數(shù)字化是增材制造的核心特征，數(shù)字制造的一個(gè)關(guān)鍵方面在于數(shù)據(jù)管理，因?yàn)閿?shù)據(jù)構(gòu)成了增材制造中幾乎每個(gè)工作流的基礎(chǔ)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采集、分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能以及建模方面的最新發(fā)展可以迅速加快增材制造的技術(shù)成熟度以用于更可控的生產(chǎn)過(guò)程。

ASTM國(guó)際標(biāo)委會(huì)與Americas Makes合作推出增材制造數(shù)據(jù)戰(zhàn)略指南，該指南指出了增材制造（AM）數(shù)據(jù)的差距、挑戰(zhàn)、解決方案和行動(dòng)計(jì)劃。

巨量數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)

處理增材制造數(shù)據(jù)的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)的可追溯性和捕獲，增材制造數(shù)據(jù)分析以及與CAD系統(tǒng)的集成。增材制造價(jià)值鏈中數(shù)據(jù)管理的挑戰(zhàn)主要在于設(shè)計(jì)/制造工程，增材制造生產(chǎn)和測(cè)試以及認(rèn)證。

同樣，增材制造數(shù)據(jù)面臨的挑戰(zhàn)包括難以定義產(chǎn)品特性，非標(biāo)準(zhǔn)傳感器的數(shù)據(jù)撲捉，機(jī)器日志，數(shù)據(jù)加密，設(shè)計(jì)和仿真中材料定義的粒度等等。推進(jìn)測(cè)試套件與增材制造設(shè)備的兼容性，機(jī)器與設(shè)計(jì)和仿真系統(tǒng)的集成以及增材制造設(shè)備過(guò)程數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)非常重要。

根據(jù)ASTM國(guó)際標(biāo)委會(huì)總監(jiān)Mohsen Seifi博士，增材制造（AM）數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展中的一個(gè)關(guān)鍵和巨大的差距是如何輕松安全地生成、存儲(chǔ)、分析和共享關(guān)鍵和重要數(shù)據(jù)。該戰(zhàn)略指南試圖解決一系列差距，提供解決方案和潛在的行動(dòng)計(jì)劃，希望參與AM數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)并為標(biāo)準(zhǔn)化做出貢獻(xiàn)的行業(yè)利益相關(guān)者和AM專(zhuān)家都可以使用該指南。

ASTM的另一個(gè)最新成果是在ASTM的增材制造技術(shù)委員會(huì)（F42）內(nèi)成立了一個(gè)新的數(shù)據(jù)小組委員會(huì)（F42.08）。小組委員會(huì)將開(kāi)發(fā)并執(zhí)行價(jià)值流映射，以識(shí)別獲得完整的數(shù)字線(xiàn)程理解所需的需求、流程、工具和機(jī)會(huì)。

根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)研究，ASTM在增材制造數(shù)據(jù)戰(zhàn)略指南中提出了創(chuàng)建一個(gè)健全有力的增材制造數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)，以此推動(dòng)3D打印進(jìn)入指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

目前的共識(shí)是如下五個(gè)主題的工作需要盡快獲得推動(dòng)：

- 開(kāi)發(fā)一個(gè)公共的增材制造數(shù)據(jù)指南

- 開(kāi)發(fā)最小可行數(shù)據(jù)包

- 促進(jìn)數(shù)據(jù)自動(dòng)化獲取的可行性

- 建立公共數(shù)據(jù)交換格式

- 建立跨行業(yè)數(shù)據(jù)基準(zhǔn)以及價(jià)值流圖譜

在數(shù)據(jù)的獲取方面，目前的挑戰(zhàn)是不同的測(cè)試工具提供商的數(shù)據(jù)獲取方式，數(shù)據(jù)質(zhì)量是不一樣的。同樣的數(shù)據(jù)在根據(jù)不同的測(cè)試方法測(cè)試后所呈現(xiàn)的結(jié)果是不一樣的。另外還會(huì)有人工輸入的數(shù)據(jù)所帶來(lái)的錯(cuò)誤。

在數(shù)據(jù)的管理方面，目前針對(duì)不同的3D打印設(shè)備所制造出來(lái)的零件沒(méi)有系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行跨設(shè)備的結(jié)果比較。這使得標(biāo)準(zhǔn)化的工作也充滿(mǎn)阻力。

由于增材制造的數(shù)據(jù)量十分浩大，如何管理后臺(tái)支持?jǐn)?shù)據(jù)，如何提供一個(gè)高效的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)有效管理、分析這些數(shù)據(jù)是十分重要的。

在數(shù)據(jù)的安全性方面，如何保護(hù)和追溯數(shù)據(jù)，以理解在制造的每個(gè)過(guò)程中所發(fā)生的各個(gè)加工因素的相互作用是必要的。另外，還需要考慮如何在分享分析數(shù)據(jù)的同時(shí)考慮到數(shù)據(jù)的保護(hù)，分享數(shù)據(jù)可以提高合作，然而保護(hù)數(shù)據(jù)同樣重要，這其中需要一個(gè)清晰的方法來(lái)推動(dòng)雙邊的發(fā)展。

數(shù)據(jù)的分析方面，需要建立數(shù)據(jù)與零件性能的相關(guān)性，如果數(shù)據(jù)不能預(yù)言真實(shí)世界的加工結(jié)果，那么數(shù)據(jù)將是無(wú)效的。當(dāng)然增材制造所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是巨量的，如果去偽存真，如何甄選出對(duì)加工結(jié)果有分析價(jià)值的數(shù)據(jù)流，這需要一個(gè)公共的指南來(lái)指導(dǎo)業(yè)界進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化。

數(shù)據(jù)的應(yīng)用實(shí)踐方面，ASTM的增材制造數(shù)據(jù)工作小組將確定MVD(最小可行數(shù)據(jù)包）從而界定那些數(shù)據(jù)是必要的對(duì)增材制造加工結(jié)果起決定作用的數(shù)據(jù)。

總體來(lái)說(shuō)，建立數(shù)據(jù)與產(chǎn)品結(jié)果之間的數(shù)字關(guān)聯(lián)，如何將粉末特性、機(jī)器條件和加工參數(shù)相結(jié)合，理解這些因素如何影響最終零件的機(jī)械性能是必要的，也是賦能通過(guò)3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)新材料，新產(chǎn)品的路徑，3D科學(xué)谷認(rèn)為這一切需要結(jié)合大量的數(shù)據(jù)，在算法與人工智能的基礎(chǔ)上完成。

在這方面，德國(guó)亞琛已經(jīng)率先而行，歐洲5G工業(yè)園區(qū)于2020年5月12日啟動(dòng)了5G網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)將近1平方公里的面積，19根5G天線(xiàn)和每秒10G比特的帶寬，亞琛開(kāi)始運(yùn)行歐洲最大的5G研究網(wǎng)絡(luò)。可以說(shuō)歐洲5G工業(yè)園區(qū)正在創(chuàng)建一個(gè)全球范圍內(nèi)獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)，以研究、開(kāi)發(fā)適應(yīng)5G的工業(yè)4.0技術(shù)。

不久的將來(lái)，3D打印的PK將進(jìn)化成數(shù)據(jù)與人工智能的PK，那時(shí)候某種意義上，擁有制造數(shù)據(jù)的企業(yè)是幸福的，擁有基于人工智能軟件的企業(yè)是幸福的。