三维打印, 博客

将物联网与 3D 打印技术相结合：智能制造的未来

11 月 30, 2024

了解物联网与 3D 打印的结合如何通过实时监控、预测性维护和大规模定制改变制造业。探索物联网 3D 打印在智能制造中提高效率、质量控制和安全性的优势。

将物联网与 3D 打印技术相结合，打造智能制造解决方案

文章首先介绍了增材制造与物联网（IoT）技术的融合。接下来，文章深入探讨了物联网与 3D 打印技术的融合，讨论了物联网与 3D 打印技术在快速成型制造中的发展，并详细介绍了在快速成型制造中使用的各种类型的物联网传感器。原型制作中的 3D 打印如热电偶、红外摄像机、运动传感器和成像传感器。

随后，重点转向物联网与 3D 打印过程监控。这一部分介绍了不同的传感器如何监控关键的打印参数，包括温度、振动和尺寸精度，以确保质量控制和流程优化。文章随后介绍了物联网数据收集和分析，介绍了如何利用预测分析、机器学习算法和统计方法收集、存储和分析传感器数据，以提高零件质量、优化参数和支持预防性维护。

在基于云的三维打印机集成中，讨论扩展到物联网如何通过云平台促进地理上分散的三维打印机的集成。接下来探讨了物联网支持的三维打印的智能生产，详细介绍了物联网与三维打印的集成如何优化生产效率、实现远程监控和支持预测性维护。它还涵盖了实时质量控制、材料管理和制造流程的全面提升。

定制和个性化 "部分说明了物联网与三维打印印刷如何实现大规模定制和个性化产品设计。安全考虑因素在《互联制造中的安全》中有所阐述，重点是与物联网连接的 3D 打印机相关的网络安全风险，以及保护数据和制造系统所需的措施，包括加密、访问控制和定期漏洞评估。

展望未来，文章探讨了物联网与 3D 打印集成的未来，讨论了预期的技术进步及其对制造业的潜在影响。文章强调了 5G 的作用、边缘计算结论部分总结了主要观点，并对该领域的持续发展进行了反思，强调了物联网和增材制造将如何彻底改变生产系统。

与 3D 打印技术的发展密不可分的是，更新、更创新的数字技术的整合甚至将有利于开发更好的生产方法。在被誉为工业革命下一件大事的各种技术进步中，三维打印技术和数字技术的融合将成为下一件大事。 3D 打印材料物联网和物联网物联网与 3D 打印技术是最具潜力的技术之一，可推动制造业发生翻天覆地的变化。

将 LoT 与 3D 打印技术相结合

当今世界的进步主要体现在三维打印在过去的几年里，物联网网络的发展证明了这一点。作为物联网设备的传感器可以很容易地直接安装在带有 3D 打印功能的 IIoT 上，以跟踪打印作业的不同参数和打印机的功能。一些典型的传感器包括数码相机、红外摄像机、热电偶和加速计。这些传感器可获取部件温度、机器运动和尺寸精度等变量的当前数据。然后，数据通过物联网网络以无线方式发送到该智能服装系统的下一阶段。

用于 3D 打印过程监控的物联网传感器

热电偶有助于跟踪熔池温度，检测影响层间粘合的冷却速度。红外热像仪可提供热图，分析温度均匀性。运动传感器可精确定位可能导致分辨率问题的振动。成像传感器通过计算机视觉帮助在线缺陷检测。这些传感器共同形成了一个反馈回路，以保证工艺质量。

物联网数据收集与分析

带有 3D 打印传感器的物联网可将打印作业数据传输到集中式数据库，这些数据库可存储在生产设施的本地服务器上，也可通过云基础设施进行远程存储。然后，各种工具可以通过预测分析、机器学习算法和统计过程控制方法等技术对传感器数据进行分析。这有助于识别异常模式、优化工艺参数、提高零件质量，并协助开展预防性维护活动，从而提高整体设备效率。

基于云的 3D 打印机集成

物联网进一步使 3D 打印机能够通过云平台进行集成。这样就可以将分布在各地的机器和打印作业连接到网络化制造生态系统中。用户可以通过虚拟化云服务访问 3D 打印功能。长丝和机器时间等快速成型制造资源可作为基于云的功能按需分配。在简化生产工作流程的同时，云端集成还能通过分布式按需数字制造促进大规模定制。

利用物联网三维打印技术实现智能生产

三维打印技术与物联网的融合为制造业的数字化转型创造了机遇。物联网支持的三维打印系统可以优化生产工作流程，提高效率和可靠性。通过云平台对打印作业进行远程监控，可对分布式增材制造设备进行无缝监督。用户可根据需要通过物联网与 3D 打印网络启动、暂停或取消打印运行。这样就能在不亲临设备现场的情况下解决生产问题。

