3d打印的承诺

几代仓库所有者处理有故障的机器时，都是这样做的:识别出故障部件，联系制造商给他们寄来替代品，然后等待该部件(以及许多其他相同的部件)运往另一个更近的仓库。从那里，它被单独交付给仓库所有者。从现在开始跳过10年或20年，制造业格局几乎肯定不会以这种方式运行。现在这还只是一个小现实，因为我们仍然生活在一个以大规模生产为主导的世界里，但用不了多久，制造业就会进入一个像收音机一样的过渡到完全个性化。到目前为止，材料处理行业内部的人还没有感受到增材制造(AM)的紧迫性。所有迹象都表明，在未来，这种制造将在该行业的前景中发挥更大的作用。在此之前，从现在起10到15年，将由仓库所有者、物流企业和制造商决定他们想要如何进行。

到20世纪80年代中期，随着个人电脑和工业激光的发展，快速原型技术彻底改变了制造业，尽管它从未生产出任何客户能看到的产品。

更大、更复杂的产品的快速、肮脏的三维塑料复制品只能作为一次性模型;这是一个触觉艺术家的渲染。如果增材制造的闪电战最终打击了该行业，其结果将不是真实产品的温顺复制品，而是产品本身。3d打印的概念很简单:将建筑材料加工成最细的粉末状，然后使用液体粘合、激光烧结或光敏聚合物将细丝逐层融合成软件设计的三维物体。

轨迹
如果概念很简单，那么跨多个行业的后果就不那么简单了。据大多数人估计，增材制造距离彻底重启该行业至少还有10年或20年的时间——这要么是乐观的看法，要么是悲观的看法，这取决于你站在技术的哪一边。看好增材制造的人认为，增材制造将与大规模生产同步部署，并用于以小得多的规模制造几何复杂、个性化、多材料的零件。AM已经在市场上占有一席之地，西门子和波音等公司使用该技术制造激光烧结助听器外壳、透明支架模具和F-18喷气式飞机的替换部件。这是一个有限的名单，但就像小狗的大爪子一样，它预示着这种野兽可以长得多大。AM生产的主要是原型或附加部件，但该工艺能够生产整个部件只是时间问题。

3d打印的发展轨迹表明，制造过程最终将为武器系统、海洋产品以及陆地和空中飞行器制造替代部件。从那里，不仅会有以前因风险或可制造性而被认为不切实际的新产品，而且还会有新的生产和传播方法。许多公司将发现，增材制造可以作为成品设计和生产工具之间的战略桥梁，使他们能够比以前更快地向客户交付产品。除非单位成本——在许多情况下，这些部件的制造速度——能够定期与大规模生产竞争，否则快速制造取代传统方法的风险很小。不过，因为顾客还不能在沃尔玛(Wal-Mart)买到而对新开发的楼盘打折，就像在龙卷风靠近房子之前忽视它一样。

Kinko 's在成为领先的零售复印机、与联邦快递(FedEx)合并并永远改变了商业演示能力的25年前，就在南加州大学(University of Southern California)校园里制作拷贝和打印页面。个人电脑在20世纪40年代就已经存在，但直到1982年才在普通家庭中普遍存在，直到那之后的一代人才成为商业的支柱。在这些情况下，愿意吸收这些授权技术的企业蓬勃发展。而那些与他们保持一定距离的人则没有。

特里·沃勒斯(Terry Wohlers)的研究公司专门研究AM增长，他预测，到2020年，三维打印的所有物品中有30%将被用作最终产品，这是2010年的四倍。到现在的新生儿上五年级时，3d打印技术将是一项每年52亿美元的技术。炼金术模型公司(Alchemy Models Incorporated)的约翰·布劳恩(John Braun)等行业领袖认为，增材制造的最终终点将涉及使用迄今为止还无法使用的天然材料建造建筑。2008年，布劳恩在一次专家研讨会上的演讲中提到，利用月球表面的尘埃颗粒烧结在一起，在月球上建造空间站。布劳恩认为，只需支付载人登月飞行、一台3-D打印机和一些零食的费用，就可以开始制造，而无需支付运输建筑材料的高昂成本。这种努力的现实在很大程度上仍停留在少数人的想象中，但在未来几十年里，将这一想法缩小到更区域的水平，将不会引起太多的关注。想象一下，在海地或卢旺达这样的贫困国家进行重建，如果增材制造可以把沙子和灰尘变成可建造的细丝，就像他们已经开始用玻璃、塑料和某些金属做的那样。现在想象一下，如果他们的运输材料已经在现场，建筑、储存和运输公司将不得不经历的调整?

