為什么選擇 3D 打印？——人類需求與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型

導(dǎo)讀：眾所周知，增材制造技術(shù)發(fā)展的越來越迅速，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)中，那么為什么增材制造會(huì)成為未來制造業(yè)不可或缺的一部分？別著急，南極熊將在下文中探討先進(jìn)技術(shù)與不斷變化的人類需求之間的內(nèi)在關(guān)系，同時(shí)探究工業(yè) 4.0背景下3D打印的興起。



人類需求與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型：共生進(jìn)化
第四次工業(yè)革命的到來代表著一種新的技術(shù)變革，反映了技術(shù)創(chuàng)新為滿足人類不斷增長的需求而不斷發(fā)展的情況。技術(shù)與人類需求之間的動(dòng)態(tài)相互作用并不是什么新鮮事，并且在整個(gè)歷史中反復(fù)出現(xiàn)。為了更好地理解人類需求的進(jìn)展，人們可以求助于馬斯洛的需求層次結(jié)構(gòu)，這是一種心理學(xué)理論，將這些需求從最基本的到最高級的進(jìn)行分類。Minwha Lee 等人的一項(xiàng)研究（2018）進(jìn)一步闡述了這些不斷變化的人類需求與新技術(shù)的出現(xiàn)之間的關(guān)系，從而導(dǎo)致了隨后的工業(yè)革命。

馬斯洛的框架從食物、水和住所等基本生理需求開始，然后發(fā)展到安全、愛、歸屬感和尊重，最終達(dá)到自我實(shí)現(xiàn)。當(dāng)人類的各個(gè)層次的需求得到滿足時(shí)，個(gè)人就會(huì)進(jìn)步到下一個(gè)層次，從而促進(jìn)旨在滿足這些不斷變化的需求的新技術(shù)的發(fā)展。隨著時(shí)間的推移，重點(diǎn)已經(jīng)從滿足基本的物質(zhì)需求轉(zhuǎn)向豐富的社會(huì)聯(lián)系。目前，我們觀察到人們越來越重視滿足尊重需求和促進(jìn)自我實(shí)現(xiàn)，這在很大程度上以個(gè)人或“我”為中心。

歷史上的每一次工業(yè)革命都與這些不斷變化的需求相對應(yīng)，如下所示：



1. 生理和安全需求：生存和所有權(quán)
第一次和第二次工業(yè)革命：這些階段主要是由解決生存、所有權(quán)以及食物和住房等基本必需品的需求驅(qū)動(dòng)的。這些革命的成功將技術(shù)創(chuàng)新傳播到整個(gè)社會(huì)，減少了工作時(shí)間并提高了工資，從而為更高層次的需求奠定了基礎(chǔ)。

2.社交需求：聯(lián)系和溝通
第三次工業(yè)革命：以計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化和社交網(wǎng)站 (SNS) 的興起為標(biāo)志，這個(gè)時(shí)代將全球人民聯(lián)系在一起，培養(yǎng)社區(qū)意識，并為物理世界和網(wǎng)絡(luò)世界的融合奠定基礎(chǔ)。

3.尊重需求：自我表達(dá)、創(chuàng)造和創(chuàng)新
第四次工業(yè)革命（工業(yè)4.0）：在自我表達(dá)、地位以及人類對創(chuàng)造和創(chuàng)新的渴望的驅(qū)動(dòng)下，這一階段的特點(diǎn)是顛覆性創(chuàng)新。向工業(yè)4.0的過渡代表著通過進(jìn)一步滿足人類愿望來創(chuàng)造新價(jià)值和財(cái)富的嘗試。隨著傳統(tǒng)制造業(yè)在新的工業(yè)轉(zhuǎn)型中面臨挑戰(zhàn)，機(jī)器人和 3D 打印受到關(guān)注。

當(dāng)前的轉(zhuǎn)變催生了“數(shù)字孿生”社會(huì)，其中物理領(lǐng)域的各個(gè)方面都通過物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、人工智能和其他數(shù)據(jù)收集方法與其網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)部分相連。這為“智能”物理社會(huì)奠定了基礎(chǔ)，通過人工智能進(jìn)行微調(diào)，為未來的進(jìn)步鋪平道路。

隨著人類需求的不斷發(fā)展，物理世界和網(wǎng)絡(luò)世界之間的融合需求不斷增長，3D 打印占據(jù)了中心舞臺。它作為工業(yè) 4.0 框架中的關(guān)鍵物理推動(dòng)者，完美地滿足了我們對個(gè)性化、靈活性和創(chuàng)新日益增長的需求。在此過程中，增材制造體現(xiàn)了第四次工業(yè)革命的無限潛力，成為人類愿望與有形世界中技術(shù)可能性之間的橋梁。

