被一些观察家誉为“数字时代的工业革命”，快速制造已经在一段时间内改变了制造业的面貌。许多人认为3D打印技术正在使设计和制造民主化，使其更容易获得并且更少依赖于规模经济。传统的制造方法通常会带来过高的工具成本，这意味着在产品开发方面，较小的公司和个人通常会被定价在市场之外。 3D打印虽然被称为改变游戏规则，但却使企业能够实现以前无法想象的制造业进步。

在Freshome，我们对3D打印的过程很感兴趣，我们想要了解更多关于这种颠覆性技术的信息，这种技术正在彻底改变制造业。幸运的是，该领域的专家随时回答了我们的一些问题。 Phil Reeves博士是Econolyst Ltd的董事总经理兼首席顾问，Econolyst Ltd是一家总部位于英国的增材制造（AM）和3D打印咨询和研究公司，与欧洲，北美，中东，远东和广泛的客户合作。非洲。 Reeves博士为增材制造系统供应商提供有关未来业务和技术战略的建议，以及技术用户对AM采用的商业利益的建议。

什么是3D打印？

3D打印是用于描述从三维计算机数据产生有形产品的一系列新兴技术的术语。该技术在工业中通常被称为“添加剂制造”，因为该方法通过将二维材料层逐层粘合在一起来工作，直到3D部件完成。

3D打印已经存在了20多年，当时取得了哪些进展？

早期的3D打印机仅用于制作产品开发过程中使用的快速原型（RP）模型。这些早期的RP模型具有非常有限的强度，并且经常在制造的数周甚至数天内变形或降解。但鉴于它们仅用于评估产品的形状或形状，那当时是可以接受的。

随着技术的成熟，我们可用的材料范围也在不断增加，并且随之而来的是机械性能和寿命的提高。我们现在可以用金属（如钛或金），聚合物（如ABS，尼龙和聚碳酸酯）或陶瓷（如铝或锆）生产零件。

与此同时，这些技术变得越来越大，越来越快，使其在批量生产方面更具生产力和经济性。它是提高生产率与提高材料适用性的结合，推动该技术进入骨科植入物，牙科帽和牙冠，助听器，手机壳，假肢盖和家庭内部产品等领域的主流生产应用。

3D打印技术如何在室内设计行业中使用？

有趣的是，家居室内设计是3D打印真正用于制造产品的首批应用之一，而不仅仅是原型。在千禧年之际，一些在大学接触过RP技术的年轻创意设计师开始建立销售3D打印室内产品的企业，从灯具和水果碗到家具和艺术品。

可能最有影响力的是 Janne Kyttanen 在创作自由。 Janne从业务推动者的角度理解3D打印的强大功能。他能够建立一家销售以前无法想象的几何复杂产品的公司，而无需在工具上进行任何前期资本投资。通过互联网，他几乎可以在生产之前销售产品，通过投资3D打印技术为投资RP行业服务的第三方公司按需生产小批量产品。

其他公司如Materialise MGX很快开始聚集来自多个设计师的3D打印内饰产品，并通过更传统的室内零售商进行营销。其他3D打印产品设计师，例如Future Factories的Lionel Dean，与意大利昆达利尼照明等现有室内设计制造商合作，利用他们的渠道将3D打印产品推向市场。

它是如何被建筑师使用的？

目前，3D打印仍然是建筑师的快速原型设计工具。随着越来越多的建筑师从2D计算机辅助设计（CAD）软件转变为3D CAD软件，他们已经能够利用3D CAD和3D打印之间的联系。建筑师现在经常通过将3D打印与拓扑扫描和卫星数据相结合，生成非常详细的建筑物，室内设计，3D场地平面模型甚至整个重建计划。甚至可以从Google地球中提取特定地理区域的数据，并将其打印出来作为总体规划的辅助手段。

我们现在看到一些公司专门为建筑行业开发3D技术，例如D-Shape。D形开发了一种大型3D打印系统，该系统使用再生大理石粉末或沙子，通过将粘合剂喷射到材料中而固化。 D-Shape现在生产相对较大（约5M高）的建筑产品，如凉亭，售货亭，公园长椅和家具。其他研究小组正在考虑进一步扩大3D打印以进行整个建筑的生产，但我认为这可能距离现实还有十年或两年，如果有的话。

市场趋势和消费者期望在多大程度上推动3D打印？

目前对3DP肯定有很多兴趣和炒作。一方面这是一件好事。但是，另一方面，我们必须小心不要超越技术的能力。该技术非常擅长应对某些市场趋势，例如更具风格和个性化手机外壳的市场。该技术还响应了在线计算机游戏和社交网络的增长，使在线游戏角色和头像能够实现为有形但个性化的产品。

但是，在工艺经济和材料能力方面仍存在局限性。人们期望有一天3D打印几乎可以打印任何东西，甚至在家里，从锅碗瓢盆到洗衣机，淋浴器或电视遥控器的破损部分。现实是，我们距离这些系统还有几年的时间。但我们已经拥有针对消费者市场的相对基本系统，适用于制造基本玩具，游戏和古玩。

3D打印对设计和制造过程有何影响？

3D打印最重要的一个方面是能够制造复杂的几何形状，几乎没有成本损失。实际上，3D打印通常用于制造使用传统工艺（例如注塑成型）不可能生产的产品。设计师通过实现更高和更高水平的产品差异化来利用这种几何灵活性。最后，没有3DP产品需要相同。

