3D打印顛覆傳統(tǒng),，制造業(yè)企業(yè)如何從容應(yīng)對(duì),？

來源：新材料在線

有人認(rèn)為,，第四次工業(yè)革命已經(jīng)到來，隨之而來的將是前所未有的變革和機(jī)遇,。作為此次革命的核心驅(qū)動(dòng)力,，數(shù)字技術(shù)正在變得越來越快捷和經(jīng)濟(jì),，帶給更多人看得見、摸得著的切實(shí)利益,。隨著人工智能 (AI),、機(jī)器學(xué)習(xí)、生成式設(shè)計(jì)和大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)正在加速各行各業(yè)的發(fā)展,，3D 打印技術(shù)也正在一步一步地顛覆傳統(tǒng)制造業(yè),。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來的深遠(yuǎn)影響是不可估量的，這一點(diǎn)無可厚非,。但工業(yè)4.0時(shí)代不僅需要新的技術(shù),，還需要新的技能和新的思維與工作方式。對(duì)許多企業(yè)來說,，這一變革非同小可,，因?yàn)檫@意味著要注入新的投資、實(shí)施組織變革和提升員工技能,。而為了增強(qiáng)客戶關(guān)系和吸納新業(yè)務(wù),，這種變革是必須的。企業(yè)必須作出積極轉(zhuǎn)變,，擁抱工業(yè) 4.0,。

王利博制圖

解鎖新的可能性，需要思維上的轉(zhuǎn)變
以 3D 打印為例,，3D打印技術(shù),，即增材制造技術(shù)，可以通過不斷疊加和黏合材料層,，從無到有地構(gòu)建出一個(gè)完整的功能部件,，而無需建造注塑模具。這一轉(zhuǎn)變對(duì)制造流程和產(chǎn)品形態(tài)所產(chǎn)生的影響是巨大的,。3D打印帶來了整體效率的提升——不但縮短了設(shè)計(jì)周期,，降低了總生產(chǎn)成本，還縮短了從生產(chǎn)到交付的時(shí)間,。

影響還不僅于此,，3D打印技術(shù)還改變了設(shè)計(jì)師和制造商的工作方式，他們所采用的技術(shù)以及所需的培訓(xùn)也完全不同以往,。首先,，3D打印技術(shù)可以說為設(shè)計(jì)師和工程師們打開了一扇全新的大門，讓他們有充分的自由空間,，發(fā)揮自己的創(chuàng)意靈感,，擺脫以往的限制和束縛。

因?yàn)闊o需再使用注塑成型的模具,，即使是為大批量生產(chǎn)而設(shè)計(jì),，設(shè)計(jì)師也不再需要考慮拔模角度或接縫的問題,。簡而言之，他們需要摒棄種種來自傳統(tǒng)制造業(yè)的桎梏,。工業(yè)4.0時(shí)代需要的是全新的思維模式,、設(shè)計(jì)思路和技能，因?yàn)樵霾闹圃炜梢栽试S設(shè)計(jì)師創(chuàng)造出更復(fù)雜,、甚至前所未有的新部件,，固守傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思維會(huì)漸落人后。

其次,，不同于傳統(tǒng)制造業(yè)的線性工作流程,，3D 打印要求設(shè)計(jì)師和工程師在流程的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要更緊密地協(xié)作。傳統(tǒng)的制造流程中,，設(shè)計(jì)師和工程師之間的互動(dòng)十分有限,，設(shè)計(jì)師完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)后，交由工程師開展原型構(gòu)建和測試工作,，之后再構(gòu)建注塑成型的模具并進(jìn)行批量生產(chǎn),。然而，這也意味著針對(duì)功能方面的考量僅僅出現(xiàn)在開發(fā)周期的后半階段,，包括材料性能,、結(jié)構(gòu)完整性和設(shè)計(jì)耐用性等。

而3D打印生態(tài)系統(tǒng)則鼓勵(lì)構(gòu)建一個(gè)集成度更高,、互動(dòng)性更強(qiáng)的流程,。設(shè)計(jì)師必須從設(shè)計(jì)周期伊始就考慮一個(gè)零部件是如何制造出來的。全新的 CAD 技術(shù)（即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)）已經(jīng)可以支持在設(shè)計(jì)視覺構(gòu)建期間就將功能因素也納入考量,，因此工程師也必須在設(shè)計(jì)初期就參與進(jìn)來,。

新的數(shù)字技術(shù)帶來新的機(jī)遇

3D打印還為設(shè)計(jì)師和制造商帶來了學(xué)習(xí)和應(yīng)用新技術(shù)的機(jī)會(huì)。生成式設(shè)計(jì)和機(jī)器學(xué)習(xí)這兩大創(chuàng)新技術(shù)是促成這個(gè)機(jī)遇的關(guān)鍵,。隨著數(shù)字化制造的普及,，CAD技術(shù)也在不斷發(fā)展和更新。現(xiàn)在的 CAD 軟件已經(jīng)可以與虛擬現(xiàn)實(shí) (VR) 或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) (AR) 技術(shù)結(jié)合使用,，支持設(shè)計(jì)師將計(jì)算機(jī)生成的任一圖像疊加到真實(shí)場景中。而且 CAD 軟件的操作也變得更加簡單易懂,，有些甚至是專為非專業(yè)程序員打造的,。這些趨勢正在推制造業(yè)的大眾化，讓每一個(gè)具有設(shè)計(jì)創(chuàng)造力的人都有機(jī)會(huì)成為一個(gè)制造者,。

