3D打印技術(shù)還是工業(yè)4.0時代的標(biāo)簽嗎？

描繪了制造業(yè)未來愿景的工業(yè)4.0與顛覆了傳統(tǒng)生產(chǎn)加工裝配方式的3D打印技術(shù)相遇時，兩者又會碰撞怎樣的火花?在科技日新月異的今天，我們應(yīng)該如何正確對待3D打印技術(shù)?

工業(yè)4.0背景下的制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級
所謂“工業(yè)4.0”，就是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，其中，智能生產(chǎn)主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機互動以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。

工業(yè)4.0概念最初是由德國政府在《德國2020高技術(shù)戰(zhàn)略》中所提出的十大未來項目之一，旨在提升制造業(yè)的智能化水平。此概念一經(jīng)推出，便迅速成為德國的另一個標(biāo)簽，并在全球范圍內(nèi)引發(fā)了新一輪工業(yè)轉(zhuǎn)型競賽。

為在新一輪工業(yè)革命中占領(lǐng)先機，實現(xiàn)制造強國的戰(zhàn)略目標(biāo)，我國國務(wù)院也正式印發(fā)了《中國制造2025》行動綱要。在該規(guī)劃中，3D打印作為代表性的新興技術(shù)共出現(xiàn)6次，貫穿于背景介紹、國家制造業(yè)創(chuàng)新能力提升、信息化與工業(yè)化深度融合、重點領(lǐng)域突破發(fā)展等重要段落，并融入于推動智能制造的主線。

這一方面體現(xiàn)出我國對3D打印的重視程度，另一方面也彰顯了在戰(zhàn)略層面我國對制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級形勢與環(huán)境的深刻理解。在傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級過程中，3D打印技術(shù)將扮演愈發(fā)重要的角色。

3D打印在智能制造中的價值與應(yīng)用前景


1. 工業(yè)4.0時代，3D打印不可或缺
從構(gòu)建概念模型、功能性原型，到直接數(shù)字化制造，3D打印都在幫助設(shè)計師和制造商釋放創(chuàng)意、改善設(shè)計、降低成本、提高生產(chǎn)力，已成為各行各業(yè)推動創(chuàng)新，強化競爭能力的新途徑和重要工具。

具體而言，3D打印之于制造業(yè)的價值主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

小規(guī)模定制：3D打印技術(shù)具有按需制造、減少廢棄副產(chǎn)品、材料多種組合、精確實體復(fù)制、便攜制造等多種優(yōu)勢，可大幅降低制造費用，縮短加工周期，實現(xiàn)設(shè)計制造一體化和復(fù)雜制造，大幅降低生產(chǎn)成本。

供應(yīng)鏈管理：3D打印的出現(xiàn)已經(jīng)改變了原有的供應(yīng)鏈機制，對供應(yīng)方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。在3D打印支撐的供應(yīng)鏈模式下，只需提供產(chǎn)品的3D數(shù)據(jù)包以及相應(yīng)的耗材，企業(yè)按訂單就近生產(chǎn)后即時配送，成品基本上可以做到零庫存。

自由設(shè)計：3D打印一個被低估的重大優(yōu)勢就是可以實現(xiàn)與生俱來的自由設(shè)計。工業(yè)設(shè)計師可以利用3D打印機創(chuàng)建全新的幾何圖形，制造集各種先進性能于一身的零部件。對于許多采用3D打印的企業(yè)而言，自由設(shè)計所帶來的效率提升，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過采用3D打印而支付的成本。

靈活化制造：制造商都在不斷尋求新方式來制造及測試產(chǎn)品，3D打印機使他們能夠制造出必要的工具和部件來加快新產(chǎn)品研發(fā)進程。借助3D打印機，制造商還能夠生產(chǎn)出其制造與測試系統(tǒng)高效操作所必需的零部件和輔助工具。

快速上市：許多行業(yè)的傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)計不僅流程緩慢，而且成本高昂。3D打印則速度更快，成本更低，借助可使產(chǎn)能加倍的新型解決方案，3D打印的速度優(yōu)勢將更加明顯，可實現(xiàn)快速的規(guī)�；�生產(chǎn)。

從實際應(yīng)用情況看，3D打印正成為工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵方式和重要工具，未來將通過系統(tǒng)智能化、打印速度提高和材料成本的降低，將越來越多地滿足智能制造的需求。

2. 3D打印技術(shù)的應(yīng)用前景展望
3D打印目前正處于一個快速發(fā)展的階段。Mordor Intelligence最近發(fā)布的《2018年至2023年3D打印市場研究報告》顯示，2017年全球3D打印市場價值為83.12億美元，預(yù)計到2023年將達到353.6億美元，五年期年復(fù)合增長率(CAGR)為27.29%。


從技術(shù)上看，3D打印已經(jīng)能夠滿足大部分工業(yè)應(yīng)用場景需求;可以實現(xiàn)金屬和塑料等零件以及成品的制造，性能與傳統(tǒng)制造工藝相當(dāng);已經(jīng)解決了原材料制備，所有可焊接的金屬均可使用3D打印技術(shù)。


從成本角度看，3D打印已經(jīng)在航空、航天、軍工、醫(yī)療等高價值及高附加值產(chǎn)業(yè)中具備了較高的經(jīng)濟效益。

從普及程度看，3D打印目前廣泛用于原型制造，其他方面的應(yīng)用前景非常廣闊。大量領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)已率先利用3D打印技術(shù)創(chuàng)造出可觀的效益，已經(jīng)充分挖掘出了3D打印技術(shù)的價值，而更大的生產(chǎn)型3D打印解決方案市場亟待開發(fā)。

隨著技術(shù)不斷發(fā)展，未來3D打印的成本還將進一步降低，性能也將大幅度提升。3D打印作為新興制造技術(shù)，未來必將成為企業(yè)實現(xiàn)智能制造中得心應(yīng)手的強大工具。

來源：Stratasys