3D打印加速制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)

高石

科技改變生活。第四次工業(yè)革命正在重新定義產(chǎn)品生產(chǎn)、分配、消費(fèi)的方式，也將重塑人類未來(lái)的日常生活。3D打印技術(shù)，正是互聯(lián)網(wǎng)和制造業(yè)的有效結(jié)合，為傳統(tǒng)制造技術(shù)帶來(lái)顛覆性創(chuàng)新，也帶來(lái)無(wú)限可能性。數(shù)字化技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在傳統(tǒng)制造業(yè)之中，已成為一股不可阻擋的潮流。

3D打印推動(dòng)新一輪工業(yè)革命

“第四次工業(yè)革命已經(jīng)到來(lái)。對(duì)全球經(jīng)濟(jì)而言，沒(méi)有哪個(gè)行業(yè)會(huì)比制造業(yè)發(fā)生的轉(zhuǎn)變更大。向數(shù)字化創(chuàng)新不斷投入的公司，會(huì)甩開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手?！痹诨萜展臼紫瘓?zhí)行官迪昂·韋斯勒看來(lái)，3D打印技術(shù)作為驅(qū)動(dòng)第四次工業(yè)革命的重要力量，將促使價(jià)值12萬(wàn)億美元的全球制造業(yè)發(fā)生根本性變革。

《福布斯》雜志的報(bào)道稱，2017年，預(yù)計(jì)有57%的制造業(yè)企業(yè)增加在3D打印方面的投入，47%的企業(yè)在3D打印方面的投資回報(bào)率較去年增加，更有95%的企業(yè)將3D打印技術(shù)的應(yīng)用視為自己在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的優(yōu)勢(shì)所在。

在國(guó)際知名的大型企業(yè)中，波音公司采用3D打印技術(shù)制造飛機(jī)的部分零件，米其林公司利用3D打印技術(shù)進(jìn)行輪胎生產(chǎn)，美國(guó)“太空制造”公司還成功在太空環(huán)境下完成了大型物體的3D打印。

今年5月下旬，一家新西蘭公司“火箭實(shí)驗(yàn)室”在新西蘭東海岸發(fā)射全球首枚3D打印電池動(dòng)力的“電子號(hào)”火箭。據(jù)媒體報(bào)道，該火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部件幾乎都是3D打印制造。這枚火箭制造成本低、發(fā)射周期短，被業(yè)界評(píng)價(jià)是人類火箭技術(shù)發(fā)展史上的一大進(jìn)步。

目前，強(qiáng)生公司與惠普合作，利用3D打印技術(shù)制造的醫(yī)療級(jí)脊柱擴(kuò)張器已投入臨床使用。強(qiáng)生公司制造工程技術(shù)副總裁喬·桑德拉表示，3D打印和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的結(jié)合，將能為患者定制產(chǎn)品以及規(guī)模化產(chǎn)品的生產(chǎn)帶來(lái)重大變化，同時(shí)為患者提供性價(jià)比更高的服務(wù)。

美國(guó)軍方也對(duì)3D打印技術(shù)敞開(kāi)了懷抱。8月15日，美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)宣布研發(fā)出一款可移動(dòng)的3D打印設(shè)備，用于制造零部件，并有可能用于海外軍事設(shè)備維護(hù)。美國(guó)海軍通過(guò)和橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室共同研發(fā)出的3D打印技術(shù)，可以在4周內(nèi)就建造出一艘概念“潛水艇”。未來(lái)幾年內(nèi)，這一技術(shù)可能會(huì)應(yīng)用于批量生產(chǎn)。

“全球制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，其影響會(huì)波及全世界的公司與消費(fèi)者。而3D打印技術(shù)將發(fā)揮重要作用，徹底改變我們當(dāng)前所認(rèn)識(shí)的制造業(yè)形式?！钡虑谌蚴紫瘓?zhí)行官浦仁杰表示，對(duì)企業(yè)級(jí)3D打印技術(shù)的未來(lái)充滿信心。

今年市場(chǎng)規(guī)模將接近60億美元

3D打印直接將虛擬的數(shù)字化實(shí)體模型轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品，極大地簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程，降低研發(fā)成本，縮短研發(fā)周期，使得任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)零部件的生產(chǎn)成為可能。據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司IDC預(yù)計(jì)，未來(lái)5年內(nèi)，全球3D打印市場(chǎng)將以22.3%的年復(fù)合增長(zhǎng)率擴(kuò)大，在2020年達(dá)到289億美元。

8月24日，惠普在其硅谷總部宣布與德勤在3D打印和數(shù)字化制造服務(wù)領(lǐng)域展開(kāi)合作?！盎诨萜疹嵏残缘?D打印技術(shù)，惠普會(huì)同德勤一起專注于幫助客戶轉(zhuǎn)型，在新時(shí)代跑贏對(duì)手?！表f斯勒口中惠普的“武器”就是其研發(fā)成功的多射流熔融技術(shù)。

