經(jīng)濟(jì)學(xué)人2013年3季度：3D打印規(guī)模化

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數(shù)字化制造：圍繞3D打印有很多的炒作。但它正迅速融入制造業(yè)的主流


在公司總部設(shè)在明尼蘇達(dá)州Eden Prairie的RedEye公司,，通過(guò)檢查窗口看一眼近100個(gè)正在靜靜工作的三維（3D）打印機(jī),，你可以窺視今后的工廠將如何運(yùn)作。它們有的大如送貨車(chē),，晝夜運(yùn)行,，只是極少數(shù)的技術(shù)人員參加，這真不簡(jiǎn)單,。相反,，他們正在顯示這個(gè)革命性的生產(chǎn)過(guò)程如何進(jìn)入制造業(yè)的主流。

3D打印機(jī)用一個(gè)特定的材料一層一層地建造產(chǎn)品而不是通過(guò)切割,，鉆孔或加工來(lái)削減原材料,，這就是為什么的過(guò)程也被稱(chēng)為增量制造。有許多方法可以做到這一點(diǎn),，只要調(diào)整一下軟件,，每一個(gè)產(chǎn)品可以是不同的，而不需要昂貴的再加工機(jī)器,。這使得3D打印成為制造一次性產(chǎn)品流行方式,，尤其用來(lái)制造原型件，實(shí)物模型,，小工具和手工藝品,。

對(duì)于（3D打印）持懷疑態(tài)度的人來(lái)說(shuō)這是所有3D打印機(jī)的優(yōu)點(diǎn)了,，全球最大的電子產(chǎn)品合同制造商,、在中國(guó)制造眾多蘋(píng)果產(chǎn)品的廠商——富士康的老板郭臺(tái)銘就是其中的主要人物。他認(rèn)為,， 3D打印對(duì)于真正的成品制造沒(méi)有任何商業(yè)價(jià)值,，僅僅是“噱頭”，他發(fā)誓如果證明是錯(cuò)誤的,，要倒著拼寫(xiě)他的名字,。

郭臺(tái)銘（或者應(yīng)該說(shuō)UOG ）是說(shuō)對(duì)了一點(diǎn)：增量制造業(yè)不會(huì)取代大規(guī)模生產(chǎn)。盡管其技術(shù)在不斷改進(jìn),，一些打印物品的光潔度和耐久性能仍然滿(mǎn)足不了生產(chǎn)需求,，3D打印機(jī)也不能大規(guī)模生產(chǎn)線一樣低成本制作不計(jì)其數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)部件。然而,，3D打印機(jī)有他們的有點(diǎn),，這就是為什么一些世界上最大的制造商,，如空中客車(chē)，波音,，通用電氣,，福特，西門(mén)子等開(kāi)始要使用3D打印機(jī),。

3D打印機(jī)和服務(wù)的市場(chǎng)雖小,，但增長(zhǎng)迅速。根據(jù)咨詢(xún)公司——Wohlers Associates估計(jì),，3D打印全球市值去年是價(jià)值2.2十億美元,，比2011年同比增長(zhǎng)29％。隨著生產(chǎn)者對(duì)（3D打�,。┘夹g(shù)變得更加熟悉,，3D打印正在從原型轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)品，Wohlers估計(jì)去年超過(guò)25％的3D打印市場(chǎng)涉及到最終產(chǎn)品的生產(chǎn),。

其中的一些部件是使用RedEye的打印機(jī)打印的,，在許多情況下，它們是小批量的產(chǎn)品,，如用于構(gòu)建專(zhuān)門(mén)藥物或造紙?jiān)O(shè)備的組件,。其他產(chǎn)品，如3D打印的工具和夾具,，實(shí)際上會(huì)提高大批量生產(chǎn)效率：寶馬公司的裝配線工人設(shè)計(jì)和打印的自定義工具,，使其更容易地去把握和定位部件。 3D打印的塑料模具和母模正在幫助建立和試驗(yàn)新的生產(chǎn)線,。一些這樣的打印部件甚至被用作壞的鋼質(zhì)工具的臨時(shí)替身,，（原型替換）可能要花幾周的時(shí)間。