这种单件批量生产也是制造业界的一个引人注目的驱动力。在过去，制造经济学总是基于生产足够的部件来支付固定资产的成本，例如模具。但是一旦你消除了对模具工具的需求，经济模式就会发生巨大变化。

就供应链而言，3D打印过程具有一些实际的好处。你能解释一下这些好处吗？

3D打印不仅仅是用于取代模塑，铸造或加工的颠覆性技术，它还是一种支持技术，允许公司对其供应链进行不同的思考，更重要的是价值链以及与其业务内客户的互动。实施3D打印，这个价值链实际上有六个主要好处。

• 数字化和免工具制造 - 实现更高水平的产品差异和更小的经济批量生产，以支持特定的地理，人口或社会趋势
• 利用设计自由 - 使产品的生产具有更高的几何复杂度，几乎没有成本损失
• 实现产品个性化 - 将小批量生产与具有复杂几何形状的批量生产相结合，以实现个性化产品
• 提供零售方面的新体验 - 通过在线或店内访问直观的软件工具或3D扫描，让消费者参与产品设计体验
• 应对新兴市场 - 将产品个性化与零售可及性相结合，以适应老龄化和不断变化的人口
• 绿化供应链 - 减少库存，减少包装浪费，减少物流并减少制造二氧化碳排放

实际上，3D打印可以完全重新定位供应链，因为它将消费者放在链的后端和前端。消费者可以参与最初的产品设计，或者他们可以按需订购，产品是在交换付款后制作的。 3D打印既可以实现灵活的响应式供应链，也可以实现精益求精的供应链 - 我们称之为合法制造。

3D打印的材料限制是什么？克服这些限制正在取得哪些进展？

正如我们所说，我们仍然存在物质限制。有些是物理的，有些是经济的，有些是美学的，有些是环境的。 3D打印工艺仍然难以实现由固体加工的模制塑料或金属部件的机械性能。但是，世界各地的实验室和大学正在进行大量工作，以扩大材料范围并改进我们已有的材料。

我们也看到更多的公司进入材料供应链，这降低了原材料的成本，这当然会影响最终零件生产的经济性。我们还看到更好的色彩定义和透明度，改善零件的美观，以及更可持续的材料，如绿色聚合物，如尼龙11和PLA，来自植物而不是石油。我们还有很长的路要走，但我们正在快速前进并朝着正确的方向前进。

3D打印成为主流技术的主要障碍是什么？

正如我们所说，材料是一个问题，但这可以在一定程度上通过产品设计得到缓解。经济性也是一个问题，因为生产3D打印机和材料相对昂贵且相对较慢，使得它们生产的部件看起来比通过大规模生产技术制造的部件更昂贵。然而，随着材料价格的下降和生产率的提高，3D打印的经济性变得更加可接受。

另一个主要限制是知识。许多公司根本不了解如何使用3D打印或在其价值链中的位置。他们目前的制造供应链感到脆弱，他们的产品设计师并不完全了解如何利用几何优势，他们的营销职能很难理解如何将3D打印整合到客户价值链中。我想这就是我们作为咨询公司进入的地方，帮助公司了解这些问题，评估技术，开发业务案例并实施到价值流中。

随着低成本便携式台式3D打印机的出现，我们很快就会谈到我们将在家中使用这些打印机。这种情况有多大可能？

我家里有两台3D打印机，我的孩子们喜欢它们。但话说回来，承办人可能在车库里有两个奇怪的棺材。说真的，在过去的几年里，对家用3D打印的兴趣非常惊人，制造机器的公司也在增长。上次我们统计，我们发现全球有40多家公司生产低端家用消费者打印机。大多数都基于通过喷嘴挤出熔融聚合物的相同开源设计，但是一些使用其他方法。去年销售了大约15,000台家用打印机。我们预计这一数字今年将接近60,000（可能更多）。所以不是每个家庭 - 只是。

目前，大多数家用机器都被对技术感兴趣或对产品设计感兴趣的人使用。我们看到越来越多的人购买，以支持他们的爱好，无论是制造遥控飞机零件，甚至是定制钓鱼诱饵。从教育的角度来看，它们非常棒 - 使用3D打印机，一些胭脂红色的食用色素，醋和碳酸氢钠，你可以获得有史以来最好的“级别获奖”火山作业项目。

对于那些希望将3D打印作为潜在商业投资的企业家，您有什么建议？

您需要了解您的市场，了解您的客户并了解您的技能。整个供应链中有很多机会，包括设计3D打印产品，在线或在大街上零售，开发软件界面以允许其他人参与设计过程，制定新材料，或者为那些拥有更大口袋的人设置生产能力。对于公司而言，关键是要了解客户体验和技术的价值。对于一些公司来说，3D打印是一种沉默的推动因素 - 使公司的生活更轻松。对于其他人来说，3D打印是“钩子”，产品存在的原因，差异化因素。一旦公司了解3D打印如何增加价值，他们就需要了解如何使用它以及何时使用它，但这是另一个故事。

Freshome感谢Phil Reeves博士对3D打印世界的专业见解。本文中的所有图像均由创作自由提供