雖然去年增材制造(AM)行業(yè)的財務(wù)狀況報告并不樂觀,但我們正在見證的其實是一個新興行業(yè)的誕生,而非消亡。特別是增材建造(AC)這一3D打印的細分領(lǐng)域,正逐漸嶄露頭角。
近年來,眾多AC公司如雨后春筍般涌現(xiàn),標(biāo)志著該行業(yè)的逐漸成熟。然而,3D打印建造領(lǐng)域仍然處于探索階段。
關(guān)于如何擴大AC規(guī)模,該領(lǐng)域的資深從業(yè)者美國陸軍工程兵團(U.S. Army Corps of Engineers)工程研究與發(fā)展中心(ERDC)的AC組合經(jīng)理Megan Kreiger認為,隨著AC領(lǐng)域逐漸受到關(guān)注,接下來的關(guān)鍵是制定必要的標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量控制措施,以推動3D打印從新奇事物轉(zhuǎn)變?yōu)閺姶蟮募夹g(shù)解決方案。她強調(diào),要實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變,需要堅實的數(shù)據(jù)來支持成本節(jié)約和效率提升的聲明,超越原型階段,實現(xiàn)廣泛應(yīng)用。這包括實際性能數(shù)據(jù)、材料科學(xué)研究以及制定規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),以確保3D打印結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完整性和長期可行性。
“制定規(guī)范不僅是為了規(guī)范本身,更是為了為行業(yè)提供健全的測試和實踐,從而推動行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化。這些標(biāo)準(zhǔn)將使我們更加確信我們所建造的結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上是健全的。目前,全球缺乏這樣的倡議,我們需要解決這個問題,以滿足更廣泛社區(qū)的需求。”Kreiger說。
目前,行業(yè)已經(jīng)取得了一定的進展。例如,發(fā)布了由ERDC-CERL專業(yè)知識開發(fā)的統(tǒng)一設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)(UFC)關(guān)于增材建造混凝土,以建立一個框架,通過驗證測試允許創(chuàng)新。此外,還制定了ASTM/ISO標(biāo)準(zhǔn)(ISO ASTM 52939:2022),為增材建造的更正式的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和指南奠定了基礎(chǔ)。ERDC-CERL還與NIST(增材建造:標(biāo)準(zhǔn)化之路)進行了研討會,以制定這些規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和指南的發(fā)展戰(zhàn)略。這些研討會鼓勵開放的通信,并將研究社區(qū)在關(guān)鍵主題、標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先事項和下一步行動上進行對齊,以確保數(shù)據(jù)可以比較而不是孤立的。
此外,還突顯了“數(shù)據(jù)不足”的問題。在123論壇上,強調(diào)了3D打印應(yīng)該被編碼化,并在ACI關(guān)于增材建造混凝土的結(jié)構(gòu)性能會議上進行了討論。這個研討會促成了ASTM、ACI和ICC等實體之間的跨組織合作。這反過來又強調(diào)了ASTM在新指南方面的工作,如ACI ITG-12《增材建造墻體建造規(guī)范》,ICC 1150《3D自動化建造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3D混凝土墻體》,以及在NIST下啟動的增材建造擠出(ACE)聯(lián)盟。
在ERDC、ERCWERX和陸軍物資司令部主辦的增材建造:國防部采納之路研討會上,來自聯(lián)合部隊的各利益相關(guān)者為促進對增材建造的基本理解做出了貢獻,討論了機會和限制,并啟動了將增材建造技術(shù)整合到國防部的路線圖的制定。同時,ERDC與美國陸軍物資司令部最近在布利斯堡的美國陸軍基地共同舉辦了增材建造:國防部采納之路研討會。在這次活動中,國防部(DoD)和軍事建設(shè)(MilCon)利益相關(guān)者聯(lián)合部隊為促進對增材建造的基本理解做出了貢獻,討論了機會和限制,并啟動了將增材建造技術(shù)整合到MilCon和DoD建設(shè)過程中的路線圖的制定。由ERDC在ERDCWERX技術(shù)挑戰(zhàn)(增材建造:國防部采納之路解決方案)中篩選的行業(yè)代表,針對增材建造的最新項目,解決了實際數(shù)據(jù)驅(qū)動的指標(biāo)和能力。
然而,行業(yè)仍然面臨一些主要障礙,包括對打印結(jié)構(gòu)和技術(shù)的性能和行為的未經(jīng)證實的假設(shè)的依賴。例如,由于已知的最古老的打印結(jié)構(gòu)——2014年Andrey Rudenko在明尼蘇達州建造的一座城堡——作為唯一的長期數(shù)據(jù)點,打印結(jié)構(gòu)的耐久性在很大程度上是未知的。為了彌合測試和數(shù)據(jù)驗證之間的差距,Kreiger建議加強學(xué)術(shù)機構(gòu)、私營部門和政府之間的合作。她認為,學(xué)術(shù)界可以提供嚴(yán)格的測試和數(shù)據(jù),但對全尺寸機器的訪問有限;私營部門可以執(zhí)行實際的打印過程并從測試數(shù)據(jù)中受益;而政府可以保持第三方中立,以確保發(fā)展是無偏見的,并造福公眾。
隨著公共實體以前所未有的水平資助先進制造,AC行業(yè)開始嶄露頭角。理想情況下,這將推動整個3D打印領(lǐng)域的發(fā)展,而AC在基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟適用房、國防應(yīng)用和人道主義援助/災(zāi)難救援方面特別有潛力。與此同時,商業(yè)實體的參與也在以對整個行業(yè)有益的方式推動著AC行業(yè)的發(fā)展。
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