三維印刷和制造業(yè)的關(guān)系

誰曾想過現(xiàn)代制造業(yè)可以沒有工廠？工業(yè)革命以來，制造業(yè)就是指工廠、機(jī)床、生產(chǎn)線和規(guī)模經(jīng)濟(jì)。所以，如果說工業(yè)生產(chǎn)可以沒有機(jī)床、裝配生產(chǎn)線或供應(yīng)鏈，那簡(jiǎn)直是無法想象的事情。然而，隨著3D打印技術(shù)逐漸滲入個(gè)人、小型企業(yè)和公司部門，這一切正在發(fā)生。
如今，無論是在家、還是在工作場(chǎng)所，你可以使用各種材料制造零件、器械、工具等。在電腦上簡(jiǎn)單地新建、修改或者下載你想要的3D模型，然后點(diǎn)擊“打印”——就像打印文檔一樣，一個(gè)3D實(shí)物出現(xiàn)在了你的眼前。這不是科幻小說里的情節(jié)。3D打印讓這一切成為現(xiàn)實(shí)。
雖然這令人興奮，但是它也帶來了重大的問題：未來如何生產(chǎn)？工廠不會(huì)消失，但隨著新技術(shù)、新產(chǎn)品和新材料的出現(xiàn)，制造業(yè)將發(fā)生變革�？赡懿辉傩枰�諸如配送之類的支柱流程。今天的消費(fèi)者渴求產(chǎn)品和服務(wù)的定制化、交付的速度化。然而，今時(shí)今日的傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)過程，定制化和速度化的成本相當(dāng)高。傳統(tǒng)工業(yè)往往是在千里之外的工廠里進(jìn)行大批量的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。
3D打印技術(shù)可以對(duì)單個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行多次優(yōu)化，從而改變制造業(yè)的結(jié)構(gòu)。目前，3D打印機(jī)多用于低成本制造定制的、改進(jìn)版的產(chǎn)品，有時(shí)甚至是工業(yè)化生產(chǎn)不可能制造的物品——這正是其大有用武之地。一臺(tái)打印機(jī)可以制造種類繁多的產(chǎn)品，有時(shí)甚至直接打印成型而無需組裝。這是一個(gè)沒有車間的工廠，卻為創(chuàng)新提供了平臺(tái)，使制造業(yè)能夠往個(gè)性化領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，成就新一代的DIY制造者。3D打印這個(gè)新家伙，用創(chuàng)新工藝和技術(shù)打亂了我們熟悉的制造方式�！督�(jīng)濟(jì)學(xué)家》雜志稱，3D打印機(jī)是繼19世紀(jì)機(jī)械化和20世紀(jì)大規(guī)模批量生產(chǎn)之后的第三次工業(yè)革命1。
典型分布
3D打印技術(shù)是典型的顛覆性技術(shù)，符合哈佛商學(xué)院教授克萊頓·克里斯滕森提出的分布模式2。它比傳統(tǒng)制造技術(shù)更簡(jiǎn)單、更便宜、更小巧、更便于使用。目前的3D打印技術(shù)已經(jīng)“好”到能應(yīng)用于過去無法獨(dú)立制造的領(lǐng)域（例如，小企業(yè)、醫(yī)院、學(xué)校、DIY愛好者）。然而，預(yù)計(jì)在未來較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，該技術(shù)不會(huì)在傳統(tǒng)制造業(yè)蓬勃發(fā)展。所以，在可預(yù)見的未來還不可能出現(xiàn)3D打印整架商業(yè)客機(jī)。不過，傳統(tǒng)制造商仍然需要警惕：有許多“好”技術(shù)最終打亂并主導(dǎo)行業(yè)的例子，比如晶體管收音機(jī)和個(gè)人電腦。
3D打印技術(shù)可以對(duì)單個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行多次優(yōu)化，從而改變制造業(yè)的結(jié)構(gòu)。
所有顛覆性技術(shù)最初往往遜色于當(dāng)時(shí)占主導(dǎo)地位的技術(shù)。當(dāng)?shù)谝慌_(tái)實(shí)驗(yàn)性3D打印機(jī)在20年前出現(xiàn)時(shí)，其打印出來的成品質(zhì)量完全無法與傳統(tǒng)制造業(yè)相抗衡。然而，克里斯滕森研究發(fā)現(xiàn)，新技術(shù)占領(lǐng)的市場(chǎng)往往是現(xiàn)有技術(shù)無法滿足的（通常專注于較高端的市場(chǎng)份額）。3D打印占領(lǐng)了快速原型市場(chǎng) ——若使用傳統(tǒng)制造工藝，往往是一個(gè)成本昂貴、勞動(dòng)力密集的過程。3D打印使低成本、高品質(zhì)成為可能，同時(shí)一次性原型可加快產(chǎn)品的研發(fā)。
隨著技術(shù)的發(fā)展，3D打印開始應(yīng)用于直接產(chǎn)品生產(chǎn)或小批量自定義產(chǎn)品生產(chǎn)。根據(jù)克里斯滕森的理論，顛覆性技術(shù)會(huì)不斷發(fā)展，以低成本滿足較高端市場(chǎng)的需要，然后奪取天下。
這就是今天3D打印技術(shù)的發(fā)展歷程。3D打印技術(shù)正在迅速發(fā)展，在各行各業(yè)都有應(yīng)用實(shí)例，包括國(guó)防、航空航天、汽車和醫(yī)療服務(wù)。盡管3D打印主要適用于小批量生產(chǎn)，但是其打印的產(chǎn)品可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品——更輕便、更堅(jiān)固、定制化、直接組裝成型，且成本更低。這是因?yàn)?D打印技術(shù)可以控制材料的使用，從而制造出傳統(tǒng)方式無法生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)。

