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用3D打印恢复未来

3D印刷开辟了制造业的宇宙 - 从低成本制造到设计和开发的精益良好方法。这件事探讨了这项技术的旅程以及它对我们的未来意味着什么。

在20世纪之交，制造业被视为“旧经济”。新经济似乎是一个全新的世界，居住着拥有数字DNA的企业。然而，开始工业互联网（IIT）改变了这种感知，用二进制比特和物理原子合并来改变制造景观，为“制造商运动”铺平道路。并且在这种运动的震中，是三维印刷或3D打印;改造制造，工程，工业设计和硬件。它有潜在的互行和变革生活 - 想象消费者用特定的热值或医生印刷假肢以纠正畸形的消费者打印超级食品！

3D打印技术正在小众领域取得进展，但在传统制造业还没有实现。大多数技术的发展轨迹都是一个未知的、但可以预测的过程:在多种催化剂的推动下，大量用户采用了该技术，该技术才成为主流。以个人计算机为例，当它作为大型机的替代品出现时，它的接受度很低。同样，在电动汽车运动开始时，电动汽车只吸引了一小部分消费者，而大多数汽车使用汽油。

“对我来说，'tipping point'不是关于有多少制造商发生了变化的，这是关于有多少思想有。由于更具可访问的技术，我们现在达到了一群批判性的人，当他们想到事情是如何制造的，以不同的方式思考。你可以说他们正在考虑3D，“哈佛商业评论的J. MCCUE说。MCCUE引导了Goexplore3D项目，跟踪了美国3D打印技术的增长。

又称添加剂制造，3D印刷正在快速进入互联网，人工智能，大数据分析，先进的仿真和建模，工业生物学和量子计算的汇合。3D印刷的范围包括飞机组件，音乐键盘，互动海报，人体器官等物体等物体。事实上，3D打印甚至挽救了我们的遗产：3000岁的亚述艺术品和哈特拉雕塑在伊拉克Mosul Museum博物馆被破坏，正在使用3D打印重新创建。

3D打印的影响让Charles (Chuck) Hull感到惊讶，他发明了立体印刷技术，并共同创立了3D系统，使这项技术商业化。“虽然我预计3D打印会受到制造商的欢迎，但我从来没有预料到3D打印今天会如此广泛，或者人们用它来做各种事情。在过去的30年里，我们非常高兴地看到我们的创新激发了更多的创新，”Chuck在获得美国机械工程师协会(ASME)的殊荣时说道。

数字交叉

3D打印机创造移动组件，可以管理各种物质 - 从再生材料和稀土金属到生物物质。该技术通过增强各种行业段的多功能性，包括航空航天，汽车，消费品，化学，防御，医疗保健，基础设施和公用事业，改变制造业。

在很大程度上，多亏了一个生态系统——一个网络的网络——在产品、制造系统、资产和利益相关者之间具有接近实时的接口，3D打印现在已经成为主流的一部分。今天，它重新定义了消费者和工业产品的设计、开发和交付方式。这项技术通过支持新材料、新颖的设计和创新的功能，极大地提高了产品性能。它通过在购买/消费点促进生产，稀释规模经济的优势，使组织与客户的距离为零。

分布式制造允许极端定制和低批量生产的产品。'正常，'基于纽约市的启动，使用3D打印来制作高级耳机。客户在共享耳朵图像并指定他们的首选颜色后通过应用程序下订单。耳机在不到48小时内印刷，组装和运输，并从正常的办公室暨工厂蓄电片中运输。

全球制造商正在采用3D打印来简化生产，增强其产品的质量。GE建立了宾夕法尼亚州宾夕法尼亚州的添加剂技术进步（CATA），在商业线上进行创新，包括航空，医疗保健，石油和天然气，电力，可再生能源和运输。今天，它有一个“工业化实验室”，以优化3D设计并模拟生产。

软件设计硬件

数据、模拟技术和算法是增材制造的核心。3D打印机从3D扫描图像和/或计算机辅助设计(CAD)文件处理复杂的设计，并呈现在不同的材料。软件可以调整，以个性化的设计为客户或调整产品以适应特定的市场/需求。更重要的是，3D打印机的灵活性使生产成本合理化，因为一台打印机可以用于打印不同的对象和不同的应用程序的部件。波音公司使用3D打印技术为不同型号的飞机制造零部件。

