你了解3D打印增材制造嗎？老外是這么干的！

增材制造（AM）運(yùn)用了創(chuàng)新性的技術(shù)，帶來了深刻的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)影響，AM能稱為真正意義上的“第四次工業(yè)革命”嗎？隨著AM技術(shù)的推廣及實(shí)用化，在汽車、醫(yī)藥、航空航天、油氣能源和消費(fèi)市場(chǎng)等領(lǐng)域，越來越多產(chǎn)品的定制化生產(chǎn)正在成為可能。

增材制造（AM）技術(shù)的發(fā)展

1987年以來，增材制造技術(shù)主要應(yīng)用在快速成型：高度的設(shè)計(jì)自由允許在沒有人為加工的情況下，高效、低成本地生產(chǎn)形狀復(fù)雜的功能原型。同時(shí)，在三維CAD數(shù)據(jù)的支持下，快速成型技術(shù)被用于快速地制造成比例的物理部件或總成，如今的應(yīng)用允許生產(chǎn)高質(zhì)量的部件。

隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了打印最終產(chǎn)品。增材制造技術(shù)有望成為高性能產(chǎn)品制造的領(lǐng)先技術(shù)。如果這種技術(shù)成功應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，它的影響將是革命性的。
主流媒體、投資公司和消費(fèi)者們像是發(fā)現(xiàn)新大陸一樣突然關(guān)注起增材制造技術(shù)。一些因素促成了這種現(xiàn)象的發(fā)生。在2007年，巴斯大學(xué)的RepRap項(xiàng)目向市場(chǎng)提供了廉價(jià)的開放源碼3D打印設(shè)備元件。兩年以后，Stratasys公司擁有的專利也到期。

一系列特定的因素也極大地促進(jìn)了AM技術(shù)的發(fā)展：原材料和稀有材料價(jià)格的上升，CAD軟件和IT系統(tǒng)的更新?lián)Q代，向可持續(xù)性生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變（從成本和環(huán)境方面考慮），以及對(duì)于能夠快速響應(yīng)市場(chǎng)的產(chǎn)品的需求。

在2004～2014年間，隨著AM技術(shù)的發(fā)展，其市場(chǎng)規(guī)模以年均20%的速度增長(zhǎng)，在可預(yù)見的幾年里，仍會(huì)以較高速度增長(zhǎng)。在2014年，金屬疊加制造系統(tǒng)的銷售規(guī)模增長(zhǎng)幅度超過了50%，明顯超出了整個(gè)市場(chǎng)的增長(zhǎng)幅度，同樣的現(xiàn)象也發(fā)生在金屬材料銷售市場(chǎng)。
原材料、產(chǎn)品零部件和生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施的市場(chǎng)規(guī)模到2023年預(yù)計(jì)將高達(dá)77億歐元。AM技術(shù)的發(fā)展和原材料價(jià)格的降低將會(huì)支持這種傾向。工業(yè)和商業(yè)設(shè)備是AM技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域，其次為消費(fèi)品和電子元器件，汽車和航空航天領(lǐng)域。

如今，生產(chǎn)金屬部件的設(shè)備，其設(shè)計(jì)及生產(chǎn)主要集中在歐洲地區(qū)。
歐洲相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)于這種技術(shù)的研究和發(fā)展將會(huì)使歐洲代替其他經(jīng)濟(jì)體，重新成為金屬AM設(shè)備的主要供應(yīng)商。但是，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，我們需要生產(chǎn)流程和材料的標(biāo)準(zhǔn)化。同樣，為了促進(jìn)這種技術(shù)市場(chǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，監(jiān)管問題應(yīng)該優(yōu)先得到解決。知識(shí)產(chǎn)權(quán)和產(chǎn)品責(zé)任問題的解決也有助于塑造AM市場(chǎng)的未來，然而，并沒有這些法律問題解決的基準(zhǔn)或先例可以借鑒。

構(gòu)建增材制造（AM）技術(shù)框架

隨著生產(chǎn)制造過程越來越復(fù)雜，其需要多部門和多學(xué)科技術(shù)能力的有機(jī)結(jié)合。先進(jìn)制造技術(shù)如增材制造技術(shù)的發(fā)展離不開生產(chǎn)工藝、ICT和材料科學(xué)的有機(jī)結(jié)合�？紤]到在競(jìng)爭(zhēng)前先合作研究方面的經(jīng)驗(yàn)，歐盟有很大的潛力促進(jìn)AM技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)的接受程度。

增材制造（AM）技術(shù)在實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的過程中面臨著多種多樣的困難（例如，達(dá)到規(guī)�；�生產(chǎn)）。最主要的問題包括重復(fù)利用性、生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性、工件最大尺寸限制以及最終表面質(zhì)量問題，為研究機(jī)構(gòu)留下了極大的研究空間。大部分的問題要么解決起來太困難，要么就是依靠自身力量解決商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)太大。這就需要政府參與及投資項(xiàng)目研究來幫助解決。

