現(xiàn)如今，有越來(lái)越多的人相信增材制造（AM）在未來(lái)生產(chǎn)中將發(fā)揮重要作用。因此，業(yè)界一直在探索簡(jiǎn)化增材制造的流程，并努力將增材制造無(wú)縫集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中，以及推動(dòng)增材制造的突破性創(chuàng)新。

　　然而一個(gè)基本問(wèn)題是，為什么增材制造應(yīng)成為未來(lái)制造業(yè)不可或缺的一部分？在本文，我們將探討不斷進(jìn)步的技術(shù)與不斷發(fā)展的人類需求之間的內(nèi)在關(guān)系，同時(shí)研究工業(yè)4.0 背景下3D 打印技術(shù)的崛起。

　　人類需求與工業(yè)轉(zhuǎn)型：共生演進(jìn)

　　第四次工業(yè)革命的到來(lái)代表的不僅僅是一次技術(shù)變革，它還反映了技術(shù)創(chuàng)新為滿足人類日益增長(zhǎng)的需求而不斷演變的過(guò)程。技術(shù)與人類需求之間的這種動(dòng)態(tài)互動(dòng)遠(yuǎn)非首次出現(xiàn)，它在過(guò)去的歷史中反復(fù)出現(xiàn)。

　　為了更好地理解人類需求的發(fā)展，我們可以參考馬斯洛的需求層次理論，這一心理學(xué)理論將這些需求從最基本的需求到最高級(jí)的需求進(jìn)行了分類。Minwha Lee等人（2018年）的研究進(jìn)一步闡述了不斷發(fā)展的人類需求與新技術(shù)出現(xiàn)之間的關(guān)系，從而導(dǎo)致了隨后的工業(yè)革命。

　　馬斯洛框架從食物、水和住所等基本生理需求開(kāi)始，進(jìn)而發(fā)展到安全、愛(ài)和歸屬感以及自尊，最終達(dá)到自我實(shí)現(xiàn)的頂峰。當(dāng)人類需求的每一個(gè)層次都得到滿足時(shí)，個(gè)人就會(huì)進(jìn)入下一個(gè)層次，從而促進(jìn)了旨在滿足這些不斷發(fā)展需求的新技術(shù)的開(kāi)發(fā)。

　　隨著時(shí)間的推移，人們關(guān)注的焦點(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，我們注意到人們?cè)絹?lái)越重視滿足自尊需求和促進(jìn)自我實(shí)現(xiàn)，這在很大程度上是以個(gè)人或以“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(duì)應(yīng)，具體如下：

　　● 生理和安全需求：生存與所有權(quán)

　　第一次和第二次工業(yè)革命：這些階段的主要驅(qū)動(dòng)力是解決生存、所有權(quán)以及食物和住所等基本必需品的需求。這些革命的成功在全社會(huì)推廣了技術(shù)創(chuàng)新，減少了工時(shí)，提高了工資，從而為滿足更高層次的需求奠定了基礎(chǔ)。

　　● 社會(huì)需求：連接與溝通

　　第三次工業(yè)革命：這個(gè)時(shí)代由計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化和社交網(wǎng)站（SNS）的興起所定義，它將人們連接到全球各地，培養(yǎng)了社區(qū)意識(shí)并為物理世界和網(wǎng)絡(luò)世界的融合奠定了基礎(chǔ)。

　　● 自尊需求：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）：在自我表現(xiàn)、地位以及人類創(chuàng)造和創(chuàng)新欲望的驅(qū)動(dòng)下，這一階段以顛覆性創(chuàng)新為標(biāo)志。向工業(yè)4.0 的過(guò)渡，代表了通過(guò)進(jìn)一步滿足人類欲望來(lái)創(chuàng)造新價(jià)值和財(cái)富的嘗試。隨著傳統(tǒng)制造業(yè)在這一新的工業(yè)轉(zhuǎn)型中面臨挑戰(zhàn)，機(jī)器人技術(shù)和3D 打印技術(shù)逐漸受到重視。

　　當(dāng)前的轉(zhuǎn)型催生了一個(gè)“數(shù)字孿生”社會(huì)。在這個(gè)社會(huì)中，物理領(lǐng)域的方方面面都通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、人工智能和其他數(shù)據(jù)收集方法與網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)方相連。這為“智能”物理社會(huì)奠定了基礎(chǔ)，人工智能可以對(duì)物理社會(huì)進(jìn)行微調(diào)，從而為未來(lái)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日益增長(zhǎng)，3D 打印技術(shù)成為了中心舞臺(tái)。在工業(yè)4.0 的框架中，3D 打印是一個(gè)關(guān)鍵的物理促進(jìn)因素，與人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的個(gè)性化、靈活性和創(chuàng)新需求相契合。因此，增材制造囊括了第四次工業(yè)革命的無(wú)限潛力，是人類愿望與有形世界技術(shù)可能性之間的橋梁。

