講述3D打印未來(lái)發(fā)展的五種趨勢

　　一、3D打印技術(shù)可從原型設計延伸至生產(chǎn)

　　僅在短短兩年內，3D打印技術(shù)在橋梁建造方面的應用就增長(cháng)了70%。同期，汽車(chē)、運輸和重型設備等行業(yè)也在廣泛使用這項技術(shù)。

　　3D打印技術(shù)可以從原型設計輕松延伸到全面生產(chǎn)，關(guān)鍵原因在于3D打印技術(shù)可以提供更為有效的生命周期管理，因此可以在未制定愿景和不具備專(zhuān)業(yè)知識的情況下，也能將原型設計用于全面生產(chǎn)。

　　例如，如果某品牌產(chǎn)品產(chǎn)量相對較低的時(shí)候，想要打印100個(gè)零件用于工程測試，使用3D打印技術(shù)就能輕而易舉地做到這一點(diǎn)。即使要生產(chǎn)的零件達到這個(gè)數量的四倍，3D打印技術(shù)也可以在不增加再加工成本的情況下實(shí)現這個(gè)目標。3D打印技術(shù)非常適用于中低規模生產(chǎn)，通過(guò)適當的規劃、工程和材料開(kāi)發(fā)，使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的部件可以無(wú)縫地應用在可以大批量生產(chǎn)的設備，如注塑成型設備。

　　3D打印技術(shù)可以讓制造商按需生產(chǎn)零件，而不需要從倉庫中調取。按需生產(chǎn)將有助于企業(yè)大幅降低庫存和倉儲成本。根據麻省理工學(xué)院的一份報告顯示，在汽車(chē)行業(yè)中，使用3D打印技術(shù)可以減少90%的備件庫存。

　　我們當前討論的主題正在從功能轉向產(chǎn)量。3D打印技術(shù)能夠為新產(chǎn)品上市提供多方面的支持時(shí)，以量制價(jià)的生產(chǎn)方式將逐漸失去其優(yōu)勢。

　　二、3D打印技術(shù)可規范數字化和重組供應鏈

　　3D打印技術(shù)引領(lǐng)著(zhù)工業(yè)4.0時(shí)代的數字化轉型，是最純粹的數字技術(shù)之一，因其不需要模具和夾具，因此消除或降低了將文件移動(dòng)到不同位置和不同打印機的切換成本，這與過(guò)去200年來(lái)制造業(yè)采用的勞動(dòng)密集型方法截然不同。

　　事實(shí)上，3D打印技術(shù)最具顛覆性的方面與實(shí)際的打印機幾乎沒(méi)有關(guān)聯(lián)——3D打印技術(shù)是將數字表單轉化為物理形式的產(chǎn)品，也就是說(shuō)僅僅一個(gè)文件就代表了最終產(chǎn)品。3D打印技術(shù)是邁向數字化轉型的第一步。

　　3D打印技術(shù)將濃縮的數字文件存儲在可以輕松訪(fǎng)問(wèn)讀取的云中，大量減少實(shí)體零件所占據的空間，避免可能過(guò)時(shí)或大量用不到的零件儲存在倉庫中增加倉儲成本。

　　除了數字庫存，分布式制造也在改變企業(yè)將3D打印技術(shù)納入其數字化戰略的方式。不同于集中式解決方案，分布式制造使企業(yè)能夠分散生產(chǎn)，以便在更接近客戶(hù)的地方生產(chǎn)最終產(chǎn)品。

　　借助3D打印技術(shù)，制造商可以更好地結合實(shí)體供應鏈與數字線(xiàn)程，從產(chǎn)品設計概念到整個(gè)產(chǎn)品生命周期的過(guò)程中，更高效地管理產(chǎn)品。只需發(fā)送文件，便可以將制造任務(wù)下發(fā)到任何配備數字制造系統的地方，這種分散式制造可以使供應鏈變得更具協(xié)作性、更透明和更高效。如果發(fā)生自然災害，3D打印技術(shù)也能夠進(jìn)行自我糾正并恢復正常運作，可以比傳統制造業(yè)更快地向前推進(jìn)。