擁有政府背景的制造研發(fā)中心及其合作機(jī)構(gòu)從多部門多學(xué)科籌集資金、專項(xiàng)技術(shù)。工業(yè)生產(chǎn)和研究機(jī)構(gòu)的相關(guān)人員在相互合作的基礎(chǔ)上共同應(yīng)對(duì)復(fù)雜的創(chuàng)新性挑戰(zhàn)。對(duì)以市場(chǎng)為導(dǎo)向的研究資金支持和對(duì)技術(shù)提升方面的投資使之成為可能。

我們必須鼓勵(lì)私人投資。政府是有目的地資助AM技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)：在特定的地區(qū)，對(duì)前沿技術(shù)的研究能力就像磁鐵一樣，能極大地吸引投資。例如，在德國(guó)帕德博恩大學(xué)，價(jià)值1 300萬歐元的加工中心是由其行政州、波音公司、EOS公司、贏創(chuàng)工業(yè)集團(tuán)和SLM咨詢有限公司共同出資支持的。

為了打造高技術(shù)研究中心，英國(guó)政府資助了一項(xiàng)為期6年、價(jià)值高達(dá)2億英鎊的項(xiàng)目——謝菲爾德先進(jìn)加工技術(shù)研究中心（英國(guó)）。該中心吸引了來自波音公司和勞斯萊斯公司的投資。在2001年，該中心成立之初，歐盟結(jié)構(gòu)和投資基金對(duì)其提供了資金支持。同樣的，專注于凈成型和增材制造技術(shù)的加工技術(shù)研究中心（考文垂）成立于2010年，空中客車公司和AEC公司對(duì)該中心提供了相應(yīng)的支持。

近幾年，歐盟在增強(qiáng)工業(yè)水平政策的框架內(nèi)，加強(qiáng)了對(duì)一系列關(guān)鍵技術(shù)的支持力度，這種政策也是歐盟2020戰(zhàn)略的一部分。歐盟先進(jìn)制造技術(shù)工作組成立于2013年，該工作組起草了一份關(guān)于歐盟先進(jìn)制造技術(shù)現(xiàn)況的重要報(bào)告。

由于歐洲在工業(yè)生產(chǎn)方面的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，在金屬AM系統(tǒng)全球化推廣應(yīng)用方面，歐洲一直處于領(lǐng)先地位。然而，全球范圍內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)在加劇，歐洲無法接受被競(jìng)爭(zhēng)者甩在身后，因?yàn)槟芊裾莆兆钕冗M(jìn)的制造技術(shù)決定了誰會(huì)在傳統(tǒng)和新型行業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位。

歐盟應(yīng)該向全球的商業(yè)投資機(jī)構(gòu)傳達(dá)這樣一條強(qiáng)有力的信息：歐盟正處在AM技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)中。而傳達(dá)這條信息最有效的方式就是制定歐盟AM戰(zhàn)略。這種戰(zhàn)略應(yīng)該在政治上給予支持，而且需要制定出全面的規(guī)劃和堅(jiān)實(shí)的目標(biāo)來支持AM的工業(yè)化。

歐盟的AM戰(zhàn)略應(yīng)該為其AM的發(fā)展提供框架和發(fā)展方向。首先，在歐盟范圍內(nèi)，成立利益攸關(guān)方是必不可少的。目前，在歐盟存在著信息缺口，使歐盟無法了解全球范圍內(nèi)AM技術(shù)的現(xiàn)況。AM技術(shù)使用及發(fā)展現(xiàn)況包括各行各業(yè)的參與者（如軟件行業(yè)、材料業(yè)、服務(wù)業(yè)、裝備制造業(yè)及激光應(yīng)用行業(yè)等）。由于參與的行業(yè)太多，搭建一個(gè)歐盟范圍內(nèi)的平臺(tái)，有助于促進(jìn)各行各業(yè)的信息交換和創(chuàng)新合作。歐盟委員會(huì)應(yīng)該大力支持此類平臺(tái)的建設(shè)。

再者，展望2020項(xiàng)目中充足的物資應(yīng)該投入到AM當(dāng)中，尤其要投入到以應(yīng)用為導(dǎo)向的項(xiàng)目中去，因?yàn)檫@既有助于AM生產(chǎn)方式的推廣，也有助于將AM產(chǎn)品推入市場(chǎng)。公私合營(yíng)工廠的成功說明用行業(yè)驅(qū)動(dòng)研究的路線能夠高效地引導(dǎo)公眾資金流入市場(chǎng)創(chuàng)新。加強(qiáng)歐盟AM研究項(xiàng)目的透明度是關(guān)鍵，這有助于歐盟委員會(huì)與全球投資機(jī)構(gòu)的合作。

