重塑美國(guó)制造： 3D打印能挽回制造業(yè)頹勢(shì)嗎？

2017年5月22日，馬來(lái)西亞馬印航空完成了波音737 MAX 8的首次商業(yè)飛行，開(kāi)啟單通道飛機(jī)市場(chǎng)的新時(shí)代。這個(gè)暢銷的機(jī)型迄今為止已經(jīng)獲得來(lái)自全球87家客戶的3700多架訂單。與此同時(shí)，美國(guó)通用電氣公司（下稱“GE”）航空總部的工程師們?nèi)栽诼耦^研究3D打印技術(shù)。就在這之前，他們用3D打印機(jī)“打印”出的19個(gè)燃油噴嘴被安裝到了737 MAX的LEAP-1B引擎中，這一技術(shù)代表著迄今為止增材制造（即3D打�。┰诤娇展�業(yè)最具標(biāo)志性的應(yīng)用。來(lái)不及慶祝，他們又踏上了新的征途。此前，GE相關(guān)負(fù)責(zé)人曾表示，到2020年，3D打印的航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴嘴將達(dá)到4萬(wàn)個(gè)。

在美國(guó)，像GE這樣將3D技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)上的制造商數(shù)量正在逐漸增加。有人提出，在3D技術(shù)的影響下，“重塑美國(guó)制造業(yè)”這一口號(hào)正在成為現(xiàn)實(shí)。

GE的“偉大制造”計(jì)劃
科摩位于距瑞士邊境僅5公里的意大利北部湖區(qū)，幾十年來(lái)，岸邊的面料工廠生產(chǎn)的絲綢成就了紐約、巴黎和米蘭等時(shí)裝公司的輝煌。而如今，一家特殊的制造廠出現(xiàn)在這里，正在進(jìn)行著一項(xiàng)和3D打印技術(shù)有關(guān)的“偉大計(jì)劃”。GE公司的這座工廠位于意大利Talamona市的一個(gè)小鎮(zhèn)上。該廠主要使用3D打印設(shè)備來(lái)制造漩渦式噴嘴。據(jù)悉，GE公司為這些升級(jí)的渦輪和壓縮機(jī)零部件制造設(shè)施總共投入了1000萬(wàn)歐元（約合人民幣7711.7萬(wàn)元），并經(jīng)過(guò)了兩年的建設(shè)，使其成為GE最先進(jìn)的制造中心之一。

過(guò)去幾年來(lái)，GE一直在其全球諸多研發(fā)中心加大對(duì)3D打印技術(shù)研發(fā)的投資，這些研發(fā)中心的所在城市包括上海（中國(guó)）、班加羅爾（印度）、慕尼黑（德國(guó)）、尼什卡納（美國(guó)）等。公開(kāi)資料顯示，從2003年GE啟動(dòng)3D打印技術(shù)的項(xiàng)目開(kāi)始，如今，3D打印技術(shù)的應(yīng)用已逐漸延伸到了GE旗下所有業(yè)務(wù)領(lǐng)域。

在自身研發(fā)3D打印技術(shù)的同時(shí)，GE也在收購(gòu)業(yè)內(nèi)的專業(yè)打印公司。2012年，GE出資收購(gòu)3D打印技術(shù)公司莫利斯科技（Morris Technologies），而就在去年，GE又宣布收購(gòu)德國(guó)概念激光公司（SLM Solutions）和瑞典Arcam AB兩家3D打印技術(shù)公司。業(yè)內(nèi)人士分析，這一系列收購(gòu)使GE從3D打印行業(yè)最大的用戶躋身最大供應(yīng)商之列。所有這些，都是GE“偉大制造（Brilliant Manufacturing）”計(jì)劃的一部分。查爾斯·吉爾曼是GE航空部3D打印技術(shù)研發(fā)中心的研究人員之一。他表示，直到2011年GE的航空部門(mén)準(zhǔn)備用增材制造工藝生產(chǎn)LEAP噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴嘴時(shí)，GE在3D打印領(lǐng)域的努力才廣為人知。

“在GE將3D打印應(yīng)用到生產(chǎn)流程的計(jì)劃中，首先選擇燃料噴嘴是基于現(xiàn)實(shí)的考慮。一臺(tái)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)上有19個(gè)燃料噴嘴，如果一個(gè)或幾個(gè)出現(xiàn)故障不會(huì)形成災(zāi)難性的后果。而且，燃料噴嘴的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，如果使用傳統(tǒng)的切削工藝制造成本非常高，而且噴嘴設(shè)計(jì)也受到很多限制�！奔獱柭�表示。GE航空部3D打印技術(shù)研發(fā)中心負(fù)責(zé)人格雷格·莫里斯表示，相比傳統(tǒng)技術(shù)，3D打印制造出的燃油噴嘴耐用性是傳統(tǒng)的5倍，重量卻只有25%，預(yù)計(jì)最終年產(chǎn)量可達(dá)3.5萬(wàn)件。

而在近日，GE還對(duì)外宣布打算在10年內(nèi)賣(mài)出1萬(wàn)臺(tái)3D打印機(jī)�！斑@是一個(gè)巨大的數(shù)目，也是我們投資這么多錢(qián)的原因�！盙E增材部門(mén)高級(jí)銷售總監(jiān)表示。

