應(yīng)華：增材制造的“四個(gè)階段論”

本文作者：南極熊3D打印特約通訊員  韋旭剛

近日,，筆者和德迪智能的創(chuàng)始人應(yīng)華進(jìn)行了一次深入交流,，收獲很大,，尤其是應(yīng)總提出的增材制造必須面對(duì)的四個(gè)發(fā)展階段的觀點(diǎn),，讓人印象深刻,，特將其整理出來(lái),，同時(shí)加上了筆者的一些理解,，分享給行業(yè)內(nèi)外人士，供大家參考,。

第一個(gè)階段：舊瓶裝新酒,。

增材制造作為傳統(tǒng)制造的一種補(bǔ)充，進(jìn)行技術(shù)導(dǎo)入和應(yīng)用嘗試,，雖然新穎,，但是應(yīng)用面還非常窄，其成本和效益優(yōu)勢(shì)尚不明顯,，甚至在很多方面根本無(wú)法和傳統(tǒng)制造相比,。很多人已經(jīng)聽(tīng)說(shuō)過(guò)了增材制造或者3D打印，但是距離人們的生活還很遙遠(yuǎn),。就像一個(gè)兒童,，它的未來(lái)走向有無(wú)數(shù)種可能，但是現(xiàn)在它還干不成多少事情,。

這個(gè)階段相當(dāng)漫長(zhǎng),，從20世紀(jì)80年代增材制造技術(shù)誕生到現(xiàn)在，已經(jīng)走過(guò)了30多年，目前正進(jìn)入尾聲,，或者說(shuō)正處于走向第二階段的過(guò)渡期,。

這個(gè)階段的應(yīng)用場(chǎng)景主要以研發(fā)打樣驗(yàn)證，即快速成型應(yīng)用為主,。

第二個(gè)階段：零部件組合優(yōu)化,。

通過(guò)第一階段的不斷嘗試、碰壁,，增材制造的應(yīng)用開(kāi)始細(xì)化,，在某一細(xì)分領(lǐng)域進(jìn)行深度鉆研。所謂的從小事做起,，日積月累,，才能做成大事。

這個(gè)時(shí)候,，對(duì)產(chǎn)品的零部件在結(jié)構(gòu)形貌方面做一些組合優(yōu)化,，產(chǎn)生與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)差異較大的產(chǎn)品。這種優(yōu)化通過(guò)材料的重新布局和選擇,，形成全新的結(jié)構(gòu),，使產(chǎn)品具有等強(qiáng)度、等剛性,、剛?cè)岵��?jì),、隨力應(yīng)變等特性，對(duì)當(dāng)前產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)產(chǎn)生跨量級(jí)的正面影響,，就有可能顛覆大量工業(yè)行業(yè),。從已完成的許多產(chǎn)品看，在維持原裝備性能,、不改變制造材料的前提下,，通過(guò)零部件組合優(yōu)化，普遍可以實(shí)現(xiàn)零部件15%~60%的減重,。

在這個(gè)階段,，增材制造對(duì)一個(gè)企業(yè)的供應(yīng)鏈、生產(chǎn)組織和維保全鏈條等生產(chǎn)層面都會(huì)有較大的影響,，供應(yīng)鏈的縮短變化則帶來(lái)了制造業(yè)的商業(yè)關(guān)系巨變,。Carbon公司制造的阿迪達(dá)斯中鞋底，GE公司制造的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴嘴都是這個(gè)階段的著名案例,。各類(lèi)原材料公司也紛紛摩拳擦掌準(zhǔn)備更一步靠近終端用戶(hù),。

這個(gè)階段的應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)始注重復(fù)雜構(gòu)件的一體化生產(chǎn)，強(qiáng)調(diào)材料及結(jié)構(gòu)的性能連續(xù)性突破,，在原有產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上優(yōu)化和更新了很多組件,。

