作者：EOS 新加坡公司亞太地區(qū)高級副總裁 Terrence Oh

3D打印技術于 20 世紀 80 年代首次面世時，很少有人能夠預想到 3D 打印具有在全球范圍掀起商業(yè)變革的潛力。這一技術快速發(fā)展至今，包括航空航天、汽車、醫(yī)療、模具甚至化妝品在內的諸多行業(yè)都因零部件生產進度更快、成本更低而受益良多。但是，這些優(yōu)點并未被大多數人所熟知，始終蒙著一層神秘的面紗。此行業(yè)在業(yè)內被稱作增材制造，簡稱 AM。預計截至 2025 年，該行業(yè)在亞太地區(qū)的商業(yè)價值將突破 75 億新元（55 億美元）[1]。在亞太地區(qū)許多大型公司都組建了成熟的研發(fā)隊伍，然而對增材制造技術的吸納卻仍處于起步階段。 這很可能是由于企業(yè)對增材制造行業(yè)存在誤解。因此，我想澄清企業(yè)談論 3D 打印時常常聽到的五大誤解：


誤解1：增材制造適合所有企業(yè)

十年前，當 3D 打印剛剛流行起來時，該技術所提供的無限可能性毫無意外地讓許多人感到震撼。3D 打印機將成為家居用品，登上新聞頭條[2]，并且無所不能打印。 Gartner公司將此稱為“技術成熟度曲線”(Hype Cycle) 的起點。當發(fā)生技術突破時，最初的期望就會飆升。不幸的是，隨著時間的流逝，隨之而來的是大眾對技術期待同樣迅速的幻滅，尤其是當現(xiàn)實與前期過高的期望不符時。危險之處在于人們對 3D 打印機的過分夸大描繪信以為真，誤以為只需按一下按鈕就可以打印出我們在家中需要的一切物品。現(xiàn)實情況是，AM 技術如今在專業(yè)工業(yè)應用中得到了蓬勃發(fā)展。該技術已經實現(xiàn)了制造工藝的變革，可生產輕量化、定制化的單個零部件。但是，企業(yè)仍需對是否應實施 AM 技術加以評定。首先，應就如何使用 AM 技術為組織機構進行充分講解。應該控制大家對該技術的期望值。需要考慮到諸多要素，例如成本、設計、交付周期和 AM 技術對制造工藝的影響等。對于采用傳統(tǒng)工藝制造的部件和 AM 部件，應該解決組裝方面的兼容性問題。


誤解2：增材制造僅適用于原型制作

快速原型制作是 AM 技術最早的應用之一，如今仍廣泛使用。這一應用在研發(fā)領域中尤為實用，研發(fā)過程中可以對與成品具有相同材料屬性的原型執(zhí)行測試。該技術作為一種無工具化工藝，可使更改變得尤為方便快捷，并能夠以最低的額外成本完成。 但 AM 技術只能用于快速原型制作則是一個常見誤解。實際上，早些年間，由于計算機和激光器的性能有限，阻礙了 AM 技術發(fā)揮其應有的價值。我們的創(chuàng)始人 Hans J. Langer 博士一直希望 AM 技術可以開辟一個嶄新的制造世界，該技術將可用于制造功能性最終零部件。如今，顛覆以往設計和制造方式的愿望正在不斷激發(fā)出更多的解決方案。例如，我們與密歇根大學合作研發(fā)了增材制造氣管夾板，用于幫助一群幼兒治療氣管支氣管軟化癥，又稱為呼吸道塌陷的呼吸道疾病。AM 技術在制造過程中提供了出色的靈活性，以更少的材料實現(xiàn)了高度定制化的結構，有效避免了產品體積龐大的問題。

