張海濱

捷普北亞區運營副總裁

3D打印技術的未來充滿光明，在制造業復興過程中也將發揮日益重要的作用。隨著3D打印(又稱增材制造)技術的不斷普及，關于這項技術的討論也比兩年前更具體。以前，我們一直從財務和技術領域的角度，討論是否可以將大量傳統的流程交由3D打印機來完成。現在，3D打印的成功案例越來越多，而且這項技術具備的商業優勢也顯而易見，證明3D打印已經可以作為主流制造技術使用。

隨著3D打印技術及其材料供應鏈的成熟，醫療、汽車、航空航天和國防等多個行業的關鍵業務領域均經歷了生產和業務方面的重大轉型。例如，飛機設計師會使用3D打印技術生產飛機部件比如風管、通風孔和氣流系統等，從而減輕飛機重量、減少部件數量，以及契合客艙內飾的緊湊設計。此外，3D打印技術還給設計工作帶來了一定的自由度，便于設計人員嘗試更有效、更高效的零件形狀，同時減少潛在的故障點。這使得飛機制造商在生產產品時變得更為靈活，同時也能夠跟上不斷縮短的生產周期。

根據捷普近期開展的一項調查發現，在短短一年多的時間里，采用3D打印技術的公司以及各類相關應用在數量上均大幅增加。其中，3D打印技術在零件生產、橋梁建造和維修工作中的使用占比分別從原來的27%、23%、14%增加到52%、39%、38%。。雖然目前3D打印行業規模僅為93億美元左右，但是根據全球包裝、紙張和印刷業供應鏈管理權威Smithers Pira集團發布的一份報告預測，到2027年，3D打印行業的規模將達到558億美元。

捷普作為全球領先的產品解決方案公司，也早已經將3D打印技術應用于從產品設計到生產的全過程，幫助客戶縮短產品上市時間、降低生產成本。捷普的藍天創新中心(Blue Sky Center)作為其創新協同中心，也一直使用3D打印技術進行硬件和軟件的設計與開發。在中國，捷普廣州公司和捷普無錫公司在使用工業3D打印機制造生產裝配夾具方面也已經擁有多年經驗，在生產速度以及生產靈活性方面均為捷普公司帶來巨大幫助。此外，捷普也和多家全球知名品牌商合作將3D打印技術應用于產品的生產，對3D打印技術的發展有著實質性的貢獻。

而隨著3D打印技術的發展，有五大趨勢將對制造業的方方面面以及其他行業的發展帶來重大影響。

一、3D打印技術可從原型設計延伸至生產

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

3D打印技術可以從原型設計輕松延伸到全面生產，關鍵原因在于3D打印技術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業知識的情況下，也能將原型設計用于全面生產。

例如，如果某品牌產品產量相對較低的時候，想要打印100個零件用于工程測試，使用3D打印技術就能輕而易舉地做到這一點。即使要生產的零件達到這個數量的四倍，3D打印技術也可以在不增加再加工成本的情況下實現這個目標。3D打印技術非常適用于中低規模生產，通過適當的規劃、工程和材料開發，使用3D打印技術生產的部件可以無縫地應用在可以大批量生產的設備，如注塑成型設備。

3D打印技術可以讓制造商按需生產零件，而不需要從倉庫中調取。按需生產將有助于企業大幅降低庫存和倉儲成本。根據麻省理工學院的一份報告顯示，在汽車行業中，使用3D打印技術可以減少90%的備件庫存。

我們當前討論的主題正在從功能轉向產量。3D打印技術能夠為新產品上市提供多方面的支持時，以量制價的生產方式將逐漸失去其優勢。

二、3D打印技術可規范數字化和重組供應鏈

3D打印技術引領著工業4.0時代的數字化轉型，是最純粹的數字技術之一，因其不需要模具和夾具，因此消除或降低了將文件移動到不同位置和不同打印機的切換成本，這與過去200年來制造業采用的勞動密集型方法截然不同。

事實上，3D打印技術最具顛覆性的方面與實際的打印機幾乎沒有關聯——3D打印技術是將數字表單轉化為物理形式的產品，也就是說僅僅一個文件就代表了最終產品。3D打印技術是邁向數字化轉型的第一步。

3D打印技術將濃縮的數字文件存儲在可以輕松訪問讀取的云中，大量減少實體零件所占據的空間，避免可能過時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將3D打印技術納入其數字化戰略的方式。不同于集中式解決方案，分布式制造使企業能夠分散生產，以便在更接近客戶的地方生產最終產品。

借助3D打印技術，制造商可以更好地結合實體供應鏈與數字線程，從產品設計概念到整個產品生命周期的過程中，更高效地管理產品。只需發送文件，便可以將制造任務下發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作性、更透明和更高效。如果發生自然災害，3D打印技術也能夠進行自我糾正并恢復正常運作，可以比傳統制造業更快地向前推進。

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

三、3D打印技術更加靈活且更能滿足個性化需求

我們注意到，在許多行業中，追求個性化已成為一個普遍的消費趨勢。與購買批量生產的產品相比，消費者更傾向于購買專為他們設計的產品，以滿足他們的個人品味和偏好。

3D打印技術支持小規模生產的特點可以實現追求個性化的需求。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品呈現在大眾面前，而是可以先生產少量的產品，讓設計師和工程師能夠根據迸發的靈感或客戶反饋，以更具成本效益的方式調整產品設計和進行創新。

四、3D打印技術的未來在于材料

雖然針對3D打印生態系統的大量投資推動了這一行業的發展，但我們也不能低估材料的重要性。除了設備成本較高之外，材料問題和封閉的生態系統將成為影響3D打印行業發展的另一個重大障礙。現在市場上3D打印材料類型繁多，但能達到所有行業質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都面臨著產量方面的挑戰，使得供應商和制造商無力開發新應用所需的材料。然而，3D打印技術的未來在材料——特別是工程和應用所需的特定材料。每個行業都有各自的需求，必須針對不同的問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，其中包括接受嚴格監管的行業。

五、3D打印技術有助于打造更具可持續性的未來

最后，3D打印技術的兩個關鍵因素是可持續性和環保，其中一個重要的益處就是減少廢料的產生。正如Simon Ford和Mélanie Despeisse在其論文《3D打印和可持續性：針對優勢和挑戰的探索性研究》中指出的，3D打印通過逐層創建物體來模仿生物過程，而不是在生產過程中通過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方法相比，這種方法本身就非常環保，而且還有可能在不影響環境的情況下創造社會經濟價值。

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

這是制造業面臨的重要時刻，而我們正處在中心位置，無論是在實體呈現和打印機設備方面，還是數字化管理等方面，都還沒有完全成熟的技術。但是3D打印技術正在展示其可引領變革的潛力，同時也已開始重塑各大企業。

根據我們的調查，在未來兩到五年內，86%的企業對3D打印的使用量將至少呈雙倍增長，其中40%左右的企業的增幅將達到五倍或以上。隨著3D打印技術的運用，企業將能夠實現更小規模的生產，更快地開發和推出新產品，并最終在成本曲線相交時，將其全面用于批量生產。我們現在正在為3D打印的發展奠定基礎，而分布式制造模式也將蓄勢待發，不難看出，3D打印技術的未來充滿光明。