然而，大家需要了解的是，在1984～1987年第一次框架規(guī)劃，歐盟對(duì)AM相關(guān)研究提供了資金支持。那些機(jī)構(gòu)制造出了AM設(shè)備的原型機(jī)，這些原型機(jī)將樹脂材料層層澆注后用紫外線燈照射處理。

接下來的框架規(guī)劃（從1988～2013年）也同樣保證了連續(xù)的支持。只在第7次框架規(guī)劃中，超過60個(gè)成功的AM項(xiàng)目得到了歐盟的資金支持，資金額度超過了1.6億歐元，當(dāng)時(shí)的總預(yù)算大約在2.25億歐元。目前，展望2020框架規(guī)劃中的2014年工作計(jì)劃，遴選出的10個(gè)項(xiàng)目得到了超過2 300萬歐元的歐盟資金支持，總預(yù)算約為2 500萬歐元。
不管怎么說，單獨(dú)的歐盟資金并不能創(chuàng)造出真正的勢(shì)頭，各成員國(guó)也需要加入進(jìn)來，從國(guó)家層面提高對(duì)AM 技術(shù)的資金支持力度。

就歐盟地區(qū)的國(guó)家來說，他們也能通過提升本土AM能力和增加RDI中心發(fā)展/升級(jí)基金的投資份額來發(fā)揮作用。他們應(yīng)該努力在全球范圍內(nèi)推進(jìn)他們RDI基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以此來吸引私人投資。更長(zhǎng)遠(yuǎn)地看，對(duì)新生事物來說，AM領(lǐng)域存在著許多重要的機(jī)遇（如服務(wù)公司或軟件供應(yīng)商）。融資工具也應(yīng)該被用來支持企業(yè)、新生事物和中小企業(yè)的發(fā)展。另外一種支持的方式是跨區(qū)域合作（參考貨車防護(hù)倡議）,支持聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)和示范的發(fā)展。

歐洲AM戰(zhàn)略也應(yīng)該促進(jìn)AM領(lǐng)域知識(shí)的傳承及向中小企業(yè)延伸。大部分AM領(lǐng)域重大技術(shù)進(jìn)步都發(fā)生在大型裝備制造企業(yè)（OEMs），加工數(shù)據(jù)、材料數(shù)據(jù)一直被當(dāng)做機(jī)密藏在工廠內(nèi)部。通過資助AM研究，歐盟可以通過技術(shù)分析、成本分析和市場(chǎng)分析，幫助大家理解AM在各__行各業(yè)的適用性。這也有助于完善歐洲關(guān)于AM的知識(shí)體系——一個(gè)可以被相關(guān)方接觸到的知識(shí)體系，從而可以更好地加入到研究隊(duì)伍中來。DG GROW近期委托的一項(xiàng)研究就有這些方面的考慮，這是值得肯定的。

但是，這不僅僅是科學(xué)研究，政府的政策也會(huì)對(duì)新技術(shù)市場(chǎng)的發(fā)展產(chǎn)生導(dǎo)向作用。AM技術(shù)呈現(xiàn)出獨(dú)特的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)在產(chǎn)品開發(fā)及產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈改變過程中扮演著重要角色。穩(wěn)定性和知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題也會(huì)相繼出現(xiàn)，這些問題解決了，工業(yè)界才會(huì)開始正視AM技術(shù)的使用問題。

此外，對(duì)于生產(chǎn)過程和材料性能數(shù)據(jù)的缺乏要求我們要加大努力制定產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以便于AM技術(shù)在更加廣闊的范圍內(nèi)使用。在一些對(duì)安全要求較高的物品中使用AM技術(shù)生產(chǎn)的部件，如飛行器或者醫(yī)藥，這些部件需要通過質(zhì)量認(rèn)證，這需要引起監(jiān)管層的注意。

最后，AM是一種高度數(shù)字化的生產(chǎn)過程，完善的ICT基礎(chǔ)設(shè)施加上數(shù)據(jù)保護(hù)和安全規(guī)則，有利于增強(qiáng)使用者在使用AM技術(shù)時(shí)的信心。放任這些問題不管，有可能會(huì)妨礙市場(chǎng)接受AM技術(shù)，因?yàn)檫@會(huì)打擊早期采用者和摧毀消費(fèi)者的信心。歐盟可以幫助彌補(bǔ)重要知識(shí)方面的不足，建立起AM發(fā)展的整體框架。盡早啟動(dòng)工業(yè)界和其他相關(guān)方的廣泛對(duì)話，對(duì)于確定行動(dòng)領(lǐng)域是非常重要的。

（來源：金屬加工）