　　增材制造滿足的需求：個(gè)性化、創(chuàng)造力及其他

　　傳統(tǒng)制造工藝盡管堅(jiān)固耐用，但面臨著各種挑戰(zhàn)，如缺乏靈活性、浪費(fèi)、僵化的設(shè)計(jì)限制和冗長(zhǎng)的生產(chǎn)周期。這些因素不僅導(dǎo)致成本上升，還削弱了創(chuàng)新、美學(xué)和滿足個(gè)性化需求的能力。

　　3D 打印技術(shù)是一種革命性的解決方案，它正在改變制造業(yè)的格局。與依賴模具和切割工具的傳統(tǒng)方法不同，增材制造可根據(jù)數(shù)字設(shè)計(jì)逐層構(gòu)建物體，促進(jìn)按需生產(chǎn)和復(fù)雜幾何形狀的制造。以下是增材制造可以滿足的人類需求：

　　1. 個(gè)性化需求：增材制造的方法可實(shí)現(xiàn)無(wú)與倫比的定制，滿足個(gè)人喜好和要求。從時(shí)裝到汽車，增材制造讓消費(fèi)者成為創(chuàng)造者，使產(chǎn)品符合個(gè)人身份。

　　2. 自尊和自重：增材制造通過(guò)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)意平臺(tái)，讓人們看到自己的想法具體化，從而增強(qiáng)自尊和自重。

　　3.創(chuàng)造力、知識(shí)和創(chuàng)新：增材制造加快了創(chuàng)新的實(shí)施，為設(shè)計(jì)師和工程師提供了探索和學(xué)習(xí)的自由。它是知識(shí)、理解、性能、美感和藝術(shù)表現(xiàn)的催化劑。

　　4. 可持續(xù)性和效率：大幅減少浪費(fèi)，加快生產(chǎn)進(jìn)度，增材制造不僅僅是一種替代方案，更是創(chuàng)新和效率新紀(jì)元的加速器，與工業(yè)4.0 的原則完美契合。

　　增材制造超越了傳統(tǒng)制造業(yè)的局限，與人類日益增長(zhǎng)的自我創(chuàng)造、個(gè)性化和自我實(shí)現(xiàn)的欲望產(chǎn)生了共鳴，因此它不僅僅是一項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步，而且象征著第四次工業(yè)革命的無(wú)限可能。

　　3D 打印在數(shù)字制造中的未來(lái)

　　未來(lái)，增材制造有望在硬件、材料和軟件等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新，同時(shí)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大背景下也是如此。

　　● 以數(shù)據(jù)為中心的技術(shù)：

　　物聯(lián)網(wǎng)和連接性：隨著各行業(yè)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型流程傾斜，增材制造系統(tǒng)將越來(lái)越多地通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)得到增強(qiáng)。這種融合將實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)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)的制造：未來(lái)的增材制造將在很大程度上依賴大數(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)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化。

　　● 數(shù)字世界與物理世界的融合：

　　數(shù)字孿生與仿真：下一個(gè)十年，數(shù)字孿生將全面應(yīng)用于模擬仿真，使實(shí)時(shí)模擬成為常態(tài)而非例外。這將徹底改變產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。

　　網(wǎng)絡(luò)- 物理系統(tǒng)：未來(lái)的增材制造將無(wú)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)的重要組成部分。

　　● 自動(dòng)化與智能：

　　人工智能與自動(dòng)化：人工智能的作用正在從自動(dòng)設(shè)計(jì)和流程優(yōu)化發(fā)展到預(yù)測(cè)分析和自適應(yīng)質(zhì)量控制。讓技術(shù)更易于使用，才能真正釋放增材制造的市場(chǎng)潛力。

　　● 數(shù)據(jù)安全：

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

　　在此關(guān)頭，一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題隨之而來(lái)：工業(yè)4.0 是增材制造的機(jī)遇，還是增材制造是工業(yè)4.0的機(jī)遇？這個(gè)問(wèn)題探究了增材制造與工業(yè)4.0 之間的共生關(guān)系，表明兩者可以相互促進(jìn)。

　　結(jié)論

　　3D 打印不僅僅是另一種生產(chǎn)方法，它還是當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域的變革催化劑。由于增材制造與推動(dòng)當(dāng)今數(shù)字化轉(zhuǎn)型的指數(shù)級(jí)數(shù)字技術(shù)緊密結(jié)合，從而迎合了人類不斷發(fā)展的需求，因此增材制造的影響被放大了。增材制造不僅僅是一種工具，它還是工業(yè)4.0架構(gòu)發(fā)展的基石。

關(guān)注讀覽天下微信， 100萬(wàn)篇深度好文， 等你來(lái)看……