看MTC大会如何探索3D打印产业化的机遇与挑战

2018-10-15 10:12:16

    根据欧瑞康董事会主席Michael Suss博士,3D打印技术发展到今天,虽然在应用的宽度上获得了一定的进展,然而对于进入产业化来说,还有很多需要改变的地方。直到今天,我们所接触的3D打印技术大多没有足够的经济性来进入到产业化领域,此外,质量的一致可靠性以及可重复生产的能力都需要提升。

  更高的速度,更好的过程控制,更适合的材料,这一切的发展挑战都需要3D打印生态圈共同合作来完成。为了加快实现3D打印技术的产业化,基于行业沟通的需要,欧瑞康创立了慕尼黑技术大会(MTC),这是个持续两天的年度大会,2018年是第二届MTC大会,本届合作主办方包括欧瑞康,慕尼黑工业大学,Bayern Innovativ,GE,林德,TUV SUD,以及西门子。


看MTC大会如何探索3D打印产业化的机遇与挑战


  据市场观察,增材制造的一大意义是将颠覆工程与设计,因为增材制造的技术特点释放了设计的自由度,那些用于3D打印的零件可以设计得十分复杂,并且生产步骤也得到了简化。而从长期来说,增材制造技术还会催生一大批小公司进入到制造领域,使得复杂产品的生产不在是大公司的专长。可以说3D打印不仅仅带来了产品设计与制造方式的变化,还带来了商业模式的变化,而不破不立,变化的发生都需要克服重重挑战。

  在2018年的第二届MTC大会上,来自3D打印生态圈的专家从各个角度剖析了当前3D打印实现产业化的机遇与挑战。


看MTC大会如何探索3D打印产业化的机遇与挑战


  重新想像产品,重新发明制造,重新思考商业模式


  SMILE项目是欧洲为了生产低成本可回收的火箭所发起的项目,这些火箭为了将卫星送入太空。这种火箭的发射器非常复杂,可以经受得住极端的高温与低温而保持优良的机械性能。


  拿发射器的喷嘴来说,原来需要35个零件组合而成,通过3D打印可一次性完成,这使得3D打印在制造此类零件的时候效率比传统制造模式要快3到4倍,成本要节约大约3倍。


  SMILE项目的发射器具有非常小的感应器压力通道,这些通道只能通过3D打印的技术制造出来。据了解,同样的道理,增材制造技术可以用来实现带冷却通道的发动机叶片从而使得这些叶片可以在极高的温度下运行,而没有这些冷却通道的情况下,这些叶片会在极高的高温下发生变形。而3D打印可以使得冷却通道的形状极为复杂,从而提高冷却效率,使得发动机可以在更高的温度下运行,从而使得飞机的运行效率更高,更经济。


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图:欧瑞康与德国汉莎航空合作的零件


  根据第二届MTC大会,到2050年,行业看法是增材制造将为航空航天行业节约高达90%的原材料浪费。这无疑是3D打印技术进入产业化的一大机遇。


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图:当前的粉末床金属熔融技术与金属冲压技术的成本对比关系


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图:当前的钛粉与钛管材的价格对比


  对于粉末床熔融技术来说,当前无论是单件制造成本还是从粉末的价格来说都在与传统制造竞争的层面上发展。


  而3D打印配合数字制造的趋势不仅仅成为植入物、假肢、助听器、医疗器械的制造技术,还进入到了消费市场,包括阿迪达斯,New Balance这些运动鞋正在通过3D打印来实现其数字制造的升级。


  根据GE增材制造首席执行官在MTC大会上的发言,增材制造作为一种颠覆性的技术正在对整个制造的价值链发生涟漪般的改变作用,而这种涟漪般的作用范围包括多个行业的原材料需求,能量需求,物流,工程服务,贸易平衡。而增材制造还带来了重新思考的必要,我们需要重新思考将来的工作和技能要求,软件和材料科学以及对技术带来的冲击和改变。


  3D打印的局限与机遇


  并不是所有的产品都适合通过3D打印的方式来制造,根据Wholers的预测,未来通过3D打印方式制造出来的产品不超过5%。而其他机构的预测也在10%以下。


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图:Wholers预测到2023年3D打印制造的产品将达到273亿美金的市场规模


  除去设备的效率和质量一致性,当前3D打印的产品价格中高达70%的成本来自设备成本,而材料也占据了30%的成本。而在传统制造工艺中,材料成本不超过产品成本的3%。


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图:3D打印技术和市场发展推动成本优势变化


  那么3D打印的发展机遇是怎样的呢?


  我们了解到MTC大会的专家的一个共识是随着3D打印技术的发展,对于某些产品的生产,3D打印的效率与价格将逐渐显现出优势。而这种优势也带来了供应链的变化,一些市场分析者认为将来会出现“邻里工厂”,这些靠近社区的小型工厂使得按需生产与按需供应变得十分灵活高效。


  当然这样的“邻里工厂”势必将改变当前的国际贸易以及国与国之间的供应关系,拿美国的一家名为Albensi的牙科公司来说,该公司在美国雇佣了160多名员工从事3D打印生产,而不再在中国进行制造业务。


  不过这样的制造回归仅限于此类生产需求,对于发展中国家所拥有的大批量生产方式来说还是难以撼动的。


  一个有趣的事实是,3D打印挑战了资本与规模的关系,对于传统制造来说,高昂的产线投资使得小公司望而却步,而3D打印不涉及复杂的分工工序,不涉及模具生产的需求,使得小公司进入到复杂产品的生产门槛大为降低。


  根据TUV SUD的市场观察,3D打印技术已经发展了30年有余,此项技术已经开始对制造方式以及商务模式产生了影响与改变,而随着这项技术的发展,将带来更多的探索技术潜力的空间以及重新设计价值创造的可能性。那些不从现在思考或投资3D打印的公司将无法获得增材制造领域的专业能力,这将降低他们未来在这个高潜力市场的竞争力。


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