“分散式制造”趨勢(shì)
美國(guó)總統(tǒng)特朗普在競(jìng)選時(shí)就曾表示，貿(mào)易行政令將為美國(guó)制造業(yè)的復(fù)興打好基礎(chǔ)。事實(shí)上，無(wú)論是在美國(guó)還是中國(guó)，“美國(guó)制造業(yè)復(fù)興”的話題在近幾年來(lái)一直受到關(guān)注。

還在1970年代時(shí)，1950多萬(wàn)美國(guó)人通過(guò)在工廠打工賺取薪水。這一數(shù)據(jù)此后便持續(xù)減少。1999年，美國(guó)“新經(jīng)濟(jì)”時(shí)期，制造業(yè)在美國(guó)GDP中的比例只有16%。到了2001-2002年進(jìn)一步縮水到14%，金融危機(jī)爆發(fā)后，制造業(yè)產(chǎn)值占美國(guó)GDP的比例已不到13%。盡管如今現(xiàn)狀已經(jīng)好轉(zhuǎn)，制造業(yè)就業(yè)人數(shù)在2009年時(shí)創(chuàng)下1150萬(wàn)人的最低紀(jì)錄后有所恢復(fù)，但未沒(méi)有回到理想的水平。

人們寄望于新技術(shù)的出現(xiàn)可能改變供應(yīng)鏈，從而扭轉(zhuǎn)美國(guó)制造業(yè)的不景氣局面—3D打印正是其中之一。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）透露，采用3D打印和其他新興技術(shù)，可以使美國(guó)制造業(yè)每年節(jié)省1000多億美元，并且能夠推動(dòng)其創(chuàng)新和增長(zhǎng)。據(jù)該非營(yíng)利機(jī)構(gòu)稱，增材制造是制造商更有效的選擇，3D打印本身可以節(jié)省達(dá)41億美元，這相當(dāng)于生產(chǎn)成本減少18.3%。

3D打印新聞網(wǎng)站3DPrint.com的創(chuàng)始人布萊恩·克拉森斯坦表示，3D制造業(yè)的增長(zhǎng)可能會(huì)改變?nèi)�球勞�?dòng)力市場(chǎng)，隨著中國(guó)制造業(yè)成本的上升和美國(guó)經(jīng)濟(jì)的下滑，富士康等大型制造企業(yè)的就業(yè)機(jī)會(huì)可能開(kāi)始消失。西門(mén)子公司預(yù)計(jì)，未來(lái)五年內(nèi)，3D打印成本將降至五成，而速度也將提高五倍。咨詢公司Gartner認(rèn)為，盡管3D打印的市場(chǎng)份額在2015年只有16億美元（約合人民幣110.1億元），到2018年，這個(gè)數(shù)目將達(dá)到134億美元（約合人民幣922.3億元）。

3D 打印為什么會(huì)對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)造成沖擊？3D 打印技術(shù)公司Hubs聯(lián)合創(chuàng)始人布拉姆·茲瓦特舉了一個(gè)形象的例子：“通過(guò)在家里附近的3D打印技術(shù)公司定制商品，不一會(huì)公司就能打印出來(lái)送到你的樓下了。那么，工廠基本都會(huì)倒閉。與其把1000臺(tái)機(jī)器放在同一個(gè)地方，為什么不把1000臺(tái)機(jī)器放在1000個(gè)地方呢？”

布拉姆·茲瓦特提到的是“分散式制造”（Distributed Manufacturing）的場(chǎng)景。早在2015年的達(dá)沃斯論壇上，“分散式制造”被列為最重要的技術(shù)趨勢(shì)之一。根據(jù)普華永道近日公布的最新調(diào)查報(bào)告，美國(guó)國(guó)內(nèi)制造商在不同程度上使用3D打印技術(shù)的占總數(shù)大約2/3，與2014年以前35%的比例相比已經(jīng)大大增加，其中，56%的人認(rèn)為未來(lái)3-5年內(nèi)會(huì)有超過(guò)半數(shù)的同行使用3D打印。

除此之外，美國(guó)在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域也都開(kāi)始了3D打印技術(shù)的全面應(yīng)用，包括軍工制造領(lǐng)域和海軍戰(zhàn)艦上。在法律層面，3D打印在美國(guó)也得到了完善。2016年5月11日，美國(guó)前任總統(tǒng)奧巴馬簽署了《保護(hù)商業(yè)秘密法案》，該法案賦予當(dāng)事人對(duì)竊取3D打印等商業(yè)秘密的行為在聯(lián)邦法院進(jìn)行起訴的權(quán)利。而且在醫(yī)療領(lǐng)域，3D打印的醫(yī)療設(shè)備必須獲得食品和藥物管理局（FDA）批準(zhǔn)后方可銷售。

盡管從被過(guò)度吹捧的炒作期進(jìn)入到相對(duì)成熟期，3D打印技術(shù)未來(lái)依然充滿挑戰(zhàn)。上述普華永道報(bào)告指出，受訪制造商表示，3D打印技術(shù)最大的障礙是設(shè)備成本過(guò)高，缺乏專業(yè)人才和技術(shù)（分別為41.3%和42.1%），其次是最終產(chǎn)品質(zhì)量不確定度（33.1%）和打印機(jī)速度（25.6%）。值得一提的是，幾乎同一時(shí)間，制造商認(rèn)為產(chǎn)品質(zhì)量的不確定是最大的障礙（47%），其次是缺乏專業(yè)人才和技術(shù)，然后才是成本問(wèn)題。

來(lái)源：時(shí)代周報(bào)
延伸閱讀：
美國(guó)大選“川普”獲勝，會(huì)對(duì)3d打印產(chǎn)生怎樣的影響？