柏林国际增材制造论坛：如何利用3D打印技术取得竞争优势？

今年的柏林增材制造论坛主题是“VUCA世界中的快速成型制造”。你可能会问，什么是VUCA 世界？它是一个以波动性、不确定性、复杂性和模糊性为特征的世界。从最先进的增材制造系统供应商到一家拥有170多年制造经验的公司，演讲嘉宾们探讨了工业3D打印如何提供企业竞争优势的话题。

在当前的增材制造领域，合作伙伴的重要性日益凸显。本届论坛邀请了3D打印行业的领导者与生产企业同台演讲。SLM Solutions公司首席执行官Sam O'Leary总结表示：“如果你不与他人合作，那么得到的只是一项孤立的技术。”本届论坛邀请的数家企业，介绍了如何将增材制造与更多的传统方法结合使用。

SLM Solutions和博世增材制造业务

在技术进步的浪潮中，3D打印技术成为行业的关键竞争优势已不再是新鲜事，而被视为是一种必然。本届论坛的主持人、SK Consulting的Sven Krause邀请两位行业资深人士讨论他们在推动这一变革方面的合作努力时，强调了这一前提。他们分别是博世动力总成解决方案技术总监Kai Kuhlmann博士和SLM Solutions首席执行官Sam O'Leary。

博世涉足快速成型制造领域并不令人意外。然而，他们与著名的技术开发商和推动者SLM Solutions之间富有成效的合作，却产生了深远影响。在开场白中，O'Leary宣称SLM Solutions 的使命是“永远改变制造业的未来”。他认为，只有通过根深蒂固的合作伙伴关系、促进创新的合作伙伴关系、消除障碍，就能够实现目标的合作伙伴关系，这种变革才是可行的，而不仅仅是空谈。

SLM的任务是推动工业变革。O'Leary解释说：“我们的目标是提供实现工业变革所需的产品。这意味着要不断追求降低成本、保证质量和卓越性能。”不过，O'Leary提醒说，最先进的技术和典范的使用案例只是一部分。关键的催化剂在于更深层次的转变，强大的合作关系促进共生的未来。

SLM与博世的合作正是这种整合方法的最好证明，将SLM的技术整合到现有的成熟生产流程中，与博世的综合工业生产目标相一致。双方的合作也标志着整个行业日益认识到，快速成型制造不仅是一种可取的方法，也是应对全球制造业挑战的重要解决方案。

博世在全球拥有超过40万名员工，在公司庞大的生态系统中，动力总成解决方案部门是移动解决方案业务部门的重要组成部分。博世的增材制造中心位于德国纽伦堡，Kuhlmann博士描绘了一幅不断发展和高效运营的图景。在过去十年中，该基地已拥有五台金属3D打印设备。他说，纽伦堡基地不仅仅是一个打印工厂，它还负责监督从3D打印到加工和铣削（包括热处理）的整个流程链。

该部门负责处理博世的内部应用，每年完成300多个项目，生产2000多个零件，其中一些是200多个零件的小批量生产。正如Kuhlmann博士所强调的，该部门的发展轨迹是不断增长和提高生产率，同时降低成本。

然而，博世的成功并非没有挑战。其中一个关键问题可以归结为“两难”局面，需要新机器来创造业务，而企业又需要投资新机器。这种僵局需要一种突破，一种利用快速成型技术的不同方法，不是将其作为一种替代品，而是作为一种决定性优势，以提高产品性能并控制成本。

对于博世来说，从技术驱动向产品为本的转变是一次重大飞跃。人们关注的焦点不再仅仅是 增材制造技术的快速和灵活性，而是它能为产品带来的优势。这种新思维已经取得了可喜的成果，尤其是在重视质量的汽车行业。博世无法承担零件生产所带来的每项测试。这种困境强调了可靠和可重复的流程，以及在生产结束时了解零件好坏的必要性。

博世的金属3D打印技术

为了确保质量，纽伦堡团队一直在博世内部分享技术优势、积累技术诀窍并分享成功案例。正如Kuhlmann博士所指出的，要满足汽车行业对质量和成本控制的期望，不仅需要生产出正确的产品，还需要对汽车行业的发展有深入了解。它还需要了解车间组织以及自动化日益重要的作用。

博世的征程起步虽小，但必将越走越大。根据Kuhlmann博士目前的估计，老一代机器将继续推动介于原型设计和大规模生产之间的过渡阶段。但是，博世必须过渡到高生产率、高成本效益的机器，如新一代SLM产品，以达到最后的批量化生产。

Kuhlmann博士强调了战略合作伙伴关系在这一努力中的重要性，并暗示将与SLM Solutions 建立深度联盟。他暗示，这种合作将为博世开启下一阶段的增材制造之旅提供机遇，以提高生产率、控制流程并满足内部和客户的期望。

