为什么选择 3D 打印？——人类需求与产业转型

导读：众所周知，增材制造技术发展的越来越迅速，已经广泛应用于各种行业中，那么为什么增材制造会成为未来制造业不可或缺的一部分？别着急，南极熊将在下文中探讨先进技术与不断变化的人类需求之间的内在关系，同时探究工业 4.0背景下3D打印的兴起。



人类需求与产业转型：共生进化
第四次工业革命的到来代表着一种新的技术变革，反映了技术创新为满足人类不断增长的需求而不断发展的情况。技术与人类需求之间的动态相互作用并不是什么新鲜事，并且在整个历史中反复出现。为了更好地理解人类需求的进展，人们可以求助于马斯洛的需求层次结构，这是一种心理学理论，将这些需求从最基本的到最高级的进行分类。Minwha Lee 等人的一项研究（2018）进一步阐述了这些不断变化的人类需求与新技术的出现之间的关系，从而导致了随后的工业革命。

马斯洛的框架从食物、水和住所等基本生理需求开始，然后发展到安全、爱、归属感和尊重，最终达到自我实现。当人类的各个层次的需求得到满足时，个人就会进步到下一个层次，从而促进旨在满足这些不断变化的需求的新技术的发展。随着时间的推移，重点已经从满足基本的物质需求转向丰富的社会联系。目前，我们观察到人们越来越重视满足尊重需求和促进自我实现，这在很大程度上以个人或“我”为中心。

历史上的每一次工业革命都与这些不断变化的需求相对应，如下所示：



1. 生理和安全需求：生存和所有权
第一次和第二次工业革命：这些阶段主要是由解决生存、所有权以及食物和住房等基本必需品的需求驱动的。这些革命的成功将技术创新传播到整个社会，减少了工作时间并提高了工资，从而为更高层次的需求奠定了基础。

2.社交需求：联系和沟通
第三次工业革命：以计算机、自动化和社交网站 (SNS) 的兴起为标志，这个时代将全球人民联系在一起，培养社区意识，并为物理世界和网络世界的融合奠定基础。

3.尊重需求：自我表达、创造和创新
第四次工业革命（工业4.0）：在自我表达、地位以及人类对创造和创新的渴望的驱动下，这一阶段的特点是颠覆性创新。向工业4.0的过渡代表着通过进一步满足人类愿望来创造新价值和财富的尝试。随着传统制造业在新的工业转型中面临挑战，机器人和 3D 打印受到关注。

当前的转变催生了“数字孪生”社会，其中物理领域的各个方面都通过物联网、传感器、人工智能和其他数据收集方法与其网络对应部分相连。这为“智能”物理社会奠定了基础，通过人工智能进行微调，为未来的进步铺平道路。

随着人类需求的不断发展，物理世界和网络世界之间的融合需求不断增长，3D 打印占据了中心舞台。它作为工业 4.0 框架中的关键物理推动者，完美地满足了我们对个性化、灵活性和创新日益增长的需求。在此过程中，增材制造体现了第四次工业革命的无限潜力，成为人类愿望与有形世界中技术可能性之间的桥梁。

AM 满足的需求：个性化、创造力及其他



传统的制造工艺尽管坚固耐用，但常常面临诸如不灵活性、浪费、严格的设计限制和漫长的生产周期等挑战。这些因素不仅会增加成本，还会削弱创新、美观和满足个性化需求的能力。

3D 打印是一种正在改变制造格局的革命性解决方案。与依赖模具和切削工具的传统方法不同，增材制造通过数字设计逐层构造物体，促进按需生产和复杂的几何形状。以下是增材制造需要满足的人类需求：

●个性化需求：AM 的方法可实现无与伦比的定制，满足个人喜好和要求。从时尚到汽车，增材制造正在使消费者成为创造者，使产品与个人身份保持一致。

●自我表达：AM 通过设计、艺术和创新促进自我表达。3D打印是一个创造力的平台，让人们看到自己的想法变成现实。

●创造力、知识和创新：增材制造加速创新的实施，赋予设计师和工程师探索和学习的自由。它是知识、理解、表演、美和艺术表达的催化剂。

●可持续性和效率：增材制造不仅是一种替代方案，而且能够大幅减少浪费并加快生产周期。它是创新和效率新时代的加速器，完美契合工业 4.0 的原则。

通过超越传统制造的局限性，满足人类不断增长的自我创造、个性化和自我实现的愿望，增材制造不仅仅是一项技术进步，更是一项技术进步。它象征着第四次工业革命的无限可能性。

3D 打印在数字化制造中的未来



增材制造的未来充满希望，包括硬件、材料和软件等领域的创新，以及更大的数字化转型领域。

1. 以数据为中心的技术：
物联网和连接：随着各行业倾向于数据驱动的流程，增材制造系统将越来越多地得到物联网的增强。这种融合将实现预测性维护、远程监控和实时适应性。

数据驱动制造：未来增材制造将严重依赖大数据和分析进行实时优化，使企业能够动态响应市场变化。

2. 数字世界和物理世界的融合：
数字孪生和仿真：未来十年将看到数字孪生在增材制造中的全面集成，使实时仿真成为常态而不是例外。这将彻底改变产品开发周期。

信息物理系统：未来增材制造将无缝集成数字世界和物理世界，从而成为工业 4.0 生态系统的关键组成部分。

3、自动化、智能化：
人工智能和自动化：人工智能的作用正在从自动化设计和流程优化演变为结合预测分析和自适应质量控制。增材制造的真正市场潜力将通过使技术更易于使用来释放。

4. 数据安全：
区块链和完整性：随着数字威胁的升级，区块链将成为增材制造不可或缺的一部分，确保数据完整性并为整个制造生命周期提供防篡改记录。

结论
3D打印不仅仅是另一种生产方法，也是我们当前工业格局中的变革催化剂。增材制造的影响被放大，因为它与推动当今数字化转型的数字技术紧密结合，能够满足不断变化的人类需求。增材制造不仅仅是一种工具，它还是工业 4.0 不断发展的架构中的基石。