如果您是中小型制造商，您肯定聽(tīng)說(shuō)過(guò)3D打印，也稱為增材制造 （AM）。增材制造被譽(yù)為制造業(yè)的最新技術(shù)革命，能夠制造從自行車座椅到火箭推進(jìn)器的所有產(chǎn)品，并承諾讓所有類型的零件和產(chǎn)品更快、更便宜、更輕、更可持續(xù)。3D 打印可實(shí)現(xiàn)任何其他技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的零件形狀和設(shè)計(jì)，并使用從日常金屬和塑料到獨(dú)特的聚合物復(fù)合材料甚至人體組織的材料。 也許您已經(jīng)了解過(guò)增材制造的神奇之處，也想試一試增材制造技術(shù)，從而為企業(yè)帶來(lái)新發(fā)展，那么您現(xiàn)在的問(wèn)題就是：該如何開(kāi)始使用增材制造？

根據(jù)3D制造行業(yè)的一些思想領(lǐng)袖和3D打印機(jī)制造商分享的案例和建議，將在現(xiàn)有制造業(yè)務(wù)中添加3D打印技術(shù)的方法分為了以下五步。

第 1 步：尋找增材制造“擁護(hù)者”

多家3D打印機(jī)制造商的行業(yè)資深人士，目前是Azul3D的首席營(yíng)收官，Tuan TranPham指出：“作為主題專家，你需要一個(gè)關(guān)鍵人物，這個(gè)人是否是工程師并不重要，可能是實(shí)習(xí)生或年輕的工程師，因?yàn)樗麄兘o這個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)新的思考。”增材制造擁護(hù)者必須克服的一大障礙是說(shuō)服管理層用新的東西來(lái)替代公司的日常業(yè)務(wù)流程，而這些流程可能已經(jīng)存在了幾十年。Ampower的聯(lián)合創(chuàng)始人、增材制造行業(yè)顧問(wèn) Matthias Schmidt-Lehr 表示，最好的方法是聘請(qǐng)尚未完全融入公司日常業(yè)務(wù)流程并且對(duì)新解決方案更加開(kāi)放的新的年輕工程師或技術(shù)人員。對(duì)于還沒(méi)有對(duì)增材制造感興趣的人愿意帶頭開(kāi)發(fā)增材制造項(xiàng)目的公司，您可能需要聘請(qǐng)具有增材制造經(jīng)驗(yàn)的工程師。但行業(yè)專家一致認(rèn)為，目標(biāo)不是讓經(jīng)理負(fù)責(zé)增材制造，而是引起更多的人對(duì)3D打印的興趣。

然后，通過(guò)培訓(xùn)和教育使越來(lái)越多的人參與到3D打印之中，感受3D打印的魅力。Schmidt-Lehr說(shuō)：“專有技術(shù)確實(shí)是關(guān)鍵推動(dòng)因素，也是當(dāng)前采用的障礙，幸運(yùn)的是，學(xué)習(xí)增材制造的機(jī)會(huì)越來(lái)越多，但這也意味著，管理層必須給工程師時(shí)間和預(yù)算來(lái)接受培訓(xùn)。“通過(guò)閱讀、上網(wǎng)、參加諸如 Rapid TCT 和 Formnext 之類的增材制造活動(dòng)，與從事增材制造工作的大學(xué)交談，并與 3D 打印機(jī) OEM 聯(lián)系，從而獲得增材制造的最新進(jìn)展，都是有效的途徑。當(dāng)增材制造擁護(hù)者將將他們學(xué)到的知識(shí)帶給公司的其他人，以激勵(lì)從機(jī)械師到高層管理人員的每個(gè)人加入，可以使得人們消除關(guān)于增材制造的偏見(jiàn)。

3D 打印機(jī)制造商Markforged的戰(zhàn)略應(yīng)用工程師 Peter Schulte 回應(yīng)道：“采用增材制造的最快和最有影響力的方式是公司或個(gè)人充分掌握該技術(shù)的潛力并意識(shí)到它可以解決的所有問(wèn)題。 ”

