看MTC大會如何探索3D打印產(chǎn)業(yè)化的機遇與挑戰(zhàn)？

根據(jù)歐瑞康董事會主席MichaelSuss博士，3D打印技術(shù)發(fā)展到今天，雖然在應(yīng)用的寬度上獲得了一定的進展，然而對于進入產(chǎn)業(yè)化來說，還有很多需要改變的地方。直到今天，我們所接觸的3D打印技術(shù)大多沒有足夠的經(jīng)濟性來進入到產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域，此外，質(zhì)量的一致可靠性以及可重復(fù)生產(chǎn)的能力都需要提升。

更高的速度，更好的過程控制，更適合的材料，這一切的發(fā)展挑戰(zhàn)都需要3D打印生態(tài)圈共同合作來完成。為了加快實現(xiàn)3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，基于行業(yè)溝通的需要，歐瑞康創(chuàng)立了慕尼黑技術(shù)大會（MTC），這是個持續(xù)兩天的年度大會，2018年是第二屆MTC大會，本屆合作主辦方包括歐瑞康，慕尼黑工業(yè)大學(xué)，BayernInnovativ，GE，林德，TUVSUD，以及西門子。

增材制造的一大意義是將顛覆工程與設(shè)計，因為增材制造的技術(shù)特點釋放了設(shè)計的自由度，那些用于3D打印的零件可以設(shè)計得十分復(fù)雜，并且生產(chǎn)步驟也得到了簡化。而從長期來說，增材制造技術(shù)還會催生一大批小公司進入到制造領(lǐng)域，使得復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn)不在是大公司的專長。可以說3D打印不僅僅帶來了產(chǎn)品設(shè)計與制造方式的變化，還帶來了商業(yè)模式的變化，而不破不立，變化的發(fā)生都需要克服重重挑戰(zhàn)。


在2018年的第二屆MTC大會上，來自3D打印生態(tài)圈的專家從各個角度剖析了當(dāng)前3D打印實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的機遇與挑戰(zhàn)。

重新想像產(chǎn)品，重新發(fā)明制造，重新思考商業(yè)模式
SMILE項目是歐洲為了生產(chǎn)低成本可回收的火箭所發(fā)起的項目，這些火箭為了將衛(wèi)星送入太空。這種火箭的發(fā)射器非常復(fù)雜，可以經(jīng)受得住極端的高溫與低溫而保持優(yōu)良的機械性能。

拿發(fā)射器的噴嘴來說，原來需要35個零件組合而成，通過3D打印可一次性完成，這使得3D打印在制造此類零件的時候效率比傳統(tǒng)制造模式要快3到4倍，成本要節(jié)約大約3倍。

SMILE項目的發(fā)射器具有非常小的感應(yīng)器壓力通道，這些通道只能通過3D打印的技術(shù)制造出來。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察，同樣的道理，增材制造技術(shù)可以用來實現(xiàn)帶冷卻通道的發(fā)動機葉片從而使得這些葉片可以在極高的溫度下運行，而沒有這些冷卻通道的情況下，這些葉片會在極高的高溫下發(fā)生變形。而3D打印可以使得冷卻通道的形狀極為復(fù)雜，從而提高冷卻效率，使得發(fā)動機可以在更高的溫度下運行，從而使得飛機的運行效率更高，更經(jīng)濟。

圖：歐瑞康與德國漢莎航空合作的零件

根據(jù)第二屆MTC大會，到2050年，行業(yè)看法是增材制造將為航空航天行業(yè)節(jié)約高達90%的原材料浪費。這無疑是3D打印技術(shù)進入產(chǎn)業(yè)化的一大機遇。

    圖：當(dāng)前的粉末床金屬熔融技術(shù)與金屬沖壓技術(shù)的成本對比關(guān)系

    圖：當(dāng)前的鈦粉與鈦管材的價格對比

對于粉末床熔融技術(shù)來說，當(dāng)前無論是單件制造成本還是從粉末的價格來說都在與傳統(tǒng)制造競爭的層面上發(fā)展。

而3D打印配合數(shù)字制造的趨勢不僅僅成為植入物、假肢、助聽器、醫(yī)療器械的制造技術(shù)，還進入到了消費市場，包括阿迪達斯，NewBalance這些運動鞋正在通過3D打印來實現(xiàn)其數(shù)字制造的升級。

根據(jù)GE增材制造首席執(zhí)行官在MTC大會上的發(fā)言，增材制造作為一種顛覆性的技術(shù)正在對整個制造的價值鏈發(fā)生漣漪般的改變作用，而這種漣漪般的作用范圍包括多個行業(yè)的原材料需求，能量需求，物流，工程服務(wù)，貿(mào)易平衡。而增材制造還帶來了重新思考的必要，我們需要重新思考將來的工作和技能要求，軟件和材料科學(xué)以及對技術(shù)帶來的沖擊和改變。

3D打印的局限與機遇
并不是所有的產(chǎn)品都適合通過3D打印的方式來制造，根據(jù)Wholers的預(yù)測，未來通過3D打印方式制造出來的產(chǎn)品不超過5%。而其他機構(gòu)的預(yù)測也在10%以下。

    圖：Wholers預(yù)測到2023年3D打印制造的產(chǎn)品將達到273億美金的市場規(guī)模

除去設(shè)備的效率和質(zhì)量一致性，當(dāng)前3D打印的產(chǎn)品價格中高達70%的成本來自設(shè)備成本，而材料也占據(jù)了30%的成本。而在傳統(tǒng)制造工藝中，材料成本不超過產(chǎn)品成本的3%。

    圖：3D打印技術(shù)和市場發(fā)展推動成本優(yōu)勢變化

那么3D打印的發(fā)展機遇是怎樣的呢？

MTC大會的專家的一個共識是隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，對于某些產(chǎn)品的生產(chǎn)，3D打印的效率與價格將逐漸顯現(xiàn)出優(yōu)勢。而這種優(yōu)勢也帶來了供應(yīng)鏈的變化，一些市場分析者認為將來會出現(xiàn)“鄰里工廠”，這些靠近社區(qū)的小型工廠使得按需生產(chǎn)與按需供應(yīng)變得十分靈活高效。

當(dāng)然這樣的“鄰里工廠”勢必將改變當(dāng)前的國際貿(mào)易以及國與國之間的供應(yīng)關(guān)系，拿美國的一家名為Albensi的牙科公司來說，該公司在美國雇傭了160多名員工從事3D打印生產(chǎn)，而不再在中國進行制造業(yè)務(wù)。

不過這樣的制造回歸僅限于此類生產(chǎn)需求，對于發(fā)展中國家所擁有的大批量生產(chǎn)方式來說還是難以撼動的。
一個有趣的事實是，3D打印挑戰(zhàn)了資本與規(guī)模的關(guān)系，對于傳統(tǒng)制造來說，高昂的產(chǎn)線投資使得小公司望而卻步，而3D打印不涉及復(fù)雜的分工工序，不涉及模具生產(chǎn)的需求，使得小公司進入到復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn)門檻大為降低。


根據(jù)TUVSUD的市場觀察，3D打印技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了30年有余，此項技術(shù)已經(jīng)開始對制造方式以及商務(wù)模式產(chǎn)生了影響與改變，而隨著這項技術(shù)的發(fā)展，將帶來更多的探索技術(shù)潛力的空間以及重新設(shè)計價值創(chuàng)造的可能性。那些不從現(xiàn)在思考或投資3D打印的公司將無法獲得增材制造領(lǐng)域的專業(yè)能力，這將降低他們未來在這個高潛力市場的競爭力。

來源：3D科學(xué)谷

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