其他见解

3D打印：未来技术到达

3D印刷已被认为是20世纪80年代的未来的制造技术。¹这项技术的普及最初是由爱好者和大学实验室支持的。最近，3D打印已经成为越来越多的行业的规范，而不是例外，包括航空、汽车、发电、医疗和牙科领域。然而，增材制造(3D打印的另一个术语)仍被许多商界人士视为一项有朝一日将给制造业带来革命性变革的技术，只是现在还不是时候。

然而，Covid-19大流行是允许3D印刷行业证明其价值并表明未来可能最终在这里。随着医疗齿轮的需求，3D印刷在断层供应链中具有桥梁堵塞。该技术已被用于创建面部面罩，呼吸机部件，鼻检测拭子，以及突然不可用的其他所需设备。²行业领袖已经意识到3d打印的能力，但从未向全球观众如此有效地展示过。

据Statista表示，即使在这场危机的表现之前，该行业将在2020年至2024年之间的复合年增长率增长26％。^3.3D打印在这场危机中所扮演的角色可能会进一步改变该技术的发展轨迹，向更广泛的公众和企业决策者展示其灵活性和能力。经过几十年的承诺，3D打印有望成为企业的主流，这是人们长期以来的预测。⁴

新冠肺炎

当大流行迅速蔓延到全世界时，政府都达到了行业来帮助。科技公司自愿打造联系跟踪应用程序和分析工具。⁵香水制造商和酿酒厂生产洗手液。3d打印行业冲到医疗设备短缺的前线。

Chiari医院意大利布雷西亚，挤满了250名Covid-19患者，很快就跑了呼吸机所需的阀门。⁶每个阀门都设计为持续八小时，供应商无法补充医院。在意大利研究所Isinnova，首席执行官和工程师在三个小时内创建了一个原型，并与当地的3D印刷公司合作，为医院制作阀门。

在英格兰的诺丁汉大学，工程师们设计了3d打印的面罩，并将5000个送到了当地的医疗工作者手中。汽车制造商法拉利打印了呼吸器阀门，日产生产了面罩。在世界范围内，3d打印公司、大学、政府和行业组织建立了网络，以解决冠状病毒大流行造成的短缺问题。

在大多数情况下，这种快节奏的努力被允许跳过冗长的监管程序。因此，他们能够在数小时内生产出有效部件，而不是数周或数月，这给医疗用品制造商敲响了警钟。

摔倒障碍

只要可用3D打印机，公司将此作为一种工具，可以在将产品发送到传统的制造过程之前快速创建原型。这使得3D打印了企业研究和开发部门的已知数量，但不一定在制造单位中。

法国化妆品巨头L'Oréal是3D印刷的早期企业冠军之一。该公司于1993年购买了其第一台3D打印机，并使用它来创建模型，包装型号，甚至装配线更换部件。⁷2017年，L'Oréal使用3D打印机创建了14,000个原型。

原型设计一直是有价值的，但它并非所有3D打印都提供了。该技术有没有更改公司设计一些产品，建造供应链和制造商品的能力的能力。

以前，成本和技术限制遭受了广泛的采用。3D打印有时未能匹配传统制造成本和所使用的各种材料。例如，使用添加剂制造以使热交换器或涡轮发动机叶片可能比铸造10至30倍。这不包括额外的设计和验证成本。

在过去的四年或五年中，许多这些限制已经开始溶解，因为该技术已经成熟。与此同时，行业已找到更多地区3D打印可以降低成本，或者更重要的是，为其产品增添了重大价值。

材料

越来越多的机器可以3D打印各种金属和特种合金，这使工程师能够最大限度地权衡重量、强度、耐温和成本。例如，铝和钛是航空航天结构部件的常用材料，而镍合金则用于热发动机部件。这种灵活性使3D打印成为一些行业的核心制造技术。