添加剂制造通过消除对原型设计的设计/产品专家的依赖来加速产品开发。它最大限度地减少了大规模定制和定制产品的成本。因此，通过调平竞争范围，它最大限度地减少资本投资，减轻与新产品发布相关的风险。更重要的是，它鼓励产品公司为利基市场段提供服务。

此外，3D印刷最大限度地减少了产品设计和开发中的复杂性。3D印刷车大约有40件零件，与组装汽车中的20,000件零件。美国宇航局正在探索3D打印，为硅谷启动的伙伴关系，为涉及载人的空间任务生成食物。它遵循在国际空间站的太空零重力3D打印机中成功推出，以打印备件和组件。

将采用“开放设计” - 类似于软件“开源”的概念 - 将采用合作物理产品和组件的制造。设计将共同创建和增强，确保优越且具有成本效益的产品。在几个领域，“开放式设计”将呈现出独立设计的产品过时，这是一个主要示例是Wikipedia如何由用户提供给百科全书的英特兰卡。Shighways，一个3D打印工厂，取决于“开放式设计”，其中客户创建自己的产品，从专家寻求独特设计的投入，或者从用户上传的策划设计列表中选择。Encioways提供超过50种材料，包括砂岩和贵金属，以打印有序物体。

在制造生态系统中的转变

3D打印将在制造业中创建新的范例。它将破坏传统方法，并为早期采用者提供商机。此外，该技术将通过以下方式改变制造景观及其扩展供应链的特征：

• 配送中心可能会被淘汰，因为让3D打印驱动的生产尽可能靠近消费地点更有经济意义
• 3D打印降低了制造业的入门门槛，避免了巨额的资本投资。它可能会刺激一种类似互联网的新型制造业企业的出现，创造出一种新的公司类型，比如亚马逊(Amazon)
• 制造过程将变得更加敏捷。一台3D打印机可以制造各种产品，从飞机部件到汽车部件
• 制造商可以为每个产品实现高水平的定制。“工程师按订单”的概念将成为制造业的主流
• 众群设计或“开放式设计”将为更好的优质产品铺平道路。GE与Snecma S.A.，法国飞机和火箭发动机制造商合作，通过添加剂制造为喷气发动机开发燃料喷嘴。印刷的燃料喷嘴比制造版更轻，更耐用
• 群众采用3D打印将出现新的合作企业。例如，3D集线器，一个在线3D打印服务平台，与客户连接3D打印机所有者。该网络在世界各地的20,000多个地区提供服务。工程师和设计人员根据其邻近和特定材料选择服务提供商。该论坛使3D打印机的所有者能够最大化其容量利用率，同时提供对3D制作的访问

绿色设计

3D技术又向4D打印迈出了一大步。4D打印是由麻省理工学院自组装实验室主任斯凯拉·蒂比特(Skylar Tibbits)创造的。它涉及打印对诸如冲击、温度和湿度等刺激有反应的物体。对自行改造的印刷产品的研究可能会达到高潮，飞机机翼会根据空气动力学条件进行调整，鞋子会收缩，鞋底会对穿着者的步态做出反应。

尽管数字和计算技术的进步为3D打印技术带来了曙光，但为了成功、高效地组装3D打印零件，车间需要重新改造。“将所有功能整合到系统中需要很长时间，要达到人们期望的传统减法设备的健壮性和可用性水平;康明斯公司材料科学与技术、技术质量和知识产权主管Roger England在接受美国机械工程师协会(ASME)采访时表示:“这只是任何新技术正常的成长和学习阶段。”

在地震变化的景观中，制造商需要解决一些基本问题，例如：

• 当您提供数字设计时和最终产品时，产品安全对产品安全有何影响？哪个派对/利益相关者负责该产品的保修？
• 制造商是否将自己视为组装者而不是未来的制造商?未来的工厂会是3D打印零件的装配线吗?
• 提供数字设计而不是产品的业务影响是什么？制造商是否应采用3D零件的主要印花运行的出版业模型或接收订单上的打印？
• 制造商如何为企业内部和超出企业内部设计合作的生态系统？
• 什么应该是投资的焦点领域 - 建立生态系统，或加强制造能力？