自動(dòng)化的生成式設(shè)計(jì)軟件能支持設(shè)計(jì)師快速查看零部件設(shè)計(jì),，并基于所選材料、生產(chǎn)方法和成本約束等數(shù)據(jù)參數(shù)生成多種設(shè)計(jì)排列方式,。工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者歐特克(Autodesk)提出,，AI 系統(tǒng)可通過應(yīng)用生成式設(shè)計(jì)原則,，從單一設(shè)計(jì)中自動(dòng)生成多種高性能的產(chǎn)品選擇。這對(duì)設(shè)計(jì)師來說大有裨益,，因?yàn)樗麄兛梢耘e一反三,，在AI系統(tǒng)生成的成百上千個(gè)更多的設(shè)計(jì)作品中挑選出一個(gè)最符合其重要標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)。此外,，原始三維設(shè)計(jì)文件還能夠直接連接到 3D 打印機(jī),，計(jì)算出精確的材料使用量并快速地進(jìn)行原型構(gòu)建，避免浪費(fèi),。

企業(yè)如何幫助員工更從容地應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)變

面對(duì)眾多可供選擇的新工具和新技術(shù),，如何打造合適的工作環(huán)境和員工支持系統(tǒng)是企業(yè)邁向數(shù)字化制造轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵一步。首先是鼓勵(lì)工程師接觸新技術(shù)并進(jìn)行積極嘗試,。這些工程師們已經(jīng)習(xí)慣于傳統(tǒng)的注塑成型工作流程,，在面臨學(xué)習(xí)新技能時(shí)可能會(huì)感到有些挑戰(zhàn)。但在嘗試新工具,、學(xué)習(xí)新技能的過程中,，他們會(huì)體驗(yàn)到全新的設(shè)計(jì)力量。探索新功能,，發(fā)現(xiàn)自身局限,，將有助于激發(fā)新的思維方式。

在工程師嘗試熟悉 3D 打印技術(shù)時(shí),，持續(xù)性的培訓(xùn)必不可少,。在惠普，30％的 Indigo 打印機(jī)工程師都接受了增材制造設(shè)計(jì) (DFAM) 培訓(xùn),。從麻省理工學(xué)院到南洋理工大學(xué),，一些世界知名的高校也推出了在線課程和短期課堂培訓(xùn)，向處于職業(yè)生涯中期的工程師介紹 3D 打印的基礎(chǔ)知識(shí),、應(yīng)用和商業(yè)意義,。

惠普還為處于數(shù)字化轉(zhuǎn)型的客戶提供諸多幫助。為了更好地了解客戶的需求及其當(dāng)前的制造方式,，我們從生產(chǎn)線入手,，去查看生產(chǎn)線上的不同組件，了解每個(gè)零部件的應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn),。這樣,，我們可以識(shí)別出能用3D打印技術(shù)更優(yōu)化、更快捷生產(chǎn)的部件,，從而最大限度地降低成本或減少對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)周期的影響,。以這樣的方式，我們與各個(gè)公司合作,，幫助他們確定在制造流程中哪些零部件的生產(chǎn)可以用3D打印技術(shù)替換,。

讓下一代做好迎接數(shù)字化制造的準(zhǔn)備
隨著工程和設(shè)計(jì)變得越來越密不可分,，混合高等教育課程也將在下一代工程師中越來越普及。倫敦帝國理工學(xué)院和賓夕法尼亞州立大學(xué)等高校已分別開始提供設(shè)計(jì)工程綜合碩士學(xué)位和增材制造與設(shè)計(jì)工程碩士學(xué)位,�,；萜杖ツ� 10 月推出的 HP-NTU 企業(yè)實(shí)驗(yàn)室也將專注于開發(fā)關(guān)于增材制造設(shè)計(jì)的教育課程，涵蓋數(shù)據(jù)管理,、安全性,、用戶體驗(yàn)和業(yè)務(wù)模式等領(lǐng)域。

這些課程將設(shè)計(jì)思維,、工程知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合,，能夠?yàn)楫厴I(yè)生提供促進(jìn)數(shù)字化制造發(fā)展所需的技能。在短短幾年內(nèi),，他們將成為加速和規(guī)范數(shù)字化制造的主力軍,。

行業(yè)的發(fā)展日新月異，如果制造商能夠采用正確的工具和技術(shù)并激勵(lì)員工探索創(chuàng)造性解決方案來應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)挑戰(zhàn),，那我們將有機(jī)會(huì)解鎖無數(shù)嶄新的商機(jī),。