第 2 步：使增材制造目標(biāo)與公司目標(biāo)保持一致

一旦您的組織內(nèi)有增材制造倡導(dǎo)者帶頭，您就可以開(kāi)始探索您的增材制造技術(shù)了，并制定戰(zhàn)略將其應(yīng)用于您公司的頂級(jí)項(xiàng)目中。這是關(guān)鍵的一步，3D打印機(jī)制造商Carbon的首席營(yíng)收官Debbra Rogers 說(shuō)。“倡議所有者或領(lǐng)導(dǎo)者必須以某種方式使增材制造與公司的最高目標(biāo)保持一致。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)增材制造成為一個(gè)特殊的副項(xiàng)目或脫離公司整體戰(zhàn)略時(shí)，當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)者無(wú)法獲得支持時(shí)，它就起不到任何作用。”3D 打印是實(shí)現(xiàn)廣泛公司目標(biāo)的關(guān)鍵推動(dòng)力，尤其是在中小型制造商中。

使用 3D 打印實(shí)現(xiàn)的其他公司目標(biāo)包括：

●通過(guò)快速原型設(shè)計(jì)更快地將新產(chǎn)品推向市場(chǎng)

●通過(guò)在本地生產(chǎn)零件來(lái)減少供應(yīng)鏈危機(jī)

●比海外更快、更便宜地生產(chǎn)零件

●通過(guò) 3D 按需打印能力消除零件庫(kù)存

●通過(guò)將大型組件整合到更少的零件中來(lái)優(yōu)化產(chǎn)品性能

事實(shí)上，制造公司無(wú)法完全通過(guò)3D打印實(shí)現(xiàn)或推進(jìn)的目標(biāo)。Schulte指出：“對(duì)于希望采用增材制造的公司，我最好的建議是出于正確的原因去做。我已經(jīng)看到了各種錯(cuò)誤原因的應(yīng)用，包括擁有最新和最偉大的時(shí)尚技術(shù)，無(wú)論它被使用還是沒(méi)有被使用，將附加解決方案應(yīng)用于單一的業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)然后放棄它，甚至作為招聘工具，都是不可取的。所以一定要尋找增材制造可以解決的挑戰(zhàn)和問(wèn)題，并找到增材制造提升整體業(yè)務(wù)流程的方法。”

專家一致認(rèn)為，由于錯(cuò)誤的原因采用增材制造，在沒(méi)有公司所有者全力支持的情況下推出增材制造，或者在沒(méi)有成功的路線圖就建立起來(lái)增材制造業(yè)務(wù)是沒(méi)有任何作用的，而且還會(huì)對(duì)公司原來(lái)的生產(chǎn)模式造成影響。這并不是說(shuō)增材制造技術(shù)旨在取代傳統(tǒng)制造技術(shù)，大多數(shù)制造商同時(shí)使用增材制造和傳統(tǒng)制造技術(shù)。如果實(shí)施得當(dāng)，增材制造實(shí)際上會(huì)帶來(lái)積極的變革。

第 3 步：確定想要3D打印的部件

行業(yè)專家一致認(rèn)為，制造商在采用增材制造時(shí)可能犯的最嚴(yán)重錯(cuò)誤就是用它來(lái)制造他們目前正在制造的完全相同的產(chǎn)品。

3D 打印機(jī)制造商Desktop Metal的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官 Jonah Myerberg 說(shuō)：“不要只看你現(xiàn)在在機(jī)械車間或鑄造車間制造的零件，然后問(wèn)‘我可以打印它們嗎？’你需要看看零件的應(yīng)用，然后問(wèn)‘我應(yīng)該3D打印這個(gè)零件還是應(yīng)該改進(jìn)這個(gè)零件？’”

增材制造使制造商能夠重新設(shè)計(jì)更輕、更強(qiáng)、更好的零件和產(chǎn)品。多個(gè)部件可以合并為一個(gè) 3D 打印部件，從而消除組裝勞動(dòng)并提高效率。增材制造的核心是一個(gè)數(shù)字化過(guò)程，從零件的數(shù)字化設(shè)計(jì)開(kāi)始。工程師必須在開(kāi)始設(shè)計(jì)之前弄清楚他們將如何制造零件，盡管增材制造是一種新的制造工藝，而不是我們?cè)趯W(xué)校都學(xué)過(guò)的，但學(xué)習(xí)它與學(xué)習(xí)任何其他制造工藝沒(méi)有什么不同。

一旦公司了解了3D打印的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)如果增材制造十分有意義，他們就可以將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向增材制造，如果發(fā)現(xiàn)相比之下傳統(tǒng)制造方法更合適，他們可以不適用增材制造。查看公司現(xiàn)在生產(chǎn)的產(chǎn)品，并辨別是否可以更好地重新設(shè)計(jì)和3D打印的產(chǎn)品并非易事。進(jìn)行這一步驟可能需要比您的增材制造擁護(hù)者所具有的知識(shí)更多。這就是為什么行業(yè)顧問(wèn)、應(yīng)用工程師和3D打印服務(wù)提供商隨時(shí)準(zhǔn)備提供幫助的原因。

