随着工业生产模式从原型设计生产向大规模生产转变,增材制造(AM)迎来激动人心的时期,AM就是通过3D打印技术制造产品的过程。这种演变并不令人惊讶:该行业正在实现其最初承诺的可扩展增材制造。

但这种转变不会像一般行业一样。我们预计这一转变将通过四种方式改变该行业的组织形式。

1. 3D打印必须迎接可持续性的挑战

随着该行业发展势头越来越强,AM从第一天起就有了巨大的可持续发展机会。

作为一种生产工艺,AM能更合理地使用原材料,减少废料和浪费,所以它本质上是可持续的。除此之外,它还能产生其他环境效益,包括通过分布式数字化制造来减少交通运输的生态足迹——不仅适用于小型的高度定制化生产,还适用于大批量生产,如大众汽车的生产。

在医疗应用中,通过使医生在逼真的3D打印手术模型上练习复杂的手术(如心血管手术),手术时间可以减少30%。

但其可持续性还远不止于此。

如今,增材制造所使用的原材料中只有一小部分是可持续的。如果现在被动地接受这种情况,那么当大规模生产时,我们今天所面临的挑战将会被无限放大。

我们可以通过硬编码的方式提高增材制造的可持续性,从根本上重写行业生产规则,这对我们来说是一次历史性的机会。我们可以想办法设计可回收或可重复利用的材料和产品,并全力以赴(或者说是几乎尽全力)探索生物资源,从而把握机会,实现变革。

我们DSM要做的并不是采取防御措施试图避开可持续发展的趋势。事实上,我们正积极将联合国可持续发展目标(SDG)作为我们商业战略的指导方针。SDG帮助我们提问如何开发有益于人类健康和幸福生活的材料(SDG3),帮助我们通过减少排放来抑制对气候的影响(SDG13),以及让我们以更负责任的方式进行生产和消费(SDG12)。

在这个问题上,如果我们走错了路,消费者可以、也必定会追究我们的责任。如果我们想发展成一个强大的行业,我们需要立即履行这一职责,迎接挑战。

2. 产品应用占据中心位置

在原型制作领域,重点是设计和视觉效果方面,而不是材料。一旦我们开始生产终端零件,那么这些零件本身——也就是最终投入使用的产品——将会受到严格审查。

不管是医疗模型、牙齿模型、假体运动装备(比如训练鞋垫),还是汽车零件或者电子元件,它们在性能、使用规定、安全性和质量上都有特定的要求。它们必须非常有很强的承受力,能够受得住极端炎热、寒冷、潮湿或干燥的环境,与此同时,它们还必须在成千上万个使用周期内保持耐受性。

这些要求都是制造商、监管机构和消费者说了算,而无论有什么要求,这些终端产品都无法参与协商。关注产品生命周期本质上意味着更加关注材料。增材制造产品的时代实际上就是材料的时代。

为了让制造商和原始设备制造商(OEM)都乐意采用3D打印作为实用制造技术,增材制造行业需要全面建立信任。

在信息方面,赌注比以往任何时候都要高。制造商不仅需要保证印刷设备和材料的高性能高质量,还需要保障生产制造过程和软件的安全和质量。整个价值网络必须符合客户对规格和认定标准的规定和要求。

我们可以看到有远见的打印机制造商是如何将注意力转向材料的,还可以看到材料技术是如何在制造过程中发挥作用的。工业3D打印产品的终端用户期待看到打印机制造商通过打印机、材料和软件工艺所打造的最终效果。在DSM,我们始终与打印机制造商、服务机构、软件供应商和终端用户保持密切合作,对材料、工艺和打印机进行质量认定。

3. 生态系统,不是围墙花园

随着价值网络中的协作和整合成为购买决策中“插队”的方式,我们在这个行业的经营方式将从围墙花园转向生态系统。

如果转向2D(激光和油墨)印刷行业去思考增材制造将如何发展,那就大错特错了。在油墨和激光打印中,选择一台打印机时,也就同时选择了碳粉供应商。

这种以打印机为中心的生产模式盛行于增材制造的原型设计时代,因为这些材料在很大程度上等同于打印机中的墨水:它们的目的在于产生视觉效果,而不在于发挥用途。

随着3D打印进入实际制造阶段,这种情况将不复存在。企业将不得不提供符合用途和规格标准的材料。此外,单一来源采购并不常见,该采购方法在生产环境中并非没有风险。

或者引用著名3D打印机品牌Ultimaker的话:“材料最终会推动设备决策。”

我们必须承认,材料公司不能靠一己之力做到这一点。他们需要与打印机公司、软件、技术和终端用户共同努力,找到最适合应用的产品。如果价值链中的每个人都共同努力,我们就可以创造一个能够为所有参与者带来好处的生态系统。

在DSM,我们愿意与广泛的利益相关者合作,以求加快普及增材制造技术在主流制造业中的使用。

因为当前制造业还没有广泛采用增材制造技术。如今,用于注塑成型的材料中可以用于3D打印的材料还不到1%。

4. 创新技术需要创新的商业模式

从原型设计到制造的过渡需要不同的商业模式。要实现制造业的数字化,需要开放的联系网,其中所有的参与者都能够增加价值以获得利润。加快技术普及需要多方协同工作,例如设计、打印机、软件和材料。孤立地工作会减缓工作进程,不会产生最大的效益。

协作是关键。在商业环境中,协作意味着共享利润与价值。尽管每一个应用产品可能需要不同的参与者合作生产,但每一个参与者都将获得公平的份额。在数字化领域,协作意味着通过服务或产品实现“见票即付”,这类似于区块链,其中每个参与者都拥有安全的技术,既能创造价值又能获得一部分利润。

随着增材制造进入工业化生产阶段,该行业将会经历与其他行业发展过程中类似的混乱,比如电视点播、LED照明和移动应用程序——以及未来许多其他行业。

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现在要准确预测哪些商业模式会出现以及它们将如何发展还为时尚早,但是这种类型的发展模式已经在工业的每个部门都出现过。然而,若想要增材制造发展得一帆风顺,也是不合理的。

作者:Hugo Da Silva, 帝斯曼集团增材制造部门副总裁

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翻译:张丽莉

责编:万鸿嘉

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