創(chuàng)新型氣管夾板，依靠 EOS 技術采用聚己內酯 (PCL) 材料制造而成。圖中左邊所示為放在氣管模型上的氣管

夾板。（攝影：Leisa Thompson, Photography/UMHS）

誤解3：增材制造十分昂貴 考量制造成本的方法有兩種。

一種是著眼于短期的單位成本，另一種是著眼于大局并關注長期成本。 盡管 AM 技術在過去十年中取得了許多進步，但就某些行業(yè)而言，相比于傳統(tǒng)制造方法，AM 的確在零部件單位成本上仍有一定差距。盡管如此，隨著生產率的提高，我們有信心使單位成本得以降低。 但是，我們來看看更重要的方面。正如我之前提到的，我們正在尋求對制造業(yè)的顛覆性變革。傳統(tǒng)方法通常依賴于制模，就價格和時間而言，其成本可能很高。對于較小的生產數量而言該情況尤其突出，這使得“單件生產”幾乎成為無法滿足的需求。AM 技術通過消除對模具的需求扭轉了這一局面，從而為小批量制造定制化產品創(chuàng)了廣泛的可能性。曾被認為成本過高的解決方案現(xiàn)在值得再次研究。以 Premium AEROTEC、EOS 與戴姆勒共同合作的項目 NextGenAM 為例。該工藝使用增材制造技術生產用于汽車和航空航天行業(yè)的鋁制部件，成功降低了制造成本。制造流程是完全可擴縮的，生產線可以方便地復制以擴大車間產能。


誤解4：增材制造沒有設計限制 -“可以無限復雜”


事實是，AM 技術所能實現(xiàn)的設計“并非可以無限復雜”。AM 技術制造的零部件仍會遇到設計限制。使用 AM 技術的設計師需要接受培訓以充分了解技術的可行性和局限性，并學習如何成功設計、優(yōu)化、構建和應用 AM 技術。 有 5 條 AM 設計規(guī)則需要遵循，包括需要注意壁厚和間隙尺寸。采用 AM 工藝制造的零部件在設計時應盡可能降低長寬比和表面分辨率，以確保生產周期穩(wěn)定。因此，設計時應盡量避免非必要的復雜化，并且應始終牢記 5 條設計規(guī)則?？傊c目前傳統(tǒng)制造技術所面臨的限制相比，AM 技術仍可對設計提供極高的自由度，可以實現(xiàn)諸多過去無法制造的應用。這形成了設計驅動型思維方式，即先將解決問題作為第一要務，然后再考慮基本的制造限制。


誤解5：增材制造僅適用于無需組裝的小型部件

人們對 AM 技術存在的這一普遍誤解是上述各項誤解所共同造成的結果。如果人們認為 AM 技術既昂貴又僅適用于原型制造，那么他們誤以為 AM 技術僅適用于小型部件就不難理解了。 當然，事實是現(xiàn)在有用于大型零部件的 AM 設備。例如，EOS P 770 可生產成型空間體積超過 150 升 (700 x 380 x580mm) 的塑料件，EOS M 400-4 則可生產成型空間體積最高達 64 升的高質量金屬零部件。

左：EOS P 770；右：EOS M 400-4

關于是否需要組裝這一問題，應該探討的問題是“組裝是否有必要，而非能不能組裝”。是的，AM 技術可以制造不需要組裝的零部件，這樣做的目的通常是為了使零部件更輕便或降低組裝成本。

結論：未來，AM 技術并不會取代所有傳統(tǒng)制造技術。AM 技術的作用是拓展了制造的可能性，讓制造商能夠創(chuàng)造出曾經無法實現(xiàn)的產品。由于這是一項新技術，因此剛剛涉足增材制造領域的公司應與值得信賴的增材制造合作伙伴攜手，為踏上全新征程做足準備。例如，借助 EOS 的“增材思維”，公司可以更全面地理解如何加強其內部的 AM 能力。這包括零部件的選擇和篩選以及如何使用 AM 設計，從而使公司能夠充分發(fā)揮 AM 技術的潛力并從中獲益。

