思想会 l 7000+文字深度剖析3D打印的战略价值及所带来的大国竞争出发点与策略-上篇

全球趋势观察家Naisbitt夫妇在《掌控大趋势》一书中提到“变革正在路上,你不能阻止它,但你有能力选择融入其中或者游离于边缘之外。”如果你能预见新的变革和正在发展的力量核心,那么你就能提前规划自己的发展之路,未雨绸缪的做好商业计划。

我想,这段描述同样适用于3D打印正在带来的变化与趋势,同样适用于正在选择融入其中的这些人群,欢迎您来到《3D科学谷.思想会》, 本期我想借助TCT亚洲展会上的一些亮点回顾来深度剖析3D打印的战略价值及所带来的大国竞争策略。

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图片:3D科学谷创始人Kitty Wang

谈到对一个国家的发展来说,3D打印的战略价值是什么,以及所带来的大国竞争的发展方向怎样,这真的是一个很大的话题,需要像写作一本书那样从整个生态圈以及3D打印对制造模式和商业模式甚至是仓储贸易模式带来的颠覆来剖析。

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《3D打印与工业制造》

然而我想通过一篇文章(分上下篇)来概括要点,因为要写完一本书需要时间,读完一本书也需要时间,介于目前我国所处的3D打印局势,可能未必我们有这么多的时间可以被用来等待。那么为了能够在两篇文章中把观点说清楚,我会结合TCT展会期间的一些案例帮助读者来快速消化理解。此外,看懂一个展会,只需要抓重点,需要跳出行业的喧嚣来冷静的去分析。

我们先来看看3D打印领域的赋能逻辑,我为大家整理了如下几点逻辑,这对可以帮助理解我们国家该如何支持3D打印的发展的出发点在哪里。

block 3D打印

赋能产品性能提升

由于国家和投资资金的重视,我们国内涌现了很多围绕着3D打印的创业项目,然而由于对3D打印潜力的误读,很多项目并不具备长远的发展潜力。在这里我想举一个例子,拿3D打印在汽车领域的应用来说,无疑3D打印与新能源汽车制造有着诸多的结合点。(为此,3D科学谷还曾经发表过《盘点当前3D打印与电动汽车制造的四大结合点》)。

然而,我在市场上看到的情景是另外一番情景,比方说用3D打印汽车车身,通过3D打印汽车塑料车身外壳,可以改变外壳的设计和颜色搭配。那么这样的商业思路是否走得通呢?对于汽车来说最关键的是汽车应该有的性能标准,至于车身颜色,市场上有多少人希望自己的车身像手机外壳一样三天两头的变个样子?这样的需求是否是伪需求?在这里,我将思考留给读者。

我曾经在上一期的3D科学谷思想会中提到过,每一个应用都有着自身的特点和“规模法则”。很多企业在应用3D打印技术的时候,主要是发挥了3D打印不需要模具的特点(譬如说3D打印汽车外壳),而3D打印最大的潜力是用于制造复杂的产品,这个技术产生的制造成本对产品的复杂性不敏感

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图片:TCT展会上的LED散热器,来源雷尼绍

在3D科学谷看来,如果在3D打印中,越是能够发挥制造复杂的产品,那么创造的附加值就有可能越大,而在我看来,这个附加值创造的环节是3D打印在应用领域产业化空间规模法则重要的一个变量。这也是为什么3D打印赋能产品性能提升,关注附加值创造,我认为我们国家在对3D打印的发展制定支持政策的时候,这是一个重要的考量因素与出发点。

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图片:TCT展会上的铜与不锈钢两种金属材料的一体化热交换器结构件,来源德马吉森精机

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在我看来,如果一个项目没有发挥到提升产品性能的作用,这样的项目则不具备国家资金支持的充分理由,除非有商业模式上的创新与颠覆或其他层面上的积极因素。

block 材料

赋能3D打印应用场景与发展潜力

首先,我相信大国之间的3D打印竞争,一定不是3D打印设备层面上的,而是材料、数据与生态圈的竞争。如果说5年前3D打印市场上的材料犹如进化历史上的三叶虫时代,那么今天的材料市场已经开始出现乱花渐欲迷人眼的纷繁景象。

在TCT展会期间,巴斯夫推出了含塑料成分(含大约20%的塑料成分)的金属丝材,对于一家经营了这么多年高分子材料的化工巨头来说,提供金属材料,这很值得我们思考,我的一个直觉是这样的“金属丝”,其核心技术在高分子技术(20%的塑料成分中),否则作为一家化工巨头不会随意涉足自己不擅长的领域。

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图片:巴斯夫金属丝材(含塑料)所3D打印的金属零件(经过烧结和表面处理)

