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      看MTC大會如何探索3D打印產業化的機遇與挑戰

      時間:2018-04-12   訪問量:36

      根據歐瑞康董事會主席Michael Suss博士,3D打印技術發展到今天,雖然在應用的寬度上獲得了一定的進展,然而對于進入產業化來說,還有很多需要改變的地方。直到今天,我們所接觸的3D打印技術大多沒有足夠的經濟性來進入到產業化領域,此外,質量的一致可靠性以及可重復生產的能力都需要提升。

        更高的速度,更好的過程控制,更適合的材料,這一切的發展挑戰都需要3D打印生態圈共同合作來完成。為了加快實現3D打印技術的產業化,基于行業溝通的需要,歐瑞康創立了慕尼黑技術大會(MTC),這是個持續兩天的年度大會,2018年是第二屆MTC大會,本屆合作主辦方包括歐瑞康,慕尼黑工業大學,Bayern Innovativ,GE,林德,TUV SUD,以及西門子。


      看MTC大會如何探索3D打印產業化的機遇與挑戰


        據市場觀察,增材制造的一大意義是將顛覆工程與設計,因為增材制造的技術特點釋放了設計的自由度,那些用于3D打印的零件可以設計得十分復雜,并且生產步驟也得到了簡化。而從長期來說,增材制造技術還會催生一大批小公司進入到制造領域,使得復雜產品的生產不在是大公司的專長??梢哉f3D打印不僅僅帶來了產品設計與制造方式的變化,還帶來了商業模式的變化,而不破不立,變化的發生都需要克服重重挑戰。

        在2018年的第二屆MTC大會上,來自3D打印生態圈的專家從各個角度剖析了當前3D打印實現產業化的機遇與挑戰。


      看MTC大會如何探索3D打印產業化的機遇與挑戰


        重新想像產品,重新發明制造,重新思考商業模式


        SMILE項目是歐洲為了生產低成本可回收的火箭所發起的項目,這些火箭為了將衛星送入太空。這種火箭的發射器非常復雜,可以經受得住極端的高溫與低溫而保持優良的機械性能。


        拿發射器的噴嘴來說,原來需要35個零件組合而成,通過3D打印可一次性完成,這使得3D打印在制造此類零件的時候效率比傳統制造模式要快3到4倍,成本要節約大約3倍。


        SMILE項目的發射器具有非常小的感應器壓力通道,這些通道只能通過3D打印的技術制造出來。據了解,同樣的道理,增材制造技術可以用來實現帶冷卻通道的發動機葉片從而使得這些葉片可以在極高的溫度下運行,而沒有這些冷卻通道的情況下,這些葉片會在極高的高溫下發生變形。而3D打印可以使得冷卻通道的形狀極為復雜,從而提高冷卻效率,使得發動機可以在更高的溫度下運行,從而使得飛機的運行效率更高,更經濟。


      看MTC大會如何探索3D打印產業化的機遇與挑戰

      圖:歐瑞康與德國漢莎航空合作的零件


        根據第二屆MTC大會,到2050年,行業看法是增材制造將為航空航天行業節約高達90%的原材料浪費。這無疑是3D打印技術進入產業化的一大機遇。


      看MTC大會如何探索3D打印產業化的機遇與挑戰

      圖:當前的粉末床金屬熔融技術與金屬沖壓技術的成本對比關系


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      圖:當前的鈦粉與鈦管材的價格對比


        對于粉末床熔融技術來說,當前無論是單件制造成本還是從粉末的價格來說都在與傳統制造競爭的層面上發展。


        而3D打印配合數字制造的趨勢不僅僅成為植入物、假肢、助聽器、醫療器械的制造技術,還進入到了消費市場,包括阿迪達斯,New Balance這些運動鞋正在通過3D打印來實現其數字制造的升級。


        根據GE增材制造首席執行官在MTC大會上的發言,增材制造作為一種顛覆性的技術正在對整個制造的價值鏈發生漣漪般的改變作用,而這種漣漪般的作用范圍包括多個行業的原材料需求,能量需求,物流,工程服務,貿易平衡。而增材制造還帶來了重新思考的必要,我們需要重新思考將來的工作和技能要求,軟件和材料科學以及對技術帶來的沖擊和改變。


        3D打印的局限與機遇


        并不是所有的產品都適合通過3D打印的方式來制造,根據Wholers的預測,未來通過3D打印方式制造出來的產品不超過5%。而其他機構的預測也在10%以下。


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      圖:Wholers預測到2023年3D打印制造的產品將達到273億美金的市場規模


        除去設備的效率和質量一致性,當前3D打印的產品價格中高達70%的成本來自設備成本,而材料也占據了30%的成本。而在傳統制造工藝中,材料成本不超過產品成本的3%。


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      圖:3D打印技術和市場發展推動成本優勢變化


        那么3D打印的發展機遇是怎樣的呢?


        我們了解到MTC大會的專家的一個共識是隨著3D打印技術的發展,對于某些產品的生產,3D打印的效率與價格將逐漸顯現出優勢。而這種優勢也帶來了供應鏈的變化,一些市場分析者認為將來會出現“鄰里工廠”,這些靠近社區的小型工廠使得按需生產與按需供應變得十分靈活高效。


        當然這樣的“鄰里工廠”勢必將改變當前的國際貿易以及國與國之間的供應關系,拿美國的一家名為Albensi的牙科公司來說,該公司在美國雇傭了160多名員工從事3D打印生產,而不再在中國進行制造業務。


        不過這樣的制造回歸僅限于此類生產需求,對于發展中國家所擁有的大批量生產方式來說還是難以撼動的。


        一個有趣的事實是,3D打印挑戰了資本與規模的關系,對于傳統制造來說,高昂的產線投資使得小公司望而卻步,而3D打印不涉及復雜的分工工序,不涉及模具生產的需求,使得小公司進入到復雜產品的生產門檻大為降低。


        根據TUV SUD的市場觀察,3D打印技術已經發展了30年有余,此項技術已經開始對制造方式以及商務模式產生了影響與改變,而隨著這項技術的發展,將帶來更多的探索技術潛力的空間以及重新設計價值創造的可能性。那些不從現在思考或投資3D打印的公司將無法獲得增材制造領域的專業能力,這將降低他們未來在這個高潛力市場的競爭力。


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