別被3D打印的炒作忽悠了

雅伊梅·邦寧·羅卡+帕爾特·瓦伊什納夫+若阿納·門多薩+M·格蘭杰·摩根

增材制造——也被稱為“3D打印”——早在20世紀80年代就已經發展成形，但直到近幾年，隨著管理者想方設法提高效率和降低生產成本，這項技術才受到了越來越多的關注。管理人員希望3D打印部件的出現能夠縮短交貨時間，并使得供應鏈在各種條件下都更有效率。

盡管增材制造技術具備一定潛力，但我們認為在短期內對其寄予厚望有吹捧之嫌。增材制造有三大認識誤區需要破除。

誤區1：增材制造讓生產商能夠像用傳統方式生產零件那樣，去簡單經濟地生產復雜零件。增材制造技術使得帶有復雜幾何形狀和內部孔洞的零件變得易于設計。不過，增材制造不僅自身存在缺陷，而且還受到某些因素的限制。首先，制造的零件不能太薄。它們不能帶有外伸段，除非有適當支撐。要了解這些限制參數，需要具備目前尚罕見的技能。工程師所接受的工具和設計方法的訓練，都是適用于傳統制造業。教會工程師們充分利用增材制造技術所提供的自由度并理解其局限性需要時間。

并不是所有的增材制造系統和流程都是一模一樣的。它們在給料、熱源和機器配置方面存在本質區別。塑料增材制造背后的材料科學就完全不同于金屬增材制造所涉及的材料科學——每一類增材制造都需要適用于特定用途的漫長學習過程。

除了培訓上的問題之外，增材制造還面臨著安全問題和技術問題。有些安全性方面的擔憂是因為增材制造還是一項新技術。巧妙的新型結構，如重量極輕的網眼，與結實厚重的組件相比，存在著不同的弱點。了解這些潛在的薄弱環節并學著從零件設計上進行避免，都需要耗費一定的時間。

最重要的是，我們還需要做大量的工作才能減少可變性，這樣增材制造機器和加工程序才能按照相同的輸入，制造出完全相同的組件來。

誤區2：增材制造鼓勵制造業轉向本地化。很多人預計增材制造將會拉近制造業同市場和消費者之間的距離，但在我們看來，這樣的設想過于夸大其辭。

和其他生產方式一樣，增材制造過程受制于規模經濟。我們需要熟練操作工和復雜機器，才能利用3D打印技術生產出可靠耐用的產品，因此，一個人負責十臺機器肯定比十個不同的地方生產然后每人負責一個地方要劃算。況且，增材制造零件通常需要大量復雜的后期制造步驟和測試工序，這些過程又需要不同的特殊機器參與進來。以一個簡單的鈦合金航空組件為例，上述成本足足占到了組件總制造成本的10%～15%。顯然，將后期制造工序分攤給同一生產地的許多不同機器，要比在多個生產地進行加工更合適。

誤區3：增材制造使得生產商可以用大規模定制

來取代大規模制造。很多專家預測，增材制造將會導致從大規模制造到大規模定制的決定性轉變，但這種轉變很快出現的可能性非常小。據全球最權威的增材制造咨詢公司Wohlers Associates估計，從長遠來看，增材制造有可能只占據了全球制造業總份額的5%。

我們看到增材制造成為彈性制造還存在某些限制因素。3D打印機和增材制造設備的配置方式會存在各種各樣的控制規定。這就意味著，每一次機器重啟去生產與先前所制造的不同零件時，我們都需要重新校驗系統。考慮到這種校驗的復雜程度以及所需要增加的工作，我們發現，有時候運用不同種類的機器來專門生產不同的零件反倒成本更低，也更安全。

總而言之，增材制造擁有廣闊的應用前景，但在很多領域，我們都看到了“馬車走在了馬前面”的現象。許多工藝依然處于開發階段。到目前為止，增材制造只是在小范圍的應用環境中具有成本競爭優勢——譬如一些涉及塑料的生產領域。我們還需要更多的實驗和學習，才能確定投資增材制造是不是明智之舉。endprint