当然我要讨论的并不是巴斯夫为何涉足金属丝材领域,而是通过这个点来探讨材料对应用场景的改变。那这款丝材所适用的3D打印机来说,这真的是一款不挑剔的丝材,普通的创客用的桌面型FDM3D打印机就可以用这样的丝材,这使得一款入门级3D打印机有了用于工业制造的潜力。而随着材料的发展,依靠材料改变3D打印设备命运将是一台异彩纷呈的大戏。

材料赋能3D打印应用场景与发展潜力,我认为我们国家在对3D打印的发展制定支持政策的时候,这是第二个重要的考量因素。

block 软件

赋能3D打印产业化发展

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的金属增材制造加速认证总监Wayne King曾经在GE打造的Industry in 3D系列访谈节目中,谈到金属增材制造工艺如果仅仅依靠人类的经验来进行加工质量提升,那么这个过程是充满痛苦和煎熬的。这种基于人的经验加工技术将要被基于科学的加工技术所替代。

对于一个实际金属打印件,如果完全凭借经验或者直观感觉,进行打印的成功率较低,通常采用试错方法,既浪费了成本,又大大增加了产品成功打印的制造周期。那么这种基于人的经验的加工技术将如何被基于科学的加工技术所替代呢?正是软件的作用。

在TCT展会期间,德马吉森精机的CELOS系统所集成的OPTOMET软件,这个软件的智能化程度很高,只需要输入粉末的参数和加工要求,系统会自动优化加工参数,这节约了大约4周的人工设置参数时间,并且避免了人工设置参数导致的大量报废零件产生。

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仿真、数字双胞胎,人工智能将是3D打印领域核心中的核心,如果我们意识不到这一点,仍然采用“小米加步枪”这样的基于大量试错的发展道路,那么这无疑是死路一条,我们将在国际竞争中进一步被抛弃。

软件赋能3D打印产业化发展,我认为我们国家在对3D打印的发展制定支持政策的时候,这是第三个重要的考量因素。

block 工业互联网

赋能3D打印制造、商业和发展模式重塑

关于数据如何改变商业本质,计算如何重塑经济未来,王坚博士在《在线》一书中提到“今后的制造业也一定要靠云计算和大数据来做支撑。一种新型经济,就该这样成长… 过去衡量一个国家的经济水平怎么样,就看它用了多少电,而未来衡量一个国家的竞争力,看它用了多少计算能力。”

“如果说过去30年是计算机和软件的时代,那么未来30年就是计算和数据的时代。”

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3D打印具有这与生俱来的数字化特点,连接的制造设备提高了运营和服务的效率,国际上,根据3D科学谷的市场观察,当前Carbon的3D制造解决方案就通过计算提供了数字化生产的效率。而世界上一些最具安全意识的大型财富100强企业能够轻松连接到Carbon的设备来实现数字化生产,这其中包括几家汽车制造商、航空航天公司和名牌消费者公司。完整的数字工作流程,持续改进以及对最新软件工具的访问,凭借强大的网络架构,Carbon可以提供连接的好处,同时使其客户能够控制其零件的设计文件。

在刚刚过去的2019工业互联网峰会上,我看到了我们国家将工业互联网作为国家战略来支持,这是非常值得欣慰的,对于3D打印来说,要获得产业化的发展,工业互联网基础设施的健全是基石。

工业互联网赋能3D打印商业和发展模式重塑,我认为我们国家在对3D打印的发展制定支持政策的时候,这是第四个重要的考量因素。

block 工业正向设计

赋能3D打印发展前景

理解了3D打印赋能产品性能提升,就可以认知到工业正向设计能力对我国推动3D打印在应用技术领域深化的意义。无论3D打印具备多大的颠覆潜力,没有懂得拓扑优化、创成式设计、仿真方面的人才,那无疑对于3D打印这个宝藏来说,我们手上还缺乏打开宝藏大门的钥匙。

值得欣喜的是,我们国家在制造业大国的发展道路上走了多年的历程,这个历程中积累了大量的人才,这些领域的公司与人才无疑是我们国家赢得经济崛起竞争中的瑰宝。

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图:安世亚太展示的1:1电动汽车底盘案例论述了先进设计的重要性与必要性

工业再设计赋能3D打印发展前景,重视对有着工业正向设计深厚积淀基础的企业的支持,重视对工业设计人才的教育,我认为我们国家在对3D打印的发展制定支持政策的时候,这是第五个重要的考量因素。

正如《变量》这本书所提到的能够最大限度的推动中国经济崛起的并不是核心技术,而是应用技术。如何避免政策上的盲点的误区,关于大国竞争中3D打印的策略,我将在后续文章《深度剖析3D打印的战略价值及所带来的大国竞争出发点与策略-下篇》中详细剖析,敬请关注。

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