西門子的發(fā)現(xiàn)，3D打印的事實與展望

為更多地深入3D打印領(lǐng)域，西門子在2015年8月通過旗下的風投公司SVC向英國的3D打印制造商Materials Solutions（MS）提供了戰(zhàn)略投資。而且在16年的8月購入85%的股份完成了對后者的收購。西門子這個傳統(tǒng)工業(yè)制造巨頭已經(jīng)把手伸到了3d打印領(lǐng)域。下面南極熊帶大家看一起”世界工業(yè)巨頭“西門子在3d打印方面的一些動作。
之前南極熊報道過，西門子針對增材制造的PLM軟件開發(fā)，并且西門子在3D打印領(lǐng)域花了不少力氣，具體來說從支持創(chuàng)業(yè)者到應(yīng)用的開發(fā)。在3D打印領(lǐng)域，首先是西門子張開雙臂擁抱優(yōu)秀的3D打印初創(chuàng)公司，并通過其下屬的Siemens Technology to Business (TTB)邀請創(chuàng)業(yè)者加入前沿合作伙伴計劃。

然后，西門子又在瑞典Finspång投資2千140萬歐元開設(shè)制造金屬3D打印部件的大型工廠，用于開發(fā)新的或者改進的部件，以及用于更快地維修西門子工業(yè)燃氣輪機——例如SGT-800等。使用3D打印技術(shù)，西門子能夠?qū)⒕S修時間從幾個月縮短到幾周。不僅如此，西門子公司還與德國Fraunhofer 激光技術(shù)研究所合作，使用SLM 3D打印技術(shù)優(yōu)化了復(fù)雜的燃氣輪機渦輪葉片的制造工藝。

同時，西門子技術(shù)研究院在普林斯頓大學的技術(shù)團隊還研發(fā)了一種八條腿的3D打印機器人，它的名字是SiSpis。關(guān)于這項技術(shù)的應(yīng)用，西門子公司表示將主要用于汽車車身、輪船、飛機機身等大型零部件的3D打印。

另外，就是之前南極熊提到的，西門子還收購了英國3D打印服務(wù)公司Materials Solutions 85%的股份，Materials Solutions在高溫合金的增材制造方面頗有建樹，核心競爭力是對航空航天零部件的增材制造能力，以及摩托車運動、發(fā)電、流體工程領(lǐng)域的高性能零部件。

當然，最為引人注目的是西門子最近宣布的針對增材制造要推出的端對端的PLM解決方案，將覆蓋設(shè)計、仿真和生產(chǎn)的解決方案。

西門子在3D打印領(lǐng)域頻頻出手，是看到行業(yè)什么樣的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢呢？南極熊與大家一起來感受西門子透過行業(yè)分析專家們的視角所認可的3D打印的事實與展望。

圖：西門子混合增材制造仿真

市場研究人員預(yù)測增材制造在下一個十年迎來300%的增長
從用戶的角度來看，3D打印市場基本上可以分為兩個部門：桌面型打印機以及工業(yè)級3D打印設(shè)備，工業(yè)級打印設(shè)備可以用來制造各種材料，包括塑料、陶瓷和金屬。這個市場正處在快速發(fā)展期，之前達到第一個10億美金的市場份額的時候花費了20年時間，而之后在2012年達到20億美金的市場份額則只花費了5年時間，而在下一個十年，市場分析師們認為這個行業(yè)將增長四倍。

從原型到批量生產(chǎn)
Wohlers Associates的分析師預(yù)計快速原型市場將從2012年的15億美元增長到2020年的超過50億美元的市場份額，而Wohlers認為增材制造的真正前景是制造，而不是原型。在個性化定制領(lǐng)域，增材制造已經(jīng)成為制造人工髖關(guān)節(jié)和牙齒的一個現(xiàn)實。而在工業(yè)制造領(lǐng)域，就西門子來說，西門子正在打印用于燃氣輪機的更換部件。

圖片：西門子的零件修復(fù)

越來越高效的3D打印
在2013年，麻省理工技術(shù)評論將增材制造技術(shù)列為十大開創(chuàng)性的技術(shù)之一。而那個時候增材制造還仍然是太慢、且昂貴的一種技術(shù)，設(shè)備的折舊成本就可以占掉零件成本的一半。隨之而來的是設(shè)備的升級，最新一代的設(shè)備使用多個激光器，具有更大的建構(gòu)室，并帶有自動化的上下料系統(tǒng)以及改進的在線監(jiān)測功能。所有的技術(shù)提升都在大幅度提高增材制造技術(shù)的商業(yè)價值。

粉末也是一個主要的成本因素，金屬增材制造領(lǐng)域的資深專家Bernhard Langefeld（曾在西門子工作過）認為在接下來的五年內(nèi)金屬打印產(chǎn)品的價格會降低一半，而在后面的五年會繼續(xù)下降至百分之三十。而與此同時，金屬打印的速度將在未來十年內(nèi)增加到8倍。

圖片：成本與2023年降為2013年的30%，速度提升至8倍，來源西門子

產(chǎn)品生命周期價值的考慮

然而，市場研究人員并不認為增材制造將取代傳統(tǒng)的制造工藝。增材制造發(fā)揮的主要空間是個性化定制、小批量生產(chǎn)、特別復(fù)雜的產(chǎn)品、特殊的材料配方以及功能集成性產(chǎn)品。在個性化定制領(lǐng)域，典型的例子包括精確定制的牙齒、牙冠、髖關(guān)節(jié)、顱骨植入物， 增材制造也允許企業(yè)更加精確的控制不同材料的微觀晶粒結(jié)合，例如納米陶瓷增強高溫鎳基合金這樣的材料，并允許企業(yè)在材料的分配上實現(xiàn)可編程的靈活性，例如梯度合金的金屬打印制作。

并且在備品備件領(lǐng)域，增材制造發(fā)揮出特殊的價值。不僅能消除儲存和運輸成本也節(jié)省了資金，更能減少停機時間。例如，西門子燃氣輪機的維修就是一個典型的案例，全新的方法減少了大約百分之九十的維修時間，而且那些殘缺的零件不再需要費力地與新零件焊接在一起了，相反，可以直接在主體上以近凈形3D打印的方式制造出缺損部分，大大降低了維修費用。

金屬打印最終產(chǎn)品的三大領(lǐng)域：定制化、小批量、復(fù)雜產(chǎn)品
從長期來看，是否采用3D打印技術(shù)，還需要考慮產(chǎn)品生命周期的杠桿作用，這種影響將很快在航空工業(yè)以及汽車業(yè)中凸顯出來。簡單地說，通過增材制造的產(chǎn)品，成本可能是傳統(tǒng)制造的十倍，但如果這個產(chǎn)品降低了百分之一的燃料消耗，那在整個產(chǎn)品的使用壽命周期內(nèi)，增材制造是有效的。

關(guān)于增材制造的市場前景發(fā)展預(yù)測，恐怕所有的目前的市場研究機構(gòu)都需要重新審視各自預(yù)測的數(shù)據(jù)了，南極熊認為，西門子花費如此大的精力去布局3d打印機領(lǐng)域，更加說明增材制造的應(yīng)用面即將全面打開，進入產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域。請關(guān)注南極熊3d打印網(wǎng)。
來源：3d科學谷
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將增材制造推進產(chǎn)業(yè)化，西門子提供端到端的PLM增材制造解決方案