作者：EOS 新加坡公司亞太地區(qū)高級副總裁 Terrence Oh

3D打印技術于 20 世紀 80 年代首次面世時，很少有人能夠預想到 3D 打印具有在全球范圍掀起商業(yè)變革的潛力。這一技術快速發(fā)展至今，包括航空航天、汽車、醫(yī)療、模具甚至化妝品在內的諸多行業(yè)都因零部件生產進度更快、成本更低而受益良多。但是，這些優(yōu)點并未被大多數人所熟知，始終蒙著一層神秘的面紗。此行業(yè)在業(yè)內被稱作增材制造，簡稱 AM。預計截至 2025 年，該行業(yè)在亞太地區(qū)的商業(yè)價值將突破 75 億新元（55 億美元）[1]。在亞太地區(qū)許多大型公司都組建了成熟的研發(fā)隊伍，然而對增材制造技術的吸納卻仍處于起步階段。 這很可能是由于企業(yè)對增材制造行業(yè)存在誤解。因此，我想澄清企業(yè)談論 3D 打印時常常聽到的五大誤解：


誤解1：增材制造適合所有企業(yè)

十年前，當 3D 打印剛剛流行起來時，該技術所提供的無限可能性毫無意外地讓許多人感到震撼。3D 打印機將成為家居用品，登上新聞頭條[2]，并且無所不能打印。 Gartner公司將此稱為“技術成熟度曲線”(Hype Cycle) 的起點。當發(fā)生技術突破時，最初的期望就會飆升。不幸的是，隨著時間的流逝，隨之而來的是大眾對技術期待同樣迅速的幻滅，尤其是當現(xiàn)實與前期過高的期望不符時。危險之處在于人們對 3D 打印機的過分夸大描繪信以為真，誤以為只需按一下按鈕就可以打印出我們在家中需要的一切物品。現(xiàn)實情況是，AM 技術如今在專業(yè)工業(yè)應用中得到了蓬勃發(fā)展。該技術已經實現(xiàn)了制造工藝的變革，可生產輕量化、定制化的單個零部件。但是，企業(yè)仍需對是否應實施 AM 技術加以評定。首先，應就如何使用 AM 技術為組織機構進行充分講解。應該控制大家對該技術的期望值。需要考慮到諸多要素，例如成本、設計、交付周期和 AM 技術對制造工藝的影響等。對于采用傳統(tǒng)工藝制造的部件和 AM 部件，應該解決組裝方面的兼容性問題。


誤解2：增材制造僅適用于原型制作

快速原型制作是 AM 技術最早的應用之一，如今仍廣泛使用。這一應用在研發(fā)領域中尤為實用，研發(fā)過程中可以對與成品具有相同材料屬性的原型執(zhí)行測試。該技術作為一種無工具化工藝，可使更改變得尤為方便快捷，并能夠以最低的額外成本完成。 但 AM 技術只能用于快速原型制作則是一個常見誤解。實際上，早些年間，由于計算機和激光器的性能有限，阻礙了 AM 技術發(fā)揮其應有的價值。我們的創(chuàng)始人 Hans J. Langer 博士一直希望 AM 技術可以開辟一個嶄新的制造世界，該技術將可用于制造功能性最終零部件。如今，顛覆以往設計和制造方式的愿望正在不斷激發(fā)出更多的解決方案。例如，我們與密歇根大學合作研發(fā)了增材制造氣管夾板，用于幫助一群幼兒治療氣管支氣管軟化癥，又稱為呼吸道塌陷的呼吸道疾病。AM 技術在制造過程中提供了出色的靈活性，以更少的材料實現(xiàn)了高度定制化的結構，有效避免了產品體積龐大的問題。

