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别被3D打印的炒作忽悠了

作者:雅伊梅·邦宁·罗卡 帕尔特·瓦伊什纳夫 若阿纳·门多萨 M·格兰杰·摩根 发表于:2017-10-30 别被3D打印的炒作忽悠了

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增材制造——也被称为“3D打印”——早在20世纪80年代就已经发展成形,但直到近几年,随着管理者想方设法提高效率和降低生产成本,这项技术才受到了越来越多的关注。管理人员希望3D打印部件的出现能够缩短交货时间,并使得供应链在各种条件下都更有效率。

尽管增材制造技术具备一定潜力,但我们认为在短期内对其寄予厚望有吹捧之嫌。增材制造有三大认识误区需要破除。

误区1:增材制造让生产商能够像用传统方式生产零件那样,去简单经济地生产复杂零件。增材制造技术使得带有复杂几何形状和内部孔洞的零件变得易于设计。不过,增材制造不仅自身存在缺陷,而且还受到某些因素的限制。首先,制造的零件不能太薄。它们不能带有外伸段,除非有适当支撑。要了解这些限制参数,需要具备目前尚罕见的技能。工程师所接受的工具和设计方法的训练,都是适用于传统制造业。教会工程师们充分利用增材制造技术所提供的自由度并理解其局限性需要时间。

并不是所有的增材制造系统和流程都是一模一样的。它们在给料、热源和机器配置方面存在本质区别。塑料增材制造背后的材料科学就完全不同于金属增材制造所涉及的材料科学——每一类增材制造都需要适用于特定用途的漫长学习过程。

除了培训上的问题之外,增材制造还面临着安全问题和技术问题。有些安全性方面的担忧是因为增材制造还是一项新技术。巧妙的新型结构,如重量极轻的网眼,与结实厚重的组件相比,存在着不同的弱点。了解这些潜在的薄弱环节并学着从零件设计上进行避免,都需要耗费一定的时间。

最重要的是,我们还需要做大量的工作才能减少可变性,这样增材制造机器和加工程序才能按照相同的输入,制造出完全相同的组件来。

误区2:增材制造鼓励制造业转向本地化。很多人预计增材制造将会拉近制造业同市场和消费者之间的距离,但在我们看来,这样的设想过于夸大其辞。

和其他生产方式一样,增材制造过程受制于规模经济。我们需要熟练操作工和复杂机器,才能利用3D打印技术生产出可靠耐用的产品,因此,一个人负责十台机器肯定比十个不同的地方生产然后每人负责一个地方要划算。况且,增材制造零件通常需要大量复杂的后期制造步骤和测试工序,这些过程又需要不同的特殊机器参与进来。以一个简单的钛合金航空组件为例,上述成本足足占到了组件总制造成本的10%〜15%。显然,将后期制造工序分摊给同一生产地的许多不同机器,要比在多个生产地进行加工更合适。

误区3:增材制造使得生产商可以用大规模定制来取代大规模制造。很多专家预测,增材制造将会导致从大规模制造到大规模定制的决定性转变,但这种转变很快出现的可能性非常小。据全球最权威的增材制造咨询公司Wohlers Associates估计,从长远来看,增材制造有可能只占据了全球制造业总份额的5%。

我们看到增材制造成为弹性制造还存在某些限制因素。3D打印机和增材制造设备的配置方式会存在各种各样的控制规定。这就意味着,每一次机器重启去生产与先前所制造的不同零件时,我们都需要重新校验系统。考虑到这种校验的复杂程度以及所需要增加的工作,我们发现,有时候运用不同种类的机器来专门生产不同的零件反倒成本更低,也更安全。

总而言之,增材制造拥有广阔的应用前景,但在很多领域,我们都看到了“马车走在了马前面”的现象。许多工艺依然处于开发阶段。到目前为止,增材制造只是在小范围的应用环境中具有成本竞争优势——譬如一些涉及塑料的生产领域。我们还需要更多的实验和学习,才能确定投资增材制造是不是明智之举。

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