3D體素相當(dāng)于傳統(tǒng)打印中的2D像素，是一種直徑僅為50微米的3D度量單位，相當(dāng)于人類一根頭發(fā)的直徑。多射流熔融技術(shù)能夠在體素級(jí)徹底改變色彩、質(zhì)感和機(jī)械特性，通過(guò)靈活使用打印材料，創(chuàng)造出具備傳導(dǎo)型、韌性、內(nèi)嵌數(shù)據(jù)和半透明特性的3D打印物體。同時(shí)，該技術(shù)不僅能夠使打印高質(zhì)量物理部件的速度提高10倍，還實(shí)現(xiàn)了成本減半，為3D打印在所有制造行業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用提供了全新的可能。

捷普數(shù)字制造部副總裁約翰·杜爾奇諾思說(shuō)：“在使用多射流熔融3D打印技術(shù)前，我們?yōu)榭蛻糁圃煲环N零部件需要4到6周時(shí)間，而現(xiàn)在，時(shí)間縮短到4至5天，生產(chǎn)成本也大大降低?！?/p>

利用多射流熔融技術(shù)，惠普去年3D打印生產(chǎn)的零部件數(shù)量已達(dá)50萬(wàn)件，預(yù)計(jì)今年全球3D打印市場(chǎng)的規(guī)模將接近60億美元。

新興材料發(fā)展成為普及的關(guān)鍵

盡管3D打印技術(shù)方興未艾，但由于人們對(duì)于3D打印技術(shù)的理解還很不夠，以至于尚無(wú)法充分利用這項(xiàng)技術(shù)。在荷蘭ING公司的最新報(bào)告中，將3D打印技術(shù)形容為尚處于“嬰兒期”，不過(guò)報(bào)告預(yù)測(cè)稱，當(dāng)3D打印機(jī)和如今的打印機(jī)一樣成為必不可少的“基礎(chǔ)設(shè)施”后，3D打印機(jī)的爆發(fā)力將接踵而來(lái)，對(duì)制造業(yè)、全球貿(mào)易等領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

3D打印技術(shù)在制造業(yè)的普及程度，關(guān)鍵取決于新興材料的發(fā)展。如今，惠普希望通過(guò)搭建開(kāi)放式平臺(tái)的方式，建立起各種材料的組合生態(tài)系統(tǒng)?；萜?D材料與高級(jí)應(yīng)用副總裁兼總經(jīng)理蒂莫西·韋伯表示，雖然目前塑料依然是主導(dǎo)材料，但隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，會(huì)有更多的材料進(jìn)入3D打印市場(chǎng)?；萜找呀?jīng)在美國(guó)科瓦利斯設(shè)立了全球首個(gè)3D開(kāi)放材料和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室，推出業(yè)界首個(gè)3D材料開(kāi)發(fā)套件（HDK），與很多世界領(lǐng)先的材料公司合作進(jìn)行新材料的研發(fā)。

無(wú)獨(dú)有偶，Divergent 3D公司也于今年3月宣布與德國(guó)金屬3D打印機(jī)制造商SLH Soltions達(dá)成合作，以開(kāi)發(fā)分散式制造平臺(tái)的硬件和軟件，允許通過(guò)結(jié)合3D打印生產(chǎn)更輕、更具成本效益、更環(huán)保的車輛。該公司創(chuàng)始人辛格認(rèn)為這個(gè)行業(yè)很有前景：“我們?yōu)槠囆袠I(yè)開(kāi)發(fā)了一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的道路，我們相信這會(huì)讓汽車制造業(yè)復(fù)興?！?/p>

“隨著‘中國(guó)制造2025規(guī)劃的出臺(tái)，中國(guó)制造業(yè)正在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)。我們將通過(guò)與本土材料生產(chǎn)商和經(jīng)銷商合作，建立強(qiáng)大的3D打印生態(tài)系統(tǒng)和社群，促進(jìn)這一解決方案在大中華地區(qū)實(shí)現(xiàn)廣泛的商業(yè)應(yīng)用。”惠普多射流熔融技術(shù)3D打印解決方案副總裁兼總經(jīng)理拉莫·帕斯托表示，中國(guó)石化下屬燕山石化也已經(jīng)成為惠普的合作伙伴，雙方正應(yīng)用多射流熔融技術(shù)共同開(kāi)發(fā)聚烯烴粉末，擴(kuò)展3D打印開(kāi)放材料及應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)。

在不久的將來(lái)，3D打印技術(shù)或?qū)⒊蔀榛A(chǔ)設(shè)施的“標(biāo)配”生產(chǎn)方式，深刻影響人們的每一天。endprint