从历史上看，制造商、货运公司和仓储供应商在趋势变化的悬崖上继续前进的最成功的方法是将其吸收到自己的商业模式中，或者计划与之竞争。货运公司主要负责供应链中的每一步，他们面临的问题是，当原材料和抛光零件不再运输，而是下载时，该怎么办?当不再需要大规模生产时，仓库里会存放什么?如果消费者生产自己的产品，制造商能赚到什么?用于增材制造的打印机和灯丝仍将在全球包装和运输，但运输金属灯丝和原材料坯之间的差异就像一夸脱牛奶和它来自的奶牛之间的差异一样明显。

质量提高，成本降低
在增材制造技术的早期阶段，产品的可访问性和个性化一直是两大最受重视的属性。一个多世纪以来，3d打印首次迫使大规模生产为个人制造腾出一点空间，最终将使3d打印成为全球知名的商品。这种发展现在只是一种耳语，但有越来越多的确定性，包括将工具放在客户附近的能力，而不是遥远的制造设施。还包括相信AM的发展将提高燃料和碳排放效率，因为更轻的部件，并创造更有效的使用原材料和制造工艺。大多数机器都是为速度和特定的零件尺寸而设计的。为了实现前两个目标，每个部件通常都要附加机器运行所需的额外材料。没有笨重的机器部件的限制，增材制造能够设计出更轻的产品，使用更少的冗余材料。打印机还可以在无人看管的情况下每天24小时生产，并且能够在几小时或几天内生产更小的金属部件，而传统的生产类似大小的金属部件通常需要几天或几周。建造一个可以制造其他AM机器的增材制造机器的概念还处于发展的早期阶段，但如果在新的增长面前重新装配每台机器仍然很容易，就可以为制造商和存储所有者提供巨大的激励。

意识和信任的区别
该行业对创新投资的冷漠态度也威胁着每个业务的盈利能力。在未来10-20年里，建筑、制造、物流和仓储行业都将陷入一场懦夫博弈，决定是拥抱变革和创新，还是同时抵制变革和创新，并冒着严重落后于时代的风险。南加州大学(University of Southern California)工程学教授比赫洛克•霍什内维斯(Behrokh Khoshnevis)指出，建筑业的碎片化性质主要受到其使用原始机械的影响。

这种工具的低成本和低复杂程度使任何小公司都可以从事建筑活动。公司面临着激烈的生存竞争，因为他们缺乏经济上可行的替代方案，而符合建筑规范的建筑技术几乎没有实验或创新的空间。”

从理论上讲，增材制造技术在经济和物理上都有回旋余地。不需要生产工具，任何给定系统的灵活性和可重构性意味着同一台机器可以用于制造同一件产品的不同部件，而不是每台机器只生产一件产品。这为本地化生产开辟了潜力，尤其是在低产量的情况下。随着速度的提高、系统和材料成本的降低，3d打印有可能将制造业带回高工资经济体，特别是在增材制造仍主要由材料处理行业拥有的过渡时期，在私人将制造业掌握在自己手中之前。

只是昙花一现
无法保证任何给定工艺的材料性能可能是增材制造前进的最大障碍。AM产品已经被改进到与大规模生产的螺栓和焊接产品非常相似的地步。然而，最终，它们通常不能满足满足特定结构需求所需的机械性能。你会乘坐一架部件与其他飞机极为相似的飞机进行越野飞行吗?不太可能。