AM 滿足的需求：個(gè)性化、創(chuàng)造力及其他



傳統(tǒng)的制造工藝盡管堅(jiān)固耐用，但常常面臨諸如不靈活性、浪費(fèi)、嚴(yán)格的設(shè)計(jì)限制和漫長的生產(chǎn)周期等挑戰(zhàn)。這些因素不僅會(huì)增加成本，還會(huì)削弱創(chuàng)新、美觀和滿足個(gè)性化需求的能力。

3D 打印是一種正在改變制造格局的革命性解決方案。與依賴模具和切削工具的傳統(tǒng)方法不同，增材制造通過數(shù)字設(shè)計(jì)逐層構(gòu)造物體，促進(jìn)按需生產(chǎn)和復(fù)雜的幾何形狀。以下是增材制造需要滿足的人類需求：

●個(gè)性化需求：AM 的方法可實(shí)現(xiàn)無與倫比的定制，滿足個(gè)人喜好和要求。從時(shí)尚到汽車，增材制造正在使消費(fèi)者成為創(chuàng)造者，使產(chǎn)品與個(gè)人身份保持一致。

●自我表達(dá)：AM 通過設(shè)計(jì)、藝術(shù)和創(chuàng)新促進(jìn)自我表達(dá)。3D打印是一個(gè)創(chuàng)造力的平臺，讓人們看到自己的想法變成現(xiàn)實(shí)。

●創(chuàng)造力、知識和創(chuàng)新：增材制造加速創(chuàng)新的實(shí)施，賦予設(shè)計(jì)師和工程師探索和學(xué)習(xí)的自由。它是知識、理解、表演、美和藝術(shù)表達(dá)的催化劑。

●可持續(xù)性和效率：增材制造不僅是一種替代方案，而且能夠大幅減少浪費(fèi)并加快生產(chǎn)周期。它是創(chuàng)新和效率新時(shí)代的加速器，完美契合工業(yè) 4.0 的原則。

通過超越傳統(tǒng)制造的局限性，滿足人類不斷增長的自我創(chuàng)造、個(gè)性化和自我實(shí)現(xiàn)的愿望，增材制造不僅僅是一項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步，更是一項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步。它象征著第四次工業(yè)革命的無限可能性。

3D 打印在數(shù)字化制造中的未來



增材制造的未來充滿希望，包括硬件、材料和軟件等領(lǐng)域的創(chuàng)新，以及更大的數(shù)字化轉(zhuǎn)型領(lǐng)域。

1. 以數(shù)據(jù)為中心的技術(shù)：
物聯(lián)網(wǎng)和連接：隨著各行業(yè)傾向于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的流程，增材制造系統(tǒng)將越來越多地得到物聯(lián)網(wǎng)的增強(qiáng)。這種融合將實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時(shí)適應(yīng)性。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)制造：未來增材制造將嚴(yán)重依賴大數(shù)據(jù)和分析進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化，使企業(yè)能夠動(dòng)態(tài)響應(yīng)市場變化。

2. 數(shù)字世界和物理世界的融合：
數(shù)字孿生和仿真：未來十年將看到數(shù)字孿生在增材制造中的全面集成，使實(shí)時(shí)仿真成為常態(tài)而不是例外。這將徹底改變產(chǎn)品開發(fā)周期。

信息物理系統(tǒng)：未來增材制造將無縫集成數(shù)字世界和物理世界，從而成為工業(yè) 4.0 生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。

3、自動(dòng)化、智能化：
人工智能和自動(dòng)化：人工智能的作用正在從自動(dòng)化設(shè)計(jì)和流程優(yōu)化演變?yōu)榻Y(jié)合預(yù)測分析和自適應(yīng)質(zhì)量控制。增材制造的真正市場潛力將通過使技術(shù)更易于使用來釋放。

4. 數(shù)據(jù)安全：
區(qū)塊鏈和完整性：隨著數(shù)字威脅的升級，區(qū)塊鏈將成為增材制造不可或缺的一部分，確保數(shù)據(jù)完整性并為整個(gè)制造生命周期提供防篡改記錄。

結(jié)論
3D打印不僅僅是另一種生產(chǎn)方法，也是我們當(dāng)前工業(yè)格局中的變革催化劑。增材制造的影響被放大，因?yàn)樗�與推動(dòng)當(dāng)今數(shù)字化轉(zhuǎn)型的數(shù)字技術(shù)緊密結(jié)合，能夠滿足不斷變化的人類需求。增材制造不僅僅是一種工具，它還是工業(yè) 4.0 不斷發(fā)展的架構(gòu)中的基石。