3D打印加速制造業轉型升級

高石

科技改變生活。第四次工業革命正在重新定義產品生產、分配、消費的方式，也將重塑人類未來的日常生活。3D打印技術，正是互聯網和制造業的有效結合，為傳統制造技術帶來顛覆性創新，也帶來無限可能性。數字化技術被廣泛地應用在傳統制造業之中，已成為一股不可阻擋的潮流。

3D打印推動新一輪工業革命

“第四次工業革命已經到來。對全球經濟而言，沒有哪個行業會比制造業發生的轉變更大。向數字化創新不斷投入的公司，會甩開競爭對手。”在惠普公司首席執行官迪昂·韋斯勒看來，3D打印技術作為驅動第四次工業革命的重要力量，將促使價值12萬億美元的全球制造業發生根本性變革。

《福布斯》雜志的報道稱，2017年，預計有57%的制造業企業增加在3D打印方面的投入，47%的企業在3D打印方面的投資回報率較去年增加，更有95%的企業將3D打印技術的應用視為自己在市場競爭中的優勢所在。

在國際知名的大型企業中，波音公司采用3D打印技術制造飛機的部分零件，米其林公司利用3D打印技術進行輪胎生產，美國“太空制造”公司還成功在太空環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“火箭實驗室”在新西蘭東海岸發射全球首枚3D打印電池動力的“電子號”火箭。據媒體報道，該火箭發動機的主要部件幾乎都是3D打印制造。這枚火箭制造成本低、發射周期短，被業界評價是人類火箭技術發展史上的一大進步。

目前，強生公司與惠普合作，利用3D打印技術制造的醫療級脊柱擴張器已投入臨床使用。強生公司制造工程技術副總裁喬·桑德拉表示，3D打印和數據挖掘技術的結合，將能為患者定制產品以及規模化產品的生產帶來重大變化，同時為患者提供性價比更高的服務。

美國軍方也對3D打印技術敞開了懷抱。8月15日，美國海軍陸戰隊宣布研發出一款可移動的3D打印設備，用于制造零部件，并有可能用于海外軍事設備維護。美國海軍通過和橡樹嶺國家實驗室共同研發出的3D打印技術，可以在4周內就建造出一艘概念“潛水艇”。未來幾年內，這一技術可能會應用于批量生產。

“全球制造業的數字化轉型，其影響會波及全世界的公司與消費者。而3D打印技術將發揮重要作用，徹底改變我們當前所認識的制造業形式。”德勤全球首席執行官浦仁杰表示，對企業級3D打印技術的未來充滿信心。

今年市場規模將接近60億美元

3D打印直接將虛擬的數字化實體模型轉變為產品，極大地簡化了生產流程，降低研發成本，縮短研發周期，使得任意復雜結構零部件的生產成為可能。據國際數據公司IDC預計，未來5年內，全球3D打印市場將以22.3%的年復合增長率擴大，在2020年達到289億美元。

8月24日，惠普在其硅谷總部宣布與德勤在3D打印和數字化制造服務領域展開合作。“基于惠普顛覆性的3D打印技術，惠普會同德勤一起專注于幫助客戶轉型，在新時代跑贏對手。”韋斯勒口中惠普的“武器”就是其研發成功的多射流熔融技術。

3D體素相當于傳統打印中的2D像素，是一種直徑僅為50微米的3D度量單位，相當于人類一根頭發的直徑。多射流熔融技術能夠在體素級徹底改變色彩、質感和機械特性，通過靈活使用打印材料，創造出具備傳導型、韌性、內嵌數據和半透明特性的3D打印物體。同時，該技術不僅能夠使打印高質量物理部件的速度提高10倍，還實現了成本減半，為3D打印在所有制造行業的大規模應用提供了全新的可能。

捷普數字制造部副總裁約翰·杜爾奇諾思說：“在使用多射流熔融3D打印技術前，我們為客戶制造一種零部件需要4到6周時間，而現在，時間縮短到4至5天，生產成本也大大降低。”

利用多射流熔融技術，惠普去年3D打印生產的零部件數量已達50萬件，預計今年全球3D打印市場的規模將接近60億美元。

新興材料發展成為普及的關鍵

盡管3D打印技術方興未艾，但由于人們對于3D打印技術的理解還很不夠，以至于尚無法充分利用這項技術。在荷蘭ING公司的最新報告中，將3D打印技術形容為尚處于“嬰兒期”，不過報告預測稱，當3D打印機和如今的打印機一樣成為必不可少的“基礎設施”后，3D打印機的爆發力將接踵而來，對制造業、全球貿易等領域產生深遠影響。

3D打印技術在制造業的普及程度，關鍵取決于新興材料的發展。如今，惠普希望通過搭建開放式平臺的方式，建立起各種材料的組合生態系統。惠普3D材料與高級應用副總裁兼總經理蒂莫西·韋伯表示，雖然目前塑料依然是主導材料，但隨著技術不斷進步，會有更多的材料進入3D打印市場。惠普已經在美國科瓦利斯設立了全球首個3D開放材料和應用實驗室，推出業界首個3D材料開發套件（HDK），與很多世界領先的材料公司合作進行新材料的研發。

無獨有偶，Divergent 3D公司也于今年3月宣布與德國金屬3D打印機制造商SLH Soltions達成合作，以開發分散式制造平臺的硬件和軟件，允許通過結合3D打印生產更輕、更具成本效益、更環保的車輛。該公司創始人辛格認為這個行業很有前景：“我們為汽車行業開發了一個可持續發展的道路，我們相信這會讓汽車制造業復興。”

“隨著‘中國制造2025規劃的出臺，中國制造業正在實現轉型升級。我們將通過與本土材料生產商和經銷商合作，建立強大的3D打印生態系統和社群，促進這一解決方案在大中華地區實現廣泛的商業應用。”惠普多射流熔融技術3D打印解決方案副總裁兼總經理拉莫·帕斯托表示，中國石化下屬燕山石化也已經成為惠普的合作伙伴，雙方正應用多射流熔融技術共同開發聚烯烴粉末，擴展3D打印開放材料及應用生態系統。

在不久的將來，3D打印技術或將成為基礎設施的“標配”生產方式，深刻影響人們的每一天。endprint