一个很好的例子是航空航天行业，需要轻量级，高品质的零件。航空航天制造商迅速拥抱数千种不同部件的3D印刷，包括风管，墙板，最近，发动机部件。⁸

即使有了所有这些进步，也不是无限的原材料;并非所有金属都适用于3D打印。一些镍合金很容易打印，而其他镍合金也不是。例如，基于高性能镍的MAR-M-247在航空航天工业中珍视，但现在不能以所需的质量印刷3D。

3D打印的目标是像在其他制造过程中使用的材料一样有广泛的选择。3d打印公司在这些进步中发挥着重要作用。世界各地的材料科学家也在努力将3D打印技术推向新的领域，比如纳米材料。

成本

几乎每个企业都可以找到用于3D打印机的用途，但许多人都无法负担他们。在其他情况下，传统的制造系统明显更便宜。

然而，3D-Printing行业趋势已经预测：它在机器价格上享有稳定的下降，销售额稳步增加。在整个进化中，引入了新技术，然后精致地制作了打印更便宜，更快，更通用。

工业机器现在使用激光，加热的喷嘴，电子束或等离子弧模具塑料或金属。每个过程以成本，速度和质量提供不同的益处和缺点。并且每个都为创新提供肥沃的地面，特别是由于介绍了新材料。

企业可以购买3D打印机，只需几千美元。早期的金属3D印刷机成本近90万美元。现在，公司可以找到120,000美元的金属打印机。美国能源部橡树岭国家实验室的进展，以其3D印刷创新而闻名，允许研究人员降低碳增强聚合物印刷的最终成本，每磅每磅1000美元至20美元。⁹

3D打印是遵循其他技术的可预测路径，例如家庭计算机：设备越来越强大，灵活，更便宜。随着更多的打印机生产，随着规模经济，价格将继续下跌。

此外，企业也在更长远地看待成本。组件需要根据它们从诞生到退役的整个生命周期成本来评估，而不仅仅是它们的制造成本。通过3D打印，组件的重量可以大幅降低，从而降低运营和维护成本。前期更高的制造成本可能会被未来的节省所抵消。这些因素使3d打印技术更具竞争力，并进一步推动其进入企业主流。

大小

对于3D打印机来说，创建工具和小型替换部件通常是很容易的工作。但一些人对这项技术持怀疑态度，因为它无法打印更大的物品。这是增材制造取得进展的另一个领域。

2016年，橡树岭国家实验室为最大的3D印刷物体设定了世界纪录。¹⁰为Boeing创造了“修剪和钻孔”工具，用于建造飞机翅膀。1,650磅的工具长17.5英尺，宽5.5英尺。该实验室还使用3D打印机来创建车辆甚至房屋，尽管显然他们没有生产单件。

其他打印机现在可以创建40英尺长的物体。¹¹大型3D打印可以完成曾经需要注射成型、铸造或锻造的工作。

现有的障碍

虽然3D印刷技术已迅速推进，但在某些行业中仍有障碍仍然存在障碍。技术，金融和劳动力限制可以减缓添加剂制造的过程。其中一些包括：

技能差距 - 大多数公司都没有工人使用这项技术设计，工程师和制造产品所需的最终知识。通常需要新的招聘和重新划分。
成本——即使3D打印与其他制造工艺相比具有竞争力，它在产品设计和工程上的成本仍然要高得多。
监管和资格 - 在某些情况下，额外的时间和资格率的额外时间和成本可以使3D打印更具竞争力。这些过程的面条可以在航空航天和医疗器械行业中创造障碍。
材料表征 - 用于用传统制造工艺制造的产品，诸如强度和疲劳的材料特性明确定义。然而，有一定程度的不确定度，一些3D打印物体部分由由逐层累积产生的各向异性引起的。
产量——对于一些大批量的产品，3D打印无法跟上传统制造的步伐。这仍然是一个主要障碍，特别是在汽车行业和其他高产量行业。

与大多数技术一样，并没有一刀切的方法。一个物体可以被3D打印并不意味着它就应该被3D打印。当成本和收益与公司的战略和目标相一致时，价值就会产生。

3D印刷的未来

110亿美元的3D印刷行业现已在某些行业成为一个利基和成熟的技术之间。¹²流行的误解是它是为了实验而不是生产，以及小规模的制造而不是工业规模的制造。直到公司推进传统的使用情况，3D打印将无法达到其高期望。