尽管挑战重重，但Kuhlmann博士坚信，增材制造将改变博世的游戏规则。不断增长的产量、具有竞争力的价格和可靠的工艺，使他对未来充满信心。他认为，利用增材制造设计将在产品性能和单位成本方面提供决定性的竞争优势。

“产品性能是跨越鸿沟的关键，”Kuhlmann博士说，“这表明公司在增材制造领域正处于一个分水岭，并引用了Geoffrey Moore提出的一个概念，即从早期应用到大众市场的飞跃。”

利用3D打印降低生产成本：来自电气连接器行业的启示

“在保持产品完整性的同时降低生产成本，是3D打印行业日益紧迫的问题。”Weidmüller Interface智能连接能力中心负责人Simon Althoff博士关于降低电气连接器行业生产成本的主题演讲中指出，“创新不仅涉及制造工艺，还包括遵守既定行业标准和认证的挑战。”

从上下文来看，电气连接器本质上是从源头向设备传输电力的装置，广泛应用于各个领域。这是一个价值十亿欧元的产业，还有一些其他公司生产类似的电连接器和机柜产品。连接器有四大核心功能：保护、固定、隔离和导电。它们必须能够抵御水和灰尘等因素的侵袭，坚固耐用并具有适当的绝缘性，确保安全性和功能性。

Weidmüller Interface CEO Simon Althoff博士

在演讲中，Althoff博士强调了电气连接器行业的双重角色：不仅要销售产品，还要获得证书的荣誉。行业规范、标准化和认证发挥着至关重要的作用，但它们也可能与3D打印的灵活性产生矛盾。Althoff博士表示：这是一个信任问题，增材制造是一种适当而有价值的生产技术，但客户购买的不仅仅是一种产品。他们需要购买的是有证书背书的产品。”

正如Althoff博士所指出的，尽管快速成型制造技术好处多多，但它仍要在错综复杂的认证和行业标准中艰难前行。大量的认证测试意味着巨大的成本。为此，增材制造公司提供了阻燃塑料部件解决方案。

如何扩大3D打印的规模？

在采用工业3D打印技术时，需要在技术和传统之间取得微妙的平衡。增材制造为电气连接器等产品的生产提供了一种变革性的方法，包括传统上由于需要大量手工劳动而不经济的小批量产品。

Althoff博士解释说：“我们有全天候生产的自动化注塑机，我们也有小批量产品。对于 300-400个连接器，我们无法（使用注塑成型）生产，但客户希望我们这样做。因此，我们希望将增材制造作为小批量产品的解决方案。”3D打印可以缓解制造利基部件的痛点，缩短时间、降低成本，同时提供工业级产品所需的质量和标准。

然而，向增材制造过渡并非完全没有障碍。Althoff博士认为，该行业面临的特殊挑战在于后处理。他同时也承认，目前行业拥有的技术和设备可以实现高质量生产。但归根结底，还是缺乏工业化的后期处理。另外，还有认证的问题。以这种方式生产的产品必须符合严格的标准和规定，黄金基准是UL证书。这就是问题的关键所在。正如Althoff博士所说，这是一个信任问题。

Weisser Spulenkörper CEO Starnecker博士

Weisser Spulenkörper公司是一家注塑公司，首席执行官Starnecker博士正在积极探索增材制造的可能性。与注塑成型相比，他们可以以更低的成本生产小于1万件和小于1立方厘米的产品。正如Starnecker博士所强调的，这种灵活性是“生产的第四个维度”，包括设计自由度、在开发阶段更快地进行迭代的能力，以及生产部件数量的可变性。值得注意的是，Weisser Spulenkörper公司已经在使用增材制造技术生产高质量的功能部件。重点是至少与传统模型一样好，但还有更高的目标，即向工业增材制造迈出重要一步。

注塑成型的转变 

Starnecker博士解释说，注塑成型行业的规范正在发生转变。成本从5万欧元到30万欧元不等，这对制造商构成了巨大障碍，尤其在新产品的市场接受度不确定的情况下。这种根本性的颠覆，以有限的财务风险生产、测试并向市场推出新产品的能力，体现了快速成型制造的前景。

Starnecker 博士指出了增材制造的优势所在，即不是生产数以百万计的相同产品，而是每年只生产数量少于1万个零件的600种产品。在这方面，定制化和小批量可以经济地共存，还可以大大降低存储成本和模具占用的资金。此外，这项技术的前景不仅仅是节约成本这么简单。1万个零件中的每一个都可能是独一无二的，从而提供无与伦比的产品定制化和复杂性。

Starnecker博士强调，建立对增材制造的信任并将其确立为可靠、可重复的工业流程至关重要。如果能够培养这种信任，他相信增材制造可以应对可持续发展和经济方面的挑战。