增材制造并不是一个通用的解决方案

　　增材制造技术（Additive manufacturing – 缩写：AM）——一种通过去除原料的连续层如金属粉末或塑料聚合物等来制造产品的加工工艺——已经有超过30年的历史。新的信息是AM 技术已经从原型设计和建模过渡到了生产和制造技术，并能够越来越多地在航空航天和国防（A ＆ D）以及其他行业的应用领域中替代常规的制造工艺。
      
　　Pratt & Whitney公司是探索AM技术的先锋，他们还帮助编写AM的标准，引导其他公司在使用AM 技术的同时，保证其产品符合飞机和航天器严格的要求。该公司正在使用AM 技术提升他们更加节省燃料发动机的研发速度，包括将3D 打印部件引入到发动机的制造当中。“这是一个非常重要的里程碑，”总工程师，制造工程及服务部的Lynn Gambill 女士说。
　　同样也是行业先锋的GE 航空集团，他们使用3D打印技术制造喷气发动机的燃料喷嘴，并且预计每年这一相同设计的产量将超过45,000个。这一技术使得GE能够将这一组件制造成一整块，而不是使用20个独立的铸件组装而成，这样能够削减约75％的制造成本。
　　波音公司（Boeing）生产的每10 架飞机中就有200多个AM零件号——包括商业和军事用途的。空中客车公司（Airbus）也正在关注着何时才能3D 打印整个机身。在国际空间站甚至也有一个实验性的AM 单元，用于研究未来航天员是否能够自行打造他们所需的硬件，并能够将其回收利用作为原料进行储存以满足未来对硬件的需求。
　　美国宇航局（NASA）局长Charlie Bolden 先生说，“AM 是一种颠覆性的技术，将彻底改变我们制造航空航天产品的方法。”
　　一些技术专家将AM 技术的引入与上世纪90年代中期互联网的诞生相提并论。当时，几乎没有任何人可以想象到相连的计算机网络会对接下来10 年内人类的商业和生活产生如此意义深远的影响。再联想到今天AM 技术的地位；它似乎已经到达了一个临界点，许多行业观察家也认为它的进化可能会是一个戏剧性的转变。
　　加速创新
　　一个几乎能够肯定的驱动力是这一技术会加快发明创新的速度。十年前，在全的范围内只有80项涉及到了AM 的材料、软件和设备，这其中还没有计算在多个的重复申请。但是截至2013年，这一数字在两个小公司Stratasys公司和3D系统公司的推动下已经增长到了约600个不重复的。2014年随着激光烧结技术的一些过期，这可能标志着一个创新新阶段的开始。激光烧结技术——一种能够在塑料、金属和陶瓷表面进行高级精细印刷的技术——通常被用来制成成品而非技术原型。
　　过期的3D打印将能够推动新的初创公司进一步地利用并提升这一技术，航空航天和国防局的达索系统（Dassault Systèmes’）实验室主任Jeff Smith先生说。“我们将会看到许多围绕着引进新的、更高效的加工流程以及新技术所开展的活动，这是令人振奋的，改变游戏规则的创新将会诞生。”
　　补充技术
　　AM技术不会去做什么——至少在很长的一段时间里——那就是取代所有常规的生产技术。并不是所有的组件都能够适用AM技术并获得降低生产成本，改善产品性能或同时获得这两种优势。因此，公司必须确定他们已经了解了组件的特性并能够帮助确定哪些组件才是佳的选择。通常情况下，这些组件包括了一些高劳动成本的要素，比如二次加工工序；需要使用复杂的加工工具或相对低产量以及较高的工具成本；高淘汰或报废率；或者由于其设计非常复杂而不能使用常规的机械进行加工制造。
　　“AM是一种颠覆性的技术，但它未必是所有常规制造方法的替代者，”Gambill 女士说。“AM 应当被视为一种补充的技术进入到整体的设计和制造过程中。无论铸造件还是锻造件总会在一些A ＆ D的应用领域中有用武之地。”
　　即使是使用3D打印技术制造的部件，仍然需要一些涂层并且可能还需要进行一些额外的加工，这取决于它们如何与其他的组件进行对接。
　　“AM虽然是一种颠覆性的技术，但是它也不是一个放之四海而皆准的解决办法，并且也不能够完全替代其他所有的常规制造方法，”Gambill女士说。
　　如果产品能够常规地以合理的成本进行生产，而且产量也相对较高，一般来讲好还是继续沿用这个方法，Wohlers 零部件公司（Wohlers Associates Inc.）的席顾问兼总裁Terry Wohlers 先生表示。
　　但是，这些并没有掩盖AM技术的独特优势——从一个事实，即3D打印技术能够帮助设计师设计出使用以前的技术根本不可能完成的产品形状。
