增材制造技術(shù)(又叫3D打印),近幾年得到了快速的發(fā)展,但根據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析,目前此技術(shù)的市場(chǎng)滲透率仍然不足8%。一部分原因是由于此項(xiàng)技術(shù)的認(rèn)知度不足,但更重要的是此項(xiàng)技術(shù)目前還面臨一些技術(shù)瓶頸,限制了其更大規(guī)模的應(yīng)用。目前,這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在航空航天、醫(yī)療器械和創(chuàng)意行業(yè)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了小規(guī)模應(yīng)用,并開(kāi)始向其他行業(yè)拓展。與之相關(guān)的儀器裝備、材料生產(chǎn)、軟件開(kāi)發(fā)及創(chuàng)意設(shè)計(jì)等行業(yè)也將迎來(lái)重大的市場(chǎng)機(jī)遇。除此之外,增材制造還具有其他方面的戰(zhàn)略價(jià)值。
*,增材制造可提升制造業(yè)發(fā)展水平,增強(qiáng)國(guó)家先進(jìn)制造技術(shù)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。雖然我國(guó)制造業(yè)規(guī)模已經(jīng)位居世界*,但總體上大而不強(qiáng)。隨著制造業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,個(gè)性化需求逐漸增多,新的變革正在悄然到來(lái)。這意味著一些傳統(tǒng)工廠將逐漸消失,生產(chǎn)制造將從大型、復(fù)雜、昂貴、冗長(zhǎng)的工業(yè)過(guò)程中分離出來(lái)。部分高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)方式將像圓圈一樣又繞回到了原點(diǎn),從大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)回到個(gè)性化生產(chǎn)。
增材制造對(duì)傳統(tǒng)供應(yīng)鏈的改變
生產(chǎn)目標(biāo)將不再是追求規(guī)模經(jīng)濟(jì),而是更快更靈活的生產(chǎn)。這一轉(zhuǎn)變將有可能導(dǎo)致新興市場(chǎng)的一些生產(chǎn)崗位重新回到發(fā)達(dá)國(guó)家手中。
第二,增材制造可以降低貴重資源的消耗,實(shí)現(xiàn)稀缺材料和其他資源的高效利用。由于增材制造采用堆積方式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造,超過(guò)90%的原材料可以回收再利用,此技術(shù)具有節(jié)料、節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)。這對(duì)于一些大量應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防工業(yè)的稀缺資源來(lái)說(shuō),具有重要的戰(zhàn)略意義。例如在航空航天領(lǐng)域,為實(shí)現(xiàn)零件的高性能,需要大量使用鈦合金和鎳基合金等昂貴的戰(zhàn)略材料。而這些材料的加工十分困難,傳統(tǒng)的鍛造工藝會(huì)切削產(chǎn)生大量難以再利用的廢屑,造成巨大的原材料浪費(fèi)。如F22戰(zhàn)機(jī)的鈦合金框重量為144kg,但其原始鍛件質(zhì)量高達(dá)到2980kg,材料利用率僅為4.8%。運(yùn)用增材制造技術(shù),可以把高性能金屬零件的材料利用率大幅度提高,節(jié)約2/3以上的昂貴原材料。
第三,增材制造將在未來(lái)實(shí)現(xiàn)“活體”打印,催生生物醫(yī)療行業(yè)發(fā)生變革。增材制造技術(shù)*具開(kāi)創(chuàng)性、革命性意義的應(yīng)用是進(jìn)行人體組織的“活體”打印。目前,全球器官移植的需求量巨大,僅美國(guó)就有11.4萬(wàn)人等待合適的器官配對(duì),每年有超過(guò)6 600名患者在等待中過(guò)世。利用3D打印技術(shù),則可以使用患者的細(xì)胞制作“活體組織”,用于器官移植解決此問(wèn)題。雖然道路十分漫長(zhǎng),但前景非常令人期待。設(shè)計(jì)和制造有生命的人體組織,甚至是人體器官已經(jīng)成為生命科學(xué)前沿研究中的重點(diǎn)方向,其發(fā)展和應(yīng)用正在催生一個(gè)新的學(xué)科——再生醫(yī)學(xué)。未來(lái)20年內(nèi),再生醫(yī)學(xué)的年產(chǎn)值將突破5 000億美元,替代常規(guī)的生物材料成為生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)的主體。因此,發(fā)展增材制造不僅可以促進(jìn)我國(guó)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)快速健康的發(fā)展,而且對(duì)提高國(guó)民健康水平也具有重大意義。
第四,增材制造可激發(fā)的新型設(shè)計(jì)理念、生產(chǎn)方式和商業(yè)模式,將創(chuàng)造更加*的價(jià)值鏈體系形成。增材制造不僅是一種先進(jìn)的制造技術(shù),它還將對(duì)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)理念、生產(chǎn)方式和商業(yè)模式產(chǎn)生沖擊,使得制造和設(shè)計(jì)被整合成為“精益設(shè)計(jì)”模式。這不但會(huì)影響制造業(yè)本身,還將改變經(jīng)濟(jì)發(fā)展的模式和我們的生活方式。增材制造將使得制造過(guò)程的復(fù)雜性降至*低,而通過(guò)精益設(shè)計(jì)提高制造的靈活度將成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。面向制造的設(shè)計(jì)與面向裝配的設(shè)計(jì)理念將逐步為人接受,并成為行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新之道的模式。這種變化恰恰迎合了信息技術(shù)快速發(fā)展的趨勢(shì),如iTunes等數(shù)碼產(chǎn)品的興起盤(pán)活了傳統(tǒng)的音樂(lè)和影視產(chǎn)業(yè),淘寶等電子商務(wù)的崛起激活了大眾消費(fèi)潛能釋放一樣,增材制造將有可能實(shí)現(xiàn)大量現(xiàn)有產(chǎn)品的數(shù)字化文件(3D模型文件)授權(quán)和交易。
增材制造服務(wù)流程
未來(lái),隨著互聯(lián)網(wǎng)的愈發(fā)普及,人聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)網(wǎng)的大融合所產(chǎn)生的“智慧工廠”將取代傳統(tǒng)封閉性的制造模式,即充分利用信息通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)制造的智能化。這不僅僅可以使公司內(nèi)部人員得到解放,將精力投入到創(chuàng)新和增值業(yè)務(wù)上去,還可通過(guò)遠(yuǎn)程合作來(lái)實(shí)現(xiàn)眾包(crowdsource)創(chuàng)意資源的*大化利用,使得公司可以從一個(gè)更大的視野看待產(chǎn)品研發(fā)。
這種模式將釋放整個(gè)社會(huì)的智慧,通過(guò)協(xié)同制造、全面參與構(gòu)建兼具個(gè)性化和數(shù)值化的產(chǎn)品與服務(wù),催生出新的活動(dòng)領(lǐng)域和合作形式,演化出更加靈活和富有活力的商業(yè)模式,重組產(chǎn)業(yè)鏈分工、創(chuàng)造新的盈利模式和價(jià)值鏈體系。對(duì)我國(guó)制造業(yè)未來(lái)的發(fā)展來(lái)說(shuō),順應(yīng)信息化下制造方式的轉(zhuǎn)變,通過(guò)先進(jìn)技術(shù)引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造”到“中國(guó)智造”的轉(zhuǎn)變將變得尤為重要。
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