制造业

3D打印仍然存在不正确的假设，主要用于不经常使用的部件，不常用，甚至停止。

3D-Printer制造商Essentium发布的调查结果2019年初发现该技术主要用于小规模项目。根据3Dnivity.com的数据，八十三名调查的人表示，他们最大的生产经营数百或更少。¹³然而，去年年底的后续研究发现3D印刷的规模大幅增加;近一半的受访者正在创建数千人的印刷品。¹⁴

在某些情况下，公司希望3D打印按需制造。这种用途的最终例子是国际空间站。自2016年以来，美国宇航局一直在那里使用3D打印机，在太空中创建自己的机械工厂。¹⁵如果一个工具坏了(以前也发生过)，宇航员可以在15分钟内打印一个替换工具，而不是等下一架航天飞机带一个来等几个月。

有明显的价值。然而，当公司更彻底地将技术集成到其制造过程中，3D打印将变为变革性。

设计

在其核心，3D打印是一个制造过程。这意味着公司可以用不同的方式打造产品，但这并不总是它的全部价值所在。

3D打印的独特性质为创造新设计而不是代替现有的设计。当他们从刮擦时，组织将在这项技术中找到更多的价值。由于设计创新，该技术可以制造更小，更强大或更便宜的产品。通常，这些前进是由设计思维与从根本不同的过程互动的方式产生的。

通常通过结构化的设计思维过程来实现新产品，这些过程考虑了可取性，可行性和可行性。通常，可行性阶段是产品改变的地方，牺牲一些可取性和活力方面。限制力传统制造改变设计，即使它会导致更大的重量，成本和复杂性。传统制造是自上而下的过程，其中从较大的块中产生或加工组件。3D打印从下面操作，其中材料以微小的层添加以创建复杂的部件，更有效地利用原料。

大众拥有的Bugatti，Supercars的制造商经常在七个数字中定价，使用3D打印来构建其新车辆的钛制动卡钳。¹⁶在45小时的过程中，激光熔融钛粉形成2,213层金属。尽管钛比Bugatti的传统选择（铝）更重，但由于新的设计，卡尺是40％的打火机。Bugatti Executive表示，3D打印是这款新设计的唯一选择。

另一个例子来自GE航空，这试图重新设计其喷气发动机燃料喷嘴。核桃大小的部件有14个内部流体通道，需要混合燃料和空气。设计很好，但制造过程并不符合挑战。

“我们试图施放它八次，我们每次都失败，”穆罕默德·埃海默省（GE航空工程师负责人）说。¹⁷

这种新型喷嘴不是将20个零件焊接在一起，而是由一种改良的现成3D打印机使用3000层粉末金属制成。结果是轻了25%，耐用了5倍，便宜了30%。这一成功迫使通用航空公司在阿拉巴马州建立了一个新的制造工厂来打印喷嘴，大约每周600个。¹⁸

通常，3D打印的好处并没有计算在制造成本中。它们产生于下游价值，比如更高效的发电组件，可以节省数百万美元的燃料成本，并减少排放。

GE GAS POWER CEO CEO Scott Strazik表示，3D打印允许他的公司设计涡轮机，这些涡轮机可使其用户节省高达200万美元的燃料，并在新发电能力下每年增加300万美元。¹⁹

供应链

在Covid-19大流行开始之前，组织已经意识到3D打印可以使供应链更紧凑。危机现已暴露在这些全球网络中的关键弱点，并为高管提供了恢复其供应链的机会。

降低风险的传统方法是将供应链分散到世界各地，这通常会降低成本。直到今年年初，在冠状病毒在全球最大的制造商中国传播之后，这种做法通常都很有效。当地和其他重灾区的工厂暂时关闭，中断了进口贸易联系。通常，管理人员对他们的供应链并不了解，也不知道他们的弱点。