3D打印難以找到的備件,，在這種情況下幫助美國(guó)大型航空公司的一些飛機(jī)重返天空,，老的麥道MD -80飛機(jī)經(jīng)常因?yàn)閹�所漏水而無(wú)法運(yùn)營(yíng)，這些飛機(jī)早已經(jīng)停產(chǎn),，航空公司苦苦尋找備件,，現(xiàn)在它的新的管道可以用航空航天級(jí)塑料（不易點(diǎn)燃或燃燒不會(huì)產(chǎn)生有毒煙霧）3D打印出來(lái)。

由于3D打印機(jī)的改善和打印材料的提升,，原型的質(zhì)量和光潔度與傳統(tǒng)的工廠制造的越來(lái)越難區(qū)分,，Tim Thellin ，EedEye的經(jīng)理說(shuō),。盡管?chē)�繞桌面3D打印機(jī)的炒作旨在愛(ài)好者和消費(fèi)者,，但是工業(yè)級(jí)打印機(jī),，正承擔(dān)著對(duì)于傳統(tǒng)的方法如塑料注塑成型來(lái)說(shuō)非常棘手的,、最困難的工作,，而這種大型項(xiàng)目的需求在增長(zhǎng)。Thellin先生說(shuō),，其中一個(gè)例子是專(zhuān)業(yè)汽車(chē)車(chē)身控制面板,，有復(fù)雜的形狀，組成的單個(gè)組件需要進(jìn)行精確的組裝,。

一些RedEye的3D打印機(jī)的觀察窗被蓋上,，因?yàn)檫@些機(jī)器在制造國(guó)防有關(guān)的產(chǎn)品，或者他們的工作是商業(yè)敏感的,。一個(gè)可以觀察的是正在打印RedEye的母公司,， Stratasys公司生產(chǎn)的3D打印機(jī)的零件。它和另一家公司——3D Systems,，是3D打印機(jī)的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者,。

3D Systems公司，總部設(shè)在南卡羅來(lái)納州,，也有大量的3D打印機(jī)正被用于生產(chǎn)成品的例子,。早期采用該技術(shù)一直是醫(yī)療保健行業(yè)，因?yàn)槊恳粋�(gè)病人是不同的,，這一個(gè)領(lǐng)域中需要大量的定制,。 數(shù)以百萬(wàn)的助聽(tīng)器外殼通過(guò)掃描病人耳道來(lái)3D打印，凱茜·劉易斯—— 3D Systems公司的首席營(yíng)銷(xiāo)官說(shuō),。最初的外殼通過(guò)3D打印的模具制造,，隨著不刺激皮膚的生物相容性打印塑料的發(fā)展，現(xiàn)在直接打印,。

在另一個(gè)例子中,， 3D Systems公司曾與加利福尼亞州圣何塞的Align技術(shù)合作，使用透明塑料匹配矯牙來(lái)取代金屬牙套矯正牙齒,。,，而是對(duì)準(zhǔn)套的 “光刻機(jī)” 。掃描患者的口腔用來(lái)制定治療計(jì)劃,，這反過(guò)來(lái)又產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字文件,，該文件用于3D打印一組中的20個(gè)左右的模具，每個(gè)模具都略有不同,，并依據(jù)他們制作一系列透明塑料牙套,。在佩戴的幾個(gè)月內(nèi)，每個(gè)牙套穩(wěn)定地把患者的牙齒移動(dòng)到所需的位置,。去年Align 3D打印了1千7百萬(wàn)的牙套,。

高高飛行

航空航天工業(yè)由于制造量對(duì)較低也擁抱3D打印技術(shù)，零件生產(chǎn)往往是非關(guān)鍵項(xiàng)目,，但是現(xiàn)在不同了,。即使F-18在3D打印技術(shù)普及之前已經(jīng)服役了二十年,，今天，一個(gè)典型的F-18戰(zhàn)斗機(jī)可能包含約90 3D打印部件,。這是因?yàn)椴糠值鸟{駛艙和冷卻管道采用3D打印的零件進(jìn)行更換,。3D System表示：F-35飛機(jī)，美國(guó)新服役的攻擊機(jī),，大約有900部件已經(jīng)確定適合增量制造,。