霍尼韦尔首席工程师雷克斯·布朗(Rex Brown)在2009年表示，他认为快速制造的最佳用途将无法与要求严格制造要求的制造流程竞争。在大众相信3d打印的技术能力之前，还有很长的路要走。这些过程不仅需要大量的测试和可证明性，而且还必须发挥便利性的作用。很少有人会在更大的背景下给今天的材料处理环境贴上便利的标签;大型机器在空旷的存储空间中分散在很远的地方是常态，并且将继续是常态，直到增材制造或其他创新技术可以压缩和表达平均现场设施或商业办公室的CAD传输。CAD绘图到数据库绘图机的无线传输所涉及的压缩必要性和安全性还没有达到它所需要的程度。即使是这样，CAD程序也不太可能变得足够友好，让普通人像使用个人打印机那样轻松地使用它。

这些机器的成本是材料处理行业与增材制造分离的另一个障碍，特别是考虑到这些昂贵机器所具有的有限能力。这种机器即使能打印一般的工业物品(价格从8000美元到50多万美元不等)，价格昂贵到足以限制大多数教育机构采用这种技术——这是任何技术进步的重要一步。有一些机器的成本只有几百美元，但这些机器的功能主要局限于小物体的塑料模具。就像个人打印机一样，3D打印机在其使用寿命中并不像它们使用的墨水那样昂贵。在这种情况下，墨水是有限的粉末细丝阵列。不锈钢、玻璃、银和各种塑料都是可用的，但在材料扩展之前，增材制造不会影响大规模生产。这就像让人们不用黑色或蓝色墨水打印文件一样。

速度总是一个问题。尼尔·霍普金森博士领导了英国拉夫堡大学的一个团队，他们发明了一种添加剂打印方法，使用红外吸收丝和红外加热将每一层丝融合在一起。通过这种工艺，他的团队在每次生产过程中能够生产1000个小塑料件(如滑雪板扣)。霍普金森还预测，未来5年，这一数字将增加10个甚至100个。霍普金森在拉夫堡大学的同事理查德•黑格(Richard Hague)认为，这项技术面临的终极挑战是整合，而非速度。黑格在2009年的一份白皮书中写道:“无论增材制造供应链的可重构性和灵活性如何，增材制造组件仍然必须位于传统业务配置中的某个位置。”在这种情况下，拥有工具是不够的，拥有使用它们的能力同样重要。这是一束希望之光，物资搬运行业最聪明的头脑将会很好地专注于前进。

假设打印机适应了大规模生产世界已经变得司空见惯的时间要求——在一些领域，比如小型家具和轻型服装，已经如此——制造工厂和存储设施仍然可以提供这些打印机永远无法提供的东西:生产专业知识和产品积压，以更快、更有保障的速度向最终用户提供产品。尽早建立解决方案并采用增材制造将大大有助于避免这种威胁，生产公司或存储设施也有机会将增材制造纳入其产品的维护中。也许公司保修的一部分可能包括打印替换部件所需的设计软件，并由本地化技术人员协助应用。即使在技术可用之后，客户仍然希望并需要帮助将其应用到他们的生活中。

一次一件
最终，如果制造和存储要适应可定制的3d打印，他们的规则将不得不改变。如果大规模生产被AM工艺取代，客户服务将在物料处理中发挥更大的作用。反过来，全球化的商业将在一些领域结出丰硕的果实，而在另一些领域则会化为灰烬。运输将被下载所取代，物理存储将被基于云的在线存储所取代。愿意适应这些变化的企业可以蓬勃发展。存储设施越快地将云存储选项适应到其正常功能中，它们能够提供的交钥匙服务就越有吸引力。物流公司就是这样的情况;大量的货物运输总是必要的，只是不常见。需要的是增加更小、更微观的物流操作，距离更短，并为最终用户提供更个性化的解决方案。随着货运运量的下降，物流公司可能会失去一些必要的业务，但在某种程度上，组织、转移和装载的机会几乎肯定不会受到影响。 No matter the technology, people still exist and those people still require materials that make their lives function. What 3-D printing offers is a change in method, not need. Businesses bogged down by the idea that their clients no longer need their services will disappear.

最终，增材制造将在生产行业中找到立足点。仓储设施所有者、制造商和物流行业内的任何人面临的难题是，在3d打印成为威胁之前，找到一种方法将其整合到他们的业务中。