增材制造并不是一個通用的解決方案

　　增材制造技術（Additive manufacturing – 縮寫：AM）——一種通過去除原料的連續層如金屬粉末或塑料聚合物等來制造產品的加工工藝——已經有超過30年的歷史。新的信息是AM 技術已經從原型設計和建模過渡到了生產和制造技術，并能夠越來越多地在航空航天和國防（A ＆ D）以及其他行業的應用領域中替代常規的制造工藝。
      
　　Pratt & Whitney公司是探索AM技術的先鋒，他們還幫助編寫AM的標準，引導其他公司在使用AM 技術的同時，保證其產品符合飛機和航天器嚴格的要求。該公司正在使用AM 技術提升他們更加節省燃料發動機的研發速度，包括將3D 打印部件引入到發動機的制造當中。“這是一個非常重要的里程碑，”總工程師，制造工程及服務部的Lynn Gambill 女士說。
　　同樣也是行業先鋒的GE 航空集團，他們使用3D打印技術制造噴氣發動機的燃料噴嘴，并且預計每年這一相同設計的產量將超過45,000個。這一技術使得GE能夠將這一組件制造成一整塊，而不是使用20個獨立的鑄件組裝而成，這樣能夠削減約75％的制造成本。
　　波音公司（Boeing）生產的每10 架飛機中就有200多個AM零件號——包括商業和軍事用途的?？罩锌蛙嚬荆ˋirbus）也正在關注著何時才能3D 打印整個機身。在國際空間站甚至也有一個實驗性的AM 單元，用于研究未來航天員是否能夠自行打造他們所需的硬件，并能夠將其回收利用作為原料進行儲存以滿足未來對硬件的需求。
　　美國宇航局（NASA）局長Charlie Bolden 先生說，“AM 是一種顛覆性的技術，將徹底改變我們制造航空航天產品的方法。”
　　一些技術專家將AM 技術的引入與上世紀90年代中期互聯網的誕生相提并論。當時，幾乎沒有任何人可以想象到相連的計算機網絡會對接下來10 年內人類的商業和生活產生如此意義深遠的影響。再聯想到今天AM 技術的地位；它似乎已經到達了一個臨界點，許多行業觀察家也認為它的進化可能會是一個戲劇性的轉變。
　　加速創新
　　一個幾乎能夠肯定的驅動力是這一技術會加快發明創新的速度。十年前，在全的范圍內只有80項涉及到了AM 的材料、軟件和設備，這其中還沒有計算在多個的重復申請。但是截至2013年，這一數字在兩個小公司Stratasys公司和3D系統公司的推動下已經增長到了約600個不重復的。2014年隨著激光燒結技術的一些過期，這可能標志著一個創新新階段的開始。激光燒結技術——一種能夠在塑料、金屬和陶瓷表面進行高級精細印刷的技術——通常被用來制成成品而非技術原型。
　　過期的3D打印將能夠推動新的初創公司進一步地利用并提升這一技術，航空航天和國防局的達索系統（Dassault Systèmes’）實驗室主任Jeff Smith先生說。“我們將會看到許多圍繞著引進新的、更高效的加工流程以及新技術所開展的活動，這是令人振奮的，改變游戲規則的創新將會誕生。”
　　補充技術
　　AM技術不會去做什么——至少在很長的一段時間里——那就是取代所有常規的生產技術。并不是所有的組件都能夠適用AM技術并獲得降低生產成本，改善產品性能或同時獲得這兩種優勢。因此，公司必須確定他們已經了解了組件的特性并能夠幫助確定哪些組件才是佳的選擇。通常情況下，這些組件包括了一些高勞動成本的要素，比如二次加工工序；需要使用復雜的加工工具或相對低產量以及較高的工具成本；高淘汰或報廢率；或者由于其設計非常復雜而不能使用常規的機械進行加工制造。
　　“AM是一種顛覆性的技術，但它未必是所有常規制造方法的替代者，”Gambill 女士說。“AM 應當被視為一種補充的技術進入到整體的設計和制造過程中。無論鑄造件還是鍛造件總會在一些A ＆ D的應用領域中有用武之地。”
　　即使是使用3D打印技術制造的部件，仍然需要一些涂層并且可能還需要進行一些額外的加工，這取決于它們如何與其他的組件進行對接。
　　“AM雖然是一種顛覆性的技術，但是它也不是一個放之四海而皆準的解決辦法，并且也不能夠完全替代其他所有的常規制造方法，”Gambill女士說。
　　如果產品能夠常規地以合理的成本進行生產，而且產量也相對較高，一般來講好還是繼續沿用這個方法，Wohlers 零部件公司（Wohlers Associates Inc.）的席顧問兼總裁Terry Wohlers 先生表示。
　　但是，這些并沒有掩蓋AM技術的獨特優勢——從一個事實，即3D打印技術能夠幫助設計師設計出使用以前的技術根本不可能完成的產品形狀。