Schmidt-Lehr 說(shuō)：“制造商應(yīng)該進(jìn)行調(diào)查，3D打印能否增加最高價(jià)值。在許多情況下，對(duì)于小型制造商而言，與其一開(kāi)始就瞄準(zhǔn)最終用途產(chǎn)品，夾具、工具和固定裝置領(lǐng)域可能是更好的選擇。”

軟件解決方案（例如SpareParts3D或 materialise 的3D 打印氣壓計(jì)）開(kāi)始出現(xiàn)，可以分析您現(xiàn)有的數(shù)字零件庫(kù)存并確定哪些零件適合3D打印，哪些不適合。

然而，大多數(shù)情況下，外部專家會(huì)帶領(lǐng)您深入了解您制造的零件或產(chǎn)品（無(wú)論是您銷售的最終用途產(chǎn)品、您使用的工具或模具，還是備件），從而通過(guò)3D打印進(jìn)行改進(jìn)。

巴恩斯全球顧問(wèn)公司 （TBGA） 的常務(wù)董事、行業(yè)顧問(wèn)Barnes和他的增材制造資深團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在通過(guò)多種工具為各種公司提供咨詢和指導(dǎo)，幫助他們實(shí)現(xiàn)增材制造的工業(yè)化采用之旅。Barnes Advisors成熟度模型可幫助公司了解采用和實(shí)施增材制造可能需要多長(zhǎng)時(shí)間以及采用的每個(gè)階段需要什么。然后是帶領(lǐng)公司了解不同類型的3D打印以及哪種最能解決的問(wèn)題。最后是準(zhǔn)備模型，該模型基于公司的機(jī)器、材料、數(shù)字能力和人員，以查看他們的資源中是否存在任何會(huì)破壞和成功啟動(dòng)計(jì)劃的漏洞。Barnes 說(shuō)：“增材制造通常做得最好的方式是所有內(nèi)部利益相關(guān)者都在某個(gè)基本層面上理解它。否則，它只是一個(gè)工程師推上坡的過(guò)程，很費(fèi)力。”

成熟3D打印產(chǎn)品包括：

●獨(dú)一無(wú)二的零件、工具和產(chǎn)品

●需要特定定制以滿足每個(gè)客戶要求的零件

●單個(gè)或小批量備件

●用于測(cè)試的零件或產(chǎn)品原型和功能原型

第 4 步：外包增材制造

Schmidt-Lehr 說(shuō)：“小型制造商在投資打印機(jī)之前應(yīng)始終與增材制造服務(wù)機(jī)構(gòu)合作，這可以有機(jī)會(huì)嘗試不同的技術(shù)和材料。打印廠、合同制造商或服務(wù)機(jī)構(gòu)的使用為采用新技術(shù)鋪平了道路。“

Schulte 說(shuō)：“尋找在增材制造方面擁有豐富經(jīng)驗(yàn)以及在設(shè)計(jì)這些工藝方面具有高水平技能的服務(wù)機(jī)構(gòu)。有些人會(huì)將設(shè)計(jì)咨詢作為付費(fèi)服務(wù)提供，雖然這確實(shí)意味著更多的前期成本，但真正的價(jià)值在于豐富經(jīng)驗(yàn)以及縮短最終產(chǎn)品的整體交付周期。這種方法可以加速?gòu)膫鹘y(tǒng)制造向增材制造的過(guò)渡。”

如果您已經(jīng)擁有內(nèi)部工程專業(yè)知識(shí)，則3D打印咨詢可以幫助指導(dǎo)您最終選擇購(gòu)買哪些3D打印系統(tǒng)以及哪些材料，從而保證您所需的質(zhì)量和性能。在證明使用增材部件的同時(shí)建立業(yè)務(wù)案例有助于為管理層投資增材解決方案提供信心。

即使在您采用增材制造作為內(nèi)部解決方案之后，當(dāng)需求激增或在需要增加內(nèi)部容量之前進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，您仍然可能會(huì)轉(zhuǎn)向合同打印。3D打印市場(chǎng)，例如Craftcloud，使您能夠從一系列增材制造商那里收到有關(guān)您的零件的報(bào)價(jià)。外包增材制造在美國(guó)和歐洲是一個(gè)蓬勃發(fā)展的市場(chǎng)，每年都有數(shù)十家新公司進(jìn)入市場(chǎng)。一些專注于材料或技術(shù)，而另一些則專注于特定行業(yè)，例如航空航天或醫(yī)療保健，但大多數(shù)正在成為3D打印通才，提供廣泛的技術(shù)、材料和設(shè)計(jì)服務(wù)。

