3D 列印將徹底改變歐洲製造業，生產從玩具、汽車到風力渦輪機和衛星等各種複雜的多層組件。

如果是 3D印刷兌現其承諾，它將從根本上改變事物的製造方式。它也可能成為每個人最好的朋友。試想一下，如果您家裡有任何損壞的零件，您只需使用家用印表機製作新零件即可。

由於歐盟資助的研究團隊的進步，現在可以使用不同的材料和形狀來列印摩托車、汽車、飛機甚至衛星的先進零件，同時產生更少的廢物。甚至可以嵌入可以充當感測器的電導體或光纖。

多層製造

這是因為 3D 列印可以允許逐層創建零件，從而更容易在單一製程中將金屬、塑膠、陶瓷甚至光纖等無縫組合在一起，形成一個零件。這使得公司能夠準確地使用所需的材料來製造更聰明的零件，從而將浪費減少到最低限度。

奧地利理工學院的研究工程師魯道夫·格拉丁格（Rudolf Gradinger）是幫助推動這些發展的研究人員之一。他領導了一項為期三年的多國研究計劃，名為多重樂趣該公司獲得了歐盟的資助，以突破 3D 多材料製造的界限。

MULTI-FUN 團隊合作了三年半，直至 2023 年 12 月，成員包括來自歐洲各地（奧地利、比利時、德國、波蘭、葡萄牙、西班牙、瑞士、英國）的研究人員和工業合作夥伴。他們的重點是開發可供市場使用的創新先進材料。九家中小企業的參與在幫助加速市場吸收方面發揮了關鍵作用。

Gradinger 重點介紹了包含光纖的飛機部件的範例。研究人員使用鋁並嵌入光纖逐層來建造該部件。這賦予了它「不可能的超能力」。

「你手臂上的神經意味著你可以感覺到你的手臂何時扭曲，」格雷丁格說。“這些光纖就像神經一樣，可以感知零件何時過度彎曲或損壞。”

改進功能也是德國汽車公司 EDAG 的設計工程師 Richard Kordass 的目標，他也是研究團隊的合作夥伴之一。他們開發了印刷有銅線和內置陶瓷絕緣體的摩托車車把。

「唯一可能的方法是積層製造，」科達斯強調。

所取得的進展如此之大，以至於比利時歐洲焊接聯合會的麗塔·戈麥斯·博拉（Rita Gomes Bola）也參與了MULTI-FUN 的工作，她認為最新的進步從根本上改變了設計工程師的工作方式。

「我們現在可以重新思考如何以製造商從未夢想過的方式設計零件，」她說。

瞄準月亮

3D 列印的可能性延伸到了為汽車製造高性能零件航太工業。研究人員為太空衛星上使用的馬達製造了一種特殊的外殼。其鋼製車身結合了銅高速公路，顯著改善了電力驅動器的熱管理。

Gradinger 表示：「我們將傳熱速率提高了一倍，因此電動馬達現在可以更快地運行，並且不會變得太熱。」他解釋說，溫度是導致金屬零件疲勞的部分原因。

損壞的零件可能會停止工作或需要維修，這在衛星繞地球運行時實際上是不可行的。這使得航太工業成為受益於 3D 列印進步的主要候選人。

目前歐盟佔22%的世界製造業產出，每年帶來製成品貿易順差 4,210 億歐元。這就是歐盟投資研究以進一步加強這一領域的原因。

積層製造被視為歐盟製造業未來的核心，並透過各種措施獲得支持，包括歐洲製造和未來工廠與工業界的夥伴關係。其目的是提高歐洲企業在航空航太、汽車生產和醫療保健等領域的工業競爭力。

當 3D 列印首次引入製造業時，它主要用於創建原型。然而現在，它已經發展成為製造過程的關鍵部分，使其更快、更有效率。

「我們已經從快速原型製作轉向快速製造，」科達斯說。

3D 列印零件已應用於航空航太和汽車產業，有助於降低燃料消耗。德國西門子已經開始 3D 列印燃氣渦輪機葉片，而空中巴士公司則在商用飛機上使用列印零件以減輕重量和燃料。

傳播這個詞

儘管積層製造正迅速成為現代工業生產的一部分，但整個歐洲的先進程度並不相同。羅馬尼亞蒂米甚瓦拉理工大學負責研究的副校長 Liviu Marsavina 教授是歐洲研究團隊的一員，該團隊一直致力於在整個歐盟更廣泛地傳播 3D 列印技術。

材料強度和斷裂力學教授馬爾薩維納協調了一項由歐盟資助的倡議，名為西拉姆從 2019 年到 2023 年。

它將羅馬尼亞的研究人員與來自捷克布爾諾的捷克科學院（IPM）材料物理研究所、塞爾維亞貝爾格萊德大學、挪威科技大學和義大利帕爾馬大學的研究人員聯繫起來。其目標是在東歐創建增材製造的卓越中心。

學術交流幫助建立了一個在計畫結束後仍持續存在的網絡。

「我們現在擁有一個網絡，我們知道在哪裡可以解決不同類型的問題，」馬爾薩維納說。同時，羅馬尼亞、塞爾維亞和捷克的企業也更加意識到增材製造專家和設備就在家門口。

對 Marsavina 來說，3D 列印的快速發展可能會引發與安全相關的新問題。

「人們正在轉向使用 3D 列印不僅可以建造小型零件，還可以建造形狀更複雜的大型結構。需要更多地了解這些新結構的性能和可靠性，」他說。

研究團隊與對 3D 列印感興趣的學術夥伴和產業代表合作，透過實際研究解決這些問題。

馬薩維納預測，這項技術將傳播到許多其他行業，甚至家庭。

“有一天，我們可以在家裡擁有一台 3D 列印機，這樣損壞的部件就可以透過自己列印來更換。”