第三個(gè)階段：工業(yè)再設(shè)計(jì),。

再設(shè)計(jì)是一種全新的工程設(shè)計(jì)思想和方法，就是讓研發(fā)設(shè)計(jì)回歸市場(chǎng)客戶(hù)需求本源,，重新審視原有的設(shè)計(jì),，以最自然的方式來(lái)探索設(shè)計(jì)的本質(zhì)，效法自然,。

再設(shè)計(jì)是基于仿真和精密制造（3D打印和精密鑄造）的工業(yè)再設(shè)計(jì),，就是利用工程仿真手段和精密制造工藝創(chuàng)新對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)工業(yè)品的設(shè)計(jì)過(guò)程和工藝過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化、完善與升級(jí),，本質(zhì)核心是工業(yè)仿真應(yīng)用的升華,，是工業(yè)仿真與精密制造工藝的結(jié)合。由此帶來(lái)至少兩個(gè)收獲：（1）通過(guò)不斷提高的產(chǎn)品品質(zhì)和新增功能,，持續(xù)吸引客戶(hù),，擴(kuò)大產(chǎn)品市場(chǎng)份額；（2）可以充分應(yīng)用技術(shù)進(jìn)步和工藝改進(jìn)等,，降低產(chǎn)品成本,，擴(kuò)大產(chǎn)品的利潤(rùn)空間。

增材制造是一種更精確和精細(xì)的制造技術(shù),，以此相配就需要有更精準(zhǔn)和細(xì)致的設(shè)計(jì)內(nèi)容,。CAE顯然是目前最成熟適用的工具手段。

案例：衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)支架,，采用了拓?fù)鋬?yōu)化工業(yè)再設(shè)計(jì)模式,，重量減輕了30%，成本降低了30%,。

在這個(gè)階段，增材制造已經(jīng)與減材制造并駕齊驅(qū),，甚至成為了一個(gè)企業(yè)增值增效的核心競(jìng)爭(zhēng)力,，各項(xiàng)生產(chǎn)要素、組織架構(gòu),、人才體系等都要發(fā)生巨大的變革,。著名的XEV電動(dòng)汽車(chē)就是這個(gè)階段的標(biāo)桿。

此階段的應(yīng)用場(chǎng)景由正向設(shè)計(jì)為切入,，開(kāi)始出現(xiàn)各類(lèi)基于增材工藝特征的新型產(chǎn)品,。

第四個(gè)階段：創(chuàng)成式設(shè)計(jì)與智造。

無(wú)論是單個(gè)零部件,，還是整個(gè)大產(chǎn)品,，通過(guò)再設(shè)計(jì)和增材思維，把結(jié)構(gòu),、功能與美學(xué)融為一體,，將創(chuàng)新設(shè)計(jì)與集成設(shè)計(jì)完美融合,，再借助先進(jìn)的3D打印技術(shù)，達(dá)到了“無(wú)論多復(fù)雜都能制造,、制造出來(lái)就是頂級(jí)產(chǎn)品”的科幻級(jí)制造能力,，讓想象中的智能制造變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

在這個(gè)階段,，增材制造已經(jīng)影響的不僅僅是某個(gè)具體公司,，而是各行各業(yè)和全社會(huì)，并重新構(gòu)建起一整套生產(chǎn)方式和生產(chǎn)關(guān)系,。

理想的應(yīng)用場(chǎng)景是設(shè)計(jì)至用戶(hù)的端到端直連,。除了生物界天然有的基因外，人工建立了龐大的產(chǎn)品“物種基因”庫(kù),，系統(tǒng)工具會(huì)根據(jù)不同的個(gè)性化需求,，在已有的“物種基因”庫(kù)中自動(dòng)設(shè)計(jì)派生出所需內(nèi)容，并制造實(shí)現(xiàn),。

對(duì)于這四個(gè)階段的提法,，不知道您是怎么看待的？歡迎留言互動(dòng),。