　　未來(lái)，大型工廠(chǎng)以及眾多具備3D打印設備的小型工廠(chǎng)，或甚至是部署了打印機的其他場(chǎng)所(如服務(wù)和支持中心、配送中心，甚至在個(gè)人家中)，將可采用混合制造模式。3D打印最終會(huì )變得非常簡(jiǎn)易普遍，人們在家里就可以輕松提取文件并打印產(chǎn)品。這樣的轉變已經(jīng)開(kāi)始發(fā)生了，我們也開(kāi)始將產(chǎn)品的生產(chǎn)更貼近消費端，并且變得更加敏捷。

　　三、3D打印技術(shù)更加靈活且更能滿(mǎn)足個(gè)性化需求

　　我們注意到，在許多行業(yè)中，追求個(gè)性化已成為一個(gè)普遍的消費趨勢。與購買(mǎi)批量生產(chǎn)的產(chǎn)品相比，消費者更傾向于購買(mǎi)專(zhuān)為他們設計的產(chǎn)品，以滿(mǎn)足他們的個(gè)人品味和偏好。

　　3D打印技術(shù)支持小規模生產(chǎn)的特點(diǎn)可以實(shí)現追求個(gè)性化的需求。3D打印使制造商在響應性設計方面更為靈活，制造商不需要再將大量相同的產(chǎn)品呈現在大眾面前，而是可以先生產(chǎn)少量的產(chǎn)品，讓設計師和工程師能夠根據迸發(fā)的靈感或客戶(hù)反饋，以更具成本效益的方式調整產(chǎn)品設計和進(jìn)行創(chuàng )新。

　　四、3D打印技術(shù)的未來(lái)在于材料

　　雖然針對3D打印生態(tài)系統的大量投資推動(dòng)了這一行業(yè)的發(fā)展，但我們也不能低估材料的重要性。除了設備成本較高之外，材料問(wèn)題和封閉的生態(tài)系統將成為影響3D打印行業(yè)發(fā)展的另一個(gè)重大障礙?，F在市場(chǎng)上3D打印材料類(lèi)型繁多，但能達到所有行業(yè)質(zhì)量要求和監管要求的材料卻少之又少。

　　由于目前大多數行業(yè)都面臨著(zhù)產(chǎn)量方面的挑戰，使得供應商和制造商無(wú)力開(kāi)發(fā)新應用所需的材料。然而，3D打印技術(shù)的未來(lái)在材料——特別是工程和應用所需的特定材料。每個(gè)行業(yè)都有各自的需求，必須針對不同的問(wèn)題制定相應的解決方案。集成新的工程材料將改變新一代應用，其中包括接受?chē)栏癖O管的行業(yè)。

　　五、3D打印技術(shù)有助于打造更具可持續性的未來(lái)

　　最后，3D打印技術(shù)的兩個(gè)關(guān)鍵因素是可持續性和環(huán)保，其中一個(gè)重要的益處就是減少廢料的產(chǎn)生。正如Simon Ford和Mélanie Despeisse在其論文《3D打印和可持續性：針對優(yōu)勢和挑戰的探索性研究》中指出的，3D打印通過(guò)逐層創(chuàng )建物體來(lái)模仿生物過(guò)程，而不是在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)切割和雕刻成塊達到所需形狀的笨重物品。與傳統的減量化生產(chǎn)方法相比，這種方法本身就非常環(huán)保，而且還有可能在不影響環(huán)境的情況下創(chuàng )造社會(huì )經(jīng)濟價(jià)值。

　　除了減少浪費外，3D打印還可以節約能源。金屬粉末工業(yè)聯(lián)合會(huì )(Metal Powder Industries Federation)開(kāi)展了一項研究，將減量化生產(chǎn)方法和3D打印的制作步驟進(jìn)行對比，從中可以看出使用減量法制造卡車(chē)齒輪需要17個(gè)步驟，而采用3D打印完成同樣的任務(wù)僅需要6個(gè)步驟，借助3D打印技術(shù)生產(chǎn)同一款產(chǎn)品的能耗還不到前者的一半。此外，3D打印技術(shù)還可以拉近產(chǎn)品生產(chǎn)與客戶(hù)之間的距離，從而減少了對產(chǎn)品和材料的運輸需求，因而減少了碳排放量。因此，3D打印技術(shù)將有助于打造更具可持續性的未來(lái)。

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