考慮到 3D 印表機在許多工業應用中的吞吐量和一致性方面遇到困難，這是這一技術走向產業化的一大制約因素。不過，情況在發生改變。除了3D科學谷此前分享過的新的高通量3D打印製造技術，以及更可控的過程加工質量，市場上還出現了多樣化的解決方案，例如VulcanForms透過數字執行緒將3D列印的效率與一致性提高到一個新的水平。
VulcanForms的3D列印工廠
© VulcanForms
/ 提高效率的同時控制質量穩定
VulcanForms由一位麻省理工學院的校友和教授創立，透過建立數字化生產系統來進行大規模3D打印製造複雜的金屬零件。建立VulcanForms的初衷源自於創始人看到了儘管 L-PBF 3D列印技術在包括噴氣發動機燃料噴嘴和外科植入物在內的多種應用中已經成熟，然而要實現規模化量產來需要克服技術本身的諸多障礙，VulcanForms希望透過其數字執行緒推動3D列印產業化。
VulcanForms工作流程的核心是專有的鐳射粉末床熔融 （L-PBF） 金屬 3D 印表機，使用一系列精心編排的鐳射束來生產具有複雜設計的高效能金屬零件。這些3D印表機透過數字執行緒與 機器人技術和後處理裝置整合在一起，同是該數字執行緒還可以在零件生產時對其進行加工過程監控。
根據3D科學谷的瞭解，目前VulcanForms 目前正在為醫療、國防、半導體和航空航天行業的公司生產零件，在幾天內將設計轉化為成品零件。VulcanForms 將3D列印及後處理這些技術與數字執行緒這一主線相結合，正在構建美國的數字製造基礎設施，創始人稱該基礎設施將定義產品的設計、製造和交付方式。
VulcanForms新型的 L-PBF 金屬3D印表機，可以實現大型多個鐳射器同時執行，提高產量，同時保持成品零件的質量。以一種能夠實現更高、更一致的質量的方式進行3D列印，VulcanForms的3D印表機的鐳射器共同提供高達 100 千瓦的功率，以更高的解析度和更快的速度進行規模3D列印零件。
VulcanForms的軟體堆疊是一個關鍵的差異化因素，3D列印是以數字製造為基石的，其中軟體和硬體協同工作以編碼和執行生產指令是3D列印技術發展的核心所在，VulcanForms的軟體允許每個部分在每一層的每個體素中區域性接收相同的溫度。
根據3D科學谷的瞭解，VulcanForms數字化生產技術，包括增材製造和自動化精密加工，可實現更具創新性、資源效率更高且更具彈性的供應鏈。
/ 數字執行緒
3D列印-增材製造 （AM） 技術例如選區鐳射熔融 （L-PBF）、選區鐳射燒結 （SLS） 或電子束熔化 （E-PBF）等方法是目前用於從粉末材料製造零件的相對眾所周知的方法。在層層加工過程中，複雜的物理過程會影響 3D 列印或製造的結果。今天在絕大多數情況下尚不清楚加工過程各個因素之間的相關性，譬如隨著時間的推移，哪些物理過程影響和決定了列印的質量。這些影響的因素可能是L-PBF機器特性、粉末床上的氣流模式、粉末質量、粉末床溫度、暴露於光束輻射時的實際層厚度、鐳射或光束質量等等。
基於數字執行緒的人工智慧賦能3D列印
© 3D科學谷白皮書
增材製造數字執行緒包括設計資訊、材料、工藝、加工以及測試資訊。根據數字執行緒所記錄的資訊，科學家們希望利用這些大資料來建立相關的數學模型，以或許有效的相關性分析，從而提高對零件質量和加工穩定性的控制。
在今天，基於數字執行緒，關於過程中質量控制的努力在全世界範圍內的科研機構展開。要實現更好的工藝控制，需要透過資料理解影響加工結果的各個因素之間的複雜或多重重複雜的相關性，從而瞭解原因，例如為什麼 3D 列印或增材製造工藝失敗。如果這一切還取決於增材製造技術人員的經驗或以手動方式進行極其耗時的數值資料比較，那麼3D列印工藝就無法實現可複製性，也就無法實現產業化。
© 3D科學谷白皮書
所以基於數字執行緒的質量控制方法是3D列印工藝實現可複製性，實現產業化的實現路徑。
根據3D科學谷的市場研究，當前對於選區鐳射熔融所收集的資料引數的數量可以很容易地超過100的數量。包括：層厚度、熔池幾何形狀、單位體積或面積單位的熱影響、鐳射波長、影線距離（即相鄰掃描線的距離）、光束速度、光束點幾何形狀、光束角度、吹掃氣體型別、吹掃流速氣體、可能排放氣體的流量、氣體閥門的狀態、在構建工作之前或期間設定的環境壓力、基礎材料的狀態等等。
目前人工智慧用於3D列印過程控制主要是聚焦於控制孔隙（密度）、區域性缺陷、過程中產生的內應力、設計和尺寸精度、微觀結構變化等。
隨著3D列印技術走向產業化的發展趨勢，可以預見在不久的將來，當前專注於硬體的3D列印裝置廠商，將會不約而同的在基於數字執行緒的質量控制軟體解決方案方面發力，當然這些軟體未必要自行開發，可以採取與外部合作的方式。更多資訊，請參考3D科學谷釋出的《
3D列印行業前進一大步，建立基於通用標準的檔案格式，Sigma推出裝置資料日誌的軟體模組
》，《
新型掃描頭可實現 L-PBF 金屬3D列印加工過程中的質量控制
》，《
（三）人工智慧減少缺陷-3D列印過程控制 l 人工智慧賦能3D列印
》等文章。
知之既深，行之則遠。基於全球範圍內精湛的製造業專家智囊網路，3D科學谷為業界提供全球視角的增材與智慧製造深度觀察。有關增材製造領域的更多分析，請關注3D科學谷釋出的白皮書系列。
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