　　“隨著AM技術的發展，它會打開一扇通往我們在今天甚至都還沒有想象過能力的大門，”Smith先生說。他預見到了機器人和軟件——都在迅速地發展——將會在使用AM 技術構建幾乎任何產品的可擴展性和混合性中發揮重要作用。
　　一定的優勢
　　AM的其他優勢還包括：能夠幫助制造一些如內部腔體和晶格結構設計的部件，這種設計能夠在不影響部件機械性能的前提下減輕部件的重量。復雜的機械部件——比如一個齒輪箱——可以不通過裝配就能夠制成。
　　使用AM技術的制造過程比常規的制造加工工具產生更少的廢棄物——這在使用昂貴的航空航天材料，比如鈦進行加工制造的時候是一個相當關鍵的優勢。一些研究人員認為AM技術可將目前的BTF（購買到使用）比率從約8 比1 降低到更接近于1比1。
　　后，AM對經濟規模和范圍的影響，使得它更加適用于航空航天和國防（A ＆D）行業，它相對于其他大批量生產行業的大量生產就類似于客戶定制生產。
　　AM技術尚處于起步階段，對于它所有的優勢。問題會變成航空航天行業必須怎樣做才能夠充分利用它的潛力？
　　“當我們能夠很簡單地判斷一個部件的飛行價值的時候，AM技術將會成倍地推進，” Smith先生說。“我們所面臨的挑戰是非常相似的，就像復合材料在現在得到民用航空和空間應用領域的廣泛認可之前所經歷的一樣。”
　　從Gambill女士的角度來看，關鍵是需要不斷地驗證AM技術構建過程的各個方面。達索系統（Dassault Systèmes），與航空研究所進行合作開發了一個研究這些問題的創新中心，目前正在建設中，這兩個組織將在2016年年底開始在位于堪薩斯州的威奇托大學（Wichita State University）校園里共同進行研究工作。
　　增長的普及率
　　另一個必須解決的制約因素是怎樣使更多的供應商將該技術整合到他們的操作中去。
　　“從產品生命周期的角度來看，如果我們有足夠的供應商開始使用AM技術，那么這個行業整體將能夠利用AM 技術所帶來的較大的優勢，”Smith先生補充說道。
　　截至2014年年底，德勤咨詢（Deloitte Consulting）的報告顯示只有少數的一級和二級供應商主動地將他們現有的制造能力提升到了能夠利用AM技術作為主流應用。這并不奇怪，因為公司們往往會使用保守的方法來承擔風險。
　　Gambill女士強調Pratt & Whitney公司一直在鼓勵供應商采用AM技術并指出，“我們急切地希望看到他們這樣做。”
　　無論現在AM的用戶數量有多少，有一點是可以肯定的：管理者在投資前需要確定他們是否能夠負擔得起等待這個快速發展的新技術日趨成熟或是這個等待的風險是否太大了。他們的回答可能會有所不同，但是現在就是該進行策略性思考的時候了。聰明的企業領導者不會等到所有未知的問題都解決；他們的風險/ 回報計算將有效地告訴他們，AM技術會改變產品的設計、生產、采購和交付方式，因此他們正在將AM技術整合到他們的操作中去。
　　隨著越來越多的公司紛紛效仿，他們可能會面臨著需要徹底改變現有商業模式的前景。他們的商業模式可能滿足不了客戶的期望，因為應用AM 技術會產生的大量商機，甚至是有能力使用AM 技術都會作為他們的競爭優勢和區別。
　　例如，供應商們應該問一下他們的產品怎樣進行改進，無論是他們自己的還是競爭對手的。根據計算機控制的打印機所下載的數字藍圖，通過層疊的方法制造一個部件，能夠毫無限制地進行定制并減輕部件的重量以及進行更復雜的設計。
　　在庫存、運輸和設施成本等方面進一步的節省使得AM技術更加強大。
　　“想象一下，可以數字化定義一個產品，”前波音（Boeing）民用飛機集團席執行官以及后來的福特（Ford）汽車公司總裁兼席執行官Alan Mulally.先生說。“這么說，您只要在需要的時候制造一個部件而不必滿倉庫地庫存那些你可能需要用到的部件。 3D打印技術的確在生產力和整個庫存方面產生了很大的區別并向前邁進了很大一步。”
　　一些行業觀察家指出許多的公司正在關注該技術并對一些有針對性的方面進行財務分析，從而利用AM 設備和設計來降低成本并增加收入。然而，當他們擴大他們的分析范圍到整個設備生命周期成本的時候，他們往往會得到更大的收益。
　　傳統的界限將變得模糊，意味著管理者將需要對公司在其核心市場中所扮演的角色以及哪些資產他們需要進行投資或剝離具有很強的敏感度。隨著AM 技術和材料科學的發展，其應用領域也肯定會進一步地擴大。
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