2024 年 3D 打印將如何影響供應鏈彈性？

2023年底，拜登政府宣布成立一個致力于供應鏈彈性的工作組。一個月后，美國國防部 (DoD) 發(fā)布了首份國防工業(yè)戰(zhàn)略，列出了與其供應鏈相關的目標。根據增材制造 (AM) Research 的《軍事和國防增材制造》報告，僅美國國防部就有可能在 2023 年直接在增材制造上花費3 億美元。



這些努力標志著下一個制造業(yè)時代（即工業(yè) 4.0）的制度基礎。在供應鏈彈性的保護下，出現了更大的可持續(xù)性問題。雖然大眾認為企業(yè)和國家的努力是由利他主義驅動的，但是資源枯竭、全球變暖以及正在發(fā)生的無數其他生態(tài)危機也是影響物流的主要問題。畢竟，如果沒有足夠的資源來制造產品，也沒有足夠的化石燃料將產品運往海外，那么相關的供應鏈就沒有真正的彈性。

因此，物流網絡和生態(tài)兩個問題是密切相關的。增材制造可能不是解決這些問題的靈丹妙藥，但如果要維持工業(yè)社會的外觀，高效生產最接近使用點的優(yōu)化零件的能力可能會在解決這些問題中發(fā)揮關鍵作用。為了了解 3D 打印將如何在可持續(xù)地支持供應鏈方面發(fā)揮作用，有外媒咨詢了兩家該領域的專家公司：惠普和Replique。

惠普的供應鏈彈性
與 3D Systems 和 Stratasys 等主流企業(yè)相比，惠普在增材制造市場上相對較新，于 2016 年推出了首款系統。不過，它憑借多噴射融合 (MJF) 技術迅速占領了聚合物 3D 打印市場。

這一在增材制造領域創(chuàng)下的記錄，加上這家科技巨頭現有的成果，其處于構建支持物流網絡所需的數字制造基礎設施的理想位置。惠普個性化和 3D 打印全球市場推廣主管 Dave Prezzano 反思了最近發(fā)生的事件對惠普自身增材制造業(yè)務的影響。

他表示：“COVID-19 暴露了傳統制造方法在應對供應鏈中斷方面的弱點。這種經驗使我們更加注重提高供應鏈的彈性，這在推動企業(yè)從設計到大規(guī)模生產的生產過程各個方面的方式發(fā)生巨大轉變。因此，革命性的工業(yè) 4.0 技術，尤其是 3D 打印，作為一種可以應用于生產過程多個階段的整體工具，越來越受歡迎。這種重新關注將業(yè)務轉移到能夠承受供應鏈波動的業(yè)務的做法，推動了各行各業(yè)的更多企業(yè)轉向 3D 打印，因為 3D 打印相對于傳統工具的優(yōu)勢已經顯現出來。因此，我們有機會與各行業(yè)的公司合作并合作，將新的、創(chuàng)新的 3D 打印應用變?yōu)楝F實�！�


△John Deere與 GKN Additive (Forecast 3D) 合作，通過制造 HP Metal Jet 打印閥門來轉變其農業(yè)機械供應鏈，即使在極端天氣條件下也能實現生產力的大幅提高、環(huán)境效益和高質量的零件功能。隨著制造業(yè)物流網絡的弱點暴露出來，企業(yè)和政府已開始認真解決這些問題。尤其是拜登政府，表現出了對這一問題的堅定承諾。

Prezzano解釋道：“白宮先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略的重點是重振制造業(yè)、建立強大的美國供應鏈、投資研發(fā) (R&D) 以及賦予勞動力權力，該戰(zhàn)略概述了美國在先進制造業(yè)中處于領先地位的愿景——增長經濟、創(chuàng)造就業(yè)機會、增強環(huán)境可持續(xù)性、應對氣候變化、確保國家安全和改善醫(yī)療保健。3D打印有潛力對全球制造生態(tài)系統產生巨大的積極影響，在國家的支持下，我們有動力繼續(xù)成為創(chuàng)新的領軍者，將技術和制造融為一體�！�

然而，全球供應鏈問題的核心在于它們是全球性的，現代制造業(yè)依賴于世界各地參與者的合作，這意味著這些問題的解決也需要國際支持。對于像惠普這樣幾乎遍布每個大陸的公司來說，可以利用在多個國家的活動來建立更強大的生產網絡。


△HP 3D 打印解決方案以一流的速度和成本促進無縫批量生產和大規(guī)模個性化，以及能夠更好地控制作業(yè)到作業(yè)、打印機到打印機的新功能，徹底改變了供應鏈。

Prezzano 說：“CHIPS 法案的通過以及其他措施表明，美國不僅致力于優(yōu)先考慮供應鏈的彈性，而且對利用技術在制造業(yè)領域實現新的可能性持開放態(tài)度。惠普的個性化和 3D 打印業(yè)務與其他國家合作開展這些工作，并探索提高全球供應鏈彈性的新方法。我們看到世界各地都在努力改變我們開發(fā)和生產商品的方式，從 3D 打印到人工智能和其他非技術工具和實踐，隨著越來越多的全球企業(yè)優(yōu)先考慮支持供應鏈彈性的工具，預計將看到更多國家采用供應鏈優(yōu)先的方法，從而更多地利用工業(yè) 4.0 技術來實現此類工作流程�！�

可持續(xù)供應鏈
作為一家數字庫存初創(chuàng)公司，Replique 可能不具備惠普那樣的影響力，但作為化工巨頭巴斯夫的衍生品，它可能擁有部分影響力。此外，它還擁有了解制造業(yè)在全球物流網絡中的作用以及這些網絡在生產方面的可持續(xù)性的專業(yè)知識。鑒于其對供應鏈數字化和備件的關注，該公司具有獨特的優(yōu)勢，可以更全面地了解情況。

Replique 首席運營官兼聯合創(chuàng)始人 Henrike Wonneberger 博士表示：“在 Replique，我們通過庫存數字化和按需生產來推動可持續(xù)發(fā)展，確保在需要時在正確的位置以正確的數量提供零件。通過數字庫存平臺和互聯的全球 3D 打印服務機構網絡實現這一目標，使生產更接近需求點。我們相信，這種數字化生產方法對于通過共享數據并在整個價值鏈中實現高透明度來實現最高資源效率至關重要�！�


△通過 Replique 3D 打印平臺生產的金屬門檔

通過限制企業(yè)所依賴的實物庫存，Replique 能夠同時實現供應鏈彈性和可持續(xù)發(fā)展目標。公司可以在必要時且最接近需求點時簡單地打印備件，而不是過度生產商品，從而同時減少制造和運輸方面的生態(tài)足跡。

Wonneberger 解釋道：“我們正在通過庫存數字化來解決普遍存在的間接庫存問題。這就消除了報廢廢棄零件的需要，這些零件占總庫存的 20-30%，此外，我們的分散制造網絡使公司能夠在全球任何地方生產零件，從而減少運輸路線和相關排放高達 90%。使用現有的合格網絡進一步使公司能夠利用 3D 打印，而無需在現場維護自己的打印機，從而優(yōu)化整體生產能力�！�

庫存數字化的能力不僅限于大型制造商，因此即使是規(guī)模較小的企業(yè)也可以提供傳統生產技術成本高昂的 3D 打印備件。Wonneberger 表示，這反過來又延長了精品制造商生產的產品的使用壽命。


△左側為原始腳帽，右側為 3D 打印重新設計的腳帽

可持續(xù)供應鏈中增材制造的未來
3D 打印還遠未成為解決供應鏈中斷問題的真正、可持續(xù)的解決方案。然而，隨著行業(yè)及其技術的發(fā)展，它將越來越能夠解決全球制造業(yè)帶來的問題。

對于Replique來說，這意味著改善其生產網絡，以進一步縮短‘最后一英里’，從而減少運輸對環(huán)境的影響。“最后一英里”問題是在產品和用戶之間真正實現響應速度更快、更有效的路線的關鍵因素之一。該公司還積極致力于新型可持續(xù)材料的研究，例如來自回收漁網的可打印顆粒。雖然這顯然是一種對生態(tài)有益的材料選擇，但回收將在制造業(yè)中發(fā)揮持續(xù)更大的作用，作為避免與資源枯竭相關的供應鏈中斷的一種手段。

同時，惠普也將致力于以自己的方式實現分布式制造的目標。與此同時，進一步的自動化將降低 3D 打印的總體成本，使其成為一種更可行、更可擴展的制造技術。Prezzano 表示：“3D 打印是在未來十年為更多企業(yè)和行業(yè)實現本地化、按需生產的方式，這一信念已深深融入惠普的長期業(yè)務和產品戰(zhàn)略中。除了去年針對 3D 聚合物和金屬發(fā)布的先進自動化功能之外，惠普還在不斷迭代其軟件、硬件和固件，以使‘熄燈’工廠的概念成為現實。惠普致力于展示 3D 打印如何與自主移動機器人 (AMR) 和自動導引車 (AGV) 等其他高性能技術集成，其目標是繼續(xù)降低 3D 打印技術的總擁有成本，并依靠其互補優(yōu)勢隨著客戶在美國擴大增材制造商業(yè)生產規(guī)模，工業(yè) 4.0 中的生產力優(yōu)勢將得到進一步提升。”

展望未來，很明顯增材制造的可持續(xù)性不僅取決于技術進步，還取決于對增材制造過程每個階段對環(huán)境影響的全面了解。該行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展方法正在不斷發(fā)展，越來越強調整個生產周期中協作努力和透明度的需要。這就是行業(yè)領導者的見解變得無價的地方。Replique 的 Wonneberger 博士提出了一個概括增材制造不斷發(fā)展的前景的觀點。她說：

“為了增強增材制造的可持續(xù)性，可持續(xù)性數據的透明度和可見性將發(fā)揮越來越重要的作用。為了實現這一目標，行業(yè)內的合作至關重要。通過數字連接，可以提供參與增材制造流程的每個人（從材料到打印機生產再到后處理）的可持續(xù)性數據。將這些數據集中在一個平臺上可以提高透明度，并逐個改善環(huán)境影響。此外，持續(xù)研究環(huán)保材料、采用回收工藝和促進按需制造實踐也是關鍵步驟。支持增材制造環(huán)保實踐的政府激勵措施和行業(yè)標準可以加速向更可持續(xù)的未來的過渡。最后，推廣共享印刷資源的概念，如集中印刷服務局，可以顯著優(yōu)化生產能力，減少能源消耗，并最大限度地減少浪費�！�

Wonneberger 博士的這一見解強調了增材制造中采用整體可持續(xù)發(fā)展方法的重要性，其中生產鏈的每個要素都考慮其對環(huán)境的影響。隨著我們的進步，將這些原則融入增材制造實踐的核心對于塑造供應鏈可持續(xù)和有彈性的未來至關重要。