創(chuàng)新型氣管夾板，依靠 EOS 技術采用聚己內酯 (PCL) 材料制造而成。圖中左邊所示為放在氣管模型上的氣管

夾板。（攝影：Leisa Thompson, Photography/UMHS）

誤解3：增材制造十分昂貴 考量制造成本的方法有兩種。

一種是著眼于短期的單位成本，另一種是著眼于大局并關注長期成本。 盡管 AM 技術在過去十年中取得了許多進步，但就某些行業(yè)而言，相比于傳統(tǒng)制造方法，AM 的確在零部件單位成本上仍有一定差距。盡管如此，隨著生產率的提高，我們有信心使單位成本得以降低。 但是，我們來看看更重要的方面。正如我之前提到的，我們正在尋求對制造業(yè)的顛覆性變革。傳統(tǒng)方法通常依賴于制模，就價格和時間而言，其成本可能很高。對于較小的生產數量而言該情況尤其突出，這使得“單件生產”幾乎成為無法滿足的需求。AM 技術通過消除對模具的需求扭轉了這一局面，從而為小批量制造定制化產品創(chuàng)了廣泛的可能性。曾被認為成本過高的解決方案現(xiàn)在值得再次研究。以 Premium AEROTEC、EOS 與戴姆勒共同合作的項目 NextGenAM 為例。該工藝使用增材制造技術生產用于汽車和航空航天行業(yè)的鋁制部件，成功降低了制造成本。制造流程是完全可擴縮的，生產線可以方便地復制以擴大車間產能。


誤解4：增材制造沒有設計限制 -“可以無限復雜”


事實是，AM 技術所能實現(xiàn)的設計“并非可以無限復雜”。AM 技術制造的零部件仍會遇到設計限制。使用 AM 技術的設計師需要接受培訓以充分了解技術的可行性和局限性，并學習如何成功設計、優(yōu)化、構建和應用 AM 技術。 有 5 條 AM 設計規(guī)則需要遵循，包括需要注意壁厚和間隙尺寸。采用 AM 工藝制造的零部件在設計時應盡可能降低長寬比和表面分辨率，以確保生產周期穩(wěn)定。因此，設計時應盡量避免非必要的復雜化，并且應始終牢記 5 條設計規(guī)則?？傊c目前傳統(tǒng)制造技術所面臨的限制相比，AM 技術仍可對設計提供極高的自由度，可以實現(xiàn)諸多過去無法制造的應用。這形成了設計驅動型思維方式，即先將解決問題作為第一要務，然后再考慮基本的制造限制。


誤解5：增材制造僅適用于無需組裝的小型部件

人們對 AM 技術存在的這一普遍誤解是上述各項誤解所共同造成的結果。如果人們認為 AM 技術既昂貴又僅適用于原型制造，那么他們誤以為 AM 技術僅適用于小型部件就不難理解了。 當然，事實是現(xiàn)在有用于大型零部件的 AM 設備。例如，EOS P 770 可生產成型空間體積超過 150 升 (700 x 380 x580mm) 的塑料件，EOS M 400-4 則可生產成型空間體積最高達 64 升的高質量金屬零部件。

左：EOS P 770；右：EOS M 400-4

關于是否需要組裝這一問題，應該探討的問題是“組裝是否有必要，而非能不能組裝”。是的，AM 技術可以制造不需要組裝的零部件，這樣做的目的通常是為了使零部件更輕便或降低組裝成本。

結論：未來，AM 技術并不會取代所有傳統(tǒng)制造技術。AM 技術的作用是拓展了制造的可能性，讓制造商能夠創(chuàng)造出曾經無法實現(xiàn)的產品。由于這是一項新技術，因此剛剛涉足增材制造領域的公司應與值得信賴的增材制造合作伙伴攜手，為踏上全新征程做足準備。例如，借助 EOS 的“增材思維”，公司可以更全面地理解如何加強其內部的 AM 能力。這包括零部件的選擇和篩選以及如何使用 AM 設計，從而使公司能夠充分發(fā)揮 AM 技術的潛力并從中獲益。