講述3D打印未來發展的五種趨勢

　　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。

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