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3D打印量产时代

邱月烨 来源:21世纪商业评论 2018-07-16
3D打印技术的收益与成本比例,正在以每年翻番的速度提升。

Stephen Nigro_Headshot惠普公司3D打印总裁Stephen Nigro

距离广州30公里外的佛山大沥镇,是粤港澳大湾区的制造重镇,一个“3D打印无人工厂”悄然开始了运营。在这个名为兰湾智能.惠普3D打印技术批量化定制中心里,十套惠普黑色工业打印机整齐地排列开来,以前所未有的业态试图改变制造业的未来趋势。

全球经济中没有哪个行业的转型力度能够超过价值12万亿美元的制造业市场。事实上,在经历了几年的市场低谷后,3D打印技术的更迭可能已经超出了供应链经理们的想象,其收益与成本比例正在以每年翻番的速度提升。

“你听说过盖特纳的‘技术成熟度曲线’吗?它适用于很多领域,例如电子、网络,也包括3D打印。几年前,3D打印曾引发热潮,大家想象任何东西都可以被打印出来。现在,3D打印处在一个低谷期,要让3D打印进一步成长发展离不开生产,生产离不开质量、速度、成本、性能。低谷可能是一件好事,让人们有恰当的预判并作出正确的决定,这样3D打印才能有所发展。”惠普公司3D打印总裁Stephen Nigro在接受《21CBR》专访时说。

3D打印特别适合某一种数量或者类型的产品,比如较为复杂的零部件,可以减少组装,比如开模成本较高但生产数量不大的零件,或者与传统的注塑等生产方式形成互补。根据不同零件和解决方案,目前每台惠普3D打印机每周的产能在300-1000个零件不等。一套具备工业生产级能力的惠普3D打印设备主要由一台打印机和一台快速冷却加工站组成,售价在百万级别以上。

佛山是目前中国唯一的制造业转型升级综合改革试点城市,惠普此次部署的工业级3D打印工厂也是亚太及日本地区规模最大的。Stephen Nigro毫不犹豫地说,这样的3D打印工厂在中国会越来越多,规模会越来越大。

21CBR:当您给新客户介绍3D打印时,最困难的部分是什么?

Stephen Nigro:3D打印产品的销售前期工作非常长,每当我们跟客户讨论3D打印应用于工业级生产时,往往最先被问及的是能否提供3D打印阶段性数据,来衡量投入产出比,证明这项技术所带来的效益。

想要说服一些传统的企业接受这项新技术,我们必须要证明3D打印比现有的方式更好,包括更优化的设计,满足所有产品性能需求,同时成本还会降低。这是一个阶段性数据衡量的过程,几乎每一个客户在做决定前都进行过测试。假设你是汽车公司,我们会帮你打印出你想要的零件,然后企业再从商业角度测试需要买多少,得到什么收入回报,经过漫长的过程后,客户才决定最终是否会用3D打印来生产这些零件。

21CBR:哪些国家在3D打印的技术和应用上比较强?中国处于怎样的发展阶段?

Stephen Nigro:美国和西欧,特别是德国,在3D打印技术上比较领先,他们在研究如何投入生产。因为这两个国家劳动力比较昂贵,手工制造业没有那么发达,所以一直在通过3D打印技术为本土制造探寻更多机会,带来创新。还有一个大家可能意想不到的国家是意大利,意大利有很多创新型小企业,拥有强大的市场。

整体来说,3D打印在中国还是新兴产业。但中国拥有全球最多的人口,是全球第二大经济体系,拥有强大的制造业基础,毫无疑问它一定会成为最大的3D打印市场。

21CBR:惠普的3D打印解决方案强调速度更快和成本更低,这是如何做到的?在金属3D打印方面,有什么进展?

Stephen Nigro:很简单,就是创新,我们发明了新的3D打印技术。市场上其他几种主流技术,比如激光烧结技术(SLS),是将打印材料一层层叠加起来的增材制造,用激光一次又一次扫过每一层上所有的点,零件密度越大,花费的时间越长。

而惠普的3D打印技术(MJF)不同,喷出打印材料(塑料)之后再喷射惠普特有的精细剂,无论什么材料都能实现每8秒打印一层,高效简洁。比起其他3D打印技术,我们这项核心技术要快10倍,而且不会牺牲部件的精细度。

今年晚些时候我们也会分享金属打印的进展,是完全突破性的。塑料打印已经实现了质量高,成本低,速度快,我们将用同样标准来要求金属打印。在惠普内部,我们是一个非常幸运的新部门,跟其他3D打印创业公司相比我们各方面都很完善。惠普有超过30年的专业沉淀,我们在传统打印领域积累了大量的专利技术和市场运营经验,在业界有举足轻重的地位和优势,这些东西都继承到了新的3D打印业务上。

21CBR:惠普3D打印的成本平衡点在不断提升,它的迭代速度是否有类似于“摩尔定律”的规律? 

Stephen Nigro:摩尔定律指的是当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件数目每隔18-24个月便会增加一倍。而“inkjet摩尔定律”指的是,从1984年惠普第一台喷墨式打印机诞生以来,喷墨打印机的打印速度每18个月就会翻一倍。我们用每秒的喷墨量来定义喷墨速度,惠普第一台喷墨打印机一秒喷墨量是1.8万滴,而现在HP Jet Fusion 4200 3D打印机一秒钟的原料喷射量是3.4亿滴。

从数据可以看到,我们一直遵循着“inkjet摩尔定律”,而且在未来依然会遵循。我们追求的是打印速度越来越快,因为打印速度决定了成本平衡点的高低。我们会让这个平衡点越来越高,在下一阶段翻倍,以赢得更多机会。

21CBR:如果要达到工业制造大规模应用的目标,这个成本平衡点要达到什么数值?

Stephen Nigro:传统的注塑生产适用于大批量生产,因为开模费用很贵,成本曲线是一条曲线,小批量的生产用注塑成型就不划算;而3D打印由于使用增材制造,不需要开模,成本曲线是一条直线,在某一个交叉点的地方就是平衡点,在这个点以下用3D打印制造会成本更低。

去年我们用MJF技术生产标准零部件时的成本平衡点为5.5万件,今年已经翻倍到11万件,而且单件生产成本比其他3D打印技术低很多。这些数据会根据打印的零件不同而变化,平衡点可以从1000到10万不等。未来我们希望这个数值可以超过100万,那时我们将拥有巨大的市场。

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