《3D打印与工业制造》读书会之3-认知升级篇

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尊敬的谷友,

新年快乐!

伴随着过新年的喜悦之情,3D科学谷在春节期间特别推出读书会时间。在这里我们分3次从不同的角度与谷友们分享机械工业出版社刚刚出版的《3D打印与工业制造》一书中的部分内容。

是什么在束缚技术的发展? 

很多人怀疑3D打印潜力的一大依据是这一技术并不新鲜,而是三十多年前就存在了,如果3D打印真的潜力巨大,为什么这么多年一直没有成为一种主流的制造技术?

其实,根据经济学家巴特.霍比金(Bart Hobjin)的研究,在他的“科技跨国普及史”的研究中,你会看到,通过对161个国家从采用蒸汽机到个人计算机等104项技术的时间框架,而结果是,各国平均在一项新技术发明后45年才会采用这种技术,尽管这种滞后幅度今年来有所缩减。

可以说从技术的发展规律角度看,3D打印进入快速成长期正当时

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而除去成本、精度、效率等因素,制约3D打印发挥潜力的一大主要因素可能会让很多人感到吃惊,那就是思维的限制。是我们自己的思考方式限制了这项应用的发展吗?这听起来似乎不可思议或者是难以接受。

理解3D打印技术的特殊性,是突破思维限制,“玩转”这项技术的关键。

3D打印的特殊性在于它既是一种将产品设计转变为实体的制造技术,又是一种改变人们生产、生活方式的途径。如果单纯将3D打印看成是一种制造技术,那么就难免会将它与目前成熟的制造加工技术相比,显然3D打印在成本、精度、效率等多方面都还不能与传统技术相较。从这个角度上来看,很多人认为3D打印并不“酷”,他们对3D打印技术是拒绝的。

而另一种看待3D打印的角度就截然不同了,持有这种态度的人或企业将3D打印技术看成是重塑产品,颠覆供应链,颠覆商业模式的一种途径。从这个角度上来看,3D打印技术的潜力不言而喻。

关于3D打印在产品重塑方面的潜力,一个典型的应用是3D打印助力西门子三款燃气轮机实现超过63%的联合循环效率。3D打印用于制造燃烧系统零部件,零部件是经过设计优化的,3D打印实现了更复杂的产品几何形状,使燃气轮机中的燃料和空气预混合得到改进,从而实现最大的发电效率。要知道从2000年到2010年期间,西门子花了十年时间才将联合循环电厂的发电效率从58%提升到60%,3D打印燃烧系统零部件在其中发挥的作用是显著的。从这个应用中可以看出,3D打印对产品的重塑,不仅包括其外观,还包括性能的提升。

关于3D打印对未来生产、生活方式的改变,制造业巨头通用电气(GE)曾经描述了一个有趣的场景:2030年的春季,一个人坐着自动驾驶汽车,行驶在上班的路上。在途中,汽车自动检测到一个零件需要在一周内更换,这个信息被汽车中的物联网设施传递给车主,车主通过应用了区块链技术的分布式制造网络,将零件定制需求发给汽车售后服务店,于是汽车配件就可是在售后服务店中进行定制化生产。当汽车到店更换零件时,零件已制造完毕,车主更换好零件继续上路。

在这个场景中,GE突出的是包括3D打印技术在内的数字化技术对制造模式和生活的改变。现在,汽车零件工厂中大规模批量生产的,制造后通过分销渠道进入到各维修店准备出售,而车主也无法预知零件更换需求,通常是在汽车出现问题之后,才前往售后服务点进行检修,然后更换上库存中的零件。

而在GE描述的场景中,这样的模式被改变了,汽车配件是按需生产的,生产地点也不是汽车零部件批量化生产的工厂,而是分布在社区周边的汽车售后服务点。这说明汽车零件的供应链被压缩了,并且3D打印带来的个性化生产模式,使生产离消费者很近。越来越多的老牌工业制造企业或品牌在产品生产过程中引入增材制造工艺,也正是看重了3D打印在产品重塑、供应链重塑以及商业模式改变等方面所具有的潜力。

那么,是不是说任何企业只要购买了3D打印设备,有朝一日就能够在企业所处的领域实现GE所描述的那种场景了呢?答案当然是否定的,无论是从技术本身,还是从产业链层面上来看,仅凭3D打印设备想要实现这一场景并不现实。

从技术本身来看,3D打印技术所涉及到的并非仅包括那些以逐层叠加的方式进行材料成型的设备,还涵盖了仿真、优化设计,监测3D打印过程质量控制技术,以及配套的后处理工艺。从产业链上来看,如果要像GE设想的未来汽车售后服务店那样实现零件或产品的分布式制造,消费者(或者是带有传感器的零部件)、3D打印和相关后处理设备、分布式制造中心都需要并入网络,通过互联网、物联网、区块链等技术来管理制造需求和制造过程。

无论从哪个方面来看,3D打印都不是一座“孤岛”,而是集成在一起的一系列硬件、软件技术。

如果你也看到了3D打印技术的潜力,那么就从突破传统制造思维的限制,打磨增材制造思维开始前行吧。

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线下购买地点为:中国3D打印文化博物馆(上海市宝山区蕴川路6号)
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