3D打印從模型的建模，到生產(chǎn)工藝、加工參數(shù)、仿真、材料性能、產(chǎn)品質(zhì)量、供應鏈可以說產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)。

僅僅是金屬3D打印過程中就有50多個變量相互發(fā)生作用，感謝這些剪不斷理還亂的大數(shù)據(jù)，為3D打印帶來困惑的同時也帶來了機遇。

本期，3D科學谷與谷友一起來感受如何理性看到大數(shù)據(jù)為3D打印帶來的機會？究竟大數(shù)據(jù)在3D打印領域是工具還是亦可以成為一種商業(yè)模式？

數(shù)據(jù)實現(xiàn)定制生產(chǎn)

3D打印的效率和靈活性使得生產(chǎn)訂單的產(chǎn)生方式發(fā)生方向性的改變。以前是公司需要預測生產(chǎn)什么，生產(chǎn)多少量，然后進行生產(chǎn)，經(jīng)常會出現(xiàn)產(chǎn)能過剩或者不足的現(xiàn)象。而3D打印可以實現(xiàn)安需生產(chǎn)，拿到定制化訂單，快速生產(chǎn)，零庫存，快速發(fā)貨。

數(shù)據(jù)流在這其中發(fā)揮了什么作用呢？就拿醫(yī)用鞋墊的生產(chǎn)來說，醫(yī)生使用三維掃描獲取用戶腳部數(shù)據(jù)，然后將掃描數(shù)據(jù)提供給設計師。設計師根據(jù)掃描數(shù)據(jù)進行建模以及設計優(yōu)化，讓用戶腳部數(shù)據(jù)與鞋墊足夠擬合。設計數(shù)據(jù)提交給3D打印機將鞋墊打印出來。3D打印機的地點則非常靈活，既可以是制造商的3D打印機，也可以是醫(yī)院的3D打印機，甚至可以是用戶附近的3D打印機。

3D科學谷認為3D打印的技術特點帶來了供應鏈的變化，供應鏈的變化帶來了數(shù)據(jù)流的變化，而數(shù)據(jù)流的變化進一步增強了3D打印在應用端的滲透能力。

另外，CAD建模與產(chǎn)品是對應的，這些文件是巨大的、復雜的，這必然意味著他們需要更多的服務器存儲空間，嚴格的安全性和敏銳的歸檔方法。圍繞著這其中的需求，3D科學谷認為還將誕生出大數(shù)據(jù)＋3D打印更多的商業(yè)模式。而在這方面，以America Makes引領的美國增材制造行業(yè)已經(jīng)在進行積極的布局。

America Makes的大數(shù)據(jù)布局包括為其成員提供了一個新的資源，將每個成員單位的能力通過數(shù)據(jù)關鍵詞記錄形成“能力數(shù)據(jù)庫”，該數(shù)據(jù)庫只有注冊會員才能夠查詢和使用。通過這個數(shù)據(jù)庫，Amercia Makes的會員能夠更便利的找到自己的合作伙伴，最大限度的利用資源和知識，全面提升增材制造技術的應用和發(fā)展。

America Makes的數(shù)據(jù)庫還與半開放型的Senvol數(shù)據(jù)庫對接，以增強其用戶從上游供應商搜索到加工過程決策的無縫銜接需求。Senvol數(shù)據(jù)庫，就像是一個增材制造行業(yè)的Google, 包含了工業(yè)增材制造設備和材料的數(shù)據(jù)。用戶可以在上面根據(jù)自己的需求搜索與之相關的信息。其強大的專有算法可以幫助生產(chǎn)者確定哪些部分使用增材制造（AM）會比傳統(tǒng)工藝更加有效。這個算法分析了整個供應鏈，并考慮了諸如庫存、停機時間和運輸?shù)雀黜椧蛩亍?/p>

數(shù)據(jù)源質(zhì)量保證

通用電氣航空公司將在2020年通過3D打印生產(chǎn)10萬個噴油嘴引擎組件，3D打印在生產(chǎn)噴油嘴方面的速度更快、效率更高，但也需要更先進的質(zhì)量控制。無數(shù)的因素會影響最終產(chǎn)品的結(jié)果，包括溫度、取向、變形、收縮、膨脹、結(jié)構完整性等。