远程监控

实时传感器数据流有助于远程监控以下设备的动态状态 3D 打印工具包括温度曲线、材料挤出率和整体设备健康指标。监控系统检测到的任何不一致情况都可通过物联网连接立即触发警报。制造人员可以统一查看分布在任何地方的增材制造机群。远程访问还便于通过移动设备监督印刷运行，为工人提供更大的灵活性。

预测性维护

通过长期收集设备运行数据，3D 打印物联网平台可根据历史使用模式和异常检测模式，预测潜在的机械故障或性能下降。分析工具可在组件损坏升级之前，为维护技术人员提供预防性维修需求的规范性指导。这样可以最大限度地减少意外故障造成的停机时间，提高 3D 打印操作的正常运行可靠性。

质量控制

实时传感器数据与计算分析相结合，有助于及时发现印刷错误。成像传感器与计算机视觉相配合，可逐层检测印刷部件的变形或结构问题。一旦发现质量变化，物联网网络就能传输校正信号，以改变挤压速率或支撑结构等工艺参数，从而即时解决问题。这可确保最终产品符合设计规范。

材料管理

基于物联网的系统有助于自动跟踪聚合物和长丝等 3D 打印材料的基本物联网库存水平。在库存耗尽之前，通过集成的供应链软件触发重新订购，防止资源耗尽导致生产中断。

定制和个性化

物联网支持的三维打印技术有助于利用增材制造技术实现大规模定制应用。基于云的关于 3D 打印客户可以通过浏览器界面或移动设备上的专用应用程序与设计软件进行远程交互。

产品设计中的用户交互

用户可以访问三维设计工具集，并根据自己的独特喜好定制单个组件、颜色、纹理和样式，从而配置数字产品模型。然后，物联网网络会将个性化设计文件传输到选定的配送中心，这些配送中心拥有配备 3D 打印技术的工业物联网机群。在那里，指定的定制部件将根据客户的远程指令进行快速制造，而无需客户亲临生产现场。这使得非技术消费者也能大规模实现复杂的定制。

按需制造

通过物联网和三维打印网络有效接收各种设计规格，分布在各地的生产基地的增材制造机群可以根据个人买家的在线订单，小批量地生产高度定制化的零件。随叫随到可持续 3D 打印云服务有助于在短时间内完成订单，从而以多功能按需制造取代传统的大规模生产方式。这种基于云计算的模式改变了传统的供应链，使消费者能够根据自己的动态需求实时触发定制的生产运行。

互联制造中的安全问题

随着 3D 打印系统通过物联网集成变得越来越网络化，确保这些互连工业基础设施的安全至关重要。通过物联网与 3D 打印网络传输的传感器数据、设计文件和生产工作流程都面临着网络攻击的风险。对手可能会篡改关键制造系统或窃取知识产权。为防止潜在威胁，IT 专业人员必须实施强大的访问控制机制、网络隔离技术以及加密标准，以安全传输打印作业详情和传感器读数。漏洞评估有助于修补安全漏洞，而身份验证控制则可验证经授权的系统访问。警惕的网络安全协议可确保数字连接的快速成型制造设备的运行不受影响。

物联网与 3D 打印融合的未来

物联网与 3D 打印和增材制造技术的不断融合预计将带来革命性的智能工厂，从而彻底改变工业格局。进一步的技术进步将通过先进的分析技术加强基于云的制造平台。未来的制造设施将利用 5G 和边缘计算，在深度传感器数据集的基础上自动进行实时决策。这将改变企业如何在全球范围内以最高效率设计、生产和交付受不断变化的消费者需求驱动的定制产品。

结论

总之，物联网与三维打印和增材制造的融合越来越被视为工业 4.0 革命性生产环境不可或缺的推动因素。从所讨论的理论视角和原型实施中可以看出，将三维打印与网络物理物联网网络相结合，为开发未来的智能化、数字化和可持续制造系统带来了巨大的潜力。

虽然技术仍在不断进步，但已经奠定了坚实的基础，可以改变接收定制设计文件的方式，并在分布式、随叫随到的环境中将其转化为最终零件，以满足消费者的动态需求。随着研发工作的不断深入，由预测性和预防性分析驱动的分散式数字化制造的全部愿景将得以实现，从而优化资源的使用。当物联网与区块链和人工智能等相关技术相结合时，3D 打印将有助于推动 "制造即服务"（Manufacturing-as-a-Service）进入新时代，满足全球超个性化的大众需求。