世界上最大的制造商，美國(guó)GE,，毫不懷疑從能源到醫(yī)療保健的眾多領(lǐng)域中增量制造的重要性,。它打算極可能多的保持該技術(shù)，以確保競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),。在2012年11月GE買(mǎi)下Morris科技——總部設(shè)在辛辛那提的一家提供增量制造服務(wù)行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者之一,。除其他領(lǐng)域外，Morris已經(jīng)能夠制造無(wú)人機(jī)的輕質(zhì)部件,。吸引了GE的是它的技術(shù)潛力,，生產(chǎn)通過(guò)傳統(tǒng)方式很難制造的、復(fù)雜的,，輕質(zhì)的組件,。預(yù)計(jì)到2020年GE會(huì)為其噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)打印成千上萬(wàn)的零件。

所有這一切無(wú)一例外在中國(guó)發(fā)生著,，隨著國(guó)家的勞動(dòng)力成本增加和一些離岸生產(chǎn)移回美國(guó)和歐洲,，北京的官員把增量制造看成提升自己的制造基地競(jìng)爭(zhēng)力的一種方法，雖然3D打印技術(shù)還不如美國(guó)先進(jìn),，但中國(guó)有很大的野心,。

3D打印與中國(guó)大量的傳統(tǒng)的工廠相配合，例如北京龍?jiān)措娏ψ詣?dòng)化制造系統(tǒng)公司,，使用3D打印的一種形式——激光燒結(jié),，生產(chǎn)經(jīng)過(guò)特殊處理的鑄造砂模，然后采用傳統(tǒng)的鑄造方式鑄造金屬零件,。3D打印技術(shù)的使用意味著可以在數(shù)周而不是數(shù)個(gè)月生產(chǎn)原型車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)需要的所有部件,。
一些世界上最大的3D打印機(jī)可以在中國(guó)找到。采用3D打印量身定做的宇航員座椅,，在波音公司和空中客車(chē)公司的短途飛機(jī)領(lǐng)域的中國(guó)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手工作的工程師,，正在使用巨型3D打印機(jī)，其中一個(gè)由12米長(zhǎng),，打印鈦金屬部件（包括機(jī)翼備件和機(jī)身框架）,。

開(kāi)啟電源
通過(guò)能夠在組件上或其中直接印刷電路的系統(tǒng)，3D打印作為生產(chǎn)工具的價(jià)值將進(jìn)一步加大。在一家英國(guó)公司GKN Aerospace,，迪斯尼和施樂(lè)公司正在嘗試這樣的工藝,。在與英國(guó)Warwick大學(xué)的一個(gè)聯(lián)合項(xiàng)目中， GKN開(kāi)發(fā)了稱(chēng)為“carbomorph”的可打印材料,，它有壓阻屬性,，意味著被擠壓時(shí),，其電阻會(huì)變化,，它可用于打印功能開(kāi)關(guān)，按鈕和傳感器,。
總部設(shè)在阿爾伯克基的Optomec ,，已經(jīng)發(fā)布了一個(gè)打印電子產(chǎn)品方法，被稱(chēng)為Aerosol噴射,。這是通過(guò)霧化導(dǎo)電材料液體形成一個(gè)密集的氣溶膠,，然后通過(guò)鞘氣體聚焦成為一束沉積各個(gè)層上。它可以產(chǎn)生電路和元件,，包括電線,，電阻器，電容器和半導(dǎo)體,，小到10微米（一微米是百萬(wàn)分之一米）,。Optomec正在把LED照明打印到壁紙上，控制電路打印到一個(gè)小型無(wú)人駕駛飛機(jī)的翅膀上（無(wú)人機(jī)由Stratasys公司3D打�,。� ,。
該公司還正在與多家手機(jī)制造商合作，直接在手機(jī)上進(jìn)行電路打印,。最新的智能手機(jī)有多個(gè)蜂窩無(wú)線電的接受裝置,，WiFi，藍(lán)牙,，GPS等等,，它們通常是由污染環(huán)境的化學(xué)方法電鍍制造，Optomec可以使用導(dǎo)電銀墨直接打印出來(lái),，試用系統(tǒng)最近被安裝在中國(guó)的生產(chǎn)線上,。

（未完）

詳細(xì)請(qǐng)見(jiàn)：中國(guó)3D打印行業(yè)咨詢(xún)網(wǎng) http://www.centurier.com/nd.jsp?id=170&_np=4_11

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