讲述3D打印未来发展的五种趋势

　　仅在短短两年内，3D打印技术在桥梁建造方面的应用就增长了70%。同期，汽车、运输和重型设备等行业也在广泛使用这项技术。

　　3D打印技术可以从原型设计轻松延伸到全面生产，关键原因在于3D打印技术可以提供更为有效的生命周期管理，因此可以在未制定愿景和不具备专业知识的情况下，也能将原型设计用于全面生产。

　　例如，如果某品牌产品产量相对较低的时候，想要打印100个零件用于工程测试，使用3D打印技术就能轻而易举地做到这一点。即使要生产的零件达到这个数量的四倍，3D打印技术也可以在不增加再加工成本的情况下实现这个目标。3D打印技术非常适用于中低规模生产，通过适当的规划、工程和材料开发，使用3D打印技术生产的部件可以无缝地应用在可以大批量生产的设备，如注塑成型设备。

　　3D打印技术可以让制造商按需生产零件，而不需要从仓库中调取。按需生产将有助于企业大幅降低库存和仓储成本。根据麻省理工学院的一份报告显示，在汽车行业中，使用3D打印技术可以减少90%的备件库存。

　　我们当前讨论的主题正在从功能转向产量。3D打印技术能够为新产品上市提供多方面的支持时，以量制价的生产方式将逐渐失去其优势。

　　3D打印技术引领着工业4.0时代的数字化转型，是最纯粹的数字技术之一，因其不需要模具和夹具，因此消除或降低了将文件移动到不同位置和不同打印机的切换成本，这与过去200年来制造业采用的劳动密集型方法截然不同。

　　事实上，3D打印技术最具颠覆性的方面与实际的打印机几乎没有关联——3D打印技术是将数字表单转化为物理形式的产品，也就是说仅仅一个文件就代表了最终产品。3D打印技术是迈向数字化转型的第一步。

　　3D打印技术将浓缩的数字文件存储在可以轻松访问读取的云中，大量减少实体零件所占据的空间，避免可能过时或大量用不到的零件储存在仓库中增加仓储成本。

　　除了数字库存，分布式制造也在改变企业将3D打印技术纳入其数字化战略的方式。不同于集中式解决方案，分布式制造使企业能够分散生产，以便在更接近客户的地方生产最终产品。

　　借助3D打印技术，制造商可以更好地结合实体供应链与数字线程，从产品设计概念到整个产品生命周期的过程中，更高效地管理产品。只需发送文件，便可以将制造任务下发到任何配备数字制造系统的地方，这种分散式制造可以使供应链变得更具协作性、更透明和更高效。如果发生自然灾害，3D打印技术也能够进行自我纠正并恢复正常运作，可以比传统制造业更快地向前推进。

　　未来，大型工厂以及众多具备3D打印设备的小型工厂，或甚至是部署了打印机的其他场所(如服务和支持中心、配送中心，甚至在个人家中)，将可采用混合制造模式。3D打印最终会变得非常简易普遍，人们在家里就可以轻松提取文件并打印产品。这样的转变已经开始发生了，我们也开始将产品的生产更贴近消费端，并且变得更加敏捷。

　　我们注意到，在许多行业中，追求个性化已成为一个普遍的消费趋势。与购买批量生产的产品相比，消费者更倾向于购买专为他们设计的产品，以满足他们的个人品味和偏好。

　　3D打印技术支持小规模生产的特点可以实现追求个性化的需求。3D打印使制造商在响应性设计方面更为灵活，制造商不需要再将大量相同的产品呈现在大众面前，而是可以先生产少量的产品，让设计师和工程师能够根据迸发的灵感或客户反馈，以更具成本效益的方式调整产品设计和进行创新。

　　虽然针对3D打印生态系统的大量投资推动了这一行业的发展，但我们也不能低估材料的重要性。除了设备成本较高之外，材料问题和封闭的生态系统将成为影响3D打印行业发展的另一个重大障碍。现在市场上3D打印材料类型繁多，但能达到所有行业质量要求和监管要求的材料却少之又少。

　　由于目前大多数行业都面临着产量方面的挑战，使得供应商和制造商无力开发新应用所需的材料。然而，3D打印技术的未来在材料——特别是工程和应用所需的特定材料。每个行业都有各自的需求，必须针对不同的问题制定相应的解决方案。集成新的工程材料将改变新一代应用，其中包括接受严格监管的行业。

　　最后，3D打印技术的两个关键因素是可持续性和环保，其中一个重要的益处就是减少废料的产生。正如Simon Ford和Mélanie Despeisse在其论文《3D打印和可持续性：针对优势和挑战的探索性研究》中指出的，3D打印通过逐层创建物体来模仿生物过程，而不是在生产过程中通过切割和雕刻成块达到所需形状的笨重物品。与传统的减量化生产方法相比，这种方法本身就非常环保，而且还有可能在不影响环境的情况下创造社会经济价值。

　　除了减少浪费外，3D打印还可以节约能源。金属粉末工业联合会(Metal Powder Industries Federation)开展了一项研究，将减量化生产方法和3D打印的制作步骤进行对比，从中可以看出使用减量法制造卡车齿轮需要17个步骤，而采用3D打印完成同样的任务仅需要6个步骤，借助3D打印技术生产同一款产品的能耗还不到前者的一半。此外，3D打印技术还可以拉近产品生产与客户之间的距离，从而减少了对产品和材料的运输需求，因而减少了碳排放量。因此，3D打印技术将有助于打造更具可持续性的未来。