為了增強對增材制造過程中各個變量之間發(fā)生的相互影響，美國國防部先進研究項目局（DARPA）的Open Manufacturing開放制造計劃旨在通過數(shù)據(jù)來了解制造。DARPA指出，為了使3D打印成為復雜軍工部件——比如飛機機翼——制造的主流技術，就需要對“基于不同屬性和性能材料的各種制造方法所產(chǎn)生的細微差別”有深入的了解。由于無法對3D打印出來的每一個部件都進行測試，目前能做的是對某一個特定的生產(chǎn)批次中的極少數(shù)產(chǎn)品進行測試，然后由抽樣測試的產(chǎn)品質(zhì)量代表整個生產(chǎn)批次的質(zhì)量。這就是為什么DARPA的開放式制造項目對于增材制造的未來如此重要的原因：因為對于技術和材料的透徹了解能夠幫助公司節(jié)省大量的時間和金錢。

3D科學谷認為除了像美國國防部的開放制造計劃這樣采集眾多的加工數(shù)據(jù)來實現(xiàn)對增材制造的理解，過程中的監(jiān)控手段必不可少，在金屬熔融的過程中有超過50種不同的因素在發(fā)揮著作用，粉末的尺寸和形狀公差、熔融層中的空隙、最終部件的高殘余應力，以及對材料性能——包括硬度和強度等各種變量相互關系的研究不足導致了3D打印工藝難以量化控制。金屬粉末熔化不當導致零件的內(nèi)部缺陷，即使現(xiàn)有的技術難以控制金屬熔化的過程，即時的監(jiān)測必不可少。3D科學谷了解到Sigma Labs軟件的主要工作原理是將模型切片作為微觀層面的設置跟加工過程做匹配，從模型切片創(chuàng)建與質(zhì)量的相關性，這種前瞻性的過程控制被稱為過程質(zhì)量保證，是西格瑪實驗室獨特的（iPQA?）技術。這樣可以提高生產(chǎn)效率，并實現(xiàn)制造業(yè)務精益戰(zhàn)略。

當然僅僅通過Sigma Labs實現(xiàn)過程中監(jiān)測與控制是不夠的，3D科學谷看到國際上尤其是仿真軟件正在為過程前的建模優(yōu)化與加工參數(shù)設置而發(fā)力。通過仿真對材料屬性在增材制造過程中發(fā)揮的作用，減少昂貴材料的浪費，以及避免試驗不通過的材料情況發(fā)生，在這方面，仿真軟件的設計是個大數(shù)據(jù)的活。仿真軟件需要與機器制造商合作，以獲得設備的物理參數(shù)權利；需要與材料供應商合作，以保證材料科學指標是正確的；需要與測試專家合作，以確保正在測試的零件是正確的；需要和與用戶合作，以確保得到更多的預測結(jié)果與實際效果之間匹配的權利。根據(jù)所有的材料、設備和產(chǎn)品的關鍵信息，預測如何改變材料，機器和建模。這些數(shù)據(jù)的獲得與反饋將形成一套對增材制造的閉環(huán)控制體系，而無疑大數(shù)據(jù)在其中發(fā)揮了重要的作用。

其他

另一個層面，3D打印與大數(shù)據(jù)“手拉手”的還涉及到數(shù)據(jù)可視化領域。3D科學谷看到作為全球數(shù)據(jù)大爆炸的時代，所有行業(yè)的公司都正在尋找創(chuàng)新的方式，使他們的數(shù)據(jù)更有價值和意義。麻省理工學院的兩名研究人員證明了3D打印的實用程序作為一種數(shù)據(jù)可視化工具，他們制作了一個三維比例模型的麻省理工學院的校園，并使用彩色燈光通過投影機顯示學校的各種數(shù)據(jù)，如建筑高度。該模型的優(yōu)點是它提供了一個固定的框架，用于顯示變量的數(shù)據(jù)輸入。

而在硬件方面，3D打印也進一步推動了大數(shù)據(jù)存儲技術的提升。3D打印存儲驅(qū)動器、服務器組件、電路板和其他技術。從理論上說，這些通過3D打印的驅(qū)動器又可以承載大數(shù)據(jù)。