　　“随着AM技术的发展，它会打开一扇通往我们在今天甚至都还没有想象过能力的大门，”Smith先生说。他预见到了机器人和软件——都在迅速地发展——将会在使用AM 技术构建几乎任何产品的可扩展性和混合性中发挥重要作用。
　　一定的优势
　　AM的其他优势还包括：能够帮助制造一些如内部腔体和晶格结构设计的部件，这种设计能够在不影响部件机械性能的前提下减轻部件的重量。复杂的机械部件——比如一个齿轮箱——可以不通过装配就能够制成。
　　使用AM技术的制造过程比常规的制造加工工具产生更少的废弃物——这在使用昂贵的航空航天材料，比如钛进行加工制造的时候是一个相当关键的优势。一些研究人员认为AM技术可将目前的BTF（购买到使用）比率从约8 比1 降低到更接近于1比1。
　　后，AM对经济规模和范围的影响，使得它更加适用于航空航天和国防（A ＆D）行业，它相对于其他大批量生产行业的大量生产就类似于客户定制生产。
　　AM技术尚处于起步阶段，对于它所有的优势。问题会变成航空航天行业必须怎样做才能够充分利用它的潜力？
　　“当我们能够很简单地判断一个部件的飞行价值的时候，AM技术将会成倍地推进，” Smith先生说。“我们所面临的挑战是非常相似的，就像复合材料在现在得到民用航空和空间应用领域的广泛认可之前所经历的一样。”
　　从Gambill女士的角度来看，关键是需要不断地验证AM技术构建过程的各个方面。达索系统（Dassault Systèmes），与航空研究所进行合作开发了一个研究这些问题的创新中心，目前正在建设中，这两个组织将在2016年年底开始在位于堪萨斯州的威奇托大学（Wichita State University）校园里共同进行研究工作。
　　增长的普及率
　　另一个必须解决的制约因素是怎样使更多的供应商将该技术整合到他们的操作中去。
　　“从产品生命周期的角度来看，如果我们有足够的供应商开始使用AM技术，那么这个行业整体将能够利用AM 技术所带来的较大的优势，”Smith先生补充说道。
　　截至2014年年底，德勤咨询（Deloitte Consulting）的报告显示只有少数的一级和二级供应商主动地将他们现有的制造能力提升到了能够利用AM技术作为主流应用。这并不奇怪，因为公司们往往会使用保守的方法来承担风险。
　　Gambill女士强调Pratt & Whitney公司一直在鼓励供应商采用AM技术并指出，“我们急切地希望看到他们这样做。”
　　无论现在AM的用户数量有多少，有一点是可以肯定的：管理者在投资前需要确定他们是否能够负担得起等待这个快速发展的新技术日趋成熟或是这个等待的风险是否太大了。他们的回答可能会有所不同，但是现在就是该进行策略性思考的时候了。聪明的企业领导者不会等到所有未知的问题都解决；他们的风险/ 回报计算将有效地告诉他们，AM技术会改变产品的设计、生产、采购和交付方式，因此他们正在将AM技术整合到他们的操作中去。
　　随着越来越多的公司纷纷效仿，他们可能会面临着需要彻底改变现有商业模式的前景。他们的商业模式可能满足不了客户的期望，因为应用AM 技术会产生的大量商机，甚至是有能力使用AM 技术都会作为他们的竞争优势和区别。
　　例如，供应商们应该问一下他们的产品怎样进行改进，无论是他们自己的还是竞争对手的。根据计算机控制的打印机所下载的数字蓝图，通过层叠的方法制造一个部件，能够毫无限制地进行定制并减轻部件的重量以及进行更复杂的设计。
　　在库存、运输和设施成本等方面进一步的节省使得AM技术更加强大。
　　“想象一下，可以数字化定义一个产品，”前波音（Boeing）民用飞机集团席执行官以及后来的福特（Ford）汽车公司总裁兼席执行官Alan Mulally.先生说。“这么说，您只要在需要的时候制造一个部件而不必满仓库地库存那些你可能需要用到的部件。 3D打印技术的确在生产力和整个库存方面产生了很大的区别并向前迈进了很大一步。”
　　一些行业观察家指出许多的公司正在关注该技术并对一些有针对性的方面进行财务分析，从而利用AM 设备和设计来降低成本并增加收入。然而，当他们扩大他们的分析范围到整个设备生命周期成本的时候，他们往往会得到更大的收益。
　　传统的界限将变得模糊，意味着管理者将需要对公司在其核心市场中所扮演的角色以及哪些资产他们需要进行投资或剥离具有很强的敏感度。随着AM 技术和材料科学的发展，其应用领域也肯定会进一步地扩大。
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