3D打印的另一顛覆性特征是：?jiǎn)闻_(tái)機(jī)器能創(chuàng)建各種完全不同的產(chǎn)品。而傳統(tǒng)制造方式需要改變或裁剪流水線才能完成定制生產(chǎn)，其過程需要昂貴的設(shè)備投資和長(zhǎng)時(shí)間的工廠停機(jī)。不難想象，未來的工廠可以用同一個(gè)車間的3D打印機(jī)既制造茶杯，又制造汽車零部件和量身定制的醫(yī)療產(chǎn)品。
3D打印除了能靈活制造不同類型的產(chǎn)品，還能在需要使用的現(xiàn)場(chǎng)直接打印——這意味著供應(yīng)鏈和業(yè)務(wù)模式的重大改變。供應(yīng)鏈的許多環(huán)節(jié)可能遭到淘汰，包括分銷、倉(cāng)儲(chǔ)和零售。
制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)也會(huì)隨之改變。制造業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度下降，材料使用量減少，產(chǎn)生的廢料降低，并且可以使用重量輕、強(qiáng)度強(qiáng)的新材料。根據(jù)使用材料的不同，3D打印技術(shù)制造的產(chǎn)品可以達(dá)到傳統(tǒng)工藝重量的65％，但保持強(qiáng)度不減3。定制變得非常容易，這將觸發(fā)新的產(chǎn)品策略和客戶關(guān)系——通過與客戶的合作來創(chuàng)建產(chǎn)品（也就是“共同創(chuàng)造”）。
如果僅僅拿今天的3D打印機(jī)生產(chǎn)能力與現(xiàn)代化、高度自動(dòng)化的工廠進(jìn)行比較，那很容易忽略3D打印技術(shù)的影響力。今天和不久的將來，3D打印都不可能以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)完整的成品。然而，忽略3D打印的影響力就等于無視即將發(fā)生的顛覆，就像當(dāng)年小型機(jī)廠商無視個(gè)人電腦的出現(xiàn)。
除了能靈活制造不同類型的產(chǎn)品，還能在需要使用的現(xiàn)場(chǎng)直接打印，3D打印意味著供應(yīng)鏈和業(yè)務(wù)模式的重大改變。
就像個(gè)人電腦、第一臺(tái)晶體管收音機(jī)和其他顛覆性技術(shù)一樣，3D打印需要時(shí)間發(fā)展和挑戰(zhàn)現(xiàn)在的“統(tǒng)治者”。如今的技術(shù)難點(diǎn)，諸如材料成本、質(zhì)量、規(guī)模限制和吞吐能力，需要逐步克服。同時(shí)，商業(yè)和經(jīng)濟(jì)上的阻礙（如，整個(gè)行業(yè)的設(shè)備更換；商業(yè)策略、流程和角色的重新設(shè)計(jì)）需要逐一解決。

首先，3D打印將著眼于新市場(chǎng)，而非成熟的市場(chǎng)。已經(jīng)有很多現(xiàn)成的例子，如假肢護(hù)套和過時(shí)物品的更換件。隨著時(shí)間的推移，3D打印對(duì)現(xiàn)有制造業(yè)的補(bǔ)充作用將會(huì)越來越明顯�？赡芡ㄟ^精簡(jiǎn)生產(chǎn)方式、混合式機(jī)器，或者改變供應(yīng)鏈或設(shè)計(jì)過程，逐漸體現(xiàn)。

顛覆性技術(shù)的歷史已經(jīng)表明，3D打印不會(huì)停止腳步。競(jìng)爭(zhēng)將推動(dòng)市場(chǎng)向前發(fā)展，并且隨著時(shí)間的推移，所有的難點(diǎn)和阻礙都會(huì)被攻克。歷史告訴我們，一旦顛覆開始萌芽，它被接納的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何人的想象。

3D打印技術(shù)為合作生產(chǎn)提供了平臺(tái)，加快了材料領(lǐng)域的創(chuàng)新和革新，正如互聯(lián)網(wǎng)加快了數(shù)字世界的合作、創(chuàng)新和革新。

在《制造商：新工業(yè)革命》一書中，作者克里斯·安德森（美國(guó)《連線》雜志的主編）寫道：“一句話，‘工廠’的想法要改改了。正如網(wǎng)絡(luò)用二進(jìn)制信息使創(chuàng)新大眾化一樣，從3D打印機(jī)到激光切割機(jī)，‘快速原型’技術(shù)正在用原子使創(chuàng)新大眾化。你認(rèn)為過去的二十年發(fā)生了驚人的變化？等等再下結(jié)論。4”

本報(bào)告將重點(diǎn)介紹3D打印的機(jī)會(huì)和潛力。傳統(tǒng)市場(chǎng)可能尚未認(rèn)識(shí)到3D打印的優(yōu)勢(shì)，但是隨著制造業(yè)意識(shí)到其帶來的顛覆性生產(chǎn)方式，一切將會(huì)改變。
翻譯：Magicfirm