一種新的機(jī)器學(xué)習(xí)算法已被用于設(shè)計(jì)一種新的用于金屬增材制造的鎳基合金，減少了合金開發(fā)15年的努力時間。

    可以說在我們當(dāng)前的數(shù)字時代，機(jī)會以不斷增長的速度出現(xiàn)并成熟。未來，或許我們將不再談如何將制造數(shù)字化，因?yàn)槟菚r候制造從材料到成品就是數(shù)字化的。反觀國內(nèi)的金屬粉末制造商，要在3D打印領(lǐng)域獲得長足的發(fā)展，在產(chǎn)品層面可以將粉末床選區(qū)金屬熔化3D打印與粘結(jié)劑噴射金屬3D打印這兩個技術(shù)所對應(yīng)的金屬粉末作為兩個不同的產(chǎn)品線來對待。而在技術(shù)層面，除了需要有核心的制粉技術(shù)，還需要具備數(shù)字表征的能力，并且將材料的數(shù)字化融入到工藝的數(shù)字化之中。