《3D列印與工業製造》讀書會之3-認知升級篇

尊敬的谷友，

新年快樂！

伴隨著過新年的喜悅之情，3D科學谷在春節期間特別推出讀書會時間。在這里我們分3次從不同的角度與谷友們分享機械工業出版社剛剛出版的《3D列印與工業製造》一書中的部分內容。

是什麼在束縛技術的發展？

很多人懷疑3D列印潛力的一大依據是這一技術並不新鮮，而是三十多年前就存在了，如果3D列印真的潛力巨大，為什麼這麼多年一直沒有成為一種主流的製造技術？

其實，根據經濟學家巴特.霍比金(Bart Hobjin)的研究，在他的「科技跨國普及史」的研究中，你會看到，通過對161個國家從採用蒸汽機到個人計算機等104項技術的時間框架，而結果是，各國平均在一項新技術發明後45年才會採用這種技術，盡管這種滯後幅度今年來有所縮減。

可以說從技術的發展規律角度看，3D列印進入快速成長期正當時。

而除去成本、精度、效率等因素，制約3D列印發揮潛力的一大主要因素可能會讓很多人感到吃驚，那就是思維的限制。是我們自己的思考方式限制了這項應用的發展嗎？這聽起來似乎不可思議或者是難以接受。

理解3D列印技術的特殊性，是突破思維限制，「玩轉」這項技術的關鍵。

3D列印的特殊性在於它既是一種將產品設計轉變為實體的製造技術，又是一種改變人們生產、生活方式的途徑。如果單純將3D列印看成是一種製造技術，那麼就難免會將它與目前成熟的製造加工技術相比，顯然3D列印在成本、精度、效率等多方面都還不能與傳統技術相較。從這個角度上來看，很多人認為3D列印並不「酷」，他們對3D列印技術是拒絕的。

而另一種看待3D列印的角度就截然不同了，持有這種態度的人或企業將3D列印技術看成是重塑產品，顛覆供應鏈，顛覆商業模式的一種途徑。從這個角度上來看，3D列印技術的潛力不言而喻。

關於3D列印在產品重塑方面的潛力，一個典型的應用是3D列印助力西門子三款燃氣輪機做到超過63%的聯合循環效率。3D列印用於製造燃燒系統零部件，零部件是經過設計優化的，3D列印做到了更複雜的產品幾何形狀，使燃氣輪機中的燃料和空氣預混合得到改進，從而做到最大的發電效率。要知道從2000年到2010年期間，西門子花了十年時間才將聯合循環電廠的發電效率從58%提升到60%，3D列印燃燒系統零部件在其中發揮的作用是顯著的。從這個應用中可以看出，3D列印對產品的重塑，不僅包括其外觀，還包括性能的提升。

關於3D列印對未來生產、生活方式的改變，製造業巨頭通用電氣（GE）曾經描述了一個有趣的場景：2030年的春季，一個人坐著自動駕駛汽車，行駛在上班的路上。在途中，汽車自動檢測到一個零件需要在一周內更換，這個信息被汽車中的物聯網設施傳遞給車主，車主通過應用了區塊鏈技術的分布式製造網路，將零件定制需求發給汽車售後服務店，於是汽車配件就可是在售後服務店中進行定制化生產。當汽車到店更換零件時，零件已製造完畢，車主更換好零件繼續上路。

在這個場景中，GE突出的是包括3D列印技術在內的數字化技術對製造模式和生活的改變。現在，汽車零件工廠中大規模批量生產的，製造後通過分銷管道進入到各維修店準備出售，而車主也無法預知零件更換需求，通常是在汽車出現問題之後，才前往售後服務點進行檢修，然後更換上庫存中的零件。

而在GE描述的場景中，這樣的模式被改變了，汽車配件是按需生產的，生產地點也不是汽車零部件批量化生產的工廠，而是分布在社區周邊的汽車售後服務點。這說明汽車零件的供應鏈被壓縮了，並且3D列印帶來的個性化生產模式，使生產離消費者很近。越來越多的老牌工業製造企業或品牌在產品生產過程中引入增材製造工藝，也正是看重了3D列印在產品重塑、供應鏈重塑以及商業模式改變等方面所具有的潛力。

那麼，是不是說任何企業只要購買了3D列印設備，有朝一日就能夠在企業所處的領域做到GE所描述的那種場景了呢？答案當然是否定的，無論是從技術本身，還是從產業鏈層面上來看，僅憑3D列印設備想要做到這一場景並不現實。

從技術本身來看，3D列印技術所涉及到的並非僅包括那些以逐層疊加的方式進行材料成型的設備，還涵蓋了仿真、優化設計，監測3D列印過程質量控制技術，以及配套的後處理工藝。從產業鏈上來看，如果要像GE設想的未來汽車售後服務店那樣做到零件或產品的分布式製造，消費者（或者是帶有傳感器的零部件）、3D列印和相關後處理設備、分布式製造中心都需要並入網路，通過互聯網、物聯網、區塊鏈等技術來管理製造需求和製造過程。

無論從哪個方面來看，3D列印都不是一座「孤島」，而是集成在一起的一系列硬件、軟件技術。

如果你也看到了3D列印技術的潛力，那麼就從突破傳統製造思維的限制，打磨增材製造思維開始前行吧。