它的大型劳动力和较低的薪酬使中国在世界大部分地区扰乱制造业。消费电子产品转向中国是有道理的，因为需要低成本的劳动力在序列中组装200左右。3D印刷可以允许一些公司和各国创造自己的中断，并带回制造业，减少劳动力和资本投资。

大流行不会逆转全球化。但是，更多组织正在寻找本地供应商，并寻求提高主要市场附近的局部能力。企业需要密切研究其运营最关键的部分，并在案例中创造违规行为，无论是在本地还是全球。

企业可以在主要人口中心附近设立3D印刷设施，而不是从世界各地的制造中心运输商品。当消费者来到时，可以在订购时制作物品并仍然快速到达。

3D印刷公司碳和运动服跨国阿迪达斯在3D印刷的Futurecraft 4D鞋中联合起来。阿迪达斯CMO Eric Liedtke告诉TechCrunch，“理想情况下，愿景是按需建立和打印。目前，我们的大多数产品都是由亚洲制作的，我们将它们放在船上或飞机上，以便他们最终在第五大道上...而不是在新泽西州的某种微型配送中心，我们可以进行微型-工厂。”^20.

通常3D打印可以使单个物体更便宜。然而，当技术成为供应链的核心元素时，更大的利益才得以释放。

新市场

3D印刷的效率，创造力和多功能性吸引了新兴产业。每次推进 - 无论是在打印机技术还是新材料中 - 打开门。

CB Insights列出了35个有可能被3D打印颠覆的行业。²¹那些包括：

建筑和施工 - 3D印刷建筑物很少见，但也许不得不更长时间。迪拜的官员表示，在2025年，可以用3D打印机建造一四分之一的新建筑物。
制药——制药商可以为一组病人甚至一个人定制药物。麻省理工学院的工程师们发明了一种3d打印的方法，用来制造可以在不同时间释放的携带药物的粒子。²²
消费类电子产品——许多公司已经在使用3D打印技术制造天线、传感器和其他小型部件。不过，在电路板甚至整个设备的3D打印领域仍有发展空间。
交通——硅谷初创企业Proterra在其电动公交车上使用3d打印部件。由于订单数量仍然很少，3D打印技术使该公司能够将零部件的制造成本降低至少90%，并加快产品上市时间。²³

上台系统

计算3D打印的值是复杂的。企业必须考虑设备，材料，生产速度和其他可测量因素的价格。除此之外，公司需要预测技术的不断变化，并扩大材料选择。

传统机械和造成的沉没成本，增加工作的系统，至少现在。并且存在通过3D打印发现的创新值不可知的损失。

许多企业将毫不犹豫地扰乱他们当前的供应链或削弱现有流程。这是在许多行业的棘手的线路，直到紧急到达，没有其他选择。

这次目前的危机正在强迫世界上的大部分地区，从个人到最大的公司，以不同的方式行动和反应。旧方式不再有效。需要新的解决方案，可以提供效率和灵活性，并促进创新。没有单一技术可以满足每个人的需求。然而，许多组织将仔细看看3D打印，并发现一个适用于快速发展和不可预测的景观的多功能工具。

Infosys Consulting的Infosys Consulting的合作伙伴Rafi Billurcu和Rahul Chalisgaonkar在Infosys Consulting的主要供应链练习中贡献了他们对本报告的专业知识。

¹3D打印的历史:它比你的年龄大(也就是说，如果你不到30岁)，Dana Goldberg，2018年4月13日，红移。

²3D打印如何在冠状病毒爆发中挽救生命，詹姆斯寺，2020年3月27日，麻省理工学院技术审查。

^3.添加剂制造和3D打印 - 统计和事实，I.瓦格纳，2019年11月18日，Statista。

⁴增材制造的工程服务框架，Sudev P. Pattathil, Sheshadri Ganeshaiah Uttameshwar和Ravi Kumar G. V. V.博士，2018，印孚瑟斯。

⁵超越我们自己:应对COVID-19，杰夫莫莫斯，2020年，Infosysraybet雷竞app下载知识学院。

⁶冠状病毒:3D打印机用阀门拯救了医院，Zoe Kleinman，2020年3月16日，BBC。