Myerberg 說(shuō)：“3D 打印服務(wù)提供商在推動(dòng)采用增材制造方面的作用非常重要，這些是專家和高級(jí)用戶，但無(wú)論您是使用服務(wù)提供商還是將其帶入內(nèi)部都與您的最終目標(biāo)有關(guān)：您是要設(shè)計(jì)增材制造并消費(fèi)它，還是要真正接受它并且作為您業(yè)務(wù)的一部分，推動(dòng)它向前發(fā)展。”

如果您公司的核心業(yè)務(wù)與生產(chǎn)零件或產(chǎn)品無(wú)關(guān)，那么外包3D打印可能具有最佳商業(yè)意義。糖果廠是一個(gè)很好的例子，它具有設(shè)計(jì)工廠車間所需的定制工具或夾具的工程技能，但零件本身的制造可能更適用于服務(wù)，這種情況會(huì)隨著零件數(shù)量的增加而改變。

Myerber 指出：“我們與許多購(gòu)買3D打印機(jī)并學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)和優(yōu)化它們的大型汽車公司一起經(jīng)歷了這個(gè)周期，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，福特將自己打印自己的零件？ 很可能，他們會(huì)將其推向他們的一級(jí)、二級(jí)或三級(jí)制造商。福特等公司的工程師學(xué)習(xí)技術(shù)、材料的細(xì)微差別并真正了解工藝和成本仍然至關(guān)重要，因?yàn)檫@會(huì)反饋到他們的設(shè)計(jì)考慮中。最好的零件設(shè)計(jì)師是實(shí)際操作3D打印機(jī)的人。”

第 5 步：提升您的增材制造技能

即使在您的增材制造擁護(hù)者、顧問(wèn)和打印機(jī)制造商的指導(dǎo)下，向您的業(yè)務(wù)遷移（或添加）新的制造技術(shù)最終仍需要內(nèi)部設(shè)計(jì)、工程和生產(chǎn)方面的專業(yè)知識(shí)。您的員工將需要操作 3D 打印機(jī)以及后處理和質(zhì)量保證設(shè)備。他們需要了解增材制造專用材料，并掌握市場(chǎng)上快速發(fā)展的技術(shù)和新型打印機(jī)。3D 打印機(jī)制造商提供一系列針對(duì)公司的培訓(xùn)和一般培訓(xùn)，并且正在推出針對(duì)個(gè)人打印機(jī)的認(rèn)證計(jì)劃。設(shè)備經(jīng)銷商提供培訓(xùn)，更多大學(xué)提供增材制造碩士學(xué)位課程和認(rèn)證。例如，TBGA 提供普渡大學(xué)的增材制造證書(shū)課程，該課程完全在線。

正是在制造業(yè)的這個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻——增材制造技術(shù)已經(jīng)足夠成熟，可以在廣泛的行業(yè)中產(chǎn)生重大影響，但對(duì)于可以從中受益最多的大量企業(yè)來(lái)說(shuō)仍然有些不明朗的時(shí)刻下，拜登政府與之合作與增材制造 行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者在美國(guó)啟動(dòng) AM Forward 計(jì)劃。AM Forward 旨在啟動(dòng)對(duì)中小型制造商采用增材制造的初步調(diào)查。這無(wú)疑為管理層投資增材制造提供了另一個(gè)推動(dòng)力，這使工程師能夠進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)查，并將為公司帶來(lái)更多機(jī)會(huì)。

AM Forward 的目標(biāo)是讓制造業(yè)確信 3D 打印是一種成熟、可行的解決方案，并減輕采用新技術(shù)和重新設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)計(jì)劃帶來(lái)的一些壓力。采用3D打印機(jī)的先進(jìn)技術(shù)援助將來(lái)自能源部位于橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的制造示范設(shè)施，制造商可以在那里測(cè)試新的增材制造技術(shù)。小企業(yè)管理局將與AM Forward的參與者合作提供資金支持，以支持在美國(guó)工業(yè)中廣泛部署新的增材制造能力。這些只是該計(jì)劃中包含的兩個(gè)支持計(jì)劃，政府希望這將使更多的本地公司能夠在沒(méi)有外國(guó)投資的情況下在美國(guó)生產(chǎn)自己的產(chǎn)品。

審核編輯 ：李倩